CN101128323A - 喷墨打印头制造方法 - Google Patents

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加里·雷蒙德·杰克逊
中泽晟
乔纳森·马克·布尔曼
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Abstract

一种制造用于喷墨打印机的打印头的方法，所述喷墨打印机带有打印引擎控制器以控制所述打印头的操作，所述方法包括以下步骤：提供打印头IC，所述打印头IC具有形成在衬底上的墨喷射喷嘴阵列；提供用于电连接到所述打印引擎控制器的电路；提供用于在所述打印机内支撑所述打印头IC及电路的支撑构件；提供聚合物膜；通过进行预定时间的加热和加压将所述聚合物膜固定到所述支撑构件的表面；通过所述聚合物膜将所述打印头IC及所述电路安装到所述支撑构件；以及将所述电路电连接到所述打印头IC。

Description

喷墨打印头制造方法
技术领域
本发明涉及打印机，特别是喷墨打印机。本发明的特定方面涉及用于打印机的墨盒、打印头设计和维护、以及打印机操作的其它方面。
相关申请的交叉索引
在下列由本发明的申请人或转让人所申请的美国专利/专利申请中披露了与本发明相关的各种方法、系统和设备。
09/517539  6566858    09/112762  6331946    6246970    6442525    09/517384
09/505951  6374354    09/517608  6816968    10/203564  6757832    6334190
6745331    09/517541  10/203559  10/203560  10/636263  10/636283  10/866608
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某些申请以案卷编号列出。一旦得知了申请号，将以申请号替代这些案卷编号。在此，通过交叉索引将以下的申请及专利引入本文中。
背景技术
传统上，大多数可在市场上得到的喷墨打印机具有形成为打印机整体结构和设计的一部分的打印引擎。在这方面，打印机单元的本体一般构造成容纳打印头和相关的介质传送机构，并且这些特征与打印机单元是一个整体。
特别是下述的喷墨打印机中更是如此：该喷墨打印机的打印头在介质以小的步长经过打印机单元时在介质上往复运动。在此情形下，往复式打印头一般安装到打印机单元的本体上，使得其可在介质输入辊和介质输出辊之间在打印机单元宽度上来回移动，其中所述介质输入辊和介质输出辊形成了打印机单元结构的一部分。对于此种打印机单元，可移除打印头以对其进行更换，然而打印引擎的其它部分，例如介质传输辊、控制电路和维护站，通常固定在打印机单元内，于是不更换整个打印机单元就不能更换这些部分。
除了固定在其设计构造中之外，采用往复式打印头的打印机单元相当慢，特别是当执行全色和/或照片质量的打印任务时更是如此。这是因为：打印头必须连续地在静止介质上来回移动而将墨沉积在介质表面上，并且打印头可能需要运动多个行才能沉积出图像的一条线。
最近，已经可提供一种打印头，该打印头在打印介质的整个宽度上延伸，使得当介质被传输通过打印头时打印头可以保持静止。这种系统极大地提高了打印所能进行的速度，因为打印头不再需要进行多行的运动才能够沉积出图像的一条线，而是随着介质的高速通过，打印头就可将墨沉积在介质上。所述打印头可以以接近60页/分钟的速度进行全彩色1600dpi的打印，该速度对于先前的喷墨打印机来说是不可能获得的。
新式喷墨打印机中的墨喷射喷嘴通常为打印头集成电路(IC)形式的MST(微系统技术)设备。它们通过平版蚀刻及沉积技术在硅晶片衬底上制造。打印头IC具有紧密排列的喷嘴，其提供图像清晰度良好的图像，但是产生了一些制造上的困难。一个问题是从打印引擎控制器向打印头IC提供动力和打印数据。通常为此采用柔性印刷电路板(柔性PCB)。柔性PCB具有聚合物膜中的导电材料迹线。所述迹线间隔开，从而与打印头IC上的粘合垫的线配准。然后迹线直接地连接到粘合垫上。这要求柔性PCB是非常精确的，并且在对准柔性PCB与粘合垫时需要很高的精度。因此，在整个打印头制造过程中，这可能是一个费时的步骤。
在制造上述的页宽打印头时，此情形更为恶化。形成页宽打印头的打印头IC通常比用于扫掠型打印头中所使用的打印头IC要长。因此，各IC上的粘合垫的线更长，所以迹线间距必须与粘合垫间距更为精密地配合。可以理解，迹线间距的一个微小的不精确可以通过粘合垫的宽度来弥补。然而，沿柔性PCB的各连续迹线的间距的不精确度组合起来，从而，在粘合垫的长线的端部，所述微小的不精确度不再可以由粘合垫宽度弥补。
因此，需要提供一种更省时且商业上可行的方法来将柔性PCB的迹线与打印头IC的对应粘合垫连接到一起。
发明内容
因此，本发明的一个方面提供一种制造用于喷墨打印机的打印头的方法，所述喷墨打印机带有打印引擎控制器以控制所述打印头的操作，所述方法包括以下步骤：
提供打印头IC，所述打印头IC具有形成在衬底上的墨喷射喷嘴阵列；
提供用于电连接到所述打印引擎控制器的电路；
提供用于在所述打印机内支撑所述打印头IC及所述电路的支撑构件；
提供聚合物膜；
通过进行预定时间的加热和加压将所述聚合物膜固定到所述支撑构件的表面；
通过所述聚合物膜将所述打印头IC及所述电路安装到所述支撑构件上；以及
将所述电路电连接到所述打印头IC。
通过聚合物膜将打印头IC和柔性PCB附连到支撑构件上是相对迅速和简单的步骤，因为迹线和粘合垫的高精度对准不是决定性的。随后可在一个自动化的过程中将迹线连接到粘合垫上。存在这样的设备，其通过光学方法定位迹线的端部并将之布设到打印头IC上的对应粘合垫。迹线与粘合垫配准方面的小的不精确度不会影响柔性PCB到打印头IC的连接，对于用于页宽打印头的长IC尤其如此。由此，整个过程更是省时，并且在商业上是可行的。
在第一优选的形式中，所述电路是带有位于聚酰亚胺膜层内的导电材料迹线的柔性PCB，且所述打印头IC和柔性PCB同时通过所述聚合物膜附连到所述支撑构件上。在第二优选的形式中，所述电路是带有位于聚酰亚胺膜层内的导电材料迹线的柔性PCB，且在附连所述打印头IC之后把所述柔性PCB附连到所述聚合物膜上。可选地，所述柔性PCB具有粘合区，以用于一旦所述聚合物膜在打印头IC附连过程后冷却和硬化就附连到所述聚合物膜上。依据第三优选的形式，所述电路是铺设在所述聚合物膜内的导电材料迹线。应当理解，在这种形式中，聚合物膜有效地成为柔性PCB。
在优选的形式中，打印头IC具有一系列的粘合垫，且所述电路是一系列的导电迹线，从而，将所述电路电连接到所述打印头IC的步骤涉及：在用保护性的封装材料覆盖精细的布线之前，在粘合垫和对应的导电迹线之间铺设所述精细的布线。
在一些优选的实施方式中，所述支撑构件具有多个用于和至少一个墨存储腔形成流体连通的墨供给导管；并且
所述聚合物膜在所述墨供给导管和所述打印头集成电路之间附连到所述支撑构件上，所述聚合物膜具有孔阵列以使得喷射喷嘴与所述墨供给导管流体连通。
在一个特别优选的形式中，所述聚合物膜的厚度大于25微米。在特定的实施方式中，所述聚合物膜的厚度大约为50微米。
为了把墨供给到位于打印头集成电路(IC)上的各个喷嘴，在硅晶片衬底的背侧蚀刻出槽常常是方便的。需要密封这些槽，且聚合物膜可提供足够的密封以及将IC固定到支撑结构的装置。然而，如果支撑结构的表面是不平的，由聚合物膜所提供的密封会受影响。由于更多的把墨传送到IC中的槽内的墨供给槽，其上固定IC的表面通常是不平的。当膜71密封所述支撑装置的开口槽时，它也可以凸入或者陷入槽内。陷入支撑结构的槽内的该部分膜跨越打印头IC中的数个蚀刻槽。所述陷入会在分隔各蚀刻槽的臂之间导致间隙。显然地，这使得密封出现缺口并使得墨可泄漏出打印头IC或者在蚀刻槽之间泄漏。为了避免此情形，聚合物密封膜应当足够厚以解决向支撑结构槽内的陷入，同时维持IC中蚀刻槽上的密封。
聚合物密封膜71的最小厚度将取决于将参照优选实施方式进行描述的多个因素。然而，本申请人的分析和测试显示宽度为25微米的聚合物密封膜对于由平版掩膜蚀刻及沉积技术形成的打印头IC而言是足够的。把厚度增加到50、100或甚至200微米将相应地增加所提供的密封的可靠度。
在一些实施方式中，所述孔阵列是与所述墨供给导管的对应端配准的激光钻孔的阵列。可选地，所述聚合物密封膜是在热塑性膜的两侧都带有粘合层的层制件。可选地，热塑性膜是PET或聚砜。可选地，所述聚合物密封膜的厚度为大于150微米。可选地，所述墨供给导管在液晶聚合物微模件内形成。
优选地，所述电路是带有聚酰亚胺膜层内的导电材料迹线的柔性PCB，且所述打印头IC和柔性PCB同时通过所述聚合物膜附连到所述支撑构件上。
优选地，所述电路是带有聚酰亚胺膜层内的导电材料迹线的柔性PCB，且在附连所述打印头IC之后把所述柔性PCB附连到所述聚合物膜上。
优选地，所述柔性PCB具有粘合区，以用于一旦所述聚合物膜在打印头IC附连过程后冷却和硬化就附连到所述聚合物膜上。
优选地，所述电路是铺设在所述聚合物膜内的导电材料迹线。
优选地，所述支撑构件具有多个用于和至少一个墨存储腔形成流体连通的墨供给导管；并且
所述聚合物膜在所述墨供给导管和所述打印头集成电路之间附连到所述支撑构件，所述聚合物膜具有孔阵列以使得喷射喷嘴与所述墨供给导管流体连通。
优选地，所述聚合物膜的厚度大于25微米。
优选地，所述聚合物膜的厚度为大约50微米。
优选地，所述孔阵列是与所述墨供给导管的对应端配准的激光钻孔的阵列。
优选地，所述聚合物密封膜是在热塑性膜的两侧都带有粘合层的层制件。
优选地，所述热塑性膜是PET或聚砜。
优选地，所述墨供给导管在液晶聚合物微模件内形成。
在第二方面，本发明提供一种以粘合膜把MST设备附连到支撑构件的方法，所述MST设备具有一个粘合面和与所述粘合面中的第一孔相连的第一流体导管；
所述支撑构件具有安装面和与所述安装面中的第二孔相连的第二流体导管；以及
聚合物膜具有用于所述第一孔和第二孔之间流体连通的开口，所述方法包括以下步骤：
在所述聚合物膜内形成所述开口；
使得所述开口与所述第二孔的至少一部分对准；
加热和加压以把所述聚合物膜附连到所述安装面；以及
定位所述MST设备，使得所述开口与所述第一孔的至少一部分对准。
通过在聚合物膜附连到支撑构件之前在聚合物膜中形成任意的孔或开口，与在把聚合物膜附连到安装面之后在该膜中形成任意开口相比，所消耗的时间要少得多。进一步地，因为开口通常以激光钻孔方式形成，所以存在很大的危险，即下方支撑构件的一部分也被消融掉了。此被消融的材料可进入所述开口内或流体导管内，从而限制或阻塞流体的流动。
优选地，所述聚合物膜是一个迭层膜，其在两个热固性粘合剂的外层之间具有中央腹板。
优选地，所述MST设备具有位于附连面中、与多个第一流体导管相连的入口孔阵列，所述附连面具有与多个第二流体导管相连的出口孔阵列，而所述迭层膜具有开口阵列，用于在所述入口孔阵列和出口孔阵列中的对应孔之间形成流体连通。
优选地，所述迭层膜中的开口是激光钻孔的。
优选地，以紫外激光器对所述迭层膜钻孔以不使紧邻开口处的热固性粘合层固化。
优选地，所述中央腹板是聚酰亚胺膜。
优选地，所述聚酰亚胺膜的厚度大于25微米。
优选地，所述聚酰亚胺膜的厚度为大约50微米。
优选地，每个所述热固性粘合层的厚度大于12微米。
优选地，每个所述热固性粘合层的厚度为大约25微米。
优选地，所述入口孔阵列是所述附连面中的一系列开口槽。
优选地，所述槽的宽度大于50微米，并且与相邻槽相隔大于50微米。
优选地，所述附连面具有邻近所述槽的凹口，以保持从附连面和聚酰亚胺层之间移位的热固性粘合剂。
优选地，所述迭层膜夹在两个保护性的衬板之间，在钻出开口之后但在附连支撑构件之前去除位于所述迭层膜的支撑构件侧的衬板，以及在附连MST设备之前去除位于MST设备侧的保护性衬板。
优选地，所述保护性衬板为PET。
优选地，当所述迭层膜先被附连到支撑构件与MST设备上时，首先使所述热固性粘合层变粘，随后将所述热固性粘合层加热到其固化温度。
优选地，所述热固性粘合层具有不同的固化温度，使得在附连MST设备之前将迭层膜固化到支撑构件上，而MST设备侧的热固性粘合剂直到附连MST设备之后才固化。
优选地，在所述迭层膜附连到所述支撑构件的安装表面之前形成所述开口。
优选地，所述MST设备为打印头IC，而所述支撑结构是液晶聚合物(LCP)模件。
优选地，通过观察系统将所述迭层膜与所述支撑结构上的基准标记对准，所述观察系统为每个MST设备计算位于所述开口阵列的一个开口之上或之内的点。
在第三方面，本发明提供一种用于把MST设备安装到支撑构件上以在两者之间实现密封流体连通的迭层膜，所述迭层膜包括：
位于两个热固性粘合层之间的聚合物托架腹板；以及
形成在所述膜中的开口，所述开口用于在MST设备中的第一流体导管和支撑构件中的第二流体导管之间形成流体连通。
与被加热的热塑性膜相比，使用每侧带有热固性粘合剂的迭层膜提供一个可靠得多的密封。热塑性膜与MST设备表面之间的结合易于热疲劳并泄漏或完全失效。具有中央托架腹板及热固性粘合剂的层制件能够由紫外激光器钻孔并稍后加热到已知的固化温度以使粘合剂固化并形成与MST设备表面的牢固结合。
优选地，所述MST设备具有位于附连面中、与多个第一流体导管相连的入口孔阵列，所述附连面具有与多个第二流体导管相连的出口孔阵列，而所述迭层膜具有开口阵列，用于在所述入口孔阵列和出口孔阵列中的对应孔之间形成流体连通。
优选地，所述迭层膜中的开口是以激光钻孔方式形成的。
优选地，所述热固性粘合剂的最高固化温度为150摄氏度。
优选地，所述激光器是紫外激光器，以不使紧邻所述开口处的热固性粘合层固化。
优选地，所述中央腹板是聚酰亚胺膜。
优选地，所述聚酰亚胺膜的厚度大于25微米。
优选地，所述聚酰亚胺膜的厚度为大约50微米。
优选地，每个所述热固性粘合层的厚度大于12微米。
优选地，每个所述热固性粘合层的厚度为大约25微米。
优选地，所述入口孔阵列是所述附连面中的一系列开口槽。
优选地，所述槽的宽度大于50微米，并与相邻槽相隔超过50微米。
