專利名稱：流體滴噴射系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及到流體滴噴射領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常噴墨打印機(jī)包括向噴嘴通道供應(yīng)墨的墨道。所述噴嘴通道的末端接于噴射墨滴的噴孔。通過由致動器升高墨道內(nèi)墨壓力來控制墨滴噴射，所述致動器可以是例如壓電偏轉(zhuǎn)器、熱氣泡噴射發(fā)生器或者靜電偏轉(zhuǎn)元件。通常打印頭具有與噴孔以及對應(yīng)的致動器相應(yīng)的墨道陣列，同時可以獨(dú)立控制從每個噴孔噴射的流體滴。在控制噴墨型(drop-on-demand)打印頭中，當(dāng)打印頭和打印基質(zhì)彼此相對移動時，各致動器被激發(fā)從而有選擇地在圖像的特定像素位置噴射流體滴。噴墨打印機(jī)系統(tǒng)的墨道中的墨通常保持負(fù)壓力，以防止墨漏到噴嘴板上。另外，墨噴嘴需要裝填墨流體以形成合適的墨滴噴射。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，滴噴射裝置具有適合于噴射流體滴的噴孔組；聯(lián)接到所述噴孔組的流體導(dǎo)管；通過至少兩個噴孔噴射容納于所述流體導(dǎo)管內(nèi)的流體的致動器；以及聯(lián)接到所述致動器的控制器。所述噴孔和控制器配置成使得從所述噴孔噴射的流體融合為流體滴。
另一方面，流體滴噴射裝置具有多個適于噴射流體滴的噴孔組，聯(lián)接到每個噴孔組的流體導(dǎo)管；和關(guān)聯(lián)到每個噴孔組的致動器。所述致動器能夠通過所述噴孔從所述流體導(dǎo)管噴射流體。噴孔相對于其它不同組的噴孔而言更靠近同一組的其它噴孔，并且同一組內(nèi)的噴孔設(shè)置為大致非線性的圖案。
另一方面，噴墨打印頭具有適于噴射墨滴的噴孔組；聯(lián)接到所述噴孔的流體導(dǎo)管；能夠通過至少兩個噴孔噴射所述流體導(dǎo)管內(nèi)的墨流體的致動器和聯(lián)接到所述致動器的控制器。所述噴孔和控制器設(shè)置成使得從所述噴孔噴出的墨流體融合為墨滴。
在另一方面，噴墨打印頭具有適于噴射墨滴的多個噴孔組；聯(lián)接到每個噴孔組的流體導(dǎo)管和與每個噴孔組相關(guān)聯(lián)的致動器。所述致動器能夠通過所述噴孔從所述流體導(dǎo)管中噴射墨流體。所述噴孔相對于其它不同組的噴孔而言更靠近同一組的其它噴孔，并且同一組內(nèi)的噴孔設(shè)置為大致非線性的圖案。
另一方面，噴射流體的方法包括提供聯(lián)接到噴孔組的流體導(dǎo)管；通過組內(nèi)至少兩個噴孔從導(dǎo)管中噴射流體滴；以及所噴射的流體融合為流體滴。
另一方面，噴射流體的方法包括提供適于噴射流體滴的多個噴孔組；設(shè)置所述噴孔組為大致非線性的圖案；并且聯(lián)接流體導(dǎo)管到每個噴孔組。噴孔相對于其它不同組的噴孔而言更靠近同一組中的其它噴孔。
可包括以下一個或多個實(shí)施方式。流體滴噴射裝置可具有適于噴射流體滴的噴孔組；聯(lián)接到所述噴孔組的流體導(dǎo)管；通過至少兩個噴孔噴射容納于所述流體導(dǎo)管中的流體的致動器和聯(lián)接到所述致動器的控制器，其中所述噴孔和控制器設(shè)置成使得從所述噴孔噴射的流體融合為流體滴。所述流體滴噴射裝置可包括至少兩個尺寸大致相同或者不同的噴孔。所述噴孔組可包括第一噴孔和多個第二噴孔，其中所述第一噴孔被所述多個第二噴孔圍繞。所述第一噴孔開口可寬于所述第二噴孔開口。所述噴孔組中的所有噴孔中噴出的流體可融合為單個流體滴。分隔噴孔的噴嘴板部分可大致等于或者小于從所述噴孔噴射的流體的寬度。所述流體噴射裝置可由能夠促動通過所述噴嘴噴射流體的致動器組成。所述流體噴射致動器可包括壓電偏轉(zhuǎn)器或者加熱器。電子控制單元能夠控制所述流體噴射致動器。所述電子控制單元能夠控制所述流體噴射致動器來噴射流體滴以在基片上形成圖像。
所述流體滴噴射裝置可進(jìn)一步包括能促動噴射流體的電子選擇器?？身憫?yīng)于通過電子控制單元施加到所述流體噴射致動器上的不同的驅(qū)動電壓波形，變化流體滴的體積。所述流體滴能夠在流體接收基片上形成大致單個液點(diǎn)。在所述噴孔組的不同噴孔處能夠形成分隔的彎月面(meniscuses)。所述噴孔的形狀可為圓形、六邊形、三角形或者多邊形。所述噴孔組可在噴嘴板上形成大致圓形區(qū)域。所述控制器可以設(shè)置為選擇多個不同驅(qū)動電壓波形中的一個。多個不同驅(qū)動電壓波形中的第一驅(qū)動電壓波形能夠使得流體不從至少一個噴孔中噴出，而多個不同驅(qū)動電壓波形中的第二驅(qū)動電壓波形能夠使得流體從所述至少一個噴孔中噴出。
