專利名稱：流體噴射裝置的制作方法
流體噴射裝置
背景技術(shù)：
噴墨打印技術(shù)通常使用一般被稱為打印頭的流體噴射裝置，該流體噴射裝置具有
多個開口或噴口，通過這些開口或噴口來噴射打印流體的液滴。各種因素限制了打印頭的
噴發(fā)步員率(f iringfrequency)。
圖1是噴墨筆(inkjet pen)的一個實施例的透視圖。
圖2是流體噴射裝置例如打印頭的一個實施例的側(cè)面剖視圖。
圖3是打印頭的一個實施例的局部剖切等軸測視圖。
圖4是打印頭一個實施例的沿圖2線4-4的局部剖視圖。
具體實施例方式
參見附圖，其中在全部各個視圖中，相同的附圖標記表示相同的元件，圖1示出了 噴墨筆10的示例性實施例，該噴墨筆10具有打印頭12形式的流體噴射裝置。噴墨筆10 包括通常包含有打印流體供應(yīng)體的主體14。如本文所使用的，"打印流體"指打印過程中使 用的任意流體，包括但不限于墨水、預處理打印液(preconditioners)、定影劑等。其他可能 的實施例包括流體噴射裝置，該流體噴射裝置噴射出不同于打印流體的流體。
打印流體供應(yīng)體可包括完全包含在筆主體14內(nèi)的流體貯池，或者可選地，包括筆 主體14內(nèi)的與一個或多個離軸(off-axis)流體貯池流體連接的室。打印頭12安裝在筆 主體14的外表面上并與打印流體供應(yīng)體流體連通。打印頭12通過形成于其內(nèi)的多個噴口 16噴射出打印流體的液滴。盡管圖1中只示出了較小數(shù)量的噴口 16，打印頭12可具有兩 個或更多個列，每列具有超過一百個噴口，如同在打印頭技術(shù)領(lǐng)域所常見的那樣。提供適當 的電連接器18(例如巻帶自動結(jié)合"柔性帶"，tape automated bonding "flex tape")以
便將信號傳輸至打印頭或者從打印頭接收信號。 參見圖2-4，打印頭12包括襯底20，該襯底20具有形成于其內(nèi)的至少一個流體供 給孔22以及布置在流體供給孔22周圍的多個液滴生成器24。流體供給孔22是與打印流 體供應(yīng)體流體連通的伸長縫槽。每個液滴生成器24包括噴口 16中的一個、噴發(fā)室26、供給 通道28和流體噴射器30，該供給通道28建立了流體供給孔22和噴發(fā)室26之間的流體連 通，該流體噴射器30布置在噴發(fā)室26內(nèi)。流體噴射器30可以是能夠被操作來導致流體的 液滴通過相應(yīng)噴口 16噴射的任意裝置，例如電阻或壓電致動器。 在所示實施例中，氧化物層32形成在襯底20的前表面之上，薄膜疊層34放置 在氧化物層32上。薄膜疊層34通常包括氧化物層、限定了流體噴射器30和導電跡線 (conductive traces)的金屬層以及鈍化層。限定了噴發(fā)室26和供給通道28的阻擋層36 形成在薄膜疊層34之上。限定了噴口 16的開口層38形成在阻擋層36之上。盡管圖2_4 示出了一個可能的打印頭構(gòu)造，即兩行液滴生成器圍繞一個共用的供給孔，應(yīng)當指出的是 在本公開的實際應(yīng)用中也可使用其他構(gòu)造。例如，另一個可能的打印頭構(gòu)造，稱為邊緣供給結(jié)構(gòu)(edge-feedarchitecture)，具有沿襯底側(cè)邊緣布置的液滴生成器。在這種情況下，打 印流體流過側(cè)邊緣并進入供給通道。 正如在圖3和圖4中所最佳地看出的，每個供給通道28具有兩個短且窄的通路 40，該通路40從供給通道28的主要部分延伸到相應(yīng)的噴發(fā)室26。通路40限定了分離、獨 特的通向噴發(fā)室26的入口，該入口被布置成分離地傳送流體。如本文所使用的，"被布置成 分離地傳送流體"指每一個通路40均具有與供給通道28流體連接的獨特的進口以及與噴 發(fā)室26流體連接的獨特的出口 。打印流體獨立地流動通過兩個通路40，在流體進入噴發(fā)室 26之前，流動通過各自通路的打印流體之間沒有相互作用。兩個通路40向噴發(fā)室26提供 兩個分離的、衰減的打印流體流。通路40的各自的軸線可能并不互相平行，盡管圖3和圖 4中將其表示成互相平行的。盡管在所示實施例中示出了兩個通路40，應(yīng)當指出的是也可 以采用每個液滴生成器對應(yīng)多于兩個的這種通路。 在所示實施例中，噴發(fā)室26具有矩形構(gòu)造，該矩形構(gòu)造具有后壁、兩個側(cè)壁和前 壁并定位在最接近流體供給孔22處。