專利名稱：用于改進(jìn)的噴墨液滴成形的非對稱墨水噴孔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及具有改進(jìn)噴孔設(shè)計(jì)的噴墨打印機(jī)的打印頭，尤其涉及具有能減少墨水嘖霧并改進(jìn)軌跡誤差的開口的打印頭噴孔。
噴墨打印機(jī)以可控方式將墨水滴噴射到介質(zhì)的所需位置而在介質(zhì)(如紙)上形成字符和圖像。在最簡單的形式中，這種打印機(jī)可抽象為這樣的機(jī)構(gòu)，即介質(zhì)的移動定位機(jī)構(gòu)，以便墨水滴能落到介質(zhì)上；打印盒，用于控制墨水流、并將墨水滴噴射到介質(zhì)上；以及適宜的控制硬件和軟件。噴墨打印機(jī)的常規(guī)打印盒具有按需要儲存和供給墨水的墨水儲存部分、和由打印控制軟件直接控制而加熱和噴射墨水滴的打印頭。典型地，打印頭是層狀結(jié)構(gòu)的，它包括一個半導(dǎo)體基底、一個做成蜂窩狀且做有墨水流通道的隔擋材料結(jié)構(gòu)、和一個穿有小孔或噴孔的排列圖案用于噴射墨水滴的噴孔板。
在一種噴墨打印機(jī)中，噴射機(jī)構(gòu)包括多個形成在半導(dǎo)體基底上的加熱電阻，每個加熱電阻與形成在隔擋層的多個墨水噴射室中的一個、以及噴孔板上多個噴孔中的一個相關(guān)。每個加熱電阻連接到控制軟件、以便使每個電阻單獨(dú)地通過電流而將墨水部分迅速汽化成汽泡后從噴孔噴射墨水滴。墨水注入形成在每個加熱電阻周圍的隔擋層中的噴射室而待加熱電阻通電加熱。墨水噴射后墨水汽泡縮滅，墨水重新注入噴射室并橫跨噴孔形成彎月形。使墨水流重新注入噴射室的隔擋層中的形式和結(jié)構(gòu)可建立墨水重新注入噴射室的速度和墨水彎月形的動力特性。更具體的打印機(jī)、打印盒和打印頭結(jié)構(gòu)可見于Hewlett-Packard Journal(36卷，5號，1985年5月)和Hewlett-Packard Journal(54卷，1號，1994年2月)。
打印盒設(shè)計(jì)者面臨的一個問題是在實(shí)現(xiàn)高打印速度的同時保持良好的打印質(zhì)量。當(dāng)墨水滴因噴射室內(nèi)的墨水迅速沸騰而從噴孔噴射時，噴射墨水的絕大部分質(zhì)量聚集在噴向介質(zhì)的墨水滴中。但是，噴出墨水的一小部分殘留在從墨滴伸展到噴孔的表面開口的尾部中。尾部的墨水速度一般小于墨水滴的墨水速度，大部分尾部分從墨水滴分離。分離的尾部的一些墨水重組成噴射墨水滴或留下來以墨水滴畸變的形式在打印材料上產(chǎn)生粗糙的邊緣。一些尾部中噴射的墨水返回到打印頭、并在打印頭噴孔板表面上形成糊狀液。一些分離尾部的墨水形成子墨水滴(“墨水霧”)，墨水霧大體沿墨水滴的方向移動和隨機(jī)地擴(kuò)展。通常這些墨水霧落在介質(zhì)上形成墨水薄霧背景。
為減小墨水霧的有害作用，人們降低了打印操作速度，但這會使打印機(jī)在給定時間內(nèi)的打印頁數(shù)減少。人們還考慮通過優(yōu)化墨水噴射室和隔擋層中相關(guān)墨水供給管道的結(jié)構(gòu)和幾何形狀來解決墨水霧的問題。噴孔幾何形狀也影響嘖霧問題，見由Weber等在1996年2月29日提交的專利申請08/608，923“非對稱打印頭噴孔”。
一種制作噴孔板的常規(guī)方法是在預(yù)制芯子上使用化學(xué)鍍技術(shù)。這種芯子如

