ITRM950524A1

ITRM950524A1 - Testina di stampa per stampante a getto di inchiostro con diafonia ridotta.

Info

Publication number: ITRM950524A1
Application number: IT95RM000524A
Authority: IT
Inventors: Gopalan Raman
Original assignee: Hewlett Packard Co
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-01-28
Also published as: JP3517305B2; US5912685A; IT1278519B1; JPH0852875A; ITRM950524A0

Abstract

Una alta frequenza di espulsione di goccioline con una diafonia minimizzata e un peso uniforme di grandi goccioline di inchiostro sono realizzati in una testina di stampante a getto di inchiostro che impiega due canali di alimentazione (301, 303) per accoppiare una camera di lancio di inchiostro (101) alla sorgente di inchiostro. Un primo dei canali di alimentazione di inchiostro ha una resistenza di fluido più bassa per quanto riguarda lo scorrimento di inchiostro nel canale rispetto ad un secondo dei canali di alimentazione di inchiostro. Il primo canale di alimentazione di inchiostro (301) e il secondo canale di alimentazione di inchiostro (303) hanno ciascuno un ingresso sulla sorgente di inchiostro e sono disposti in modo che l'ingresso del primo canali di alimentazione di inchiostro (301) sia più vicino alla camera di lancio di inchiostro rispetto all'ingresso del secondo canale di alimentazione di inchiostro (303). Inoltre, le camere di lancio di inchiostro adiacenti sono disposti in modo che un canale di inchiostro con resistenza di fluido più bassa di una camera di lancio di inchiostro sia più vicino ad un canale di inchiostro con resistenza di fluido più alta di una camera di lancio di inchiostro vicina. Il diametro degli ugelli, il resistore di riscaldamento, e le dimensioni della camera di lancio sono anche ottimizzati per la testina di stampa.

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "TESTINA DI STAMPA PER STAMPANTE A GETTO DI INCHIOSTRO CON DIAFONIA RIDOTTA"

DESCRIZIONE

FONDAMENTO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce generalmente ad una testina di stampa per una stampante a getto di inchiostro e più particolarmente si riferisce al progetto dei canali di alimentazione di inchiostro per le camere di lancio di inchiostro entro la testina di stampa onde aumentare la velocità di stampa e ridurre la diafonia. La presente invenzione si riferisce alla domanda di brevetto U.S. No. per "Inkjet Prithead with Tuned Firing Chambers and Multiple Inlets" depositata in nome di nome di Peter M. Burke et al alla stessa data della presente.

Le stampanti a getto di inchiostro termiche funzionano espellendo un piccolo volume di inchiostro attraverso una pluralità di piccoli ugelli o orifizi in una superficie mantenuta in prossimità di un supporto su cui debbono essere poste le marcature o stampe. Questi ugelli sono disposti sulla superficie in modo che l'espulsione di una gocciolina di inchiostro da un numero determinato di ugelli rispetto a una posizione particolare del supporto dia come risultato la produzione di una parte di un carattere o di una immagine desiderati. Il riposizionamento controllato del substrato o del supporto e un'altra espulsione di goccioline di inchiostro continua la produzione di più pixel di carattere o immagine desiderati. Gli inchiostri di colori selezionati possono essere accoppiati alle disposizioni individuali degli ugelli in modo che l'attivazione selettiva degli orifizi possa produrre un'immagine a colori multipli mediante la stampante a getto di inchiostro .

La velocità di stampa {velocità di espulsione delle goccioline) e la qualità di stampa sono essenziali per 1'utilizzatore di una stampante a getto di inchiostro. Sono anche importanti altri fattori quali la riduzione degli spruzzi spuri di inchiostro e il posizionamento accurato della gocciolina sul supporto.

L'espulsione della gocciolina di inchiostro in una stampante a getto di inchiostro termica convenzionale è il risultato di un riscaldamento termico rapido dell'inchiostro fino ad una temperatura che supera il punto di ebollizione del solvente di inchiostro e che crea una bolla di inchiostro in fase vapore. Un rapido riscaldamento dell'inchiostro viene raggiunto facendo passare un impulso quadro di una corrente elettrica attraverso un resistore, tipicamente per 1-3 microsecondi. Ogni ugello è accoppiato a una piccola camera unica di lancio di inchiostro riempita di inchiostro e avente l'elemento di riscaldamento a resistore indirizzabile individualmente accoppiato termicamente all'inchiostro. Quando la bolla viene nucleata e si dilata, essa sposta un volume di inchiostro che viene forzato fuori dall'ugello e depositato sul supporto. La bolla quindi collassa e il volume di inchiostro spostato viene rifornito da un serbatoio di inchiostro più grande mediante i canali di alimentazione di inchiostro.

