Tak dobrze żarło i zdechło – WordPress.com wprowadził edytor blokowy na miejsce edytora klasycznego czyli tekstowego wiec na okres przejściowy w którym opanuje ten nowy edytor proponuje wersje skróconą z załącznikem Inkjet printhead w formie pdf.
Ilustracje działania kasety drukujacej HP z piezoelektryczną metoda wydruku przedstawia film How inkjet printer work https://www.youtube.com/watch?v=9yeZSaigBj4
Zgodnie z tradycja pełna wersja artukułu zawrta jest w dokumencie: Inkjet printheadHP Total
Pierwszą drukarkę atramentową HP DeskJet 520 kupiłem na początku lat 90-tych, służyła kilka dobrych lat nim przeszła na emeryturę techniczną. Z perspektywy czasu muszę przyznać, że konstrukcja była bardzo wrażliwa i delikatna, co prowadziło do częstych zaciec papieru podczas wydruku. Później korzystałem jeszcze z kilku drukarek atramentowych, ale prawdziwą plamę zaliczyłem gdy kupiłem drukarkę Cannona, której kolorowe wkłady permanentnie zasychały, więc dałem sobie spokój z wynalazkami. Teraz korzystam z HP Desk Jet Ink Advantage 3635, która oszczędzam ze względu na drogie wkłady. Jako ciekawostkę można odnotować fakt, że ostatnio cena kompletu wkładów do nowej drukarki HP Desk Jet przekracza cenę samej drukarki, więc widać wyraźnie jaka jest polityka światowych producentów drukarek atramentowych. Sekret tej sytuacji wyjaśnia przedstawiona analiza patentowa wkładów – cartridge, których technologia produkcji jest tak skomplikowana i trudna w skopiowaniu, że na rynku drukarkowym króluje tylko kilka firm światowych HP, Cannon, Epson, Brother.
Wynalazek US5278584H3 Ink delivery system for an inkjet printhead, HEWLETT PACKARD, Brian J. Keefe et al. Data patent 11.01.1994 zapewnia ulepszoną ścieżkę przepływu tuszu między zbiornikiem tuszu a komorami odparowywania w atramentowej głowicy drukującej. W korzystnym przykładzie wykonania warstwa barierowa zawierająca kanały z tuszem i komory odparowujące znajduje się między prostokątnym podłożem a elementem dyszowym zawierającym szereg otworów. Podłoże zawiera dwa liniowe układy elementów grzejnych, a każdy otwór w elemencie dyszowym jest powiązany z komorą odparowywania i elementem grzejnym. Kanały tuszu w warstwie barierowej mają wejścia tuszu ogólnie biegnące wzdłuż dwóch przeciwnych krawędzi podłoża, tak że tusz przepływający wokół krawędzi podłoża uzyskuje dostęp do kanałów tuszu i do komór odparowywania.
FIG. 1 jest widokiem perspektywicznym atramentowego wkładu drukującego według jednego
przykładu wykonania niniejszego wynalazku;
FIG. 2 jest widokiem perspektywicznym przedniej powierzchni zespołu głowicy drukującej TAB Tape Automated Bonding (TAB) wyjętego z kasety drukującej z FIG.1; FIG. 3 jest widokiem perspektywicznym tylnej powierzchni zespołu głowicy TAB z FIG.2 z zamontowanym na nim silikonowym podłożem i przewodzącymi przewodami przymocowanymi do podłoża; FIG. 4 jest widokiem z boku w przekroju poprowadzonym wzdłuż linii A – A na FIG. 3 ilustrujący przymocowanie przewodów przewodzących do elektrod na krzemowym podłożu; FIG. 5 jest widokiem perspektywicznym części atramentowego wkładu drukującego z FIG. 1 ze zdjętym zespołem głowicy TAB; FIG. 6 jest widokiem perspektywicznym części atramentowego wkładu drukującego z FIG.1 ilustrujący konfigurację uszczelki, która jest utworzona między korpusem pojemnika z tuszem a zespołem głowicy TAB; FIG.7 jest widokiem z góry, w perspektywie, struktury podłoża zawierającej oporniki grzejne, kanały atramentu i komory odparowywania, która jest zamontowana z tyłu zespołu głowicy TAB z FIG. 2; FIG. 8 jest widokiem z góry, w perspektywie, częściowo odciętym, części zespołu głowicy TAB, pokazującym związek otworu w stosunku do komory odparowywania, rezystora grzejnego i krawędzi podłoża; FIG. 9 jest schematycznym widokiem w przekroju poprowadzonym wzdłuż linii B – B na FIG. 6 pokazujący uszczelnienie między zespołem głowicy TAB a kasetą drukującą, a także ścieżkę przepływu tuszu wokół krawędzi podłoża; FIG.10 ilustruje jeden proces, który można zastosować do utworzenia preferowanego zespołu głowicy TAB. Atramentowy wkład drukujący 10 zawiera zbiornik 12 atramentu i głowicę drukującą 14, gdzie głowica drukująca 14 jest formowana przy użyciu automatycznego łączenia taśmowego (TAB). Głowica drukująca 14 (zwana dalej „zespołem głowicy TAB 14”) zawiera element dyszy 16 zawierający dwie równoległe kolumny przesuniętych otworów lub otworów 17 uformowanych w elastycznej taśmie polimerowej 18, na przykład przez ablację laserową. Tylna powierzchnia taśmy 18 zawiera przewodzące ścieżki 36, FIG.3 utworzone na niej przy użyciu konwencjonalnego fotolitograficznego procesu trawienia i / lub powlekania. Te ślady przewodzące są zakończone dużymi polami kontaktowymi 20 zaprojektowanymi do połączenia z drukarką. Kaseta drukująca 10 jest zaprojektowana do zainstalowania w drukarce, tak że pola kontaktowe 20, na przedniej powierzchni taśmy 18, stykają się z elektrodami drukarki dostarczającymi generowane z zewnątrz sygnały pobudzające do głowicy drukującej.
Odsłonięte końce ścieżek są następnie powlekane, na przykład złotem, w celu utworzenia podkładek stykowych 20 pokazanych na przedniej powierzchni taśmy 18. Okna 22 i 24 przechodzą przez taśmę 18 i są stosowane w celu ułatwienia łączenia innych końców śladów przewodzących z elektrodami na krzemowym podłożu zawierającym oporniki grzejne. Okna 22 i 24 są wypełnione środkiem kapsułkującym, aby chronić każdą leżącą poniżej część śladów i podłoża. Z tyłu zespołu głowicy 14 TAB przymocowane jest silikonowe podłoże 28 , FIG.3 zawierające wiele rezystorów cienkowarstwowych. Każdy rezystor jest umieszczony ogólnie za pojedynczym otworem 17 i działa jako grzejnik omowy, gdy jest selektywnie zasilany jednym lub większą liczbą impulsów przykładanych kolejno lub jednocześnie do jednego lub większej liczby styków kontaktowych 20.
FIG.3 pokazuje tylną powierzchnię zespołu głowicy TAB 14 z FIG.2, czyli silikonową matrycę lub podłoże 28 zamontowane z tyłu taśmy 18, a także pokazujący jedną krawędź warstwy barierowej 30 utworzonej na podłożu 28 zawierającej kanały z tuszem i komory odparowywania. FIG.7 pokazuje więcej szczegółów tej warstwy barierowej 30 i zostanie omówiona później. Wzdłuż krawędzi warstwy barierowej 30 pokazano wejścia kanałów 32 z tuszem, które przyjmują tusz ze zbiornika tuszu 12.
FIG.4 pokazuje widok z boku w przekroju wzdłuż linii A – A na FIG.3, ilustrujący połączenie końców przewodzących ścieżek 36 z elektrodami 40 utworzonymi na podłożu 28. Jak widać na FIG. 4, część 42 warstwy barierowej 30 jest używana do izolowania końców ścieżek przewodzących 36 od podłoża 28.
FIG. 5 pokazuje kasetę drukującą 10 z FIG.1 z usuniętym zespołem głowicy TAB 14, aby odsłonić wzór pasa 50 zastosowany do zapewnienia uszczelnienia między zespołem głowicy TAB 14 a korpusem głowicy drukującej. Pokazano również na FIG. 5 jest środkową szczeliną 52 we wkładzie drukującym 10, aby umożliwić przepływ atramentu ze zbiornika atramentu 12 do tylnej powierzchni zespołu głowicy TAB 14.
