CN103826860A - 流体喷射装置中的槽到槽循环 - Google Patents

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Abstract

在一实施例中，流体喷射装置包括芯片基板，其具有沿着相对的基板侧并被基板中心区域分离的第一和第二流体槽。封闭室的第一和第二内部列分别与第一和第二槽相关联，并且所述内部列被所述中心区域分离。延伸越过所述中心区域的流体通道使来自第一内部列的封闭室与来自第二内部列的封闭室流体地联接。处于每个封闭室中的泵致动器穿过所述通道从槽到槽泵送流体。

Description

流体喷射装置中的槽到槽循环
背景技术
喷墨打印机中的流体喷射装置提供流体滴的按需喷射。喷墨打印机通过穿过多个喷嘴向比如纸张等打印介质上喷射墨滴来生成图像。喷嘴通常被配置成一个或多个阵列，使得在打印头和打印介质相对于彼此移动时，来自喷嘴的墨滴的恰当顺序的喷射使字符或其它图像被打印在打印介质上。在一特定示例中，热喷墨打印头通过将电流传送穿过加热元件以生成热并使发射室内的流体的一小部分蒸发，来从喷嘴喷射滴。由蒸气气泡排走的流体的一部分从喷嘴喷出。在另一示例中，压电喷墨打印头使用压电材料致动器，来生成压力脉冲，其将墨滴迫到喷嘴之外。
尽管喷墨打印机以合理的成本提供高打印品质，但是它们的继续改进部分地取决于克服各种操作挑战。例如，在打印期间来自墨的空气气泡的释放可能引起一些问题，比如墨流阻塞、喷滴压力不充分、和滴指向错误。颜料墨载体分离(PIVS)是可能在使用基于颜料的墨时发生的另一问题。PIVS通常是以下原因的结果：墨在喷嘴区域中发生水分蒸发，并且由于颜料与水的更高亲合力，在喷嘴区域附近的墨中发生颜料浓度耗减。在存储或未使用的周期中，颜料颗粒也可沉降或碰撞到墨载体之外，其可能阻止或妨碍墨流动到打印头中的喷嘴和发射室。涉及“去盖(decap)”的其它因素比如水或溶剂的蒸发也可导致PIVS和粘性墨塞形成。去盖是喷墨喷嘴可保持不被封盖并暴露于周围环境而不导致喷射墨滴劣化的时间量。去盖的影响可改变滴轨迹、速度、形状和颜色，它们全都可能负面地影响喷墨打印机的打印品质。
附图说明
现在将参考附图通过示例方式来描述当前的实施例，附图中：
图1示出了根据一实施例的喷墨打印系统，其适合于合并用于实施如本文所公开的槽到槽流体循环的流体喷射装置；
图2a和2b示出了根据实施例的流体喷射装置的俯视图；
图3示出了根据一实施例的与图2a和2b的俯视图大体相对应的流体喷射装置的剖视图；
图4示出了根据一实施例的流体喷射装置的俯视图；
图5示出了根据一实施例的流体喷射装置的俯视图；
图6示出了根据一实施例的流体喷射装置的俯视图；
图7示出了根据一实施例的流体喷射装置的俯视图；
图8示出了根据一实施例的流体通道，其具有封闭的流体泵室，且流体泵致动器定位成靠近通道的每个端部；
图9示出了根据一实施例的流体通道，其具有封闭的流体泵室，且压电流体泵致动器定位成靠近通道的每个端部；
图10示出了根据一实施例的流体通道，其具有封闭的流体泵室，且压电流体泵致动器定位成靠近通道的每个端部；
图11示出了根据一实施例的在流体喷射装置中使流体从槽到槽进行循环的一示例方法的流程图。
具体实施方式
问题和解决方案的概述
如以上指出的，在喷墨打印系统的改进中还未克服各种挑战。例如，在这类系统中使用的喷墨打印头有时会具有墨阻塞和/或堵塞的问题。墨阻塞的一个原因是作为空气气泡蓄积在打印头中的多余空气。当墨暴露于空气时，比如在墨存储在墨贮存器中时，附加的空气溶解到墨中。从打印头的发射室喷射墨滴的后续作用会从墨中释放出多余的空气，其于是作为空气气泡而蓄积。气泡从发射室移动到打印头的其它区域，在这里它们可能阻塞墨向打印头和在打印头内的流动。室中的气泡吸收压力，从而降低作用在被推动穿过喷嘴的流体上的作用力，这降低滴速度或阻止喷射。
