CN106604822A - 高高度喷墨打印 - Google Patents

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Abstract

一种系统包括打印头，所述打印头包括形成在打印头的底部表面中的多个喷嘴。喷嘴构造为将液体喷出在基板上。所述系统包括气体流动模块，其构造为提供通过打印头的底部表面和基板之间的间隙的气体流动。气体流动模块可包括构造为将气体注射到间隙中的一个或多个气体喷嘴。气体流动模块可构造为将吸力施加至间隙。

Description

高高度喷墨打印
优先权要求
本申请要求2015年1月20日提交的美国临时申请序列号62/105,413，2014年11月5日提交的美国临时申请序列号62/075,470，和2014年6月27日提交的美国临时申请序列号No.62/018,244的优先权，所述所有申请的内容通过参考在此被全部并入。
背景技术
喷墨打印可使用包括多个喷嘴的喷墨打印头执行。墨水被引入到喷墨打印头中，且当被激活时，喷嘴喷出墨水液滴以在基板上形成图像。在基板上方升高高度处的喷墨打印可用于在具有大的高度变化的基板上打印。
发明内容
在总的方面，一种系统包括打印头，所述打印头包括形成在打印头的底部表面中的多个喷嘴。喷嘴构造为将液体喷出在基板上。所述系统包括气体流动模块，其构造为沿与基板相对于打印头运动相对应的方向提供通过打印头底部表面和基板之间的间隙的气体流动。
实施例可包括一个或多个以下特征。
气体流动模块包括构造为将气体注射到间隙中的一个或多个气体喷嘴。在一些情况下，所述一个或多个气体流动喷嘴与喷嘴交错。在一些情况下，所述一个或多个气体流动喷嘴包括细长喷嘴。在一些情况下，细长喷嘴相对于与基板运动方向垂直的方向以约45-90°的角度布置或相对于喷嘴板以约0-45°的角度布置。在一些情况下，细长喷嘴的宽度在约1-8mm的范围内。在一些情况下，每一个细长喷嘴布置为大致平行于形成在打印头的底部表面中的一排喷嘴。在一些情况下，至少一个气体流动喷嘴包括多个孔。
气体流动模块是第一气体流动模块。所述系统包括第二气体流动模块。第一气体流动模块构造为沿第一方向提供通过间隙的气体流动，第二气体流动模块构造为沿与第一方向相反的第二方向提供通过间隙的气体流动模块。所述系统包括第一阀和第二阀，所述第一阀构造为允许第一气体流动模块提供通过间隙的气体流动；所述第二阀构造为允许第二气体流动模块提供通过间隙的气体流动；所述第一气体流动模块包括第一吸入模块，其定位在打印头的第一侧且构造为将吸力施加至间隙。第二气体流动模块包括第二吸入模块，其定位在打印头的与第一侧相对的第二侧且构造为将吸力施加至间隙。
气体流动模块定位为沿一方向提供气体流动，所述方向基本上与喷嘴将液体喷出到基板上所沿的方向相对应。
气体流动模块构造成为多个打印头中的每一个提供气体流动。
气体流动模块包括连接器，所述连接器构造为接收来自气体源的气体。
气体流动模块构造为提供低密度气体流动通过间隙。在一些情况下，所述低密度气体包括氦气。
气体流动模块定位在喷嘴的上游。
气体流动模块构造为将吸力施加至间隙。
气体流动模块定位在喷嘴的下游。在一些情况下，气体流动模块定位为使得通过气体流动模块的气体流动路径低于通过间隙的气体流动路径。在一些情况下，气体流动模块比打印头的底部表面宽。在一些情况下，间隙的侧向边缘沿打印头的至少一部分密封。
气体流动模块是定位在喷嘴上游的第一气体流动模块。所述系统包括定位在喷嘴下游的第二气体流动模块。
所述气体流动模块是构造为将气体喷射到间隙中的第一气体流动模块。所述系统包括第二气体流动模块，其构造为将吸力施加到间隙。
打印头底部表面和基板之间的间隙至少约3mm，比如至少约5mm。
所述系统包括布置在至间隙的进入部处的入口挡板或布置在从间隙离开的离开部处的出口挡板中的一个或多个。在一些情况下，入口挡板、出口挡板、或二者的长度至少比打印头底部表面和基板之间的间隙高度大五倍。
