CN103108754A - 跨越打印头液体腔室的激励器/过滤器装置 - Google Patents

Abstract

一种喷射模块（48）包括喷嘴板（49）、热激励膜（100）和封壳。喷嘴板的部分限定喷嘴（50）。热激励膜包括多个开孔（110）。封壳从喷嘴朝热激励膜延伸以限定液体腔室（53），液体腔室（53）定位在喷嘴与热激励膜之间。液体腔室与各个喷嘴和多个开孔流体连通。由一部分热激励膜跨越液体腔室。源在压力下提供液体穿过热激励膜，其中压力足以在液体流过热激励膜之后喷射液体流穿过喷嘴。

Description

跨越打印头液体腔室的激励器/过滤器装置

技术领域

总体上说，本发明涉及数字控制的打印机系统的领域；具体地说，本发明涉及液体的激励（stimulation）和过滤，这些液体随后经由系统的打印头的喷嘴排出。

背景技术

传统上，数字控制的彩色打印能力通过两种技术中的一种实现。墨水是经由形成在打印头中的通道供应的。各个通道均包括喷嘴，墨水微滴（droplet）被有选择地从喷嘴挤出并且沉积在介质上。通常，各种技术对于打印中使用的各种墨水颜色均需要单独的墨水分配系统。一般而言会使用削减型三原色，即青色、黄色和品红色，因为这些颜色通常可产生多达数百万的色度组合或颜色组合。

第一种技术通常称为"按需喷墨（droplet on demand）"的喷墨打印，其有选择地提供墨水微滴来用于使用加压促动器（热促动器、压电促动器等）影响记录表面。促动器的有选择的触发引起墨水微滴的形成和排出，所述墨水微滴经过打印头与打印介质之间的空间，且撞击打印介质。打印图像的形成是通过控制墨水微滴的独立形成来实现的，这是创造出所期望的图像所需的。通常，各个通道内的轻微的负压力保持墨水免于经由喷嘴意外溢出，且还在喷嘴处形成略微凹入的液面而有助于保持喷嘴清洁。

常规的按需喷墨的喷墨打印机利用热促动器或压电促动器来在打印头的孔口处产生喷墨微滴。在热促动器的情况下，位于便利的地点的加热器加热墨水以引起局部的一定量墨水相变成气态蒸汽气泡，气态蒸汽气泡将内部墨水压力升高到足以用于将墨水微滴排出。在压电促动器的情况下，机械力引起墨水微滴的排出。

第二种技术通常称为"连续流"或简单地称为"连续"喷墨打印，其使用加压墨水源，加压墨水源产生墨水微滴的连续流。传统上，墨水微滴被有选择地充电。偏转电极沿不同于没有充电的微滴的飞行路径的飞行路径引导已充电的这些微滴。偏转的微滴或未偏转的微滴可用于打印在接收介质上打印，而其它微滴到达墨水捕集机构（捕集器、截断器，沟槽等）来再循环或处置。1933年12月26日授予Hansell的美国专利第1,941,001号和1968年3月12日授予Sweet等人的美国专利第3,373,437号分别公开了一排连续喷墨喷嘴，其中使待打印的墨水微滴有选择地充电并朝记录介质偏转。

在另一种形式的连续喷墨打印中，例如，如共同转让的于2002年12月10日授予Jeanmaire的美国专利第6,491,362Bl号（该专利通过引用并入到本文中）中所述的激励装置与打印头的各种喷嘴相关联。这些激励装置响应于通过控制器件供给激励装置的液滴形成波形来干扰源于相关联的一个或多个喷嘴的液体流。干扰引发液滴与液体流的分离。不同的波形可用于创造出多种液滴体积的液滴。供给激励装置的受控的波形序列产生液滴序列，这些液滴序列的液滴体积通过使用的波形来控制。液滴偏转装置将力施加至液滴来引起液滴轨迹基于液滴的尺寸分开。允许一些液滴轨迹撞击打印介质，同时通过捕集器或沟槽截断其它液滴。

尽管常规的热激励装置在引发液滴与液体流断开中是有效的，但激励幅度可能相对较低。在某些情况下，所期望的是使用较高的激励幅度。因此，就不断需要能够提供适合在连续打印机系统中使用的较高激励幅度的热激励促动器。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种喷射模块包括喷嘴板、热激励膜和封壳。喷嘴板的部分限定喷嘴。热激励膜包括多个开孔。封壳从喷嘴朝热激励膜延伸以限定液体腔室，液体腔室定位于喷嘴与热激励膜之间。液体腔室与各个喷嘴和多个开孔流体连通。由一部分热激励膜跨越（span）液体腔室。源在压力下提供液体穿过热激励部件，其中压力足以在液体流过热激励膜之后喷射液体流穿过喷嘴。

