表面特性装置及方法

专利名称：表面特性装置及方法
技术领域：
本发明涉及表面特性和控制表面特性的方法。
背景技术：
使用液体喷射器的装置，例如喷墨打印机，包括液体盒，其中储存液体并通过一个或多个孔排出液体。每个孔喷射时引导液滴对准目标，例如印刷媒介。然而由于不同液体具有不同特性，因此该孔可以精确引导一种液体，而不能精确引导另一种液体。因此该孔可能误导液滴，不利地影响液滴充填精确度。
粘闭(puddling)是可能影响液体轨迹的一个特性。粘闭基本上包括外部液体围绕孔聚集，该聚集是液体设法最小化其表面能的结果。不良的液体粘闭会阻止液滴由选定的孔喷出，如果不避免和/或使其最小化就会产生问题。由于尾端弯曲，尤其是如果液体具有较高的表面张力，孔口轻微的粘闭聚集会引起，例如，液体轨迹偏差。然而，对于低表面张力的液体，粘闭是有利的，其可以控制液滴轨迹。
希望有一种可基于液体特性优化液滴方向的结构。
发明概述因此，本发明的一个实施方案涉及一种制备环绕孔层内的孔的扩孔表面的方法，包括步骤确定通过孔喷射的液体的特性，和基于液体特性控制扩孔表面的表面特性。
本发明的另一实施方案涉及一种液体喷射装置，包括具有液体喷射器的基片，和含有至少一个孔的孔层，液体由液体喷射器喷射通过该孔，其中孔层具有环绕孔的扩孔，并且具有基于通过孔喷射的液体的特性的表面结构(texture)。
本发明的另一实施方案涉及用于喷液装置的孔层，其包括至少一个喷射液体的孔和环绕该孔的扩孔，该扩孔具有基于通过孔喷射的液体的特性的表面结构。本发明的另一实施方案涉及一种控制聚合物表面润湿的方法，包括激光处理该聚合物表面以使其具有预定的表面特性。
本文的另一实施方案涉及一种控制聚合物表面润湿的方法，包括激光处理该聚合物表面以使其具有预定的表面特性。
本发明另外一个实施方案涉及具有润湿特性的表面，其基于能够附着于表面的液体的预定特性，通过激光处理形成。
本发明的其它实施方案将通过以下描述和附图变得显而易见。
附图简述

图1为根据本发明一个实施方案的打印盒；图2是一个实施方案中孔层的示意图；图3是一个实施方案中，扩孔内具有液滴的孔层的示意图，该扩孔具有第一表面结构实例；图4是一个实施方案中，扩孔中具有液滴的孔层的示意图，该扩孔具有第二表面结构实例；图5是一个实施方案中的激光系统及根据本发明一个实施方案的方法的示意图；图6A是液体在经处理的光滑表面上产生高接触角的实施例的示意图；图6B是液体在未处理的光滑表面产生低接触角的实施例示意图；图6是液体在光滑表面的实施例示意图；图7是液体在粗糙表面产生低接触角的实施例示意图；图8是说明根据本发明一个实施方案的激光处理结果的实施例图。
图9是说明一个实施方案中激光处理对润湿性影响的实施例图。
图10说明了根据本发明一个实施方案的蚀刻体系和过程。
实施方案详述总的来说，本发明的一个实施方案涉及一种基于通过环绕有扩孔的孔喷射的液体的特性来控制扩孔表面特性的方法。该方法包括确定通过该孔喷射的液体的特性，和基于液体特性控制扩孔的表面特性。本发明的另一实施方案涉及扩孔表面特性基于液体特性的孔层和喷液装置。虽然如下所述的实施方案主要着眼于表面结构，但本发明还适用于其它表面特征，例如化学组成、化学不均匀性、化学反应性、物理和化学吸附性，以及可能影响孔和扩孔内液体特性的其它指标。
