專利名稱：流體噴射裝置中的空氣配置的制作方法
背景技術(shù)：
氣泡形式的空氣可以存在于例如打印頭的流體噴射裝置中。在某些流體噴射裝置中，氣泡可減小和/或堵塞流體流動，并造成裝置故障。氣泡配置可以提高流體噴射裝置的性能和可靠性。


在附圖中盡量使用相同部件來參考類似的結(jié)構(gòu)和部件。后綴字母適當(dāng)?shù)赜脕韰^(qū)分不同的實施例。這里表示的圖形是說明目的而沒有按照比例。
圖1表示按照一個實施例的示例性打印機的前立視圖；圖2表示按照一個實施例的示例性打印滑架的透視圖；圖3表示按照一個實施例的圖2所示示例性打印頭一部分的截面圖；圖4a、4c、4e、4g、4i、4k、4m和4o表示按照一個實施例的圖3所示示例性流體噴射裝置一部分放大截面圖；圖4b、4d、4f、4h、4j、4l和4n表示按照一個實施例的圖4a、4c、4e、4g、4i、4k和4m所述的流體噴射裝置一部分的頂視圖；圖5a表示按照一個實施例的示例性流體噴射裝置一部分的剖視透視圖；圖5b表示按照一個實施例圖5a所示示例性流體噴射裝置一部分的截面圖；圖5c表示按照一個實施例圖5a所示示例性流體噴射裝置一部分的頂視圖；圖5d表示按照另一實施例的示例性流體噴射裝置一部分的剖視透視圖；圖5e表示按照另一實施例圖5d所示示例性流體噴射裝置一部分的截面圖；圖5f表示按照另一實施例圖5d所示示例性流體噴射裝置一部分的頂視圖；圖5g表示按照附加實施例的另一示例性流體噴射裝置一部分的剖視透視圖；圖5h表示按照附加實施例圖5g所示示例性流體噴射裝置一部分的截面圖；圖5i表示按照附加實施例圖5g所示示例性流體噴射裝置一部分的頂視圖；圖6表示按照一個實施例的另一示例性流體噴射裝置一部分的放大截面圖；圖6a表示圖6所示示例性流體噴射裝置的實施例一部分的頂視圖；圖6b表示圖6所示示例性流體噴射裝置的實施例一部分的另一構(gòu)造的頂視圖；圖7表示按照一個實施例的另一示例性流體噴射裝置一部分的頂視圖；圖7a表示按照一個實施例的圖7所示示例性流體噴射裝置的實施例一部分的放大頂視圖；圖8表示按照一個實施例的另一示例性流體噴射裝置一部分的頂視圖。
具體實施例方式
下面描述的實施例涉及與例如打印頭的流體噴射裝置相關(guān)的方法和系統(tǒng)。因此，在下面的描述中將使用術(shù)語“油墨”，但是在適當(dāng)實施例中可以采用其它流體。
氣泡形式的其它原始空氣可以作為印刷裝置操作的副產(chǎn)品形成在油墨中。例如，當(dāng)油墨從一個或多個腔室噴射時，在印刷裝置的打印滑架中氣泡可以形成為噴射過程的副產(chǎn)品。
如果氣泡在例如打印頭的流體噴射裝置中積累，氣泡可以阻擋油墨流動到某些或所有的腔室中，并可造成流體噴射裝置故障。某些實施例提供可以從流體噴射裝置中清除空氣和/或氣泡以便減小這種故障的可能性，如下面變得清楚那樣。
圖1表示按照一個實施例的示例性印刷裝置。在此實施例中，印刷裝置包括打印機100。這里所示的打印機體現(xiàn)為噴墨打印機的形式。打印機100能夠進行黑白和/或彩色打印。術(shù)語“印刷”裝置指的是采用例如打印滑架的流體噴射裝置的任何類型的印刷裝置和/或圖像形成裝置，以便實現(xiàn)其功能的至少一部分。這種印刷裝置的實例可包括(但不局限于)打印機、復(fù)印機、傳真機和類似裝置。其它流體噴射裝置的實例包括例如用于醫(yī)療和實驗室設(shè)置的實驗室芯片的不同裝置。
圖2表示可以用于例如打印機100的印刷裝置的打印滑架202。打印滑架202包括打印頭204和構(gòu)造成與打印頭連接的滑架主體206?；苤黧w206可供應(yīng)油墨到打印頭204上，并可以包括內(nèi)部油墨供應(yīng)裝置和/或連接到外部油墨供應(yīng)裝置上。由打印頭204接收的油墨可以液滴的形式從面向外的表面208噴射。
雖然在打印滑架202上表示為單個打印頭204，其它打印滑架具有位于單個打印滑架上的多個打印頭。某些適當(dāng)?shù)拇蛴』芸梢允且淮涡缘?，而其它打印滑架具有與印刷裝置相同或超過印刷裝置的使用壽命的壽命。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將了解其它示例性構(gòu)造。
圖3表示圖2所示打印頭204的截面視圖。該截面圖沿著打印頭204的y軸線截取。一個或多個細槽304從第一襯底表面310到大致相對的第二襯底表面312穿過襯底306。細槽304可以具有任何適當(dāng)?shù)某叽?。例如，細槽可具有平行于x軸線測量的任何適當(dāng)?shù)拈L度。類似地，可以采用平行于y軸線獲取的任何適當(dāng)細槽寬度，其中許多實施例采用細槽寬度在100-200微米的范圍內(nèi)。更窄或更寬的寬度也是適當(dāng)?shù)摹?br> 在此特定實施例中，襯底306包括可以摻雜或不摻雜的硅。其它襯底材料可以包括(但不局限于)砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、玻璃、石英、陶瓷或其它材料。