基于颜料的墨也可能在打印头中导致墨阻塞或堵塞。喷墨打印系统使用基于颜料的墨和基于染料的墨，虽然两种类型的墨存在优点和缺点，但是基于颜料的墨通常是优选的。在基于染料的墨中，染料颗粒溶解在液体中，使得墨趋于浸泡更深入纸中。这使基于染料的墨效率较低，并且它可能在墨在图像边缘漏出时降低图像品质。相比之下，基于颜料的墨由墨载体和高浓度的不溶颜料颗粒组成，所述不溶颜料颗粒涂覆有分散剂，其允许颗粒保持悬浮在墨载体中。这有助于颜料墨更多地停留在纸的表面上，而不是浸入纸中。颜料墨因此比染料墨更有效，因为需要更少的墨来在打印图像中生成相同的颜色强度。颜料墨还趋于比染料墨更耐用和持久，因为它们在遇到水时涂污比染料墨少。
然而，基于颜料的墨的一个缺点是：可能在喷墨打印头中发生墨阻塞，原因是比如长期存储和其它极端环境，其可导致喷墨笔的不充分的开箱即用性能。喷墨笔具有附着在一个端部的打印头，其在内部联接至墨源。墨源可以自容纳在打印头组件内，或者它可以在打印机上处于笔外，并通过打印头组件联接至打印头。在长期存储之后，在大颜料颗粒上的重力影响、随机波动和/或分散剂的劣化可能导致颜料结团、沉降或碰撞。颜料颗粒在一个位置的积累可能阻止或妨碍墨向打印头中的喷嘴和发射室的流动，从而导致打印头的差的开箱即用性能，并降低打印机的图像品质。其它因素比如来自墨中的溶剂和水的蒸发也可能有助于PIVS和/或增加的墨粘度和粘性塞的形成，其可能降低去盖性能并在一些时间的不使用之后阻止立即打印。
先有解决方案主要涉及在打印头的使用前后保养打印头，以及使用各种类型的外部泵来使墨循环穿过打印头。例如，打印头在不使用期间通常被盖住，以防止喷嘴被干燥的墨堵塞。在它们的使用之前，也可通过使墨穿过它们或使用外部泵来以连续的墨流净化打印头，来备好喷嘴。这些解决方案的缺点包括：由于维修时间而造成的立即打印(即，按照需要)能力的降低；以及由于在保养期间的墨消耗而造成的所有权的总成本增加。使用外部泵来使墨循环穿过打印头通常是麻烦的且昂贵的，涉及复杂的压力调节器来维持喷嘴入口处的背压。因此，去盖性能、PIVS、空气和颗粒的累积、以及喷墨打印系统中墨阻塞和/或堵塞的其它原因仍然是可能降低总体打印品质并增加所有成本、制造成本或两者的基本问题。
本公开的实施例总体上通过在流体源槽之间(即，从槽到槽)进行流体循环，来减少喷墨打印系统中的墨阻塞和/或堵塞。流体通过流体通道在槽之间循环，所述流体通道包括泵室，其具有流体位移致动器来泵送流体。流体致动器在相邻于相应流体源槽的室中非对称地(即，偏离中心或偏心地)定位成靠近流体通道的端部。致动器朝流体通道的端部的不对称定位，以及致动器用以生成具有不同持续时间的压缩和膨胀(伸张)流体位移的不对称激活，会导致流体定向流动穿过通道从槽到槽。在一些实施例中，流体致动器是可控的，使得正向(即，压缩)和逆向(即，膨胀或伸张)致动/泵冲程的持续时间可被控制成改变流动穿过通道的流体的方向。
在一个实施例中，流体喷射装置包括芯片(die)基板，其具有沿着基板的相对侧并被基板中心区域分离的第一和第二长形流体槽。封闭室的第一和第二内部列分别与第一和第二槽相关联。内部列被中心区域分离。流体通道延伸越过所述中心区域，以使来自第一内部列的封闭室与来自第二内部列的封闭室流体地联接。处于每个封闭室中的泵致动器穿过所述通道从槽到槽泵送流体。
在一个实施例中，流体喷射装置包括沿着基板的相对侧的第一和第二流体槽。滴喷射室的第一列朝向基板的中心相邻于第一槽，并且滴喷射室的第二列朝向基板的中心相邻于第二槽。流体通道延伸越过所述基板的中心，并通过处于第一列和第二列中的滴喷射室联接第一槽和第二槽。泵室处于流体通道中邻近滴喷射室。泵室具有泵致动器，以使流体穿过通道从槽到槽进行循环。
在一个实施例中，一种在流体喷射装置中从槽到槽进行流体循环的方法包括通过第一流体通道泵送流体从第一槽经过芯片基板的中心区域到第二槽。所述第一流体通道从第一槽穿过邻近第一槽的第一室、越过所述中心区域、并穿过邻近第二槽的第二室延伸到第二槽。所述方法包括通过第二流体通道泵送流体从第二槽经过所述中心区域到第一槽。所述第二流体通道从第二槽穿过邻近第二槽的第三室、越过所述中心区域、并穿过邻近第一槽的第四室延伸到第一槽。
例示性实施例