圖1所示(它不是按比例繪制)，其中的基底101至少具有一個由硅或玻璃構(gòu)成的平面。在基底101的平面上沉積鉻或不銹鋼薄膜導(dǎo)電層103。真空鍍膜處理、例如平面磁控管處理可用于沉積這個導(dǎo)電薄膜103。其它真空鍍膜處理可用于沉積氮化硅介電層105，并利用例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)蒸鍍處理的真空鍍膜處理進(jìn)行沉積。介電層105應(yīng)非常薄，一般其厚度約0.3μm。用光抗蝕掩膜遮蔽介電層105，用紫外光曝光，而后進(jìn)行等離子體蝕刻處理，除在導(dǎo)電層103的預(yù)選位置保留介電材料的“按鈕”外、去掉介電層的絕大部分。當(dāng)然，這些位置預(yù)定在噴孔板的每個噴孔的位置，噴孔板位于芯子的頂上。
將這個可重復(fù)使用的芯子放入電鍍槽，在電鍍槽中導(dǎo)電層構(gòu)成陰極，鎳基底材料構(gòu)成陽極。在電鍍處理中，鎳金屬從陽極轉(zhuǎn)移到陰極，鎳(即，層107)附著到導(dǎo)電層103的導(dǎo)電區(qū)。由于鎳金屬板與芯子的每個導(dǎo)電板的距離相等，所以一旦到達(dá)介電層按鈕105，鎳將以均勻可預(yù)測的圖案構(gòu)成覆蓋介電層的鍍層。仔細(xì)地控制包括電鍍時間在內(nèi)的電鍍處理參數(shù)，以便形成在介電層按鈕105上的鎳層107的開孔在介電表面上具有預(yù)定直徑(通常為45μm)。這個直徑一般是介電層按鈕105直徑的1/3到1/5，于是在鎳107的頂層、在的噴孔板的內(nèi)表面具有直徑d2的開孔，直徑d2約為噴孔板外表面上噴孔直徑d1的3到5倍。在完成化學(xué)鍍時，新形成的噴孔板從芯子除去、并鍍金以增加噴孔的耐蝕性。其它有關(guān)金屬噴孔產(chǎn)品的說明可見于已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的美國專利4，773，971；5，167，776；5，443，713；和5，560，837。
不適當(dāng)導(dǎo)向的墨水滴和不希望的衛(wèi)星式墨水滴和噴霧會降低噴墨打印介質(zhì)上形成的字符圖像的質(zhì)量。人們希望減少因從噴墨孔側(cè)隨機(jī)噴射的墨水滴引起的隨機(jī)軌跡，并減少因墨水滴尾部斷開所產(chǎn)生的噴霧。
本發(fā)明涉及利用墨水噴射器從噴孔板的噴孔噴射墨水的噴墨打印機(jī)的打印頭。噴孔板至少具有一個從與墨水噴射器相對的噴孔板的第一表面經(jīng)噴孔板伸展到基本與第一表面平行的噴孔板第二表面的噴孔。該噴孔具有一個位于第二表面的窗口，窗口至少有兩個限定該窗口外圍的相交邊緣。第一邊緣包含第一弧段，第一弧段具有第一半徑和位于窗口周邊內(nèi)的第一中心。第二邊緣包含第二弧段，第二弧段具有第二半徑和位于窗口周邊外的第二中心。
圖1是形成芯子的噴孔板和形成在該芯子上的噴孔板的截面圖。
圖2是示出一個墨水噴射室的常規(guī)打印頭的截面圖。
圖3是常規(guī)打印頭的噴孔板外表面的平面圖。
圖4是表示常規(guī)打印頭噴射墨水滴的截面圖。
圖5是墨水滴彎月系統(tǒng)的理論模型，它有助于理解本發(fā)明的方案。
圖6是打印介質(zhì)上噴霧和加長墨水滴尾部的有害效果的重現(xiàn)。
圖7A和7B是從噴孔板外表面顯示噴孔表面窗口的平面圖。
圖8A和8B是從噴孔板表面顯示可用于本發(fā)明的噴孔表面窗口的平面圖。
圖9A和9B是打印介質(zhì)上的噴霧效果及本發(fā)明作出的改進(jìn)效果的重現(xiàn)。
圖10表示可用于本發(fā)明的構(gòu)成噴孔窗口的技術(shù)。
圖11表示可用于本發(fā)明的構(gòu)成噴孔窗口的技術(shù)。
圖12是在應(yīng)用本發(fā)明時從噴孔板外表面顯示噴孔表面窗口和噴孔口與墨水噴射室之間關(guān)系的平面圖。