襯底厚度t可以具有適用于所需應(yīng)用的任何適當(dāng)尺寸。在某些實施例中，襯底厚度t可以從小于100微米到大于2000微米的范圍。一個示例性實施例可以采用大約675微米厚度的襯底，盡管如果當(dāng)前的趨勢是日益小型化，將來的實施例可通常采用具有100-300微米或更少的厚度的襯底。
盡管這里描述單個襯底，其它適當(dāng)?shù)膶嵤├砂ㄔ诮M裝期間和/或在成品中具有多個部件的襯底。例如，一種這樣的實施例可采用具有第一部件和在處理過程中某一時刻丟棄的第二犧牲部件的襯底。
一個或多個薄膜層314可定位在第一表面310之上。薄膜層314形成不同的電氣部件，例如加熱元件316和/或壓電晶體、晶體管和沒有特別示出的電跡線。單個加熱元件316電連接到單個電跡線上。電能可以有選擇地供應(yīng)到加熱元件上，以便造成油墨從打印頭204噴射。采用例如壓電晶體或其它噴射裝置的其它電部件的實施例可以與噴墨類似地啟動。
在某些實施例中，具有形成其中的開口320、阻擋層322和孔口層324的一個或多個過濾器318靠近薄膜層314定位。油墨可從細槽304通過開口320到油墨供應(yīng)通道(通道)326。油墨可從單獨通道326供應(yīng)到腔室328。
通道326和腔室328可以通過阻擋層332至少部分地限定。油墨可經(jīng)由形成在孔口層324的各自定位噴嘴330從腔室328有選擇地噴射。噴嘴330包括第一噴嘴類型。在某些實施例中第二不同噴嘴類型還通過孔口層324限定。在此實施例中，第二噴嘴類型包括構(gòu)造成從打印頭去除氣泡的空氣清除開口332，這將在下面更加詳細說明。
在一個實施例中，過濾器318包括定位在襯底的第一表面310上的大致平的光成像聚合物過濾器層。在此特定實施例中，光成像過濾器層在細槽304形成之前旋涂在薄膜層314上。光成像過濾器層形成圖案并蝕刻以便形成開口320。另外，在此實施例中，阻擋層322在蝕刻之前定位在過濾器318上。普通技術(shù)人員將了解其它適當(dāng)構(gòu)造。另外，其它過濾器可包括不同的材料和/或可采用其它的開口形狀和/或尺寸。在一個這樣的實例中，可以采用不銹鋼過濾器。
單個加熱元件316可以定位在單個腔室328內(nèi)或其附近。在某些實施例中，可以通過阻擋層322和孔口層324至少部分地限定腔室328。也可以采用其它構(gòu)造。在此實施例中，通道326和腔室328形成圖案成阻擋層322。如普通技術(shù)人員理解到，這只是一個適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。在其它材料中，阻擋層322可包括可形成圖案的材料，例如圖像成像聚合物襯底，但是可以采用其它材料。
在一個實施例中，孔口層324包括鎳襯底。在另一實施例中，孔口層324是與阻擋層相同的材料。多種層可以形成、沉積和依附到前一層上。這里給出的構(gòu)造只是一種可能的構(gòu)造。例如，在可選擇實施例中，孔口層324和阻擋層322包括單個材料層。
圖4a-4o表示圖3所示的打印頭204的一部分。圖4a、4c、4e、4g、4i、4k、4m和4o表示沿著x軸線與細槽304橫向截取的剖視截面圖。圖4b、4d、4f、4h、4j、4l、4n和4l表示沿著xy平面截取的打印頭204一部分的頂視圖。
圖4a-4b表示從細槽304向外通過噴嘴330的流路f的一部分。通道326限定流路f的一部分，并經(jīng)由開口320和通道-腔室開口400流體連通到包括腔室328和細槽304的相鄰結(jié)構(gòu)上。
開口320構(gòu)造成使得油墨從細槽304進入通道326。在此實施例中，兩個開口320供應(yīng)通道326。其它實施例可采用或多或少開口以供應(yīng)通道。作為選擇或另外，還可以采用其它供應(yīng)構(gòu)造，其實例將在下面描述。
在此實施例中，在與流路f橫向觀看時單個開口320通常是圓形的。開口320具有直徑d1，該直徑在一個實施例中垂直于流路f測量大致是8微米。這里例如開口320的孔口將描述為具有包括一個直徑的單個尺寸，其中在與流路f橫向觀看時，孔口是圓形的。將描述具有各自垂直于穿過開口的流路f的各自部分所獲得的寬度和高度或者寬度和長度的其它構(gòu)造。流路的各自部分可認為是包括開口的孔軸線。
在圖4a和4b的實施例中，通道326和腔室328通過阻擋層322限定。噴嘴330和空氣清除開口330限定在孔口層324內(nèi)。在此特定實施例中，通道326可具有大約20微米的大致恒定高度d2。其它構(gòu)造的實例相對于圖6進行描述。
