具有高度对称性的喷墨喷嘴装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明有关用于喷墨打印头的喷墨喷嘴装置。其已主要被开发来改善墨滴喷出轨 迹及使装置间的流体串扰减至最小，同时最大化室再填充率。
【背景技术】 阳00引该申请人已开发一套Memjet'、|6喷墨打印机，例如于W02011/143700、W02011/143699及W02009/089567中所叙述的，其内容W引用的方式并入本文中。 Mern.jet?打印机采用固定不动的页宽打印头，并与于单程中馈送打印媒体通过该打印头 的馈送机件组合。因此，Memjet?打印机提供比传统扫描喷墨打印机远较高的打印速率。
[0003] 喷墨打印头包括多个（典型数千个）个别的喷墨喷嘴装置，每一个喷墨喷嘴装置 被W油墨供给。每一喷墨喷嘴装置典型包括一具有喷嘴孔口及用于经过该喷嘴孔口喷出油 墨的致动器的喷嘴室。用于喷墨喷嘴装置的设计空间系巨大的，且过多的不同喷嘴装置已 在该专利文献被叙述，包含不同型式的致动器及不同的装置配置。
[0004] 设计喷墨喷嘴装置中的最重要准则的其中一者达成垂直于该喷嘴平面的油墨滴 下轨迹。如果每一点滴垂直地往外排出，顺着该点滴的尾端将不会捉住及沉积在该喷嘴边 缘。满溢及点滴错用的来源如此被避免。另外，W垂直的轨迹，藉由该点滴尾端的瓦解所形 成的主要随体可被造成降落在该页面上的主要点滴的顶部，隐匿该随体。打印质量中的显 著改善可如此W垂直点滴轨迹被获得。 阳〇化]Memjet'f喷墨打印机为热装置，包括加热器元件，其过度加热油墨，W产生蒸气 气泡。运些气泡的膨胀强迫墨滴经过该喷嘴孔口。为确保用于运些点滴的垂直轨迹，该气 泡必需对称地膨胀。运需要该喷嘴装置的设计中的对称性。
[0006] 环绕该加热器元件的完美的流体对称性是不可能的，除非该加热器元件被直接地 悬置在至该喷嘴室的入口之上。具有此配置的喷墨喷嘴装置例如被叙述于US6, 755, 509 中，且包括此装置的打印头被显示于US7, 441,865中（例如参见图21B)，其内容W引用的 方式并入本文中。然而，具有悬置在该室入口上的加热器元件的装置需要相当复杂的制造 方法，且比具有结合的加热器元件的装置较不坚固。再者，运些装置于油墨喷出期间经过该 室入口遭受相当高的逆流速率（导致无效率），W及于室再填充期间由于该入口与该喷嘴 孔口的对齐而导致的潜在的打印头面满溢。 阳007] US7, 857, 428叙述一喷墨打印头，包括一列喷嘴室，每一喷嘴室具有一侧壁入口， W从与该列喷嘴室平行地延伸的共享的油墨供给通道将油墨供给至该侧壁入口。该油墨供 给通道经由该通道的底板中所界定的多个入口供给油墨。至每一喷嘴室的入口可包括过滤 器结构（例如导柱），用于过滤被夹带在该油墨中的空气气泡或微粒。于US7, 857, 428中所 叙述的配置在将油墨供给至该喷嘴室中提供多余量，因为于该相同列（或列对）中的所有 喷嘴室从与该喷嘴室平行地延伸的共享的油墨供给通道供给油墨。然而，于US7, 857, 428 中所叙述的配置遭受相当慢的室再填充率及附近喷嘴室间的流体串扰的缺点。
[0008] 此外，与US6, 755, 509中所叙述的配置作比较，于US7, 857, 428中所叙述的配置 不可避免地将某一不对称程度导入墨滴喷出。既然该加热器元件被除了该室入口W外的室 侧壁所横侧地定界线，藉由该加热器元件所产生的气泡被此不对称性所扭曲。换句话说，藉 由该气泡所产生的部分冲量倾向于强迫某些油墨回头经过该室入口W及经过该喷嘴孔口。 运导致歪斜的墨滴喷出轨迹W及效率中的减少。
[0009] 用于对付藉由侧壁室入口所造成的不对称性的一措施是加长及/或变窄该室入 口，W增加其对逆流的流体阻抗。然而，此措施于高速打印机中是不可行的，因为其由于该 增加的流动阻抗而不可避免地减少室再填充率。补偿藉由侧壁室入口所造成的不对称性的 另一选择措施是使该加热器元件与该喷嘴孔口偏置，如于US7, 780, 271 (其内容W引用的 方式并入本文中）中所叙述。
[0010] 其将为想要的是提供一喷墨喷嘴装置，该喷墨喷嘴装置具有高度对称性，W便使 用于校正墨滴喷出轨迹所需的任何补偿措施的程度减至最小。其将进一步想要的是提供一 具有高室再填充率的喷墨喷嘴装置，其适用于高速打印中的使用。其将进一步想要的是提 供一在附近喷嘴装置间具有最小流体串扰的喷墨打印头。