所述系统包括吸力生成器，其构造为将吸力施加到基板的背侧。
气体流动模块构造为提供一气体流动，该气体流动处在间隙的大致在打印头底部表面和基板之间的中点处的区域中处于约0.25m/s至约1.5m/s范围内的速度。
气体流动模块构造为提供一气体流动，该气体流动处于沿打印头的长度具有在20％内的均匀度的速度。
气体流动模块包括扩散器，气体在进入间隙之前流动通过该扩散器。在一些情况下，所述扩散器包括蜿蜒通道或多孔材料。
在总的方面，一种系统包括打印杆，所述打印杆构造为接收多个打印头。打印头构造为将液体打印在基板上。所述系统包括气体流动模块，其构造为沿与基板相对于打印头运动相对应的方向提供通过每一个打印头底部表面和基板之间的间隙的气体流动。
实施例可包括一个或多个以下特征。
所述系统包括附连至打印杆的多个打印头。
打印杆包括位于打印杆边缘和打印杆上的构造为接收最外打印头的位置之间的非打印区域。
气体流动模块包括细长喷嘴。
气体流动模块形成在打印杆中。
气体流动模块构造为将气体注射到间隙中。
气体流模块构造为将吸力施加至间隙。
气体流动模块是定位在打印头上游的第一气体流模块。所述系统包括定位在打印头下游的第二气体流动模块。
所述气体流动模块是构造为将气体喷射到间隙中的第一气体流动模块。所述系统包括第二气体流动模块，其构造为将吸力施加到间隙。
气体流动模块构造为提供一气体流动，该气体流动处于沿打印杆的长度具有在20％内的均匀度的速度。
气体流动模块定位为使得通过气体流动模块的气体流动路径低于通过间隙的气体流动路径。
气体流动模块比打印杆的底部表面宽。
间隙的侧向边缘沿打印杆的至少一部分密封。
所述系统包括多个打印杆和多个气体流动模块，其中，每一个气体流动模块对应于多个打印杆中的一个。
在总的方面，一种方法包括将低密度气体流动提供通过打印头的底部表面和基板之间的间隙；以及将液体从形成在打印头底部表面中的多个喷嘴喷出通过间隙，且喷出到基板上。
实施例可包括一个或多个以下特征。
所述低密度气体包括氦气。
提供低密度气体包括使低密度气体流动通过所述间隙。在一些情况下，所述方法包括使低密度气体沿与基板相对于打印头运动对应的方向流动。在一些情况下，所述方法包括使低密度气体流动通过布置在至间隙的进入部处的入口挡板或布置在从间隙离开的离开部处的出口挡板中的一个或多个。
提供低密度气体包括从一个或多个气体喷嘴将低密度气体注射到间隙中。
提供低密度气体包括将打印头的底部表面布置在容纳低密度气体的环境中。
所述方法包括将吸力施加到所述间隙。
所述系统包括将吸力施加到基板的背侧。
提供气体流动包括提供一气体流动，该气体流动处在间隙的大致在打印头底部表面和基板之间的中点处的区域中处于约0.25m/s至约1.5m/s范围内的速度。
提供气体流动包括提供一气体流动，该气体流动处于沿打印杆的长度具有在20％内的均匀度的速度。
提供通过间隙的气体流动包括当打印头相对于基板沿第一方向移动时沿第一方向提供通过间隙的气体流动；和当打印头相对于基板沿第二方向移动时沿第二方向提供通过间隙的气体流动，所述第二方向与所述第一方向相反。
这里描述的方法可具有一个或多个以下优势。能够减少由打印头下方的非稳定空气流动促成的图像缺陷(例如木纹缺陷)的发生。能够减少由于墨水在喷嘴板上的聚集而造成的持续性缺陷的发生。能够减少到达稳定状态打印条件的时间。
其他特征和优势从以下说明书以及权利要求显现。
附图说明
图1是喷墨打印系统的示意图；
图2是喷嘴板的示意图；
图3是示例性卫星液滴木纹缺陷；
图4是示例性母液滴木纹缺陷；
图5是喷墨打印系统的示意图；
图6是作为打印头下方的距离的函数的液滴速度的线图；
图7是使用氦气和空气的各种流动速度打印的一组图像；
图8-10是喷墨打印系统的示意图；