在一個實施例中，通道-腔室開口400具有大約10微米的第一寬度d3和20微米的高度d2。通道326從通道-腔室開口400向外漸縮到第二寬度d4，第二寬度d4在一個實施例中是接近空氣清除開口332的大約20微米。
噴嘴330具有直徑d5，在一個實施例中與流路f橫向測量，該直徑是大約15微米?？諝馇宄_口332沿著孔軸線b1延伸，并具有第一直徑d6，在一個實施例中與孔軸線橫向測量，該直徑是大約13微米并靠近孔口層324的外表面401。在此實施例中，空氣清除開口332還具有第二較大直徑d7，在一個實施例中靠近孔口成324的內(nèi)表面402測量，該直徑是大約20微米。
雖然在圖4a和4b的實施例中，開口320、噴嘴330和空氣清除開口332大致描述成圓形，其它適當(dāng)?shù)膶嵤├梢圆捎闷渌膸缀涡螤?，其中例如矩形和橢圓形形狀。
在操作中，油墨(未特別示出)可沿著流路f流動，直到通過噴嘴330噴射為止。例如，油墨經(jīng)由開口320從細槽304流入通道326。油墨接著從通道326經(jīng)由通道-腔室開口400供應(yīng)到腔室328。油墨在噴嘴330之上形成彎液面403a、403b以及空氣清除開口332，具有相當(dāng)?shù)募毑?04內(nèi)的典型略微負壓的表壓。
如圖4c-4f所示，通過啟動各自加熱元件316充分加熱并蒸發(fā)靠近加熱元件的并包括在腔室內(nèi)的某些油墨，油墨可從腔室328有選擇地噴射。包括在腔室328內(nèi)的油墨蒸發(fā)可增加腔室內(nèi)的壓力。當(dāng)腔室內(nèi)的壓力變得足以克服空氣流體界面的表面張力和壓力時，油墨404的液滴從腔室噴嘴330噴射，如圖4e所示。在噴射之后，油墨進入腔室328，并且重新形成彎液面403a。
激發(fā)油墨以造成從腔室噴射還可以具有其它后果。例如，當(dāng)油墨溫度增加時，氣體在油墨中的溶解性增加。因此，油墨中溶解的氣體可以是“滲氣”，并在腔室28和相關(guān)通道326內(nèi)形成氣泡406a、406b。滲氣只是氣泡出現(xiàn)在打印頭中的一個實例。其中其它的來源可以是腔室內(nèi)的蒸發(fā)過程、在油墨液滴噴射之后在重新填充期間將空氣“吞咽”到噴嘴內(nèi)以及和來自油墨供應(yīng)裝置的油墨一起承載的氣泡。
如圖4c-4d所示，氣泡406a、406b具有直徑d8、d9，該直徑在一個實施例中分別是5微米和8微米。接近氣泡的最小尺寸限制是通道寬度d3，該寬度在一個實施例中是10微米。根據(jù)通道326的截面區(qū)域，氣泡能夠采用大致接近球形的低能量構(gòu)造。
如圖4e-4f所示，所示氣泡(406a、406b)已經(jīng)生長和/或和其它氣泡一起結(jié)合成單個較大的氣泡406c。氣泡406c具有大約10微米的直徑d9，該直徑與接近氣泡的通道寬度d3類似。如果氣泡繼續(xù)生長，寬度d3開始限制氣泡，使其不在x和z尺寸上膨脹，而是造成氣泡在y尺寸上膨脹，并因此從大致球形形狀變形。
變形氣泡406c造成一個驅(qū)動力，該驅(qū)動力使得氣泡沿著通道326離開通道-腔室開口400并朝著在x尺寸上具有較小限制的通道326的空氣清除開口端部運動，并使得氣泡實現(xiàn)更加球形的構(gòu)造。驅(qū)動力的結(jié)果可以在圖4g-4h中看到，其中氣泡406c沿著通道326朝著通道的寬空氣清除開口端部運動。如圖4g-4h所示，氣泡406c具有大約15微米的直徑d9，該直徑與接近氣泡406c的通道寬度類似。
當(dāng)氣泡406c繼續(xù)膨脹時，x尺寸限制繼續(xù)提供用于氣泡的驅(qū)動力。如圖4i-4j所示，此時驅(qū)動力足以沿著通道的錐形繼續(xù)朝著空氣清除開口332運動氣泡406c，其中氣泡現(xiàn)在具有大約20微米的直徑d9并定位在通道326的至少局限部分處。在此位置上，氣泡406c具有最大的球形形狀，由此可以給出通道326的x、z的限制。另外，現(xiàn)在的氣泡生長通過三個尺寸(x、y和z)上所經(jīng)歷的曲率半徑之間的能量平衡來控制。在此實施例中，最為引入注意的氣泡生長是朝著腔室(在y軸線上)并朝著空氣清除開口(z軸線)，其中氣泡在這兩個主要生長方向上尋求平衡。
如圖4k-4l所示，氣泡406c繼續(xù)膨脹并通過通道326的尺寸限制在y和z尺寸上膨脹，并且采取非球形形狀。