图1示出了根据本公开一实施例的喷墨打印系统100，其适合于合并用于实施如本文所公开的槽到槽流体循环的流体喷射装置。喷墨打印系统100包括喷墨打印头组件102、墨源组件104、安装组件106、介质传输组件108、电子打印机控制器110、和向喷墨打印系统100的各个电气部件提供电力的至少一个电源112。喷墨打印头组件102包括至少一个流体喷射装置114(打印头114)，其喷射墨滴穿过多个孔口或喷嘴116趋向打印介质118，以便打印到打印介质118上。打印介质118可为任何类型的适当的片状或卷筒状材料，比如纸、卡片材料、幻灯片、麦拉片(Mylar)、和类似物。喷嘴116通常被配置为一个或多个列或阵列，使得在喷墨打印头组件102和打印介质118相对于彼此移动时，来自喷嘴116的恰当顺序的喷射使字符、符号和/或其它图形或图像被打印在打印介质118上。
墨源组件104将流体墨从墨存储贮存器120通过接口连接比如供应管供应至打印头组件102。贮存器120可以被移除、更换和/或重新充注。在一个实施例中，如图1中示出的，墨源组件104和喷墨打印头组件102形成单向墨输送系统。在单向墨输送系统中，被供应至喷墨打印头组件102的大致所有的墨都在打印期间被消耗。在另一实施例(未示出)中，墨源组件104和喷墨打印头组件102形成再循环墨输送系统。在再循环墨输送系统中，只有一部分被供应至打印头组件102的墨在打印期间被消耗。未在打印期间消耗的墨返回到墨源组件104。
安装组件106相对于介质传输组件108定位喷墨打印头组件102，而介质传输组件108相对于喷墨打印头组件102定位打印介质118。因此，在喷墨打印头组件102与打印介质118之间的区域中相邻于喷嘴116限定出打印区域122。在一个实施例中，喷墨打印头组件102是扫描型打印头组件。如此，安装组件106包括托架，用于相对于介质传输组件108移动喷墨打印头组件102，以扫描打印介质118。在另一实施例中，喷墨打印头组件102是非扫描型打印头组件。如此，安装组件106相对于介质传输组件108将喷墨打印头组件102固定在预定位置处。因此，介质传输组件108相对于喷墨打印头组件102定位打印介质118。
电子打印机控制器110通常包括标准计算系统的部件，比如处理器、存储器、固件、软件和其它电子系统，用于控制系统100的一般功能，并用于通信于以及控制系统部件，比如喷墨打印头组件102、安装组件106和介质传输组件108。电子控制器110接收来自比如计算机等主机系统的数据124，并将数据124临时地存储在存储器中。通常，数据124沿着电子、红外、光学或其它信息传输路径被发送至喷墨打印系统100。数据124表示例如待打印的文档和/或文件。如此，数据124形成用于喷墨打印系统100的打印作业，并包括一个或多个打印作业指令和/或指令参数。
在一个实施例中，电子打印机控制器110控制喷墨打印头组件102，以从喷嘴116喷射墨滴。因此，电子控制器110限定出喷射墨滴的图案，其在打印介质118上形成字符、符号和/或其它图形或图像。喷射墨滴的图案由打印作业指令和/或指令参数确定。在一个实施例中，电子控制器110包括存储在控制器110的存储器中的流体循环模块126。流体循环模块126在电子控制器110(即，控制器110的处理器)上执行，以控制被集成为流体喷射装置114内的泵致动器的一个或多个流体致动器的操作。更具体地，在一个实施例中，控制器110执行来自流体循环模块126的指令，以控制流体喷射装置114内的哪些泵致动器是激活的以及哪些是未激活的。控制器110还控制用于泵致动器的激活正时。在另一实施例中，其中泵致动器是可控的，控制器110执行来自模块126的指令，以控制泵致动器的正向和逆向泵送冲程(即，分别为压缩和膨胀/伸张流体位移)的持续时间和正时，以便控制流动穿过流体喷射装置114内的流体供给槽之间的流体通道的流体的方向、速率和正时。
在一个实施例中，喷墨打印头组件102包括一个流体喷射装置(打印头)114。在另一实施例中，喷墨打印头组件102是宽阵列或多头的打印头组件。在宽阵列组件的一个实施方式中，喷墨打印头组件102包括载体，其承载流体喷射装置114，在流体喷射装置114与电子控制器110之间提供电气通信，并在流体喷射装置114与墨源组件104之间提供流体连通。