【发明内容】
[0011] 按照本发明，提供有一喷墨喷嘴装置，包括具有底板、顶板及周边壁的主室，该周 边壁在该底板与该顶板之间延伸，该主室包括：
[0012] 发射室，其具有被界定在该顶板中的喷嘴孔口及用于将油墨射出经过该喷嘴孔口 的致动器；
[0013] 前室，其用于将油墨供给至该发射室，该前室具有被界定在该底板中的主室入口； 及
[0014] 挡板结构，其分隔该主室，W界定该发射室及该前室，该挡板结构在该底板与该顶 板之间延伸，
[0015] 其中该发射室及该前室具有共享的对称平面。
[0016] 根据本发明的喷墨喷嘴装置具有高度对称性，如上面所预示，其对于使歪斜的墨 滴喷出轨迹减至最小为基本的。高度对称性被提供，首先，藉由沿着该共享的对称平面对齐 该喷嘴孔口、该致动器、该挡板结构及该主室入口，W绕着此轴线（名义上为该装置的y轴） 给予完美的镜像对称性。因此，喷出墨滴沿着该X轴有可忽略的歪斜。
[0017] 其次，该周边壁的挡板结构及端部被定位，W于墨滴喷出期间同样地沿着该y轴 限制气泡膨胀。因此，该挡板结构的定位有效地提供一绕着该发射室的正交X轴的高度镜 像对称性。于墨滴喷出期间，墨滴轨迹源自经过该挡板结构的逆流的任何歪斜将为如此小 W致不需要校正；或将仅只需要该喷嘴孔口的小的y偏置，如于US7, 780, 271中所叙述，用 于对非歪斜的喷出轨迹作校正。（是否需要小的y偏置校正，可取决于诸如墨滴体积、墨滴 喷出速度、油墨型式、打印质量需求等因素）。由该前文，应理解，本发明的喷墨喷嘴装置具 有优异的墨滴喷出轨迹及优异的效率（W由该气泡冲量进入墨滴喷出的能量传送的观点） 的优点。
[0018] 比较于US7, 857, 428中所叙述的装置，根据本发明的喷墨喷嘴装置的另一优点 是相当高的室再填充率。因为该前室经由该底板入口承接油墨，而该底板入口典型在该忍 片的背部被连接至更宽的油墨供给通道，所W每一喷嘴装置有效地直接接近连续供墨系统 化U化inksupply)。藉由对比，在于US7, 857, 428中所叙述的配置中，每一喷嘴室由该 MEMS层中所界定的相当窄的油墨供给通道承接油墨，其在某些情况中可变得供给不足油墨 (例如全血版打印或极高速打印）。该MEMS层中的油墨供给通道的供给不足导致不佳的室 再填充率、打印质量中的必然的降低、及藉由W空的或局部空的喷嘴室的致动器发射所造 成的加速的致动器故障。
[0019] 本发明的另一优点为由于该主室的周边壁，每一喷嘴装置与附近装置有效地流体 隔绝。该周边壁典型为包围该主室的实屯、的、连续的壁，且无任何中断处或开口。因此，具 有仅进入该前室的底板入口，在附近装置之间有一弯曲的流体路径。与由于上述装置几何 形状的逆流中的有利的减少结合，运使附近装置间的任何流体串扰的可能性减至最小。藉 由对比，于US7, 857, 428中所叙述的喷嘴装置的配置经由该侧壁室入口及该邻接的MEMS 油墨供给通道遭受流体串扰。
[0020] 根据本发明的喷墨喷嘴装置的运些及其它优点将由下面的详细叙述轻易地变得 明显。
[0021] 较佳地，该挡板结构包括单一挡板。较佳地，该挡板具有一对侧面边缘，使得一间 隙在每一侧面边缘与该周边壁之间延伸，W界定一对位于该挡板的侧面的发射室入口，该 发射室入口绕着该共享的对称平面对称地设置。
[0022] 该挡板有利地尽可能远地反映该发射室的相对端壁。因此，该挡板及该相对端壁 于墨滴喷出期间对该气泡冲量提供类似反作用力，虽然该发射室入口位于该挡板侧面。
[0023] 较佳地，该挡板比加热器元件宽。该宽度尺寸沿着该主室的名义X轴所界定。较 佳地，该挡板占有该主室的宽度的至少30%、至少40%或至少50%。典型地，该挡板占有约 该主室的一半宽度，使该发射室入口位于挡板的任一侧面上。该挡板通常具有大于厚度尺 寸（沿着该y轴）的宽度尺寸（沿着该X轴）。典型地，该挡板的宽度至少两倍大于或至少 =倍大于该挡板的厚度。
[0024] 较佳地，该喷嘴孔口是伸长的，具有与该对称平面对齐的纵轴。较佳地，该喷嘴孔 口是楠圆的，具有与该对称平面对齐的长轴。
[0025] 在较佳实施例中，该致动器包括加热器元件。大致上，按照此较佳实施例，本发明 已关于加热器元件致动器被叙述。然而，应理解，本发明的优点可被W其它型式的致动