优选地，所述附连面具有位于所述槽附近的凹口，以保持从所述附连面和所述聚酰亚胺层之间移走的热固性粘合剂。
在另一个方面，提供一种迭层膜，所述迭层膜其进一步包括位于每个外表面上的两个保护性衬板，在激光钻孔之后但在附连支撑构件之前去除位于所述聚合物膜的支撑构件侧的衬板，以及在附连MST设备之前去除位于所述MST设备侧的保护性衬板。
优选地，所述保护性衬板为PET。
优选地，所述热固性粘合层能够被加热到一个低于固化温度的温度，以使得其在随后被加热到固化温度之前首先附连所述支撑构件与MST设备。
优选地，所述热固性粘合层具有不同的固化温度，使得在附连MST设备之前将所述聚合物膜固化到支撑构件，而所述MST设备侧的热固性粘合剂直到附连MST设备之后才固化。
优选地，所述热固性粘合层的粘度在100厘泊和10,000,000厘泊之间。
优选地，所述MST设备为打印头IC，而所述支撑结构是液晶聚合物(LCP)模件。
优选地，所述支撑结构具有至少一个位于安装面上的基准标记，且通过观察系统对准所述开口阵列与出口孔阵列，所述观察系统相对于至少一个所述基准标记跟踪所述开口阵列内的预定开口。
在第四方面，本发明提供一种把MST设备附连面密封到支撑构件安装表面上的方法，所述附连面具有与第一流体导管相连的孔，所述附连面具有与第二导管相连的第二孔，所述方法包括以下步骤：
将热固性粘合剂施加到所述安装表面；
将所述第一孔与所述第二孔的至少一部分对准；
将所述MST设备与所述安装表面压在一起；以及
使所述热固性粘合剂固化；其中
所述热固性粘合层的粘度在100厘泊和10,000,000厘泊之间。
使用热固性粘合剂而不是热塑性粘合剂提供了一个可靠得多的密封。热塑性粘合剂与MST设备表面之间的粘合易于热疲劳并泄漏或完全失效。热固性粘合剂可以加热到变粘以初始地定位MST设备，并在此之后加热到已知的固化温度以使粘合剂固化并形成与MST设备表面的牢固粘合。然而，粘合剂的粘度必须足够地低以允许MST设备被正确地嵌入，但是足够地高，从而不会凸入导管内到阻塞或过度地限制流动的程度。
优选地，热固性粘合剂施加到安装表面上作为一个迭层膜，所述迭层膜具有中央腹板，其每侧具有一个热固性粘合剂的层，并且具有开口用于第一孔和第二孔之间的流体连通。
优选地，所述MST设备具有位于附连面中、与多个第一流体导管相连的入口孔阵列，所述附连面具有与多个第二流体导管相连的出口孔阵列，而所述迭层膜具有开口阵列，用于在所述入口孔阵列和出口孔阵列中的对应孔之间形成流体连通。
优选地，所述迭层膜中的开口是以激光钻孔方式形成的。
优选地，所述迭层膜通过紫外激光器钻孔，以不使紧邻所述开口处的热固性粘合层固化。
优选地，所述中央腹板是聚酰亚胺膜。
优选地，所述聚酰亚胺膜的厚度大于25微米。
优选地，所述聚酰亚胺膜的厚度为大约50微米。
优选地，每个所述热固性粘合层的厚度大于12微米。
优选地，每个所述热固性粘合层的厚度为大约25微米。
优选地，所述入口孔阵列是附连面中的一系列开口槽。
优选地，所述槽的宽度大于50微米，并与相邻槽相隔超过50微米。
优选地，所述附连面具有位于所述槽附近的凹口，以保持从附连面和聚酰亚胺层之间移走的热固性粘合剂。
优选地，所述迭层膜夹在两个保护性衬板之间，在激光钻孔之后但在附连支撑构件之前去除位于所述迭层膜的支撑构件侧的衬板，以及在附连MST设备之前去除位于MST设备侧的保护性衬板。
优选地，所述保护性衬板为PET。
优选地，当所述迭层膜首先附连到支撑构件与MST设备时，所述热固性粘合层首先变粘，并稍后被加热到其固化温度。
优选地，所述热固性粘合层具有不同的固化温度，使得在附连MST设备之前将所述迭层膜固化到支撑构件上，而MST设备侧的热固性粘合剂直到附连MST设备之后才固化。
优选地，在所述迭层膜附连到所述支撑构件的安装表面之前形成所述开口。
优选地，所述MST设备为打印头IC，而所述支撑结构是液晶聚合物(LCP)模件。
优选地，所述支撑结构具有至少一个位于安装面上的基准标记，且使用观察系统对准开口阵列与出口孔阵列，所述观察系统相对于至少一个所述基准标记跟踪位于所述开口阵列内的预定开口。
在第五方面，本发明提供一种通过粘合膜将MST设备附连到支撑构件上的方法，每个所述MST设备具有带第一孔的附连面，所述支撑构件具有带第二孔及分别用于每个MST设备的基准标记的安装表面，所述第二孔分别与每个所述第一孔对应，且所述粘合膜具有多个开口，所述方法包括以下步骤：
使用所述基准标记和对应开口来定位所述粘合膜，从而使得所述开口与位于所述安装表面中的第二孔的至少一部分配准；
将所述粘合膜施加到所述安装表面上；
相对于所述的相应开口定位每个所述MST设备；
通过加热加压而附连所述MST设备，使得所述开口形成所述相应的第一孔和第二孔。
观察系统使用流体开口本身以用于对准，而不是在所述膜与支撑构件上设置基准标记用于对准。这远为直接和精确，因为膜上的基准标记——通常为非常小的孔——在膜于附连前受热时易于整体变形和封住。开口是大得多的特征，其变形相对于整体尺寸而言是小得多的。因为开口是大的特征，观察系统可能需要使用任一方便的技术来确定一个位于开口之上或之内的点——例如中心点，从而针对该点计算形状由于变形而变化的程度。
优选地，所述粘合膜是迭层膜，其具有中央腹板且中央腹板每侧具有一个热固性粘合剂的层，并且所述迭层膜具有开口以用于第一孔和第二孔之间的流体连通。
优选地，所述MST设备具有位于附连面中、与多个第一流体导管相连的入口孔阵列，所述附连面具有与多个第二流体导管相连的出口孔阵列，而所述迭层膜具有开口阵列，用于在所述入口孔阵列和出口孔阵列的对应孔之间形成流体连通。
优选地，所述迭层膜中的开口是以激光钻孔方式形成的。
优选地，所述迭层膜通过紫外激光器钻孔，以不使紧邻开口处的热固性粘合层固化。
优选地，所述中央腹板是聚酰亚胺膜。
优选地，所述聚酰亚胺膜的厚度大于25微米。
优选地，所述聚酰亚胺膜的厚度为大约50微米。
优选地，每个所述热固性粘合层的厚度大于12微米。
优选地，每个所述热固性粘合层的厚度为大约25微米。
优选地，所述入口孔阵列是所述附连面中的一系列开口槽。
优选地，所述槽的宽度大于50微米、并与相邻槽相隔超过50微米。
优选地，所述附连面具有位于所述槽附近的凹口，以保持从附连面和聚酰亚胺层之间移走的热固性粘合剂。
优选地，所述迭层膜夹在两个保护性衬板之间，在激光钻孔之后但在附连支撑构件之前去除位于所述迭层膜的支撑构件侧的衬板，以及在附连MST设备之前去除位于MST设备侧的保护性衬板。
优选地，所述保护性衬板为PET。
优选地，当所述迭层膜首先附连到支撑构件与MST设备上时，所述热固性粘合层首先变粘，并稍后加热到其固化温度。
优选地，所述热固性粘合层具有不同的固化温度，使得在附连MST设备之前将所述迭层膜固化到支撑构件上，而MST设备侧的热固性粘合剂直到附连MST设备之后才固化。
优选地，在所述迭层膜附连到支撑构件的安装表面之前形成所述开口。
优选地，所述MST设备为打印头IC，而所述支撑结构是液晶聚合物(LCP)模件。
优选地，通过观察系统将所述迭层膜与支撑结构上的基准标记对准，所述观察系统为每个MST设备计算位于所述开口阵列的一个开口之上或之内的点。
在第六方面，本发明提供一种用于附连到粘合表面上的MST设备，所述MST设备包括：
用于抵靠所述粘合表面的附连表面；
与位于所述附连表面中的第一孔相连的第一流体导管；以及
位于所述附连面中的凹口，其邻近所述第一孔以保持在附连所述MST设备时从所述附连表面和所述粘合表面之间移走的粘合剂，使得移走的粘合剂不会阻塞流体在第一导管内的流动。
通过构形所述附连表面而所述在第一孔附近形成凹口，粘合剂被挤入导管内而影响流体流动的风险降低。
优选地，所述MST设备具有位于附连面中用于与多个第一流体导管相连的入口孔阵列，所述安装面具有与多个第二流体导管相连的出口孔阵列，且所述附连面进一步包括置于入口孔阵列之间的凹口阵列。
优选地，所述入口孔阵列是附连表面中的一系列开口槽。
优选地，所述凹口阵列是所述附连表面中的凹坑结构。
优选地，所述槽在附连面上的宽度大于50微米、并与每个所述槽隔开超过50微米。
优选地，所述槽在附连面上的宽度大于80微米，并与每个所述槽隔开超过80微米。
优选地，所述凹坑的宽度大于5微米且深度大于5微米。
优选地，所述粘合剂是在预定温度下固化的热固性粘合剂。
优选地，所述热固性粘合剂的最高固化温度为150摄氏度。
优选地，所述热固性粘合剂的厚度大于12微米。
优选地，所述MST设备为打印头IC，而所述支撑结构是液晶聚合物(LCP)模件。
优选地，所述热固性粘合层的粘度在100厘泊和10,000,000厘泊之间。
附图说明
现在将参照在附图中示出的优选实施方式以仅通过示例的方式来对本发明进行描述，其中：
图1示出打印机的前视立体图，其中输入托盘中带有纸张并且收集托盘伸出；
图2示出了图1的打印机单元(输入托盘内无纸且收集托盘缩回)，其中机壳打开以露出内部；
图3示出了根据本发明的一个实施方式的打印系统的文件数据流的示意图；
图4示出了更详细的示意图，其示出了图3的打印系统中使用的架构；
图5示出了用于图3的打印系统的控制电子设备实施方式的框图；
图6示出了支架单元的立体图，其中盖组件是打开的并且墨盒单元从其移除；
图7示出了图6的支架单元，其中盖组件位于其关闭位置；
图8示出了图6的墨盒单元的前视立体图；
图9示出了图8的墨盒单元的分解立体图；
图10示出了图9中示出的墨盒单元的主体的分解前视立体图；
图11示出了位于图9中示出的主体内的墨存储模块组件的仰视立体图；
图12示出了图11中示出的墨存储模块之一的分解立体图；
图13示出了图12中示出的墨存储模块的仰视立体图；
图14示出了图12中示出的墨存储模块的俯视立体图；
图15示出了图9中示出的打印头组件的俯视立体图；
图16示出了图15中示出的打印头组件的分解立体图；
图17示出了图15中示出的打印头组件的反向分解立体图；
图18A示出了图15中示出的打印头组件的横截面端视图；
图18B示出一种用于将打印头IC附连到支撑模件的已知技术的示意剖视图；
图18C-E示出依据本发明的一个方面将打印头IC附连到LCP模件的三个实施方式的示意剖视图；
图19示出图16到18所示的打印头集成电路模块的落差式(drop)三角端的放大局部立体图；
图20示出图16到19所示的两个打印头集成电路模块之间的结合结构的放大立体图；
图21A示出图19所示的打印头集成电路的仰视图；
图21B示出图19所示的打印头集成电路的仰视图，其中所述打印头集成电路在其附连面上有一系列凹口；
图22A示出图15的打印头组件的俯视透视图，其特别示出用于将墨供应到打印头集成电路的墨管；
图22B为图22A的局部放大视图；
图23为一局部示意性剖视图，示出打印头集成电路通过膜到LCP模件的附连；
图24为在激光打孔之前粘合膜的分层结构的示意性的局部剖视图；
图25示出在附连前对膜进行的激光打孔；
图26为粘合膜的分层结构在激光打孔过程中的示意性局部剖视图；
图27示出膜到LCP模件的附连；
图28示出膜到打印头集成电路的附连；
图29示出与本发明一起使用的用于喷墨的单个喷嘴的竖直方向剖视图，其中喷嘴处于静止状态；
图30示出图35的喷嘴在初始致动阶段中的竖直方向剖视图；
图31示出图36的喷嘴在致动阶段后期时的竖直方向剖视图；
图32示出在图31所示的致动状态下图35的喷嘴的立体局部竖直方向剖视图；
图33示出图29的喷嘴的立体竖直方向剖视图，其中省略了墨；
图34示出图39的喷嘴的竖直方向剖视图；
图35示出在图36所示致动状态下图35的喷嘴的立体局部竖直方向剖视图；
图36示出图35的喷嘴的俯视图；
图37示出图35的喷嘴的俯视图，其中为了清晰起见移除了杠杆臂和可移动喷嘴；
图38示出打印头芯片的一部分的立体竖直方向剖视图，所述打印头芯片集成有多个图35所示类型的喷嘴结构；
图39示出通过用于喷墨的单个喷嘴的墨腔的示意性横截面图，其中所述喷嘴属于形成气泡的加热元件致动器式的类型；
图40A到40C示出热弯曲致动器的基本操作原理；
图41示出依据图40构造的单个喷墨喷嘴结构的三维视图；
图42示出图41所示喷嘴结构的阵列；
图43示出一示意图，其示出与本发明的打印机一起使用的CMOS驱动器和控制块；
图44示出一示意图，其示出图43的CMOS块中的喷嘴列和点移位寄存器之间的关系；
图45示出一更详细的示意图，其示出的一个单元格及其与图44中的喷嘴列和点移位寄存器之间的关系；
图46示出一电路框图，该电路框图示出用于本发明打印机中单个打印机喷嘴的逻辑电路；
图47示出图9所示的墨盒单元的维护组件的前视立体图；
图48示出图47的维护组件的分解前视立体图；
图49示出图47的维护组件下侧的分解前视立体图；
图50示出维护组件在盖住的状态中的剖视图，该维护组件工作地安装至本发明的墨盒单元；
图51A和51B示出依据本发明一个实施方式的支架单元的框架结构的前视和后视立体图；
图52A-52B示出本发明的维护驱动组件的左视和右视立体图，所述维护驱动组件远离图51A和51B所示的框架结构；
图53示出组装到PCB组件上的如图51A和51B所示的支撑杆组件的立体图；
图54示出图53所示的支撑杆组件的臂的立体侧视图，所述臂连接到一个与盖体组件相关的弹簧元件；
图55A-55C示出依据本发明一个实施方式的支架单元的各个视图；
图56A和56B示出支架单元的侧向剖视图，其中盖体组件分别处于关闭位置和打开位置；
图57A和57B示出依据本发明一个实施方式的墨再充填单元的俯视立体图和仰视立体图；
图57C示出图57A和57B的墨再充填单元的分解视图；
图58示出图57A和57B的墨再充填单元的立体图，其中所述墨再充填单元与盖体组件的对接端口对接；
图59示出支架的俯视图，其中墨盒位于支架内部且盖体关闭；
图60A示出墨再充填单元和打印引擎沿图59中A-A线的剖视图；
图60B示出墨再充填单元和打印引擎沿图59中B-B线的剖视图；
图60C示出处在与打印引擎对接的位置的墨再充填单元沿图59中C-C线的剖视图；
图60D示出处在与打印引擎对接的位置的墨再充填单元沿图59中D-D线的横截面视图。
具体实施方式
图1示出实施本发明的打印机单元2。介质供应托盘3支撑并供应将由打印引擎(藏在打印机壳体内)打印的介质8。打印过的介质8的页从打印引擎供给到介质输出托盘4以进行收集。用户界面5为一个LCD触摸屏且使得用户可以控制打印机单元2的操作。