Dopo la disattivazione del resistore riscaldatore e l'espulsione di inchiostro dalla camera di lancio, l'inchiostro ritorna indietro nella camera di lancio per riempire il volume vuotato dall'inchiostro che è stato espulso. E' desiderabile avere il riempimento della camera di inchiostro il più rapidamente possibile, consentendo così una attivazione molto rapida degli ugelli della testina di stampa. L'attivazione rapida degli ugelli, naturalmente, si traduce in alta velocità di stampa. Quando una gocciolina viene espulsa da un ugello di testina di stampa, una parte del fluido rimanente rimane come menisco oscillante nell'ugello e l'inchiostro di sostituzione fluisce nella camera di lancio di inchiostro per rifornire l'inchiostro perduto nella gocciolina espulsa. Prima della successiva attivazione dell'ugello, il menisco di inchiostro deve andare a riposo e 1'inchiostro deve avere sufficiente tempo per riempire la camera, altrimenti si verificherà una variazione indesiderabile del peso della gocciolina e la stampa risultante presenterà un serio peggioramento della densità di stampa.

Poiché il peso della gocciolina deve essere di dimensione prevedibile e uniforme per una stampa di buona qualità, e poiché il peso della gocciolina è generalmente in relazione alla frequenza alla quale gli ugelli vengono attivati, la frequenza di espulsione dell'ugello di testina di stampa è limitata. Alle alte velocità di produzione di goccioline di inchiostro, il tempo disponibile per attivare il riempimento della camera è inferiore. Se il tempo di ricarica è troppo breve, verrà espulsa nella successiva attivazione una gocciolina con un peso di gocciolino troppo basso. Un accoppiamento di fluido aperto grande tra l'alimentazione di inchiostro e la camera di attivazione di inchiostro soddisferebbe la necessità di una ricarica ad alta velocità. Vi sono due possibilità per la questione in oggetto. Primo l'oscillazione dell'inchiostro dell'ugello deve essere smorzata per minimizzare le variazioni nel volume della gocciolina che influenzerà la qualità di stampa. Secondo, in una testina di stampa pratica dove esistono una pluralità di ugelli e di camere di lancio, un tale grande accoppiamento si tradurrebbe non soltanto nel fatto che l'inchiostro verrebbe forzato dall'ugello che è attivato ma anche nel fatto che esso viene forzato attraverso il percorso di alimentazione di inchiostro nelle vicinanze delle camere di lancio di inchiostro e nei loro ugelli associati. Questo fenomeno viene riferito comunemente come diafonia, e produce caratteri definiti in modo non preciso nell'uscita di stampa come risultato di perdita di inchiostro dagli ugelli adiacenti a un ugello attivato e di formazione di una pozza di inchiostro sulla superficie esterna della piastra ad orifizi. Così è necessaria una qualche forma di polmone di sorgente comune di inchiostro per impedire la diafonia tra camere di lancio di inchiostro adiacenti. Vedi,-per esempio, brevetto U.S. No. 4.882.595.

Viene generalmente che una buona qualità di immagini grafiche richiede una risoluzione di stampante di 300 dpi o superiore. Come prima definito, quando viene raggiunta l'alta frequenza di espulsione di goccioline, bisogna anche ottenere goccioline di volume sufficiente a dare una buona qualità di stampa. Pesi inferiori di gocciolina si traducono in qualità di stampa peggiorata. Il volume della gocciolina può anche essere diminuito variando la dimensione del resistore o la dimensione dell'ugello. Questi parametri a loro volta influiscono sulla velocità di ricarica, smorzamento che limita la massima frequenza alla quale l'ugello di testina di stampo può funzionare. Segue, quindi, che allo scopo di realizzare il peso desiderato di gocciolina alle alte frequenze, le dimensioni di canale di alimentazione di inchiostro, le dimensioni di orifizio, e le dimensioni di resistore di riscaldamento sono critiche.

Sarebbe desiderabile, pertanto, realizzare una testina di stampa a getto di inchiostro avente una velocità di stampa aumentata e un peso di gocciolina sufficientemente uniforme con diafonia minima tra le camere di lancio di inchiostro adiacente e gli ugelli.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Un apparecchio e un metodo per una testina di stampa di una stampante a getto di inchiostro con diafonia ridotta possiedono una sorgente di inchiostro, una pluralità di camere di lancio di inchiostro, e almeno due canali di alimentazione di inchiostro accoppianti una prima camera di lancio di inchiostro alla sorgente di inchiostro. Un primo canale di alimentazione di inchiostro degli almeno due canali di alimentazione di inchiostro viene creato in modo da avere un primo valore di resistenza di fluido nei riguardi dell'inchiostro che fluisce nel primo canale di alimentazione. Un secondo canale di alimentazione di inchiostro degli almeno due canali di alimentazione di inchiostro viene creato con un secondo valore di resistenza di fluido nei riguardi dell'inchiostro che fluisce nel secondo canale di alimentazione di inchiostro. Il secondo valore di resistenza di fluido è maggiore del primo valore di resistenza di fluido. Il primo canale di alimentazione di inchiostro e il secondo canale di alimentazione di inchiostro hanno ciascuno un ingresso sulla sorgente di inchiostro.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 è una vista isometrica di una testina di stampa di una testina di una stampante a getto di inchiostro.