FIG. 6 pokazuje część gotowego wkładu drukującego 10, ilustrując, poprzez kreskowanie, położenie leżącego pod spodem kleju, który tworzy uszczelnienie między zespołem głowicy TAB 14 a korpusem wkładu drukującego 10. Przekrój tego uszczelnienia wykonany wzdłuż linii B – B na RYS. 6 pokazano również na FIG. 9.
FIG. 7 jest perspektywicznym widokiem z przodu silikonowego podłoża 28, które jest przymocowane z tyłu taśmy 18 na FIG. 2, aby utworzyć zespół głowicy TAB 14. Tworzy się na nim krzemowe podłoże 28, stosując konwencjonalne techniki fotolitograficzne, dwa rzędy przesuniętych rezystorów cienkowarstwowych 70, pokazanych na FIG.7 odsłonięty przezkomory odparowujące 72 utworzone w warstwie barierowej 30. W jednym przykładzie wykonania podłoże 28 ma długość około pół cala i zawiera 300 oporników grzejnych 70, umożliwiając w ten sposób rozdzielczość 600 punktów na cal. Demultiplekser 78, pokazany przerywanym konturem na FIG. 7, jest również utworzony na podłożu 28 w celu demultipleksowania przychodzących zmultipleksowanych sygnałów
przyłożonych do elektrod 74 i dystrybucji sygnałów do różnych rezystorów cienkowarstwowych 70. Demultiplekser 78 umożliwia zastosowanie znacznie mniejszej liczby elektrod 74 niż rezystorów cienkowarstwowych 70. Demultiplekser 78 może być dowolnym dekoderem do dekodowania zakodowanych sygnałów przyłożonych do elektrod 74. Demultiplekser ma przewody wejściowe (niepokazane dla uproszczenia) podłączone do elektrod 74 i ma przewody wyjściowe (niepokazane) podłączone do różnych rezystorów 70.
FIG. 8 jest powiększonym widokiem pojedynczej komory odparowującej 72, rezystora cienkowarstwowego 70 i otworu 17 w kształcie ściętego stożka za strukturą podłoża z FIG. 7 jest przymocowany do tylnej części taśmy 18 przez cienką warstwę klejącą 84. Boczna krawędź podłoża 28 jest pokazana jako krawędź 86. Podczas pracy atrament wypływa ze zbiornika 12 atramentu na FIG. 1, wokół bocznej krawędzi 86 podłoża 28 i do kanału atramentu 80 i powiązanej komory odparowującej 72, jak pokazano strzałką 88. Po pobudzeniu rezystora
cienkowarstwowego 70, cienka warstwa sąsiedniego tuszu jest przegrzana, powodując gwałtowne odparowanie i w konsekwencji powodując wyrzucenie kropli tuszu przez otwór 17. Komora odparowywania 72 jest następnie ponownie napełniana przez działanie kapilarne.
W korzystnym przykładzie wykonania warstwa barierowa 30 ma grubość około 1 milicala, podłoże 28 ma grubość około 20 milicali, a taśma 18 ma grubość około 2 milicali. Pokazane na RYS. 9 jest przekrojem w widoku z boku poprowadzonym wzdłuż linii B – B na FIG. 6 pokazujący część samoprzylepnego uszczelnienia 90 otaczającego podłoże 28 i pokazujący podłoże 28 przymocowane adhezyjnie do środkowej części taśmy 18 cienką warstwą kleju 84 na górnej powierzchni warstwy barierowej 30 zawierającej kanały z tuszem i odparowywanie komory
92 i 94.. Rezystory cienkowarstwowe 96 i 98 pokazano odpowiednio w komorach odparowywania 92 i 94.
FIG. 9 ilustruje również, w jaki sposób tusz 99 ze zbiornika tuszu 12 przepływa przez środkową szczelinę 52 utworzoną w kartridżu drukującym 10 i przepływa wokół krawędzi podłoża 28 do komór odparowywania 92 i 94. Gdy rezystory 96 i 98 są zasilane energią, tusz w komorach odparowywania 92 i 94 jest wyrzucany, co ilustrują emitowane krople atramentu 101 i 102.
US6305790B1 Fully integrated thermal inkjet printhead having multiple ink feed holes per nozzle, Hewlett-Packard Company, Kawamura et al., Data patentu : 23.10.2001. Drukarki atramentowe zazwyczaj mają głowicę drukującą zamontowaną na karetce, która skanuje tam i z powrotem na szerokości arkusza papieru podawanego przez drukarkę. Atrament ze zbiornika atramentu, albo na pokładzie karetki, albo na zewnątrz karetki, jest podawany do komór wyrzucających tusz na głowicy drukującej. Każda komora wyrzucania atramentu zawiera element wyrzucający atrament, taki jak rezystor grzejny lub element piezoelektryczny, który można niezależnie adresować. Pobudzanie elementu wyrzucającego atrament powoduje, że kropla atramentu jest wyrzucana przez dyszę w celu utworzenia małej kropki na nośniku. Utworzony wzór kropek tworzy obraz lub tekst.
Opisano tu monolityczną głowicę drukującą utworzoną za pomocą technik układu scalonego. Cienkie warstwy folii, w tym warstwa oporowa, powstają na górnej powierzchni krzemowego podłoża. Różne warstwy są trawione, aby zapewnić przewodzące przewody do elementów rezystora grzejnego. Zamiast elementów oporowych można zastosować elementy piezoelektryczne. Opcjonalna warstwa przewodząca ciepło pod rezystorami grzejnymi pochłania ciepło z rezystorów grzejnych i przenosi ciepło na kombinację podłoża silikonowego i tuszu. FIG. 1 jest widokiem perspektywicznym przykładu wykonania kasety drukującej, które może zawierać dowolną z opisanych tu głowic drukujących; FIG. 2 jest perspektywicznym przekrojem części jednego przykładu wykonania głowicy drukującej zgodnie z niniejszym wynalazkiem; FIG. 3 jest widokiem perspektywicznym spodu głowicy drukującej pokazanej na FIG.2; FIG. 4 jest widokiem w przekroju wzdłuż linii 4-4 na FIG.2; FIG. 5 jest widokiem z góry głowicy drukującej z FIG.2 z przezroczystą warstwą kryzy; FIG. 6 jest widokiem z góry części alternatywnej postaci głowicy drukującej; FIG. 7 jest perspektywicznym przekrojem wykonanym wzdłuż linii 7–7 na FIG. 6; FIG. 8 jest widokiem w przekroju wzdłuż linii 8–8 na FIG. 7; FIG. 9 jest widokiem z góry pokazującym bardziej szczegółowo część pojedynczej komory wyrzucania atramentu w przykładzie wykonania głowicy drukującej z FIG.8; FIG.10A-10F są widokami przekrojowymi głowicy drukującej z FIG. 8 na różnych etapach procesu produkcyjnego; FIG. 11 jest widokiem w przekroju drugiego alternatywnego przykładu wykonania głowicy drukującej; FIG. 12 jest widokiem perspektywicznym konwencjonalnej drukarki atramentowej, w której można zainstalować głowice drukujące według niniejszego wynalazku w celu drukowania na nośniku.
Widok perspektywiczny atramentowego wkładu drukującego 10, który zawiera tusz 12 w swoim korpusie oraz struktury głowic drukujących przedstawia FIG.1 Atrament jest dostarczany do głowicy drukującej 14. Głowica drukująca 14, która zostanie szczegółowo opisana później, kieruje tusz do komór wyrzucających atrament, przy czym każda komora zawiera element wyrzucający atrament. Sygnały elektryczne są dostarczane do styków 16 w celu indywidualnego zasilania elementów wyrzucających atrament w celu wyrzucenia kropli atramentu przez powiązaną dyszę 18. Niniejszy wynalazek dotyczy części głowicy drukującej kasety drukującej lub głowicy drukującej, która może być na stałe zainstalowana w drukarce, a zatem jest niezależna od systemu dostarczania atramentu, który dostarcza atrament do głowicy drukującej. Wynalazek jest również niezależny od konkretnej drukarki, w którą wbudowana jest głowica drukująca.
