流體噴射裝置的制作方法

背景技術：

流體噴射裝置(諸如，噴墨打印系統中的打印頭)可以使用熱敏電阻器或者壓電材料薄膜作為流體腔內的致動器以從噴嘴噴射液滴(例如，墨)，從而在打印頭和打印介質相對于彼此移動時，按恰當順序從噴嘴噴射墨滴使得字符或者其它圖像被打印在打印介質上。

開蓋是指在不引起噴射的墨滴減少的情況下噴墨噴嘴能夠保持打開封蓋且暴露至環境條件的時間量。開蓋的作用可以更改滴落軌跡、速度、形狀以及顏色，這些都可能不利地影響打印質量。與開蓋有關的其它因素(諸如，水或者溶劑的蒸發)可以引起顏料墨載體分離(pivs)以及粘性墨阻塞物形成。例如，在儲存或者非使用時期期間，顏料粒子可以沉淀或者從墨載體中“析出”，這可以阻礙或者堵塞流向噴射腔和噴嘴的墨。

附圖說明

圖1是圖示了包括流體噴射裝置的示例的噴墨打印系統的一個示例的框圖。

圖2a和圖2b是圖示了流體噴射裝置的一部分的一個示例的示意平面圖。

圖3是列出流體噴射裝置的示例參數和參數的示例范圍的表格。

圖4是圖示了流體噴射裝置的一部分的一個示例的示意平面圖。

圖5是圖示了用于形成流體噴射裝置的方法的一個示例的流程圖。

具體實施方式

在如下詳細描述中，對形成該詳細描述的一部分的附圖進行了參照，在附圖中通過圖示的方式示出了可以實踐本公開的特定示例。應理解，在不背離本公開的范圍的情況下，可以使用其它示例并且可以作出結構性或者邏輯性修改。

本公開大體上通過使流體循環(或者再循環)通過流體噴射腔來幫助減少噴墨打印系統中的墨堵塞和/或阻塞。流體循環(或者再循環)通過流體通道，該流體通道用于泵送流體或者使流體循環的流體循環元件或者致動器。

圖1圖示了如本文公開的噴墨打印系統的一個示例，其作為具有流體循環的流體噴射裝置的示例。噴墨打印系統100包括：打印頭組件102、墨供應組件104、安裝組件106、介質運輸組件108、電子控制器110、以及至少一個電源112，該至少一個電源112向噴墨打印系統100的各個電氣部件提供動力。打印頭組件102包括至少一個流體噴射組件114(打印頭114)，該至少一個流體噴射組件114通過多個孔口或者噴嘴116朝著打印介質118噴射墨滴以便在打印介質118上進行打印。

打印介質118可以是任何類型的合適片材或者卷材，諸如，紙、卡片紙、透明物、聚酯薄膜等。噴嘴116通常布置成一個或多個縱列或者陣列，從而在打印頭組件102和打印介質118相對于彼此移動時，按恰當順序從噴嘴116噴射墨會使得字符、符號、以及/或者其它圖形或者圖像被打印在打印介質118上。

墨供應組件104向打印頭組件102供應流體墨，并且在一個示例中，包括用于儲存墨的儲器120，從而使墨從儲器120流向打印頭組件102。墨供應組件104和打印頭組件102可以形成單向墨遞送系統或者再循環墨遞送系統。在單向墨遞送系統中，大體上所有被供應至打印頭組件102的墨均在打印期間被消耗。在再循環墨遞送系統中，被供應至打印頭組件102的墨中的僅僅一部分在打印期間被消耗。在打印期間未被消耗的墨返回至墨供應組件104。

在一個示例中，打印頭組件102和墨供應組件104一起被容納在噴墨盒或者筆中。在另一示例中，墨供應組件104與打印頭組件102分隔開并且通過接口連接(諸如，供應管)向打印頭組件102供應墨。在任一個示例中，墨供應組件104的儲器120均可以被移除、替代、以及/或者再填充。在打印頭組件102和墨供應組件104一起被容納在噴墨盒中的情況下，儲器120包括位于盒內的局部儲器以及定位為與盒分隔開的較大儲器。該單獨的較大儲器用于再填充局部儲器。相應地，該單獨的較大儲器和/或局部儲器可以被移除、替代、以及/或者再填充。

安裝組件106相對于介質運輸組件108對打印頭組件102進行定位，并且介質運輸組件108相對于打印頭組件102對打印介質118進行定位。因此，打印區122被限定為接近噴嘴116在打印頭組件102與打印介質118之間的區域中。在一個示例中，打印頭組件102是掃描式打印頭組件。這樣，安裝組件106包括滑架，該滑架用于使打印頭組件102相對于介質運輸組件108移動以掃描打印介質118。在另一示例中，打印頭組件102是非掃描式打印頭組件。這樣，安裝組件106將打印頭組件102固定在相對于介質運輸組件108的規定位置處。因此，介質運輸組件108相對于打印頭組件102對打印介質118進行定位。

