[发明专利]墨滴体积减小的喷墨打印头

说明书

本专利申请与1997年8月29日以David Pidwerbecki等人的名义申请、题为“体积缩小了的喷墨打印机的打印头”的美国专利申请08/920.478有关。此有关的专利申请转让给本专利申请的受让人，这里将其全部包括进来，以供参考。

本发明涉及喷墨打印机，更具体地说，涉及减小从喷墨打印头喷出的墨滴的体积。

现有技术中周知的喷墨打印机有好几种，其中包括Epson、Canon和Hewlett-Packard等厂家出品的喷墨打印机。为提高图像质量，喷墨器件制造厂家不断试图增加打印头在单位面积(通常为平方英寸)喷射的墨滴数，例如，从每平方英寸300至600点(dpi)的范围。这一部分是通过减小形成各点所使用的墨滴的体积从而减小各点的大小达到的。喷墨打印头通常有一个喷墨室或墨槽(以下称“墨槽”)，借助毛细管作用获得油墨供应，墨槽的周边是个盖板，盖板上有一个喷射孔板。墨槽附近有一个墨滴喷溅机构，例如加热式喷墨打印机的加热元件或机械式喷墨打印机的压电-电子操作元件。想从墨槽喷射墨滴时，喷溅机构经过激励之后促使墨滴通过喷射孔板喷射出去。

现有技术试图减小墨滴体积的作法是减小墨槽的容积。若减小墨槽的容积而不改变盖板的厚度，则墨滴在喷射之前必须走过的行程增加。这个增加的距离需要额外的能量(增加热量或提高机械压力等)，从而使制造出来的打印头能耗大，没有好处，而且可靠性因操作温度提高或机械压力增加等有关的应力而降低。此外，提高操作温度还可能影响打印的质量。

为缩短墨滴喷溅之前必须走过的行程(并减小所需的有关能量)，历来的作法是试图减小盖板的厚度。然而，盖板的厚度终究受到物理上的限制的，因而不能与其它组成部分成比例地减小。举例说，目前市面上出售的某些打印头盖板，其厚度就已经减小到45微米，这大致相当于人头发厚度的1/3。用普通的方法将盖板的厚度减小到比此更小而仍然保持其结构的完整性的因难。

因此，需要有一个无需大幅度增加喷溅所需用的能量即能减小墨槽容积(墨滴体积)而且以基本上完全不依靠盖板的厚度达到这种效果的喷墨打印头。

因此，本发明的目的是提供一种喷射出的墨滴体积减小了的喷墨打印头。

本发明的另一个目的是提供喷墨所需的能量减小了的上述那一种喷墨打印头。

本发明的另一个目的是提供一种喷溅机构靠近墨槽配置的喷墨打印头。

本发明还有一个目的，即减小将墨槽与喷溅机构分隔开的钝化膜或保护膜的厚度。

本发明的上述和有关目的是通过采用这里即将说明的墨滴体积减小了的喷墨打印头实现的。

本技术领域的一般技术人员在阅读下面结合附图对本发明所作的详细说明之后可以更清楚地理解本发明的上述和有关的优点和特点是如何达到的。

图1是本发明加热式喷墨打印头结构一个实施例的剖视图。

图2是本发明(品红色油墨的)电钝化层厚度与激活能(TOE)的关系曲线。

图3是本发明(所有颜色油墨的)电钝化层厚度与激活能(TOE)的关系曲线。

图4是本发明小体积加热式喷墨打印头结构另一个实施例的剖视图。

在下面的说明中，本发明的一个实施例是就加热式喷墨打印机进行说明的。应该理解的是，本发明的教导，特别是那些与减小喷溅机构与墨槽之间阻档层有关的教导，可以应用到采用诸如机械/压电-电气机构等之类的其它喷溅机构的喷墨打印机上。

参看图1，图中示出了本发明加热式喷墨打印头构件10的一个实施例的剖视图。构件10的衬底11，最好是半导体或陶瓷材料制成的，上面形成有衬底热钝化层12。衬底(或热钝化层)上形成有电阻层14，导电层16最好是在电阻层上形成。导电层16和电阻层14上，如图所示，形成有电钝化层17，第一和第二气穴层部分18,19则最好分别在电钝化层和导电层上形成。第二导电层20含有接触垫片21，最好在第二气穴层部分19上形成。

工作时，激励信号传送到接触垫片21，通过第二导电层20、第二气穴层部分19、导电层16、电阻层14的一部分(以下称“电阻13”)返回，通过导电层16接地22。虚线A表示激励电流通过构件10的通路。电流流过电阻13产生的热通过电钝化层17和气穴部分18扩散，将墨槽30中的油墨加热。墨槽30以气穴层部分18、油墨阻挡层24、盖板26和孔板28的轮廓为界。墨槽30中的油墨一直加热到产生气泡，从而使一定体积的油墨(墨滴)喷射出去为止。