如圖4m-4o所示，氣泡406c可以繼續(xù)沿著y尺寸朝著通道326的腔室端部生長，直到到達通道變得比氣泡可得到的另一開口更加局限為止。在此實施例中，氣泡406c朝著腔室328生長，使得沿著通道326的連續(xù)膨脹需要氣泡采取比膨脹到空氣清除開口332的情況更高的能量狀態(tài)，并克服空氣流體界面處的表面張力和壓力。在此特定實施例中，此點可出現(xiàn)在通道寬度小于或等于空氣清除開口直徑d6的情況下。在某些實施例中，這可以出現(xiàn)在通道寬度略微小于空氣清除開口的寬度d6的情況，因此使得能量狀態(tài)變成足夠高，以便將氣泡擴張到空氣清除開口內(nèi)，并克服彎液面。當(dāng)氣泡406c的容積繼續(xù)增加時，氣泡實現(xiàn)足夠高的能量狀態(tài)，以便克服彎液面403b的表面張力。當(dāng)氣泡的能量狀態(tài)變得足以克服彎液面的表面張力時，彎液面將“破壞”，使得包括氣泡的氣體經(jīng)由空氣清除開口332從打印頭中排出或排放。
圖4o表示氣泡從空氣清除開口332內(nèi)排放以及重新形成彎液面403b之后的打印頭204。氣泡的排出可以通過接近氣泡的油墨的毛細管壓力來輔助。在某些實施例中，啟動加熱元件316可以激發(fā)一次或多次，以便產(chǎn)生通過油墨的一個或多個壓力脈沖，以有助于排出氣泡。一旦包括氣泡的氣體從打印頭中排出時，彎液面403b重新形成。如果形成另外的氣泡，該過程重復(fù)進行。
在此實施例中，氣泡在所需方向上在例如通道的空間內(nèi)的運動和/或膨脹可以通過在該空間內(nèi)提供一個環(huán)境來實現(xiàn)，該環(huán)境可以是錐形的或者另外使得氣泡從空間的更加局限區(qū)域運動和/或膨脹到較少局限的區(qū)域。在此特定實施例中，更加局限的區(qū)域接近腔室，較少局限區(qū)域接近空氣清除開口。該實施例還選擇導(dǎo)入和離開通道的開口的相對尺寸，以便促進氣泡通過所需開口和/或不通過其它開口。與開口320和通道-腔室開口400相比時，空氣清除開口332具有相對較大的尺寸，使得與開口320和通道-腔室開口400相比，氣泡通過空氣清除開口時經(jīng)歷較大的曲率半徑。由此通過排出空氣清除開口，可以在打印頭內(nèi)控制氣泡。
圖5a-5i表示多個示例性空氣清除開口的構(gòu)造。
圖5a-5c表示形成在孔口層324a內(nèi)的空氣清除開口332a的一個實施例。圖5a表示按照本發(fā)明一個實施例的另一示例性流體噴射裝置的一部分的剖視透視圖。圖5b表示按照一個實施例圖5a所示示例性流體噴射裝置一部分的截面圖。圖5c表示按照一個實施例圖5a所示示例性流體噴射裝置一部分的頂視圖。
空氣清除開口332a在第一表面401a和大致相對的第二表面402a之間并沿著大致垂直于第一表面401a的孔軸線b2延伸通過孔口層324a?？卓趯?24a構(gòu)造成第二表面402a朝著打印頭的阻擋層定位，如相對于圖3所述那樣。
在此實施例中，空氣清除開口332a是大致截頂錐形形狀。其中其它示例性形狀包括半球形、碗形以及圓柱形。
如圖5b-5c所示，當(dāng)氣泡406d一部分如圖5b-5c所示膨脹到空氣清除開口內(nèi)時，油墨506可以截留在空氣清除開口332a。當(dāng)氣泡406d膨脹到空氣清除開口內(nèi)并且如圖5c所示與空氣清除開口的圓形形狀相符時，可以靠近第二表面402a截留油墨506。截留在空氣清除開口332a內(nèi)的油墨506在某些情況下可以增加壓力，足以克服空氣流體界面處的表面張力和壓力。作為選擇或另外，當(dāng)克服彎液面時，截留的油墨可以和氣泡一起從打印頭排出。
圖5d-5f表示空氣清除開口構(gòu)造的可選擇實施例，在圖5e-5f所示存在氣泡406e的情況下，該構(gòu)造趨于使得油墨從空氣清除開口332b排出回到打印頭。圖5d-5f表示分別與圖5a-5c類似的視圖。在此實施例中，空氣清除開口332b具有靠近至少一個毛細管區(qū)域510的中央?yún)^(qū)域508。在此實施例中，中央?yún)^(qū)域508是大致截頂錐形，并沿著孔軸線b3延伸通過孔口層324b。毛細管區(qū)域510至少部分延伸通過孔口層324b。在此實施例中，毛細管區(qū)域510在第一表面402a和第二表面402b之間整個延伸。在此實施例中，毛細管區(qū)域510通常是大致圓柱形的一部分。其它形狀可以提供類似的功能如圖5f所示，氣泡406b趨于膨脹以填充中央?yún)^(qū)域508，但是大致不填充毛細管區(qū)域510，這提供油墨506排回通過第一表面401b進入打印頭的重疊部分的路徑。提供油墨的排出路徑可以使得氣泡406e更容易克服空氣流體界面處的表面張力和壓力，并防止油墨排出空氣清除開口332。
圖5g-5i表示空氣清除開口構(gòu)造的附加實施例，該構(gòu)造趨于在存在氣泡406f的情況下使得油墨從空氣清除開口332c排回到打印頭。圖5g-5i表示各自與圖5d-5f類似的視圖。在此實施例中，空氣清除開口332c具有中央?yún)^(qū)域508a。標(biāo)示為512的孔口材料凸肋延伸到中央?yún)^(qū)域508a內(nèi)。在此實施例中，凸肋512是大致圓柱形的一部分。其它形狀可以提供類似的功能。