FIG. 2 jest widokiem w przekroju części głowicy drukującej z FIG. 1 wzdłuż linii 2–2 . Chociaż głowica drukująca może mieć 300 lub więcej dysz i związane z nimi komory wyrzucania atramentu, szczegóły tylko jednej komory wyrzucającej atrament muszą być opisane w celu zrozumienia wynalazku. Specjaliści w tej dziedzinie powinni również rozumieć, że wiele głowic drukujących jest formowanych na pojedynczym krzemowym waflu, a następnie oddzielanych od siebie przy użyciu konwencjonalnych technik. Na krzemowym podłoże 20 utworzono cienkie warstwy 22 zawierają warstwę oporową do tworzenia rezystorów 24. Inne cienkie warstwy pełnią różne funkcje, takie jak zapewnienie izolacji elektrycznej od podłoża 20, zapewnienie ścieżki przewodzącej ciepło od elementów rezystora grzejnego do podłoża 20 i dostarczenie przewodów elektrycznych do elementów rezystorowych. Pokazano jeden przewodnik elektryczny 25 prowadzący do jednego końca rezystora 24. Podobny przewodnik prowadzi do drugiego końca rezystora 24. W rzeczywistym przykładzie wykonania rezystory i przewodniki w komorze byłyby zasłonięte przez leżące na sobie warstwy. Otwory doprowadzające tusz 26 są uformowane całkowicie przez cienkie warstwy 22. Warstwa kryzy 28 jest osadzona na powierzchni cienkich warstw 22 i wytrawiona w celu utworzenia komór wyrzucających atrament 30, jedna komora na rezystor 24. W warstwie kryzy 28 jest również utworzony przewód rozgałęźny 32 w celu zapewnienia wspólnego kanału tuszu dla rzędu komór wyrzucających tusz 30. Wewnętrzna krawędź kolektora 32 jest pokazana linią przerywaną 33. Dysze 34 mogą być utworzone przez ablację laserową przy użyciu maski i konwencjonalnych technik fotolitograficznych. Krzemowe podłoże 20 jest wytrawione, aby utworzyć rowek 36 rozciągający się wzdłuż rzędu otworów doprowadzających tusz 26, tak że tusz 38 ze zbiornika tuszu może wejść do otworów podających tusz 26 w celu dostarczenia tuszu do komór wyrzucających tusz 30. W przykładzie wykonania głowica drukująca ma długość około pół cala i zawiera dwa przesunięte rzędy dysz, każdy rząd zawiera 150 dysz, co daje w sumie 300 dysz na głowicę drukującą. Głowica drukująca może zatem drukować z rozdzielczością pojedynczego przejścia 600 kropek na cal (dpi) wzdłuż kierunku rzędów dysz lub drukować z większą rozdzielczością w wielu przejściach. Podczas pracy dostarczany jest sygnał elektryczny do rezystancji podgrzewacza 24, który odparowuje część atramentu, tworząc bąbelek w komorze wyrzucającej atrament 30. Bańka napędza kroplę tuszu przez powiązaną dyszę 34 na medium. Komora wyrzucania atramentu jest następnie napełniana przez działanie kapilarne. FIG.3 jest widokiem perspektywicznym spodu głowicy drukującej z FIG. 2 pokazujący rowek 36 i otwory doprowadzające atrament 26, przy czym pojedynczy rowek 36 zapewnia dostęp do dwóch rzędów otworów doprowadzających atrament 26.
Według przykładu wykonania rozmiar każdego otworu doprowadzającego tusz 26 jest mniejszy niż rozmiar dyszy 34, tak że cząstki w tuszu będą filtrowane przez otwory 26 doprowadzające tusz i nie zatykają dyszy 34. Zatykanie otworu doprowadzającego tusz 26 będzie miało niewielki wpływ na szybkość napełniania komory 30, ponieważ istnieje wiele otworów podających tusz 26 dostarczających tusz do każdej komory 30. FIG. 4 jest widokiem w przekroju wzdłuż linii 4–4 z FIG. 2, który pokazuje poszczególne cienkie warstwy folii. W szczególnym przykładzie wykonania z FIG. 4, pokazana część krzemowego podłoża 20 ma grubość około 10 mikronów. Warstwę tlenku 40 o grubości 1,2 mikrona tworzy się na podłożu krzemowym 20, stosując konwencjonalne techniki. Następnie na warstwę tlenku 40 nakłada się warstwę 42 szkła fosforanokrzemowego (PSG) o grubości 0,5 mikrona.
Następnie na warstwie PSG powstaje warstwa oporowa, na przykład tantalu glinu (TaAl), o grubości 0,1 mikrona. Można również zastosować inne znane warstwy rezystancyjne. Warstwa oporowa po wytrawieniu tworzy oporniki 24. Warstwy PSG i tlenkowe, 42 i 40, zapewniają izolację elektryczną między rezystorami 24 i podłożem 20, zapewniają zatrzymanie wytrawiania podczas trawienia podłoża 20 i zapewniają mechaniczne wsparcie dla części zwisającej 45. Warstwy PSG i tlenkowe izolują również bramki polikrzemowe tranzystorów (nie pokazano) stosowanych do sprzęgania sygnałów zasilających z rezystorami 24. Stop aluminium-miedź, pokrywają warstwę oporową w celu zapewnienia połączenia elektrycznego z rezystorami. Nad rezystorami 24 i warstwą metalu AlCu uformowana jest warstwa azotku krzemu (Si3 N4) 46,o grubości 0,5 mikrona. Na warstwie azotku 46 tworzy się warstwa 48 węglika krzemu (SiC) o grubości 0,25 mikrona, aby zapewnić dodatkową izolację i pasywację. Warstwa azotkowa 46 i warstwa węglikowa 48 chronią teraz warstwę PSG 42 przed tuszem i środkiem trawiącym. Zamiast azotku i węglika można zastosować inne warstwy dielektryczne. Na wierzchu warstwy węglikowej 48 jest utworzona warstwa przylepna 50 tantalu (Ta), o grubości 0,6 mikrona. Tantal działa również jako bariera kawitacyjna bąbelkowa nad elementami rezystorowymi. Ta warstwa 50 styka się ze śladami przewodzącymi AlCu przez otwory w warstwach azotku / węglika. Złoto (nie pokazano) osadza się na warstwie tantalu 50 i trawi, aby utworzyć linie uziemienia połączone elektrycznie z niektórymi śladami AlCu.
AlCu i złote przewodniki mogą być połączone z tranzystorami utworzonymi na powierzchni podłoża.Warstwa kryzy 28 jest następnie osadzana i formowana, poprzez trawienie kanałów 36. W innym przykładzie wykonania wytrawianie kanałów przeprowadza się przed wytworzeniem warstwy kryzy. Warstwa kryzy 28 może być utworzona z przędzionej żywicy epoksydowej o nazwie SU8. Warstwa kryzy w przykładzie wykonania wynosi około 20 mikronów.
FIG. 5 jest widokiem z góry struktury z FIG. 2 Wymiary elementów mogą być następujące: otwory 26 doprowadzające tusz mają 10 mikronów x 20 mikronów; komory wyrzucania atramentu 30 mają 20 mikronów x 40 mikronów; dysze 34 mają średnicę 16 mikronów; rezystory grzejne 24 mają 15 mikronów x 15 mikronów; a kolektor 32 ma szerokość około 20 mikronów. Wymiary mogą się różnić w zależności od użytego tuszu, temperatury roboczej, prędkości drukowania, żądanej rozdzielczości i innych czynników.
FIG. 6 jest widokiem z góry części alternatywnej postaci głowicy drukującej. W tej głowicy drukującej nie ma kolektora atramentu. Atrament do każdej komory wyrzucania atramentu zapewniają dwa dedykowane otwory doprowadzające atrament. Inne widoki tej głowicy drukującej pokazano na RYS. 7, 8 i 9. W pokazanym przykładzie wykonania jest dwa razy więcej otworów doprowadzających atrament niż oporników grzejnych. W innym przykładzie wykonania jest jeden lub więcej dedykowanych otworów podających tusz dla każdej komory.
Obrys komory wyrzucania tuszu 60 jest pokazany, FIG.6 wraz z rezystorem grzejnym 62, oraz dyszą 64 (o mniejszej średnicy dyszy pokazanej linią przerywaną) oraz otworami podającymi atrament 66 i 67. Otwory 66 i 67 doprowadzające atrament 10 są zaprojektowane tak, aby były mniejsze niż dysza 64, aby filtrować wszelkie cząstki przed dotarciem do komory 60. Jeśli cząstka zatka jeden otwór podawania tuszu, rozmiar drugiego otworu podawania tuszu jest wystarczający do ponownego napełnienia komory 60 przy częstotliwości zbliżonej do częstotliwości roboczej.