附图说明

在下文呈现的本发明的示例性实施方式的详细描述中，对附图进行了参照，在附图中：

图1示出了根据本发明制作的打印系统的示例性实施方式的简化示意性框图；

图2为根据本发明制作的连续打印头的示例性实施方式的简图；

图3为根据本发明制作的连续打印头的示例性实施方式的简图；

图4A为根据本发明制作的喷射模块的示意性截面侧视图；

图4B为图4A的喷射模块的示意性透视图；

图5为根据本发明的示例性实施方式的热激励膜的操作的示意性示图；

图6A为根据本发明的另一个示例性实施方式的热激励促动器的示意性顶视图；

图6B为根据本发明的另一个示例性实施方式的热激励促动器的简图；

图6C为根据本发明的另一个示例性实施方式的热激励促动器的简图；以及

图6D为根据本发明的另一个示例性实施方式的热激励促动器的简图。

具体实施方式

本说明书将具体针对形成根据本发明的设备的一部分的元件或与根据本发明的设备更直接地协作的元件。应当理解的是，未具体示出或描述的元件可采取本领域的技术人员公知的各种形式。在以下描述和附图中，在可能的情况下，相同的参考标号用于指定相同的元件。

本发明的示例性实施方式是示意性地示出的，且为了清楚起见未按比例绘制。本领域的普通技术人员将能够容易地确定本发明的示例性实施方式的元件的具体尺寸和元件的互连。

如本文所述，本发明的示例性实施方式提供了通常在喷墨打印系统中使用的打印头或打印头构件。然而，也出现许多其它应用，这些应用使用喷墨打印头来排出需要精细地计量且以高空间精度沉积的液体（除墨水外）。因此，如本文所述，用语"液体"和"墨水"表示可通过下文所述的打印头或打印头构件喷射的任何材料。

参看图1，连续打印系统20包括图像源22，如扫描仪或计算机，图像源22提供光栅图像数据、呈页面描述语言的形式的外形轮廓图像数据，或数字图像数据的其它形式。该图像数据通过图像处理单元24转变成半色调位图图像数据，图像处理单元24还将图像数据储存在存储器中。多个液滴形成装置控制电路26从图像存储器读出数据，且将随时间变化的电脉冲施加到与打印头30的一个或多个喷嘴相关联的液滴形成装置28上。在适当的时间施加这些电脉冲，且施加到适合的喷嘴上，以便由连续墨水喷射流形成的液滴将在记录介质32上图像存储器中的数据指定的适当位置中形成斑点。

通过记录介质输送系统34使记录介质32相对于打印头30移动，通过记录介质输送控制系统36以电子方式控制记录介质输送系统34，且继而又通过微控制器38控制记录介质输送控制系统36。图1中所示的记录介质输送系统仅为示意性的，且许多不同机械构造也是可能的。例如，传递辊可用作记录介质输送系统34，以便于将墨水液滴传递至记录介质32。此类传递辊技术是本领域中是公知的。在页宽打印头（page width printheads）的情况下，最方便是将记录介质32移动经过静止打印头。然而，在扫描打印系统的情况下，通常最方便的是沿一条轴线（辅助扫描方向）移动打印头，且在相对光栅运动中沿正交轴线（主扫描方向）移动记录介质。

墨水在压力下容纳在墨水储存器40中。在非打印状态中，连续喷墨液滴流由于阻挡流动且可允许一部分墨水通过墨水再循环单元44而再循环的墨水捕集器42而不能到达记录介质32。墨水再循环单元还原（recondition）墨水，且将墨水供应回储存器40中。此类墨水再循环单元在本领域中是公知的。适用于最佳操作的墨水压力将取决于一定数目的因素，包括喷嘴的几何形状和热性质，以及墨水的热性质。可通过在墨水压力调节器46的控制下将压力施加到墨水储存器40上来实现恒定的墨水压力。替代地，可使墨水储存器未加压，或甚至在降低的压力（真空）下，且用泵将墨水从墨水储存器在压力下传送至打印头30。在此类实施方式中，墨水压力调节器46可包括墨水泵控制系统。如图1中所示，捕集器42为通常称为"刀刃"捕集器的捕集器类型。

经由墨水通道47将墨水分送至打印头30。墨水优选为流过经由打印头30的硅基底蚀刻至其前表面的槽口或孔，多个喷嘴位于该前表面处。当由硅制造打印头30时，液滴形成机构控制电路26可与打印头结合。打印头30还包括偏转机构，下文将参照图2和图3来更为详细描述偏转机构。

参看图2，示出了连续液体打印头30的简图。打印头30的喷射模块48包括形成在喷嘴板49中的一排喷嘴50或多个喷嘴50。在图2中，喷嘴板49附连到喷射模块48上。然而，如图3中所示，喷嘴板49可与喷射模块48一体地形成。

在压力下经由阵列中的各个喷嘴50排出液体（例如墨水）而形成液体流52。在图2中，一排喷嘴或多个喷嘴延伸入图中和从图延伸出。

喷射模块48可操作以通过各个喷嘴形成具有第一尺寸或体积的液滴和具有第二尺寸或体积的液滴。为了将此实现，喷射模块48包括液滴激励装置或液滴形成装置28（图1所示），当有选择地触发该装置28时，该装置干扰一部分液体52（例如墨水）以引起相关联的液体流部分与液体流断开，且合并来形成液滴54、56。