前壁和流體供給孔22之間(即鄰近于前壁)的襯底 20區(qū)域稱為擱板區(qū)42，對于給定的液滴生成器24，擱板長度S就是流體噴射器30的前面 與流體供給孔22邊緣之間的距離。通路40均形成在噴發(fā)室26的前壁內(nèi)并且被島狀部44 分隔開。兩個通路40和島狀部44的總寬度小于噴發(fā)室26的寬度W。也就是說，通路40并 排定位且間隔開以限定小于噴發(fā)室26的寬度W的側(cè)向距離。為了利用這個狹窄的間距，噴 發(fā)室26可設(shè)置有最小寬度W，該最小寬度W顯著地小于噴發(fā)室長度L。如果流體噴射器30 在噴口 16下面居中定位，這樣一種狹窄的噴發(fā)室將會在靠近后壁處留下停滯的打印流體 區(qū)域。因此，每個噴口 16(圖4中以虛線表示)均從相應(yīng)流體噴射器30的中心偏移開。每 個液滴生成器24也均設(shè)置有短的擱板長度S。在所示實施例中，擱板長度S小于噴發(fā)室長 度L。 在另一個可能的實施例中，通路40不是并排定位而是豎直地布置，一個在另一個 之上。在這種情況下，通路40將仍然限定或占據(jù)小于噴發(fā)室26寬度W的側(cè)向距離。通路 40也可對角線布置，即不是豎向地或側(cè)向地排列。 在操作中，啟動相應(yīng)的流體噴射器30而將一小滴打印流體從選定的噴口 16噴出。 噴發(fā)室26然后重充填打印流體，該打印流體從流體供給孔22流過擱板區(qū)42 (或者在邊緣 供給結(jié)構(gòu)的情況下流過襯底的側(cè)邊緣)并進而通過供給通道28和通路40。例如，在流體噴 射器30是電阻的情況下，則對該電阻給與電流脈沖。從電阻30產(chǎn)生的熱量在相應(yīng)的噴發(fā) 室26中形成氣泡，該氣泡迅速擴大并推動一小滴打印流體通過相應(yīng)的噴口 16。擴大的氣 泡還在供給通道28中朝向打印流體供應(yīng)體向后推動打印流體。破裂的氣泡拉動打印流體 通過供給通道28，部分地重充填噴發(fā)室26。噴發(fā)室的重充填經(jīng)由毛細作用而完成。當噴發(fā) 室26充填了打印流體，該流體在噴口 16中形成了彎月面。流體的動能推擠該彎月面使其 向外鼓脹，并且彎月面中的表面張力推動該向外鼓脹的流體回到噴發(fā)室26內(nèi)。彎月面的行 為因此類似于經(jīng)過簡諧振動來尋求平衡的天然阻尼隔膜。振動一直持續(xù)直到粘滯損失耗費 了動能，從而系統(tǒng)達到靜止。在平衡時，打印流體的體積是恒定的。 在彎月面依然振動時噴射液滴能夠?qū)е卤环Q為彎月面超射的情形。特別地，如果 液滴是在彎月面正向外鼓脹時噴射出的(即彎月面超射)，所得到的液滴將具有較高的液 滴重量和較低的液滴速度。彎月面超射在打印頭表面上留下了額外的流體，該額外的流體會干涉正常的液滴噴射，甚至在極端情況下會完全終斷液滴的噴射。 由于其小的截面積的本質(zhì)，兩個通路40起到收縮或者箍縮點的作用，提供了粘滯阻尼，而粘滯阻尼減少了彎月面振動和超射。通過使用兩個或更多個箍縮點通路40而不是單個箍縮點，流動通過供給通道28的打印流體速度相對更低而不會損失粘滯曳力。更低的流體速度意味著運動打印流體的動能(由1/2mV2決定，其中m是質(zhì)量，V是速度)更低。另外，短的擱板長度意味著運動打印流體的質(zhì)量更小，進一步降低了動能。對于給定的粘滯曳力，降低動能則減少了彎月面振動和超射。換句話說，這個更低的動能使得在重充填期間，相比具有類似粘滯曳力的單個箍縮點的情形，振動的彎月面能夠更快的達到靜止。
通過保持低的流體速度并提供短的擱板長度來降低動能從而減少了彎月面超射。具有較少的彎月面超射意味著使用較小的粘滯曳力，因此箍縮點通路40的長度能被減小，而這將增快重充填速度。 總之，使用布置成分離地傳送流體的多個箍縮點通路減少了彎月面超射而不犧牲重充填速度，而且提供短的擱板長度增快了重充填速度而不增加彎月面超射。因此，這兩個特征的同時利用加快了噴發(fā)室的重充填并減少了彎月面超射。本公開因此能夠優(yōu)化打印頭性能而無需在重充填速度和彎月面超射之間尋求折衷。 盡管已經(jīng)描述了本公開的特定實施例，應(yīng)當指出的是能夠?qū)ζ渥鞒龈鞣N修改而不偏離所附權(quán)利要求記載的主要內(nèi)容的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種流體噴射裝置(12)，包括限定了擱板區(qū)(42)的襯底(20)；和形成在所述襯底(20)上的多個液滴生成器(24)，每個液滴生成器(24)包括噴發(fā)室(26)以及在所述擱板區(qū)(42)和所述噴發(fā)室(26)之間建立流體連通的通道(28)，所述通道(28)具有至少兩個分離的進入所述噴發(fā)室(26)的入口(40)，所述入口(40)布置成分離地傳送流體。