图11A、11B、和11C分别是通过强制空气、在没有挡板、具有入口挡板、和具有入口挡板以及出口挡板的情况下打印的图像；
图12A和12B是喷墨打印系统的示意图；
图13是扩散器结构对空气流动速度的作用的线图；
图14是增压部宽度对空气流动速度的作用的线图；
图15A和15B是试验设施的示意图；
图16是来自打印过程的视频的图像；
图17是试验设施的示意图；
图18是来自打印过程的视频的图像；
图19是喷嘴板打湿的示意图；
图20A和20B是显示出打印头下方的卫星液滴的图像；
图21是显示出当通过强制空气打印时在打印头下方的卫星液滴的图像；
图22是被阻塞的喷嘴作为时间的函数的线图；
图23-25示出4分钟持续性测试的结果；
图26是飞行时间的线图；
图27是打印杆组件的示意图；
图28是喷墨打印系统的示意图；
图29和30是具有吸入模块的喷墨打印系统的示意图；
图31是打印杆的一部分的示意图；
图32是密封打印杆下方的间隙对打印杆下方的空气流动线型的作用的线图；
图33是喷墨打印系统的示意图；
图34A和34B分别是具有层流流动狭槽的打印头的俯视和侧视图；
图35A和35B分别是具有层流流动狭槽的打印头的俯视和测试图；
图36是具有多个层流流动狭槽的打印头的俯视图；
图37是具有多个层流流动狭槽的打印头的侧视图；
图38、39A和39B示出了计算流体动力学模拟的结果；
图40是喷墨打印系统的示意图；
图41是使用多种喷嘴间距打印的一组图像。
具体实施方式
我们在此描述了一种喷墨打印的方法(称为高高度喷墨打印)，其能够减轻当在喷墨打印头和基板之间的大间隔的情况下打印时发生的各种打印缺陷。例如，各种类型的缺陷的发生可通过气体在打印头和基板之间的间隙中的下游吸入或上游流动而被减少，所述气体为诸如空气或诸如氦气的低密度气体。该强制气体的吸入或流动可帮助稳定间隙中的气体流动模式，因此帮助控制从打印头喷出的液滴的位移。
图1和2示出了喷墨打印系统10的示例，所述喷墨打印系统10包括喷墨打印头100，其能够将图像打印到基板110上。打印头100包括多个喷嘴102，所述喷嘴102布置在打印头100的底部表面上的喷嘴板104中。例如，喷嘴102可以多个排106布置在喷嘴板104中。墨滴108从喷嘴102中的一个或多个喷射，通过喷嘴板104和基板110之间的间隙112，并喷射到基板110上，以在基板110上形成打印的图像。在一些情况下，基板110在打印过程期间相对于打印头100移动，例如，如由箭头109指示的，同时打印头100保持不动。在一些情况下，基板110保持不动，而打印头100相对于基板110移动。在一些情况下，基板110和打印头100二者都移动。
喷墨打印系统10沿推移方向(该方向是打印期间基板110或打印头100移动的方向)的分辨率可受一些因素影响，诸如一个或多个喷射频率、基板相对于打印头的速度、和沿过程方向每距离单位的喷嘴数量或受其他因素影响。沿横跨推移方向(其与推移方向正交)，分辨率是沿横跨推移方向每距离单位的喷嘴数量。例如，图2示出喷嘴板104的底部表面的视图。在图2的例子中，推移方向(由箭头200指示)正交于喷嘴102的排106，横跨推移方向(由箭头202指示)平行于排106。在一些例子中，推移方向和横跨推移方向相对于喷嘴102的排106具有不同取向。推移方向200平行于箭头109的方向(图1)，横跨推移方向202垂直于箭头109的方向且还垂直于图1中纸面的平面。
喷墨打印可通过定位在基板110上方高的高度处的打印头100执行。例如，间隙112的高度h可大于约2mm，大于约3mm，大于约5mm，或在其它高度处。间隙112的高度h是喷嘴板104的底部表面和基板110的顶部表面之间的垂直距离。我们有时称该方法为“高高度喷墨打印”，且高度h有时称为“隔距(standoff)”。高高度喷墨打印可具有多种技术应用。在一些例子中，高高度喷墨打印可用于打印到在其表面上具有显著高度变化的基板上。在一些例子中，高高度喷墨打印可用于保护打印头免受撞击打印头的物体的损害，例如于在织物上打印期间来自散纤维的撞击。
