專利名稱：具有伸展的表面部件的打印頭的制作方法
具有伸展的表面部件的打印頭
背景技術(shù)：
熱噴墨打印頭通常包括一個(gè)例如使用半導(dǎo)體處理方法形成硅的基 底或類似物上的打印模，該處理方法例如光刻法，等等。打印模通常包 括電阻器和墨輸送通道，該墨輸送通道將墨輸送到電阻器，使得墨覆蓋 這些電阻器。向電阻器發(fā)送電信號(hào)，用于給電阻器通電。通電的電阻器 迅速地對(duì)覆蓋其的墨進(jìn)行加熱，使得墨汽化并使墨噴射經(jīng)過與電阻器對(duì) 準(zhǔn)的孔，從而將墨點(diǎn)打印在例如一張紙的記錄介質(zhì)上。
由電阻器散發(fā)出的 一部分沒有蒸發(fā)墨的熱通過基底被傳導(dǎo)并隨著 被流過墨輸送通道的墨熱對(duì)流掉。然而，打印模可能仍然過熱，造成打 印頭4亭止打印。


圖1是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印頭實(shí)施例的一部分剖開的透視圖； 圖2是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印頭基底和噴射部件的實(shí)施例的頂視
圖3A-3D是按照本發(fā)明實(shí)施例在形成墨給送通道的實(shí)施例的實(shí)施 例的各個(gè)階段的打印頭基底的實(shí)施例的 一 部分的剖視圖4是按照本發(fā)明實(shí)施例打印頭基底的實(shí)施例的底視圖5是按照本發(fā)明實(shí)施例沿圖4的線5-5取的透一見圖6是按照本發(fā)明另一實(shí)施例墨給送狹槽的內(nèi)壁的實(shí)施例的透視
圖7圖示出按照本發(fā)明實(shí)施例的打印頭的實(shí)施例的頂視圖；以及
圖8是按照本發(fā)明實(shí)施例沿圖7的線8 - 8取的視圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明實(shí)施例的下面的詳細(xì)說明中，對(duì)構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附 圖進(jìn)行參考，且其中，這些部分通過可實(shí)踐的圖示出的具體實(shí)施例來表 示。充分詳細(xì)地描述這些實(shí)施例，以使得本領(lǐng)域-技術(shù)人員能夠?qū)嵺`所 ^ 開的主題，且要應(yīng)當(dāng)理解的是，可以利用其它的實(shí)施例，且在不脫離所
要求保護(hù)的主題的范圍的條件下可以進(jìn)行加工過程、電子或機(jī)械的改 變。因此，下面的詳細(xì)說明并非采取一種限制的方式，而是請(qǐng)求保護(hù)的 主題的范圍只由所附的權(quán)利要求書和其等價(jià)物來限定。
圖l是打印頭120的一部分剖開的透視圖，表示出按照一個(gè)實(shí)施例
用于噴墨的部件。打印頭120的這些部件形成在一個(gè)晶片122上，例如 硅晶片上。該晶片包括一介電層124,例如二氧化硅層。此后，術(shù)語(yǔ)基 底(或打印頭基底)125將被認(rèn)為包括至少一部分晶片122和至少一部 分介電層124。多個(gè)打印頭基底可以同時(shí)形成在一單個(gè)的晶片模上，每 個(gè)晶片模具有一個(gè)單獨(dú)的打印頭。
使墨滴從形成在基底125上的腔室126噴出，且更具體地使墨滴從 形成在阻擋層128上的腔室126噴出，對(duì)于一個(gè)實(shí)施例來說，阻擋層可 以由一種光敏材料形成，該光敏材料層壓在打印頭基底125上并隨之以 限定腔室126的構(gòu)形被暴露、擴(kuò)展并固化。
用于噴射來自腔室126的墨滴的主要機(jī)構(gòu)是一個(gè)薄膜電阻器130。 該電阻器130形成在打印頭基底125上。電阻器130用適合的鈍化和其 它的層覆蓋，如本領(lǐng)域已知的那樣，并連接到導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層傳送用 于加熱電阻器的電流脈沖。在每個(gè)腔室126中設(shè)置一個(gè)電阻器。