Perspektywiczny widok w przekroju wzdłuż linii 7-7 na FIG.6 ilustrujący pojedynczą komorę wyrzucania atramentu 60, przedstawia FIG.7, gdzie na krzemowym podłożu 70 utworzono wiele cienkich warstw 72 (które można zidentyfikować na FIG. 8), w tym warstwę oporową i warstwę AlCu, które są wytrawione w celu utworzenia oporników grzejnych 62. Pokazano przewodniki AlCu 63 prowadzące do rezystorów 62. Otwory doprowadzające atrament 67 są formowane przez cienkie warstwy 72, aby rozciągały się na powierzchnię krzemowego podłoża 70. Warstwa kryzy 74 jest następnie tworzona na cienkich warstwach 72 w celu wyznaczenia komór wyrzucających tusz 60 i dysz 64. Krzemowe podłoże 70 jest trawione w celu utworzenia rowu 76 rozciągającego się na długości rzędu komór wyrzucających atrament. Rowek 76 może być utworzony przed warstwą kryzy. Atrament 78 ze zbiornika atramentu pokazano przepływający do rowu 76, przez otwór 67 podawania atramentu i do komory 60.
Widok FIG.8 w przekroju wzdłuż linii 8–8 na FIG.7 pokazuje połowę komory 60. W przeciwieństwie do ierwszego przykładu wykonania, w którym część krzemowego podłoża 20 była umieszczona bezpośrednio pod rezystorami grzejnymi w celu pochłaniania ciepła z rezystorów, struktura z FIG. 8 wykorzystuje metalową warstwę pod rezystorami grzejnymi, aby odciągnąć ciepło od rezystorów i przenieść ciepło na podłoże i sam atrament. Warstwa izolacyjna z tlenku polowego 90 o grubości 1,2 mikrona jest formowana na krzemowym podłożu 70 (FIG. 7) przed utworzeniem rowu 76. Część głowicy drukującej na FIG. 8 pokazano po utworzeniu rowu 76, więc podłoże 70 nie jest pokazane w polu widzenia. Warstwa PSG 92 o grubości 0,5 mikrona jest następnie osadzana na tlenku 90. Jak opisano w odniesieniu do FIG. 4, warstwy tlenku i PSG zapewniają izolację elektryczną i przewodność cieplną między rezystorem grzejnym a leżącymi pod nimi warstwami przewodzącymi, a także zapewniają zwiększone wsparcie mechaniczne mostu rozciągającego się między pozostałymi częściami podłoża krzemowego po wytrawieniu rowu 76. Ponadto, jak wspomniano wcześniej, warstwa PSG 92 jest wyciągana z otworu doprowadzającego atrament 67, aby zapobiec kontaktowi z atramentem, który w innym przypadku zareagowałby z PSG. Na warstwie PSG 92 uformowana jest warstwa oporowa z aluminium tantalu o grubości 0,1mikrona. Warstwa AlCu (niepokazana) jest tworzona na warstwie TaAl. Warstwa TaAl i warstwa AlCu są wytrawiane, jak opisano wcześniej, w celu utworzenia różnych rezystorów grzejnych 62 i przewodników 63 (FIG. 7). Następnie na opornikach 62 i przewodnikach AlCu tworzy się warstwę azotku 96 o grubości 0,5 mikrona, a następnie warstwę węglika krzemu 98 o grubości 0,25 mikrona. Warstwy azotku /węglika są wytrawiane w celu odsłonięcia części przewodów AlCu. Następnie osadza się warstwę przylepną 100 tantalu o grubości 0,6 mikrona, a następnie przewodzącą warstwę złota. Obie warstwy są następnie wytrawiane, aby utworzyć złote przewodniki elektrycznie stykające się z niektórymi przewodnikami AlCu, prowadzącymi do rezystorów grzejnych 62 i ostatecznie kończącymi się w podkładkach łączących wzdłuż krawędzi podłoża. W jednym przykładzie wykonania złote przewodniki są liniami uziemienia. Otwory doprowadzające atrament 67 są następnie trawione przez cienkie warstwy (lub wzorowane podczas wytwarzania cienkich warstw). Warstwa kryzy 74 jest osadzana i trawiona w celu utworzenia komór 60 i dysz 64.
FIG. 9 jest widokiem z góry połowy komory wyrzucania tuszu 60 w głowicy drukującej z FIG. 6. FIG. 9 ilustruje wytrawianie różnych warstw i należy go rozpatrywać w powiązaniu z FIG. 8. FIG.10A-10F są widokami przekrojowymi części płytki półprzewodnikowej podczas różnych etapów podczas wytwarzania głowicy drukującej z FIG. 8 Stosuje się konwencjonalne etapy osadzania, maskowania i trawienia, o ile nie zaznaczono inaczej.
FIG.11 jest widokiem w przekroju części drugiej alternatywnej postaci głowicy drukującej podobnej do pokazanej na FIG. 4, z wyjątkiem rowu w krzemie, który nie jest wytrawiony aż do cienkiej warstwy. Zamiast tego masowy krzem 120 jest częściowo trawiony, aby utworzyć cienki mostek krzemu pod rezystorami grzejnymi 24. Aby to osiągnąć, przed osadzeniem cienkich warstw folii, przednia strona płytki jest ozdobiona maską, aby odsłonić te silikonowe obszary w obszarze wykopu, które nie zostaną całkowicie wytrawione. Odsłonięte części są następnie domieszkowane domieszką typu P, taką jak bor, do przybliżonej głębokości 1 do 2 mikronów. Głębokość może wynosić nawet 15 mikronów lub więcej. Maska jest następnie usuwana. Maska tylna służy do określenia, gdzie nastąpi wytrawienie wykopu. Tylną część płytki poddaje się następnie procesowi trawienia TMAH, który wytrawia tylko niedomieszkowane części krzemu. Części krzemowe w obszarze wykopu o grubości około 10 mikronów leżą teraz u podstaw rezystorów 24.
PL200405B1H4 Głowica drukująca do drukowania atramentowego, Hewlett-Packard, Joseph M. Torgerson et.al, Data patentu 30.01.2009. Zwykle generatory kropelek tuszu wyrzucają kropelki tuszu poprzez otwór (taki jak dysza) przez gwałtowne podgrzanie niewielkiej ilości tuszu usytuowanej w komorze parowania lub podgrzewania. Parowanie kropelek tuszu zwykle przeprowadzane jest za pomocą elektrycznego grzejnika, takiego jak niewielki cienkowarstwowy (lub grzejny) rezystor. Wyrzucanie kropelki tuszu uzyskuje się przez przepuszczanie prądu elektrycznego przez wybrany rezystor grzejny, aby przegrzać cienką warstewkę tuszu usytuowaną w wybranej komorze grzania. Takie przegrzanie powoduje wybuchowe parowanie tej cienkiej warstewki tuszu i wyrzucenie kropelki tuszu poprzez skojarzoną dyszę głowicy drukującej. Wyrzucane kropelki tuszu są umieszczane na nośniku druku przez przemieszczanie zespołu karetki, która wspiera zespół głowicy drukującej, zawierający generatory kropelek tuszu. Zespół karetki porusza się poprzecznie nad powierzchnią nośnika druku i ustawia zespół głowicy drukującej w zależności od drukowanego obrazu. Zespół karetki powoduje względny ruch pomiędzy zespołem głowicy drukującej a nośnikiem druku wzdłuż osi wybierania. Zwykle oś wybierania jest w kierunku równoległym do szerokości nośnika druku, a pojedyncze przejście wybierania zespołu karetki oznacza, że zespół karetki przemieszcza zespół głowicy drukującej raz w przybliżeniu poprzez całą szerokość nośnika druku. Pomiędzy poszczególnymi operacjami wybierania nośnik druku jest zwykle przemieszczany względem głowicy drukującej wzdłuż osi przemieszczania nośnika (lub papieru), która jest prostopadła do osi wybierania (i zasadniczo wzdłuż długości nośnika druku).