本发明的一个可行应用为喷液盒10，例如打印盒组件，其在图1中概括示出。图1所示的喷液盒10表示一种用于喷墨式打印机的典型的打印盒，然而喷液盒也可以在其它应用中用于喷射其它液体。喷液盒10包括盒体12，其可以作为液体贮存装置，并通常由刚性材料例如工程塑料制成。可以用于制备盒体的材料的具体例子包括工程塑料，例如液晶聚合物(LCP)塑料、聚苯硫、(PPS)、聚砜(PS)及其混合物，和非聚合材料，如陶瓷、玻璃、硅、金属以及其它合适的材料。孔层，例如孔板14，固定在盒体12上，并且包括孔16，液滴在多个液滴喷射系统的任一系统作用下通过孔16喷出。
图2说明一个可能的孔板结构14，其具有环绕每个孔16的扩孔18。孔板14可以并入任何喷液装置而并不局限用于打印盒10。应当注意图2-4和8仅仅是示意图，而并非按比例描绘。在此实施例中，孔板可以由KAPTONE制备；然而，孔板14也可以用其它材料制造，例如聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、其它KAPTON制剂、挠曲材料、UpilexTM，或者任何其它可根据本发明实施方案处理的基片。在一个实施方案中，喷口是这样形成的通过用激光或其它方式从孔板14的内表面22(与液体源最接近的表面)烧蚀孔板14形成孔16。至少部分孔的圆锥形状形成了孔16的喷口部位20。然后在板14外表面24上围绕孔16形成沉陷，以产生扩孔18。喷口20引导液体通过孔16，该喷口显示为截面通常为漏斗状。然而，应理解的是，喷口20也可以是多种形状中的任何一种。
在一个实施方案中，孔板14上的每个孔16至少同心地环绕有一个扩孔18。在一个实施方案中，扩孔18的起点在其外表面24上，终点在孔板14中介于外表面24和内表面22之间的位置处。扩孔18包括扩孔表面26和限定扩孔18的内边界的侧壁28。扩孔表面26的结构和/或组成可以影响孔16附近的液体粘闭行为。扩孔18的横截面设计可以无限制地包括许多不同的结构，其包括但不限于正方形、三角形、椭圆形和圆形。扩孔18环绕着孔16，防止孔16边缘受到物理损坏和因物理损坏和外界力量而产生“皱褶”。孔板14的皱褶导致沿着孔16外部边缘形成隆起的脊状构造，引起液滴轨迹的显著变化。
这些孔板几何结构上不受欢迎的变化可能阻止液滴在其预定方向上的移动。如果扩孔表面26和/或孔板14的几何结构没有优化以适应喷射液滴的特定特性，液滴可能不适当地喷出并且喷射到例如印刷媒介材料的不希望的位置上。在一个实施方案中，通过扩孔18使孔16隔离以保护孔16不受擦拭器或其它结构在孔板14外表面24上通过所引起的破坏。用这样的方式，可以避免基于“皱褶”的液体轨迹问题。
孔板14的内表面暴露于液体进料。液体通过孔16流过内表面22。应当注意具有不同特性的不同液体可以流过相同孔板14的不同的孔16。优选孔板14的内表面22(包括锥形喷口部分20)应当有助于液体由进料处流过孔16。然而，通过孔16喷出的一些液体没有到达其目标(例如纸或其它印刷媒介)而是聚集在扩孔18内。
例如，一个实施方案中的热喷墨打印盒10中，每个孔16都配备有液滴喷射装置(没有显示)，以选择性地将油墨液滴由孔16喷射到印刷媒介，例如纸上。单个孔板14上可形成多个孔16，当打印头扫过印刷介质时，具有相关液滴喷射装置的每个孔16供应一滴油墨。液滴喷射装置在靠近相邻孔16的部分可以包括薄膜电阻(没有显示)，用以间断地加热以蒸发部分流体，如墨水。在此实施方案中，流体蒸气的快速膨胀产生气泡，其使一滴油墨30通过孔16。气泡破裂后，油墨30通过毛细作用吸入孔板14的喷口20。当液滴喷射装置停止时，在笔中保持局部真空或“回压”以防止油墨30从孔16中漏出。在一个实施方案中，在不存在喷射力时，回压避免油墨30完全通过孔16。当油墨液滴30未通过孔16喷射时，具有弯液面32的油墨30仅仅停留在孔16的外部边缘内。