通過孔132 (其中一個(gè)孔以剖開的方式示于圖1中)噴射墨滴，孔 形成在一個(gè)覆蓋大部分打印頭的孔板134上?？装?34可由激光器燒蝕 的聚酰亞胺材料制成?？装?34被結(jié)合到阻擋層128上并與之對(duì)齊，從 而每個(gè)腔室126與其中一個(gè)從中噴射墨滴的孔132是連續(xù)的。
在噴射每個(gè)墨滴之后用墨再充填腔室126。這樣，每個(gè)腔室與一個(gè) 形成在阻擋層128中的通道136是連續(xù)的。通道136朝向一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的墨 給送通道140延伸(參見圖2),該墨給送通道穿過基底形成。按照本 發(fā)明的另一實(shí)施例，如圖2中所示，墨給送通道140可居于腔室排之間， 這些腔室排位于墨給送通道140的相對(duì)的長(zhǎng)向側(cè)面上。對(duì)于一個(gè)實(shí)施例 而言，墨給送通道140在噴墨部件(除孔板134之外)形成在基底125 上之后形成。
剛剛提及的用于噴射墨滴的部件(阻擋層U8、電阻器130，等等) 安裝在基底125的頂部142上。對(duì)于一個(gè)實(shí)施例而言，打印頭的底部可 安裝一個(gè)墨筒的墨池部分上，或者墨給送通道140可在底部例如通過一 個(gè)導(dǎo)管耦合到一個(gè)單獨(dú)(或偏軸)的墨池上，從而墨給送通道140與通
向墨池的開口流體連通。這樣，再充填墨流過墨給送通道140從基底125 的底部流向頂部142。然后墨流過頂部142 (即流到并經(jīng)過通道136和 孔板134的下面)，以充填腔室126。
圖3A-3D是按照本發(fā)明的另 一 實(shí)施例在墨給送通道140形成的各個(gè) 階段期間打印頭基底125 (參見圖1和2)的一部分的剖S見圖。上述的 墨噴射部件，如阻擋層，電阻器，等等，為簡(jiǎn)化起見表示為一個(gè)單一層 310。在圖3A中， 一個(gè)形成在基底125的底部144上的介電層320,例 如二氧化硅層，已經(jīng)被構(gòu)形成圖案并刻蝕以暴露基底125的一部分底部 144。在圖3B中， 一部分墨給送通道140利用如激光束的光束形成在基 底125上，使得墨給送通道140從底部144部分地延伸通過基底125。 在此使用的術(shù)語(yǔ)"光"是指任何可應(yīng)用的電磁能的波長(zhǎng)。
在圖3C中，例如利用各向異性刻蝕對(duì)墨給送通道140進(jìn)行刻蝕， 使得墨給送通道140延伸通過頂部142。對(duì)于一個(gè)實(shí)施例而言，刻蝕產(chǎn) 生加寬墨給送通道140的效果并產(chǎn)生朝向頂部142逐漸變斜的斜錐部分 330,如圖3C中示出的那樣。對(duì)于某些實(shí)施例而言，該刻蝕是一種濕刻 蝕，這種濕刻蝕包括一種清理(或整理)刻蝕，例如用于去除在用光束 進(jìn)行切割的同時(shí)所形成的任何氧化物的減緩氧化物蝕刻。清理刻蝕是例 如使用氫氧化四曱基銨(TMAH)形成斜錐部分330的各向異性濕刻蝕 之后進(jìn)行的。
應(yīng)當(dāng)注意的是，與不用激光器刻蝕墨給送通道的一部分相反，使用 光束切割這個(gè)部分產(chǎn)生限制墨給送通道的尺寸的效果，該尺寸對(duì)于小的 打印頭可能是嚴(yán)格的?？涛g其余的部分將墨給送通道開通到前表面142 阻止形成在該前表面142上的墨給送通道的損壞，如果使用光束以將墨 給送通道開通到前表面142就會(huì)發(fā)生這種損壞。
然后，如圖4中所示的，使用光束以通過切割多個(gè)由墨給送通道140 延伸的并與之流體上耦合的狹槽360而在基底125上形成肋350。要注 意的是，圖3D是沿圖4的線3D-3D取的剖視圖，且因此對(duì)于一個(gè)實(shí)施 例而言圖示出激光器在沿墨給送通道140的長(zhǎng)度的選定位置加寬了截 面，以形成一對(duì)相對(duì)的狹槽360。還要注意的是，基底材料制成的肋350 鄰近狹槽360形成。對(duì)于一個(gè)實(shí)施例，實(shí)施上面描述的清理刻蝕，以在 狹槽形成后對(duì)它們進(jìn)行清理。要注意的是，狹槽360,且因此肋350連 續(xù)地從底部延伸到大約或剛好在斜錐部330前面，如圖5的沿圖4的線5 - 5取的透碎見圖所示出的那樣。
對(duì)于另一實(shí)施例，可在各向異性濕刻蝕之后使用光束，以在墨給送