La figura 2 è una vista isometrica di una testina di stampa di una stampante a getto di inchiostro che può utilizzare la presente invenzione.

La figura 3 è una vista in pianta di uno strato di barriera e di un substrato di una testina di stampa che può impiegare la presente invenzione .

La figura 4 è una vista in pianta di uno strato di barriera e di un substrato di un progetto alternativo di una testina di stampa che può impiegare la presente invenzione.

La figura 5 è un grafico del peso di una gocciolina di inchiostro in funzione della frequenza delle espulsioni di ugello di testina di stampa per la seconda gocciolina, e riferito alla presente invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE REALIZZAZIONI PREFERITE

Un grande peso di gocciolina di inchiostro e alte frequenze di espulsione di gocciolina con diafonia minimizzata vengono realizzati mediante una testina di stampa impiegante la presente invenzione. In una realizzazione preferita, un'isola di materiale di strato di barriera è posta vicino all'ingresso della camera di lancio di inchiostro. Quest'isola fornire efficacemente più di un canale di alimentazione di inchiostro per introdurre l'inchiostro nella camera di lancio di inchiostro. Il fatto di avere più di un canale di alimentazione di inchiostro diminuisce il tempo necessario per la ricarica di inchiostro della camera di lancio di inchiostro e consente una frequenza più alta di espulsione di gocciolina con una minima variazione nel peso della gocciolino. Altri parametri di progetto di testina di stampa, quali diametro di ugello, spessore di strato di barriera, e dimensione di resistore di riscaldatore sono anche ottimizzati nella presente realizzazione, onde ottenere un desiderato peso di gocciolina con un buon smorzamento.

Una vista isometrica fortemente ingrandita di una parte di una testina di stampa a getto di inchiostro termica tipica per impiego in una stampante a getto di inchiostro è mostrata in figura 1. Parecchi elementi della testina di stampa sono stati sezionati in modo da mostrare una camera di lancio di inchiostro lOlentro la testina di stampa a getto di inchiostro. Molte di tali camere di lancio sono disposte tipicamente in una fila accatastata nella testina di stampa e due di tali file possono essere disposte in un gruppo attorno a un "plenum" di alimentazione di inchiostro per una stampa efficiente e di alta qualità. Gruppi aggiuntivi possono essere posti nella testina di stampa per consentire che vengano stampati colori individuali da ogni gruppo. Associato a ciascuna camera di lancio 101 è un ugello 103 disposto relativamente alla camera di lancio 101 in modo che l'inchiostro che viene riscaldato rapidamente nella camera di lancio mediante un resistore di riscaldatore 109 venga espulso forzatamente come gocciolina dall'ugello 103. E' anche mostrata una parte di un secondo ugello 105, associata ad un'altra camera di lancio di inchiostro. I resistor! di riscaldatore sono selezionati mediante un microprocessore e i circuiti associati nella stampante in una configurazione riferita ai dati posti in ingresso nella stampante in modo che l'inchiostro che viene espulso dagli ugelli selezionati crei un carattere definito o una figura di stampa sul supporto. Il supporto {non mostrato) è tipicamente mantenuto parallelo alla piastra a orifizi 111 e perpendicolare alla direzione della gocciolina di inchiostra espulsa dall'ugello (103). L'inchiostro è alimentato dalla camera di lancio 101 attraverso l'apertura 107 detta comunemente canale di alimentazione di inchiostro. Questo inchiostro è alimentato nel canale di alimentazione di inchiostro 107 da un serbatoio di inchiostro molto più grande (non mostrato) per mezzo di un "plenum" di inchiostro formato dallo spazio tra la piastra a orifici ed il substrato, esterno alle camere di lancio e comune a tutte le camere di lancio in un gruppo.