當(dāng)使用本發(fā)明時，作為非對稱噴孔窗口的結(jié)果，隨機(jī)墨水滴軌跡和過量噴霧將減少，在本發(fā)明中，墨水滴軌跡被偏置成沿噴射孔的一個方向產(chǎn)生。
圖2中示出常規(guī)打印頭的截面圖。薄膜電阻201設(shè)置在半導(dǎo)體基底203表面、并經(jīng)在半導(dǎo)體基底203表面上鍍金屬(未示出)而與電輸入信號連接。另外，為避免化學(xué)和機(jī)械破壞的各種保護(hù)層可覆蓋加熱電阻201，但為簡明起見，圖2中未示出保護(hù)層。隔擋材料層205選擇地設(shè)置在硅基底203表面(或設(shè)置多層)，從而留下圍繞加熱電阻201的開孔或墨水噴射室207，于是在加熱電阻201通電且墨水經(jīng)開孔209噴射之前，墨水可聚集在噴射室內(nèi)。用于隔擋層205的隔擋材料通常是可從杜邦公司得到Parad材料或類似材料。噴孔209是噴孔板107中的孔，噴孔209從噴孔板內(nèi)表面向噴孔板外表面伸展、并如前所述地構(gòu)成噴孔板的一部分。
圖3是從噴孔板107的外表面213看噴孔所顯示的常規(guī)打印頭的頂平面圖(A-A線表示圖2的截面)。墨水供給通道301設(shè)置在隔擋層205中以便從較大的墨水源(未示出)向墨水噴射室提供墨水。圖4表示在墨水從噴孔209噴射之后22微秒時墨水滴401中的墨水形狀。在常規(guī)噴孔板中，(其中使用圓形噴孔窗)墨水滴401保持長的尾部403，從圖中可知，長尾部403至少向后伸展到噴孔板107的噴孔209。
在墨水滴401離開噴孔板、且噴射墨水滴的汽化墨水泡收縮后，毛細(xì)管力從墨水源經(jīng)墨水供給通道301抽吸墨水。在弱阻尼系統(tǒng)中，墨水迅速向后沖進(jìn)噴射室而過度地充滿噴射室207，從而產(chǎn)生凸起的彎月形。之后，在穩(wěn)定之前，彎月形相對其平衡位置振動若干周期。如果在彎月形凸起的同時墨水滴被噴射，則凸起彎月中的額外墨水會加到墨水滴的體積中。如果在彎月形后退的這一周期部分噴射墨水滴，則會減少墨水滴的體積。打印頭設(shè)計(jì)者通過增加墨水再添充通道的液體阻力而改善和優(yōu)化墨水再添充阻尼和彎月形系統(tǒng)。具體地，這些改進(jìn)是通過加長墨水再添充通道、減小墨水再添充通道截面、或增加墨水粘度而實(shí)現(xiàn)的。這種增加墨水再添充液體阻力的作法通常會減小再添充速度，并降低墨水滴噴射速度和打印速度。
可將彎月形簡化為圖5所示的機(jī)械模型，其中與噴射墨水滴的質(zhì)量等效的質(zhì)量501被彈簧505耦合到固定結(jié)構(gòu)503，彈簧505具有與噴孔有效半徑的倒數(shù)成正比的彈性常數(shù)K。質(zhì)量501還經(jīng)過阻尼器件507而耦合到固定結(jié)構(gòu)503，阻尼器件507與通道液體阻力及其它墨水通道特性相關(guān)。在這個結(jié)構(gòu)中，墨水滴重量質(zhì)量501與噴孔直徑成正比。所以，如果希望控制彎月形的特性和狀態(tài)，則可通過優(yōu)化墨水通道或調(diào)整機(jī)械模型中彈簧505的彈性常數(shù)來調(diào)節(jié)阻尼器件507的阻尼系數(shù)。