通常，一个液滴形成装置28与喷嘴阵列的各个喷嘴50相关联。然而，液滴形成装置28可与喷嘴50集合或喷嘴阵列中的所有喷嘴50相关联。

当打印头30在操作中时，通常创造出多个尺寸或体积的液滴54、56，例如，为呈第一尺寸或体积的大液滴56的形式和呈第二尺寸或体积的小液滴54的形式。大液滴56的质量与小液滴54的质量的比例通常大约为2至10之间的整数。包括液滴54、56的液滴流58沿着液滴路径或轨迹57。

打印头30还包括气流偏转机构60，气流偏转机构60引导气流62（例如空气）经过液滴轨迹57的一部分。液滴轨迹的该部分称为偏转带64。当气流62在偏转带64中与液滴54、56相互作用时，气流62改变液滴轨迹。当液滴轨迹穿出偏转带64时，它们相对于未偏转的液滴轨迹57成一定角（称为偏转角）前进。

小液滴54比大液滴56受到更大的气流影响，以便小液滴轨迹66偏离大液滴轨迹68。即是说，小液滴54的偏转角大于大液滴56的偏转角。气流62提供充分的液滴偏转，且因此提供小液滴轨迹和大液滴轨迹的充分偏离，以便捕集器42（图1和图3中所示）可定位以截断小液滴轨迹66和大液滴轨迹68中的一者，以便通过捕集器42收集沿着轨迹的液滴，同时沿着另一个轨迹的液滴绕过捕集器且撞击记录介质32（图1和图3中所示）。

当捕集器42定位以截断大液滴轨迹68时，使小液滴54充分偏转来避免与捕集器42接触和撞击打印介质。当打印小液滴时，这称为小液滴打印模式。当捕集器42定位以截断小液滴轨迹66时，大液滴56为打印的液滴。这称为大液滴打印模式。

参看图3，喷射模块48包括一排喷嘴50或多个喷嘴50。在压力下经由阵列中的各个喷嘴50排出经由通道47（图2中所示）供送的液体（例如墨水）来形成液体流52。在图3中，一排喷嘴或多个喷嘴50延伸入图中和从图延伸出。

有选择地促动液滴激励装置或液滴形成装置28（图1中所示）以干扰部分液体52来引起液滴与相关联的液体流52的断开。以此方式，有选择地创造出朝记录介质32行进的呈大液滴和小液滴的形式的液滴。

气流偏转机构60的正压力气流结构61位于液滴轨迹57的第一侧部上。正压力气流结构61包括第一气流导管72，导管72包括下壁74和上壁76。气流导管72以相对于液体流52成大约45°的向下的角θ朝液滴偏转带64（也在图2中示出）引导从正压力源92供送的气流62。可选的密封件84提供喷射模块48与气流导管72的上壁76之间的空气密封。

气流导管72的上壁76不需要延伸至液滴偏转带64（如图2中所示）。在图3中，上壁76终止于喷射模块48的壁96处。喷射模块48的壁96用作终止于液滴偏转带64的上壁76的一部分。

气流偏转机构60的负压力气流结构63位于液滴轨迹57的第二侧上。负压力气流结构包括位于捕集器42与上壁82之间的第二气流导管78，第二气流导管78排出来自于偏转带64的气流。第二导管78连接到负压力源94上，负压力源94用于有助于除去流过第二导管78的气体。可选的密封件84提供喷射模块48与上壁82之间的空气密封。

如图3中所示，气流偏转机构60包括正压力源92和负压力源94。然而，取决于构想出的特定应用，气流偏转机构60可仅包括正压力源92和负压力源94中的一者。

将通过第一气流导管72供送的气体被引导至液滴偏转带64中，其中液滴偏转带64导致大液滴56沿着大液滴轨迹68，且小液滴54沿着小液滴轨迹66。如图3中所示，通过捕集器42的前面90来截断小液滴轨迹66。小液滴54接触面90且沿面90向下流动，且进入位于或形成于捕集器42与板88之间的液体返回导管86中。收集的液体再循环且回到墨水储存器40（图1中所示）来再使用或被处置掉。大液滴56绕过捕集器42且向上行进到记录介质32。替代地，捕集器42可定位以截断大液滴轨迹68。大液滴56接触捕集器42，且流入位于或形成于捕集器42中的液滴返回导管中。收集的液体再循环以再使用或被处置掉。小液滴54绕过捕集器42且向上行进到记录介质32。

如图3中所示，捕集器42为通常称为"Coanda"捕集器的捕集器类型。然而，图1中所示的"刀刃"捕集器和图3中所示的"Coanda"捕集器可互换且工作得同样好。替代地，捕集器42可为任何适合的设计，包括但不限于多孔面捕集器、界定的边缘捕集器，或上文所述的那些的任一个的组合。