電子控制器110通常包括：處理器、固件、軟件、包括易失性存儲器部件和非易失性存儲器部件的一個或多個存儲器部件、以及其它打印機電子產品，該其它打印機電子產品用于與打印頭組件102、安裝組件106、以及介質運輸組件108連通并且對其進行控制。電子控制器110接收來自主機系統(諸如，計算機)的數據124，在存儲器中臨時儲存數據124。通常，沿著電子路徑、紅外路徑、光學路徑、或者其它信息傳輸路徑將數據124發送至噴墨打印系統100。例如，數據124代表待被打印的文檔和/或文件。這樣，數據124形成用于噴墨打印系統100的打印工作并且包括一個或多個打印工作命令和/或命令參數。

在一個示例中，電子控制器110控制打印頭組件102從噴嘴116噴射墨滴。因此，電子控制器110限定噴射墨滴的圖案，噴射墨滴在打印介質118上形成字符、符號、以及/或者其它圖形或者圖像。噴射墨滴的圖案是由打印工作命令和/或命令參數所確定。

打印頭組件102包括一個或多個打印頭114。在一個示例中，打印頭組件102是寬陣列或者多頭打印頭組件。在寬陣列組件的一個實施方式中，打印頭組件102包括載架，該載架承載多個打印頭114，在打印頭114與電子控制器110之間提供電氣連通，以及在打印頭114與墨供應組件104之間提供流體連通。

在一個示例中，噴墨打印系統100是按需滴定熱噴墨打印系統，其中，打印頭114是熱噴射(tij)打印頭。熱噴墨打印頭在墨腔中實施熱敏電阻器噴射元件以便使墨蒸發并且產生氣泡，該氣泡迫使墨或者其它液體從噴嘴116滴出。在另一示例中，噴墨打印系統100是按需滴定壓電式噴墨打印系統，其中，打印頭114是壓電噴墨(pij)打印頭，該壓電噴墨打印頭將壓電材料致動器作為噴射元件進行實施以生成壓力脈沖，該壓力脈沖迫使墨從噴嘴116滴出。

在一個示例中，電子控制器110包括儲存在控制器110的存儲器中的流動循環模塊126。流動循環模塊126在電子控制器110(即，控制器110的處理器)上執行以控制一個或多個流體致動器的操作，該一個或多個流體致動器被集成為打印頭組件102內的泵元件，以便控制打印頭組件102內的流體的循環。

圖2a是圖示了流體噴射裝置200的一部分的一個示例的示意平面圖。流體噴射裝置200包括流體噴射腔202以及形成在或者設在流體噴射腔202內的對應的滴噴射元件204。流體噴射腔202和滴噴射元件204形成在基底206上，該基底206具有形成在其中的流體(或者墨)進給槽208，從而流體進給槽208向流體噴射腔202和滴噴射元件204提供一定量的流體(或者墨)。例如，基底206可以由硅、玻璃、或者穩定聚合物形成。

在一個示例中，流體噴射腔202形成在設在基底206上的阻擋層210中或者由該阻擋層210限定。這樣，流體噴射腔202包括相對的端壁202a和202b、以及相對的側壁202c和202d，從而流體噴射腔202在阻擋層210中形成“井”。例如，阻擋層210可以由感光成像環氧樹脂(諸如，sub)形成。

在一個示例中，噴嘴層或者孔口層(未示出)形成在阻擋層210上并且在阻擋層210上延伸，從而使形成在該孔口層中的噴嘴開口或者孔口212與相應流體噴射腔202連通。該噴嘴開口或者孔口212可以是圓形的、非圓形的、或者其它形狀。

滴噴射元件204可以是能夠通過對應噴嘴開口或者孔口212噴射液滴的任何裝置。滴噴射元件204的示例包括熱敏電阻器或者壓電致動器。熱敏電阻器(作為滴噴射元件的示例)通常形成在基底(基底206)的表面上，并且包括薄膜疊層，該薄膜疊層包括氧化層、金屬層、以及鈍化層，從而當被激活時，來自熱敏電阻器的熱量使流體噴射腔202中的流體蒸發，從而產生通過噴嘴開口或者孔口212噴射液滴的氣泡。壓電致動器(作為滴噴射元件的示例)大體上包括設在與流體噴射腔202連通的可移動薄膜上的壓電材料，從而當被激活時，壓電材料使得薄膜相對于流體噴射腔202偏轉，從而生成通過噴嘴開口或者孔口212噴射液滴的壓力脈沖。