當(dāng)墨水滴401從噴孔噴射時，墨水滴的絕大部分質(zhì)量保持在墨水滴前頭、且這部分質(zhì)量的速度最大。剩余尾部403保持少量的墨水質(zhì)量，且其速度分布是在接近墨水滴頭部位置的速度與墨水滴頭部速度相同、在最接近噴孔窗的位置的速度小于墨水滴頭部速度。有時在墨水滴噴射期間，尾部墨水被拉長到該尾部從墨水滴斷開之處。剩余在尾部的墨水部分被拉回到打印頭的噴孔板107，并噴孔板107形成圍繞噴孔的墨水粘液。這些墨水粘液因誤導(dǎo)后續(xù)墨水滴而降低打印質(zhì)量。墨水滴尾部的其它部分在墨水滴沉積在打印介質(zhì)上之前被吸收到墨水滴頭部。最后，還發(fā)現(xiàn)墨水滴尾部的一些墨水既不返回到打印頭、也不保留或吸收到墨水滴中，但它們沿隨機(jī)方向形成擴(kuò)展的子墨水滴細(xì)霧。一些細(xì)霧到達(dá)打印介質(zhì)并在墨水滴形成的點(diǎn)上產(chǎn)生粗糙邊緣、以及落到介質(zhì)上不希望的位置從而降低打印材料所需的清晰度。這種不良結(jié)果在圖6的打印點(diǎn)放大圖中示出。
已經(jīng)確認(rèn)，通往外部環(huán)境的噴孔窗209的出口區(qū)限定噴射墨水滴的滴重量。也已經(jīng)確認(rèn)，彎月形的恢復(fù)力(模型中的常數(shù)K)部分地由噴孔窗的邊緣鄰近區(qū)確定。所以，為了提高彎月形的韌性，噴孔口的側(cè)面和開口應(yīng)盡可能在靠在一起。當(dāng)然，這與保持已給定墨水滴的滴重量(該重量由噴孔出口區(qū)確定)的需要相矛盾。若用非圓形幾何形狀，可提供給彎月形的較大的恢復(fù)力，使墨水滴尾部較快和較接近噴孔板斷開，從而縮短了墨水滴尾部并明顯減小噴霧。
某些可用于減小噴霧的非圓形噴孔是長形的窗口，該窗口具有長軸和短軸，其中長軸尺寸大于短軸尺寸，兩個軸均平行于噴孔板外表面。這種長形結(jié)構(gòu)可以是長方形、平行四邊形、或諸如橢圓之類的卵形和平行側(cè)邊的“跑道”結(jié)構(gòu)。使用儲存在HP51649A型打印盒中的墨水(可以從Hewlett-Packard公司得到)、并使噴孔窗面積等于HP51649A型打印盒所用的噴孔窗面積，則可確定能實(shí)現(xiàn)所需彎月形韌度和短尾墨水滴噴射的橢圓形的長軸與短軸之比是從2∶1到5∶1。
圖7A-7B是表示不同噴孔口尺寸的噴孔板外表面的平面圖。圖7A表示具有半徑r外部尺寸的圓形噴孔和外部尺寸r與噴射室開口之間的半徑差值r2。在HP51649A打印盒中，r=17.5微米，r2=45微米。這樣在噴孔板外表面形成的窗口面積(r2×π)是926微米2。圖7B表示橢圓形外噴孔窗口的形狀，其中長軸/短軸比等于2∶1，為了保持相等的墨水滴，噴孔開口的外部面積保持為926微米2。于是，根據(jù)橢圓面積公式(A=π·a·b)，對于2∶1的橢圓，橢圓的長短軸分別是28.5微米和12.4微米。
如上述的建議，對于較好地尾部斷開和隨后的噴霧減小主要相關(guān)的因素是減小橢圓的短軸尺寸。在2∶1到約5∶1的范圍內(nèi)可看到噴霧減小。一個在上文也注意到的不足是橢圓形噴孔表面開口在板內(nèi)表面(在墨水噴射室)具有對應(yīng)較大的開口。當(dāng)為改善分辨率而使噴孔緊密地靠在一起時，這些內(nèi)開口將重疊和干擾。這些干擾將使從一個噴射室噴出的墨水進(jìn)入相鄰噴射室，并產(chǎn)生其它微妙的但有害的影響。
為了解決干擾問題，需沿長軸方向?qū)E圓變形，以產(chǎn)生一個新月形或四分之一月亮形的形狀。在整個噴孔窗面積保持不變的同時在這個新月形中維持短軸尺寸而縮短有效長軸。使用新月形嘖孔開口能適當(dāng)?shù)剡B續(xù)減少噴霧。但是，新月形會給應(yīng)用這種打印頭的打印質(zhì)量帶來各種問題。離開噴孔板的墨水滴軌跡不垂直噴孔板表面，而是從垂向向噴孔窗彎曲表面的負(fù)半徑方向傾斜偏離。
