专利名称：喷墨打印头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨打印头，并尤其涉及一种具有能够防止墨水回流且提高能效地墨水路径结构的喷墨打印头。
背景技术：
通常，喷墨打印机是一种将微量墨滴从喷墨打印头喷射到记录纸张的理想位置上从而打印预定彩色图像的设备。喷墨打印机分类成穿梭型喷墨打印机和行打印型喷墨打印机，其中，穿梭型喷墨打印机在垂直于打印介质传送的方向的方向上穿梭，以打印图像，而行打印型喷墨打印机具有与打印介质的宽度相一致的页宽阵列打印头，这种打印机是为了高速打印而开发。在阵列打印头中，多个喷墨打印头以预定形式排列。在行打印型喷墨打印机中，阵列打印头固定，而打印介质被传送，由此允许高速打印。
喷墨打印头根据它的墨滴喷射机构分成两种类型。第一种类型是热喷墨打印头，这种打印头因热能产生的墨水气泡的膨胀力来喷射墨滴。另一种是压电喷墨打印头，这种打印头借助于因压电体变形而施加到墨水上的压力来喷射墨滴。
图1是传统热喷墨打印头的平面图，而图2是沿着线II-II’取得的图1的喷墨打印头的横截面图。参照图1和2，传统打印头包括衬底10，在该衬底中形成用于供给墨水的墨水供给孔12；腔室层20，该腔室层叠置在所述衬底10上；以及喷嘴层30，该喷嘴层叠置在所述腔室层20上。在腔室层20中形成多个墨水腔22和多个限流器24，其中墨水腔填充有要被喷射的墨水，而限流器24作为将墨水供给到墨水腔22的路径。公共入口26形成在限流器24和墨水供给孔12之间。用于喷射墨水的多个喷嘴形成在喷嘴层30中。用于加热墨水以产生气泡的加热器25形成在墨水腔22的每个底部上。在上述结构中，当墨水填充到墨水腔22中且电流施加到加热器25上时，加热器25周围的墨水被加热。从而，在墨水中产生气泡，且由于气泡的膨胀力，墨水腔22内的墨水通过喷嘴32喷射到外侧。在墨水喷射之后，墨水腔22通过墨水供给孔12、公共入口26和限流器24再次填充墨水。
但是，在上述喷墨打印头的墨水路径结构中，发生墨水回流，即，在墨水喷射过程中，墨水腔22内的墨水流向限流器24中的墨水供给孔12的情况。从而，从墨水供给孔12要再次填充到墨水腔22内的墨水流量不仅增加被喷射的墨水量，而且增加回流的墨水量，由此降低了喷墨打印头的驱动频率。而且，加热器25接收到的能量不仅用于墨水喷射，而且用于墨水腔22内的墨水向墨水供给孔12回流，由此，降低了能效。由于阵列打印头具有数万个加热器，因此，对于阵列打印头来说能效降低是一个严重问题。
已经参照热喷墨打印头描述了墨水路径结构造成的墨水的回流和能效降低。但是，这种问题也会在具有相同墨水路径结构的压电喷墨打印头中。
发明内容
本发明提供了一种具有防止墨水回流由此提高能效的墨水路径结构的喷墨打印头。
根据本发明的一个方面，提供了一种喷墨打印头中的墨水路径结构，包括墨水腔，该墨水腔填充有要被喷射的墨水；喷嘴，墨水腔内的墨水通过该喷嘴喷射；墨水供给孔，用于将墨水提供到墨水腔；以及限流器，该限流器连接墨水腔和墨水供给孔，其中，限流器包括流动阻力控制部分，其中通向墨水供给孔的墨水路径形成得比通向墨水腔的墨水路径长，以使得向墨水供给孔的流动阻力大于向墨水腔的流动阻力。
限流器可以包括连接墨水腔和流动阻力控制部分的第一连接孔和连接流动阻力控制部分和墨水供给孔的第二连接孔，其中，第一和第二连接孔具有不同的中轴线。
在流动阻力控制部分的一侧形成弯曲部，以增加向墨水供给孔的墨水路径，并抑制墨水流向墨水供给孔。