在一个实施例中，喷墨打印系统100是按需喷射热泡式喷墨打印系统，其中流体喷射装置114是热喷墨(TIJ)打印头。热喷墨打印头在墨室中实施热敏电阻器喷射元件，以蒸发墨并生成气泡，其将墨或其它流体滴迫到喷嘴116之外。在另一实施例中，喷墨打印系统100是按需喷射压电式喷墨打印系统，其中流体喷射装置114是压电式喷墨(PIJ)打印头，其将压电材料致动器实施为喷射元件，以生成将墨滴迫到喷嘴之外的压力脉冲。
图2(图2a和2b)示出了根据本公开一实施例的流体喷射装置114的俯视图。图3示出了大体与图2a的俯视图相对应的流体喷射装置114的剖视图。大体参考图2a和3，流体喷射装置114包括硅芯片基板200，在其中形成有第一流体源槽202和第二流体源槽204。流体槽202和204是长形槽，其与流体源(未示出)比如流体贮存器120(图1)处于流体连通。虽然槽到槽流体循环的概念贯穿本公开是相对于具有两个流体槽的流体喷射装置进行论述的，但是这些概念在它们的应用上并不局限于具有两个流体槽的装置。相反，具有多于两个的流体槽比如六个或八个槽的流体装置也被设想为是用于实施槽到槽流体循环的适当装置。另外，在另一些实施例中，流体槽的构造可以不同。例如，流体槽在另一些实施例中可以为不同形状和尺寸，比如圆形孔、方形孔、方形沟槽、等等。
流体喷射装置114包括室层206，其具有壁208，其限定出流体室210、212，并且使基板200与具有喷嘴116的喷嘴层214分离。室层206和喷嘴层214可由例如耐用的且化学惰性的聚合物比如聚酰亚胺或SU8形成。在一些实施例中，喷嘴层214可以由多种类型的金属形成，其包括例如不锈钢、镍、钯、多种金属的多层结构、等等。流体室210和212分别包括流体喷射室210和流体泵室212。流体室210和212与流体槽处于流体连通。流体喷射室210具有喷嘴116，穿过所述喷嘴116，流体由流体位移致动器216(即，流体喷射致动器216a)的致动而喷出。流体泵室212是封闭室，因为它们不具有供流体喷射穿过的喷嘴。泵室212内的流体位移致动器216(即，流体泵致动器216b)的致动会在槽202和204之间生成流体流动，如以下以更详细的细节论述的。
如从图2a和2b可知的，室210和212沿着槽202和204的内侧和外侧形成多列室。在图2a和2b的实施例中，第一外部列218a相邻于第一流体槽202，并定位在槽202与基板200的边缘之间。第二外部列218b相邻于第二流体槽204，并定位在槽204与基板200的另一边缘之间。室的第一内部列220a相邻于第一流体槽202，并定位在槽202与基板200的中心之间。第二内部列220b相邻于第二流体槽204，并定位在槽204与基板200的中心之间。在图2a和3的实施例中，外部列218中的室是流体喷射室210，而内部列220中的室是流体泵室212。然而，在另一些实施例中，外部列和内部列可包括流体喷射室210和流体泵室212。例如，在图2b中示出的实施例具有含有流体喷射室210和流体泵室212的内部列220a和220b。图2b的实施例提供穿过通道222的槽到槽再循环，同时只是减少了内部列220a和220b的喷嘴分辨率达一半。
流体位移致动器216贯穿本公开被大体描述为能够排走流体喷射室210中的流体以达到喷射流体滴穿过喷嘴116目的的元件，并且/或者用于在流体泵室212中生成流体位移以达到在槽202和204之间产生流体流动的目的。流体位移致动器216的一个示例是热敏电阻器元件。热敏电阻器元件通常由以下物质形成：位于基板200的表面上的氧化层；和薄膜叠层，其包括氧化层、金属层和钝化层(个体层未被具体地示出)。当被激活时，来自热敏电阻器元件的热使室210、212中的流体蒸发，从而使成长的蒸气气泡排走流体。压电元件通常包括压电材料，其附着至形成在室210、212的底部处的可移动膜片。当被激活时，压电材料使膜片向室210、212中挠曲，从而生成排走流体的压力脉冲。除了热敏电阻元件和压电元件之外，其它类型的流体位移致动器216也可以适合于实施在流体喷射装置114中，来生成槽到槽流体循环。例如，流体喷射装置114可以实施静电(MEMS)致动器、机械/冲击驱动致动器、音圈致动器、磁致伸缩驱动致动器、等等。