所述噴孔的開口尺寸范圍可為1μm到100μm，或者3μm到50μm。所述噴孔的泡壓力超過6inch wg或者超過8inch wg。所述流體滴噴射裝置可進(jìn)一步包括硅基板。所述噴孔可使用蝕刻、激光燒蝕和電鑄中的一種或者多種制造。所述噴孔可包括至少一種具有染料或者顏料的著色劑。
可包括以下的一個或者多個實(shí)施方式。流體滴噴射裝置可包括適于噴射流體滴的多組噴孔；聯(lián)接到每個噴孔組的流體導(dǎo)管；和與每個噴孔組相關(guān)聯(lián)的致動器，所述致動器能夠通過所述噴孔從所述流體導(dǎo)管中噴射流體。噴孔相對于其它不同組的噴孔而言更靠近同一組的其它噴孔，并且同一組中的所述噴孔設(shè)置為大致非線性的圖案。從一個噴孔組中的兩個或者多個噴孔噴射流體能夠融合為流體滴。同一組的噴孔可具有大致相同的尺寸。同一組的噴孔可具有不同的尺寸。組內(nèi)的噴孔包括第一噴孔和多個圍繞第一噴孔的第二噴孔。所述流體噴射致動器可包括壓電偏轉(zhuǎn)器或者加熱器。所述流體滴噴射裝置可還包括控制所述流體噴射致動器噴射流體滴并在基片上形成圖像的電子控制單元。所述流體滴噴射裝置可進(jìn)一步由能夠選擇所述流體噴射致動器來激勵噴射所述流體滴的電子選擇器組成。可響應(yīng)于通過電子控制單元施加于所述流體噴射致動器的不同的驅(qū)動電壓波形，變化流體滴的體積。每個噴孔組的不同噴孔處可形成分離的彎月面。每個噴孔組能夠形成在所述噴嘴板上大致緊湊的區(qū)域內(nèi)。至少一組噴孔可形成在所述噴嘴板上大致圓形的區(qū)域內(nèi)。所述噴孔可為圓形、六邊形、三角形或者多邊形中的一種或者多種。所述噴孔開口的范圍為1μm至100μm，例如，開口尺寸為3μm到50μm。所述噴孔可具有超過6inch wg的泡壓力，例如，泡壓力超過8inch wg。所述流體滴噴射裝置可進(jìn)一步包括硅基板。所述噴孔能夠使用蝕刻、激光燒蝕和電鑄中的一種或者多種制造。所述流體可包括至少一種著色劑。
上述實(shí)施例可包括一個或者多個如下的優(yōu)點(diǎn)。所公開的噴墨打印機(jī)在寬的操作條件下提供了可靠的性能。所公開的系統(tǒng)能夠噴射大墨滴。所述墨噴嘴被適當(dāng)?shù)匮b填，并且防止墨流體溢出到噴嘴板上。所述噴墨打印頭能提供穩(wěn)定的噴墨方向，以及由此獲得的形成于墨接收體上的精確的墨點(diǎn)位置。所公開的噴墨打印機(jī)系統(tǒng)能夠在打印頭高速加速時提供以上性能。
所公開的噴墨打印機(jī)的另一個優(yōu)點(diǎn)為當(dāng)環(huán)境中存在機(jī)械振動或者當(dāng)打印頭明顯加速時依然具有可靠的性能。即使打印頭受到環(huán)境壓力的擾動，墨彎月面能夠保持在所述墨噴孔中的位置。
另一個優(yōu)點(diǎn)為所公開的噴墨打印機(jī)能夠使用硅制造技術(shù)制造。所公開的系統(tǒng)和方法也可與壓電、熱和MEMS噴墨打印機(jī)系統(tǒng)相兼容。所公開的系統(tǒng)和方法還可適用于水基墨，溶劑基墨，熱熔墨，這些墨可包括例如染料或顏料等著色劑以及其它不包含著色劑的流體。
在附圖和以下描述中闡明一個或者多個實(shí)施例的細(xì)節(jié)。本發(fā)明的其它特點(diǎn)、目的和優(yōu)點(diǎn)從這些描述、圖和權(quán)利要求中將顯見。


圖1為具有墨噴嘴的噴墨打印機(jī)系統(tǒng)的框圖；圖2A為墨噴嘴的一個實(shí)施例的頂視圖；圖2B為圖2A中墨噴嘴的剖面圖；圖3A為墨噴嘴另一個實(shí)施例的頂視圖；圖3B為圖3A中墨噴嘴的剖面圖；圖4A為每個墨噴嘴均具有多個墨噴孔的多個墨噴嘴的頂視圖；圖4B為圖4A的墨噴嘴的剖面圖；具體實(shí)施方式