图4A示出了本发明的示例性实施方式中采用的喷射模块48的截面视图。具体而言，示出了喷嘴板49、通道47和液滴形成装置28的截面视图。通道47以单独的构件形成，将该单独的构件组装到喷射模块48内。喷嘴板49包括限定多个喷嘴50的部分80。为了清楚，仅示出了四个（4）喷嘴50。将理解的是，其它实施方式中可采用其它适合数目的喷嘴50。喷射模块48包括多个液体腔室53，液体腔室53从喷嘴50延伸，且各个液体腔室53对应于一个有壁的封壳。在一些实施方式中，各个封壳均包括壁，壁包括多个邻接的壁表面。在其它实施方式中，各个封壳均包括形成连续壁表面（例如椭圆形或圆形）的壁。各个液体腔室53均布置成与相应的一个喷嘴50流体连通。在该示例性实施方式中，通过通道47将液体52提供给各个液体腔室53。为了绘图清楚，从下文所述的图4A和图4B中省略了如下端口，即，液体52通过这些端口供送至通道47，且可通过这些端口从通道47排出液体52。

本领域中公知的不同方法可用于产生打印头30内的构件。用于形成微机电系统（MEMS）的一些技术也可用于形成打印头30的构件。MEMS制造工艺通常包括改进的半导体装置制造技术。MEMS制造技术通常还将光学成像技术与蚀刻技术结合来形成基底中的特征。光学成像技术用于从不应当蚀刻的基底的其它区限定出将蚀刻的基底的所期望的区。MEMS制造技术可用于产生连同其它打印头元件的喷嘴板49，其它打印头元件如墨水供应通道、墨水储存器、导电体、电极和绝缘体和介电构件。

使用MEMS制造技术，由基底85形成喷嘴板49。硅基基底由于其相对较低的成本、其大体上没有缺陷的成分，以及由于为其开发的高度发展的制造工艺而通常用于该应用。打印头元件可由单构件基底或多构件基底形成。在一些示例性实施方式中，采用的基底包括单个材料层，而在其它示例性实施方式中，采用的基底包括多个材料层。打印头元件可由基底形成，该基底包括通过沉积工艺形成的至少一个材料层，或该基底包括通过层合工艺施加的至少一个材料层。

在该示例性实施方式中，通过蚀刻工艺在基底85中形成特征，如喷嘴50和液体腔室53。蚀刻工艺包括在基底85的表面上形成有图案的掩模（未示出）。可通过光刻工艺形成有图案的掩模。有图案的掩模通常由称为光致抗蚀剂的可光学成像的聚合材料层形成。适合的光致抗蚀剂可包括液体光致抗蚀剂和干膜光致抗蚀剂。可通过方法将液体光致抗蚀剂的均匀涂层施加到基底85的表面上，该方法通过非限制性实例的方式包括自旋涂布。干膜光致抗蚀剂通常包括集合（assemblage），该集合包括垫层（backing layer）和抵抗层（resist layer）。将集合层合到基底85的表面上，且除去垫层，同时使抵抗层与基底85相接触。

不论光致抗蚀剂采取的形式怎样，其图案都形成为限定应当大致蚀刻的基底85的区和不应当大致蚀刻的基底85的其它区。在采用光致抗蚀剂的示例性实施方式中，可通过使光致抗蚀剂暴露于辐射以便使其形成图案来限定这些区。可通过辐射（通过辅助掩模来根据图像调节辐射）来使光致抗蚀剂形成图案，或可通过一条或多条辐射束（有选择地控制辐射束来使光致抗蚀剂的特定区曝光）来直接地使光致抗蚀剂形成图案。所采用的辐射类型通常通过光致抗蚀剂的成分来激发，且可通过非限制性实例的方式包括紫外辐射。光致抗蚀剂可经受附加的化学显影步骤和热处理步骤以形成有图案的掩模。

一旦形成有图案的掩模，则通过使基底85的部分经由有图案的掩模中的开口暴露于适合的蚀刻剂来形成元件，如喷嘴50。适用于形成打印头30中的元件的蚀刻工艺可不限于包括湿化学蚀刻工艺、蒸气蚀刻工艺、惰性等离子蚀刻工艺和化学反应等离子蚀刻工艺。

可在单独的蚀刻过程中形成喷嘴50和液体腔室53。例如，可通过蚀刻基底85的同一表面来形成喷嘴50和液体腔室53两者。替代地，可蚀刻基底85的不同表面。举例来说，不同的表面可包括基底85的相对的表面。可在蚀刻步骤之间沉积不同的材料层。