如在圖2a的示例中圖示的，流體噴射裝置200包括流體循環通道220和流體循環元件222，該流體循環元件222形成在流體循環通道220中、設在流體循環通道220內、或者與流體循環通道220連通。流體循環通道220向流體進給槽208開口并且在一端224處與流體進給槽208連通，并且在另一端226處與流體噴射腔202連通，從而基于流體循環元件222誘導的流動使來自流體進給槽208的流體循環(或者再循環)通過流體循環通道220和流體噴射腔202。

在圖2a中圖示的示例中，流體循環通道220是u形通道并且包括通道回路部228。這樣，流體循環通道220的端部226在流體噴射腔202的端壁202a處與流體噴射腔202連通。

在一個示例中，流體噴射腔202和流體循環通道220由通道壁230分隔開。在一個示例中，半島232從通道壁230朝著流體進給槽208延伸。在一個示例中，通道壁230和半島232由阻擋層210形成，從而流體循環通道220形成在阻擋層210中或者由阻擋層210限定。

在圖2a中圖示的示例中，滴噴射元件204和流體循環元件222均是熱敏電阻器。該熱敏電阻器中的每一個可以包括：例如，單個電阻器、分立電阻器、梳形電阻器、或者多個電阻器。然而，也可以使用多個其它裝置來實施滴噴射元件204和流體循環元件222，例如，包括：壓電致動器、靜電(mems)薄膜、機械/沖擊驅動薄膜、音圈、磁致伸縮驅動器等。如下文參照的，滴噴射元件204的熱敏電阻器被稱為主電阻器205，并且流體循環元件222的熱敏電阻器被稱為泵電阻器223。

圖2b是圖示了流體噴射裝置200的參數的一個示例的示意平面圖。在一個示例中，并且如在圖3的表格中列出的，將流體噴射裝置200的各個參數選擇或者限定用于優化流體噴射裝置200的性能。

參照圖2a和圖2b，流體噴射裝置200的各個參數指定如下：

rw-主電阻器寬度

rl-主電阻器長度

rs-主電阻器擱架長度

prw-泵電阻器寬度

prl-泵電阻器長度

prs-泵電阻器擱架長度

chw-主電阻器腔寬度

chl-主電阻器腔長度

clw-循環通道回路寬度

cll-循環通道回路長度

co-循環通道偏移

cw-通道壁寬度

pl-半島長度

se-流體槽邊緣

明顯地，主電阻器擱架長度(rs)和泵電阻器擱架長度(prs)被限定為分別從主電阻器205的邊緣和泵電阻器223的邊緣至流體進給槽208的邊緣(se)的距離。盡管主電阻器擱架長度(rs)和泵電阻器擱架長度(prs)被圖示為相同，但主電阻器擱架長度(rs)和泵電阻器擱架長度(prs)可以彼此不同。此外，盡管流體噴射腔202被圖示為矩形形狀，但流體噴射腔202可以是其它形狀。

在一個示例中，流體循環通道220的循環通道回路寬度(clw)在往返端部224和端部226以及在端部224與端部226之間是大體上均勻的。此外，循環通道回路長度(cll)被限定為從流體噴射腔202的端壁202a至流體循環通道220的通道回路部228的曲率點的距離。此外，循環通道偏移(co)被限定為在流體噴射腔202的中心線或者對稱軸線203與流體循環通道220的中心線或者對稱軸線221之間的距離。如在圖2b的示例中圖示的，循環通道偏移(co)為零(0)，從而使流體循環通道220與流體噴射腔202軸對稱。然而，由于流體循環通道220的端部226沿著流體噴射腔202的端壁202a進行定位，所以循環通道偏移(co)可以發生變化。

通道壁寬度(cw)被限定為流體噴射腔202與流體循環通道220之間的距離。更加具體地，在一個示例中，通道壁寬度(cw)被限定為流體噴射腔202的側壁202c與流體循環通道220的一部分(泵電阻器223定位在該部分中)的側壁之間的距離。這樣，并且如在圖2a和圖2b的示例中圖示的，通道壁寬度(cw)是在大體上垂直于流體噴射腔202的對稱軸線203的方向上進行測量。此外，半島長度(pl)被限定為從主電阻器205的端部(即是說，主電阻器205的最接近流體進給槽208的端部)至半島232的端部(即是說，半島232的最接近流體進給槽208的端部)的距離。