当液滴30通过孔16喷出时，流体的后段或“尾部”随着液滴移动。少量的液体尾部可分离出去并在扩孔表面26上聚集。在扩孔18内聚集的剩余液体是受到了扩孔表面26表面结构的作用，其可以随后与喷出的液滴接触并可能改变这些液滴的轨迹。在喷墨打印机应用中，对于某些油墨，这种现象降低了打印图像的质量，而对于其它油墨却提高了打印质量。
扩孔18的表面结构26的变化改变了扩孔18的润湿性，其决定着扩孔18中液体聚集或粘闭的程度。表面26的润湿特性可以为“润湿”或“不润湿”，并且也可以在各个类型内或之间的范围变化。“润湿”指的是扩孔表面26的表面能大于与该表面接触的液体的表面能，然而“不润湿”指的是扩孔表面26的表面能小于与该表面接触的液体的表面能。液体在不润湿表面上倾向于成珠状而在润温表面上倾向于铺展开。例如对于图4所示具有润湿表面26的扩孔结构18，液体倾向于在扩孔18内聚集为粘闭物40。相反，图3所示实施例表示具有不润湿表面26的扩孔18。最佳扩孔表面结构以及扩孔内粘闭的程度和需要程度取决于通过孔16喷出的液体的一个或多个特性。在一个实施方案中，考虑的液体特性是液体的表面张力、粘度、化学组成和/或化学反应性。虽然以下的实施例着眼于表面张力，本发明还同样适用于其它特性，并且本领域普通技术人员根据现有技术可以确定。
由于在扩孔18内通过稀的、均匀的粘闭喷出的液滴具有直线轨迹，因而对于低表面张力液体，例如彩色油墨，粘闭可能是希望的。在此实施方案中，均匀的粘闭保证在粘闭物40中没有液体附着的优先区域，且不会使液滴轨迹变向该优先区域。在一个实施方案中，由于液体的低表面张力，扩孔18中的粘闭物40是相对扁平的。因此，在一个实施方案中，用于表面张力低于“低”表面张力阈值(如本领域通常表示的)的液体(例如彩色油墨)的扩孔表面26是粗糙的，以促进扩孔中的粘闭(图4)。然而，对于表面张力超出“高”表面张力阙值(如本领域通常表示的)的液体(例如黑色油墨)，由于液体倾向于形成具有向外弯曲的表面的粘闭，其在液滴移过粘闭物时不利地影响液滴轨迹，因而扩孔中的粘闭是不受欢迎的。例如，通过在喷出液滴(尤其是各个液滴的后段或“尾部”)与扩孔18内的粘闭物之间引起不希望的相互作用，高表面张力液体改变了液滴轨迹。因此，在一个实施方案中，用于高表面张力液体的扩孔表面26应当是平滑的，以阻止扩孔18中发生粘闭(图3)。本发明可以针对高和低表面张力液体来优化扩孔表面26的粘闭特性通过选择适当的激光流量和喷射数量，基于液体特性使扩孔表面26的粗糙度或平滑度达到预定的程度。简而言之，在本发明一个实施方案中，根据通过扩孔18所环绕的孔喷射的液体的特性，优化和控制扩孔表面26的结构。
参考图5，其公开了对于例如KAPTONOE孔板14，针对给定的液体特性，实现刚刚提及的选定的润湿特性的方法。孔板的外表面24由KAPTONOE或其它聚合物形成，其对于特定的油墨通常是不润湿的。在另一个实施方案中，可以使用许多方法以改变孔板14的扩孔表面26的表面结构，以得到预定的润湿特性。下面详细地公开了两个合适的方法。
