打印头结构的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]喷墨打印头是复合集成电路装置，其中，聚合物和其它材料在制作期间被层叠在一起。在喷墨打印头中常常使用聚合物来形成流体结构并且用作粘合剂和密封剂。
【附图说明】
[0002]图1和2示出了新型“防膨胀”打印头结构的一个示例，用以帮助降低由于墨水扩散导致的膨胀(swelling) ο
[0003]图3、图4-5、图6和图7示出了新型防膨胀打印头结构的其它示例。
[0004]遍及附图，相同的部件号码指示相同或者类似的部件。附图不必按比例。为了清楚而夸大了一些零件的相对尺寸。
【具体实施方式】
[0005]在喷墨打印头中常常使用聚合物以形成暴露于打印头中所容纳的墨水的结构。墨水能够扩散到周围的聚合物结构中，导致受影响的材料膨胀。膨胀能够产生使打印头中的(一个或多个)材料层分层的明显界面应力。通常可见为起泡的这种分层能够危及打印头的流体和机械整体性，并且使打印质量退化。
[0006]已经开发出一种新型防膨胀打印头结构，以帮助降低由于墨水扩散导致的膨胀和起泡。在一个示例中，该防膨胀结构包括穿过内层的通道，以及穿过覆盖通道的外层而到达通道的多个排放孔。通道基本沿孔口阵列的全部范围延伸，以中断墨水穿过内层的扩散并且收集墨水且将墨水输送到排放孔，在那里，墨水从通道逸出到环境中。已经表明内部通道足以中断墨水的扩散，从而降低膨胀，并且外部孔有效地从通道排出墨水。在外层中穿出排放孔而非在外层中切割出通道有助于保持结构整体性，而同时依然控制膨胀。
[0007]如图中所示和下文描述的这种和其它示例示出了本发明但是不限制本发明，本发明在本说明书所附的权利要求中限定。
[0008]图1和2示出了实现新型结构12的一个示例的打印头10的一部分，其帮助降低由于墨水扩散导致的膨胀。为了方便，本文中有时将结构12称为“防膨胀”结构12。图2是沿图1中的线2-2截取的截面图。图1和2示出了打印头10的理想化表示，以更好地示出“防膨胀”结构12。实际的喷墨打印头10通常为具有图1和2中未示出的层和元件的复杂集成电路(1C)结构。
[0009]参考图1和2，打印头10部分地被形成为分层架构，其包括1C结构14和孔口板
16。在所示示例中，孔口板16包括两层，即内层18和外层20。通过进口 26将墨水或者其它打印流体22供应给喷射室24。如图2中的箭头32所示，当激励形成在1C结构14上的喷射器30时，从室24穿过孔口板外层20中的孔口 28喷射流体22。(也将打印头孔口 28常常称为喷嘴。)在热喷墨打印头中，例如，电阻器30被选择性地加电，以加热室24中的流体22，从而迫使墨滴从孔口 28排出。压电或者其它喷射器30也是可能的。
[0010]有时将孔口板内层18称为“室层”，因为该层形成了围绕喷射室24的壁。有时将孔口板外层20称为“孔口层”，因为孔口 28形成在该层中。在一些打印头10中，室层18由可透过墨水22的粘合剂或者其它聚合物制成，而由金属或者聚酰亚胺以及其它高度固化聚合物制成的孔口层20对于墨水22是不可透过的。在本文件中使用的“不可透过”的意思是层20相比层18充分较少地透过墨水或者其它打印流体，从而如图1和2中的波浪线34所示，喷射室24中的墨水或者其它打印流体22主要扩散到室层18中，并且仅仅次要地(或者完全不)扩散到孔口层20中。
[0011]防膨胀结构12包括室层18中的通道36和孔口层20中的排放口 38。在所示示例中，通道36被构造为平行于该列孔口 28延伸的穿过室层18的全部厚度的凹槽，并且排放口 38被构造为穿过孔口层20到达凹槽36的孔。流体22从喷射室24进入并且穿过室层18的扩散被凹槽36中断。来自室层18的到达凹槽36的流体被输送到孔34，在孔34处，流体被排出至环境。扩散到室层18中的流体22主要以蒸汽的形式到达凹槽36，其立即穿过排放口 34逸出到环境中。穿过通常用于形成室层36的聚合物的扩散率约lOe-8 μπι/秒，远低于穿过排放孔34的蒸发率，从而在凹槽36中不会形成或者积聚流体。虽然结构12将流体排出室层18以降低膨胀，但是凹槽36和孔38也提供空间来吸收层18和20中的任何膨胀，以帮助释放能够导致起泡的界面应力。因而，结构12起到降低膨胀以及释放由于膨胀导致的应力的两个作用。
[0012]在图3中所示的示例中，打印头10包括具有防膨胀结构12的单层孔口板16，其中，通道32被形成为孔口板16的背侧40中的凹槽，并且排放口 38被形成为穿过孔口板16的前侧42到达凹槽36的孔。可以通过调节单个处理步骤来改变凹槽36的深度，以实现凹槽36的期望体积和/或轮廓，例如实现凹槽36比喷射室的高度更深的轮廓，如图3中所示。
[0013]图4是实现防膨胀结构12的另一示例的打印头10的平面图。图5是沿图4的线5-5截取的截面图。参考图4和5，打印头10包括孔口 28的两个阵列44、46。每个阵列44,46中的孔口 28在打印头10的每一侧48、50上沿长度方向的直线45、47布置。在该示例中，防膨胀结构12包括室层18中的两个连续凹槽36Α、36Β以及孔口层20中的排放孔38Α、38Β。第一凹槽36Α平行于第一孔口阵列44延伸并且跨过第一孔口阵列44的全部长度。第二凹槽36Β平行于第二孔口阵列46延伸并且跨过第二孔口阵列46的全部长度。两个凹槽36Α和36Β位于阵列44、46内侧，以防止流体22扩散到沿打印头10的中心部分52在凹槽36Α、36Β之间的室层18的那块内。
[0014]在图1和2中所示的防膨胀结构12的示例中，排放孔38比喷射孔口 28更大时并且更松散地间隔隔开。在图4和5中所示的示例中，排放口 38与孔口 28大小和间隔相同。在两个示例中，每个排放孔38的直径与对应的凹槽36的宽度相同。然而，其它适当的构造也是可能的。对于用于以20-40 μπι喷射孔口 28打印溶剂型墨水的典型热喷墨打印头，测试指示具有以下构造的防膨胀结构12将有效地中断墨水穿过孔口板的扩散，从而控制膨胀并且显著地降低起泡:
[0015]15-70 μπι宽的屏障通道36，其穿过室层18的全部厚度(或者在单层孔口板中至少为喷射室24的高度)，并且与孔口阵列间隔200-600 μπι;
[0016]直径(如果不是圆形的，则宽度)为15-150 μπι的排放孔38 ;和
[0017]覆盖对应通道36的区域的至少10%的均匀间隔的排放孔38。
[0018]对于上述构造，排放区域的有效范围不显著地大于喷射孔口的全部区域。因而