圖1為噴墨打印機(jī)系統(tǒng)100，其包括具有多個通常陣列排布在噴嘴板121上的墨噴嘴120的噴墨打印頭模塊110；流體導(dǎo)管130，用于提供墨給噴墨打印頭模塊110；墨儲存器140，用于儲存供應(yīng)給流體導(dǎo)管130的墨；以及墨通道150，用于建立墨儲存器140和流體導(dǎo)管130之間的流體連接。打印中，在電子控制單元190的控制下根據(jù)輸入圖像數(shù)據(jù)從墨噴嘴120噴出的墨滴在墨接收體180上形成由墨點(diǎn)組成的圖像圖案。噴墨打印機(jī)系統(tǒng)100可包括多個墨噴嘴120，每個噴嘴與一個或者多個噴墨致動器相關(guān)聯(lián)。噴墨致動器可包括壓電換能器、加熱器或MEMS換能裝置。噴墨打印機(jī)系統(tǒng)100可進(jìn)一步包括電子選擇器，其能夠選擇與噴出墨滴的墨噴嘴120關(guān)聯(lián)的噴墨致動器。
如圖1、2A和2B所示，每個墨噴嘴120包括多個緊密分布的噴孔230。墨噴嘴120間隔的距離比每個墨噴嘴中鄰近的噴孔230之間的距離大很多。容納在流體導(dǎo)管130中的墨流體在控制單元190的控制下從每個墨噴嘴120的相應(yīng)的噴孔中噴出。從各噴孔中噴出的墨流體在噴射后可融合為墨滴。響應(yīng)于通過電子控制單元190施加于流體噴射致動器的不同的驅(qū)動電壓波形、噴射的流體滴的體積可變化。
噴墨打印頭模塊110為壓電噴墨、熱噴墨、基于MEMS噴墨的打印頭以及其它類型的墨激勵機(jī)構(gòu)。例如，Hoisington等人的美國專利5,265,315(其全部內(nèi)容在此引用作為參考)介紹了具有半導(dǎo)體打印頭本體和壓電致動器的打印頭。打印頭本體由硅制成，經(jīng)過蝕刻而限定出流體導(dǎo)管。噴嘴開口通過連接到硅本體的單獨(dú)的噴嘴板121來限定。壓電致動器具有響應(yīng)于所加電壓改變幾何結(jié)構(gòu)或者彎曲的壓電材料層。壓電層的彎曲使得供應(yīng)墨到墨噴孔的流體導(dǎo)管內(nèi)的墨的壓力增加。
其它常見的噴墨打印頭在美國專利申請10/189947、于2002年7月3日申請的題名為“打印頭”的美國專利公開US20040004649A1，以及于2003年10月10日申請的題名為“具有薄膜的打印頭”的美國臨時專利申請60/510459中公開。這些相關(guān)專利中請和公開在此引用作為參考。美國臨時專利申請60/510,459公開了一種具有設(shè)有上表面和下表面的單體半導(dǎo)體本體的打印頭。本體限定出包括流體導(dǎo)管的流體通道以及噴嘴開口。噴嘴開口限定在本體的下表面中，并且噴嘴流道包括加速區(qū)域。壓電致動器與流體導(dǎo)管關(guān)聯(lián)。致動器包括厚度大約為50微米或更小的壓電層。
墨儲存器140包括具有墨過濾器161的墨進(jìn)給通道160，用于供應(yīng)墨到墨儲存器140。墨儲存器140還包括具有空氣過濾器156的空氣進(jìn)氣口155，用于允許墨儲存器140中的墨平面變化。
與所介紹的噴墨打印機(jī)系統(tǒng)相兼容的墨的種類包括水基墨、溶劑基墨、熱熔墨。墨流體可包括例如染料或者顏料等著色劑。流體還可不包括任何著色劑。其它與系統(tǒng)相兼容的流體可包括聚合物溶液、凝膠溶液、或包含微?；蛘叩头肿恿糠肿拥娜芤?。
流體導(dǎo)管130、墨儲存器140和墨通道150中的靜水壓需要被控制來適合噴墨打印和噴墨打印頭的維護(hù)操作。噴墨噴嘴120上的靜壓力的不足可導(dǎo)致噴嘴的墨彎月面縮進(jìn)到墨噴嘴120內(nèi)。另一方面，墨噴嘴120上過大的靜壓力可導(dǎo)致墨從墨噴嘴120出泄漏，在噴嘴板121上產(chǎn)生墨溢出。
墨儲存器140上方的空間165的空氣壓力通常被控制以保持噴嘴處的壓力稍低于大氣壓力(例如在-1英寸到-4英寸的水)?？臻g165中的空氣壓力通過空氣壓力調(diào)整器170在控制單元190的控制下從空間165抽送空氣來調(diào)整。
噴墨打印機(jī)系統(tǒng)100可還包括沿著方向187傳送墨接收體180的機(jī)構(gòu)185。在一個實(shí)施例中，噴墨打印頭模塊110可由馬達(dá)驅(qū)動通過循環(huán)帶往復(fù)運(yùn)動來移動。移動方向通常作為快速掃描方向。第二機(jī)構(gòu)可沿著垂直于第一方向的第二個方向(通常作為慢速掃描方向)傳送墨接收體180。在噴墨打印操作中，噴墨打印頭模塊110在墨接收體180上滴落墨滴而形成狹長的墨點(diǎn)條。在另一個實(shí)施例中，具有頁寬的噴墨打印頭模塊110由打印頭桿或者打印頭模塊組件形成。打印時，噴墨打印頭模塊110保持不動，沿著慢掃描方向在噴墨打印頭110下方傳送墨接收介質(zhì)。所述噴墨系統(tǒng)和方法與本領(lǐng)域熟知的各種打印頭配置相兼容。例如，所述系統(tǒng)和方法可應(yīng)用于美國專利5771052所公開的具有偏移噴墨模塊的單遍(single pass)噴墨打印機(jī)，其內(nèi)容在此引用作為參考。