一个基于液体特性控制扩孔表面26结构的合适方法是激光烧蚀。任何已知的激光烧蚀体系和方法都可以用于控制扩孔表面结构，例如非限制性地选自下列准分子激光器F2、ArF、KrCl、KrF或XeCl。这类型中的一种合适的激光烧蚀方法公开在例如Schantz等的美国专利US 5,305,015中。在一个实施方案中，掩模或公用掩模基材限定了烧蚀特征。用于这种掩模的掩模材料优选在激光波长下是高度反射性的，例如多层电介质或金属，如铝。使用这些特定体系(优选脉冲能量大于约100毫焦耳/平方厘米，并且脉冲时间少于大约1微秒)，扩孔表面结构可以以高度的精确性和精确度控制。此外，实施方案可以使用其它具有与准分子激光器基本上相同光波长和能量密度的紫外线光源以完成烧蚀过程。在一个实施方案中，为了使待烧蚀的掩模具有高度吸收，这种紫外线的波长应为150nm-400nm。
基于多频率Nd:YAG激光器和激元层的聚合物孔板烧蚀体系也可以用于本发明。这种体系的一个例子公开在Murthy等的美国专利US 6,120,131中。在一个实施方案中，待烧蚀表面覆盖用牺牲层涂布的粘合层。牺牲层可以为可涂布为薄层并且可以用对粘合层或表面没有影响的溶剂除去的任何聚合物材料。合适的牺牲层材料包括聚乙烯醇和聚环氧乙烷，这些都是水溶性的。激光烧蚀过程本身可以在约100毫焦耳每平方厘米至约5,000毫焦耳每平方厘米的能量下实现，并优选约1,500毫焦耳每平方厘米。在激光烧蚀过程中，具有约150纳米—约400纳米并且最优选约248纳米波长的激光束可以用于脉冲，该脉冲持续约1纳秒—约200纳秒，并优选约20纳秒。
其它方法对于控制扩孔表面结构也是合适的，包括常规紫外线烧蚀过程(例如使用约150-400纳米的紫外线)和标准化学刻蚀法、冲压、活性离子蚀刻、离子束研磨、机械打孔和类似的已知方法。
更具体而言，用以实施本发明一个实施方案的激光系统50可以通常如图5所示。激光系统50包括将激光54(例如光子)引至孔板14的扩孔表面26的激光器52，其一部分可以覆盖有一个或多个掩模(没有显示)，以使孔板14的指定部分(例如扩孔表面26部分)被烧蚀。应当指出，可以使用任何能够烧蚀扩孔表面26的激光器，包括气体、液体和固态激光器，以及能够提供充分能量以可控方式除去孔板14材料的任何其它光源。如果孔板材料可以吸收紫外线波长范围的辐射，则可以使用化学气体激光器，例如准分子激光器。通过对提供所需波长的光源进行选择，还可处理可用更长或更短波长烧蚀的其它材料。通常，准分子激光器在紫外线范围内工作。如本发明实施例所述，该方法中的最佳激光参数，包括强度、重现率和脉冲数，将基本上取决于基底材料和激光系统的特定结构。
如图5所示，激光器52可对准扩孔表面26，在此激光54冲击表面26的表面。由激光器52射出的激光54可以直接通过电子束光圈58，电子束光圈58的功能是引导部分由激光器52射出的激光射向扩孔表面26。激光54还可以通过一个或多个透镜60引导，透镜60可以将激光54聚焦在孔板14的扩孔表面26上。除了上述较为简单的方法之外，本领域技术人员知晓用于调节激光并将其射向扩孔表面26的许多方式。例如透镜、掩模、反射器、电子束光圈、阻尼器和偏振元件是用于调节激光的典型元件。在电子束前安装和设置上述部件也是有效的。部件可以泛光处理或可以使用X-Y级横移电子束，或者可将旋转镜设备用于扫描穿过部件的电子束。