在高高度喷墨打印中，打印到基板的图像的质量可受喷嘴板104和基板110之间的间隙112中的气体流动的模式影响。例如，气体流动模式可引起打印在基板110上的图像中的缺陷。气体流动的模式可被间隙112中的库爱特(couette)气体流动影响、被来自喷嘴102的墨滴流的高频率喷射的作用影响、或被这两个因素之间的相互作用影响。库爱特流动是间隙112中的气体层流流动，其由打印头100和基板110之间的速度差异导致。例如，当打印过程期间基板沿箭头109的方向移动时，气体层流流动建立，如由箭头组114所指示的。在与基板110交界处的气体以大致等于基板速度的速度移动，在与固定打印头110交界处的气体具有零速度，且大致线性的速度梯度存在于打印头100和基板110之间。当液滴行进通过间隙112并行进到基板110上时，气体流动的模式可还被从打印头100喷出的连续墨滴108上的阻力影响。
当飞行期间喷出的墨滴108的尾部分离时，可形成一个或多个卫星液滴(satellite drop)。卫星液滴具有低质量(mass)，且因此具有低动量，这导致它们速度快速下降，因为在飞行期间它们经受阻力。在卫星液滴的速度下降时，卫星液滴的动量继续下降，导致卫星液滴变得易于通过间隙112中的气体流动而位移。在一些情况下，卫星液滴的位移可导致打印图像中的缺陷。在卫星液滴已经分离之后保留的大墨滴称为母液滴(有时还称为主液滴)。母液滴具有比卫星液滴更大的质量和更高的速度，且这样可不易于通过间隙112中的气流而位移。在一些情况下，母液滴的位移可导致打印图像中的缺陷。
在高高度喷墨打印中，间隙112中的气体流动模式可有时引发打印到基板110上的图像中的木纹缺陷。不被理论约束，相信木纹缺陷可通过在气隙112中发展的不稳定层流气体流动导致，这是由于由基板110或打印头100的运动夹带的库爱特流和由连续墨滴108上的阻力夹带的空气流动之间的相互作用。这两种流动之间的相互作用已经被观察到促成液滴108的上游的涡流。涡流的旋转运动允许涡流容易沿间隙100中的液滴流移动，并发展成局部较大涡流。这些非稳定流动和局部涡流可促成小的集中的液滴落点(placement)误差，例如，典型地从约10微米至约2mm范围内的误差，其中，墨滴在打印图像的某些区域中集合在一起形成看上去像木纹的图案。图3中示出了呈打印线阵列的卫星液滴木纹缺陷的例子。当以低横跨推移分辨率(例如小于或等于100dpi)且在较低高度(例如，h小于6mm)处打印时，相信木纹缺陷主要由卫星液滴的位移促成。当以低横跨推移分辨率在较高的高度(例如，h大于7mm)处打印时，相信木纹缺陷由卫星液滴和母液滴二者的位移促成。母液滴木纹将比卫星液滴木纹变得更加视觉上显著所在的高度可被液滴的质量影响。喷出的具有较低质量的母液滴更易于在飞行期间被间隙110中的空气流动位移，且因此可比较大的母液滴更易于形成木纹成像缺陷。
在横跨推移分辨率增加时或喷出的墨滴108的尺寸增加时，基板上相邻的微滴之间的未打印区域减小。未打印区域中的该减小允许更容易观察到落点误差，其可促成在较低高度处(例如，h小于约6mm)母液滴木纹缺陷比卫星液滴木纹缺陷变得更加视觉上显著。图4中示出了示例性母液滴木纹缺陷。
木纹缺陷和其他类型的高高度打印缺陷发生所在的高度h可基于一个或多个参数而变化，诸如母液滴尺寸、卫星液滴尺寸、液滴速度、打印频率、喷嘴间距、或其他参数。例如，当以小液滴(例如，小于约10ng)打印时高高度打印缺陷的开始可发生在比以较大液滴(例如大于10ng)打印时更低的高度处。当在每排内以小喷嘴间距(例如，每英寸约100喷嘴)打印时高高度打印缺陷的开始可发生在比当以较大喷嘴间距(例如，每英寸约50喷嘴)打印时更低的高度处。