Istotą rozwiązania jest głowica drukująca do drukowania atramentowego, zawierająca urządzenie do doprowadzania tuszu o określonej barwie, oraz zawierająca podłoże głowicy drukującej, wiele generatorów kropelek tuszu połączonych poprzez płyn z urządzeniem do doprowadzania tuszu i utworzonych w podłożu głowicy drukującej, przy zagęszczeniu większym niż dziesięć generatorów kropelek tuszu na milimetr kwadratowy podłoża głowicy drukującej, przy czym wiele generatorów kropelek tuszu jest rozmieszczonych wzdłuż osi w co najmniej czterech naprzemiennie rozmieszczonych grupach osiowych, które są równoległe i poprzecznie oddalone od siebie, charakteryzująca się tym, że co najmniej cztery naprzemiennie rozmieszczone grupy osiowe są naprzemiennie rozmieszczone względem każdej z osi zmniejszając skuteczną podziałkę głowicy drukującej do jednej czwartej podziałki wielu generatorów kropelek tuszu rozmieszczonych wzdłuż pojedynczej osi grupy. Gęstość generatorów kropelek tuszu wynosi od jedenastu do trzynastu generatorów kropelek tuszu na milimetr kwadratowy podłoża głowicy drukującej. Korzystnie, każdy z wielu generatorów zawiera cienkowarstwową strukturę rezystorową o rezystancji co najmniej siedemdziesiąt omów. Korzystnie, wiele generatorów kropelek tuszu jest rozmieszczonych na małym obszarze, przy czym mały obszar ma długość mniejszą niż dwanaście milimetrów, a szerokość mniejszą niż trzy milimetry. Głowica, według wynalazku, obejmuje co najmniej trzysta pięćdziesiąt generatorów kropelek tuszu rozmieszczonych na małym obszarze. Każdy z generatorów kropelek tuszu zawiera rezystor cienkowarstwowy o dużej rezystancji. Niniejszy wynalazek przedstawia wysoce wydajną konstrukcję, która umożliwia szybkie drukowanie z dużą rozdzielczością przy zmniejszeniu kosztu dzięki skutecznemu wykorzystaniu przestrzeni w głowicy drukującej. W szczególności zwarta, wysoce wydajna głowica drukująca obejmuje kilka aspektów polepszających działanie, które pozwalają na rozmieszczenie wielu generatorów kropelek tuszu na zwartej głowicy drukującej przy równoczesnym zmniejszeniu do minimum problemów, takich jak skoki termiczne. Zwarta, monochromatyczna głowica drukująca umożliwia wysoce wydajne drukowanie, które charakteryzuje się wysoką rozdzielczością i dużą prędkością. W szczególności technika użyta dla zwiększenia rozdzielczości i prędkości drukowania, polegająca na zwiększeniu liczby generatorów kropelek tuszu, naprzemiennym umieszczeniu ich względem grup innych generatorów kropelek tuszu i działania tych generatorów kropelek tuszu z wysoką częstotliwością. Taki naprzemienny gęsty układ pomaga zwiększyć skuteczną rozdzielczość głowicy drukującej. Przedmiotowy wynalazek obejmuje gęsty naprzemienny układ generatorów kropelek tuszu usytuowanych na podłożu zwartej głowicy drukującej. Każdy generator kropelek tuszu jest cienkowarstwową strukturą utworzoną w podłożu głowicy drukującej, które jest płynowo dołączone do urządzenia zasilania tuszem i zawiera dyszę. Tusz jest doprowadzany do generatorów kropelek tuszu i w odpowiednim czasie ogrzewany i wyrzucany z przyporządkowanej dyszy.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 jest schematem blokowym całego układu drukowania, zawierającego przedmiotowy wynalazek, fig. 2 jest przykładowym układem drukowania, który zawiera zwartą, wysoce wydajną głowicę drukującą o dużej gęstości według przedmiotowego wynalazku i jest przedstawiony tylko dla celów ilustracyjnych, fig. 3 przedstawia przykładowy zespół karetki układu drukującego z fig. 2, który wspiera zwartą, wysoce wydajną głowicę drukującą o dużej gęstości według przedmiotowego wynalazku, fig. 4 jest widokiem perspektywicznym zespołu głowicy drukującej według przedmiotowego wynalazku i jest pokazany tylko dla celów ilustracyjnych, fig. 5A jest widokiem z góry przykładowej głowicy drukującej według przedmiotowego wynalazku z pokazaniem układu dysz, fig. 5B przedstawia widok z góry części głowicy drukującej z fig. 5A z warstwą otworową usuniętą i z pokazaniem naprzemiennego rozmieszczenia generatorów kropelek tuszu, fig. 5C jest widokiem aksonometrycznym głowicy drukującej z fig. 5A z wyrwaniem, przedstawiającym różne warstwy głowicy drukującej, fig. 6 jest widokiem z góry przykładowej głowicy drukującej z fig. 5 z usuniętą warstwą dyszową głowicy drukującej i z odsłoniętym układem rezystorów, które są usytuowane pod dyszami, fig. 7 jest przykładowym wykonaniem pierwotnego kierowania energii do głowicy drukującej 500 z fig. 5A, fig. 8A jest przykładowym wykonaniem ilustrującym pojedynczy przewód połączenia z masą dla głowicy drukującej pokazanej na fig. 5A, fig. 8B jest innym przykładowym wykonaniem, ilustrującym dwa przewody połączenia z masą dla głowicy drukującej pokazanej na fig. 5A, fig. 9 jest widokiem perspektywicznym przykładowego generatora kropelek tuszu według przedmiotowego wynalazku z wyrwaniem, fig. 10A jest widokiem z góry rezystora grzejnego z fig. 9, fig. 10B jest widokiem z boku rezystora grzejnego z fig. 10A, przedstawiającym cienkowarstwową strukturę tego rezystora grzejnego.
Rozdzielczość głowicy drukującej (w odróżnieniu od drukowanego dokumentu) mierzona jest w zależności od liczby dysz na cm (cal) bieżący. Pomiar przeprowadza się w kierunku zgodnym ze środkową osią ruchu, a w przypadku skaningowych głowic drukujących – poprzecznie do osi wybierania. W przykładowym wykonaniu głowica drukująca według przedmiotowego wynalazku ma pole dyszowe o wymiarze 8,46 mm (jednej trzeciej cala) i połączoną rozdzielczość 1200 punktów na 25,4 mm (cal) (dpi), mierzoną wzdłuż osi przemieszczenia nośnika. Ponadto częstotliwość działania głowicy drukującej w tym przykładowym wykonaniu wynosi co najmniej 12 kHz.
Patent PL223993B1H3 Atramentowa głowica drukująca HEWLETT-PACKARD, JOSEPH M. TORGERSON et. al. Data patentu: 30.11.2016, dotyczy układu drukowania atramentowego, który często wykorzystują atramentową głowicę drukującą przymocowaną do karetki, która jest przemieszczana tam i z powrotem w poprzek nośnika druku, takiego jak papier. Gdy głowica drukująca jest przemieszczana w poprzek nośnika druku, urządzenie sterujące selektywnie uruchamia każdy spośród wielu generatorów kropelek wewnątrz głowicy drukującej, by wyrzucać lub osadzać kropelki tuszu na nośniku druku, do tworzenia obrazów i znaków tekstu. Zapas tuszu, który jest usytuowany w głowicy drukującej, albo w pewnej odległości od tej głowicy, zapewnia doprowadzanie tuszu do wielu generatorów kropelek. Poszczególne generatory kropelek są selektywnie uaktywniane przez stosowanie sygnału uaktywniania, który jest podawany przez układ drukujący do głowicy drukującej. W przypadku termicznego drukowania atramentowego, każdy generator kropelek jest uaktywniany przez przepuszczenie prądu elektrycznego przez element rezystancyjny, taki jak rezystor. W odpowiedzi na przepływ prądu elektrycznego rezystor ten wytwarza ciepło, które z kolei ogrzewa tusz w komorze parowania znajdującej się w sąsiedztwie rezystora. Gdy tusz osiągnie już stan parowania, szybko rozprężający się front pary wypycha tusz z komory parowania poprzez sąsiedni otwór lub dyszę. Kropelki tuszu wyrzucone z dysz są osadzane na nośniku druku, dla przeprowadzenia drukowania.
Prąd elektryczny jest często doprowadzany do poszczególnych rezystorów lub generatorów kropelek przez urządzenie komutacyjne, takie jak tranzystor połowy (FET). To urządzenie komutacyjne jest uaktywniane przez sygnał sterujący, który jest podawany na końcówkę sterującą urządzenia komutacyjnego. Zaraz po uaktywnieniu, urządzenie komutacyjne umożliwia przepływ prądu elektrycznego do wybranego rezystora. Prąd elektryczny lub prąd sterujący doprowadzany do każdego rezystora nazywany jest czasami sygnałem prądu sterującego. Sygnał sterujący do selektywnego uaktywniania urządzenia komutacyjnego, związanego z każdym rezystorem, nazywany jest czasami sygnałem adresowym.