Una volta che l'inchiostro si trova nella camera di lancio 101 esso vi rimane finché non viene rapidamente riscaldato fino all'ebollizione dal resistore di riscaldatore 109. Convenzionalmente, il resistore di riscaldatore 109 è una struttura a resistenza a film sottile disposta sulla superficie di un substrato di silicio 113 e collegata ai circuiti elettrici della stampante mediante i conduttori disposti nel substrato 113. Le testine di stampa aventi una complessità aumentata hanno qualche parte dei circuiti elettronici costruiti a forma di circuiti integrati sul substrato di silicio 113. Vari strati di protezione quali gli strati di passivazione e gli strati di barriera di cavitazione possono inoltre coprire i resistori di riscaldatori 109 per proteggerli dalle caratteristiche corrosive e abrasive dell'inchiostro così, la camera di lancio di inchiostro 101 è unita su un lato con il substrato di silicio 113 con il suo resistore di riscaldatore 109 e gli altri strati, e unita sull'altro lato mediante la piastra ad orifizi 111 con il suo orifizio corrispondente 103. Gli altri lati della camera di lancio 101 e il canale di alimentazione di inchiostro 107 sono definiti da uno strato di barriera polimerico 115. Questo strato di barriera è realizzato preferibilmente in plastica polimerica organica che è sostanzialmente inerte all'azione corrosiva dell'inchiostro ed è convenzionalmente depositata sul substrato 113 e sui suoi vari strati protettivi ed è successivamente definito fotolitograficamente nelle forme geometriche desiderate e inciso. Polimeri adatti allo scopo di formare uno strato di barriera 115 comprendono prodotti venduti sotto i nomi Parad, Vacrel, and Riston di E.I. DuPont De Nemours and Company of Wilmington, Delaware. Tali materiali possono sopportare temperature fino a 300° e hanno buone proprietà adesive per mantenere la piastra ad orifizi della testina di stampa in posizione .

La piastra ha orifizi 111 è fissata sul substrato di silicio 113 mediante lo strato di barriera 115. Tipicamente la piastra ha orifizi ili e costruita con nichel, o materiale similare, con una placcatura di oro per resistere agli effetti corrosivi dell'inchiostro. Allo scopo di smussare il flusso di inchiostro che ritorna verso la sorgente di inchiostro, il canale di alimentazione di inchiostro 107 è costruito con una serie di restrizioni 121 e 123 con larghezza decrescente del canale e in dipendenza dalla distanza dal resistore di riscaldamento 109. Una tale configurazione ha mostrato di fornire un isolamento soddisfacente e una diminuita diafonia ma a spese della velocità di ricarica di inchiostro di camera di lancio.

Allo scopo di realizzare la velocità di stampa aumentata, la configurazione del materiale di barriera per i canali di alimentazione di inchiostro è stata configurata secondo la presente invenzione. Una vista isometrica di una realizzazione preferita è mostrata in figura 2. Uno strato di materiale di barriera polimerico 201 è depositato convenzionalmente sul substrato di silicio 113' . Come parte del procedimento di incisione del materiale polimerico, sono state create una serie di isole di materiale di barriera 203, 205 sul substrato di silicio 113'. {Il resistore 109' è creato convenzionalmente a partire da un materiale resistivo di film sottile sul substrato di silicio 113'). Nella realizzazione preferita, i resistor! di riscaldamento sono sfalsati uno dall'altro e si discostano da una colonna in linea retta per tener conto convenzionalmente della logica di temporizzazione e dell'interconnessione comune.

Le isole di materiale di barriera 302, 205 sono disposte tra i resistori di riscaldamento e la sorgente di inchiostro come mostrato in figura 3, la vista in pianta dello strato di barriera della testina di stampa di figura 2. Mentre nella realizzazione preferita è mostrata una configurazione particolare di isola, possono essere utilizzate anche altre configurazioni. Per esempio, una realizzazione alternativa è mostrata in figura 4. Con riferimento di nuovo alla figura 3, questa configurazione crea effettivamente due canali di inchiostro, per esempio i canali di inchiostro 301 e 303 associati all'isola di materiale di barriera 203 e i canali di inchiostro 305 e 307 associati all'isola di materiale di barriera 203. Una tale disposizione di due canali di inchiostro realizza sia una ridondanza di alimentazione di inchiostro, sia una apertura grande efficace perchè il "plenum" di inchiostro ricarichi rapidamente la camera di lancio di inchiostro attorno al resistore di riscaldamento 109'.