如圖5i所示，凸肋512造成氣泡406f采取油墨沿著其離開兩個毛細管區(qū)域510a、510b以排出的構(gòu)造。
普通技術(shù)人員應(yīng)該理解到可以采用其它適當(dāng)?shù)目諝馇宄_口構(gòu)造。
圖6-6a表示另一示例性打印頭的構(gòu)造。圖6表示與圖3類似的打印頭204a的截面圖，而圖6a表示與圖4b所示類似的視圖。在此實施例中，形成在阻擋層322a內(nèi)并定位在細槽304a的相對側(cè)上的一對腔室328a、328b經(jīng)由公共通道326a供應(yīng)。油墨沿著流路f經(jīng)由形成在過濾器318a內(nèi)的開口320a從細槽304a供應(yīng)進入通道326a。噴嘴330a、330b各自定位在腔室328a、328b下面。
空氣清除開口332d沿著通道326a在腔室328a和328b之間定位。在此實施例中，接近腔室328a的通道高度d10小于接近空氣清除開口332d的高度d11。在z方向上在過濾器318a和孔口層324d之間的通道高度通常從d10的數(shù)值減小到d11的數(shù)值。在此特定實施例中，孔口層的內(nèi)表面402d采用灰級蝕刻形成圖案以便實現(xiàn)錐形構(gòu)造。其中通過在過濾器318a、薄膜314a和/或襯底306a內(nèi)形成傾斜，其它實施例可以實現(xiàn)z尺寸上的錐形通道高度。
通道326a的錐形構(gòu)造趨于造成位于通道內(nèi)的氣泡朝著空氣清除開口332d運動和/或膨脹。空氣清除開口的相對尺寸促使氣泡經(jīng)由空氣清除開口而不是經(jīng)由開口320a或進入腔室328a排出通道326a。
在此實施例中，開口320a沿著流路f延伸通過過濾器318a并具有10微米的直徑d12，該直徑小于沿著空氣清除開口的孔軸線b5截取的15微米的直徑d13?？諝馇宄_口直徑d13大于從通道-腔室開口400a開始的至少一個尺寸。在此特定實施例中，通道-腔室開口尺寸包括z方向上的10微米高度d10以及x方向上的20微米的寬度d14。與空氣清除開口332a的15微米直徑d13相比，10微米的通道-腔室開口高度尺寸d10更加局限。同樣，與空氣清除開口的15微米相比，開320a的10微米直徑d12更加局限。由此，在通道326a中膨脹的氣泡將趨于通過空氣清除開口332d，而不是通過開口320a，或進入通道-腔室開口400a。
圖6b表示可選擇的通道構(gòu)造，該構(gòu)造有助于朝著空氣清除開口33d運動氣泡。此特定實施例保持圖6所示的錐形通道高度。該實施例還添加錐形的通道寬度，以便進一步促進通道326b中的氣泡朝著空氣清除開口332d運動和/或膨脹，并離開腔室328b。
通道326b在其通道-腔室開口400b具有寬度d16，該寬度比接近空氣清除開口322d的寬度d17小。通道在這兩個數(shù)值之間漸縮。這種構(gòu)造可有助于氣泡朝著空氣清除開口332d運動。當(dāng)氣泡繼續(xù)生長，同時滲氣或擴張，氣泡將朝著系統(tǒng)中的最大尺寸生長。因此，氣泡在通道326b內(nèi)沿著y軸線朝著空氣清除開口332d生長直到排入空氣清除開口332d并克服其彎液面為止。此時，氣泡可經(jīng)由空氣清除開口從系統(tǒng)排出。
圖7-7a表示又一示例性打印頭構(gòu)造。圖7表示過濾器318b、阻擋層322b和孔口層324b而沒有層疊的襯底的頂視圖。為了便于說明，過濾器318b表示未局部剖去。圖7a表示圖7所示部件一部分的略微放大視圖。
此實施例采用形成在阻擋層322b中的歧管區(qū)域702。歧管區(qū)域702可經(jīng)由開口320b接收油墨。油墨可從一個或多個開口進入單個通道326b。在多個實施例中，開口的實例可包括開口320b、歧管-通道開口704以及通道-通道開口706。歧管-通道開口704具有大于通道-通道開口706的尺寸d19的尺寸d18。在此實施例中，歧管-通道尺寸d18是大約12微米，而通道-通道尺寸d19是大約9微米。通道-腔室尺寸d20包括10微米。
在單個通道326b中形成或者另外出現(xiàn)的氣泡可以例如通過繼續(xù)滲氣生長，并且趨于經(jīng)由開口排入或排出具有最小限制尺寸的通道。該實施例在z方向上保持在孔口層324b和過濾器318b之間限定的20微米的大致均勻距離。因此，最小限制開口包括歧管-通道開口704。當(dāng)?shù)竭_足夠的能量狀態(tài)時，在通道326b內(nèi)限制的氣泡406c將趨于運動通過歧管-通道開口704。與歧管-通道開口704相比，如果需要較高的能量構(gòu)造來通過較小的通道-通道開口706，氣泡406c將不趨于在相鄰?fù)ǖ乐g遷移。