Przykłady wykonania rozwiązania według wynalazku zostały zilustrowane na rysunku, na którym: Fig. 1 przedstawia układ drukujący według niniejszego wynalazku, który zawiera wkład drukowania atramentowego przeznaczony do przeprowadzania drukowania na nośniku druku, w widoku perspektywicznym z góry, Fig. 2 przedstawia atramentowy wkład drukowania z Fig. 1 wyodrębniony w widoku perspektywicznym z dołu, fig. 3 jest uproszczonym schematem blokowym układu drukującego z Fig. 1, który zawiera część drukarkową i część głowicy drukującej, Fig. 4 jest schematem blokowym pokazującym dalszy szczegół jednego korzystnego rozwiązania urządzenia sterowania drukiem związanego z częścią drukarkową i głowicą drukującą przedstawioną z 16 grupami generatorów kropelek, Fig. 5 jest schematem blokowym przedstawiającym dalszy szczegół jednej grupy generatorów kropelek, posiadającej 26 oddzielnych generatorów kropelek, Fig. 6 jest schematycznym rysunkiem przedstawiającym dalszy szczegół korzystnego rozwiązania jednego oddzielnego generatora kropelek według niniejszego wynalazku, Fig. 7 jest schematycznym rysunkiem przedstawiającym dwa oddzielne generatory kropelek do głowicy drukującej według niniejszego wynalazku przedstawionej na Fig. 5, Fig. 8 jest wykresem czasowym działania głowicy drukującej według niniejszego wynalazku przedstawionej na Fig. 4, Fig. 9 jest alternatywnym wykresem czasowym działania głowicy drukującej według niniejszego wynalazku przedstawionej na Fig. 4, Fig.10 jest szczegółowym wykresem czasowym szczelin czasowych 1 i 2 przedstawionych na Fig. 8, Fig. 11 jest szczegółowym wykresem czasowym szczelin czasowych 1 i 2 alternatywnego rozwiązania z Fig. 9.
Pokazany na fig. 2 wkład 14 z tuszem zawiera drukującą głowicę 24, która reaguje na aktywujące sygnały z układu 12 drukowania, by selektywnie osadzać tusz na nośniku 22. W korzystnym przykładzie wykonania drukująca głowica 24 jest utworzona na podłożu, takim jak krzem. Drukująca głowica 24 jest przymocowana do korpusu 25 wkładu. Drukujący wkład 14 zawiera wiele elektrycznych styków 26, które są rozmieszczone na korpusie 25 tak, że kiedy jest on prawidłowo wprowadzony w skaningową karetkę, powstaje połączenie elektryczne pomiędzy odpowiednimi stykami (nie pokazano) przyporządkowanymi drukarkowej części 12. Każdy z elektrycznych styków 26 jest elektrycznie podłączony do drukującej głowicy 24 poprzez każdy spośród wielu przewodów elektrycznych (nie pokazano). Dzięki temu sygnały aktywacyjne z drukarkowej części 12 są doprowadzane do głowicy drukującej 24. W korzystnym przykładzie wykonania styki elektryczne 26 są utworzone w giętkim obwodzie 28. Giętki obwód 28 zawiera izolujący materiał, taki jak polimid oraz przewodzący materiał, taki jak miedź. Przewody są wykonane w giętkim obwodzie do elektrycznego łączenia każdego z elektrycznych styków 26 z elektrycznymi stykami wykonanymi na głowicy drukującej 24. Głowica drukująca 24 jest zamontowana i elektrycznie połączona z giętkim obwodem 28 przy wykorzystaniu odpowiedniej techniki, takiej jak automatyczny montaż na taśmie Tape Automated Bonding (TAB).
Fig.4 przedstawia uproszczony blokowy schemat elektryczny, pokazujący bardziej szczegółowo urządzenie 36 sterowania drukowaniem w drukarkowej części 12 i głowicę drukującą 24 w drukującym wkładzie 16. Urządzenie 36 sterowania drukowaniem zawiera źródło prądu zasilające układy sterowania, generator adresów i generator zezwalający. Źródło prądu służące do zasilania układów sterowania, generator adresów i generator zezwalający wytwarzają prąd sterowania, sygnały adresowe i sygnały zezwalające przy sterowaniu za pomocą urządzenia sterującego lub sterownika 36, podawane na głowicę drukującą 24, by selektywnie uruchamiać każdy z przyporządkowanych jej generatorów kropelek.
Fig. 5 jest schematem blokowym przedstawiającym pojedynczą grupę generatorów kropelek spośród wielu grup generatorów kropelek pokazanych na fig. 4. W korzystnym przykładzie wykonania pojedyncza grupa generatorów kropelek, pokazana na fig. 5, jest grupą złożoną z dwudziestu sześciu oddzielnych generatorów kropelek, z których każdy jest podłączony do wspólnego źródła prądu sterowania. Ta grupa generatorów kropelek, pokazana na fig. 5, podłączona jest do wspólnego źródła prądu sterowania, oznaczonego P(1) na fig. 4. Poszczególne generatory kropelek w grupie generatorów kropelek są zestawione w pary generatorów kropelek, przy czym każda para generatorów kropelek jest podłączona do innego źródła sygnałów adresowych. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 5 pierwsza para generatorów kropelek jest podłączona do źródła sygnałów adresowych, oznaczonego A(1), druga para generatorów kropelek jest podłączona do drugiego źródła sygnałów adresowych oznaczonego A(2), trzecia para generatorów kropelek jest podłączona do źródła sygnałów adresowych oznaczonego A(3) itd., aż do trzynastej pary generatorów kropelek, które są podłączone do trzynastego źródła sygnałów adresowych, oznaczonego A(13). Każdy z dwudziestu sześciu oddzielnych generatorów kropelek, pokazanych na fig. 5, jest również podłączony do źródła sygnałów zezwalających. W korzystnym przykładzie wykonania źródło sygnałów zezwalających jest parą sygnałów zezwalających, oznaczoną E(1-2).
Fig. 6 przedstawia korzystny przykład wykonania oddzielnego generatora 42 kropelek. Generator 42 kropelek reprezentuje jeden oddzielny generator kropelek, pokazany na fig. 5. Jak pokazano na fig. 5, dwa oddzielne generatory 42 kropelek tworzą parę generatorów 42 kropelek, z których każdy jest podłączony do wspólnego źródła sygnałów adresowych. Oddzielny generator kropelek, pokazany na fig. 6, reprezentuje jeden z pary generatorów 42 kropelek podłączonych do źródła adresowego 1, oznaczonego A(1) na fig. 5. Wszystkie źródła sygnałów, takich jak sygnały adresowe A(1) i sygnały zezwalające E(1-2) omówione w odniesieniu do fig. 6 i 7, są sygnałami, które są przekazywane pomiędzy odpowiednim źródłem sygnałów a wspólnym punktem odniesienia 46. Ponadto, źródło prądu sterowania jest utworzone pomiędzy odpowiednim źródłem prądu sterowania oznaczonym P(1) a wspólnym punktem odniesienia 46.
Generator 42 kropelek zawiera grzejny element 44 podłączony do źródła prądu sterowania. Dla generatora 42 kropelek pokazanego na fig. 6 źródło prądu sterowania jest oznaczone P(1). Element grzejny 44 jest połączony szeregowo z urządzeniem komutacyjnym 43 pomiędzy źródłem prądu sterowania P(1) a wspólnym punktem odniesienia 46. Urządzenie komutacyjne 48 zawiera parę sterowanych końcówek włączonych pomiędzy element grzejny 44 a wspólny punkt odniesienia 46. Z urządzeniem komutacyjnym 8 zawarta jest również końcówka sterująca, przeznaczona do sterowania końcówek sterowanych. Urządzenie komutacyjne 48 służy do podawania sygnałów aktywacyjnych na końcówkę sterującą, by selektywnie umożliwiać przepływ prądu pomiędzy parą końcówek sterowanych. Dzięki temu uaktywnienie końcówek sterujących umożliwia przepływ prądu sterowania ze źródła prądu sterowania oznaczonego P(1) poprzez element grzejny 44, na skutek czego wytwarzana jest energia cieplna, która jest wystarczająca do wyrzucenia tuszu z głowicy drukującej 24.