Quando l'energia elettrica viene applicata al resistore di riscaldamento 102', una bolla di vapore di inchiostro viene formata nella camera di lancio di inchiostro sopra il resistore di riscaldamento 109'. La rapida formazione di questa bolla di inchiostro, oltre a espellere l'inchiostro attraverso l'ugello 103', forza anche l'inchiostro all'indietro nei canali di alimentazione di inchiostro 301 e 303. L'inchiostro che fluisce in questa direzione verso 1'indietro viene forzato fuori nel "plenum di inchiostro e nei canali di alimentazione di inchiostro delle camere di lancio di inchiostro vicine. Per esempio, la nucleazione di una bolla vapore di inchiostro sul resistore di riscaldamento 109' non soltanto espelle l'inchiostro dall'ugello nella piastra ad orifizi ma fa anche retrocedere l'inchiostro nei canali di alimentazione 301 e 303. L'impulso di inchiostro entra nel "plenum" di inchiostro ed entra anche nei canali di alimentazione di inchiostro delle camere di lancio vicine attraverso il canale di alimentazione di inchiostro 305 e 315. Come risultato di questo impulso di inchiostro, il menisco che si forma normalmente sull'apertura di ugello viene forzato oltre il bordo dell'ugello e fuoriesce nella superficie esterna della piastra ad orifizi. Un tale spillamento lascia una pozza di inchiostro sulla superficie esterna che si unisce ad una gocciolina espulsa dall'orifizio in un tempo successivo ed entrambe influenzano negativamente la traiettoria della gocciolina e generano una diffusione spuria di inchiostro con il risultato di una qualità più scadente di immagini e caratteri stampati. Una caratteristica importante della presente invenzione è che l'impulso di inchiostro che emana dai canali di alimentazione di inchiostro di una camera di lancio di inchiostro non ha la possibilità di causare uno spillamento di inchiostro che si trova nelle camere di lancio vicine sulla superficie della piastra ad orifizi.

Come indicato in figura 3, la resistenza di fluido incontrata dall'inchiostro in ciascuno dei due canali di alimentazione associati ad una data camera di lancio di inchiostro è asimmetrica. Il canale di inchiostro 301, nella presente invenzione è creato dal materiale di barriera con una lunghezza di canale avente un campo compreso tra 40 e 44 micrometri. Nella realizzazione preferita, L1 = 44 micrometri. Il secondo canale di alimentazione di inchiostro 203 che alimenta la camera di lancio di inchiostro contenente il resistore di riscaldamento 109' ha una lunghezza avente un campo compreso tra 58 e 62 micrometri. Nelle realizzazioni preferite, L2 = 62 micrometri. Questa differenza della lunghezza di canale fornisce un valore relativamente basso di resistenza di fluido nel canale di alimentazione di inchiostro 301 e un valore relativamente alto di resistenza al fluido nel canale di alimentazione di inchiostro 303. Il valore assoluto delle resistenze al fluido è proporzionale alle lunghezze di canale dei canali di alimentazione di inchiostro. E' importante nella presente invenzione la relazione tra i valori delle resistenze al fluido. Nella realizzazione preferita, il canale di alimentazione di inchiostro 303 ha un valore di resistenza al fluido maggiore del 41% rispetto al valore di resistenza al fluido del canale di alimentazione di inchiostro 301. Naturalmente, si può variare questa asimmetria di resistenza al fluido nel mettere in pratica la presente invenzione. L'inchiostro ritorna per ricaricare la camera di lancio di inchiostro più rapidamente attraverso il canale di alimentazione 301 e viene aumentato mediante un ritorno di inchiostro più lentamente attraverso il canale di alimentazione di inchiostro 303. La velocità di stampa, nella realizzazione preferita, viene così stabilita dal tempo richiesto per ricaricare la camera di lancio di inchiostro con un volume di inchiostro sufficiente a produrre una gocciolina di inchiostro espulsa con un peso predeterminato per esempio nella realizzazione preferita un peso di gocciolina di 89,3 ng). Una caratteristica importante della presente invenzione è anche che le camere di lancio adiacenti sono disposte una rispetto all'altra in modo che il canale di alimentazione di inchiostro di una camera di lancio di inchiostro avente una resistenza di fluido relativamente bassa sia direttamente adiacente adiacente al canale di alimentazione di inchiostro della camera di lancio di inchiostro vicina avente una resistenza al fluido relativamente alta. Questa disposizione è visibile nella vista in pianta di figura 3. La camera di lancio di inchiostro associata al resistore di riscaldamento 109' è adiacente alla camera di lancio di inchiostro associata al resistore di riscaldamento 319. Il canale di alimentazione di inchiostro 305 ha una lunghezza di canale più breve e pertanto una resistenza di fluido più bassa. Questo canale di alimentazione di inchiostro è posto direttamente adiacente al canale di alimentazione di inchiostro con resistenza di fluido alta 303. L'impulso di inchiostro che fuoriesce dal canale di alimentazione di inchiostro 303, pertanto, viene attenuato di più di quello che fuoriesce dal canale di alimentazione di inchiostro 301. Così, l'impulso disponibile all'ingresso nel canale di alimentazione di inchiostro con resistenza di fluido bassa 305 è inferiore di quanto non ci si aspetterebbe altrimenti in assenza della presente invenzione. Reciprocamente, un impulso di inchiostro fuoriesce dal canale di alimentazione di inchiostro 305, avente una ampiezza relativamente più alta a causa della più bassa resistenza di fluido nel canale di alimentazione di inchiostro 305, appare all'ingresso dal canale di alimentazione di inchiostro adiacente 103 che ha una resistenza di fluido più alta. L'impulso di inchiostro viene quindi attenuato dal canale con resistenza di fluido più alta 303.