在此實施例中，歧管區(qū)域702具有沿著短或y軸線獲得的大約50微米的寬度d21以及與重疊細槽的長度類似的x方向的長度。歧管區(qū)域702內(nèi)的氣泡趨于沿著歧管區(qū)域膨脹，而不是通過歧管-通道開口704的更加局限尺寸或者通過具有9微米直徑d22的開口320b。當(dāng)歧管在x和y方向上被氣泡填充時，具有15微米直徑d23的空氣清除開口332e可以提供氣泡可以得到的最大尺寸開口。因此，歧管區(qū)域702內(nèi)的氣泡可在歧管區(qū)域內(nèi)膨脹，直到尺寸限制造成氣泡從空氣清除開口332e排出為止。
在可選擇實施例中，在沒有空氣清除開口的情況下控制氣泡。相反，進出通道的開口的相對尺寸可以選擇成將氣泡排出各自噴嘴。通過將通道-腔室尺寸d20和噴嘴直徑d24制成大于例如歧管-通道開口704和通道-通道開706的其它通道開口，局限于通道內(nèi)的氣泡可遷移離開噴嘴，而不遷移到相鄰?fù)ǖ啦撛诘刈钃跤湍谄渲辛鲃印?br> 圖8表示與圖7類似的實施例。在此視圖中，孔口層324e位于阻擋層322c下面，阻擋層位于過濾器318c下面。在此實施例中，開口320c定位在通道326c以及歧管702a上面。該尺寸與圖7所示相同，使得氣泡趨于從通道326c遷移到歧管區(qū)域內(nèi)，而不是進入相鄰?fù)ǖ?26c或通過320c。一旦在歧管區(qū)域702a內(nèi)，氣泡遷移離開空氣清除開口332f，而不是回到通道內(nèi)。
在此實施例中，單個通道326c可經(jīng)由定位在通道之上的開口320c和/或相鄰?fù)ǖ澜邮沼湍?，即使氣泡占?jù)部分或所有的歧管區(qū)域702a。在歧管區(qū)域內(nèi)存在氣泡的情況下，該構(gòu)造可有助于保持足夠的油墨流動到腔室。
根據(jù)打印滑架的操作狀態(tài)可以改變氣泡進入打印頭。在周期使用打印滑架時，油墨可以固化或者在接近空氣清除開口處形成硬殼。某些實施例可以在空氣清除開口附近定位啟動加熱元件或其它激發(fā)裝置。加熱元件可以不時激發(fā)，例如在打印頭定位在服務(wù)站上時。激發(fā)加熱元件可以噴射油墨，這可以排出空氣清除開口附近的任何形成硬殼或干躁的油墨，否則這些油墨開始堵塞空氣清除開口。
雖然以上出于說明目的提供具有適當(dāng)尺寸的特定實例，普通技術(shù)人員將了解到其它適當(dāng)尺寸同樣是適當(dāng)?shù)摹?br> 所示實施例提供用于在氣泡出現(xiàn)在例如打印頭的流體噴射裝置內(nèi)時控制氣泡的多種結(jié)構(gòu)和方法。其它示例性實施例可以其它方式和/或在其它位置控制氣泡。例如，一個適當(dāng)實施例可以沿著流體饋送路徑在方便位置上定位氣泡控制結(jié)構(gòu)。另一實例可將空氣清除開口定位在噴嘴的任一端上，如圖7和8所示。通過經(jīng)由成核作用形成氣泡并通過局部加熱油墨保持連續(xù)滲氣，該結(jié)構(gòu)設(shè)計成預(yù)先減小隨后供應(yīng)到打印頭的油墨中所含氣體量。該結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造成限定流體饋送路徑通過其中的空間。
在一個這樣的實施例中，結(jié)構(gòu)可限定油墨流動的空間。當(dāng)油墨通過結(jié)構(gòu)時，油墨可以加熱以便造成滲氣和所得氣泡。氣泡可以通過有目的地選擇連接到空間的開口的相對尺寸和形狀并與空間形成相結(jié)合來控制氣泡。例如，油墨可以沿著流體饋送路徑運行，并可以經(jīng)由第一開口進入該空間，并且經(jīng)由第二開口排出。具有大于任一第一和第二開口的最小尺寸的最小尺寸第三開口可以使得氣泡排出該空間，并進一步有效地與油墨分離。該過程可以進一步通過漸縮空間的形狀來加強，使得該空間的至少局限區(qū)域接近第三開口。這只是控制氣泡的另一示例性實施例。普通技術(shù)人員應(yīng)該理解到其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。
所示實施例可以提供在打印頭或其它流體噴射裝置中控制氣泡的方法和系統(tǒng)。氣泡可以通過控制進出例如油墨饋送通道的空間的開口的相對尺寸來控制。某些實施例采用空氣清除開口作為其中一個開口，并選擇相對尺寸，這有助于氣泡經(jīng)由空氣清除開口而不是其它開口遷移。
盡管特別針對結(jié)構(gòu)特征和方法步驟在語言上描述了本發(fā)明的概念，應(yīng)該理解到所附權(quán)利要求不必須局限于所描述的的特定結(jié)構(gòu)或步驟上。而是，特定結(jié)構(gòu)和步驟作為實施形式來描述。
權(quán)利要求
1.一種流體噴射裝置，包括構(gòu)造成經(jīng)由噴嘴噴射流體液滴的腔室；構(gòu)造成經(jīng)由第一開口供應(yīng)流體到腔室并構(gòu)造成經(jīng)由至少一個第二不同開口接收流體的流體饋送通道；與流體饋送通道連通并構(gòu)造成主要從流體噴射裝置排出氣泡的第三開口。