图2示出打印机单元2的盖7打开，以暴露出位于内腔6中的打印引擎1。拾取机构9接合输入托盘3中的介质(为清晰起见没有示出)并将各个页供给到打印引擎1。打印引擎1包括介质传输装置，所述介质传输装置获取各个页并将所述的页供给通过一个打印头组件(在下文中说明)以进行打印，随后将介质传送到介质输出托盘4(示出为缩回的)。
图3示意性地示出打印机单元2如何设置成将从例如计算机系统702的外部来源接收到的文件打印到例如纸张的打印介质上。在此方面，打印机单元2包括与计算机系统702电连接的电连接装置以接收已经预处理过的数据。在所示的特定情形中，外部的计算机系统702是预先编程的，以执行与对文件进行打印相关的各种步骤，所述步骤包括接收文件(步骤703)、对之进行缓冲(步骤704)以及对之进行光栅化处理(步骤706)，然后，对之进行压缩(步骤708)以传输到打印机单元2。
依据本发明一个实施方式的打印机单元2以压缩的、多层页图像的形式从外部计算机系统702接收文件，其中控制电子设备766对所述图像进行缓冲(步骤710)、然后扩展图像(步骤712)以用于进行进一步的处理。对扩展后的连续色调层进行仿色(步骤714)，然后，将由扩展步骤产生的黑层合成在仿色后的连续色调层上(步骤716)。经编码的数据也可以被渲染(步骤718)而形成一个另外的层，从而(如果期望的话)使用一种对于人类肉眼而言基本上是看不到的红外墨来进行打印。黑层、仿色后的连续色调层以及红外层组合在一起(步骤720)以形成一个页，所述的页被供应至打印头以用于打印(步骤722)。
在这种特定的设置中，与待打印文件相关的数据被分成为用于文字和艺术线条的高分辨率二值掩码层、以及一个用于图像或者背景颜色的中等分辨率连续色调彩色图像层。可选地，彩色文字能够通过增加中-高分辨率的连续色调纹理层而得到支持——该续色调纹理层用于以从图像或者单纯的色彩(flat color)所获得的色彩数据来对文字和艺术线条进行纹理化处理。所述打印方法把这些连续色调层归纳为抽象的“图像”和“纹理”层——其可指图像数据或者单纯的色彩数据。如本领域内技术人员所理解的那样，这种基于内容的数据分层遵循着基本模式混合光栅量(MRC)模式。与MRC基本模式类似，在待打印的数据重叠时，所述打印方法在某些情形下采取折衷。特别地，在一种形式中，在显式地实施折衷的过程(冲突解决)中，所有的重叠减为3层表示。
图4示出了由打印引擎控制器766执行的打印数据处理。如上所述，数据以经压缩、多层页图像的形式传送到打印机单元2，其中通过一个主要基于软件的计算机系统702对图像进行预处理。随后，打印引擎控制器766使用主要基于硬件的系统来处理所述数据。
一旦接收到所述数据，分配器730将特定形式的数据转换成硬件专用的表示方式，并确保数据被送到正确的硬件设备，同时遵守与将数据传输到这些设备相关的所有限制和要求。分配器730将转换后的数据分配到多个管线(pipeline)732中的适当的一个。所述管线彼此相同，并且实际上提供解压、缩放以及点合成功能，以产生一组可打印的点输出。
每个管线732包括用于接收数据的缓存734。连续色调解压器736解压彩色连续色调面，而掩码解压器对单色调(文字)层进行解压。连续色调缩放器740和掩码缩放器742分别地缩放解压后的连续色调面和掩码面，以把将在其上打印所述页面的介质的尺寸考虑在内。
然后，缩放后的连续色调面由仿色器744进行仿色。在一种形式中，采用了一种随机的离散点仿色(dispersed-dot dither)。与聚集点(clustered-dot)(或者调幅)仿色不同，离散点(或者调频)仿色再现了高的空间频率(即图像细节)，其几乎达到了点分辨率的极限，同时，当由眼睛进行空间整合时，其对全色深再现较低的空间频率。仔细地设计一个随机仿色矩阵，以在平铺图像时基本上不会引起不利的低频图案。从而，其尺寸通常大于支持特定数量的强度级时所需要的最小尺寸(例如在257个强度级时为16×16×8位)。
然后，仿色后的面在点合成器746中以逐点的方式被合成，以提供适于打印的点数据。该数据被转送到数据分配和驱动电子设备748中，数据分配和驱动电子设备748又将数据分配到正确的喷嘴致动器750，所述喷嘴致动器又使得墨以正确的时机从正确的喷嘴752喷出，其喷出方式将在下文中更为详细地描述。
如可以理解的那样，在打印引擎控制器766内所采用的、用于处理图像以进行打印的部件在很大程度上取决于数据的表示形式。在这个方面，打印引擎控制器766可采用另外的软件和/或硬件部件，以在打印机单元2内进行更多的处理，从而减少对计算机系统702的依赖。可选地，打印引擎控制器766可采用较少的软件和/或硬件部件，以进行较少的处理，从而，在将数据传送到打印机单元2之前，更多地依赖于计算机702来处理图像。
图5提供了一个执行上述任务所必需的部件的框图。在这个设置中，硬件的管线732在一个小型办公室在家办公室打印机引擎芯片(SoPEC)766中具体化。如图所示，SoPEC设备包括3个不同的子系统：中央处理单元(CPU)子系统771、动态随机存取存储器(DRAM)子系统772和打印引擎管线(PEP)子系统773。
CPU子系统771包括CPU 775，CPU 775对其它子系统的所有方面进行控制和配置。其提供总体上的支持，以协调打印引擎1的所有元件并使之同步。其还控制通往QA芯片的低速通讯(将在下文描述)。CPU子系统771还包括各种辅助CPU 775的外围设备，例如通用输入输出(GPIO，其包括马达控制)、中断控制器单元(ICU)，LSS主控器和通用计时器。在CPU子系统上的串行通讯块(SCB)为主机提供全速USB1.1接口，并为其它SoPEC设备(未示出)提供内部SoPEC接口(ISI)。
DRAM子系统772接收来自CPU、串行通讯块(SCB)以及PEP子系统内的块的请求。DRAM子系统772、尤其是DRAM接口单元(DIU)对各个请求进行判断并确定哪个请求应当获得对DRAM的存取权。DIU基于已配置的参数而进行判断，以允许所有的请求程序充分地访问DRAM。DIU还隐藏DRAM的特定执行信息，例如页尺寸、存储区的数量以及刷新速率。
打印引擎管线(PEP)子系统773从DRAM接收压缩过的页并把它们转换成用于给定打印线的二值的点，所述给定打印线用于与打印头直接连通的打印头接口(PHI)。页扩展管线的第一阶段是连续色调解码单元(CDU)、无损二值解码器(LBD)、以及在需要时还有标记编码器(TE)。CDU扩展JPEG压缩的连续色调(通常为CMYK)层，LBD扩展压缩的二值层(通常为K)，而在打印机单元2具有网页功能时(网页系统的详细解释参见交叉索引文件)，TE对所有用于后续转换的网页标记进行编码(通常为红外的或黑的墨)。第一阶段的输出是一组缓存：连续色调先入先出单元(CFU)、点先入先出单元(SFU)、以及标记先入先出单元(TFU)。CFU和SFU缓存在DRAM中实施。
第二阶段是半色调合成单元(HCU)，半色调合成单元(HCU)对连续色调层进行仿色并将位置标记和二值点层合成在所获得的二值仿色层上。
取决于SoPEC设备所使用的打印头，可执行多个合成选项。在此阶段产生多达6通道的二值数据，然而不是所有通道都可存在于打印头上。例如，打印头可以仅仅是CMY，而将K推入到CMY通道中并且省略IR。可选地，若IR墨不存在(或为了测试目的)，则任一编码标记能以K打印。
在第三阶段中，失效喷嘴补偿器(DNC)通过颜色冗余以及将失效喷嘴数据的误差扩散到周围的点中而针对打印头中的失效喷嘴进行补偿。
所获得的二值5通道点数据(通常为CMYK，红外)被缓冲并通过点线写单元(DWU)写到一组存储在DRAM中的线缓存。
最后，从DRAM读回点数据，且点数据通过一个点先入先出单元传到打印头接口。点先入先出单元以系统时钟频率(pclk)从行读取单元(LLU)接收数据，同时，打印头接口(PHI)从先入先出单元取走数据并把数据以系统时钟频率的2/3倍的速率送到打印头。
在优选的形式中，DRAM的大小为2.5M字节，其中大约2M字节可用于压缩页存储数据。压缩页容纳在两个或更多个区内，在存储器中存储有多个区。一旦PEP子系统773用完一个区页以用于打印，则可以下载一个新的区。新的区可用于当前页或下一页。
通过使用区，可以在下载完完整的压缩页之前就开始打印一个页，但是必须注意保证一直有用于打印的数据，不然会出现缓存数据不足的情况。
嵌入的USB 1.1设备接收压缩过的页数据以及来自于主机PC的控制指令，并使得往任一DRAM的数据传输变得简单(或者往多SoPEC系统中的另一个SoPEC设备的数据传输变得简单，如下文所述)。
在可选的实施方式中可使用多个SoPEC设备，所述SoPEC设备可取决于特定的应用而实现不同的功能。例如，在某些情形中，一个SoPEC设备可简单地用于其机载DRAM，而另一个SoPEC设备用于上述的各种解压和格式化功能。这可以减少缓存数据不足的可能，所述数据不足情形可发生于在以下情况下：打印机在接收到用于一个页的所有数据之前就开始进行页的打印且并没有及时接收到剩余的数据。为了其存储器缓冲性能而增加另外的SoPEC设备倍增了可以缓冲的数据量——即使不利用所述增加芯片的任何其它性能。
每个SoPEC系统可具有几个设计成彼此配合的质量保证(QA)设备，以保证打印机构的质量、供墨的质量，从而使得打印头喷嘴不会在打印过程中损坏，并且保证软件的质量，以确保打印头和机构不会受损。
通常，每个打印SoPEC具有相应的打印机单元QA，所述打印机单元QA存储与例如最大打印速度的打印机单元特征相关的信息。墨盒单元也可包括QA芯片，该QA芯片存储墨盒的信息——例如剩余的墨量，并且，QA芯片还可配置成用作ROM(事实上作为EEPROM)，其存储打印头的特有信息——例如失效喷嘴映射和打印头特征。再充填单元也可包括有QA芯片，该QA芯片存储再充填的墨的信息，例如墨的类型/颜色以及存在的用于再充填的墨量。SoPEC设备中的CPU能够可选地从实际上用作串行EEPROM的QA芯片载入并运行程序编码。最后，SoPEC设备中的CPU运行逻辑QA芯片(即软件QA芯片)。
通常地，系统中所有的QA芯片的物理构造是完全相同的，只有闪存中的内容彼此不同。
每个SoPEC设备具有两个LSS系统总线，所述LSS系统总线可与QA设备通讯而用于系统鉴定和墨用量计算。对于每条总线可使用许多个QA设备，并且这些QA设备在系统中的位置是不受限制的，但有一个例外，即，打印机QA设备和墨QA设备应当位于不同的LSS总线上。
在使用中，逻辑QA与墨QA通讯以确定剩余的墨量。参考打印机QA而验证来自墨QA的答复。来自于打印机QA的校验本身由逻辑QA验证，从而为来自于墨QA的答复间接地增加一个额外的验证级别。
在QA芯片之间传送的数据通过数字信号验证。在优选的实施方式中，HMAC-SHAI验证用于对数据的验证，RSA用于程序编码，但是也可以代替地使用其它的方案。
可以理解，因此，SoPEC设备对打印引擎1的整体操作进行控制并进行必要的数据处理任务，以及使打印引擎1各个部件的操作同步并对之进行控制，以使得易于操控打印介质，这将在下文中进行说明。
打印引擎
在图6和7中详细地示出了打印引擎1，其包括两个主要部分：墨盒单元10和支架单元12。
墨盒单元10的形状和尺寸设置成容置在支架单元12内，并通过安装在支架单元上的盖体组件11而紧固在适当的位置上。支架单元12又配置成固定在打印机单元2内以便于进行打印，如上文所述。
图7示出处于组装形式下的打印引擎1，其中墨盒单元10紧固在支架单元12中并且盖体组件11关闭。打印引擎1响应于从打印机单元2的用户界面5输入的用户输入而对与打印相关的各个方面进行控制。这些方面包括以受控的方式把介质传输通过打印头、以及使墨受控地喷到经过的介质表面上。
墨盒单元
在图8和图9中详细地示出了墨盒单元10。参照图9所示的分解视图，墨盒单元10总体上包括主体20、墨存储模块组件21、打印头组件22和维护组件23。
所有这些部件组装在一起以形成一个一体的单元，该一体的单元将墨存储装置和墨喷出装置组合在一起。这种结构确保墨按需要直接供应到打印头组件22以进行打印，并且如果需要更换墨存储装置或打印头组件或需要更换两者，则可以通过更换整个墨盒单元10而容易地实现。
然而，打印头的工作寿命不由墨源限制。墨盒单元10的上表面42具有用于与墨的再填充源对接的接口61，以在需要时对墨存储模块45进行补充。墨再填充单元及与墨盒对接的过程将在下文详细地描述。为了进一步延长打印头的寿命，墨盒单元承载有一个一体的打印头维护组件23，该打印头维护组件封盖、擦拭打印头，并对打印头进行加湿。此组件也将在下文更加详细地描述。
主体
在图10中更详细地示出了墨盒单元10的主体20，所述主体包括一个大致矩形的框架25，该框架具有开口的顶部和开口的纵向延伸侧壁。一对立柱26从框架的下侧两端突出。这些立柱26设置成将维护组件23以下文所述的方式安装到主体10上。
墨出口模件27具有位于其下侧、与每个容置在主体20内的墨存储模块45对应的墨出口(未示出)。每个墨出口具有一对向内延伸的硅质环形密封件。环形密封件与墨出口模件27一起模制，并且如下文所述对通往打印头组件的墨入口进行密封。墨出口模件27通过超声波焊接方式连接到矩形框架25的下侧。
沿着框架25的一个纵壁有一系列的墨下流管30。每个墨下流管30的上端具有一个O形环密封件29，以与对应墨存储模块(在下文描述)的墨出口形成密封连接。当墨出口模件27焊接到主体20上时，每个墨下流管30与位于模件27下侧的对应墨出口流体地连通。
空气套管31连接到加压空气源(未示出)并将气流供应到打印头组件内，在打印头组件中，气流被导引经过打印头喷嘴以避免纸尘堵塞(下文将进一步描述)。
墨填充端口35形成在各墨下流管30的下部。这些填充端口仅用于墨存储组件21的初始充墨。墨存储组件的所有随后的再填充都使用下述的墨再填充单元。为了帮助初始填充过程，在墨盒单元10的上表面42中的气孔41(参见图9)上施加真空。气孔41连接到各墨存储模块45(在下文中说明)中的墨囊的内部。墨通过填充端口35而供给，并且沿墨下流管30被向上吸到墨存储空间内。在填充过程中，墨盒单元倾斜，使得气孔41处于各对应墨囊中的最高点，并且墨盒单元被填充至真空将墨吸取通过气孔41。这确保了每个墨囊都被完全地填充并清除了空气。本领域内的技术人员可以理解，夹带在流向打印头的墨流中的气泡会妨碍喷嘴的操作。