在一个实施例中，如图2和3中示出的，流体喷射装置114包括流体通道222。流体通道222从第一流体槽202延伸越过芯片基板200的中心并至第二流体槽204。因此，流体通道222使第一内部列220a的流体泵室212与第二内部列220b的流体泵室212联接。流体泵室212处于流体通道222中，并且可被视为通道222的一部分。因此，每个流体泵室212非对称地(即，偏离中心或偏心地)定位在流体通道222内，靠近通道的端部。
如图2和3的图例框中所示的，内部列220a和220b中的某些流体泵致动器216b是激活的，而另一些未激活的。未激活的泵致动器216b被标注有“X”。激活和未激活泵致动器216b的模式由控制器110控制，所述控制器110执行流体循环模块126(图1)，以生成穿过通道222的流体流动，其使流体在第一槽202与第二槽204之间循环。方向箭头显示流体在槽202和204之间沿什么方向穿过通道222。流体流动穿过通道222的方向是通过激活处于通道222的端部处的流体泵致动器216b中的一个或另一个来受到控制的。因此，可通过控制哪些泵致动器216b是激活的以及哪些是未激活的，来在槽202和204之间建立各种流体循环模式。如图2的示例中示出的，将多组泵致动器216b控制成激活和未激活，会使流体从第一槽202穿过某些通道222流动至第二槽204，并从第二槽204穿过另一些通道222回到第一槽202。在其中没有泵致动器216b被激活的通道222具有很少或没有流体流动。
图4示出了根据本公开一实施例的流体喷射装置114的俯视图。图4实施例类似于在图2和3中描述的实施例，但例外的是附加的流体通道允许围绕芯片基板200的周缘的进一步槽到槽流体循环。周缘流体通道400沿着基板200的两侧和两端设置。周缘流体通道400被流体地联接至来自第一外部列218a和第二外部列218b的流体喷射室210和流体泵室212。因此，不同于参考图2和3描述的实施例，外部列218和内部列220包括流体喷射室210以及流体泵室212。在该实施例中，基于流体泵室212(和泵致动器216b)定位在其中的通道222，并且基于流体泵室212在外部列218中定位于何处，来确定流体循环模式。因此，越过芯片基板200的中心从槽到槽的流体循环将穿过具有流体泵室212的通道222而不穿过没有流体泵室的通道222发生。同样地，槽202和204之间围绕周缘流体通道400的流体循环穿过外部列218中的流体泵室212发生。如前面的实施例中那样，在控制器110上执行用以控制哪些泵致动器216b是激活和未激活的流体循环模块126确定流体沿什么方向在槽之间穿过通道222和400进行循环。
图5示出了根据本公开一实施例的流体喷射装置114的俯视图。图5实施例类似于在图2和3中描述的实施例，但例外的是室的外部列218以及室的内部列220都具有流体喷射室210，而没有任何流体泵室212。在该实施例中，代替使流体泵室212围绕流体槽202、204占据室位置，其否则可以被用于流体喷射室210，在通道222内进一步朝向芯片基板200的中心形成附加的室位置，其提供流体泵室212和相关联的泵致动器216b。因此，如图5中示出的，靠近通道222的任一端部的流体泵室212中的泵致动器216b可被控制器110激活，以生成沿任一方向穿过通道222的流体流动。将多组泵致动器216b控制成激活和未激活，会使流体从第一槽202穿过某些通道222流动至第二槽204，并从第二槽204穿过另一些通道222回到第一槽202。在其中没有泵致动器216b被激活的通道222具有很少或没有流体流动。在该实施例中，流动穿过通道222去往或来自流体槽的流体还流动穿过内部列220a和220b的流体喷射室210。