Fig.7 przedstawia bardziej szczegółowo parę generatorów kropelek, które są utworzone przez generator kropelek 42 i generator kropelek 42′. Każdy z tych generatorów 42 i 42′ kropelek, które tworzą parę generatorów kropelek, jest taki sam, jak generator 42 kropelek omówiony poprzednio na podstawie fig. 6. Z tej pary generatorów kropelek każdy generator jest podłączony do źródła sygnałów adresowych A(1), pokazanego na fig. 5. Każdy z generatorów 42 i 42′ kropelek jest podłączony do wspólnego źródła prądu sterowania P(1) i do wspólnego źródła adresowych sygnałów A(1). Jednakże pierwszy i drugi sygnał zezwalający E(1) i E(2) są podawane inaczej na generator 42′ kropelek niż na generator 42 kropelek. W generatorze 42′ pierwszy zezwalający sygnał E(1) jest podawany na bramkę lub końcówkę sterującą trzeciego urządzenia komutacyjnego 52′, natomiast w generatorze 42 kropelek pierwszy sygnał zezwalający E(1) jest podawany na bramkę lub końcówkę sterującą drugiego urządzenia komutacyjnego 50. Podobnie drugi zezwalający sygnał E(2) jest podawany na bramkę lub końcówkę sterującą drugiego urządzenia komutacyjnego 50′ w generatorze 42′ kropelek w odróżnieniu od generatora 42 kropelek, gdzie drugi sygnał zezwalający E(2) jest podawany na bramkę lub końcówkę sterującą trzeciego urządzenia komutacyjnego 52. Fig. 8 jest wykresem czasowym ilustrującym działanie głowicy drukującej 24. Głowica drukująca 24 ma pewien czas cyklu dla każdego z generatorów kropelek na głowicy drukującej 24, w którym mogą być one uaktywnione. Ten czas cyklu jest reprezentowany przez czas T na fig. 8. Czas T może być podzielony na 29 interwałów czasowych, wszystkie o takim samym czasie trwania. Te interwały czasowe są reprezentowane przez szczeliny czasowe 1-29. Każda z pierwszych dwudziestu sześciu szczelin czasowych reprezentuje czas, w którym grupa generatorów kropelek może być uaktywniona, jeżeli drukowany obraz tego wymaga. Szczeliny czasowe 27, 28 i 29 reprezentują interwały czasowe podczas cyklu głowicy drukującej, w którym żaden z generatorów kropelek nie jest uaktywniony. Szczeliny czasowe 27, 28 i 29 są wykorzystywane przez układ drukujący 10 do realizacji różnych zadań, takich jak synchronizacja położenia karetki 18 i danych aktywacji generatorów kropelek oraz przesyłania danych aktywacji z drukarkowej części 12 na głowicę drukującą 24, by wymienić tylko kilka z nich.
Pokazano 13 różnych źródeł sygnałów adresowych oznaczonych przez A(1)-A(13). Ponadto pokazano pierwszy i drugi sygnał zezwalający, reprezentowane przez E(1) i E(2). Wreszcie pokazano również zgrupowane razem wszystkie źródła prądu sterowania P(1-16). Na fig. 8 widać, że każdy z sygnałów adresowych jest uaktywniany okresowo, przy czym okres aktywacji każdego sygnału adresowego jest równy czasowi cyklu T głowicy drukującej 24. Ponadto, w tym samym czasie aktywny jest nie więcej niż jeden sygnał adresowy. Każdy sygnał adresowy jest aktywny w dwóch kolejnych szczelinach czasowych.
Fig. 9 przedstawia korzystny wykres czasowy dla każdego ze źródeł prądu sterowania P(1-16), źródeł sygnałów adresowych A(1-13) i zezwalających sygnałów E(1-2) dla głowicy drukującej 24 według niniejszego wynalazku. Wykres czasowy z fig. 9 jest podobny do wykresu czasowego z fig. 8 z tym wyjątkiem, że każde źródło adresowych sygnałów A(1-13) zamiast pozostawać aktywne przez całe dwie kolejne szczeliny czasowe, pokazane na fig. 8 jest aktywne tylko przez część każdej z dwóch szczelin czasowych, pokazanych na fig. 9.
Fig. 10 przedstawia bardziej szczegółowo szczeliny czasowe 1 i 2 z wykresu czasowego przedstawionego na fig. 8. Ponieważ jedynym sygnałem adresowym aktywnym podczas szczeliny czasowej 1 i 2 jest sygnał A(1), tylko ten sygnał adresowy A(1) trzeba przedstawić na fig. 10. Jak opisano poprzednio, ważne jest, żeby pierwszy i drugi sygnał zezwalający E(1) i E(2) nie były aktywne równocześnie, by uniknąć utworzenia drogi o małej rezystancji do wspólnego punktu odniesienia 46, 10 PL 223 993 B1 co powodowałoby upływ prądu ze źródła adresowych sygnałów A(1-13). Wypełnienie przebiegu okresowego każdego z tych dwóch sygnałów zezwalających E(1) i E(2) powinno zatem być mniejsze niż 50%. Na fig. 10 interwał czasowy TE pomiędzy przejściem od stanu aktywnego do stanu nieaktywnego pierwszego zezwalającego sygnału E(1) a przejściem od stanu nieaktywnego do stanu aktywnego drugiego zezwalającego sygnału E(2) powinien być większy niż zero.
Każdy indywidualny generator 42 kropelek, jak pokazano na fig. 6, nie wymaga stałego zasilania albo prądu polaryzacji, natomiast polega na sygnałach wejściowych, takich jak sygnały adresowe, sygnały ze źródła prądu sterowania i sygnały zezwalające, by zasilać energią lub uaktywniać generator 42 kropelek. Jak opisano powyżej w odniesieniu do przebiegu czasowego sygnałów, ważne jest, aby sygnały te były podawane w prawidłowej kolejności, tak aby uzyskać prawidłowe działanie generatora 42 kropelek. Ponieważ generator 42 kropelek według niniejszego wynalazku nie wymaga stałego zasilania, generator 42 kropelek może być realizowany w stosunkowo prostej technologii, takiej jak technologia NMOS, która wymaga mniejszej liczby etapów produkcji niż bardziej skomplikowana technologia, taka jak CMOS. Użycie technologii, która ma mniejsze koszty wytwarzania, dodatkowo zmniejsza koszty głowicy drukującej 24. Wreszcie, użycie mniejszej liczby połączeń elektrycznych pomiędzy drukarkową częścią 36 a głowicą drukującą 24 powoduje tendencję do zmniejszenia kosztów drukarkowej części 36, jak również zwiększenia niezawodności układu drukującego 10.
Na zakończenie należy jeszcze chyba wspomnieć o technice elastycznych obwodów drukowanych, które zostały zastosowane z sukcesem w technice głowic drukujących tzw. cardridges, czołowych producentów drukarek.
Patent US9277640 FLEXBLE PRINTED CIRCUIT BOARD AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME, Fukui Precison Component, Ho et al. Data patent: 1.03.2016. opisuje konstrukcje elastycznej płytki drukowanej, która zawiera elastyczną jednostkę obwodu drukowanego i elektromagnetyczną strukturę ekranującą. Elastyczna jednostka obwodu drukowanego zawiera warstwę podstawową i pierwszą warstwę obwodu utworzoną na powierzchni warstwy podstawowej. Elektromagnetyczna struktura ekranująca zawiera pierwszą warstwę izolacyjną i warstwę miedzi. Pierwsza warstwa izolacyjna przylega do powierzchni pierwszej warstwy obwodowej z dala od warstwy podstawowej. Co najmniej jeden ślepy otwór jest zdefiniowany w elektromagnetycznej strukturze ekranującej. Warstwa miedzi jest elektrycznie połączona z pierwszą warstwą obwodu za pomocą struktury poszycia wypełnionej nieprzelotowym otworem.
FIG.1 jest schematem blokowym sposobu wytwarzania elastycznej płytki obwodu drukowanego według przykładu wykonania niniejszego ujawnienia; FIG. 2 jest widokiem w przekroju elastycznego podłoża obwodu drukowanego zawierającego dwie miedziane folie; FIG. 3 ilustruje, że miedziane folie elastycznego podłoża obwodu drukowanego z FIG. 2, z wytrawionymi ścieżkami obwodów; FIG. 4 jest widokiem w przekroju elastycznej warstwy miedzi powleczonej żywicą; FIG.5 jest przekrojem poprzecznym warstwy przykrywającej; FIG.6-9 ilustruje kolejne etapy scalania warstw przewodzących i ekranujących elastycznego obwodu drukowanego.
Elastyczne podłoże obwodu drukowanego 100 zawiera FIG.2 warstwę podstawową 110, pierwszą warstwę miedzianą 111 i drugą warstwę miedzianą 112 odpowiednio rozmieszczone po przeciwnych stronach warstwy podstawowej 110. Podłoże elastycznego obwodu 100 zawiera co najmniej jeden przewodzący przelotowy otwór 114, który elektrycznie łączy pierwszą miedzianą warstwę 112 i drugą miedzianą warstwę 112. Warstwa podstawowa 110 może być elastyczną warstwą żywicy. Pierwsza miedziana folia 111 i druga miedziana folia 112 są selektywnie trawione, aby odpowiednio utworzyć pierwszą warstwę obwodu 113 i drugą warstwę obwodu 115, uzyskując w ten sposób elastyczny zespół obwodu drukowanego 300, jak pokazano na FIG. 3.