如图15到17所示，下构件65的一端设置有多个灌注入口85。每个灌注入口85与其中一个槽67直接连通，且提供一个可选的或附加的装置，以在运输和使用前用墨来灌注墨存储模块45。
当墨存储模块是满时，将聚合物的密封球33插入到填充端口35和气孔41中。
金属板34安装到框架25和出口模件30的下侧，以给墨盒单元10提供结构刚度。金属板通过使定位件38钩在位于框架25后壁中的槽缝(未示出)内、并且转动金属板34直到倒钩状卡锁构造32的轮廓(line)卡入孔口37的外轮廓而卡锁在位。
板34具有孔39以容置从出口模件27的下表面突出的墨出口(未示出)。压制的金属板34还具有一个相对于框架25向下突出的凸缘部40，如下文所更详细地描述的，该凸缘部用作载荷承受面。
在图11到图14中详细地示出了墨盒单元10的墨存储组件盖21。盖21构造成与主体20的框架25配合而形成一个封闭的单元。如图11所最清楚显示的，墨存储模块45安装到盖21的下侧并延伸入由主体20提供的各个室36内(参见图10)。
在图12、图13和图14中隔离地示出了一个墨存储模块45。墨囊46由例如Mylar的柔性、不透气热塑性薄膜制造，这使得墨可以于加压状态下保持在其中。柔性的囊46在填充有墨时可以膨胀，以及在墨消耗掉时变瘪。将在下文中参照图60A到60D所示的再填充过程对此作更为详细的描述。
墨囊46在上板构件47和下板构件48之间延伸。它热焊接(或类似地)到板47和48以实现气密密封。上板47设置成容置一个阀密封垫(valve insert)49。所述阀密封垫具有入口阀18和出口阀17。阀密封垫49定位成可与形成在顶面42中的端口51直接地连通以从墨再填充单元接收墨，以及直接地连通出口52而将墨传送到打印头组件22。如图14所最好显示的，入口阀15通过一个位于上表面42端口51中的缝隙容置墨再填充单元的墨传送针(稍后说明)。当再填充单元(下文描述)与墨盒单元10对接时，入口阀18受偏置而关闭和打开。
相反地，当再填充单元对接时，出口阀18受偏置而打开和关闭。过滤件215盖住通往上板构件47中的出口阀的入口。过滤件的尺寸设计成除去固体杂质和气泡。如上所述，可压缩的气泡会阻碍喷嘴的操作。
出口阀连接到一个位于盖21下侧的管52，该管通往下流管套管216。当墨存储组件21置于主体20内时，套管216密封在位于下流管30端部的O形环密封件29上。
上板47固定到盖21的下侧以把阀密封垫49保持在位。下板48在凸缘57内及在从盖21下侧延伸的四个支柱19的内边缘内滑动。当囊46填充和膨胀时，板48沿支柱19下滑。相反地，当囊21变空时，板48朝盖21滑回。囊46的长度限制了下板48在抵达保持杆55之前的行程。恒力弹簧54在保持杆55和凹入的插脚(recessed peg)53之间延伸以把板48向保持杆55偏置。这由偏置了囊46使之膨胀、从而将囊内的墨保持在负压下。这避免了墨从打印头喷嘴泄漏。
囊收缩装置
每个墨存储模块45具有一个囊收缩装置43，以在每次再填充操作后恢复墨的负压。收缩装置43具有一个下凸缘57，该下凸缘抵接支柱19的端部并由保持杆55保持在位。随着墨囊46变空，下板48在下凸缘57中向上滑动。四个弯曲的镶板58从下凸缘57向上延伸到上凸缘59。镶板58略微向内弯曲。墨再填充单元(下文描述)具有四个收缩致动器。当再填充装置与墨盒单元对接时，收缩致动器延伸贯穿位于盖21中的孔口60而把上凸缘59推向下凸缘57。这导致镶板58进一步向内弯曲而压在囊46的各侧上。
在再填充过程中，墨囊46内的负压将墨从再填充单元吸出。通过恒压弹簧54把下板48向保持杆55偏置而形成所述负压。当墨囊满时，负压消失。当墨囊46内没有负压时，存在墨从喷嘴漏出的危险。当再填充单元从墨盒移走时，囊46内恢复负压。随着四个收缩致动器收缩穿过盖21中的孔口60，弯曲镶板58可朝上板构件47把上凸缘59推回。镶板58变直，从而其对囊46侧部的挤压减少。这使得囊46可以略微地凸出，并且因为入口阀18是关闭的，囊体积的略微增加恢复了负压。
打印头组件
在图15到18E中更详细地示出了打印头组件22，打印头组件22适于附接到主体20的下侧，以从出口模件27(参见图10)接收墨。
打印头组件22总体上包括一个长形的上构件62，所述上构件62设置成于立柱26之间在主体20下方延伸。多个U形夹63从上构件62突出。U形夹63穿过设置在刚性板34中的凹口37并被形成于主体20中的凸耳(未示)锁住以紧固打印头组件22。
上构件62具有多个供给管64，当打印头组件22紧固到主体20上时，所述供给管容置在出口模件27中的出口内。供给管64可设置有外涂层以防止墨渗漏。
上构件62由具有多个优点的液晶聚合物(LCP)制造。液晶聚合物可以模制而成，使得其热膨胀系数(CTE)与硅的热膨胀系数近似。可以理解，打印头集成电路74(下文描述)与下侧模件之间的任何大的CTE差异会导致整个结构弯曲。然而，因为LCP沿模制方向的CTE远小于非模制方向的CTE(与～20ppm/℃相比，其仅为～5ppm/℃)，所以必须注意确保LCP模件的模制方向与打印头集成电路(IC)74的纵向是方向一致的。LCP还具有相对较高的刚度，其模量通常为诸如聚碳酸酯、苯乙烯、尼龙、PET及聚丙烯的“普通塑料”的5倍。
如图16所最佳示出的，上构件62具有一个开槽构造，用于容置一个通过粘合膜66粘合到其上的下构件65。下构件65也由LCP制造，并具有多个沿其长度形成的槽67。每个墨槽67从一个供给管64接收墨，并沿着打印头组件22的长度分配墨。所述槽的宽度1毫米，并由宽度为0.75毫米的壁隔开。
在所示的实施方式中，下构件65具有五个沿其长度延伸的槽67，每个槽67仅从五个供给管64中的一个接收墨，所述供给管又从一个墨存储模块45(参见图10)接收墨，以减少不同颜色的墨混合的危险。在这个方面，粘合膜66也用于密封各个墨槽67，以防止当下构件65组装到上构件62时墨在槽间的交叉混合。
在每个槽67的底部是一系列等间距的孔69(在图17中最好地观察到)，以在下构件65的底面中形成五行孔69。中间行的孔69沿下构件65的中线延伸，直接位于打印头IC 74的上方。如同在图22A中最好地观察到的，其它位于中间行两侧的孔69行需要从各孔69延伸到中央的导管，使得墨能够供给到打印头IC 74。
参见图18A，打印头IC 74通过一个聚合物密封膜71安装到下构件65的下侧。这个膜可以是诸如PET或聚砜膜的热塑性膜，或者可以是热固性的膜——例如由AL technologies、Rogers Corpration或Ablestik(NationStarch & Chemical Company的一个附属公司)制造的膜。聚合物密封膜71是一个迭层材料——其中在中央膜的两侧带有粘合层，并且层迭在下构件65的下侧上。一种特别有效的膜是Ablestik的5205 SI，其结构在图24中示意性地示出。中央的聚酰亚胺薄板222夹在热固性的粘合层220和224之间。热固性粘合层的外表面由PET衬板234和236保护。聚酯衬板也是合适的。
图17、22A和22B示出孔72的图案，孔72通过激光穿孔贯穿粘合膜71以与居中布置的墨传送位置(孔69的中间行及导管70的端部)相一致，用于打印头IC 74和槽67之间的流体连通。图25和26更为详细地示意性示出激光切蚀过程。迭层膜71从卷轴240馈入，经过激光器238，并卷绕到卷轴242上。激光器是一种准分子激光器，其使用紫外光来使热固性的粘合剂不会固化和变硬。如果粘合剂在附连打印头IC 74或LCP模件65之前硬化，则密封可能会受到影响。利用波长较长的光线的激光器更易于把粘合剂加热到其固化温度之上。图26示出由激光器所钻出的孔72。孔72为盲孔，其终止于下PET衬板236的某个位置处。使下PET衬板236保持不破有助于使孔72保持不受污染。上PET衬板234收集一些由激光器238从孔72去除的切除材料244。刚好在将所述膜附连到LCP模件65之前除去衬板，这除去了切除材料244和任意其它可能会影响流体密封的碎屑。
图27示出膜71到LCP模件65的附连。激光钻孔后的膜71从卷轴242供应到LCP模件65。因为LCP模件是一个较长的聚合物模件，所以，模件由于内在的材料缺陷和模制过程而不是非常直。在附连所述的膜时，模件被夹住并保持成直的。一个加热模具246软化、但是不固化热固性的粘合剂，从而使得粘合剂变粘。一个观察系统(未示出)对准膜71，使得适当的孔72与蚀刻至模件65内的墨管70的端部至少部分地配准(参见图22B)。这可以通过在LCP模件65和膜71上都使用基准标记、或者通过使用以模件和/或膜的预定特征为参照的观察系统来实现。这对于膜而言是特别有用的，因为加热过程常常能够导致基准标记(通常为非常小的孔)的去除和整体变形。如果观察系统寻找位于钻孔图案中的一个或多个预定的孔72，则与墨管70的对准会更为直接和精确。墨孔72的相对变形较小，因为它们的体形要大得多，而观察系统可使用一种简单的几何技术来计算中心点，然后以该中心点为参照。PET衬板236在附连前被撕去，且在附连之后往复运动的刀具248将膜修理到适当的尺寸。
相比于把膜附连到模件上然后进行钻孔而言，在把膜附连到LCP模件之前对膜71进行钻孔是更快捷且更可靠的。在膜附连到模件上时进行钻孔是需要仔细地控制的，以使得孔完全地延伸贯穿所述的膜而不过度钻孔——其中一部分下方的LCP被激光切除掉。被切除的LCP易于嵌在孔72内并导致流动阻塞。
转到图28，各个打印头IC 74顺次地附连到膜71上。已加热的模具260保持住每个打印头IC 74，并且一旦观察系统262把打印头IC 74与前一附连的打印头IC 74及孔72对准，就把打印头IC 74附连到膜71上。LCP模件65不再保持笔直，因为LCP模件在打印头IC的一端与另一端之间偏离笔直是可以接受的偏差。如上所述，观察系统可以基准标记为参照、或者其可以膜71的一个或多个孔72上的预定点为参照。PET衬板234刚好在附连之前撕去以避免污染。再次地，模具260(通过打印头IC 74)加热所述热固性粘合剂220，直至其变粘但不固化。仅当打印头IC 74系列通过膜71粘在LCP模件65上之后，才通过把温度升高到已知的固化温度之上而最终进行固化。
可选地，膜可使用具有不同固化温度的热固性粘合层。通过使层224的固化温度低于层220的固化温度，所述膜能够在附连及固化打印头IC 74之前附连及固化至LCP模件65。相比于热塑性的膜，热固性的粘合剂提供了更可靠的流体密封。热塑性的膜受热并软化，从而，打印头IC和LCP模件可以嵌入膜的表面内。在膜冷却之后，其以所需的机械结合附连到LCP上。由于在操作中的长期热疲劳，这易于发生故障和渗漏。热固性的树脂粘合剂固化以与承受打印头组件内不均匀热膨胀的打印头IC的表面形成牢固的结合。
图23为通过图22A所示的聚合物膜附连到打印头IC的LCP模件的示意性局部剖视图。墨流经位于LCP模件65下侧的导管70。开口的槽道70由热固性的粘合层224密封，且槽道70的内端与贯穿所述膜的孔72对准。重要的，热固性粘合层的粘度足够地低，以允许打印头IC和LCP模件充分地嵌入膜表面内，但是该粘度不低到允许粘合剂凸入流体导管内到形成阻塞或有害限制的程度。然而，少量的粘合剂内陷或“隆起”(参见图23的228、230和232)到流体槽道内对适当的粘合而言是必须的、并对墨流动无害。因此，提供可靠密封而不引起流动限制的粘合剂粘度范围也取决于支撑及MST设备的孔的尺寸和构造。粘度在100厘泊和10,000,000厘泊之间的热固性粘合剂将密封住MST设备的微米尺度孔。较深及较大的孔可采用位于所述范围内较低端的粘度，而较小、较浅的孔需要较高粘度的粘合剂。
打印头IC 74具有入口孔形式的分配槽77。这些槽将墨分配到通往每个独立喷嘴(未示出)的入口226。虽然图24不是按比例的，可以从图22A看出，分配槽77远小于LCP模件65中的供应导管70。从而，槽77更易于由从托架腹板22和IC 74的上表面之间移除的粘合剂阻塞或限制。为了避免这个现象，可以在打印头IC的附连表面上形成凹口以保持墨，否则墨会被挤入槽77内。如图21B所示，这些凹口可以是直径大约为10微米、深度为5微米、沿宽度为80微米的槽的两侧延伸并隔开80微米的一系列凹坑264。它们赋予附连表面的附加纹理和起伏也有助于往膜71的粘合。
聚合物密封膜71的厚度对于其提供的墨密封的有效性而言是非常重要的。如图21A到22B所最佳显示的，聚合物密封膜对位于打印头IC 74后侧上的蚀刻槽77以及位于膜另一侧的导管70进行密封。然而，当膜71密封导管70的开口端时，它也可以凸出或者陷入导管内。陷入导管70内的该部分膜跨越打印头IC 74中的数个蚀刻槽77。所述陷入可能在隔开各蚀刻槽77的壁之间导致间隙。明显地，这使得密封出现缺口并允许墨泄漏出打印头IC 74或者在槽77之间泄漏。
为了避免此情形，聚合物密封膜71应当足够厚以解决向导管70内的陷入，同时维持蚀刻槽77上的密封。聚合物密封膜71的最小厚度将取决于：
所陷入的导管的宽度；
膜的层状结构中的粘合层的厚度；
当打印头IC 74推压至粘合层上时粘合层的“刚度”；
迭层材料的中央膜材料的模量。
对于所示的打印头组件22来说，25微米厚的聚合物密封膜71是足够的。然而，将厚度增加到50、100或甚至200微米将对应地增加所提供的密封的可靠性。在上述的Ablestik层制件中，热固性层的厚度为25微米，而聚合物托架腹板的薄板的厚度为50微米。PET或聚脂衬板的典型厚度为12微米。
墨传送入口73形成于打印头IC 74的“前”表面中。入口73将墨供应到位于入口之上的对应喷嘴801(在下文中参考图35到图36对其进行描述)。墨必须被传送到IC以将墨供应到每个独立的入口73。因此，各个打印头IC 74中的入口73被物理地分组以减少墨供应的复杂程度和布线的复杂程度。它们也逻辑地分组以减少能量消耗并使得可以实现各种打印速度。