通道140的內(nèi)壁形成粗糙的部件(或部分)650,該粗糙的部件產(chǎn)生增 加墨給送通道140的內(nèi)壁的表面面積的效果，如圖6的墨給送通道140 的內(nèi)壁的透視圖所示出的那樣。這可以在用于消除氧化物的減緩氧化物 的刻蝕之后進(jìn)行。粗糙的部件650可以有多種形狀，例如正方形、圓形、 橢圓形、矩形或可以是圓柱形的由表面延伸的銷肋。
對(duì)于另一實(shí)施例而言，通過以下方式在粗糙的部件650之間形成狹 槽360或隔件660,即在實(shí)施各向異性刻蝕之后在圖3C的構(gòu)形的墨給送 通道140中噴涂防護(hù)層，使用光束使該防護(hù)層形成圖案，并去除暴露的 基底材料，即使用各向異性濕刻蝕，以形成狹槽360或隔件660。
在運(yùn)行過程中，墨從打印頭的底部通過墨給送通道140和狹槽360 或隔件660流到頂部，如圖5和6中的箭頭所示出的那樣。肋350和粗 糙的部件650基本上垂直于墨給送通道140的內(nèi)壁且基本上垂直于墨 流，如圖5和6中所示出的。在墨流動(dòng)時(shí)，層310的電阻器將熱添加到 基底125上。熱被朝向墨給送通道140和肋350和粗糙的部件650傳導(dǎo)， 且依次通過墨流進(jìn)行熱對(duì)流(或傳熱)。要注意的是，圖4和5的肋350 和圖6的粗糙的部件650增加熱流到墨的有效的面積，且因此起到增加 向墨流進(jìn)行熱傳遞的效果以及產(chǎn)生降低基底125的溫度的效果。
圖7圖示出按照本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的打印頭700的基底725的頂部 742的俯視圖。打印頭700包括形成在基底725上電阻器710。對(duì)于一 個(gè)實(shí)施例而言，電阻器710形成在基底725的相對(duì)的外側(cè)邊730和732 的附近。電阻器710構(gòu)形成起與圖1和2中的電阻器130類似的作用， 除了以下不同，即它們位于基底的相對(duì)的外側(cè)邊730和732的附近，而 不是如圖2所示的位于經(jīng)過基底的通道附近。
多個(gè)伸展的表面部件750，例如肋，分散的粗糙的部件，如從表面 延伸的銷肋，等等，形成在側(cè)邊730和732的每一側(cè)邊。對(duì)于一個(gè)實(shí)施 例而言，伸展的表面部件750是從基底725的頂部742延伸到底部744 的連續(xù)的肋，如在圖8的沿圖7的線8-8取的視圖所所示的那樣。對(duì) 于某些實(shí)施例而言，使用光束通過在每一個(gè)側(cè)邊730和732上切割多個(gè) 狹槽760在基底725上形成伸展的表面部件750,如圖7和8中所示出 的那樣。對(duì)于一個(gè)實(shí)施例而言，實(shí)施上面描述的清理刻蝕，以在狹槽形成之后清理狹槽760。對(duì)于其它實(shí)施例而言，使用光束在每一個(gè)側(cè)邊730 和732上形成分散的粗糙的部件。
對(duì)于一個(gè)實(shí)施例而言，打印頭700構(gòu)形成使得墨沿著側(cè)邊730和732 基本上平行于伸展的表面部件750從底部744流到頂部742。然后墨例 如通過與圖1的通道136類似的通道被引導(dǎo)到電阻器710。
盡管在此已經(jīng)圖示和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但明確的意圖是 本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的范圍僅由權(quán)利要求書和其等價(jià)物來限定。
權(quán)利要求
1.一種打印頭(120)，它包括具有從其中經(jīng)過的墨給送通道(140)的基底(125)；和多個(gè)伸展的表面部件(350，650)，所述表面部件從所述墨給送通道(140)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁伸展到所述墨給送通道(140)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述打印頭(120),其特征在于，每個(gè)所述伸 展的表面部件(350， 650 )是肋(350 )或者是分散的粗糙的部件(650 )， 所述肋從所述打印頭(120)的第一表面(144)延伸，所述第一表面(144) 與所述打印頭(120)的第二表面(142)相反，所述第二表面包括墨噴 射部件(128， 130， 310)。
