用于噴墨打印頭中的高封裝密度的單噴口流體設(shè)計(jì)的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]噴墨打印頭典型地包括‘噴口堆疊’，即形成從墨儲(chǔ)存器到噴嘴或噴口的陣列的墨路徑的歧管和室的板的堆疊。墨從儲(chǔ)存器進(jìn)入噴口堆疊并且通過(guò)墨路徑引導(dǎo)到最后板，所述最后板包含墨選擇性地離開(kāi)噴口堆疊所通過(guò)的噴嘴或噴口的陣列。信號(hào)驅(qū)動(dòng)對(duì)鄰近每個(gè)噴口的壓力室或主體室進(jìn)行操作的換能器的陣列。當(dāng)換能器接收噴射墨的信號(hào)時(shí)，它將墨通過(guò)噴口推出主體室到達(dá)打印表面。
[0002]期望獲得更高分辨率的圖像和增加的吞吐量導(dǎo)致需要噴口的越來(lái)越高的封裝密度。封裝密度是存在于某個(gè)預(yù)定空間內(nèi)的噴口的數(shù)量。每個(gè)噴口的空間要求限制可以配合在該空間內(nèi)的噴口的數(shù)量。目前的打印頭設(shè)計(jì)典型地具有串行流動(dòng)路徑。流體通過(guò)第一分立流體元件流動(dòng)到主體室中并且通過(guò)通向相應(yīng)的單噴口孔的第二分立流體元件流出主體室。這些流體元件的每一個(gè)使用與噴口堆疊關(guān)聯(lián)的一定量的占用空間并且也必須在它們之間具有一定距離以便分離。這些的效果是限制可以封裝在任何指定噴口堆疊的空間內(nèi)的單噴口的數(shù)量。
【附圖說(shuō)明】
[0003]圖1顯示噴墨噴口堆疊的側(cè)視圖。
[0004]圖2顯示串行流動(dòng)單噴口的平面圖。
[0005]圖3顯示并行流動(dòng)單噴口的平面圖。
[0006]圖4顯示串行、單噴口結(jié)構(gòu)的三維視圖。
[0007]圖5顯示并行、單噴口結(jié)構(gòu)的三維視圖。
[0008]圖6顯示串行流動(dòng)單噴口的陣列。
[0009]圖7顯示并行流動(dòng)單噴口的陣列。
【具體實(shí)施方式】
[0010]圖1顯示噴口堆疊中的單噴口 10的例子。在該例子中，噴口堆疊由特定數(shù)量和配置的板組成，應(yīng)當(dāng)理解噴口堆疊的實(shí)際組成可以變化，以及特定部件的變化，例如換能器的類型和構(gòu)造等。此外，盡管這里所述的特定流體是噴墨打印機(jī)內(nèi)的墨，但是實(shí)施例在這里可以應(yīng)用于其它類型的流體分配元件。噴口堆疊典型地包含噴口的陣列，每個(gè)噴口具有它們自己的相應(yīng)入口、主體室和出口。噴口是單獨(dú)的元件，在這里被稱為噴口或噴射元件。術(shù)語(yǔ)噴口在這里包含引導(dǎo)墨的所有元件，包括入口和出口端口、主體室和最終的噴嘴或孔。
[0011]在圖1的例子中，噴口元件由開(kāi)始于入口端口 16的墨路徑、墨通道18和進(jìn)入壓力室或主體室22的壓力室入口端口 20組成。墨通過(guò)出口端口 24離開(kāi)壓力室進(jìn)入出口通道22。墨最終通過(guò)噴嘴14離開(kāi)噴口堆疊。換能器32響應(yīng)從換能器驅(qū)動(dòng)器36到達(dá)換能器元件34的信號(hào)而致動(dòng)。在該特定例子中，換能器響應(yīng)信號(hào)變形，首先變形以遠(yuǎn)離壓力室從而將墨吸引到室中。換能器然后朝著壓力室推動(dòng)以迫使室中的墨離開(kāi)噴嘴。圖1中所示的通道、端口和室由一系列板形成，例如隔膜板40、壓力室板42、通道板46、出口板54和噴嘴板56 ο
[0012]由圖1的例子可以看到，進(jìn)入主體或壓力室的墨入口和到達(dá)噴嘴的出口是兩個(gè)分立元件。圖2顯示當(dāng)前實(shí)現(xiàn)方式中的噴口堆疊中的噴口 10的元件的陣列的一部分的平面圖。入口 18進(jìn)給到端口 20中，所述端口進(jìn)入主體室中。出口 28是噴口的獨(dú)立區(qū)域。圖2中所示的元件位于噴口堆疊的內(nèi)部，并且視圖來(lái)自噴口堆疊的噴嘴板側(cè)。
[0013]圖3顯示具有一種結(jié)構(gòu)的噴口 60，其中通向主體室的入口和出口端口使用相同的通道。主體室具有將墨進(jìn)給到主體室中的墨入口 62。出口 64使用與入口相同的出口。這減小每個(gè)噴口元件在噴口堆疊內(nèi)的必要空間，允許更高的封裝密度。這可以在三維中更清楚地看到，如圖4和5中所示。
[0014]圖4顯示例如圖1中的10的噴口元件的三維表示。墨入口 18將來(lái)自儲(chǔ)存器的墨進(jìn)給到入口端口 20進(jìn)入主體室22中。墨出口通道28將墨引導(dǎo)到出口孔或噴嘴14。在該特定實(shí)施例中，墨入口路徑和墨出口路徑彼此垂直。盡管它們可以不必以該方式布置，但兩個(gè)路徑將大體上彼此分離地布置。當(dāng)入口端口和出口端口作為獨(dú)立元件存在時(shí)，這導(dǎo)致使用更多空間的噴口元件。