每个打印头IC 74构造成接收和打印五种不同的墨色(青色、品红色、黄色、黑色以及红外)，并且对于每种颜色包括1280个墨入口，其中这些喷嘴被分成为偶喷嘴和奇喷嘴(每组640个)。用于每种颜色的偶喷嘴和奇喷嘴设置在打印头IC 74的不同排上，并竖直地对准以实现真正的1600dpi打印，意味着喷嘴801如图19中所清晰示出地设置成10排。单个排上的两个相邻喷嘴801之间的水平距离为31.75微米，而喷嘴排之间的竖直距离基于喷嘴的喷射顺序，但是通常地，排之间由确切数量的点线分隔开，并且点线的其中一部分对应于排喷射时间之间纸移过的距离。而且，对于一给定颜色的偶和奇喷嘴排之间的间距必须使得它们可以共享一个墨槽，这将在下文描述。
制造方法
下文通过参照图18B-18E所示的示意性剖视图来描述制造过程的各个方面。在图18B中示出了一种已知的技术。从柔性PCB 79的一端除去聚合物膜以露出导电迹线200。迹线200间隔开，从而与位于打印头IC 74上的粘合垫的线配准。然后迹线74直接地连接到粘合垫。此技术通常称为“TAB粘合”，且需要柔性PCB是非常准确的、以及在对准柔性PCB和粘合垫时需要一个很高的精确度。因此，这可以是整个打印头制造过程中一个费时的步骤。它也需要支撑模件65具有一个阶梯状的部分204，以将柔性PCB支撑在打印头IC 74的高度上。阶梯状的部分204增加了设计的复杂度。
本发明的这个方面在把导电迹线200布线到打印头IC 74上之前将打印头IC 74和柔性PCB(或者至少是导电迹线200)都附连到带有聚合物膜51的支撑模件65上。将打印头IC和柔性PCB都附连到带有聚合物膜的支撑模件上是一个相对迅速和简单的步骤，因为迹线和粘合垫的高精度对准不是决定性的。将柔性PCB随后连接到粘合垫上可通过自动化的设备来完成，所述自动化的设备将迹线和其对应的粘合垫通过光学方法定位在打印头IC上。迹线与粘合垫配准方面的略微不精确不会妨碍柔性PCB连接到打印头IC上，在用于页宽打印头的长IC尤其如此。由此，整个过程更省时，并且在商业上是可行的。
图18C-18E示出柔性PCB和IC附连的不同选择，它们都使用了本发明的同一个基本技术。在图18C中，在附连打印头IC 74之后，柔性PCB 79附连到聚合物膜71上。为此，柔性PCB 79具有一个用于附连到聚合物膜71的粘合区208，因为在打印头IC 74的附连过程之后，聚合物膜71冷却、硬化并失去其自身的粘合性能。对于柔性PCB和附连的IC，形成线连接206并添加保护性的封装202。
在图18D中，打印头IC 74和柔性PCB 79随着通过聚合物膜71同时地附连到支撑模件65上。这比独立地附连柔性PCB和IC要更快，但是更为复杂。图18E示出一个简单得多的形式，其中导电迹线结合在聚合物膜71内。如上所述，聚合物膜71是迭层的，使得迹线可设置在所述的层之间。在这种方式中，聚合物膜有效地成为柔性PCB。这个选项迅速简单，但是具有内置迹线的聚合物膜不是“现货供应”的产品。
在上下文中，图18C-18E示出上文所详细描述的LCP模件的上构件62和下构件65、各个墨槽67、墨孔69、导管70以及激光钻孔72。
如上文所指，本发明涉及页宽打印，如此，打印头IC 74设置成沿打印头组件22的整个宽度水平地延伸。为此，各个打印头IC 74以抵靠的方式在整个聚合物膜71的表面上联结在一起，如图16和17所示。通过把IC加热到粘合层熔点之上，然后把其压入密封膜71内，或者在将其压入膜内之前以激光融化位于IC下方的膜71的粘合层，打印头IC 74可附连到聚合物密封膜71。另一个选项是在加热IC压入膜71内之前加热IC(不加热到粘合剂的熔点之上)及粘合层。
如上所述，柔性PCB可具有一个用于附连到聚合物膜71的粘合区，或者，已加热的棒可以将所述柔性PCB压到聚合物膜上并持续一个预定的时间。
打印头联结
各个打印头IC 74的长度为大约20-22毫米。为了打印一个A4/US信纸大小的页，11-12个打印头IC 74连续地联结在一起。打印头IC 74的数量可以变化以适应其它宽度的页。
打印头IC 74可以多种方式联结在一起。在图20中示出了联结IC 74的一个特定方式。在这个结构中，IC 74端部的形状如此地形成：其联结在一起而形成一个IC水平线，相邻IC之间没有竖直偏差。在IC之间设置有一个大致为45度的倾斜结合。结合边缘不是直的，而是具有锯齿形的轮廓以利于定位，且IC 74之间期望隔开大约11毫米(垂直于结合边缘地测量)。在此结构中，每个排上的最左边的墨传送喷嘴73降低10个行距，并设置成三角形的构造。这种结构在结合处提供了一定程度的喷嘴重叠并保持了喷嘴的间距，从而确保墨滴沿打印区域一致地传送。这种结构还保证了在IC 74的边缘处设置更多的硅以确保有效的联结。在由SoPEC单元对喷嘴的操作进行控制(在下文描述)的同时，对喷嘴的补偿可发生于打印头内，或者也可通过SoPEC设备实现，这取决于存储要求。在这个方面，可以理解，位于IC 74一端的落差式喷嘴三角结构对打印头的存储要求最低。然而，当存储要求不是很严格时，可以使用不同于三角形的形状，例如，落差式的行可采取梯形的形式。
打印头IC的上表面具有多个沿打印头IC边缘设置的粘合垫75，所述粘合垫提供了用于从SoPEC设备接收数据和/或电力的装置以控制喷嘴73的操作。为了有助于将IC 74正确地定位在粘合层71的表面上且对齐IC74、从而使得IC 74与形成在粘合层71中的孔72正确地对齐，基准76也设置在IC 74的表面上。基准76的形式是可以由适当的定位单元容易地识别的标记，以指示IC 74相对于相邻IC与粘合层71表面的确切位置，并且策略性地位于IC 74的边缘上，且沿着粘合层71的长度。
为了从形成于聚合物密封膜71中的孔72接收墨并将所述墨分配到墨入口73，每个打印头IC 74的下侧如图21所示地构造。设置有多个蚀刻槽77，其中每个槽77与用于传送一种特定颜色或一种类型墨的成对的入口73排流体连通。槽77的宽度大约为80微米并等于聚合物密封膜71中的孔72的宽度，并且槽77延伸过IC 74的长度。槽77由硅桥或壁78分成数个部分。每个部分直接地供墨，以缩短往入口73的流动路径，以及减少往各个喷嘴801的墨不足的可能性。在这个方面，每个部分通过相应的入口73供应大约128个喷嘴801。
图22B更清楚地示出墨如何供应至形成在IC 74下侧内的蚀刻槽77以供应到喷嘴73。如图所示，在硅壁78将槽77隔成多个部分的位置处，贯穿聚合物密封膜71而形成的孔72与一个槽77对准。孔72的宽度大约为80微米，该宽度与槽77的宽度大致相等，从而使得一个孔72将墨供应到槽77的两个部分。可以理解，这使得聚合物密封膜71中所需要的孔72的密度减半。
在将每个打印头IC 74附连到聚合物密封膜71的表面上并与之对准之后，沿IC 74的边缘附连一个柔性PCB 79(参见图18)，使得控制信号与电力可供应到粘合垫75以控制和操作喷嘴801。如图15所更清晰显示的，柔性PCB 79从打印头组件22延伸并绕打印头组件22折叠。
柔性PCB 79还可具有多个沿其长度布置的去耦电容81，用于控制接收到的电力和信号。如图16所最佳显示的，柔性PCB 79具有多个沿其长度形成的电接点180，用于从支架单元12的控制电路接收电力和/或数据信号。还沿柔性PCB 79的远边形成多个孔80，所述多个孔80提供用于将柔性PCB 79附连到主体20的刚性板34的凸缘部40的装置。柔性PCB 79的电接点与支架单元12的电力及数据接点接触的方式将在下文中描述。
如图18A所示，介质遮蔽件82保护打印头IC 74，使之不会因为与经过介质相接触而导致损伤。在打印头IC 74的上游，介质遮蔽件82通过适当的卡锁结构或通过粘合剂附连到上构件62。当以此方式附连时，打印头IC 74位于介质遮蔽件82的下方，处在介质经过的路径之外。
在介质遮蔽件82与上构件62和下构件65之间设置有空间83，该空间可以从空气压缩机等接收加压空气。因为此空间83沿打印头组件22的长度延伸，所以压缩空气可以从打印头组件22的任一端供应到空间56并沿组件均匀地分布。介质遮蔽件82的内表面设置有一系列翼片，所述翼片限定多个沿介质遮蔽件82的长度均匀分布的空气出口，压缩空气通过所述空气出口而沿介质传送方向被导引通过打印头IC 74。此结构的作用是防止介质携带的灰尘和其它微粒物质在打印头IC 74的表面上沉积，所述沉积会导致喷嘴的堵塞和损坏。
墨传送喷嘴
现在将参照图35到图38对一种适于本发明的墨传送喷嘴结构的示例类型进行描述，所述结构包括喷嘴和相应的致动器。图38示出了形成于硅衬底8015上的墨传送喷嘴结构801的阵列。每个喷嘴结构801是相同的，然而，不同组的喷嘴结构801设置成被供以不同颜色的墨或固定剂。在这个方面，喷嘴结构成排地设置并彼此交错，以使得在打印时墨滴比单排喷嘴时所能实现的更为紧凑。这种结构使得可提供高的喷嘴密度——例如排列成多个交错排的多于5000个的喷嘴，在每排中，喷嘴之间的间距为大约32微米，而在相邻排之间的喷嘴间距为大约80微米。所述多个排还允许冗余(如果需要的话)，从而允许喷嘴具有一定的故障率。
每个喷嘴结构801通过集成电路制造技术制造。特别地，喷嘴结构801限定一个微系统技术(MST)。
为了描述的清晰和容易起见，将参照图35到图37对单个喷嘴结构801的构造和操作进行描述。
喷墨打印头集成电路74包括硅晶片衬底8015，硅晶片衬底8015上设置有0.35微米的1P4M 12伏的CMOS微处理电子单元。
一个二氧化硅(或可选地为玻璃)层8017设置在衬底8015上。二氧化硅层8017限定了CMOS介电层。CMOS顶层金属限定了一对位于二氧化硅层8017上的对齐的铝电极接触层8030。硅晶片衬底8015和二氧化硅层8017均被蚀刻以限定墨的入口槽8014，所述入口槽的横截面大致是圆的(在俯视图上)。由CMOS金属1、CMOS金属2/3和CMOS顶层金属形成的铝扩散屏障8028绕着墨的入口槽8014设置在二氧化硅层8017中。扩散屏障8028用于阻止氢氧离子扩散通过驱动电子层8017的CMOS氧化层。
一个氮化硅形式的钝化层8031设置在铝接触层8030和二氧化硅层8017上。钝化层8031的位于接触层8030上的每个部分具有一个限定于其中的开口8032，以提供通往接点8030的入口。
喷嘴结构801包括一个由环形的喷嘴壁8033限定的喷嘴腔8029，所述喷嘴壁在上端处终止于喷嘴顶8034以及径向内喷嘴缘804之内，径向内喷嘴缘804在俯视时是圆的。墨入口槽8014与喷嘴腔8029流体连通。在喷嘴壁的下端，设置有一个移动的缘8010，所述移动的缘8010包括移动的密封唇8040。一个环绕壁8038包绕着可移动的喷嘴，并包括静止的密封唇8039，当喷嘴如图38所示地静止时，所述密封唇8039与移动的缘8010邻近。由于限位在静止密封唇8039和移动密封唇8040之间的墨的表面张力而形成一个流体密封8011。这防止了墨从槽泄漏，同时在环绕壁8038和喷嘴壁8033之间提供低阻力联接。
如图36所最清楚地显示的，多个径向延伸的凹口8035绕着喷嘴缘804限定于顶部8034中。凹口8035用于容纳由于墨离开喷嘴缘804而导致的径向墨流。
喷嘴壁8033形成为安装在大致为U形轮廓的托架8036上的杠杆结构的一个部分，托架8036的基部8037附接到氮化硅层8031。
杠杆结构还包括一个杠杆臂8018，所述杠杆臂从喷嘴壁延伸并结合有侧向加强梁8022。杠杆臂8018附接到一对从动梁806上，所述从动梁806由氮化钛(TiN)形成并位于喷嘴结构的任一侧，如图38和37所最清楚地显示的。从动梁806的另一端附接至托架8036。
杠杆臂8018还附接到一个由TiN形成的致动梁807。需要指出的是，这个与致动梁的附接形成在一个位置处，所述位置比与从动梁806的附接点高出一个小但是重要的距离。
如图35和35所最好地显示的，致动梁807的俯视图大致是U形的，在电极809和相对电极8041之间限定一个电流通路。每个电极809和8041导电地连接到接触层8030中的相应的位置。在通过接点809而导电地耦连的同时，致动梁还机械地锚接到锚固件808。锚固件808构造成在喷嘴结构操作时限制致动梁807往图38到28的左方运动。
致动梁807中的TiN是导电的，但是其电阻足够高，从而，当电流在电极809和8041之间通过时，TiN自加热。没有电流流经从动梁806，所以，从动梁806不膨胀。
在使用时，所述设备在静止位置填充有墨8013，所述的墨在表面张力的影响下形成了一个弯液面803。墨由所述弯液面保持在腔8029中，并且在没有某些其它物理作用的时候通常不会漏出。
如图36所示，为了从喷嘴喷射墨，在接点809和8041之间通以电流，电流流经致动梁807。梁807由于其电阻而引起的自加热导致梁膨胀。致动梁807的尺寸和设计意味着：在图35到37中，膨胀主要是在水平方向上。在锚固件808的作用下，向左侧的膨胀受到限制，从而，致动梁807邻近杠杆臂8018的端部被推向右侧。
从动梁806沿水平方向的相对不可变形性阻止了其允许杠杆臂8018进行大的水平运动。然而，从动梁与致动梁分别附接到杠杆臂的附接点的相对移位导致了一个扭曲运动，所述扭曲运动导致杠杆臂8018大体上向下运动。这个运动实际上是一个枢转运动或铰接运动。然而，不存在真实的枢转点，这意味着转动是绕着由从动梁806的弯曲所限定的枢转区域进行的。
杠杆臂8018的向下运动(以及略微的转动)由喷嘴壁8033和从动梁806之间的距离放大。喷嘴壁和顶部的向下运动导致腔8029内的压力增加，使得所述弯液面如图36所示地凸起。可以注意到：墨的表面张力意味着流体密封8011由这个运动拉紧，但是不允许墨泄漏。
如图37所示，在适当的时间，驱动电流停止，且致动梁807迅速地冷却和收缩。收缩导致杠杆臂回到静止位置，从而导致腔8029中压力的减少。凸起的墨的动量与其固有的表面张力之间、以及由喷嘴腔8029的向上运动所导致的负压的相互作用使得凸起弯液面细缩并最终断开，以形成一个墨滴802，所述墨滴继续向上运动直至接触邻近的打印介质。
紧接着墨滴802的分离之后，弯液面803形成如图37所示的凹形。表面张力使得腔8029内的压力保持相对地低，直至墨通过入口8014而被向上地吸入，这将喷嘴结构和墨恢复到图35所示的静止情形。
