[发明专利]一种喷墨打印机打印头用的喷嘴板

说明书

本发明涉及一种喷墨打印机和彩色喷墨打印机所用打印头的喷嘴板。

本发明的目的是以更经济的方式生产这样的喷嘴板和装配有该喷嘴板的打印头，并且提高它们在打印速度和清晰度方面的功能。

喷墨打印头和彩色喷墨打印头的喷嘴板是广为人知的(惠普杂志(Hewlett-Packard Journal),1988年8月，第28-31页)(欧洲专利EP-495,663；EP 500,068)；这种喷嘴板包括12至大约100个孔直径小至20微米的喷嘴。在每个喷嘴之前设有一个储墨腔，其通过特殊形状的通道与墨盒连通。一个装置与各喷嘴相连，用于喷射出体积为1至1000微微升的液滴。打印头经常是将墨盒与通常采用三块板结合在一起形成的，一块板是薄层结构，第二块板是带有输入通道和储墨腔的、用平板印刷术生产的塑料结构(通道板)，和第三块包含有喷嘴的板(喷嘴板)。喷嘴板和通道板的制造以及将这些板组合在一起制成打印头都需要相当高的费用和很高的精度。

喷嘴板用例如由塑料件激光处理的方法生产。在其它方法中，采用的是导电基板，在其上特定部位设有不导电的塑料层。该不导电部位呈圆形，其间距相当于喷嘴板上喷嘴的规定间距。用电解法将金属镀覆到该基板上。此金属层比不导电层要厚，而且电解镀覆金属将不可避免地会越过不导电部位的边缘，出现在不导电层上。用这种方法，相对于平板印刷术生产的塑料层的不导电部位，可以使喷嘴直径较小。为了将喷嘴的截面积以及各喷嘴截面积的波动保持在规定的公差范围内，必须要应用复杂的制造和测量方法。在所述后一种生产方法中，孔的间距不可避免地要大于所生产板的厚度。由于稳定性的原因，该板必须有一个最小厚度值，因此孔间可能的最小间距受到限制，这样也使打印密度受到限制。

根据欧洲专利EP495,663，通道结构和喷嘴载体用铸造法来生产。喷嘴每次均用激光束单独打孔。通道结构和喷嘴用完全不同的方法分两步生产。另外，还需要精加工。这种方法也是非常复杂的。

因此本发明的目的是提供喷嘴板和通道板，用它们就可以用比较简单的方法将喷墨打印头装配起来，使其精度更高。

根据本发明，其目的是通过一个喷嘴板来实现的，该喷嘴板具有用于喷墨打印头的多个功能区，该多个功能区包括喷嘴、墨腔、在墨腔和贮墨容器之间的连接通道，及适宜时还包括调节件，该功能区都通过一个型芯在一个模制步骤中模制成一个整块微型结构体。另外，为了提高打印质量，喷嘴板的功能区内可以包括过滤装置和流动结构。其后，用语“区域功能”一般用以指喷嘴、墨腔、墨腔与贮墨容器之间连接通道，及如果适宜时，还指诸如调节件的喷嘴板的微型结构件。

微型结构的金属型芯在互补结构内包含喷嘴板的所有功能区，它可采用例如平版印刷术、最好是用有X射线照相的凹版印刷术和电蚀刻成型来生产。采用平版印刷术法还可以实现非圆形或非方形的喷嘴出口。该非圆形或非方形的喷嘴出口的截面形状可例如为三角形、矩形、梯形、五角形、六角形、七角形、八角形、多角形、椭圆形、星形、三叶形、四叶形、五叶形或多叶形。为此，使用一块金属基板，在其上覆盖有适当厚度的(正性或负性)X射线的第一抗层。透过其上带有X射线吸收装置的第一遮屏对该涂层进行照射，结果是使该第一抗层在照射部位的溶解性发生变化。对照射后的第一抗层进行显影时，其上保持溶解或成为溶解的区域均被去除掉。

随后，一般是覆盖适当厚度的第二X射线抗层，再透过第二遮屏用X射线对该抗层进行照射，所述第二遮屏上具有与第一遮屏上不同的吸收装置。对第二抗层进行显影后，用电解将某种金属镀覆在基板上的由塑料(抗层)构成的微型结构上，微型结构的所有凹坑中均完全充满金属。随后，金属继续镀覆，结果是用金属将整个微型结构覆盖。

将金属微型结构从基板上由塑料制成的微型结构上分离下来，就得到具有微型结构的金属型芯，它在互补结构上包含喷嘴板的所有功能区。

利用该型芯，具有微型结构的喷嘴板可以通过例如注模法在一个模制步骤中用塑料制成，成为一个带有所有功能区的整块微型结构体。

如果在注模法的模具内插入两块结构不同的型芯，就可以生产出在两侧均含有功能件的整体喷嘴板。图4所示为一种可以用此法生产的喷嘴板，它将喷嘴通道配置在板的两侧上，使打印密度翻倍和/或可使用两种不同的颜色。

除平版印刷术外，激光处理、精密机械加工和侵蚀技术等方法，以及这些方法的组合也可以用于生产型芯。喷嘴的截面形状还可以变化，例如，喷嘴可以制成其截面在流动方向上是逐渐减小的。这可以通过下述方法实现，例如：

一与表面上的垂直线成一个角度地照射抗层，或是