圖3是列出示例范圍(更加具體地，流體噴射裝置200的參數的下限和上限)的表格。在一個示例中，通道壁寬度(cw)是基于循環通道回路寬度(clw)和主電阻器腔寬度(chw)，并且循環通道回路寬度(clw)是基于通道壁寬度(cw)和主電阻器腔寬度(chw)。這樣，通道壁寬度(cw)和循環通道回路寬度(clw)均基于主電阻器腔寬度(chw)。

更加具體地，在一個示例中，通道壁寬度(cw)由如下方程式限定：

cw＝(42-clw-chw)/2

其中，clw＝循環通道回路寬度(微米)，并且chw＝主電阻器腔寬度(微米)。

此外，在一個示例中，循環通道回路寬度(clw)由如下方程式限定：

clw＝42-2cw-chw

其中，cw＝通道壁寬度(微米)，并且chw＝主電阻器腔寬度(微米)。

圖4是圖示了流體噴射裝置400的一部分的一個示例的示意平面圖。流體噴射裝置400包括多個流體噴射腔402和多個流體循環通道420。類似于上文所描述的，流體噴射腔402分別包括具有對應的噴嘴開口或者孔口412的滴噴射元件404，并且流體循環通道420分別包括流體循環元件422。

在一個示例中，流體噴射腔402(包括具有對應的噴嘴開口或者孔口412的相關聯的滴噴射元件404)和流體循環通道420(包括相關聯的流體循環元件422)沿著流體進給槽408的長度均勻地進行布置，或者彼此等距地間隔隔開。更加具體地，在一個示例中，相鄰滴噴射元件404(以及對應的噴嘴開口或者孔口412)之間的距離或者間距p大體上等于相鄰流體循環元件422之間的距離或者間距p。此外，在一個示例中，滴噴射元件404與相關聯的流體循環元件422之間的距離或者間隔大約是相鄰滴噴射元件404之間的間距p的一半(即是說，p/2)。

如在圖2a、圖2b和圖4的示例中圖示的，每個流體循環通道220和420均與一個(即，單個)流體噴射腔202和402連通。這樣，流體噴射裝置200和400分別具有1∶1的噴嘴-泵比率。在1∶1的比率下，單獨地為每個流體噴射腔202和402提供循環，從而使得每個噴嘴能夠進行高效的循環服務。

圖5是圖示了用于形成流體噴射裝置(諸如，如在圖2a和圖2b的示例中圖示的流體噴射裝置200)的方法500的一個示例的流程圖。

在502處，方法500包括：使流體噴射腔(諸如，流體噴射腔202)與流體槽(諸如，流體進給槽208)連通。

在504處，方法500包括：在流體噴射腔(諸如，流體噴射腔202)中提供滴噴射元件(諸如，滴噴射元件204)。

在506處，方法500包括：使流體循環通道(諸如，流體循環通道220)與流體槽和流體噴射腔(諸如，流體進給槽208和流體噴射腔202)連通。就此而言，方法500的506包括：利用通道壁(諸如，通道壁230)來使流體循環通道(諸如，流體循環通道220)與流體噴射腔(諸如，流體噴射腔202)分隔開，以及形成具有通道回路(諸如，通道回路部228)的流體循環通道(諸如，流體循環通道220)。

在508處，方法500包括：基于流體噴射腔的寬度(諸如，主電阻器腔寬度(chw))來限定通道壁的寬度(諸如，通道壁寬度(cw))和通道回路的寬度(諸如，循環通道回路寬度(clw))。

在510處，方法500包括：在流體循環通道(諸如，流體循環通道220)中提供流體循環元件(諸如，流體循環元件222)。

盡管被圖示和描述為單獨的和/或相繼的步驟，但用于形成流體噴射裝置的方法也可以包括不同順序或者次序，并且可以將一個或多個步驟組合起來或者同時地、部分地、或者全部地執行一個或多個步驟。

通過使用如本文所描述的包括循環的流體噴射裝置，減少了墨堵塞和/或阻塞。這樣，改進了開蓋時間以及因此改善了噴嘴健康。此外，減少或者消除了顏料墨載體分離和粘性墨阻塞物形成。此外，通過降低在服務期間的墨消耗量(例如，使吐墨量最小化以保持噴嘴健康)提高了墨效率。此外，如本文所描述的包括循環的流體噴射裝置通過在循環期間清除來自噴射腔的氣泡來幫助管理氣泡。

盡管本文已經圖示和描述了特定示例，但本領域的技術人員應理解，在不背離本公開的范圍的情況下，可以用多種替代和/或等效實施方式來代替所示出和描述的特定示例。本申請意在涵蓋本文所討論的特定示例的任何改動或者變型。