在限流器中可以形成岛状部，该岛状部将通向墨水供给孔的墨水路径与通向墨水腔的墨水路径隔开。
根据本发明的另一方面，提供了一种喷墨打印头，其包括衬底，在该衬底中形成用于供给墨水的墨水供给孔；腔室层，该腔室层叠置在所述衬底上，其中形成填充有要被喷射的墨水的墨水腔和连接墨水腔和墨水供给孔的限流器；以及喷嘴层，该喷嘴层叠置在所述腔室层上，其中形成喷嘴，墨水腔的墨水通过该喷嘴喷射，其中，限流器包括流动阻力控制部分，其中通向墨水供给孔的墨水路径形成得比通向墨水腔的墨水路径长，以使得向墨水供给孔的流动阻力大于向墨水腔的流动阻力。
喷墨打印头可以是热喷墨打印头和压电喷墨打印头。
本发明的上述和其他特征和优点将从参照附图对其优选实施例的详细描述中变得更清楚，图中图1是传统喷墨打印头的平面图；图2是沿着线II-II’取得的图1的喷墨打印头的横截面图；图3是根据本发明一个实施例的喷墨打印头的平面图；图4是沿着线IV-IV’取得的图3的喷墨打印头的横截面图；图5A示出图3的喷墨打印头中在墨水喷射过程中限流器内的墨水流动；图5B示出图3的喷墨打印头中在墨水重新填充过程中限流器内的墨水流动；图6A和6B分别示出传统墨水路径结构和根据本发明实施例的墨水路径结构，以比较它们的墨水回流和重新填充能力；以及图7示出根据本发明一个实施例的喷墨打印头的改进。
具体实施例方式
下面，将参照附图，更全面地描述本发明，图中示出本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记标识相同的元件，并且各层和区域的尺寸和厚度为了清晰起见而被夸大。
图3是根据本发明一个实施例的喷墨打印头的平面图；而图4是沿着线IV-IV’取得的图3的喷墨打印头的横截面图。参照图3和图4，本实施例中的喷墨打印头包括衬底110，其中形成墨水供给孔112；腔室层120，该腔室层120叠置在衬底110上；以及喷嘴层130，该喷嘴层130叠置在腔室层120上。在腔室层120中形成多个墨水腔122和限流器124。在喷嘴层130中形成多个喷嘴132。墨水路径结构由墨水供给孔112、限流器124、墨水腔122和喷嘴132构成。
墨水供给孔112通过衬底110形成，以将墨水供给到墨水腔122。墨水腔122填充有要被喷射的墨水，并且加热器形成在墨水腔122的底部上，以加热墨水来在墨水中产生气泡。限流器124是将墨水从墨水供给孔112向墨水腔122供给的路径，并对应于墨水腔122形成。喷嘴132形成为与墨水腔122连通，并且墨水腔122内的墨水通过喷嘴132喷出。
限流器124包括连接到墨水腔122的第一连接孔124a、连接到墨水供给孔112的第二连接孔124b、和形成在第一连接孔124a和第二连接孔124b之间的流动阻力控制部分124c。第一和第二连接孔124a和124b具有不同的中轴线。流动阻力控制部分124c在其一侧包括弯曲部150，该弯曲部增长了通向墨水供给孔112的墨水路径，同时抑制墨水向墨水供给孔112流动。流动阻力控制部分124c减少了在墨水喷射过程中墨水的回流，并有利于墨水重新填充。详细地说，由于通向墨水供给孔的墨水路径因弯曲部150而比通向墨水腔122的墨水路径长，因此向墨水供给孔112的流动阻力大于向墨水腔122的流动阻力。于是，在因气泡膨胀而喷射墨水过程中，向墨水供给孔的阻力增大，且减少了墨水回流，并且在墨水重新填充过程中，向墨水腔122的流动阻力减小，由此易于重新填充。
