[发明专利]含有分级对齐的打印头单元的喷墨打印头

说明书

一种分级对齐的喷墨打印头包括多个打印头单元和容纳打印头单元的基底。每个打印头单元包括多个液滴喷射器阵列器件，每个液滴喷射器阵列器件包括至少一个液滴喷射器阵列；第一拼接边缘带有第一机械对齐特征；第二拼接边缘带有第二机械对齐特征。每个打印头单元包括墨水歧管和安装构件，其墨水歧管与打印头单元中的多个液滴喷射器阵列器件中的每一个流体连接，其安装构件用于固定液滴喷射器阵列。每个打印头单元的一对相对立的对齐边缘基本上平行于液滴喷射器阵列器件的拼接边缘。第一相对立的对齐边缘包括向外延伸的凸起，第二相对立的对齐边缘包括与凸起基本互补的缺口。

技术领域

本发明属于喷墨打印领域，更具体地涉及包括多个对齐的打印头单元的宽幅打印头组件。

背景技术

喷墨打印通常通过按需喷墨或连续喷墨打印来完成。在按需喷墨打印中，液滴是使用带增压(例如热或压电)驱动器的液滴喷射器喷射到记录介质上。选择性地启动驱动器致使液滴的形成和喷射，该液滴穿过打印头和记录介质之间的空间并撞击记录介质。打印图像的形成是按照打印所需图像的需要，通过控制每个液滴的形成来实现的。

在液滴喷射期间，记录介质相对于打印头的运动可以是保持打印头静止并在喷射液滴时推动记录介质前进通过打印头，或者是保持记录介质静止并移动打印头。如果打印头上的液滴喷射器阵列在记录介质的宽度上可以覆盖整个打印兴趣区域，则前一种打印结构是合适的。这种打印头有时称为页宽打印头。第二种类型的打印机结构是滑架式打印机，其中打印头的液滴喷射器阵列小于在记录介质宽度上的打印兴趣区域，并且将打印头安装在滑架上。在滑架式打印机中，记录介质沿介质前进方向推进给定的距离，然后停止。在记录介质停止的同时，滑架载着喷孔正在喷射液滴的打印头在滑架扫描方向上移动，该滑架扫描方向基本上垂直于介质前进方向。滑架在横穿打印介质的同时打印头打印了一条带图像，之后记录介质被推进；然后滑架运动方向颠倒；图像由此一条带一条带地打印形成。

按需喷墨打印头中的液滴喷射器包括压力室和喷孔，所述压力室有墨水入口为压力室提供墨水，所述喷孔用于将墨滴喷射出压力室。现有技术中显示了两个并排的液滴喷射器，图1(改编自美国专利No.7,163,278)作为传统按需热喷墨的液滴喷射器结构的示例。分隔壁20形成在基板10上并限定压力室22。喷孔板30在分隔壁20上形成并包括喷孔32(在此也称为口或孔)，每个喷孔32位置于相应的压力室22上方。喷孔板30的外表面在此称为喷孔表面114。墨水首先穿过基板10中的开口或围绕基板10边缘的开口进入，然后穿过墨水入口24，如图1中的箭头所示进入压力室22。作为驱动器的加热器35形成在每个压力室22内的基板10的表面上。当提供有适当幅度和持续时间的启动脉冲时，加热器35设置成可选择性地通过快速沸腾一部分墨水来增加压力室22中的压力，以便通过喷孔32喷射墨滴。

喷墨打印工业中的发展增加了宽打印头组件的重要性，其中宽打印头上的液滴喷射器阵列能够在记录介质的宽度上覆盖整个打印兴趣区域范围。虽然滑架打印机适用于家庭和小型办公室，但使用页宽打印头的高速打印机更适合大型办公室的联网打印机。喷墨打印工业的第二个发展是它的使用在商业印刷中增加。商业用喷墨打印机能够以高产量打印大量页数。第三个发展是将工业喷墨打印机用于纺织品打印，装饰品打印，图形艺术和3D打印。这种类的打印系统可以要求宽度大于一米的打印区域。可受益于宽打印头组件的其他打印应用包括生物材料的打印，以及电子电路的功能打印。

液滴喷射器阵列的制造通常使用微机电系统(MEMS)和集成电路开发的制造技术。目前最大尺寸的市售硅晶圆的直径约为30厘米。尽管在这种硅晶圆上可以生产宽打印头芯片，使用单个打印头芯片可以制造宽度小于30厘米的页宽打印头，但是从制造产量上看，用大约1厘米宽的打印头芯片组装页宽打印头是有经济上的优势。每个打印头芯片上的液滴喷射器阵列需要彼此良好对齐。否则，在打印图像中将产生不可接受的瑕疵，例如两个相邻打印头芯片上的最末端墨滴喷射器彼此相距太远，因此而产生的白色条纹。