现在将参照图33对另一种适于本发明的打印头喷嘴结构的类型进行描述。再次地，为了清晰和容易地描述，将对单个喷嘴结构1001的构造和操作进行描述。
喷嘴结构1001属于气泡形成加热元件致动器类型的，其包括一个其中具有喷嘴1003的喷嘴板1002，所述喷嘴具有喷嘴缘1004，且孔口1005贯穿喷嘴板。喷嘴板1002通过对一个氮化硅结构进行等离子蚀刻而获得，所述氮化硅结构通过化学气相沉积(CVD)而沉积在牺牲材料上，然后蚀刻牺牲材料被蚀刻。
对于每个喷嘴1003而言，喷嘴结构包括其上支撑有喷嘴板的侧壁1006、由所述壁和喷嘴板1002限定的腔1007、一个多层的衬底1008和一个贯穿所述多层衬底而延伸到衬底远侧(未示)的入口通道1009。一个环形的长加热元件1010悬置在腔1007中，从而，所述元件的形式是一个悬臂的梁。喷嘴结构如图所示地是一个通过平版印刷工艺形成的微系统技术(MST)结构。
当使用喷嘴结构时，来自于贮液器(未示)的墨1011通过入口通道1009进入到腔1007中，从而对腔进行填充。此后，加热元件1010被加热一段稍微小于1毫秒的时间，从而加热的形式为一个热脉冲。可以理解：加热元件1010与腔1007中的墨1011热接触，从而，当元件被加热时，其导致在墨内形成蒸气气泡。因此，墨1011构成形成气泡的液体。
气泡1012一旦产生就会导致腔1007内的压力增加，从而导致墨1011的一个滴1016通过喷嘴1003喷出。在滴1016喷出时，缘1004帮助导引所述滴1016，从而使得滴错误地定向的可能性最小化。
每个入口通道1009只有一个喷嘴1003和腔1007的原因在于：其使得在元件1010加热并形成气泡1012时，形成于腔内的压力波不会影响到相邻的腔及它们的对应喷嘴。
腔1007内的压力增加不仅把墨1011通过喷嘴1003迫出，而且还将一些墨通过入口通道1009迫回。然而，入口通道1009的长度大约为200到300微米，而直径仅仅大约为16微米。因此，存在有明显的粘滞曳力。由此，腔1007内压力升高所带来的最主要的效果是把墨以喷滴1016的形式通过喷嘴1003迫出，而不是通过入口通道1009迫回。
如图39所示，示出正在被喷出的墨滴1016处于其在墨滴脱离之前的“颈缩阶段”。在这个阶段中，气泡1012已经达到了其最大尺寸然后开始朝塌陷点1017塌陷(collapse)。
气泡1012朝塌陷点1017塌陷导致一些墨1011从喷嘴1003内(从滴的侧部1018)、以及从入口通道1009被抽向塌陷点。以这种方式抽取的墨1011中的大多数是从喷嘴1003中抽取的，在滴1016脱离之前于其基部形成一个环形颈部1019。
为了脱离，滴1016需要一定的动量来克服表面张力。随着墨1011因为气泡1012的塌陷而从喷嘴1003处抽出，颈部1019的直径减小，从而使保持所述滴的总表面张力减小，从而，所述滴在喷出喷嘴时的动量足以允许滴脱离。
当滴1016脱离时，随着气泡1012朝塌陷点1017塌陷，导致了以箭头1020表示的气穴力。需要指出的是：在塌陷点1017的附近不存在气穴可以发生作用的坚固表面。
现在将参照图34-36对另一种适于本发明的打印头喷嘴结构的类型进行描述。此类型通常提供一个墨传送喷嘴结构，所述墨传送喷嘴结构具有含墨喷嘴腔、以及连接至位于所述腔内的桨上的热弯曲致动器。所述热致动器设备被致动而从喷嘴腔喷出墨。优选实施方式包括一个特定的热弯曲致动器，所述热弯曲致动器包括一系列渐细的部分，用于提供导电路径的导电加热。致动器通过一个臂连接到桨，所述臂穿过喷嘴腔的一个开槽壁。致动臂具有配合的形状，以与处于喷嘴腔壁中的狭槽表面大致配合。
首先参照图34(a)-(c)，其示意性地示出了此实施方式喷嘴结构的基本操作。喷嘴腔501通过墨入口槽503而填充以墨502，墨入口槽503可通过蚀刻贯穿晶片衬底而获得，喷嘴腔501设置在所述晶片衬底上。喷嘴腔501还包括有墨喷射孔口504，在墨喷射孔口504周围形成墨弯液面。
喷嘴腔501内设有桨型的设备507，所述设备与致动器508通过位于喷嘴腔501壁中的狭槽而相互连接。致动器508包括位于立柱510端部附近的加热器装置——例如509。立柱510固定在衬底上。
当期望从喷嘴腔501喷出一个墨滴时，如图34(b)所示，加热器装置509加热而发生热膨胀。优选地，加热器装置509本身或者致动器508的其它部分的制造材料具有很高的弯曲效率，其中弯曲效率如此地定义：
Figure A20058004617600451
一种适合用于加热元件的材料是铜镍合金，其能够形成为可以弯曲玻璃材料。
理想地，加热器装置509位于立柱510端部附近，从而，致动的效果在桨端507处放大，使得立柱510附近小的热膨胀导致桨端的大移动。
加热器装置509的移动以及随后的桨移动导致墨弯液面505周围的压力总体升高，墨弯液面505如图34(b)所示迅速地膨胀。加热器电流是脉冲形式的，且墨在从墨槽503流入的同时喷出孔口504。
随后，桨507被去激励而再次地返回到其静止位置。所述去激励导致墨再次总体上流回喷嘴腔内。喷嘴缘外的墨的向前动量以及相应的回流导致了滴512的总体上的颈缩和脱离，并往打印介质运动。塌陷的弯液面505导致墨总体上通过墨流槽503吸到喷嘴腔502内。及时地，喷嘴腔501重新填充，使得再次达到图34(a)中的位置，且喷嘴腔随后准备好了喷射另一个墨滴。
图35示出了喷嘴结构的一个侧向立体图。图36示出了剖切图35中的一组喷嘴结构的剖视图。在这些图中，保持了先前描述过的元件编号。
首先，致动器508包括一系列渐细的致动器单元——例如515，所述致动器单元包括一个形成于氮化钛层517顶部上的上玻璃部分(非晶二氧化硅)516。可选地，可以采用弯曲效率更高的铜镍合金层(下文中被称为白铜)。
氮化钛层517是渐缩形式的，并且因此电阻式加热发生在立柱510端部的附近。相邻的氮化钛/玻璃部分515在一个块部519处相互连接，块部还为致动器508提供机械结构支撑。
理想地，加热器装置509包括有多个渐细的致动器单元515，这些致动器单元是长形的并且是间隔开的，从而在加热时沿着致动器508轴线方向的弯曲力得以最大化。在相邻的渐细单元515之间限定有槽缝，所述槽缝允许各致动器508相对于相邻致动器508进行微小的差异操作。
块部519连接到臂520。臂520又通过例如522的槽缝连接到喷嘴腔501内的桨507，槽缝522形成于喷嘴腔501的侧部。槽缝522设计成与臂520的表面大致配合，从而使得臂520周围的墨流出的可能性最小化。墨大体上由槽缝522周围的表面张力保持在喷嘴腔501内。
当需要致动臂520时，使一个导电电流通过氮化钛层517，所述氮化钛层517位于连接到下CMOS层506上的块部519内，所述下CMOS层提供喷嘴结构所需要的电力和控制电路。所述导电电流导致邻近立柱510的氮化钛层517的加热，这导致臂20整体上向上弯曲并随后将喷墨喷嘴504。喷出的滴以如上所述的用于喷墨打印机的通常方式打印在页上。
可以形成一个喷嘴结构的阵列以形成单个打印头。例如，在图36中，示出了一个部分剖视的不同阵列的视图，所述的阵列包括多个喷墨喷嘴结构，所述喷嘴结构布置成交错的行以形成一个打印头阵列。当然，可以将不同类型的阵列设置为包括全彩色阵列等。
所述打印头系统的构造可通过使用标准MST技术、通过适当的改进步骤而进行，所述改进步骤在授予本申请人的美国专利US 6,243,113“Image Creation Method and Apparatus(IJ 41)”中进行了描述，其全文通过交叉索引被引入本文中。
集成电路74可设置有5000到100,000个沿其表面布置的上述墨传送喷嘴，所述喷嘴数量取决于集成电路的长度和所需要的打印性能。例如，对于窄的介质而言，为了获得需要的打印结果，可能仅仅需要5000个沿打印头组件表面布置的喷嘴；而对于宽的介质而言，为了获得需要的打印结果，可能需要10,000、20,000或者50,000个沿打印头组件长度布置的喷嘴。为了在A4或US信纸大小的介质上获得1600dpi左右的全彩色照片质量图像，对于每种颜色，集成电路74可具有13824个喷嘴。因此，在打印头组件22能够打印4种颜色(C、M、Y、K)的情况下，集成电路74可具有大约53396个沿其表面设置的喷嘴。此外，在打印头组件22可以打印6种打印流体(C、M、Y、K、IR以及固定剂)的情形时，这可导致82944个喷嘴设置在集成电路74的表面上。在所有这些结构中，支持各喷嘴的电子装置是相同的。
现在将参照图37-46描述在打印头组件22内对各个墨传送喷嘴结构进行控制的方式。
图37示出了集成电路74的一个整体视图以及它与SoPEC单元(在上文中已描述)之间的连接，所述SoPEC单元设置在打印引擎1的控制电子设备内。如上所述，集成电路74包括喷嘴芯阵列901以及喷嘴控制逻辑电路902，所述喷嘴芯阵列包含重复的逻辑电路以使每个喷嘴喷射，并且所述喷嘴控制逻辑电路902产生时间信号来使喷嘴喷射。喷嘴控制逻辑电路902通过高速链路从SoPEC设备接收数据。
喷嘴控制逻辑电路902构造成通过链路907向喷嘴阵列芯传送串行数据以进行打印，链路的形式可以是电连接器。关于喷嘴阵列芯901的状态以及其它操作信息通过另一链路908传回到喷嘴控制逻辑电路902，链路908也可设置在所述电连接器上。
在图38和39中更详细地示出了喷嘴阵列芯901。在图38中，可以看到，喷嘴阵列芯901包括喷嘴列911的阵列。该阵列包括一个喷射/选择移位寄存器912以及多至6个的颜色通道，每个颜色通道由一个相应的点移位寄存器913表示。
如图39所示，喷射/选择移位寄存器912包括前向通路喷射移位寄存器930、反向通路喷射移位寄存器931以及选择移位寄存器932。每个点移位寄存器913包括一个奇数点移位寄存器933以及一个偶数点移位寄存器934。奇数移位寄存器933以及偶数移位寄存器934在一端相连，使得数据沿一个方向钟控(clocked through)通过奇数移位寄存器933，然后沿相反的方向钟控通过偶数移位寄存器934。(除了最后一个偶数点移位寄存器之外)寄存器的输出供应到多路复用器935的输入。在制造后的测试中，多路复用器的这个输入通过一个信号(芯扫描，corescan)选择。在正常操作时，芯扫描信号选择供应到多路复用器935的其它输入的点数据输入Dot[x]。这导致用于各种颜色的Dot[x]被供应到相应的点移位寄存器913。
现在将参照图46对单个列N进行描述。在所示的实施方式中，列N包括12个数据值，对于六个点移位寄存器中的每一个包括奇数的数据值936和偶数的数据值937。列N还包括一个来自于正向通路喷射移位寄存器930的奇数喷射值938以及一个来自于反向通路喷射移位寄存器931的偶数喷射值939，这两个喷射值作为输入而供应到多路复用器940。多路复用器940的输出由选择移位寄存器932中的选择值941控制。当选择值为零时，输出奇数喷射值，而当选择值为一时，输出偶数喷射值。
每个奇数数据值936和偶数数据值937分别作为相应的奇数和偶数点锁存器942和943的输入。
各个点锁存器及其相关的数据值形成了一个单元格(unit cell)，例如单元格944。图46中更详细地示出了一个单元格。点锁存器942是D型触发器，其接收数据值936的输出，所述数据值由D型触发器944保持，所述D型触发器944形成为奇数点移位寄存器933的一个元件。触发器944的数据输入由奇数点移位寄存器中的前一元件的输出提供(除非所考虑的元件是移位寄存器中的第一个元件，在是第一个元件的情况下其输入为Dot[x]值)。当接收到在LsyncL上提供的反向脉冲时，对数据进行时钟控制而使之从触发器944的输出进入到锁存器942中。
锁存器942的输出被提供作为三输入与门955的输入之一。与门945的其它输入是Fr信号(来自于多路复用器940的输出)和脉冲外形信号Pr。喷嘴的喷射时间由脉冲外形信号Pr所控制，并例如能够延长以考虑低压情形，该情形由于电源功率低而引起(在可移除的电源实施方式中)。这是为了确保当喷嘴喷射时有效地从各个喷嘴喷射相对恒定量的墨。在所描述的实施方式中，用于各个点移位寄存器的脉冲外形信号Pr是相同，以在复杂度、价格和性能之间实现平衡。然而，在其它实施方式中，Pr信号可整体地施加(即对于所有喷嘴都是相同的)，或者可单独地适应于各个单元格或者甚至适应于各个喷嘴。
一旦数据载入到锁存器942中，喷射使能信号Fr和脉冲外形信号Pr施加到与门945，结合到一起而对于含有逻辑电路1的各个锁存器942触发喷嘴而喷射墨点。
用于各个喷嘴通道的信号总结在下表中：
  名称   方向   描述
  DQSrClkLsyncLPr   输入输出输入输入输入   将点图案输入至移位寄存器位从移位寄存器位输出点图案移位寄存器钟控输入-在时钟的上升沿获取d喷射使能-为使喷嘴喷射，其需要被断言外形-为使喷嘴喷射，其需要被断言
如图46所示，喷射信号Fr沿对角线传送，而使得当前列中的一种颜色、下一列的下一颜色等等喷射。这通过在6个列上以时间延迟的方式展开而使得电流需求平均化。
点锁存器和形成不同移位寄存器的锁存器在此实施方式中是全静态的，并且是以CMOS为基础的。锁存器的设计及构造为集成电路工程及设计领域的技术人员所公知，因此在此文中将不详细描述。
为了能以约60ppm的速度打印，打印机单元2的喷嘴速度可等于20kHz，甚至更高以实现更高的速度。在喷嘴速度的这个范围内，整个打印头组件22可喷射的墨的总量为至少50,000,000滴/秒。然而，随着喷嘴的数目增加以提供更高速和更高质量的打印，可输送的速率为至少100,000,000滴/秒、优选地至少500,000,000滴/秒、更优选地至少1,000,000,000滴/秒。在所述速度下，喷嘴所喷射墨滴的每滴最大滴喷射能量大约为250毫微焦耳。
因此，为了适应以这样的速度打印，控制电子设备必须可以相同的速率来确定喷嘴是否喷射墨滴。在此方面，在某些情形下，控制电子设备必须能够以至少50,000,000次/秒的速率确定喷嘴是否喷射墨滴。对于更高速度、更高质量的打印场合而言，其可能会增加到至少100,000,000次/秒、或者至少为500,000,000次/秒、且在许多场合下至少1,000,000,000次/秒。