在一个实施方案中，可以调节激光器的流量以引起扩孔18表面26的烧蚀。此处使用的流量指的是单位面积单位时间内光子的数量。此处使用的烧蚀指的是通过激光器与扩孔表面26的相互作用除去材料。通过这些相互作用，扩孔表面26被活化，因此破坏表面键并且使表面材料从扩孔表面26离开，由此改变了扩孔表面26的表面结构。
一般，根据被烧蚀的扩孔材料的特征以及预期的表面结构调节激光器52的流量，这将详述如下。在一个实施方案中，激光54射向孔板14上需要进行激光表面处理的区域(例如扩孔表面26)，而不需要进行激光表面处理的区域可以掩蔽，或者不暴露于激光54，这样其保持原样。
通过激光烧蚀得到的扩孔表面26的实际结构取决于脉冲量、脉宽、脉冲强度、频率、激光器52中启动设备密度、扩孔表面26的材料类型和/或使用启动设备的类型。在一个实施方案中，在扩孔表面26烧蚀开始前，通常流量应当超过预定的阈值。如果流量低于该阈值，那么将几乎没有或没有烧蚀并且没有除去扩孔表面材料。烧蚀阈值取决于被烧蚀的材料和光源的特征。在激光烧蚀中，强烈激光的短脉冲被扩孔表面26的约1微米或更薄的材料薄层吸收。优选的脉冲能量为大于约100毫焦耳每平方厘米，并且脉冲时间小于约1微秒。
表面结构本身可以通过“接触角”值限定和确定，其为扩孔表面26和液滴的交角。高接触角，例如，对应于平整的、非润湿表面，而低接触角对应于粗造的、润湿表面。在一个实施方案中，10度或更低的接触角对应于“非常润湿”表面，其使液体大面积的铺展开，或者“润湿”整个表面。10-90度之间的接触角对应于润湿表面。90度或更高的接触角对应于不润湿表面。
图6A、6B和7说明扩孔表面26和一滴液体60之间的关系，以及在不同表面结构产生的接触角。如图6A所示，光滑、经处理的扩孔表面26可以使液体呈珠状，并且在液体60和表面26相交部分以更垂直的方式放置；在此实施例中，交角稍小于90度。如图6B所示，如果表面没有处理，扩孔表面的表面结构仍然是平滑的，但表面26上未处理的表面可以具有吸附层或氧化表面62，其由例如聚合物端的化学性产生或由对含氧化学制剂的化学/物理吸附产生。吸附层或氧化表面62使液体具有比图6A所示的经处理的表面更低的接触角。如图6A所示，对扩孔表面26的处理除去了吸附层或氧化表面62，改变了扩孔表面26和液体之间的相互作用。
然而，图7所示的实施例表明，粗糙的扩孔表面26将促使液滴60铺展开，在表面26和液体60之间产生较小的交角。铺展作用和相应的低接触角表明液体60更容易附着于表面26，或者“润湿”表面，而不是呈珠状。因此，认为平滑的扩孔表面为“不润湿的”表面，然而粗糙的扩孔表面为“润湿”的表面。因此，认为平滑的扩孔表面(例如如图6所示)为“不润湿的”表面，然而粗糙的扩孔表面(例如如图7所示)为“润湿”的表面。
应当指出，扩孔表面26的激光烧蚀可能产生具有与烧蚀表面或最初未烧蚀的表面化学组成不同的表面碎片。例如，高流量的激光处理可以在表面26上留下富碳碎片。这些碎片可以改变扩孔表面26的润湿特性。根据预定的润湿特性和特定应用场合，碎片可以留在扩孔表面26或用任何已知的方法除去。
图8说明了一个实施方案中激光烧蚀发射次数对扩孔表面结构的影响的实施例，而图9说明了一个实施方案中KAPTONOE孔板14内扩孔表面26的接触角与烧蚀发射次数的关系。本领域已知，激光的发射次数对应于激光流量。改变流量包括改变发射次数，如上所述其改变了扩孔表面26的最终表面结构和湿润性。改变激光烧蚀流量、激光的实际焦点和单位时间内的脉冲数量都可以改变由激光烧蚀产生的表面结构。在一个实施方案中，较低的发射次数对应较高流量，因为其各个单独发射处于较高能级，而较高发射次数对应较低流量，因为其各个单独发射处于较低能级，即使在给定的时间单位内存在更多的发射也是如此。