2.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，第三開口延伸到從中噴射流體液滴的流體噴射裝置的外表面。
3.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，第三開口包括形成孔口層內(nèi)的開口。
4.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，第一開口沿著第一孔軸線延伸，并且至少一個第二不同開口沿著第二孔軸線延伸，并且第三開口沿著第三孔軸線延伸，其中垂直于第三孔軸線獲得的第三孔的最小尺寸大于垂直于第一孔軸線獲得第一開口的最小尺寸以及大于垂直于第二孔軸線獲得的至少一個第二開口的最小尺寸。
5.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，還包括噴嘴，其中噴嘴靠近腔室定位，并且第三開口靠近流體饋送通道定位。
6.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，第三開口包括中央?yún)^(qū)域和毛細管區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，第三開口包括中央?yún)^(qū)域和凸肋。
8.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，空氣清除開口定位在流體饋送通道之上。
9.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，該裝置體現(xiàn)為打印頭。
10.一種流體噴射裝置，包括構(gòu)造成經(jīng)由流體噴射裝置表面內(nèi)的噴嘴噴射流體的腔室；構(gòu)造成經(jīng)由至少一個第一開口接收流體并經(jīng)由至少一個第二不同開口輸送流體到腔室的流體通道；以及從通道中去除氣泡的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的流體噴射裝置，其特征在于，用于去除的裝置構(gòu)造成經(jīng)由該表面去除氣泡。
12.一種流體噴射裝置，包括構(gòu)造成噴射流體的一對腔室；大致在該對腔室之間延伸并構(gòu)造成經(jīng)由一對開口供應(yīng)流體到該對腔室的流體饋送通道；以及沿著通道插入以便從流體噴射裝置中去除空氣的至少一個其它開口。
13.如權(quán)利要求12所述的流體噴射裝置，其特征在于，流體饋送通道大致從開口朝著至少一個其它開口漸縮。
14.如權(quán)利要求12所述的流體噴射裝置，其特征在于，流體饋送通道具有垂直于開口之間的長度測量的第一尺寸，該第一尺寸小于垂直于該長度并接近至少一個其它開口測量的第二尺寸。
15.如權(quán)利要求14所述的流體噴射裝置，其特征在于，流體饋送通道具有垂直于該長度以及垂直于第一尺寸測量的第三尺寸，第三尺寸小于垂直于該長度并垂直于第二尺寸并接近至少一個其它開口測量的第四尺寸。
16.如權(quán)利要求12所述的流體噴射裝置，其特征在于，該對腔室構(gòu)造成經(jīng)由形成在孔口層中的第一類型噴嘴噴射流體，并且其中至少一個其它開口包括形成在孔口層內(nèi)的第二類型噴嘴。
17.如權(quán)利要求14所述的流體噴射裝置，其特征在于，一個其它開口包括中央?yún)^(qū)域和毛細管區(qū)域。
18.如權(quán)利要求14所述的流體噴射裝置，其特征在于，一個其它開口包括中央?yún)^(qū)域和形成其上的凸肋。
19.一種流體噴射裝置，包括限定構(gòu)造成從流體噴射裝置噴射流體的至少一個第一噴嘴的孔口層；以及孔口層還限定主要構(gòu)造成從流體噴射裝置排出氣泡的至少一個第二不同噴嘴。
20.如權(quán)利要求19所述的流體噴射裝置，其特征在于，第一噴嘴大致是截頂錐形，并且沿著第一孔軸線延伸通過孔口層，并且第二不同噴嘴包括大致截頂錐形區(qū)域，該區(qū)域與毛細管區(qū)域相鄰，其中截頂形區(qū)域沿著第二孔軸線延伸通過孔口層，并且毛細管區(qū)域至少部分延伸通過孔口層。
21.如權(quán)利要求19所示的流體噴射裝置，其特征在于，第一噴嘴大致是截頂錐形，并且沿著第一孔軸線延伸通過孔口層，并且第二不同噴嘴包括大致截頂錐形區(qū)域，該區(qū)域具有形成其上的凸肋，其中截頂形區(qū)域沿著第二孔軸線延伸通過孔口層，并且凸肋至少部分延伸通過孔口層。
22.如權(quán)利要求19所述的流體噴射裝置，其特征在于，該裝置體現(xiàn)為打印頭。