[0015]相比之下，圖5顯示使用用于往返于主體室的入口和出口路徑的相同流體元件的噴口元件。當(dāng)換能器被操作以將墨吸引到主體室中時(shí)墨入口路徑62通過(guò)入口端口 64進(jìn)給到主體室66。當(dāng)操作將使墨噴射到噴嘴70之外時(shí)，端口 64變?yōu)閷⒛统龀隹谕ǖ?8到達(dá)噴嘴70的輸出端口。
[0016]圖6和7揭示每個(gè)噴口的結(jié)構(gòu)的差異如何導(dǎo)致不同數(shù)量的噴口能夠配合在相同大小的空間內(nèi)。由于封裝密度增加，因此能夠從相同尺寸的打印頭獲得更高的分辨率和增加的吞吐量。在圖6中，作為例子，10個(gè)噴口可以配合到具有長(zhǎng)度L的噴嘴板的一部分上。這些噴口均具有獨(dú)立的入口和出口。通過(guò)比較，圖7的噴口具有組合的入口和出口。在圖7中，10個(gè)噴口配合到比圖6的長(zhǎng)度L短的長(zhǎng)度L’中。這提供噴口的更高封裝密度。
[0017]如先前所述，使用這里具體實(shí)施的噴口結(jié)構(gòu)，可以增加噴口的封裝密度。封裝密度指的是每一單位面積的噴口的數(shù)量。例如，一個(gè)當(dāng)前的噴口結(jié)構(gòu)允許0.5噴口/mm2。使用這里揭示的噴口結(jié)構(gòu)的原理，這可以增加到0.75-1.25噴口 /mm2。另一例子具有I噴口 /_2的封裝密度，其可以增加到1.5-2.5噴口 /mm2。又一例子具有2噴口 /_2，其可以增加到 3-5 噴口 /mm2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種噴口堆疊，其包括: 形成主體室的陣列的板組，所述板組包括具有噴口的陣列的噴嘴板，其中每個(gè)噴口對(duì)應(yīng)于主體室； 每個(gè)主體室具有允許流體流入所述主體室的入口和允許流體流出所述主體室的出口，所述出口流體地聯(lián)接到所述噴口的陣列中的噴口； 其中所述入口和所述出口是同心的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴口堆疊，其中所述流體包括墨。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴口堆疊，其中所述噴口堆疊聯(lián)接到墨的儲(chǔ)存器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴口堆疊，其中所述入口路徑和所述出口路徑彼此垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴口堆疊，其中所述主體室和所述出口以并行方式流體地聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴口堆疊，其中在使用獨(dú)立的入口和出口僅僅允許0.5噴口每平方毫米的結(jié)構(gòu)中，所述噴口的陣列具有在0.75到1.25噴口每平方毫米的范圍內(nèi)的封裝密度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴口堆疊，其中在使用獨(dú)立的入口和出口僅僅允許I噴口每平方毫米的結(jié)構(gòu)中，所述噴口的陣列具有在1.5到2.5噴口每平方毫米的范圍內(nèi)的封裝密度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴口堆疊，其中在使用獨(dú)立的入口和出口僅僅允許2噴口每平方毫米的結(jié)構(gòu)中，所述噴口的陣列具有在3到5噴口每平方毫米的范圍內(nèi)的封裝密度。
9.一種打印頭，其包括: 墨儲(chǔ)存器；以及 形成噴口堆疊的板組，所述噴口堆疊包括: 具有噴口的陣列的噴嘴板； 主體室的陣列，每個(gè)主體室流體地聯(lián)接到所述噴口的陣列中的一個(gè)噴口 ； 允許墨流入每個(gè)主體室的入口 ；以及 允許墨流出每個(gè)主體室的出口，其中所述入口和所述出口是同心的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的打印頭，其中所述墨儲(chǔ)存器包含固態(tài)墨。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種噴口堆疊，所述噴口堆疊具有：形成主體室的陣列的板組，所述板組包括具有噴口的陣列的噴嘴板，其中每個(gè)噴口對(duì)應(yīng)于主體室；每個(gè)主體室具有允許流體流入所述主體室的入口和允許流體流出所述主體室的出口，所述出口流體地聯(lián)接到所述噴口的陣列中的噴口；其中所述入口和所述出口是同心的。
【IPC分類】B41J2-14
【公開(kāi)號(hào)】CN104669794
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410669254
【發(fā)明人】T·L·史蒂芬斯
【申請(qǐng)人】施樂(lè)公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年11月20日
【公告號(hào)】US20150151539