在如图8所示的实施例中，KrF激光器表面处理的低发射次数可以产生具有高粗糙度(因此高度湿润性)的扩孔表面26。相反，高发射次数可以产生平滑的、较低润湿性的扩孔表面26。应当指出，与发射次数无关，在此实施例中所有种类的烧蚀都增加了扩孔表面的接触角；然而，发射次数的总量极大地影响了所得接触角，由此影响扩孔的润湿性。在一个实施方案中，扩孔深度在不同扩孔中保持一致而与表面结构无关。为了实现这一点，一个实施方案中，当增加发射次数时，降低激光能量设定并增加阻尼；相反，该实施方案在降低发射次数时也可提高激光能量设定并减少阻尼。
图9说明了KrF激光表面处理对KAPTONE表面润湿性的影响的实施例。在此实施例中，与具体发射次数无关，通过调整各个扩孔的烧蚀流量，将扩孔深度保持在1.1μm。如图9的实施例所示，扩孔表面烧蚀前与去离子水的接触角为约30-40度。然而烧蚀后，根据具体的发射次数，接触角和润湿性不同程度的增加。改变发射次数显著改变接触角。例如，扩孔表面的接触角在5次发射后为45-50度，而在10次发射后接触角增加至55度，表明可润湿性表面显著减少。
改变激光器的焦点也可能影响扩孔表面结构。在一个实施方案中，激光器焦点的改变改变了扩孔表面的接触角。
根据给定的液体特性，用于得到最佳扩孔表面结构的具体流量值可以通过基础试验得到。由于不同液体可具有许多表面张力特性，对于各个液体，发射次数和流量的具体最佳值及其所得表面结构可以不同。对于各个液体的最佳值可以通过本发明方法的试验得到，并且在本领域普通技术人员的能力范围之内。
图10说明了本发明的另一实施方案。在此实施方案中，扩孔表面结构通过蚀刻过程控制，而不是通过激光烧蚀控制。蚀刻可以通过任何已知的方法进行，例如美国专利US 5,595,785中公开的方法，其公开的内容全部引用于此作为参考。环绕孔14的扩孔18的外表面24覆盖有通过已知方式涂布的光刻胶层80。光刻胶层暴露出扩孔表面26，并且保护被覆盖的外表面24使其免受等离子蚀刻处理的影响。
由于裸露的光刻胶材料覆盖在扩孔18的周围区域，扩孔表面26可以被蚀刻(例如通过等离子蚀刻或活性离子蚀刻)以控制扩孔表面结构。在一个实施方案中，具有覆盖着外表面部分24的光刻胶材料80的孔板被设置在常规等离子蚀刻或活性离子蚀刻装置的真空室中。孔板14暴露于氧气，其优选在50-500毫托的压力范围之间施加，更优选在200毫托。施加于蚀刻装置电极的功率优选5-500瓦，并且最优选100瓦。孔板14暴露于等离子中大约5分钟。
也可以认识到，等离子蚀刻处理的许多参数(压力、功率和时间)的组合可以用于蚀刻暴露的扩孔表面26。因此在一个实施方案中可以预见如上所述，只要裸露的表面部分(亦即没有用光刻胶层覆盖的部分)可以被蚀刻以产生对于给定液体特性例如表面张力最佳的扩孔表面结构，任何参数的组合将是足够的。
应当指出由于在一个实施方案中，激光烧蚀过程更加精确，并且可以在扩孔表面26准确地产生最佳表面结构而不会影响扩孔18外的任何表面，因此激光烧蚀过程优于掩膜法，例如照相平版印刷/光刻胶工艺，用以形成疏水/亲水薄层。而且，激光烧蚀过程可以用于装置主要表面之下的表面，这种优点难于通过掩膜法达到。由于阈值现象和预聚合材料的使用，根据单位面积(流量)的入射能量，上述激光烧蚀过程产生高度可预知的图案，并且提供对扩孔表面结构的更大控制，同时保证环绕扩孔的部分不受到烧蚀过程的影响。