Una caratteristica della presente invenzione è anche quella che il canale di alimentazione di inchiostro con resistenza di fluido più bassa e aperto maggiormente direttamente nel "plenum" di inchiostro rispetto al canale di alimentazione di inchiostro con resistenza di fluido più alta. Nuovamente con riferimento alla figura 3, si può vedere che l'ingresso nel canale di alimentazione di inchiostro 305, a causa della sua minore lunghezza di canale, aggiunge il "plenum" di inchiostro e la sua grande massa di inchiostro) molto prima dell'apertura di ingresso del canale di alimentazione di inchiostro vicino 303. La camera di lancio alimentata dal canale di alimentazione di inchiostro 305 è in effteti più vicina al "plenum" di inchiostro rispetto alla camera di lancio alimentata dal canale di inchiostro 303. Nella realizzazione preferita, una sporgenza 323 del materiale di barriera che separa le due camere vicine di lancio di inchiostro separa l'apertura di ingresso del canale di alimentazione di inchiostro con resistenza di fluido più bassa 305 dall'apertura di ingresso del canale di alimentazione di inchiostro con resistenza di fluido più alta 303 di una distanza D = 22 micrometri nella realizzazione preferita. Questo canale di alimentazione di inchiostro spostato consente che una maggiore entità dell'impulso di ingresso che fuoriesce dal canale di alimentazione di inchiostro con resistenza di fluido più bassa venga assorbita dalla massa di inchiostro entro il "plenum" di inchiostro piuttosto che essere propagata attraverso il canale di alimentazione di inchiostro vicino.

Una prestazione ottimale della testina di stampa ha luogo in un punto in cui i parametri di diametro di ugello, dimensione del resistore, e dimensioni di canale sono ottimizzati rispetto a ciascun altro. I parametri della realizzazione preferita sono mostrati in tabella 1. Inoltre, le più alte frequenze vengono ottenute nelle testine di stampa aventi una fenditura di inchiostro ad alimentazione centrale (non mostrata) per il fatto dia vere una breve lunghezza di contenimento (la distanza dalla fenditura di inchiostro alla punta della sporgenza del materiale di barriera). Nella realizzazione preferita, la lunghezza di contenimento è di circa 25 micrometri. Inoltre, allo scopo di ottenere una uniformità di gocciolina, l'inchiostro viene preferibilmente preriscaldato a circa 40°C per realizzare la viscosità costante di inchiostro nelle differenti condizioni ambientali.

Una realizzazione alternativa della presente invenzione è mostrata nella vista in pianta dello strato di barriera e del substrato di figura 4. Lo strato di barriera 201' è stratificato convenzionalmente sul substrato 113" e successivamente inciso in modo da formare le isole di strato di barriera 203', 205' e 309' oltre alle camere di lancio di inchiostro e alle sporgenze di strato di barriera 401 e 403 tra le camere di lancio di inchiostro illustrate. Nella realizzazione alternativa, le isole di barriera sono essenzialmente a forma di goccia allungata con la coda della goccia rivolta verso i resistor! di riscaldamento. I canali di alimentazione di inchiostro formati dall'isola di barriera 303' (301' e 303') hanno lunghezze di canale differenti come descritto precedentemente, in modo da ottenere un valore di resistenza di fluido simmetrico tra i canali di alimentazione di inchiostro. Per il canale di alimentazione di inchiostro 301' , la lunghezza di canale va da 40 a 44 micrometri (L1/ = 44 micrometri nella realizzazione alternativa) e per il canale di alimentazione di inchiostro 303', la lunghezza di canale va da 508 a 62 micrometri (L2' = 62 micrometri, nella realizzazione preferita) . La lunghezza di canale è più breve del canale di alimentazione di inchiostro 301' in combinazione con la forma di isola di barriera della realizzazione alternativa, 203', dà come risultato che l'inchiostro risultate dalla ricorrenza del lancio di inchiostro nella camera di lancio raggiunge la massa di inchiostro nel "plenum" di inchiostro più velocemente dell'impulso di inchiostro che fuoriesce dal canale di alimentazione di inchiostro 303'. Come nella realizzazione preferita discussa con riferimento alla figura 3,la disposizione dei canali di alimentazione di inchiostro e delle camere di lancio fornisce una protezione dalla diafonia per le camere di lancio di inchiostro adiacenti. L'ingresso nei canali di alimentazione di inchiostro aventi il valore minore di resistenza di fluido è così più vicino alla camera di lancio di una distanza D' = 22 micrometri, nella realizzazione alternativa. Si deve osservare che i canali di alimentazione di inchiostro si avvicinano al canale di alimentazione di inchiostro con un angolo più acuto (rispetto ad una linea parallela ad una parete posteriore della camera di alimentazione di inchiostro) nella realizzazione alternativa rispetto alle realizzazione preferita. Nella realizzazione alternativa Θ = 60° (mentre una angolo simile della realizzazione preferita è di 45°. Il resistore di riscaldamento 109" e 319' e i canali di alimentazione di inchiostro 305' e 307' funzionano nel progetto alternativo allo stesso modo come nella realizzazione preferita.