图6示出了根据本公开另一实施例的流体喷射装置114的俯视图。图6的实施例类似于在图4中描述的实施例。因此，图6的实施例包括周缘流体通道400，其沿着基板200的两侧和两端设置。周缘流体通道400被流体地联接至来自第一外部列218a和第二外部列218b的流体喷射室210和流体泵室212。然而，在该实施例中，室的内部列220具有流体喷射室210，而没有任何流体泵室212。在该实施例中，代替使流体泵室212在内部列220a和220b中占据室位置，其否则可以被用于流体喷射室210，在通道222的一部分内进一步朝向芯片基板200的中心形成附加的室位置，其提供流体泵室212和相关联的泵致动器216b。在该实施例中，基于流体泵室212(和泵致动器216b)定位在其中的通道222，并且基于流体泵室212在外部列218中定位于何处，来确定流体循环模式。因此，越过芯片基板200的中心从槽到槽的流体循环将穿过具有流体泵室212的通道222而不穿过没有流体泵室的通道222发生。同样地，槽202和204之间围绕周缘流体通道400的流体循环穿过外部列218中的流体泵室212发生。如前面的实施例中那样，在控制器110上执行用以控制哪些泵致动器216b是激活和未激活的流体循环模块126确定流体沿什么方向在槽之间穿过通道222和400进行循环。
图7示出了根据本公开一实施例的流体喷射装置114的俯视图。图7的实施例类似于在图2中描述的实施例。因此，外部列218中的室是流体喷射室210，而内部列220a和220b中的室是流体泵室212。然而，在该实施例中，一个或多个空间(plenum)700形成在室层206中，并定位成朝向芯片基板200的中心。空间700使来自内部列220a和220b的多个通道222合在一起。因此，从一个槽通过具有激活泵致动器216b的多个流体泵室212穿过通道222进行循环的流体流动到空间700的一侧中。流体在进入另一槽之前，穿过延续的通道222和具有未激活泵致动器216b的流体泵室212循环到空间700的另一侧之外。虽然已在图中论述和示出了特定的通道和空间实施方式或设计，但是穿过通道和空间的槽到槽流体循环的概念并不局限于这些实施方式。相反，各种其它通道和空间实施方式或设计是可能的，并且在本文中被设想为适于实施槽到槽流体循环。
图8-10示出了用于流体泵致动器216b的操作模式，所述流体泵致动器216b在流体喷射装置114中提供穿过流体通道222的槽到槽流体循环。图8示出了根据本公开一实施例的流体通道222，其具有封闭的流体泵室212，且流体泵致动器216b定位成靠近通道的每个端部。流体通道222的端部与流体槽202和204处于流体连通。一般而言，惯性泵送机制基于两个因素允许在流体通道222中来自流体泵致动器216b的泵送效果。这些因素为：致动器216b在通道222中相对于通道的长度的不对称(即，偏离中心或偏心)放置，以及致动器216b的不对称操作。
如图8中示出的，两个流体泵致动器216b中的每个非对称地(即，偏离中心或偏心地)定位成靠近通道222中的相对端部。该不对称的致动器放置以及致动器216b的不对称操作(即，具有不同持续时间的压缩和膨胀/伸张流体位移的生成)启用致动器216b的惯性泵送机制。致动器216b在通道222内的不对称定位生成在通道222内驱动流体双极性(diodicity)(净流体流动)的惯性机制。来自激活致动器216b的流体位移生成在通道222内传播的波，其沿两相反方向推动流体。容纳在通道222的较长侧(即，远离激活致动器216b朝向通道222的远端)中的流体的更重部分在正向流体致动器泵冲程(即，致动器216b向通道222中的挠曲造成压缩流体位移)的结束时具有更大的机械惯性。因此，该较大部分的流体比通道222的较短侧(即，通道222的处于槽202与激活致动器216b之间的短部分)中的流体逆转方向更慢。处于通道222的较短侧中的流体在逆向流体致动器泵冲程(即，激活致动器216b返回其初始松弛状态或进一步造成膨胀流体位移的挠曲)期间具有更多时间来获得机械动量。因此，在逆向冲程的结束时，处于通道222的较短侧中的流体具有比处于通道222的较长侧中的流体更大的机械动量。作为结果，净流体流动沿从通道222的较短侧到通道222的较长侧的方向移动，如图8中的黑色方向箭头所指示的。净流体流动是两个流体元件(即，通道222的短侧和长侧)的不相等惯性性质的结果。