图5A示出在本实施例的喷墨打印头中在墨水喷射过程中限流器内的墨水流动。参照图5A，在因气泡膨胀而喷射墨水的过程中，向墨水供给孔112的墨水路径因流动阻力控制部分124c的弯曲部150而增长，且墨水流动被弯曲部150抑制。从而，向墨水供给孔112的流动阻力增大，因此减少了墨水回流。而且，如图5A所示，形成一个墨水流的再循环区域，在该区域内，向墨水供给孔112回流的那部分墨水在弯曲部150返回到墨水腔122，因此，可以更有效减少墨水的回流。
图5B示出在本实施例的喷墨打印头中在因气泡消散而重新填充墨水过程中限流器124内的墨水流动。参照图5B，在墨水重新填充过程中，在墨水喷射后且气泡已经消逝后，墨水不会遇到弯曲部150，因此，通向墨水供给孔112的墨水路径变短。从而，向墨水腔122的流动阻力减小，从而易于重新填充墨水。
下面给出图6A中示出的传统墨水路径结构和图6B中示出的本发明的墨水路径结构的墨水回流和重新填充能力的试验比较。在传统墨水路径结构中限流器24和公共入口26的整个长度Ls’等于本墨水路径结构中限流器124的长度Ls。在传统墨水路径结构中限流器24的宽度W’R是14μm，而在本发明的墨水路径结构中，构成限流器124的第一连接孔124a的宽度WR1和第二连接孔124b的宽度WR2都是14μm。根据试验结果，当传统墨水路径结构中墨水喷射过程中产生的墨水回流量和墨水重新填充过程中产生的墨水重新填充流量分别假设为100，100时，在本发明的墨水路径结构中，墨水回流量和重新填充流量分别为79和96。于是，与传统墨水路径结构相比，本发明的墨水路径结构中，墨水回流量减少了21％，而墨水重新填充流量基本相同。同时，构成限流器124的第一连接孔124a和第二连接孔124b的宽度WR1和WR2可以根据设计条件而具有不同的值。
图7是根据本发明一个实施例的喷墨打印头的改进的平面图。下面描述与前面所述的示例的不同特征。参照图7，墨水路径结构包括提供墨水的墨水供给孔112、填充有要被喷射的墨水的墨水腔122、通过其喷射墨水的喷嘴132、以及连接墨水供给孔112和墨水腔122的限流器224。
限流器224包括与墨水腔122相连接的第一连接孔224a、与墨水供给孔112相连接的第二连接孔224b、以及设置在第一连接孔224a和第二连接孔224b之间的流动阻力控制部分224c。第一连接孔224a和第二连接孔224b具有不同的中轴线。弯曲部250形成在流动阻力控制部分224c的一侧，以增长通向墨水供给孔112的墨水路径，并抑制墨水流向墨水供给孔112。如上所述，流动阻力控制部分224c通过在墨水喷射过程中增大向墨水供给孔112的流动阻力来减少墨水回流，并通过在墨水气泡已经消散后的墨水重新填充过程中减小向墨水腔122的流动阻力，来利于墨水重新填充。在流动阻力控制部分124c中形成岛状部260，以将墨水喷射过程中通向墨水供给孔112的墨水路径与墨水重新填充过程中通向墨水腔122的墨水路径分隔开。在上述墨水路径结构中，由于在流动阻力控制部分124c的一侧形成弯曲部250，在墨水喷射过程中通向墨水供给孔112的墨水路径长于在墨水重新填充过程中通向墨水腔122的墨水路径，从而向墨水供给孔112的流动阻力大于向墨水腔122的流动阻力。
根据本发明的墨水路径结构也可以应用于压电喷墨打印头。