各个液体腔室53均由封壳形成，封壳的侧壁在封壳远离相关联的一个喷嘴50延伸时扩张（diverge）。可通过包括各向异性刻蚀技术的工艺来形成斜面侧部结构，如所示的液体腔室53。不同于各向同性蚀刻工艺，沿不同方向的不同蚀刻速率与各向异性刻蚀工艺相关联。硅为单晶体材料的实例，该材料在某些化学制品如氢氧化钾（KOH）存在的情况下呈现出沿晶体平面的优异的蚀刻特性。例如，当在<100>硅基底85中蚀刻开口时，将使基底85的<111>晶体平面侧壁曝光，从而使开口具有斜面侧壁或扩张的侧壁。

回头参看图4A，液滴形成装置28示为定位在喷嘴板49与通道47之间。液滴形成装置28未定位成围绕液体流52从其上排出的喷嘴板49的表面55上的喷嘴50。相反，液滴形成装置28在内部定位在液体腔室53的入口附近的喷射模块48内。在该示例性实施方式中，通过延伸经过或"跨越"一个液体腔室53的膜状结构来提供液滴激励装置28。这里，膜状结构称为热激励膜100。热激励膜100与通过封壳的壁限定的液体腔室的整个圆周相接触并附连到整个圆周上。

热激励膜100可包括各种材料层，且可通过包括MEMS制造技术的各种适合的技术形成。在该示例性实施方式中，热激励膜100包括多个绝缘体材料层105A和105B和电阻材料层115。可通过任何适合的工艺形成绝缘体材料层105A和105B和电阻材料层115，适合的工艺包括通过如通过MEMS制造技术提供的沉积或层合方法。可通过任何适合的工艺形成绝缘体材料层105A和105B和电阻材料层115中的特征，适合的工艺包括如通过MEMS制造技术提供的光刻技术和材料沉积或蚀刻技术。电阻材料层115可包括适于在电阻加热应用中使用的材料。例如，氮化钽硅（TaSiN）为电阻加热应用中采用的材料。可通过包括使用四乙基原硅酸酯（TEOS）的各种技术形成绝缘体材料层105A和105B。然而，本发明不限于这些材料，且可视情况而容易地采用具有所需的电阻性质或绝缘体性质的其它适合的材料。

图4B示意性地示出了图4A中的热激励膜100的截面透视图。如图4A的详图中所示，热激励膜100包括多个开孔110和嵌入开孔之间的膜材料中的热促动器150。在图4B中已经除去一部分绝缘体材料层105A以示出热促动器150。

开孔110允许通道47与液体通道53之间的流体连通。可将开孔110布置成规则图案或不规则图案。将开孔110在一起组合成组120，各个组120均对应于不同的一个流体腔室53。进入给定的一个液体腔室53的所有液体52均经过跨越液体腔室53的组120中的开孔110。在从穿过喷嘴的流体流动方向看时，至少一个开孔110与喷嘴50重合。开孔110的壁包括绝缘体材料层105A和105B。绝缘体材料层105A包括平表面，平表面定位以截断从通道47经由热激励膜100的液体流52的方向。

热促动器150包括位于电阻材料层115中的一个或多个电阻加热元件155。如图4A和图4B中所示，各个电阻加热元件155均包括包围在绝缘体材料中的电阻材料。在该示例性实施方式中，通过各个绝缘体材料层105A和105B限定开孔110，而通过电阻材料层115限定热促动器150。

可使用任何适合的技术制造液滴生成器组件，该组件包括喷嘴50、流体腔室53和热激励膜100。例如，如前文所述，可将喷嘴50和流体腔室53制造在基底85中。然后，流体腔室可填充有牺牲材料。然后，可通过适合的沉积工艺形成用以形成热激励膜的层，此后除去牺牲材料。

替代地，人们可通过在基底上形成热激励膜来开始。然后，沉积工艺可用于形成流体腔室53的壁。然后，流体腔室可填充有牺牲材料。然后，可将包括喷嘴的层沉积在腔室壁和牺牲材料上。然后，可从流体腔室除去牺牲材料。然后，可从后侧蚀刻基底（该结构形成于该基底上），以形成通道47，通道47将流体供给热激励膜100。该工艺还可用于制造延伸超过热激励膜100且然后延伸到通道47中的壁。当这样做时，可将液体腔室53称为具有壁的第一液体腔室，壁延伸超过限定第二液体腔室的热激励膜100。热激励膜100悬置在第一液体腔室53与第二液体腔室之间。

图5为图4A和图4B中所示的一部分热激励膜100的操作的示意性示图。将来自于图1中的储存器40的液体供送至喷射模块48。在足以引起液体52流过热激励膜100的开孔110以进入液体腔室53的压力下供送进入喷射模块48的通道47的液体，且然后液体以足以引起连续液体流52从各个喷嘴50流动的流速下从喷嘴50流动。热激励膜100被操作以在液体部分经由热激励膜100流入相关联的液体腔室53中以便最后从喷嘴50喷射出时，有选择地加热部分液体52。如图5中示意性示出的那样，将来自于图像处理单元24的数据提供给液滴形成装置控制电路26。液滴形成装置控制电路26包括电源（未示出），该电源受控根据提供的数据将随时间变化的电脉冲施加至热激励膜100中的热促动器150。在此方面中，当液体52流过热激励膜100的开孔110时，通过液滴形成控制电路26将电能脉冲有选择地提供给热激励膜100。经由导体165（图4B中所示）将电能脉冲提供给热促动器150。通过热促动器150将电脉冲转换成随时间变化的热能的脉冲，当液体流过热激励膜100的开孔110时，将热能脉冲施加到液体52上。