不同类型的致动器元件对它们的操作提供不同水平的控制。例如，如图8中示出的热敏电阻器致动器元件216b在蒸气气泡800的形成和溶解期间提供流体位移。蒸气气泡800的形成引起压缩流体位移，而蒸气气泡的溶解引起膨胀或伸张流体位移。压缩流体位移(即，蒸气气泡的形成)和膨胀流体位移(即，蒸气气泡的溶解)的持续时间是不可控的。然而，位移的持续时间是不对称的(即，持续时间不是相同的时长)，其允许热敏电阻器致动器在适当区间被控制器110激活时作为泵致动器216b发挥功能。
图9示出了根据本公开一实施例的流体通道222，其具有封闭的流体泵室212，且压电式流体泵致动器216b定位成靠近通道的每个端部。图9还包括曲线图900，其示出了在一个实施例中来自执行流体循环模块126以控制压电致动器216b的不对称操作的控制器110的电压波形。压电致动器元件在压电膜片向通道222中挠曲时提供压缩流体位移，并在压电膜片返回到其正常位置或向通道222外挠曲时提供膨胀/伸张流体位移。如曲线图900示出的，控制器110控制流体槽202附近的压电泵致动器216b，以生成在持续时间上比膨胀/伸张流体位移短的压缩流体位移。来自非对称地定位在通道222中的激活压电泵致动器216b的位移的结果是穿过通道222的净流体流动，其使流体从流体槽202循环到流体槽204。虽然未示出，但是如果相同的电压控制波形被施加来控制流体槽204附近的压电泵致动器216b，则流体流动穿过通道222的方向将逆向，从而导致流体从流体槽204循环到流体槽202。
图10示出了根据本公开一实施例的流体通道222，其具有封闭的流体泵室212，且压电式流体泵致动器216b定位成靠近通道的每个端部。图10还包括曲线图1000，其示出了在一个实施例中来自执行流体循环模块126以控制压电致动器216b的不对称操作的控制器110的电压波形。在图10的实施例中，控制器110控制流体槽202附近的压电泵致动器216b，以生成在持续时间上比膨胀/伸张流体位移长的压缩流体位移。来自非对称地定位在通道222中的激活压电泵致动器216b的位移的结果是穿过通道222的净流体流动，其使流体从流体槽204循环到流体槽202。虽然未示出，但是如果相同的电压控制波形被施加来控制流体槽204附近的压电泵致动器216b，则流体流动穿过通道222的方向将逆向，从而导致流体从流体槽204循环到流体槽202。
图11示出了根据本公开一实施例的在流体喷射装置114中使流体从槽到槽进行循环的一示例方法1100的流程图。方法1100与在本文中相对于图1-10论述的实施例相关联。
方法1100开始于框1102处，即通过第一流体通道泵送流体从第一槽越过芯片基板的中心区域到第二槽，其中第一流体通道从第一槽穿过邻近第一槽的第一室、经过中心区域、并穿过邻近第二槽的第二室延伸到第二槽。如在方法1100的框1104处示出的，泵送流体从第一槽到第二槽可包括从第一室中的第一致动器生成具有不同持续时间的压缩和膨胀流体位移，同时不从第二室中的第二致动器生成流体位移。泵送流体从第一槽到第二槽可附加地包括：泵送流体从具有多个激活泵致动器的第一槽穿过多个流体通道到一空间中，如在框1106处示出的；以及泵送流体从所述空间穿过多个流体通道到第二槽中，如在框1108处示出的。
方法1100在框1110处继续，即通过第二流体通道泵送流体从第二槽经过中心区域到第一槽，其中第二流体通道从第二槽穿过邻近第二槽的第三室、越过中心区域、并穿过邻近第一槽的第四室延伸到第一槽。如在方法1100的框1112处示出的，泵送流体从第二槽到第一槽可包括从第三室中的第三致动器生成具有不同持续时间的压缩和膨胀流体位移，同时不从第四室中的第四致动器生成流体位移。泵送流体从第二槽到第一槽可附加地包括：泵送流体从具有多个激活泵致动器的第二槽穿过多个流体通道到一空间中，如在框1114处示出的；以及泵送流体从所述空间穿过多个流体通道到第一槽中，如在框1116处示出的。