如上所述，根据本发明的墨水路径结构具有以下效果第一、可以防止在墨水喷射过程中流向墨水供给孔的墨水回流，并且在墨水喷射后，可以提高墨水重新填充到墨水腔中的速度。于是，喷墨打印头的驱动频率可以增加；第二、由于热喷墨打印头中墨水的回流被防止，输入到加热器中的更多能量可以用于喷射墨水，因此，可以提高加热器的能效。而且，由于输入到压电喷墨打印头的致动器中的大部分能量用于墨水喷射，因此，可以提高致动器的能效。从而，由于效率提高，可以减小喷墨打印头的输入能量；第三、由于输入到热喷墨打印头的加热器中的能量可以减少，因此，防止加热器中产生的热量累积在喷墨打印头内；第四、由于在包括多个加热器的阵列打印头中需要低功率驱动，因此，当本发明的墨水路径结构用于喷墨打印头时，可以实现低功率驱动。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体描述和图示了本发明，但是本领域技术人员可以理解到在不背离所附权利要求书限定的本发明的精髓和范围的前提下，可以在形式和细节上对本发明作出各种变化。
权利要求
1.一种喷墨打印头中的墨水路径结构，包括墨水腔，该墨水腔填充有要被喷射的墨水；喷嘴，墨水腔内的墨水通过该喷嘴喷射；墨水供给孔，用于将墨水提供到墨水腔；以及限流器，该限流器连接墨水腔和墨水供给孔，其中，限流器包括流动阻力控制部分，其中通向墨水供给孔的墨水路径形成得比通向墨水腔的墨水路径长，以使得向墨水供给孔的流动阻力大于向墨水腔的流动阻力。
2.如权利要求1所述的墨水路径结构，其中，限流器可以包括连接墨水腔和流动阻力控制部分的第一连接孔和连接流动阻力控制部分和墨水供给孔的第二连接孔，其中，第一和第二连接孔具有不同的中轴线。
3.如权利要求2所述的墨水路径结构，其中，在流动阻力控制部分的一侧形成弯曲部，以增加向墨水供给孔的墨水路径，并抑制墨水流向墨水供给孔。
4.如权利要求1所述的墨水路径结构，其中，在限流器中可以形成岛状部，该岛状部将通向墨水供给孔的墨水路径与通向墨水腔的墨水路径隔开。
5.一种喷墨打印头，其包括衬底，在该衬底中形成用于供给墨水的墨水供给孔；腔室层，该腔室层叠置在所述衬底上，其中形成填充有要被喷射的墨水的墨水腔和连接墨水腔和墨水供给孔的限流器；以及喷嘴层，该喷嘴层叠置在所述腔室层上，其中形成喷嘴，墨水腔的墨水通过该喷嘴喷射，其中，限流器包括流动阻力控制部分，其中通向墨水供给孔的墨水路径形成得比通向墨水腔的墨水路径长，以使得向墨水供给孔的流动阻力大于向墨水腔的流动阻力。
6.如权利要求5所述的喷墨打印头，其中，限流器可以包括连接墨水腔和流动阻力控制部分的第一连接孔和连接流动阻力控制部分和墨水供给孔的第二连接孔，其中，第一和第二连接孔具有不同的中轴线。
7.如权利要求6所述的喷墨打印头，其中，在流动阻力控制部分的一侧形成弯曲部，以增加向墨水供给孔的墨水路径，并抑制墨水流向墨水供给孔。
8.如权利要求5所述的喷墨打印头，其中，在限流器中可以形成岛状部，该岛状部将通向墨水供给孔的墨水路径与通向墨水腔的墨水路径隔开。
9.如权利要求5所述的喷墨打印头，其中，所述喷墨打印头是热喷墨打印头
10.如权利要求5所述的喷墨打印头，其中，所述喷墨打印头是压电喷墨打印头。
全文摘要
本发明提供了一种墨水路径结构和包括该结构的喷墨打印头。该墨水路径结构包括墨水腔，该墨水腔填充有要被喷射的墨水；喷嘴，墨水腔内的墨水通过该喷嘴喷射；墨水供给孔，用于将墨水提供到墨水腔；以及限流器，该限流器连接墨水腔和墨水供给孔，其中，限流器包括流动阻力控制部分，其中通向墨水供给孔的墨水路径形成得比通向墨水腔的墨水路径长，以使得向墨水供给孔的流动阻力大于向墨水腔的流动阻力。
文档编号B41J2/16GK1990248SQ2006101155
公开日2007年7月4日 申请日期2006年8月18日 优先权日2005年12月27日
发明者李邦元, 金珉秀, 鞠健 申请人:三星电子株式会社