对于本发明的打印机单元2而言，上述的设置在打印头组件22中的喷嘴数目的范围和喷嘴喷射速度以及打印速度一起实现了至少为50cm2/秒的面积打印速率，并且，取决于打印速度，在更高速度时为至少100cm2/秒、优选地至少200cm2/秒、更优选地至少500cm2/秒的面积打印速率。这种结构提供了一种打印机单元2，其可以先前的常规打印机单元所不能获得的速度在介质表面上进行打印。
维护组件
在图47-50中详细地示出了维护组件23，所述维护组件如先前在图8中所示地安装在主体20的立柱26之间以邻近打印头组件22设置。
维护组件23通常包括一个其中容置组件的各个部件的维护底架88。维护底架88的形式为一个端部开口的槽，其在端部处具有一对向上延伸的舌状部89，所述舌状部的形状与主体20的立柱26配合并与设置在立柱上的保持突起相接合以将维护组件23紧固在位。维护底架88由例如压制钢板的具有刚度和弹性的适当金属材料制成。
在图49中更清晰地示出了维护底架88的基部，该基部包括一居中的去除部90、窗部92和从窗部92任一侧延伸的弹簧臂91。一体的弹簧臂91朝底架88的内部倾斜，并通过压制底架的金属板而形成。当然，弹簧臂91同样地可以是一个置入底架88的开口槽内的独立插入件。
设置有一个刚性的插入件93以配合在底架88内，以便为维护组件23提供额外的刚度。锁定构件94从刚性插入件的基部突出，并在刚性插入件83位于底架88内时伸入底架88的居中设置的去除部90内。锁定构件94设置成如下文所述在封盖状态和不封盖状态之间移动维护组件。下维护模件95位于插入件93内，并通过多个沿着下维护模件95侧部形成的凸耳96与沿插入件93侧部设置的相应槽缝97相接合而保持在插入件内。下维护模件95由适合的塑料材料形成，并形成一个具有封闭端部和开口顶部的本体。下维护模件95的端部设置有空气通气口98。来自于所述通气口98的空气流经过滤器181以对维护组件进行通气。
两个销元件99从下维护模件95的基部延伸。销元件99通过例如橡胶的柔性薄板连接到该基部，以使得销元件99可相对于下维护模件的基部沿多个方向作相对运动。销元件99穿过两个位于刚性插入件93基部中的圆形开口100并且插入维护底架88的窗部92。
保持插入件101在下维护模件95中支撑在销元件99上。保持插入件101是涂层钢并为保持在其中的吸收介质102条提供刚性支撑。吸收介质102通常是由独立部分组成的倒转T形组件——从两个基本水平的部分之间朝上延伸的薄的竖直部分。吸收介质102可由例如聚氨脂泡沫等的任何可吸收并保持墨的材料制成。
微纤维织物103配合在所述薄的竖直部分上并绕着所述两个水平部分，然后附接到保持插入件101以保持吸收介质102。微纤维织物103伸入到(draw into)吸收介质102中。
上维护模件104配合在下维护模件95上以将微纤维织物103、吸收介质102和保持插入件101封在其间。上维护模件104通过适当的粘合而沿底面附接到下维护模件95的表面上。一个向上突出的缘部105延伸突出于吸收介质102被覆盖以微纤维织物103的薄的竖直部分。缘部105限定一个开口的周向密封，用于在上维护模件104与打印头组件封盖接触时密封打印头组件22的喷嘴。
在这个结构中，上维护模件104、微纤维织物103、吸收介质102、保持插入件101、下维护模件95以及刚性插入件93形成一个封盖单元，该封盖单元适于配合在维护底架88内并支撑在维护底架的弹簧臂上。在这个单元内，微纤维织物103、吸收介质102和保持插入件101形成一个支撑在销元件99上并可在由下维护模件95和上维护模件104限定的空间内运动的子单元。
如图47所示，封盖单元由保持元件106保持在位，所述保持元件106配合在上维护模件104上并紧固到底架88。保持元件106的形式大致为一个端部开口的槽，沿该槽的上表面形成一个槽缝107，上维护模件104的缘部105可突出穿过该槽缝并与打印头组件22锁定地接合。保持元件106的上表面是弯曲的，并在打印过程中起到介质导引件的作用。
当以这种方式组装时，维护组件23的部件容置在保持元件106和底架88内，使得上维护模件104可相对于保持元件106运动而封盖打印头组件22，以及使得微纤维织物103和吸收介质102可相对于上维护模件运动以接触和擦拭打印头组件22的喷嘴表面。
在维护组件23组装和附连到主体20的立柱26上时，刚性插入件的锁定构件94从底架88的居中去除部90延伸。由于弹簧臂91的作用，维护单元23(如先前所限定的)从底架88的基部抬起，使得上维护模件104的缘部105延伸贯穿保持元件106的槽缝107，且与打印头组件22封盖接触。在图50中示出了这个状态，其被称为封盖状态，而打印头的喷嘴被密封在缘部105内的几乎封闭的环境中，并且不容易干燥和被墨堵塞。环境是几乎封闭但不完全封闭的，使得维护组件不会因为形成于缘105内的轻微真空而不能运动到不封盖的状态。
为了去除存在于打印头组件22喷嘴附近的任意灰尘或其它微粒物质，可采用微纤维织物103擦拭打印头的表面。为了进行擦拭，存在于支架单元内的擦拭器致动器伸入底架88的窗部92内，并接触设置在下维护模件95基部中的销元件99。擦拭器致动器提供到销99上的任意向上的力导致所述销进一步地向保持插入件101突起，从而导致所述吸收介质102的覆盖以微纤维织物103的竖直部分伸入上维护模件104的缘部105并突出于该缘部105，直至其接触打印头组件22靠近喷嘴的表面。微纤维织物103的存在确保接触是最小化的，并吸附任意存在于打印头组件22表面上的墨和水分，使之保持在吸收介质102中。因为销99可自由地沿任意方向运动，擦拭器致动器的任意横向运动将导致微纤维织物103横向地运动越过喷嘴的表面，从而执行擦拭或清洁功能。擦拭器致动器的移除然后会导致所述结构返回到如下位置处，由此微纤维织物103和吸收介质102位于缘部105的表面下方。
为了进行打印，维护组件23必须从封盖状态运动到打印状态。这通过维护致动器夹持穿过底架88的居中去除部90的锁定元件94并在其上施加一个向下的力而实现。这个向下的力使得刚性插入件93抵抗底架88弹簧臂91的力而朝底架的基部运动。此运动导致上维护模件104的上缘部105缩回到形成于保持元件106中的槽缝107内，从而与保持元件106的外表面齐平且不从之突出。可以理解，保持元件106并不运动而是固定在位。这在保持元件106与打印头组件22之间形成一个间隙，介质可以从此间隙通过以进行打印。在打印或不封盖的状态下，保持元件106起到介质导引件的作用，且在介质经过打印头组件以进行打印时，所述介质接触保持元件并被支撑在保持元件106的表面上。
支架单元
参考图6和7示出了支架单元12，支架单元大致上包括一个主体13和一个盖体组件11，所述主体13限定了一个用于容置墨盒单元10的开口14，而所述盖体组件11适于关闭所述开口以将墨盒单元10紧固在支架单元12内的适当位置上。
支架单元12的主体13包括一个如图51A和51B所示的框架结构110。框架结构110大致包括两个端板111和一个与两个端板111相连的基板112。驱动辊113以及出口辊114在其相对的端部处安装于端板111之间，使得在墨盒单元10容置于主体13内时，墨盒单元10固定在驱动辊113和出口辊114之间。驱动辊113和出口辊114均由无电刷的直流马达115驱动，所述无电刷马达115安装在一个端板111上并通过例如驱动带的驱动机构116来驱动驱动辊和出口辊中的每一个。这个系统确保驱动辊113和出口辊114以相同的速度被驱动，从而保证介质平滑且恒定地通过打印引擎1以及通过墨盒单元10的打印头组件22。
一个维护驱动组件117安装到另一端板111，与所述直流马达107相对。维护驱动组件117包括一个操作地连接到维护齿轮119与擦拭器齿轮120的马达118。维护齿轮119又连接到维护致动器121，该维护致动器的形式为一个具有钩形端且在基板112内延伸一个距离的杆。维护致动器121的钩形端的形状设计成容置在维护组件23的锁定元件94内，从而在封盖状态和打印状态之间升高/降低上缘部105。擦拭器齿轮120类似地连接到擦拭器致动器122，该擦拭器致动器122的形式为一个杆，所述杆具有一对从其伸出的突起。擦拭器致动器122类似地在基板112内延伸，且所述突起沿擦拭器致动器122设置，使得它们与形成在底架88基部中的窗部92对准，从而接触维护组件23的销元件99。
在图52A和52B中单独地示出了维护驱动组件117。因为马达118是双向的，马达沿一个方向的操作将导致擦拭器齿轮120沿图52A中的逆时针方向运动。擦拭器齿轮120具有一个形成在其表面上的高出部分123，当擦拭器齿轮120转动时，该高出部分与擦拭器致动器的臂124接触。随着高出部分123接触臂124，擦拭器致动器122枢转，从而使得形成于其上的突起沿向上方向运动而穿过维护底架88中的窗部92并抵接销元件99，从而使得微纤维织物103抵靠打印头组件的表面。进一步转动擦拭器齿轮120将导致臂124返回其中性位置。由于存在形成于擦拭器齿轮120上的额外的倾斜的高出部分125，臂124倚靠在该倾斜的高出部分125上，横向运动可施加到擦拭器致动器122上，这导致整个擦拭器致动器抵抗返回弹簧126而横向地运动。设置传感器元件127，以感应擦拭器致动器的位置，从而使得能够容易地确定打印头的状态。
为了控制打印头组件22的封盖状态，马达118反转，导致擦拭器齿轮120沿图52A中的顺时针方向以及图52B中的逆时针方向运动。擦拭器齿轮120沿这个方向的转动确保擦拭器致动器沿向下方向枢转而远离维护组件23。然而，如图52B所更清楚地显示的，这个转动导致设置在擦拭器齿轮120内表面上的升降器齿轮(flipper gear)128接合维护齿轮119，接着导致维护齿轮119沿逆时针方向(如图52B所示)运动。类似地，形成于维护齿轮119内表面上的突起129接触维护致动器121的枢转臂130，从而导致维护致动器的钩形端沿向下方向运动，这又夹持维护组件23的锁定元件94，导致上缘部105缩回并处于打印状态。类似地，传感器元件127可感应维护致动器的位置以控制马达118的操作，并因此控制打印头的期望状态。
再次参见图51A和51B，一对墨盒单元导引件131附连到端板111以帮助将墨盒单元10容置和导引入支架单元12内。导引件131是倾斜的，以容置墨盒单元10的一个表面，使得墨盒单元10相对于支架单元12正确地定向。
在印刷电路板(PCB)132上设置有用于对打印头组件22的打印引擎及IC 50的操作进行控制的控制电子单元。如图51A所示，PCB 132的一个面包含有SoPEC设备133和相关元件部分134，用于接收以及分配来自外部源的数据和电源，而同时PCB的另一个面包括沿着其下边缘的成排电接点135，这提供一个用于将电力和数据信号传送到位于柔性PCB 79上的对应电接点以控制打印头组件22的喷嘴的装置。
如图53中所单独地显示地，PCB 132形成PCB组件140的一部分，并且安装在两个臂136之间，其中每个臂具有一个爪部137，以将PCB 132容置和保持在适当的位置上。如图54所示，每个臂136具有一个形成在其上部的槽道141，用于容置拉伸弹簧142的钩部，其目的将在下文描述。
为了提供PCB 132在安装于两个臂136之间时的稳定性，在PCB 132包含有SoPEC设备133和相关元件部分134的所述面上，沿PCB 132的底边在臂136和PCB上紧固一个支撑杆138。支撑杆138具有多个沿其下表面安装的星形轮139。星形轮是弹簧加载的，从而，如图51A所示，它们能相对于支撑杆的下表面运动以在PCB组件140安装在端板111上时夹持出口辊114的表面。
一个挡热件(如挡热板)143附连到PCB 132，如图55A所示，使得其大致覆盖SoPEC设备133并保护SoPEC设备133免受可能位于打印单元2附近中的电磁干扰。挡热件143还具有一个设置在其中的闩锁机构144，所述闩锁机构与设置在盖体组件11上的卡夹配合，以将盖体组件紧固在如图55A所示的关闭位置。
PCB组件140在设置在臂136底部的枢转点141处枢转地安装到端板111。在这种结构中，PCB组件140可以绕其枢转点141在打开位置和关闭位置之间摆动，在所述打开位置中，电接点135远离柔性PCB 79的电接点且墨盒单元10可容易地从支架单元12移除，在关闭位置处，电接点135与设置在柔性PCB 79上的电接点工作地接触以传送控制数据和电力，从而便于从打印头组件22的喷嘴进行打印。
如图55B所示，一个空转辊组件145于支架单元12的后部紧固至端板111并包括有多个滚轮146，所述滚轮设置成与驱动辊113的表面接触并与之一起转动。空转辊组件145保证从打印机单元2的收集机构9供应到打印引擎1的任意介质都被夹紧在驱动辊113和空转辊组件1145的滚轮146之间，以传输过墨盒单元10的打印头组件22而用于打印。
图55A和55B示出盖体组件11处于其关闭位置，并且盖体组件11在其上后部处枢转地附连到端板111。一对附连板147从盖体组件11延伸，以通过销148将盖体组件附连到端板111。附连板147延伸过销148且其中形成有一个孔，拉伸弹簧142的自由端如先前参照图54所描述地容置在该孔内。
当盖体组件11位于如图55B所示的关闭位置时，弹簧是完全拉伸的，导致PCB组件40朝关闭位置枢转，如图56A中的横截面所示。在这个位置中，PCB 132的电接点135与打印头组件22的柔性PCB 79的对应电接点操作地接触，使得可以在其间传送电力和数据信号。
当盖体组件运动到如图55C所示的打开位置时，附连板147朝支架组件的前方枢转，从而释放弹簧142中的张力并导致弹簧变得松弛。这又使得PCB组件可以枢转到图56B所示的打开位置。在这个位置上，PCB 132的电接点135离开打印头组件22的柔性PCB 79的对应接点而不与之接触，从而使得墨盒单元10可以从支架单元12移除。
在这个方面，盖体组件11的打开/关闭动作还实现断开/连通墨盒单元10与支架单元12之间电连接的功能。