W kolejnym kroku jak pokazano na FIG. 4 wytwarzana jest górna elastyczna warstwa miedzi 120 powlekana żywicą, która zawiera pierwszą warstwę klejącą 121, pierwszą warstwę izolacyjną 122 i trzecią warstwę miedziową 123 przyklejoną w opisanej kolejności. Pierwsza warstwa izolacyjna 122 może być elastyczną warstwą żywicy, taką jak poliimid, politereftalan etylenu lub naftalan polietylenu. Warstwa dolna 130, jak pokazano na FIG. 5 zawiera drugą warstwę klejącą 131 i drugą warstwę izolacyjną 132 przylegającą do drugiej warstwy klejowej 131. Druga warstwa izolacyjna 130 może być elastyczną warstwą żywicy, taką jak poliimid, politereftalan etylenu lub naftalan polietylenu.
Elastyczna warstwa górna miedź 120 powlekana żywicą, elastyczne podłoże obwodu drukowanego 300 i warstwa dolna wierzchnia 130 są laminowane razem, jak pokazano na FIG. 6. Pierwsza warstwa klejąca 121 jest spojona na powierzchni pierwszej warstwy obwodowej 113, z dala od warstwy podstawowej 110. Druga warstwa klejąca 131 jest sklejona z drugą warstwą obwodową 115 z dala od warstwy podstawowej 110. Pierwsza warstwa żywiczna 121 i druga warstwa 131 całkowicie wypełniają otwór 114. Struktura poszycia 140 jest uformowana na powierzchni trzeciej warstwy miedzi 123 od pierwszej warstwy izolacyjnej 122 i całkowicie wypełnia ślepy otwór 124 w procesie galwanizacji, jak pokazano na FIG. 8 W tym przykładzie wykonania struktura poszycia 140, trzecia warstwa miedzi 123, pierwsza warstwa izolacyjna 122 i pierwsza warstwa klejąca 121 tworzą elektromagnetyczną strukturę ekranującą 141. Struktura poszycia 140 umieszczona na powierzchni trzeciej warstwy miedzi 123 i trzecia warstwa miedzi 123 są elektrycznie połączone z pierwszą warstwą obwodu 113 przez strukturę poszycia 140 wypełniającą ślepy otwór 124. Warstwa 150 odporna na lutowie jest uformowana na powierzchni poszycia 140 z dala od pierwszej warstwy izolacyjnej 122, tworząc w ten sposób elastyczną płytkę drukowaną 10, jak pokazano na FIG.9. Warstwa 150 odporna na lutowie jest skonfigurowana do ochrony elektromagnetycznej struktury ekranującej 141. Ostatecznie elastyczny obwód drukowany 300 zawiera warstwę podstawową 110, pierwszą warstwę obwodową 113 i drugą warstwę obwodową 115 odpowiednio rozmieszczone po przeciwnych stronach warstwy podstawowej 110. Obwód drukowany 300 zawiera również co najmniej jeden przewodzący otwór przelotowy 114 przechodzący przez pierwszą warstwę obwodu 113, warstwę podstawową 110 i drugą warstwę obwodu 115 oraz połączenie elektryczne warstwy obwodu 113 i drugiej warstwy obwodu 115.
Wnioski
W rozwoju technologii drukarek atramentowych znaczącą role odegrała piezoelektryczna metoda wydruku, która polega na sterowaniu dyszy atramentowej za pomocą odwrotnego efektu piezoelektrycznego. Aby wdrożyć tę metodę, w każdej dyszy instalowany jest płaski piezokrystal połączony z diafragmą, który w wyniku deformacji pod wpływem pola elektrycznego wyrzuca krople tuszu na papier. Przypadkowo pod koniec lat 70-tych Ichiro Endo inżynier Canon odkrył i opatentował nowa technologie termicznego drukowania atramentowego, która określona została nazwą Thermal (Thermal Ink Jet), zwany także BubbleJet . W 1985 roku pojawił się pierwszy komercyjny model drukarki monochromatycznej - Canon BJ-80. W tym samym czasie firma HP niezależnie opracowała technologie termicznego wydruku atramentowego, która była wynikiem prowadzonych prac nad opracowaniem technologii cienkowarstwowej do zastosowań w układach scalonych. W trakcie prób testowania reakcji cienkiej folii krzemowej na stymulacje elektryczną okazało się, że ma ona właściwości wydalania kropli płynu leżącego pod nią. Narodził się pomysł kontrolowania strumienia płynu w urządzeniach do znakowania atramentowego. Dalsze prace nad miniaturyzacja technologii znakowania doprowadziły do opatentowania nowej technologii wydruku atramentowego, która dodatkowo miała tę zaletę, że wymagała bardzo małej mocy do drukowania i była z natury niedroga w produkcji. Pierwsza drukarka HP z termicznym wydrukiem atramentowym, pod nazwa ThinkJet została wprowadzona w 1984 roku. W ramach współpracy patentowej oraz wymiany licencji, obie te firmy zyskały ogromną przewagę nad konkurencją – szacuje się że obecnie posiadają 90% europejskiego rynku drukarek atramentowych.
Reasumując termiczne atramentowe wkłady drukujące działają poprzez szybkie podgrzanie małej objętości atramentu, aby spowodować odparowanie atramentu i wyrzucenie go przez jeden z wielu otworów, tak aby wydrukować kropkę atramentu na nośniku zapisu, takim jak arkusz papieru. Zazwyczaj otwory są umieszczone w jednym lub więcej liniowych układach w elemencie dyszowym. Prawidłowo sekwencyjne wyrzucanie atramentu z każdego otworu powoduje, że znaki lub inne obrazy są drukowane na papierze, gdy głowica drukująca jest przesuwana względem papieru. Papier jest zwykle przesuwany za każdym razem, gdy głowica drukująca przesuwa się po papierze. Termiczna drukarka atramentowa jest szybka i cicha, ponieważ tylko tusz uderza w papier. Te drukarki zapewniają wysoką jakość druku i mogą być zarówno kompaktowe, jak i niedrogie.
Procesy ablacji laserowej mają wyraźną przewagę nad innymi formami wiercenia laserowego w celu tworzenia precyzyjnych otworów, komór odparowywania i kanałów atramentu. Podczas ablacji laserowej krótkie impulsy intensywnego światła ultrafioletowego są absorbowane w cienkiej powierzchniowej warstwie materiału w odległości około 1 mikrometra lub mniej od powierzchni. Preferowane energie impulsu są większe niż około 100 milijuli na centymetr kwadratowy, a czas trwania impulsu jest krótszy niż około 1 mikrosekundy. W tych warunkach intensywne światło ultrafioletowe fotodysocjuje wiązania chemiczne w materiale. Ponadto zaabsorbowana energia ultrafioletowa jest skoncentrowana w tak małej objętości materiału, że szybko ogrzewa zdysocjowane fragmenty i wyrzuca je z powierzchni materiału. Ponieważ procesy te zachodzą tak szybko, nie ma czasu na rozprzestrzenianie się ciepła do otaczającego materiału. W rezultacie otaczający obszar nie topi się ani nie uszkadza w inny sposób, a obwód odparowanych elementów może dokładnie odtworzyć kształt padającej wiązki optycznej z dokładnością w skali około jednego mikrometra. Ponadto ablacja laserowa może również tworzyć komory o zasadniczo płaskich powierzchniach dolnych, które tworzą płaszczyznę wpuszczoną w warstwę, pod warunkiem, że gęstość energii optycznej jest stała w obszarze ablacji. Procesy ablacji laserowej mają również wiele zalet w porównaniu z konwencjonalnymi procesami litograficznego elektroformowania do formowania elementów dyszowych do atramentowych głowic drukujących. Na przykład procesy ablacji laserowej są na ogół tańsze i prostsze niż konwencjonalne procesy elektroformowania litograficznego.
Ilustracje działania kasety drukujacej HP z piezoelektryczną metoda wydruku przedstawia film How inkjet printer work https://www.youtube.com/watch?v=9yeZSaigBj4
Zgodnie z tradycja pełna wersja artukułu zawarta jest w dokumencie: Inkjet printheadHP Total