2. 如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置(12)，其特征在于，每個室(26)具有寬度，所述 入口 (40)限定了小于所述室寬度的側(cè)向距離。
3. 如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置(12)，其特征在于，每個室(26)由多個壁限定， 所述壁中的第一個定位在鄰近所述擱板區(qū)(42)處，其中，所述兩個入口 (40)皆形成在所述第一壁內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置(12)，其特征在于，每個室(26)具有長度，所述 擱板區(qū)(42)限定了擱板長度，其中，所述擱板長度小于所述室長度。
5. 如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置(12)，其特征在于，所述襯底(20)包括形成在其 內(nèi)的供給孔(22)，所述液滴生成器(24)布置在所述供給孔(22)周圍。
6. 如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置(12)，其特征在于，每個液滴生成器(24)包括流 體噴射器(30)，所述流體噴射器(30)布置在所述液滴生成器(24)的噴發(fā)室(26)內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求6所述的流體噴射裝置(12)，其特征在于，每個流體噴射器(30)是電阻 (30)。
8. 如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置(12)，其特征在于，每個液滴生成器(24)包括噴 口 (16)。
9. 如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置(12)，其特征在于，每個噴口 (16)相對于其相應(yīng) 的流體噴射器(30)偏移開。
10. —種打印頭(12)，包括 具有寬度和長度的噴發(fā)室(26); 用于傳送打印流體的通道(28);從所述通道(28)延伸到所述噴發(fā)室(26)的第一通路(40);禾口從所述通道(28)延伸到所述噴發(fā)室(26)的第二通路(40)，所述第二通路(40)與所述 第一通路(40)分隔開，所述第一和第二通路(40)限定了側(cè)向距離，所述側(cè)向距離小于所述 噴發(fā)室(26)的所述寬度。
11. 如權(quán)利要求10所述的打印頭(12)，其特征在于，所述噴發(fā)室(26)具有后壁，兩個 側(cè)壁和前壁，所述第一和第二通路(40)均形成在所述前壁內(nèi)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的打印頭(12)，其特征在于，進一步包括定位成鄰近所述前壁 的擱板區(qū)(42)，所述擱板區(qū)(42)限定了擱板長度。
13. 如權(quán)利要求12所述的打印頭(12)，其特征在于，所述擱板長度小于所述噴發(fā)室 (26)的所述長度。
14. 如權(quán)利要求10所述的打印頭(12)，其特征在于，所述噴發(fā)室(26)的所述長度大于 所述噴發(fā)室(26)的所述寬度。
全文摘要
本發(fā)明公開了流體噴射裝置(12)的實施例。
文檔編號B41J2/175GK101765510SQ200880100246
公開日2010年6月30日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
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