如前面所介紹，噴墨打印機(jī)系統(tǒng)的墨導(dǎo)管中的墨壓力保持為負(fù)壓力來保證墨不會溢到噴嘴板上，特別是在噴墨打印頭高加速運(yùn)動中。另外，墨噴嘴需要裝填墨流體以具有合適的墨滴噴射。在特定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特定的操作條件下，不能獲得合適的操作壓力，以同時實(shí)現(xiàn)裝填墨噴嘴并防止墨溢到噴嘴板上。這樣的情形可在打印頭需要產(chǎn)生大墨滴體積和經(jīng)歷高加速運(yùn)動時產(chǎn)生。噴嘴直徑需要大到能夠噴射大墨滴。而加速或者減速時，需要大的負(fù)壓力來防止墨溢到噴嘴板上。但是，噴嘴開口阻止了墨裝填于噴嘴。
在一個實(shí)施例中，噴墨打印機(jī)系統(tǒng)100通過提供大墨滴體積以及合適的裝填墨噴嘴來克服以上問題。墨裝填開口(例如墨噴嘴)的能力通過被稱為泡壓力的特性來確定。泡壓力(bubble pressure)是噴嘴直徑(或者開口尺寸)和墨表面張力的函數(shù)。如表1所示，當(dāng)噴嘴直徑增加時，泡壓力減小。當(dāng)墨流體中的負(fù)壓力值高于噴嘴中泡壓力時，墨將退回噴嘴中。氣泡將被吸入到流體導(dǎo)管130中的墨本體中。噴嘴沒有被適當(dāng)?shù)匮b填。換句話說，負(fù)墨壓力值應(yīng)小于泡壓力。
表1.流體泡壓力*作為噴孔直徑的函數(shù)


*此時墨表面張力為30 dyne/cm一方面，噴墨打印機(jī)系統(tǒng)100中的噴墨打印頭模塊110提供了具有高泡壓力并仍然能夠輸送大墨滴體積的墨噴嘴。另一方面，流體滴的體積的增加和噴嘴泡壓力的減少是不相關(guān)的。
在一個實(shí)施例中，圖2A為與噴墨打印頭模塊110相兼容的噴嘴板121上的墨噴嘴210的頂視圖。墨噴嘴210限定了包括一組噴孔230的噴嘴區(qū)域220。在一個實(shí)施例中，噴孔230緊湊地布置在由噴嘴區(qū)域220限定出的大致圓形的區(qū)域內(nèi)。在一個實(shí)施例中，組中的噴孔230為尺寸大致相同的六邊形。可選擇地，噴孔組可為其它形狀，例如三角形、矩形和圓形。每組中的噴孔可為相同或者不同的尺寸。噴嘴區(qū)域220通常跨度為1μm到300μm。噴孔開口的尺寸通常為1μm到100μm，優(yōu)選為3μm到50μm。
圖2B為圖2A中沿著線2B-2B的墨噴嘴210的剖面視圖。墨噴嘴210形成在噴嘴板215上。墨噴嘴210的剖面包括由分隔壁235分隔開的噴孔230形成的組。墨流體從流體導(dǎo)管130沿著方向240供應(yīng)。被分隔的彎月面250形成于噴孔230中。在非噴射狀態(tài)，彎月面250因施加在墨本體上的負(fù)壓力的作用而向著流體導(dǎo)管130的方向凹入。負(fù)的墨壓力保持墨彎月面250處于墨噴孔230內(nèi)端并阻止墨溢到噴嘴板215上。噴墨之前，在控制單元190的控制之下通過墨致動器在墨流體中產(chǎn)生的向外的壓力波。墨流體沿著方向260被向外推動。從分隔的噴孔230噴出的墨流體融合形成沿著向外方向280移動的公共墨表面270。接著，墨脫離，并最終落到墨接收體180上。這樣，在這個實(shí)施例中，從不同的噴孔230噴射的墨融合。
在一個實(shí)施例中，從不同噴孔230中噴射的墨在下落過程中形成單獨(dú)的墨滴，并且在墨接收體180上融合為墨點(diǎn)。墨融合的位置取決于一些因素，例如，墨滴的體積、噴孔230之間的間距和通過控制單元190施加到致動器上的波形。如同以下涉及到圖4的討論，因?yàn)橄噜弴娮斓膰娍字g的距離太遠(yuǎn)，屬于不同噴嘴的噴孔噴出的墨流體在它們到達(dá)墨接收體之前不能融合。
在另一個實(shí)施方式中，從不同噴孔230噴出的墨可在下落并融合為一個或者多個墨滴之前先形成單獨(dú)的墨滴。分隔壁235的寬度大致等于或者小于從噴孔230噴射的流體的寬度，這樣從噴孔230噴射的流體能夠融合為流體滴。墨流體的融合可正好發(fā)生在墨流體從噴孔中噴出之后，或者在已經(jīng)在空氣中形成單個墨滴后的下落過程中。