為了解決新月形噴孔窗形狀的軌跡問題，通過重疊兩個新月形而產(chǎn)生一種對稱的另一種形狀，其中兩個新月形面的外緣彼此離開。這種形狀示于圖8A。這種改進(jìn)的噴孔窗形狀被視為“沙漏”形狀。在一個實(shí)施例中，改進(jìn)的短軸(bH)設(shè)置為26μm、而改進(jìn)的長軸(aH)設(shè)置為69μm。該實(shí)施例中限定改進(jìn)短軸的邊緣具有約47μm的曲率半徑(rH)。這個噴孔窗形狀保持窄的短軸開口、同時減小了固定的噴孔窗面積所需的長軸尺寸。減小尺寸的長軸使噴孔間隔比其它噴孔間隔更緊密并具有相同噴孔窗面積的橢圓形。另外，沙漏形噴孔窗形狀相對長軸和短軸具有對稱結(jié)構(gòu)、并減小了墨水滴的軌跡誤差。非圓形嘖孔窗相對常規(guī)圓形開口的改進(jìn)可在圖9A與圖9B的對比中看出。圖9A中可見的外部墨水滴在高度放大的圖9B中極少。
下面參看圖8B，為更大地減小軌跡誤差，在相對改進(jìn)短軸具有非對稱噴孔的沙漏形狀中設(shè)置可靠的尾部斷開點(diǎn)。非對稱沙漏嘖孔窗顯示為圖8B的噴孔窗803。噴孔窗803的沙漏形包括在噴孔板外表面的噴孔窗邊緣。在優(yōu)選實(shí)施例中，嘖孔窗的周邊形狀由兩個弧段構(gòu)成，兩個弧段具有共同的半徑中心點(diǎn)805和共同的半徑值rC，但第一弧段807大于第二弧段809(與第一弧段相對)。噴孔窗803的沙漏形周邊還包括兩個弧段811和813，它們連接弧段807和809的端點(diǎn)而形成嘖孔窗803的完整周邊?；《?13具有半徑值rH1和半徑中心點(diǎn)815，半徑中心點(diǎn)815位于沙漏周邊之外、卻位于鄰近噴墨器的噴孔板的其它內(nèi)表面上形成的噴孔窗的凸起817內(nèi)。弧段811具有半徑值rH2和半徑中心點(diǎn)819，半徑中心點(diǎn)819位于噴孔窗內(nèi)表面的另一個凸起821內(nèi)。本發(fā)明的特點(diǎn)是中心815幾乎位于與中心819相對的噴孔側(cè)上，但并不完全相對。在優(yōu)選實(shí)施例中，連接中心805和815的連線與連接中心805和819的連線相交構(gòu)成銳角θ。形成在兩線之間的銳角θ在0°～20°范圍調(diào)整，優(yōu)選范圍約5°。于是，由電鍍外噴孔板表面形成的噴孔窗803具有非對稱沙漏形噴孔窗，并在內(nèi)噴孔板表面具有由兩個長弧段構(gòu)成的噴孔窗，兩個長弧段具有共同的中心并被兩個突出部分分隔。墨水滴尾部最好從較窄端(即，在較短的弧段809)斷開，并提供穩(wěn)定的尾部斷開和噴霧位置。從采用非對稱沙漏形狀的每個噴孔所噴射的墨水滴可實(shí)現(xiàn)均勻一致的軌跡。
如前所述，噴孔板通常是在芯子上電鍍鎳或類似金屬，然后用化學(xué)抗蝕材料、例如金涂覆噴孔板而制成。過去，已經(jīng)知道在所需端使用非導(dǎo)電鈕導(dǎo)致圓形噴孔窗。但是，為了制成沙漏形噴孔開口，需確定鈕狀物具有的形狀應(yīng)比所用的沙漏形狀簡單。由于在電鍍期間噴孔板基底金屬從導(dǎo)電表面(包括其自身表面)沿各個可能的方向均勻生長，非導(dǎo)電鈕形狀中的細(xì)部將被生長的基底金屬遮蔽。類似地，當(dāng)基底金屬生長時，鈕形狀可被轉(zhuǎn)變成完全不同的形狀。再參看圖1，其中基底金屬107在非導(dǎo)電絕緣鈕105頂面上生長。在平面圖中觀看時，當(dāng)基底金屬107在絕緣按鈕105頂面生長時，鈕105的輪廓會被遮蔽或轉(zhuǎn)變成其它形狀。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用直徑等于所需基底金屬生長的圓圈族的分析技術(shù)可被用于相同平面和與所需噴孔形狀外輪廓的切面。當(dāng)圓形周邊上的點(diǎn)與切點(diǎn)相對、且共用的同一直徑線連接到圓圈族的彼此相似點(diǎn)時，非導(dǎo)電鈕必須所采用的形狀被顯出。另一方法使用從起始形狀外輪廓上的所有或相應(yīng)點(diǎn)拉出的半徑弧。每個弧半徑的端點(diǎn)(垂直與起始輪廓的點(diǎn)相切的線)限定電鍍完成后形成的噴孔形狀上的點(diǎn)。參看圖10將有助于了解使用圓圈族的技術(shù)。