由于有选择地控制各个喷嘴50来形成包括不同特性的液滴组合，故液滴形成装置控制电路26与各个喷嘴50相关联。在采用各个喷嘴50来提供包括大致恒定的特性（例如大致恒定的体积）的均匀液滴流的其它示例性实施方式中，可采用单个液滴形成控制电路26。

液滴52部分在它们行进穿过其相应的开孔110时受到热能脉冲。随后，这些液体52部分合并以形成液体腔室53内的液体热层170。因此，可根据提供给热激励膜100的电脉冲的特性来在液体腔室53内形成不同的液体热层170。可调整电脉冲的因素如持续时间和电压，以创造出多个液体热层170，其中一个或多个液体热层170具有不同于其它液体热层170的特性。不同的特性可通过非限制性实例的方式包括不同的热能量、不同的温度、不同的速度、不同的压力、不同的密度、不同的粘性、不同的表面张力，或这些特性的组合。在图5中，与彼此不同地形成具有不同特性的液体热层170的图案。

如图5中所示，液体热层170流过液体腔室53且流入喷嘴50中。当从喷嘴50喷射液体52时，热液体层170变为喷射流的一部分，且引起液滴与喷射流的断开。普遍相信液体热层170间的上述特性中的差异引起将以一种适于引起其分解成期望的液滴流的方式激励液体流52。液体腔室53的壁可为斜面，以产生如图5中所示的朝喷嘴50的流动汇集，以减少液体热层170的混合或调混。替代地，液体腔室53的壁可为平直的且定位成相对于喷嘴板49垂直。

尽管使用嵌入邻近喷嘴的喷嘴板中的加热器的常规热激励技术在液滴形成的控制中是有效的，但限制了可传递至液体的热量，且因此限制了激励幅度。将加热器的部分定位成邻近热激励膜中的多个开孔的本发明能够更有效地将热传递至流体，且因此更有效地激励液滴由从喷嘴流出的液体流的形成。

在本发明中，热促动器150可采取各种形式。例如，图6A示意性地示出了图4B中所示的电阻加热元件155的平面视图。电阻加热元件155由电阻材料层115中的电阻材料160形成。绝缘体材料层105B示为下电阻材料层115的下方，而为了清楚未示出绝缘体材料层105A的部分。通过绝缘体材料层105B至少部分地限定组120中的开孔110。在该示例性实施方式中，在液体52流过开孔110时将热能传递至液体52部分的能力与电阻材料160在开孔110上的空间分布相关。

电阻加热元件155包括具有多个开口156的单个元件，各个开口均对应于一个开孔110。由导电材料（例如铝）制成的导体165布置成用以向电阻加热元件155提供如通过液滴形成装置控制电路26（图6A中未示出）提供的电能脉冲。电阻材料160位于组120中的各个开孔110的所有侧部上。电阻材料160围绕各个开孔110对称地分布。电绝缘材料162衬于各个开口156，且在液体52流过开孔110时将电阻材料160与液体52电性隔离开。可通过任何适合的涂布工艺或沉积工艺施加绝缘体材料162。通过非限制性实例的方式，绝缘体材料162可为绝缘体材料层的一部分，如未示出的绝缘体材料层105A。可通过绝缘体材料包围电阻材料160以便在结合传导性液体使用时防止电解。在图6A的实施方式中，电阻加热元件155布置成用以向液体52的所有侧部均匀地或一致地提供热能脉冲，液体52流过组120中的各个开孔110。

图6B示意性地示出了热促动器150的另一个示例性实施方式的平面视图。热促动器150包括电阻加热元件155A。电阻加热元件155A以类似于图6A中所示的示例性实施方式的方式由电阻材料层115形成，电阻材料层115覆盖绝缘体材料层105B。为了清楚，又未示出绝缘体材料层105A。电阻加热元件155A为连接在导体165之间的长形部件。电阻加热元件155A沿开孔110间的蛇线路径延伸。蛇线路径布置成使得电阻材料160位于开孔110的一个或多个侧部上，但未位于开孔的所有侧部上。然而，蛇线路径使得电阻材料160围绕开孔110对称地分布。对于给定的电阻材料160的电阻率，广泛为长形形式的电阻加热元件可用于增加电阻加热元件155A的有效电阻。