Il miglioramento di prestazione di una testina di stampa impiegante la presente invenzione può essere percepito dal grafico di figura 5. In figura 5, il peso della seconda gocciolina di inchiostro che viene emessa dall'ugello durante un ciclo di stampa e riportata in funzione della velocità di produzione di gocciolina (frequenza alla quale gli ugelli della testina di stampa vengono attivati). Quando una testina di stampante impiegante la presente invenzione viene fatta funzionare con un peso di gocciolina minore possibile di 89,3 ng, la velocità alla quale avvengono i lanci di ugello è di 10,3 kHz (notare l'intersezione delle linee tratteggiate 501 e 503). Nella realizzazione preferita, la larghezza dell'impulso elettrico applicata ai resistori di riscaldamento è di 2,4 microsecondi in modo da fornire una energia totale di 8,6 microjoule. Di particolare interesse è il fatto che la presente invenzione porta un volume di gocciolina essenzialmente costante attraverso le frequenze di produzione di goccioline. Considerare la situazione in cui l'ugello particolare è chiamato a espellere una gocciolina, a non espellere una gocciolina nel ciclo di stampa successivo, e quindi espellere una gocciolina. La frequenza effettiva di produzione di goccioline per questo ugello particolare è metà della frequenza massima, cioè, 5,15 KHz. Il peso della gocciolina espulsa ha 10,3 KHz è essenzialmente lo stesso della gocciolina espulsa a 5,15 KHz. Il maggiore peso di gocciolina (101,7 ng nella realizzazione preferita) viene raggiunto tra 7 ed 8 KHz (vedi linea tratteggiata 505), ma questa frequenza di produzione di goccioline non è utilizzata durante il funzionamento della testina di stampa della realizzazione preferita. Così, una testina di stampa impiegante la presente invenzione raggiunge un peso di gocciolina altamente uniforme, tipicamente da 75 a 95 ng, e le alte frequenze di espulsione di gocciolina, da 9 a 12 KHz, e ad alte frequenze di espulsione di gocciolino, da 9 a 12 KHz mantenendo una eccellente qualità di stampa.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Testina di stampa di stampante a getto di inchiostro a di afonia ridotta avente la sorgente di inchiostro e una pluralità di camere di lancio di inchiostro, comprendente: almeno due canali di alimentazione di inchiostro (301, 303) accoppianti una prima camera di lancio di inchiostro (101) della pluralità di camere di lancio di inchiostro alla sorgente di inchiostro; un primo canale di alimentazione di inchiostro (301) di detti almeno due canali di alimentazione di inchiostro aventi un primo valore di resistenza di fluido nei riguardi dell'inchiostro che fluisce in detto primo canale di alimentazione di inchiostro, e detto primo canale di alimentazione di inchiostro avendo un ingresso nella sorgente di inchiostro; un secondo canale di alimentazione di inchiostro (303) di detti almeno due canali di alimentazione di inchiostro avente un secondo valore di resistenza di fluido nei riguardi dell'inchiostro che fluisce in detto secondo canale di alimentazione di inchiostro, e detto secondo canale di alimentazione di inchiostro avendo un ingresso nella sorgente di inchiostro; e in cui detto secondo valore di resistenza di fluido è maggiore di detto primo valore di resistenza di fluido.
2. Testina di stampa di stampante a getto di inchiostro a diafonia ridotta secondo la rivendicazione 1 comprendente inoltre detto primo ingresso di canale (301) di alimentazione di inchiostro disposto più vicino a detta prima camera di lancio di inchiostro rispetto a detto secondo ingresso di canali di alimentazione di inchiostro (303).
3. Testina di stampa di stampante a getto di inchiostro a diafonia ridotta secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre detto secondo canale di alimentazione di inchiostro (303) avente una lunghezza di canale maggiore (L2) di detto primo canale di alimentazione di inchiostro (301) creando così detto secondo valore di resistenza di fluido maggiore di detto primo valore di resistenza di fluido.
4. Testina di stampa di stampante a getto di inchiostro a diafonia ridotta secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre sulla seconda camera di lancio di inchiostro della pluralità di camere di lancio di inchiostro avente un terzo (305) e quarto (307) canale di alimentazione di inchiostro accoppianti detta seconda camera di lancio di inchiostro alla sorgente di inchiostro, detto terzo canale di alimentazione di inchiostro (305) avendo detto primo valore di resistenza di fluido nei riguardi dell'inchiostro che fluisce in detto terzo canale di alimentazione di inchiostro (305) e detto quarto canale di alimentazione di inchiostro (107) avendo detto secondo valore di resistenza di fluido nei riguardi dell'inchiostro che fluisce in detto quarto canale di alimentazione di inchiostro (307), e detta seconda camera di lancio di inchiostro disposta adiacente a detta prima camera di lancio di inchiostro con detto terzo canale di alimentazione di inchiostro (305) disposto adiacente a detto secondo canale di alimentazione di inchiostro (307) .