噴孔230，噴嘴板215和流體導(dǎo)管130可形成于硅基內(nèi)。噴孔通過蝕刻、激光燒蝕和電鑄中的一種或者多種來制造。例如，美國專利US5265315，美國專利申請10/189,947，在2002年7月3日申請的題名為“打印頭”的美國專利公開US20040004649A1，以及于2003年10月10日申請的題名為“具有薄膜的打印頭”的美國臨時專利申請?zhí)?0/510,459中公開的制造技術(shù)。這些專利申請和公開的全部內(nèi)容在此引用作為參考。
墨噴嘴210中的泡壓力由墨表面張力和噴嘴230的尺寸確定。融合的墨滴的體積為從噴嘴區(qū)域220中的多個或者所有噴孔230中噴射的所有墨的集合。相比較，如果從具有一個開口的一個噴孔噴射相同的墨滴，則需要一個大的單一開口噴孔。所述噴孔230的泡壓力明顯大于單一開口噴嘴的泡壓力。噴孔230的泡壓力可設(shè)定為高于預(yù)定的墨壓力。例如，如表1中所示，噴孔直徑為50μm或者更小且表面張力為30dyne/cm時，不管所噴射的墨滴有多大，泡壓力在8inch wg之上。融合的墨滴的體積通過按比例調(diào)節(jié)噴孔230的數(shù)目而彈性地增加。對于固定的噴孔230形成的組，融合的墨滴的體積還可以根據(jù)從控制單元190施加到墨致動器上的波形的不同而變化。
在另一個實(shí)施例中，圖3A為與噴墨打印頭模塊110相容的墨噴嘴310的另一個實(shí)施方式的頂視圖。墨噴嘴310限定出噴嘴區(qū)域320，包括位于中心的第一噴孔325和圍繞于第一噴孔325周圍的多個第二噴孔330。噴孔325、330緊湊地布置在由噴嘴區(qū)域320限定出的大致圓形區(qū)域中。噴孔325和330的形狀可以為六邊形、三角形、正方形、圓形和多邊形等。噴孔330具有大致相同的尺寸，但是噴孔325具有較寬的尺寸。噴孔區(qū)域220通?？缍葹?μm到300μm。噴孔開口的尺寸通常為1μm到100μm，優(yōu)選為3μm到50μm。
圖3B為圖3A中沿著3B-3B線的墨噴孔310的剖面圖。墨噴孔310形成在噴嘴板315內(nèi)。墨噴嘴310的剖面包括由分隔壁335分隔的噴孔325和噴孔330。墨流體從流體導(dǎo)管130沿著方向340供應(yīng)。在非噴射狀態(tài)，在噴孔325和噴孔330上形成分離的彎月面350和355。彎月面350和355因負(fù)壓力作用到流體本體上而朝著流體導(dǎo)管130的方向凹入。負(fù)的墨壓力保持墨彎月面350、355處于墨噴孔325、330的內(nèi)端，并阻止墨溢到噴嘴板315上。噴墨之前，在控制單元190的控制之下通過墨致動器在墨流體中產(chǎn)生向外的壓力波。墨流體沿著方向360被向外推動。從分隔的噴孔325、330噴出的墨流體融合形成沿著向外方向380移動的公共墨表面370。接著墨滴脫離，并最終落到墨接收體180上。
在一個實(shí)施方式中，當(dāng)在下落過程中或者在墨接收體180上融合為一個或者多個墨滴之前，從不同噴孔325和330噴出的墨首先形成單獨(dú)的墨滴并融合。在另一個實(shí)施方式中，分隔壁335的寬度大致等于或者小于從噴孔325和330噴射的流體的寬度，這樣從噴孔325和330噴射的流體能夠融合為流體滴。
與噴孔大致相等的墨噴嘴210相比，較寬的噴孔325提供多個功能。第一，噴孔325在噴嘴區(qū)域320的中心產(chǎn)生大的噴射墨流體，這更好地限定出融合墨滴的對稱方向。第二，噴孔325比這些噴孔330具有較低的泡壓力。通過控制單元190施加到墨致動器上的波形可被設(shè)置成僅從噴孔325而不是從噴孔330噴墨。噴射較小墨滴的能力是非常重要的，特別是為了高分辨率墨打印的應(yīng)用。
不同尺寸的噴孔325和330以及噴嘴板315可形成于硅基板上。噴孔由蝕刻、激光燒蝕和電鑄中的一種或者多種來制造。例如，美國專利US5265315，美國專利申請10/189,947，在2002年7月3日中請的題名為“打印頭”的美國專利公開US20040004649A1，以及于2003年10月10日申請的題名為“具有薄膜的打印頭”的美國臨時專利申請?zhí)?0/510,459中公開的制造技術(shù)。這些專利申請和公開的全部內(nèi)容在此引用作為參考。