图6C示意性地示出了根据本发明的另一个示例性实施方式的热促动器150中采用的多个电阻加热元件155B的平面视图。各个电阻加热元件155B均以类似于图6A和图6B中所示的示例性实施方式的方式由电阻材料层115形成，电阻材料层115覆盖绝缘体材料层105B。为了清楚，又未示出绝缘体材料层105A。电阻加热元件155B以相互并联的电路布置而布置在导体165之间；即是说，电阻加热元件布置为电性并联电路，它们不必在几何上平行于彼此。多个电阻加热元件155B以与电阻加热元件155A相似的方式布置成使得电阻材料160位于开孔110的若干侧部上。具体而言，电阻加热元件155B布置成使得电阻材料160位于各个开孔110的一个或多个侧部上，但未在所有侧部上。

各个电阻加热元件155B均连接到共同的一组导体165上，导体165适于将电能脉冲分送至各个电阻加热元件155B。在其它实施方式中，一个或多个电阻加热元件155B可连接到不同组的一个或多个导体165上，各组导体165均适于将具有不同特性的电能脉冲分送至其相应的电阻加热元件155B。电能脉冲的不同特性可通过非限制性实例的方式包括不同的脉冲宽度、脉冲电压和脉冲正时。以此方式，在液体流过其相应的开孔110时，可将不同的热特性有选择地给予液体52的不同部分。例如，可采用脉冲延迟正时来引起在略微不同的时间加热液体52的不同部分。可为了不同的原因而期望延迟，包括解决液体52的外侧部分相比于液体腔室53中的液体52的内侧部分可能不同的流动特性或不同流动路径。替代地，可通过非对称地施加热至进入液体腔室52的液体52部分来实现随后形成的液体流52的偏转。当以此能力使用时，本发明操作为偏转机构外的液滴形成装置。例如，2000年6月27日授予Chwalek等人的美国专利第6,079,821号已经描述了公知的这种类型的液滴形成和偏转。

图6D中示出了另一个示例性实施方式。在该实施方式中，一组120开孔中的开孔110和与液体腔室和喷嘴相关联的电阻加热元件155C比在其它实施方式中隔开更远。与液体腔室和喷嘴相关联的热激励膜100具有一个或多个第一部分130，第一部分130包括形成加热器的电阻加热元件155C，以及一个或多个第二部分140，多个开孔110聚集（cluster）在第二部分40中。将开孔和加热器节段这样聚集成单独的部分可用于便于将热能传递至流体流的那些部分，这最显著地促进了激励液滴与液体流断开。在将开孔这样聚集在第二部分140中的情况下，不必使每个开孔都具有沿其一个侧部的加热器。例如，中心开孔110A不具有沿其任何侧部的加热器。在一些示例性实施方式中，包括开孔110的第一部分130位于包括热促动器150的第二部分140的一个侧部上。热激励膜100的第一部分130和第二部分140可位于同一平面上。

本发明的示例性实施方式增大了液体52的热传递，将激励液体52以在从喷嘴50喷射时最终形成液滴流。这是通过采用多个开孔110来将液体52分成很多小部分和通过在液体流过其相应的开孔110时将热能传递至这些部分而实现的。将理解的是，可采用附加构件和/或替代构件来进一步加强本发明的工作。例如，应当保持液体52经由任何开孔110行进的路径足够短，以避免过大的压力损失。这可导致相对较薄的热激励膜100，相对较薄的热激励膜100可能并非良好地适于经受与连续打印机系统相关联的高流体压力。因此，可提供支承特征（未示出）。支承特性可形成在基底85或其它部件中。包括冷却性质、热耗散性质和热沉性质（未示出）的附加构件可形成为用以耗散热激励膜100（例如，如US2008/0043062中所述的）中的余热，以用于结合位于喷嘴周围的喷嘴板的热激励装置使用。

多个开孔110可包括不同尺寸的开孔。在一些示例性实施方式中，多个开孔110具有一个以上的开孔尺寸。一些开孔110可用于替代功能和/或附加功能。例如，一组120开孔110可包括适用于从液体52过滤颗粒物质的至少一个开孔110，而不用于将热连接到穿过开孔的液体中。此类开孔将不会具有位于任何侧部上的任何电阻材料。至少一个开孔110的尺寸可根据液体52内的颗粒物质的测量尺寸或预计尺寸变化。可定制采用的开孔110的数目以解决穿过开孔110的流动阻抗，且因此解决经过热激励膜100的压降和期望被热激励的液体52的量。按本发明的示例性实施方式的组合的激励和过滤作用简化了连续打印机系统的打印头的制造。

零件清单

20 连续打印机系统

22 图像源

24 图像处理单元

26 机构控制电路

28 液滴形成装置

30 打印头

32 记录介质

34 记录介质输送系统

36 记录介质输送控制系统

38 微控制器

40 储存器

42 捕集器

44 再循环单元

46 压力调节器

47 通道

48 喷射模块

49 喷嘴板

50 多个喷嘴

52 液体

53 液体腔室

54 液滴

55 表面

56 液滴

57 轨迹

58 液滴流

60 气流偏转机构

61 正压力气流结构

62 气流

63 负压力气流结构

64 偏转带

66 小液滴轨迹

68 大液滴轨迹

72 第一气流导管

74 下壁

76 上壁

78 第二气流导管

80 部分

82 上壁

85 基底

86 液体返回导管

88 板

90 前面

92 正压力源

94 负压力源

96 壁

100 热激励膜

105A 绝缘体材料层

105B 绝缘体材料层

110 开孔

115 电阻材料层

120 组

130 第一部分

140 第二部分

150 热促动器

155 电阻加热元件

155A 电阻加热元件

155B 电阻加热元件

155C 电阻加热元件

156 开口

160 电阻材料

162 绝缘体材料

165 导体

170 液体热层

Claims (18)