参考图5，在一些实施例中，强制气体模块500注射气体，诸如空气、氦气、或其它气体(例如，氢气或甲烷气体)，以沿库爱特流动的方向(例如，沿箭头114的方向)流动通过间隙112。在一些例子中，强制气体模块500是打印头100的一部分。在一些例子中，强制气体模块500是分立的模块，其可与打印头100组合使用，例如，通过将强制气体模块500附连至打印头或将强制气体模块500布置为相邻于打印头。不被理论约束，相信强制气体流动通过间隙112可帮助稳定可导致木纹缺陷和其他打印缺陷的非稳定流动。
强制气体模块500包括连接至气体源的气体供给端口502。在一些情况下，气体源可以是环境。例如，如果打印系统10在正常大气中操作，则气体源可以是空气。如果打印系统10在诸如氦气的气体的环境中操作，则气体源可以是环境中的氦气(以下更详细地讨论)。在一些情况下，气体源可以是气体供给部504，诸如压缩空气罐、诸如氦气的低密度气体罐、或任何其它类型的气体供给部。气体供给端口502供给气体至总管506，总管506将气体分配到一个或多个气体喷嘴508，所述气体喷嘴508将气体注射到间隙112中。
在一些情况下，每一个气体喷嘴508可实施为单个孔。在一些情况下，每一个气体喷嘴508可实施为具有小孔的网。可存在一个气体喷嘴508(例如，实施为单个孔或实施为具有小孔的网)用于至少每5个喷墨喷嘴102，例如，至少每20个喷嘴，至少每100个喷嘴，或更大数量的喷嘴。在一些例子中，可存在用于数以千计的喷墨喷嘴102以供给气体的一个气体喷嘴508。在一些情况下，强制气体模块500可还包括其他部件，例如过滤器、丝网、或用于调节气流的其他部件。
在一些情况下，气体喷嘴508可定位在喷墨喷嘴102的上游，使得由气体喷嘴508注射的气体将在打印头100下方被基板110或打印头100的运动夹带。在一些情况下，气体喷嘴508可朝向喷墨喷嘴102转向(例如，向下游转向)，以有助于抑制在打印头100下方发展的涡流。在一些情况下，气体喷嘴508可大致平行于喷墨喷嘴102或可远离喷墨喷嘴102转向。
不被理论约束，相信注射低密度气体，诸如氦气，可帮助减少间隙112中的非稳定流动。所谓低密度气体，我们意思是指具有比在标准环境温度和压力(SATP)(例如，约25℃和约1atm)下的空气更低密度的气体。例如，在SATP下的氦气具有比空气低的密度。填充有空气的低压环境(例如，在0.8atm、0.5atm、0.3atm、或其它压力下的环境)比在SATP下的空气具有更低的密度。被强制的氦气流动可稳定间隙中的非稳定流动，且因此以与强制的空气可使流动稳定的相同的方式抑制涡流变得不稳定。此外，低密度环境可减少通过微滴阻力夹带的空气，由此形成较小且较低速度的涡流。在液滴从喷嘴板至基板的飞行期间，低密度环境可减小垂直阻力，因此减少液滴速度的减小以及允许液滴维持较高动量。低密度环境可促成打印头下方的横跨流动以施加较低水平阻力在墨水上，这继而减少液滴上的落点误差。
层流库爱特流动的分解和湍流的开始可通过雷诺数Re预测，雷诺数Re是无量纲数，给出为：
其中，ρ是气体的密度，V是气体的速度，L是特征长度，μ是气体的动态粘度。在打印头下方的流动的情况下，特征长度L通常定义为间隙112的高度h。
低于约2300的雷诺数通常指示层流，而在约4000以上的雷诺数指示湍流。尽管喷墨打印应用中不大常见，但湍流可能在某些条件下发生(例如，高高度或高速度的流动)。可通过降低间隙中的气体的密度与气体的动态粘度的比值而降低雷诺数。该比值的倒数定义为运动粘度：
因此可通过将具有高运动粘度的气体注射到间隙中而降低间隙中的雷诺数。例如，氦气具有比空气的运动粘度高7倍的运动粘度，且因此将氦气注射到间隙中可以约7的因子来减小间隙中的雷诺数。由于间隙中减小的雷诺数，打印可以高的高度实施，同时仍减少打印间隙中的湍流的可能性。