5. Testina di stampa di stampante a getto di inchiostro a diafonia ridotta secondo la rivendicazione 3 , in cui detto primo e secondo canale di alimentazione di inchiostro comprendono inoltre un primo canale di alimentazione di inchiostro (301) avente una lunghezza (L1 compresa tra 40 e 44 micrometri e un secondo canale di alimentazione di inchiostro (303) avente una lunghezza (L2) compresa tra 58 e 62 micrometri ed entrambi i canali di alimentazione di inchiostro avendo una larghezza di canale compresa tra 26 e 34 micrometri.
6 . Testina di stampa di stampante a getto di inchiostro a diafonia ridotta secondo la rivendicazione 1 comprendente inoltre una camera di lancio di inchiostro avente una dimensione essenzialmente quadrata compresa tra 52 e 55 micrometri, un resistore di riscaldamento (109) avente una configurazione essenzialmente quadrata compresa tra 42 e 45 micrometri, un orifizio (103) avente una configurazione essenzialmente cilindrica con un diametro compreso tra 40 e 44 micrometri e una lunghezza compresa tra 53 e 55 micrometri, per cui viene raggiunta una frequenza di espulsione di goccioline compresa tra 9 e 12 KHz per goccioline che superano 75 nanogrammi in peso .
7. Metodo di riduzione di diafonia in una testina di stampa dì stampante a getto di inchiostro avente una sorgente di inchiostro e una pluralità di camere di lancio di inchiostro, il metodo comprendendo le operazioni di: accoppiare almeno due canali di alimentazione di inchiostro (301, 303) tra una prima camera di lancio di inchiostro (101) nella pluralità di camere di lancio di inchiostro e la sorgente di inchiostro; creare un primo canale di alimentazione di inchiostro (301) di detti almeno due canali di alimentazione di inchiostro aventi un ingresso nella sorgente di inchiostro e aventi un primo valore di resistenza di fluido nei riguardi dell'inchiostro che fluisce in detto primo canale di alimentazione di inchiostro (301); e creare un secondo canale di alimentazione di inchiostro (303) di detti almeno due canali di alimentazione di inchiostro avente un ingresso nella sorgente di inchiostro e avente un secondo valore di resistenza di fluido nei riguardi dell'inchiostro che fluisce in detto secondo canale di alimentazione di inchiostro (303) in cui detto secondo valore di resistenza di fluido è maggiore di detto primo valore di resistenza di fluido .
8. Metodo secondo il metodo della rivendicazione 7 comprendente inoltre l'operazione di disporre detto primo ingresso di canale (301) di alimentazione di inchiostro più vicino a detta prima camera di lancio di inchiostro rispetto a detto secondo ingresso di canale (303) di alimentazione di inchiostro.
9. Metodo secondo il metodo della rivendicazione 7 in cui dette operazioni di creare detto primo canale di alimentazione di inchiostro (301) e detto secondo canale di alimentazione di inchiostro (303) comprende inoltre l'operazione di creare detto secondo canale di alimentazione di inchiostro (303) con una lunghezza di canale maggiore (L2) rispetto a detto primo canale di alimentazione di inchiostro (301) in modo che detto secondo valore di resistenza di fluido sia maggiore di detto primo valore di resistenza di fluido .
10. Metodo secondo il metodo della rivendicazione 7 comprendente inoltre le operazioni di: accoppiare almeno due canali di alimentazione di inchiostro tra una seconda camera di lancio di inchiostro della pluralità di camere di lancio di inchiostro e la sorgente di inchiostro; creare un terzo (305) e un quarto (307) canale di alimentazione di inchiostro accoppianti detta seconda camera di lancio di inchiostro alla sorgente di inchiostro, detto terzo canale di alimentazione di inchiostro (305) avendo detto primo valore di resistenza di fluido nei riguardi dell'inchiostro che fluisce in detto terzo canale di alimentazione di inchiostro (305) e detto quarto canale di alimentazione di inchiostro (307) avendo detto secondo valore di resistenza di fluido nei riguardi dell'inchiostro che fluisce in detto quarto canale di alimentazione di inchiostro (307); e disporre detta seconda camera di lancio di inchiostro adiacente a detta prima camera di lancio di inchiostro con detto terzo canale di alimentazione di inchiostro (305) disposto adiacente a detto secondo canale di alimentazione di inchiostro (303).