23.如權(quán)利要求19所述的流體噴射裝置，其特征在于，第一噴嘴沿著第一孔軸線延伸，并且至少第二噴嘴沿著第二孔軸線延伸，其中垂直于第二孔軸線獲得的至少第二噴嘴的最小尺寸小于垂直于第一孔軸線獲得的第一噴嘴的最小尺寸。
24.一種流體噴射裝置，包括用于噴射沿著流體饋送路徑接收的流體的至少一個腔室；延伸通過第一開口進入流體饋送通道并經(jīng)由第二開口進入通道的流體饋送路徑，其中第一開口具有垂直于流體饋送路徑測量的最小尺寸，該尺寸小于第二開口的最小尺寸；以及沿著孔軸線延伸并流體連通到流體饋送通道上的空氣清除開口，其中空氣饋送開口具有垂直于空氣清除開口的孔軸線測量的最小尺寸，該尺寸大于第二開口的最小尺寸。
25.如權(quán)利要求24所述的流體噴射裝置，其特征在于，流體饋送通道從接近空氣清除開口定位的相對寬區(qū)域漸縮到遠離空氣清除開口定位并接近腔室的相對窄區(qū)域。
26.如權(quán)利要求24所述的流體噴射裝置，其特征在于，流體饋送通道從接近空氣清除開口定位的相對寬區(qū)域漸縮到遠離空氣清除開口定位并接近第一開口的第一相對窄區(qū)域，并從相對寬區(qū)域漸縮到接近第二開口的第二相對窄區(qū)域。
27.如權(quán)利要求24所述的流體噴射裝置，其特征在于，空氣清除開口包括中央?yún)^(qū)域和毛細管區(qū)域。
28.如權(quán)利要求24所述的流體噴射裝置，其特征在于，空氣清除開口包括中央?yún)^(qū)域和形成在中央?yún)^(qū)域上的凸肋。
29.一種流體噴射裝置，包括具有定位其上的一個或多個層的襯底；以及延伸通過至少部分通過一個或多個層限定的空間的流體饋送路徑，該空間從更加局限的區(qū)域漸縮到較少局限的區(qū)域，以便朝著較小局限的區(qū)域運動空間中所含的氣泡。
30.如權(quán)利要求29所述的流體噴射裝置，其特征在于，還包括靠近較少局限區(qū)域定位的氣泡排出裝置。
31.如權(quán)利要求29所述的流體噴射裝置，其特征在于，流體饋送路徑經(jīng)由第一開口進入該空間，并經(jīng)由第二開口離開該空間，并且其中第二開口具有垂直于流體饋送路徑測量的最小尺寸，該尺寸大于垂直于流體饋送路徑測量的第一開口的最小尺寸。
32.如權(quán)利要求31所述的流體噴射裝置，其特征在于，還包括沿著孔軸線從該空間延伸并構(gòu)造成從該空間排出氣泡的第三開口，其中垂直于孔軸線測量的第三開口的最小尺寸大于第二開口的最小尺寸。
33.如權(quán)利要求32所述的流體噴射裝置，其特征在于，第三開口包括中央?yún)^(qū)域和毛細管區(qū)域。
34.如權(quán)利要求32所述的流體噴射裝置，其特征在于，第三開口包括中央?yún)^(qū)域和定位其上的凸肋。
35.一種流體噴射裝置，包括用于經(jīng)由第一開口噴射流體的至少一個腔室，至少一個腔室構(gòu)造成經(jīng)由第一開口從流體饋送通道接收流體；以及流體連通到流體饋送通道上并沿其形成的另一開口，另一開口構(gòu)造成從流體噴射裝置中去除空氣；其中流體饋送通道從接近另一開口的位置處的第一尺寸漸縮到接近第二開口的位置處的第二尺寸。
36.如權(quán)利要求35所述的流體噴射裝置，其特征在于，另一開口具有垂直于另一開口的孔軸線測量的最小尺寸，該尺寸小于垂直于第一開口的孔軸線測量的第一開口的最小尺寸。
37.如權(quán)利要求35所述的流體噴射裝置，其特征在于，空氣清除開口包括中央?yún)^(qū)域和毛細管區(qū)域。
38.如權(quán)利要求35所述的流體噴射裝置，其特征在于，空氣清除開口包括中央?yún)^(qū)域和形成在中央?yún)^(qū)域上的凸肋。
39.一種流體噴嘴裝置，包括限定構(gòu)造成從流體噴射裝置噴射流體的至少一個第一噴嘴的孔口層；孔口層還限定至少一個第二不同的噴嘴，該噴嘴主要構(gòu)造成從流體噴射裝置中去除流體，第二噴嘴包括中央?yún)^(qū)域和毛細管區(qū)域。
40.一種流體噴射裝置，包括限定構(gòu)造成從流體噴射裝置噴射流體的至少一個第一噴嘴的孔口層；孔口層還限定至少一個第二不同的噴嘴，該噴嘴主要構(gòu)造成從流體噴射裝置中去除流體，第二噴嘴包括中央?yún)^(qū)域和凸肋。
全文摘要
一種示例性流體噴射裝置包括具有定位其上的一個或多個層的襯底。流體噴射裝置還包括延伸通過至少部分由一個或多個層限定的空間的流體饋送路徑。流體噴射裝置包括用來控制空氣以及其中氣泡形成的方法和結(jié)構(gòu)。
文檔編號B41J2/14GK1709699SQ2005100809
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者J·S·赫斯, P·H·哈丁, M·吉里, G·G·史密斯 申請人:惠普開發(fā)有限公司