在一些情况下，当以高的高度打印时，小液滴和卫星液滴的运动可受由间隙中气体造成的在液滴上的阻力的影响。小墨滴由于它们的低质量而从打印头100以低初始动量喷出，因此在飞行期间可速度快速下降。类似地，当卫星液滴产生时，它们具有低质量和低速度，且因此还具有低的初始动量。随着液滴速度下降，液滴损失了附加的动量，使得液滴易于通过间隙112中的气流模式而位移。
假设通过间隙的层流流动，在飞行期间液滴上的阻力可从以下计算：
其中，A是近似为球体的微滴的横截面面积，CD是席勒-诺曼阻力系数：
重力可视为可忽略的，且从牛顿第二定律，减速度速率可简化为：
参考图6，使用这些方程，对于在空气中打印，可看到液滴速度随打印头之下的距离快速下降，对于质量小于约10ng的液滴具有特别快速的下降。在计算图6的曲线中，阻力系数CD在喷射墨滴流时由于间隙中产生的滑流而以15％减少，从而造成(account for)阻力的减小。该15％阻力减小通过试验监视在针对5-10ng的飞行期间的速度减小且将测得的液滴速度与经计算的液滴速度进行比较而被通过试验验证。
这些计算展示了在低密度环境中打印形成使墨滴的阻力系数降低的较低雷诺数。较低的阻力系数继而降低液滴所经历的阻力(例如，垂直阻力、水平阻力、或二者)。阻力在小液滴和卫星液滴上的作用可有助于对木纹和永久性缺陷有贡献的液滴位移。强制低密度气体(诸如氦气)通过间隙可减轻这些缺陷，如图7中所示且如下讨论的。低密度气体具有低雷诺数，这意味着气体将较低阻力施加在每一个液滴上。减小的阻力继而导致较高的喷射速度，其减小小液滴和卫星液滴的位移，且因此导致较高的打印质量。
在一些例子中，气体喷嘴508可在尺寸、数量、或二者上足以提供足够的气体速度以稳定间隙112中的非稳定流动而不在间隙中产生干扰，诸如湍流流动或空气流动速度的大变化。气体喷嘴508的尺寸或数量可还足以提供减小墨滴上的阻力的低密度打印环境，由此防止液滴丧失速度并减小在飞行期间施加在液滴上的侧向阻力。在一些例子中，气体喷嘴508的尺寸、数量或二者使得小于约0.5m/s的气体可使非稳定流动稳定。在一些例子中，在间隙112的中点(例如，打印头100和基板110之间的中间)处或附近、在非喷射条件期间测量的气体速度在约0.25m/s至约1.5m/s的范围内，例如，在约0.25m/s至约1.0m/s的范围内，例如，约0.5m/s。
在木纹缺陷发生时强制气体进入间隙的作用通过将空气或氦气注射到打印头100和移动的基板110之间的间隙112中而被测试。气流被质量流动控制器(GFCMass Flow Controller,Orangeburg,NY)控制。沿横跨推移方向的以每英寸100点(dpi)和沿推移方向的400dpi隔开以及2400像素长(6英寸)的256条线的图像图案在不同的隔距高度(h)处使用不同的空气和氦气流动速率打印。利用使用QE-30打印头(Fujifilm Dimatix,Lebanon,NH)使用黑陶瓷墨水打印图像。用于这些强制气体试验的主测试参数如下：
横跨推移打印分辨率：100dpi
液滴喷出速度：7m/s
频率：8kHz
基板速度：0.5m/s
波形：单个7μs脉冲
隔距(h)：3.8mm；5.1mm
气体流动速率：0L/min(lpm)；40lpm；60lpm；80lpm
液滴质量：33–43ng
在这些强制气体试验中使用的气体流动速率显著高于在工业应用中所使用的气体流动速率，例如，因为被浪费到周围环境的过多的氦气。
图7示出使用空气和氦气的不同流速从5.1mm的高度打印的图案。对于在空气或氦气中打印，木纹缺陷在较高流动速率下被减少，指示了强制气体注射到间隙中可使能导致木纹缺陷的、间隙中的非稳定层流流动稳定。当使用强制空气打印时，在木纹缺陷已经完全消除前，在高流动速率(80lpm)下可看到起雾缺陷，指示了强制空气的速度足够高以促成由于沿推移方向的严重的微滴阻力而造成的大微滴落点误差。当使用强制氦气打印时，木纹缺陷被显著减少或消除至比在空气中打印时更大的程度。对于在3.8mm隔距处的强制空气和强制氦气打印，观察到类似的趋势。这些结果指示了通过间隙112的强制气体可帮助减少木纹缺陷，例如，通过控制可发生在间隙中的非稳定流动。