虽然上述实施例着眼于控制扩孔表面结构，本发明也可以用于孔层的其它部分，例如顶部或内孔表面。并且，本发明也可以用于需要控制表面润湿特性的任何物品而不仅仅限于孔层。其它需要精确表面处理的可能的应用包括探测生物学活性物质，例如蛋白质和酶、化学加压显微镜检查法、有机材料的金属化、腐蚀保护、分子晶体生长、液态结晶校准、pH传感装置、导电分子导线和光刻胶。并且，虽然上述说明着眼于油墨的特征，但本发明对其它液体也合适，例如硅烷偶联剂(例如己二氨基甲基二乙氧基硅烷)、自组装单分子层(例如烷基硅氧烷)、有机半导体的前体(例如，用聚苯乙烯磺酸掺杂的聚(3，4-乙二氧基噻吩))、生物学活性液体或性能可以受到表面特性影响的任何其它液体。
结果，本发明可以基于液体特性，定制一个或多个扩张表面特征，从而优化液滴的方向性。例如在喷墨打印头中，如果打印头中的孔喷射表面张力比较高的黑色油墨，则可以在扩孔上产生光滑表面以便该表面阻止形成具有高接触角的油墨粘闭物。相反，如果打印头中的孔喷射表面张力比较低的彩色油墨，则扩孔表面可以形成粗糙表面，其可以形成具有低接触角的油墨粘闭物。并且，在相同的装置油墨色彩中，本发明可以基于通过各单独的孔喷射的各液体的特性提供更加改进的扩孔表面特征。例如在彩色油墨组内，不同颜色油墨润湿速率的细微差别可以保证打印头喷射的各相应油墨颜色在扩孔表面润湿性方面的相应的细微差别。为了适应由相同孔板内不同孔喷射出的不同油墨的特性，每个孔可以具有与每个孔喷射的特定油墨的特性相应的不同表面结构。
通过改变扩孔表面以适应不同的流体特性，当油墨滴离开孔时，本发明使油墨滴的轨道偏差最小。在一个实施方案中，如果激光处理用于改性扩孔表面，仅仅通过调整激光处理可以得到具有不同润湿性的不同结构。因此，基于由扩孔围绕的孔喷射的液体的特定特性定制每个扩孔的湿润性，可以优化每个液体的液滴方向性。应当指出，虽然上述说明主要着眼于激光烧蚀和蚀刻技术，用于基于各种液体特性定制扩孔表面结构，然而也可以使用其它方法而不偏离本发明的范围(例如机械磨蚀、喷砂、离子束研磨和在光限定模具上铸模或浇铸，等等)。
应当指出，上面已就喷墨工艺部分对本发明进行了描述。此处使用的术语“喷墨打印头”应当广义地解释，包括但不限于任何传送液态油墨到印刷媒介材料的任何类型的打印头。关于这一点，本发明不应局限于任何特定的喷墨打印头设计，可以具有许多不同结构和内件结构布置。而且，如果在文中没有另外说明，本发明也不应局限于任何特定的打印头结构，非喷墨液体工艺或液体喷射器类型，且预计其也适用。
虽然已参考上述优选和备选实施方案对本发明进行了说明和描述，但本领域技术人员应知道在不离开以下权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，此处公开的本发明的实施方案的各种改变可以用于实施本发明。本发明通过下列权利要求限定发明范围，并且也包括这些权利要求范围内的方法和装置及其等同方案。本发明的说明书应当理解为包括所有此处公开的元件的新颖的和非显而易见的组合，该申请和稍后申请中可能请求保护这些元件的任一新颖和非显而易见的组合。上述实施方案为说明性的，并且没有单独的特征或元件对于该申请和后期申请所请求保护的所有可能组合是必要的。当权利要求中出现其等同方案的“一个”或“第一”元件时，这种权利要求应当理解为包括一个或多个这种元件，既不需要也不排除两个或多个该元件。