在圖10中，噴孔窗的沙漏形狀標(biāo)注為1001。圓圈族由圓1003表示，圓圈族半徑與基底金屬的所需生長相等。非導(dǎo)電鈕的輪廓表示為1005。圓圈族的每個圓在沿沙漏形狀邊緣的點(diǎn)與沙漏形狀相切。使所述點(diǎn)直接穿過每個圓的直徑、并連接這些點(diǎn)而形成非導(dǎo)電鈕的輪廓。當(dāng)處理更為復(fù)雜的噴孔形狀時，發(fā)現(xiàn)非導(dǎo)電鈕的形狀不必等同于噴孔形狀。應(yīng)注意，在沙漏輪廓1001的外緣，限定該輪廓所需的圓形數(shù)量減少。
圖11示出制作噴孔開口1001所需的必要的結(jié)構(gòu)圓圈。連接周邊上與切點(diǎn)相對的點(diǎn)、以產(chǎn)生構(gòu)成希望的沙漏噴孔開口所需的最小鈕狀物輪廓。這些輪廓結(jié)構(gòu)包括用于產(chǎn)生形成長軸終端邊緣的弧段1101和1103、以及用于產(chǎn)生形成短軸終端邊緣的拋物線部分1105和1107。只要鈕狀物輪廓的剩余部分不比圓圈直徑更接近所希望的噴孔形狀，則除了上述弧段和拋物線部分以外，電鍍噴孔板所產(chǎn)生的沙漏噴孔形狀就與鈕狀物輪廓無關(guān)。
這種輪廓的獨(dú)立性用于本發(fā)明的實(shí)施例以提供噴孔板對隔擋材料的改善的粘結(jié)性、并使所設(shè)計(jì)的噴射室具有較大的墨水容量。圖12示出了當(dāng)非導(dǎo)電芯子鈕狀物輪廓部分地與噴孔表面開口形狀無關(guān)時所得到的打印頭。雖然噴孔口1101位于噴孔板的外表面、鈕狀物輪廓位于噴孔板的內(nèi)表面，但為了清晰起見，噴孔窗1001和鈕狀物輪廓1201用實(shí)線示出。當(dāng)一個噴孔開口的外形從墨水噴射室起始并橫移到噴孔板表面的開口時，噴孔開口從鈕狀物輪廓1201變化到沙漏形窗口1001。在這個實(shí)施例中，隔擋層材料結(jié)構(gòu)由虛線示出。島形隔擋材料1203將進(jìn)入噴射室1205的墨水入口分成兩個墨水通道1207和1209，噴射室1205的其余部分由隔擋材料壁1211、1213、1215限定。隔擋層材料與噴孔板之間改進(jìn)的接觸區(qū)設(shè)置在隔擋島1203的周圍區(qū)域(并進(jìn)一步用虛線示出假想的圓形鈕狀物輪廓)。這個接觸區(qū)域是使鈕狀物輪廓部分地構(gòu)成矩形而得出的，它不做成圓形，能更好地與矩形隔擋材料結(jié)構(gòu)匹配、并即使當(dāng)噴孔板產(chǎn)生不準(zhǔn)直時也能在基底上提供不變化的矩形截面。另外，矩形結(jié)構(gòu)可以增加噴射室中的墨水容量。
總之，本發(fā)明使用了一種非對稱沙漏形狀的噴孔窗輪廓，它能產(chǎn)生一種減小噴霧的墨水滴并改善墨水滴軌跡。
權(quán)利要求
1．一個用于噴墨打印機(jī)的打印頭，該打印頭具有用于噴墨的噴孔，該打印頭包括一個墨水噴射器；以及一個噴孔板(107)，噴孔板(107)具有一噴孔，所述噴孔經(jīng)所述噴孔板從與所述墨水噴射器相對的所述噴孔板的第一表面伸展到基本平行所述第一表面的所述噴孔板的第二表面，所述嘖孔包括位于所述第二表面的窗口(803)，所述噴孔第二表面中的所述窗口至少包括兩個用于限定所述窗口周邊的相交邊緣，第一邊緣包括具有第一半徑(rC)的第一弧段(807)和位于所述窗口周邊之內(nèi)的第一中心(805)，第二邊緣包括具有第二半徑(rH1)的第二弧段(813)和位于所述窗口周邊之外的第二中心(815)。