参考图8，在一些实施例中，下游空气流动模块800将空气拖出间隙112，例如，借助通过吸入喷嘴802施加吸力。例如，真空生成器可用于促成吸入喷嘴802施加吸力。在一些例子中，下游空气流动模块800是打印头100的一部分。在一些例子中，下游空气流动模块800是分立的模块，其可与打印头100组合使用，例如，通过将下游空气流模块800附连至打印头或将下游空气流模块800布置为相邻于打印头而组合。试验已经显示出，在间隙112下游施加吸力可促成能够帮助稳定可促成木纹缺陷和其他打印缺陷的非稳定流动的空气流动。此外，施加下游吸力可将卫星液滴抽吸到间隙112的下游并抽吸出间隙112，由此减少诸如起雾的缺陷的发生。
参考图9，在一些实施例中，强制空气模块500和下游空气流动模块800可一起使用，以使得来自强制空气模块500的上游空气供给和下游吸力或真空引发通过间隙的鲁棒空气流动。在图9的例子中，强制空气模块500和下游空气流动模块800用于在包括一个或多个打印头100的打印杆120下方的间隙中提供空气流动。在一些情况下，由下游空气流动模块800提供的吸力可以是间隙112中的空气流动的主要决定因素，被来自强制空气模块500的上游强制空气注射辅助。当多个打印杆120布置为彼此极为靠近时，对于每一个打印杆使用供给部和返回管二者(例如，强制空气模块500和下游空气流动模块800)可能是有利的。在一些例子中，专用的供给部和返回管可确保每一个打印杆120下方的空气流动被分开控制且可帮助防止一个打印杆120下方的空气流动影响相邻打印杆下方的空气流动。在一些例子中，可通过将一个打印杆120与相邻打印杆以足以允许空气在所述打印杆之间流通的距离分开来防止一个打印杆120下方的空气流动影响相邻打印杆下方的空气流动，诸如至少约10mm的距离、至少约15mm的距离、至少约20mm的距离、约20mm的距离、或另外的距离。模块500、800中的任一个或二者可以是打印头100的一部分或可以是分立的模块。
参考图10，在一些实施例中，挡板可设置在间隙112的上游进入部处、间隙112的下游离开部处、或沿间隙的侧部设置。例如，在图10的例子中，入口挡板170设置在间隙的进入部处，出口挡板172设置在间隙的离开部处。在一些情况下，入口挡板170、出口挡板172、或二者与喷嘴板104的表面共面，例如，在喷嘴板104的表面的±0.5mm内。挡板170、172的长度L可大于间隙112的高度h，例如至少大5倍、至少大10倍、或比间隙112的高度大多于10倍。挡板170、172可延伸超过打印头100上的最后的喷嘴102一量E，该量E大于间隙112的高度h，例如，至少比间隙112的高度大两倍、大至少5倍或大多于5倍。在一些例子中，挡板170、172可具有大约等于或大于间隙的高度h的半径或圆角r。挡板可帮助使间隙中的气流成流线，因此减小间隙中的非稳定层流动或湍流的可能性。
图11A-11C示出了在没有挡板(图11A)、具有入口挡板172(图11B)以及具有入口挡板172和出口挡板174(图11C)情况下以3.8mm的隔距通过强制空气打印的图案。木纹缺陷通过使用单个入口挡板而被略微减轻，且通过使用入口和出口挡板二者被进一步减轻。这些结果指示了挡板的存在可有助于使间隙中的气体流动稳定，由此减少木纹缺陷。