权利要求
1.一种制备孔层(14)内环绕孔(16)的扩孔(18)表面(26)的方法，包括确定通过孔(16)喷射的液体的特性；和基于该液体特性控制扩孔表面(26)的表面特性。
2.根据权利要求1的方法，其中通过使用激光烧蚀扩孔表面(26)实施该控制步骤。
3.根据权利要求1的方法，其中通过蚀刻扩孔表面(26)实施该控制步骤。
4.根据权利要求1、2或3的方法，其中所述孔层(14)至少具有一个环绕第一孔(16)的第一扩孔(18)，通过第一孔(16)喷射具有第一特性的第一液体，和环绕第二孔(16)的第二扩孔(18)，通过第二孔(16)喷射具有第二特性的第二液体，并且其中所述控制步骤基于第一特性控制第一扩孔(18)的表面特性(26)，基于第二特性控制环绕第二孔的第二扩孔(18)的表面特性(26)。
5.一种液体喷射装置，包括具有液体喷射器的基材；和含有至少一个孔(16)的孔层(14)，液体通过该孔由液体喷射器喷射，其中孔层(14)具有环绕孔(16)的扩孔(18)，并且扩孔具有基于通过孔(16)喷射的液体的特性的表面(26)特性。
6.根据权利要求5所述的液体喷射装置，其中孔层(14)包括至少一个被第一扩孔(18)环绕的第一孔(16)和一个被第二扩孔(18)环绕的第二孔(16)，其中第一孔(16)喷射具有第一特性的第一液体，第二孔(16)喷射具有第二特性的第二液体，并且其中第一扩孔(18)的表面(26)特性基于第一特性，第二扩孔(18)的表面(26)特性基于第二特性。
7.一种用于液体喷射装置的孔层(14)，包括至少一个喷射液体的孔(16)；和环绕该孔(16)的扩孔(18)，该扩孔具有基于通过该孔(16)喷射的液体特性的表面特性(26)。
8.权利要求7所述的孔层(14)，其中孔板(14)包括至少一个第一孔(16)和一个第二孔(16)。
9.权利要求8所述的孔层，其中第一孔(16)喷射具有第一特性的液体并且第二孔(16)喷射具有第二特性的液体，并且其中第一扩孔(18)的表面(26)特性基于第一特性，第二扩孔(18)的表面(26)特性基于第二特性。
10.权利要求9所述的孔层，第一扩孔(18)的表面(26)特性与第二扩孔(18)的表面(26)特性不同。
11.一种控制聚合物表面(24，26)润湿的方法，包括激光处理聚合物表面(24，26)使其具有预定的表面(24，26)特性。
12.权利要求11所述的方法，进一步包括根据能够附着于表面(24，26)上的液体的特性来确定表面(24，26)特性。
13.根据权利要求11或12的方法，其中聚合物表面(24，26)为液体喷射装置的孔层(14)内的扩孔表面(26)。
14.一种具有润湿特性的表面(24，26)，该特性基于能够附着于表面(24，26)上的液体的预定特性通过激光处理形成。
15.权利要求14的表面(24，26)，其中润湿特性为表面结构。
全文摘要
根据能够附着于表面的液体的特性确定表面特性。表面特性基于液体特性。
文档编号B23K26/00GK1628034SQ02828860
公开日2005年6月15日 申请日期2002年11月6日 优先权日2002年4月30日
发明者M·马克拉, C·内尔森 申请人:惠普开发有限公司