在一個實(shí)施方式中，如圖4A中所示，打印頭可具有各包括位于噴嘴板400上的噴孔組430、470的多個墨噴嘴。墨噴嘴410包括分布在噴嘴區(qū)域420內(nèi)的墨噴孔430形成的組。類似的，包括墨噴孔470形成的組的墨噴嘴450布置在噴嘴區(qū)域460中。噴嘴420、460可大致為圓形。
相鄰墨噴嘴410、450之間的間距明顯大于每個噴嘴組中相鄰墨噴孔430、470之間的距離，由此可以融合從噴嘴組中不同噴孔噴出的墨。相反，因?yàn)橄噜弴娮熘g的距離大于同一個噴嘴中相鄰噴孔之間的距離，所以從不同噴嘴噴射的墨流體可在它們到達(dá)墨接收體180之前融合。墨噴嘴410、450可形成線性陣列或者其它形式來有效地滴落墨滴。線性陣列的噴嘴可排列成相對于接收器180的打印頭模塊110的快速掃描方向垂直或者傾斜。各個包括噴孔組的墨噴嘴可被優(yōu)化以適應(yīng)噴射不同體積的墨滴。
形成于硅本體405的流體導(dǎo)管440和480分別提供墨到噴嘴410和450。每個流體導(dǎo)管440和480可具有它們分別關(guān)聯(lián)的致動器445和485，這樣可獨(dú)立地從關(guān)聯(lián)的噴嘴410和450中噴出每個導(dǎo)管440和480中的流體。如所述的，限定某一噴嘴的所有的噴孔流體聯(lián)接到同一導(dǎo)管，但是每個噴孔均具有自己的導(dǎo)管?？蛇x擇地，多個噴嘴中的兩個或者多個噴嘴可聯(lián)接到具有公用致動器的公用導(dǎo)管。作為另一種選擇，噴嘴的噴孔組中的一些噴孔可以連接到具有單獨(dú)致動器的不同導(dǎo)管。在這種情況下，致動器的動作可以通過控制器來協(xié)調(diào)，從而促使連接到特定噴嘴的致動器同時被啟動，這樣從噴孔噴射的墨融合為流體滴。
本發(fā)明已經(jīng)介紹了一些實(shí)施例。然而，可以理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可作不同的修改。因此，其它實(shí)施例也在權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種滴噴射裝置，包括適于噴射流體滴的噴孔組；流體聯(lián)接到所述噴孔組的流體導(dǎo)管；能夠通過至少兩個噴孔噴射所述流體導(dǎo)管中的流體的致動器；和聯(lián)接到所述致動器的控制器；其中，噴孔和控制器設(shè)置成使得從所述噴孔噴出的流體融合成流體滴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滴噴射裝置，其中，所述噴孔組中的噴孔具有大致相同的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滴噴射裝置，其中所述噴孔組中的至少兩個噴孔具有不同的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滴噴射裝置，其中所述噴孔組包括第一噴孔和多個第二噴孔，并且所述第一噴孔被所述多個第二噴孔圍繞。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滴噴射裝置，其中所述第一噴孔開口比所述第二噴孔開口寬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滴噴射裝置，其中從所述噴孔組中所有噴孔噴出的流體融合為單個流體滴。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滴噴射裝置，其中分隔所述噴孔的本體部分大致等于或者小于從噴孔噴出的流體的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滴噴射裝置，其中所述致動器包括壓電換能器或者加熱器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滴噴射裝置，其中所述控制器設(shè)置成選擇多個不同的驅(qū)動電壓波形中的一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滴噴射裝置，其中所述多個不同驅(qū)動電壓波形中的第一驅(qū)動電壓波形使得不從至少一個噴孔中噴出流體，而所述多個不同驅(qū)動電壓波形中的第二驅(qū)動電壓波形使得從所述至少一個噴孔中噴出流體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滴噴射裝置，其中所述噴孔設(shè)置成在噴孔組的不同噴孔中形成分離的彎月面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滴噴射裝置，其中所述噴孔的形狀為圓形、六邊形、三角形或者多邊形中的一個或者多個。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滴噴射裝置，其中所述噴孔組設(shè)置在大致圓形的區(qū)域中。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滴噴射裝置，其中所述噴孔的泡壓力超過6 inch wg。