1.一种喷射模块，所述喷射模块包括：

喷嘴板，所述喷嘴板的部分限定喷嘴；

包括多个开孔的热激励膜；

封壳，其从所述喷嘴朝所述热激励膜延伸以限定定位在所述喷嘴与所述热激励膜之间的液体腔室，所述液体腔室与各个所述喷嘴和所述多个开孔流体连通，且由一部分所述热激励膜跨越所述液体腔室；以及

源，其用于在压力下提供液体穿过热激励部件，所述压力足以在所述液体流过所述热激励膜之后喷射所述液体流穿过所述喷嘴。

2.根据权利要求1所述的喷射模块，所述热激励膜包括热促动器，所述热促动器适用于在所述液体流过所述热激励膜时将热能脉冲施加到所述液体上，所述热能脉冲为提供成引起所述液体流分解为液滴流的多个热能脉冲中的一个热能脉冲。

3.根据权利要求2所述的喷射模块，所述热能脉冲不足以气化所述液体。

4.根据权利要求1所述的喷射模块，所述喷射模块包括电能源，所述电能源适用于在所述液体流过所述热激励膜时将电能脉冲提供给所述热激励膜。

5.根据权利要求1所述的喷射模块，所述压力足以在所述液体流过所述热激励膜时引起所述液体分成多个部分，所述液体的各个部分流过所述多个开孔中的开孔，以及所述热激励膜包括热促动器，所述热促动器适用于在所述液体的部分流过所述多个开孔中的相应一个开孔时将热能脉冲施加到所述液体的各个部分上。

6.根据权利要求1所述的喷射模块，所述压力足以在所述液体流过所述热激励膜时引起所述液体分成多个部分，所述液体的各个部分流过所述多个开孔中的开孔，以及所述喷射模块包括电能源，所述电能源适用于在所述液体的各个部分流过所述多个开孔中的相应一个开孔时将电能脉冲提供给所述热激励膜。

7.根据权利要求6所述的喷射模块，当将所述电能脉冲提供给所述热激励膜时，所述热激励膜适用于将热能对称地施加到通过所述多个开孔中的相应一个开孔接触的所述液体的各个部分的区的外周上。

8.根据权利要求1所述的喷射模块，其特征在于，所述多个开孔设在所述热激励膜的材料层中，所述材料层包括定位成用以截断所述液体经由所述热激励膜的流动方向的平表面。

9.根据权利要求1所述的喷射模块，所述多个开孔设在所述热激励膜的材料层中，所述材料层桥接所述液体腔室。

10.根据权利要求9所述的喷射模块，当从经由所述材料层的流体流动方向看时，所述多个开孔中的至少一个开孔与所述液体腔室重合。

11.根据权利要求1所述的喷射模块，当从经由所述喷嘴的流体流动方向看时，所述多个开孔中的至少一个开孔与所述喷嘴重合。

12.根据权利要求1所述的喷射模块，所述热激励膜包括包围在绝缘体材料中的电阻材料，其中所述多个开孔定位在所述热激励膜中，使得电阻材料位于所述多个开孔中的各个开孔的所有侧部上。

13.根据权利要求1所述的喷射模块，所述热激励膜包括包围在绝缘体材料中的电阻材料，其中所述多个开孔定位在所述热激励膜中，使得电阻材料对称地围绕所述多个开孔中的各个开孔定位。

14.根据权利要求1所述的喷射模块，所述热激励膜包括包围在绝缘体材料中的电阻材料，其中所述多个开孔定位在所述热激励膜中，使得电阻材料位于各个开孔的一个或多个侧部上，但未在各个开孔的所有侧部上。

15.根据权利要求1所述的喷射模块，所述热激励膜包括包围在绝缘体材料中的电阻材料，其中所述多个开孔中的至少一个开孔定位在所述热激励膜中，使得没有电阻材料位于所述多个开孔中的至少一个开孔的任何侧部上。

16.根据权利要求1所述的喷射模块，在沿垂直于所述热激励膜和所述喷嘴的平面看时，所述液体腔室包括一个截面，所述截面在与所述热激励膜处的截面相比时较小。

17.根据权利要求1所述的喷射模块，所述多个开孔具有一个以上的开孔尺寸。

18.根据权利要求1所述的喷射模块，所述多个开孔中的至少一个开孔具有选择成用于过滤所述液体中的颗粒物质的开孔尺寸。

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