3. —種打印頭(120)的方法，它包括形成墨給送通道(140)的第一部分，所述第一部分從基底(125) 的第一表面(144)延伸并利用光束終止于所述基底(125)中；利用各向異性刻蝕去除所述基底(125)的其余部分，以延伸所述 墨給送通道(140),使得所述墨給送通道(140)的第二部分從所述第 一部分延伸并通過所述基底(125)的與所述第一表面(144)相對(duì)的第 二表面(142);以及在所述墨給送通道(140)內(nèi)形成伸展的表面部件(350, 650 )。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，使利用所述各向異 性刻蝕去除所述基底(125)的所述其余部分產(chǎn)生在所述墨給送通道(140)朝向所述第二表面(M2)延伸時(shí)使所述墨給送通道(MO)變 窄的效果。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述墨給送 通道(140)內(nèi)形成所述伸展的表面部件(350, 650 )包括使用光束在 所述墨給送通道(140)的內(nèi)壁上形成狹槽(360 )。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述墨給送 通道(140)內(nèi)形成所述伸展的表面部件(350, 650 )包括通過將防護(hù) 層施加到所述墨給送通道(140)的內(nèi)壁上形成狹槽(360),利用光束 使所述防護(hù)層形成圖案，以及進(jìn)行刻蝕。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將所述防護(hù)層施加 到所述內(nèi)壁上包括噴涂所述防護(hù)層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其還包括在形成所述墨給送通道(140 )之前在所述基底的所述第二側(cè)邊(142 ) 上形成墨噴射部件(128， 130, 310)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述墨給送 通道(140)內(nèi)形成所述伸展的表面部件(350， 650)包括在各向異性 刻蝕之后使用光束使所述墨給送通道(140)的內(nèi)部粗糙化。
10. —種冷卻打印頭(120)的方法，它包括從形成在所述打印頭(120)的基底(125)的第一表面(142)上 的一個(gè)或多個(gè)電阻器(130)將熱傳導(dǎo)通過所述打印頭(120)的所述基 底(125)并傳導(dǎo)到一個(gè)或多個(gè)伸展的表面部件(350, 650 ),所述伸 展的表面部件從墨給送通道(140)的內(nèi)壁延伸，所述墨給送通道(140) 從所述基底(125)的與所述第一表面(142)相對(duì)的第二表面(144) 經(jīng)過所述第一表面(M2);以及使來自所述一個(gè)或多個(gè)伸展的表面部件(350, 650 )的熱在它流過 所述墨給送通道(140)時(shí)進(jìn)行對(duì)流并使熱對(duì)流在所述一個(gè)或多個(gè)伸展 的表面部件(350, 650)之上進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提出一種熱噴墨打印頭，它具有伸展的表面部件，如肋(350)或突出部(650)，它們用來冷卻被沒有將墨蒸發(fā)的電阻器(130)所散發(fā)的熱所影響的打印頭的部分，所述熱通過基底(122)傳導(dǎo)。該打印頭使用光束和各向異性刻蝕進(jìn)行制造。
文檔編號(hào)B41J2/14GK101198473SQ200680021350
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者D·W·布萊爾, J·R·波拉, M·D·吉爾, S·普拉卡什 申請(qǐng)人:惠普開發(fā)有限公司