15.一種滴噴射裝置，包括適于噴射流體滴的多個噴孔組，其中相對不同組的噴孔而言，噴孔與同一組中的其它噴孔之間的距離更近，并且組內(nèi)的噴孔設(shè)置成大致非線性圖案；流體聯(lián)接到每個噴孔組的流體導(dǎo)管；和關(guān)聯(lián)到每個噴孔組的致動器，所述致動器能夠通過噴孔從所述流體導(dǎo)管噴射流體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的滴噴射裝置，其中進(jìn)一步包括聯(lián)接到所述致動器的控制器，并且噴孔和控制器設(shè)置成從同一噴孔組中的兩個或者多個噴孔噴出的流體融合為流體滴。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的滴噴射裝置，其中噴孔組中的噴孔具有大致相同的尺寸。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的滴噴射裝置，其中噴孔組中的噴孔具有不同的尺寸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的滴噴射裝置，其中噴孔組包括第一噴孔和多個第二噴孔，并且所述第一噴孔被多個第二噴孔圍繞。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的滴噴射裝置，其中所述致動器包括壓電換能器或者加熱器。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的滴噴射裝置，其中在每個噴孔組中的不同噴孔處形成分離的彎月面。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的滴噴射裝置，其中每個噴孔組形成在所述噴嘴板上的相當(dāng)緊湊的區(qū)域內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的滴噴射裝置，其中至少一個噴孔組形成于所述噴嘴板上的大致圓形的區(qū)域內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的滴噴射裝置，其中所述噴孔的形狀為圓形、六邊形、三角形或者多邊形中的一種或者多種。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的滴噴射裝置，其中所述噴孔包括為1μm到100μm的開口尺寸。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的滴噴射裝置，其中所述噴孔包括為3μm到50μm的開口尺寸。
27.一種噴墨打印頭，包括適于噴射墨滴的噴孔組；流體聯(lián)接到所述噴孔組的流體導(dǎo)管；能夠通過至少兩個噴孔噴射流體導(dǎo)管中的墨流體的致動器；和聯(lián)接到所述致動器的控制器；其中所述噴孔和控制器設(shè)置成來從所述噴孔中噴出的墨流體融合成墨滴。
28.一種噴墨打印頭，包括適于噴射墨滴的多個噴孔組，其中相對于不同組的噴孔而言，噴孔與同一組中的其它噴孔之間的距離更近，且組內(nèi)的噴孔設(shè)置成大致非線性圖案；流體聯(lián)接到每個噴孔組的流體導(dǎo)管；和關(guān)聯(lián)到每個噴孔組的致動器，所述致動器能夠通過噴孔從流體導(dǎo)管噴射墨流體。