方法1100在框1118处继续，即泵送流体围绕芯片基板的周缘穿过环绕第一槽和第二槽的周缘流体通道。

Claims (17)

1. 一种流体喷射装置，包括：
芯片基板，具有沿着相对的基板侧并被基板中心区域分离的第一和第二长形流体槽；
封闭室的第一和第二内部列，分别与第一和第二槽相关联，所述内部列被所述中心区域分离；
流体通道，延伸越过所述中心区域，以使来自第一内部列的封闭室与来自第二内部列的封闭室流体地联接；和
泵致动器，处于每个封闭室中，用以穿过所述通道从槽到槽泵送流体。
2. 如权利要求1所述的流体喷射装置，进一步包括：
喷嘴室的第一和第二外部列，分别与第一和第二槽相关联；和
处于每个喷嘴室中用以喷射流体的滴喷射致动器。
3. 如权利要求1所述的流体喷射装置，其中，所述流体通道包括各自使来自第一内部列的个体封闭室与来自第二内部列的相对应个体封闭室联接的流体通道。
4. 如权利要求1所述的流体喷射装置，其中，所述流体通道通过处于所述内部列之间的空间使来自第一内部列的封闭室与来自第二内部列的封闭室联接。
5. 如权利要求2所述的流体喷射装置，进一步包括：处于所述芯片基板上的室层，在其中形成室。
6. 如权利要求2所述的流体喷射装置，其中，所述泵致动器和滴喷射致动器设置在所述芯片基板上。
7. 如权利要求1所述的流体喷射装置，其中，所述内部列包括封闭室以及喷嘴室。
8. 如权利要求2所述的流体喷射装置，其中，所述外部列包括封闭室以及喷嘴室。
9. 如权利要求2所述的流体喷射装置，进一步包括：周缘流体通道，其沿着基板的侧部和端部设置，以使来自第一外部列的室与来自第二外部列的室流体地联接。
10. 如权利要求1所述的流体喷射装置，其中，所述致动器选自由以下元件组成的组：热敏电阻器元件、压电膜片、静电(MEMS)膜片、机械/冲击驱动膜片、音圈和磁致伸缩驱动器。
11. 一种流体喷射装置，包括：
沿着基板的相对侧的第一和第二流体槽；
朝向所述基板的中心相邻于第一槽的滴喷射室的第一列；
朝向所述基板的中心相邻于第二槽的滴喷射室的第二列；
流体通道，延伸越过所述基板的中心，并通过处于第一列和第二列中的滴喷射室联接第一槽和第二槽；和
泵室，处于所述流体通道中，邻近所述滴喷射室，具有泵致动器，以穿过所述通道从槽到槽循环流体。
12. 一种在流体喷射装置中使流体从槽到槽进行循环的方法，包括：
通过第一流体通道泵送流体从第一槽经过芯片基板的中心区域到第二槽，所述第一流体通道从第一槽穿过邻近第一槽的第一室、越过所述中心区域、并穿过邻近第二槽的第二室延伸到第二槽；以及
通过第二流体通道泵送流体从第二槽经过所述中心区域到第一槽，所述第二流体通道从第二槽穿过邻近第二槽的第三室、越过所述中心区域、并穿过邻近第一槽的第四室延伸到第一槽。
13. 如权利要求12所述的方法，其中，通过第一流体通道泵送流体包括：从第一室中的第一致动器生成具有不同持续时间的压缩和膨胀流体位移，同时不从第二室中的第二致动器生成流体位移。
14. 如权利要求12所述的方法，其中，通过第二流体通道泵送流体包括：从第三室中的第三致动器生成具有不同持续时间的压缩和膨胀流体位移，同时不从第四室中的第四致动器生成流体位移。
15. 如权利要求12所述的方法，进一步包括：泵送流体围绕所述芯片基板的周缘穿过环绕第一槽和第二槽的周缘流体通道。
16. 如权利要求12所述的方法，其中，泵送流体从第一槽到第二槽包括：
泵送流体从具有多个激活泵致动器的第一槽穿过多个流体通道到一空间中；以及
泵送流体从所述空间穿过多个流体通道到第二槽中。
17. 如权利要求12所述的方法，其中，泵送流体从第二槽到第一槽包括：
泵送流体从具有多个激活泵致动器的第二槽穿过多个流体通道到一空间中；以及
泵送流体从所述空间穿过多个流体通道到第一槽中。
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