2．一個如權(quán)利要求1的打印頭，還包括第三邊緣，第三邊緣包括具有所述第一半徑的第三弧段(809)和所述第一中心(805)。
3．一個如權(quán)利要求1的打印頭，還包括具有第三半徑(rH2)的第四弧段(811)和位于所述窗口周邊之外并與所述第二中心隔開的第三中心(819)。
4．一個如權(quán)利要求3的打印頭，其中，連接所述第一中心和第二中心的第一線與連接所述第一中心和第三中心的第二線構(gòu)成銳角，所述銳角的值在0°～20°范圍。
5．一種操作噴墨打印機(jī)的打印頭的方法，該噴墨打印機(jī)利用噴孔噴墨，該方法步驟包括給墨水體施加速度；以及從噴孔噴射所述的墨水體，該噴孔具有位于噴孔板(107)表面的窗口(803)，在所述表面中的窗口至少包括兩個用于限定所述窗口周邊的相交邊緣，第一邊緣包括具有第一半徑(rC)的第一弧段(807)和位于所述窗口周邊之內(nèi)的第一中心(805)，第二邊緣包括具有第二半徑(rH1)的第二弧段(813)和位于所述窗口周邊之外的第二中心(815)。
6．一種制作噴墨打印機(jī)的打印頭的方法，其步驟包括形成一個噴孔板(107)，噴孔板(107)具有第一表面和基本平行于第一表面的第二表面，至少一個噴孔經(jīng)所述噴孔板從所述第一表面伸展到第二表面，所述噴孔包括位于所述第二表面的窗口(803)，窗口(803)至少包括兩個用于限定所述窗口周邊的相交邊緣，第一邊緣包括具有第一半徑(rC)的第一弧段(807)和位于所述窗口周邊之內(nèi)的第一中心(805)，第二邊緣包括具有第二半徑(rH1)的第二弧段(813)和位于所述窗口周邊之外的第二中心(815)；以及將一墨水噴射器裝到所述噴孔板的第一表面，從而使墨水從所述至少一個噴孔的窗口中噴出。
7．一種如權(quán)利要求6的方法，其中，所述形成一個噴孔板步驟還包括在所述窗口的周邊用具有所述第一半徑和所述第一中心的第三弧段(809)形成第三邊緣。
8．一種如權(quán)利要求6的方法，其中，所述形成一個噴孔板步驟還包括用第三半徑(rH2)和位于所述窗口周邊之外且與所述第二中心隔開的第三中心(819)形成第四弧段(811)。
9．一種如權(quán)利要求8的方法，其中，所述形成第一、第二、第三和第四弧段的步驟還包括設(shè)置所述的第一、第二和第三中心，以便連接所述第一和第二中心的第一線與連接所述第一和第三中心的第二線形成一個銳角，該銳角值在0°～20°范圍。
10．一種如權(quán)利要求6的方法，還包括在所述第一表面形成窗口的步驟，所述窗口包括至少含有兩個弧段的邊緣，所述弧段限定了在所述第一表面的所述窗口的周邊，所述至少兩個第一表面的弧段具有共同的半徑和共同的中心，所述的共同中心位于所述第一表面的窗口的周邊之內(nèi)，所述的兩個第一表面弧段中的每一個均大于所述的第一弧段。
全文摘要
一個能減小噴霧的打印頭,該打印頭具有借助墨水噴射器噴射墨水的噴孔。噴孔在噴孔板的外表面上設(shè)置窗口,窗口具有非對稱沙漏輪廓,以便噴射的墨水滴在噴孔窗的窄端斷開。
文檔編號B41L27/00GK1286170SQ0012
公開日2001年3月7日 申請日期2000年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月30日
發(fā)明者R·C·馬澤, T·L·維伯, A·K·阿加瓦爾 申請人:惠普公司