29.一種噴射流體的方法，包括提供流體聯(lián)接到噴孔組的流體導(dǎo)管；通過所述組中的至少兩個噴孔從所述流體導(dǎo)管中噴射流體；和所噴射的流體融合成流體滴。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中進(jìn)一步包括在所述噴孔組中的噴孔內(nèi)形成分隔的流體彎月面。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中進(jìn)一步包括通過致動器促動流體導(dǎo)管中的流體。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中進(jìn)一步包括通過控制所述致動器使得流體滴體積變化。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中進(jìn)一步包括在流體接收基片上形成點(diǎn)。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述噴孔組包括第一噴孔和多個第二噴孔，并且所述第一噴孔被所述多個第二噴孔圍繞。
35.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述第一噴孔比所述第二噴孔開口寬。
36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述噴孔組設(shè)置在噴嘴板上的大致圓形區(qū)域內(nèi)。
37.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中組內(nèi)的噴孔在噴嘴板上分布為大致非線性的圖案。
38.一種形成噴墨系統(tǒng)的方法，包括在本體中形成適于噴射墨滴的多個噴孔組，其中相對于不同組中的其它噴孔而言，噴孔與同組中的其它噴孔距離更近，并且組內(nèi)的噴孔設(shè)置成大致非線性的圖案；和將多個流體導(dǎo)管聯(lián)接到所述多個噴孔組。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中進(jìn)一步包括形成關(guān)聯(lián)到所述多個流體導(dǎo)管的多個致動器，以從所述多個噴孔組噴射流體。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中進(jìn)一步包括將控制器連接到所述多個致動器。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中進(jìn)一步包括設(shè)置所述控制器使得從同組的兩個或者多個噴孔中噴出的流體融合成單個流體滴。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中形成所述噴孔使得在同一噴孔組中的不同噴孔處形成分隔的彎月面。
43.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中進(jìn)一步包括形成第一噴孔和一個或者多個第二噴孔，并且所述第一噴孔比所述第二噴孔開口寬。
44.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中進(jìn)一步包括大致以圓形、六邊形、三角形、矩形或者多邊形形狀形成的噴孔。
45.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中進(jìn)一步包括在所述噴嘴板的大致圓形區(qū)域中設(shè)置噴孔組。
46.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中進(jìn)一步包括形成開口尺寸范圍為1μm到100μm的噴孔。
47.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中進(jìn)一步包括在硅基板上制造所述流體導(dǎo)管。
48.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中進(jìn)一步包括使用蝕刻、激光燒蝕和電鑄中的一種或者多種方法來制造所述噴孔。
全文摘要
流體滴噴射裝置包括每個壓力腔中的多個噴孔。從這些多個噴孔噴射的流體融合為流體滴。這些噴孔排列成非線性圖案。它們可形成于圓形區(qū)域中，其中較寬的噴孔位于中心，而較窄的噴孔圍繞在所述較寬的噴孔周圍。
文檔編號B41J2/14GK101084119SQ200580038401
公開日2007年12月5日 申請日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月20日
發(fā)明者愛德華·R·莫伊尼漢 申請人:富士膠卷迪馬蒂克斯股份有限公司