再次参见55A-55C，盖体组件11包括形成在其上表面中的多个对接端口149。在所示的实施方式中，设置有五个对接端口149，每个对接端口对应于一个墨存储模块45。每个对接端口149具有一个上突的缘部，所述缘部的形状设计为适于容置一个用于把再填充墨供应到墨存储模块45中的墨再填充单元。如图55C所更清楚地显示的，每个对接端口149具有设置在其中的一个大的、大致圆形的开口151以及两个小的圆形开口152，这使得墨在所述墨再填充单元和墨盒单元10之间的墨传送可以下述方式进行。
四个T形开口182位于各对接端口149的角落处，以在再填充时容置囊收缩装置致动器。上文结合墨存储模块45简单地描述了这些囊收缩装置致动器，下文将进行更详细的描述。
再填充单元
图57A-57C示出用于将再填充墨供应到墨盒单元10的墨再填充单元155。墨再填充单元155设置为这样的一个单元：其包括一个基部组件156以及一个盖体157，所述基部组件156容纳内部墨再填充构件，而盖体157配合在基部组件156上。基部组件和盖体可由塑料材料模制而成，且基部组件156可模制为一个单件或数个部分。
在图57B中更详细地示出基部组件156的下侧，基部组件156的下侧包括一个从其突出的脊部160，所述脊部与形成在盖体组件11中的对接端口149配合以将墨再填充单元保持在对接位置上。一个大致圆柱形的墨出口158也从基部组件的下侧突出，用于将墨传送到墨盒单元10内。双阀致动销159也从基部组件156的下侧突出，以分别地致动墨存储模块45的入口阀和出口阀。在所示的实施方式中，双阀致动销159具有一个三角星形的横截面以获得良好的单向抗弯曲性和屈曲强度。QA芯片161也设置成从基部组件156的下侧突出并具有多个暴露于其上的QA芯片接点162，当墨再填充单元155与之对接时，所述QA芯片由设置在盖体组件11中的QA芯片读取器读取。
收缩装置致动器190从基部组件156的每个角落附近处从基部组件156突出。收缩装置致动器190在其端部处是略微弧形和倒圆的。位于墨盒单元10顶部42中的收缩装置孔口60(参见图14)对应地是弧形的。倒圆的端部和弧形的横截面使得用户可以容易地将一个收缩装置致动器190与其相应的孔60对准，而弯曲的表面适于将其它收缩装置致动器190导引到与其相应的孔口60对准。这有助于迅速地对接再填充单元与接口61，且用户所需进行的精确定位最小化。如图57B所最清楚地显示的，每个收缩装置致动器190具有一个肋状增强件191。这赋予收缩装置致动器190一个高的弯曲强度，以在对准再填充单元和对接端口时用户施加过大的力的情形下承受大的横向力。
如同上文参照图12所示，收缩装置致动器190致动墨存储模块45的囊收缩装置43。
基部组件156还具有一个填充端口192。囊163通过这个端口接收其初始充入的墨，所述端口然后由塑料密封球193密封。
参见图57C的分解视图，墨囊163密封到基部组件156的内表面上以在其中存储再填充的墨，所述墨囊由可变形材料制造，这使得在墨供应到墨再填充单元155或墨从墨再填充单元155移除时墨囊可以膨胀/缩陷。墨传送针164伸入设置在囊163与基部组件156之间的空间内，并提供一个用于使墨流向出口158的通道。墨传送针164的端部伸入圆柱形出口158，并由一个密封环165环绕，所述密封环通过位于圆柱形出口158开口端内的压缩弹簧166而被弹簧加载。当墨再填充单元155不与墨盒单元10对接时，传送针由密封环165保护。作为进一步的预防措施，塑料盖187在所述出口上滑动并通过轻微的干涉配合而保持在位。
在墨再填充单元155的盖体157中还设置有一个墨液面指示器167。墨液面指示器167包括一个具有例如彩色部分的指示部168的柔性条带。所述条带在其端部处附连到可变形墨囊163的上表面，并在其中部处附连到盖体157的下侧，从而当囊163内的墨源被耗完时——即囊基本上是空的，指示部168本身与设置在盖体157上表面中的透明窗口169对准。在这个方面，在任意其它时刻——即当囊不是基本为空时，指示部是观察不到的。
随着墨的消耗，墨囊材料的性质导致墨囊不一致地变形和缩陷。囊的上表面的每个边缘不会以相等的速率缩陷。由此，一旦可变形囊的上表面的所有边缘完全缩陷，墨液面指示器167的长度确保指示部168仅与盖体157中的窗口169对准。墨液面指示条带282初始时处于折叠状态，其中指示部168位于条带182上，从而当囊163是充满的时候，指示部168从窗口169处不可见。条带167的任一端附连到囊上表面的相对边缘上。一个位于端部之间的点(未示出)紧固在透明窗口169的下方。当囊46完全缩陷时，条带167伸长并展开。这使得先前不能看到的指示部168通过窗口169被观察到。墨液面指示器167的使用意味着一个再填充单元155可用于多次再填充操作——如果再填充单元不完全耗完的话。当在一次操作中再填充对应的墨盒单元10的墨存储模块145时所需的墨量少于再填充单元的容量时，可能发生这种情形。
盖体157配合在基部组件156的一部分上，以封入墨囊163和墨液面指示器167。类似地，U形的对接扣夹部183配合在盖体157上，使得在对接时其腿部伸过基部组件156以接合墨盒单元10。位于扣夹部183相对腿部上的夹170卡锁在墨盒单元10的侧部上。这使得再填充单元155相对于盖体组件11基本固定，以可靠和有效地传输墨。
一对相对的片簧184从U形扣夹部每个腿的内侧延伸，以压紧在盖体157的侧部上。邻近每个片簧的是枢轴185，所述枢轴设计成接合位于盖体157侧部上的支轴壁186。这往外地推压所述的腿，然而，因为枢轴185接合支轴186，所述夹朝内地抬起，以保持与墨盒单元10的接合。
一个标签板188固定到扣夹部183的外表面。标签板188可显示商标和其它信息。它还可以涂成与再填充设备内的墨相匹配的颜色。标签板188还具有位于每个腿上的手指握持衬垫189。手指握持衬垫189设置成使得在这些位置处的手指压力将克服片簧184的力以杠杆移动夹具170、使之脱离与墨盒单元10的接合。再填充单元155然后可脱离盖体组件11的对接端口149。
图58示出再填充单元155直接地与墨盒单元10的墨存储模块组件11的接口61对接。为了清楚起见，去除了盖体组件11和支架单元的其余部分。再填充单元155构造成或“调节成”仅能够沿一个特定的朝向容置在对接端口149内。U形扣夹部183的每个腿的端部宽度是明显不同的，使得用户不大可能试图前后倒置地对单元155进行对接。圆柱形墨出口158偏离横向的中线，从而也防止前后倒置地对单元155进行对接。如上所述，对接端口149的基部具有一个大的圆形开口151和两个小的开口152，在大开口中容置有圆柱形墨入口158，在小开口中容置有阀致动器159。这些相互作用的元件中的每一个的横截面都形成为：仅仅是位于正确的朝向上的正确颜色的墨再填充单元可用于再填充每个特定的墨存储模块45。例如，阀致动器159的两个三角星形横截面中的每个都可以转动而给出大量的组合，所述组合将仅仅与具有匹配的旋转取向的对应三角星形孔口相配合。
QA芯片读取器172也设置在对接端口149的基部，以与再填充单元155的QA芯片161的QA芯片接点162配合并读取和接收存储在其上的信息。这些信息可包括再填充单元155的存储容量(例如大约30毫升到大约50毫升)、再填充单元155内的墨的颜色、以及再填充单元155内的墨的来源。当再填充单元155对接到对接端口149内的适当位置时，所述信息可容易地传送到支架单元12的控制电路。例如，支架单元12的控制电路可确定哪个墨存储模块45需要再填充，以及可以确定再填充单元155是否含有正确类型/颜色及墨量，以便于进行再填充。
如同图59所更清楚地显示的，每个墨存储模块45的阀密封垫49(参见图10)设置成使得墨入口15与形成在对接端口149中的大圆形开口151对准，而墨入口阀16和出口阀18分别与较小的圆形开口152对准。随着墨再填充单元155达到对接端口149内的适当位置，再填充单元155的墨出口158接触墨存储组件45的墨入口15，而阀致动销159接触墨入口阀16和墨出口阀18中的每一个。
在这个位置中，随着弹簧加载的密封环165缩回圆柱形墨出口158内而在墨入口15的表面周围形成紧密的密封，墨传送针164穿透阀密封垫49的墨入口15。密封环165可以沿墨传送针164“上缩”并受力，从而一旦再填充单元155从对接端口149移走，密封环就通过密封弹簧166的作用返回到其保护位置。
如上所述，因为弹簧元件54对墨囊46施加一个恒定的张力，从而保持在墨存储模块45的墨囊46内的墨处于恒定的负压状态。这在墨中产生一个负压或背压，从而防止墨从打印头组件22的喷嘴漏出。负压还提供一种简单的装置，用于在再填充单元对接在位时从再填充单元155中抽出再填充墨。由于再填充单元155的墨囊(其处于大气压下)和墨存储模块45的墨囊之间的压力梯度，当墨传送针164穿透墨入口15时，再填充墨简单地从再填充单元155流入墨存储模块45的墨囊46。
为了在再填充操作和打印操作之间切换、并将墨以恒定的背压状态保持在打印头组件22内从而使得墨不会在再填充期间从喷嘴漏出，如上所述，在阀密封垫中设置有阀16和18。当再填充单元与对接端口149对接就位时，两个阀都由阀致动销159控制。参见图60A-60D示出了阀受控制的方式。
图60A和60B示出分别沿图59中的A-A线和B-B线的不同横截面视图，其示出阀结构在再填充之前的状态，而图60C和60D分别示出图60A和60B的视图，示出阀结构在再填充期间的状态。
在再填充之前，如图60A和60B所示，墨入口阀16位于关闭位置，从而防止墨或空气通过，防止其进入墨入口15并进入到墨囊46内。这在图60B中示出，从而所有处在墨入口15和墨入口阀16之间通道内的墨都保持在这个空间内。一个O形环密封件设置在墨入口15处，以在再填充单元155的墨传送针164周围保持气密密封。在这个状态中，墨出口阀18处于打开位置，从而提供一个墨流出墨出口52而沿墨下流管30向下流往打印头组件22的通道。如上所述，弹簧元件54在一个墨囊46内形成背压状态，且在打印期间打印头22抵抗这个背压而从墨囊46抽取墨。
在再填充期间，如图60C和60D所示，墨再填充单元155对接入对接端口149内，使得墨出口158接合阀密封垫49的墨入口15，且阀致动销159接合阀16和18。如图60C所示，阀致动销与墨出口阀18的接触导致墨出口阀18受压并关闭，从而防止墨进一步从墨出口52流到打印头组件22。在这个方面，存在于从关闭的墨出口阀18到打印头组件22的通道中的墨保持静止，直至墨出口阀18打开。
如图60D所更清楚地显示的，当阀致动销159接触墨入口阀16并压下所述阀时，所述阀打开而允许墨从再填充单元155流到墨囊46。因为墨囊46中的背压，从而墨由于压差而被抽入墨囊内，并且，随着墨囊46由墨填充和膨胀，弹簧元件54在墨囊46和保持元件55之间维持恒定的力，从而还维持墨囊46中的墨内的恒定背压。这一直持续到墨囊46到达其最大容量，而存在于墨囊46内的墨的压力等于再填充单元155的墨的压力且不再有墨被从再填充单元155抽取。
收缩装置致动器190延伸穿过孔口60从而将上收缩装置凸缘59压向下收缩装置凸缘57，以使侧板58向内弯曲并使囊46收缩。如以上参考图12所描述的，当移除再填充单元时，通过释放所述收缩，囊收缩装置43重新在墨囊46中形成所述负压。
虽然参照示例的实施方式对本发明进行了解释和描述，但是本领域内的技术人员可以明显地得知并实现各种修改而不会偏离本发明的范畴和精神。相应地，所附权利要求的范畴并不限于在此作出的描述，而是应当做广义的理解。

Claims (12)

1.一种制造用于喷墨打印机的打印头的方法，所述喷墨打印机带有打印引擎控制器以控制所述打印头的操作，所述方法包括以下步骤：
提供打印头IC，所述打印头IC具有形成在衬底上的墨喷射喷嘴阵列；
提供用于电连接到所述打印引擎控制器的电路；
提供用于在所述打印机内支撑所述打印头IC及所述电路的支撑构件；
提供聚合物膜；
通过进行预定时间的加热和加压将所述聚合物膜固定到所述支撑构件的表面；
通过所述聚合物膜将所述打印头IC及所述电路安装到所述支撑构件上；以及
将所述电路电连接到所述打印头IC。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述电路是带有聚酰亚胺膜层内的导电材料迹线的柔性PCB，且所述打印头IC和柔性PCB同时通过所述聚合物膜附连到所述支撑构件。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述电路是带有聚酰亚胺膜层内的导电材料迹线的柔性PCB，且所述柔性PCB在附连所述打印头IC之后附连到所述聚合物膜。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述柔性PCB具有粘合区，所述粘合区用于一旦所述聚合物膜在打印头IC附连过程后冷却和硬化就附连到所述聚合物膜上。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述电路是铺设在所述聚合物膜内的导电材料迹线。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述支撑构件具有多个用于和至少一个墨存储腔形成流体连通的墨供给导管；并且
所述聚合物膜在所述墨供给导管和打印头集成电路之间附连到所述支撑构件上，所述聚合物膜具有孔阵列，使得所述喷射喷嘴与所述墨供给导管流体连通。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物膜的厚度大于25微米。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述聚合物膜的厚度为大约50微米。
9.如权利要求6所述的方法，其中所述孔阵列是与所述墨供给导管的对应端配准的激光钻孔的阵列。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物密封膜是在热塑性膜的两侧带有粘合层的层制件。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述热塑性膜是PET或聚砜。
12.如权利要求6所述的方法，其中所述墨供给导管形成于液晶聚合物微模件内。
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