参考图12A，在一些实施例中，强制气体模块500包括扩散器520，被注射的空气在进入打印头100和基板110之间的间隙112之前流动通过所述扩散器。扩散器520的存在帮助使气体速度沿打印杆120的长度基本均匀。例如，气体速度的均匀度可，例如，沿打印杆120的长度在20％内。扩散器520可形成为朝向强制气体模块500的气体供给总管板522的入口端。例如，来自强制气体模块500的空气流动可流动通过一个或多个入口孔524至扩散器520。在一些例子中，扩散器520可以是，例如，通道，诸如蜿蜒通道，如图12A中所示的。在一些例子中，扩散器520可以是多孔材料，诸如多孔铝或金属泡沫。随着气体沿蜿蜒通道流动或流动通过多孔材料，气体流动展开并变得扩散，由此帮助改善间隙中的气体流动均匀度。间隙内的空气流动的任何变化可促成空气流动将一些液滴位移多于其他液滴。间隙内的气体流动的高度均匀度可由此改善打印质量并减少液滴落点错误。
还参考图12B，在一些例子中，进入扩散器520的入口孔524可以约50-200mm范围内的距离分隔开。进入扩散器520的入口通道526具有约0.5-2mm的高度，例如，约1mm的高度。扩散器520可具有约4-15mm的宽度，例如，约6mm的宽度。蜿蜒通道扩散器520可包括多个翅片528，诸如在2-30个范围内的翅片，例如6个翅片或12个翅片。每个翅片528可宽度为约0.25-1.5mm，例如，宽度为约0.7mm，且通过扩散器520的空气流通道530可具有约0.25至2mm的高度，例如，约0.65mm的高度。
参考图13，扩散器中的翅片的数量(6或12个翅片)对空气流动速度的作用针对以20lpm、40lpm、和60lpm间隔的50mm的入口孔进行测量。
再次参考图12A和12B，强制气体模块550可包括单个细长狭槽552(我们有时也称之为增压部)，其将气体注射到打印头100和基板110之间的间隙中。细长狭槽552可以是矩形狭槽、圆矩形狭槽、卵形或椭圆形狭槽、或具有其它细长形状的狭槽。细长狭槽552的出口可以与喷嘴板104齐平，以使得强制气体模块没有部件在喷嘴板104的底部表面之下突出。细长狭槽552的尺寸和位置可有助于控制打印头100和基板110之间的间隙112中的空气流动的速度向量。例如，细长狭槽552可设置尺寸和定位为使得间隙中的空气流动基本平行于基板110。细长狭槽的宽度w可以为约1-8mm，例如约1-6mm，例如约1-4mm，例如约2mm。在一些例子中，宽的狭槽(例如，大于约4mm)可促成空气流动浪费到周围环境。在一些例子中，窄的狭槽(例如，小于约1mm)可增加流动不均匀度。细长狭槽552可相对于喷嘴板以约0-45°的角度θ定位，例如约10-20°，例如约15°。细长狭槽552可相对于与基板10的运动方向垂直的方向以约45-90°的角度定位。细长狭槽可定位为离开最近的喷嘴小于约20mm。在一些例子中，狭槽552和最近的喷嘴之间的距离可被减小或最小化，例如，以维持窄的打印杆宽度。
参考图14，增压部宽度(1mm宽度、2mm宽度、和4mm宽度)对空气流动速度的作用使用300mm长增压部在5mm高度处针对以60lpm间隔的50mm的入口孔进行测量。
在图12A和12B中所示的示例实施例中，扩散器520和增压部552一起使用。在一些例子中，扩散器520或增压部552可独立地使用。在一些例子中，扩散器或增压部或二者可定位在间隙112的出口端处，例如，作为下游空气流动模块800的一部分。例如，在图12B的例子中，下游空气流动模块800包括下游增压部554，该下游增压部554可改善间隙112的下游端处的气体的方向性，由此帮助减少气体消耗并减小间隙112中的空气流影响在相邻打印杆下方的间隙中的空气流的可能性。此外，由下游空气流动模块800提供的空气流动可收集卫星液滴，由此帮助减少起雾或其他缺陷。
在一些例子中，基板速度可影响木纹缺陷的发生。例如，使基板以高速度移动可引起间隙中的较强库爱特流，由此减少间隙中的非稳定流动并形成较少的木纹缺陷。
参考图15A(俯视图)和15B(端视图)，高速视频成像被利用，以分析可促成木纹缺陷的非稳定流动的发展。光电池(圣地亚哥，加利福尼亚)SA5高速摄像机20用于在墨滴22行进至基板28时将从打印头26中的喷嘴24喷出的墨滴22的位置进行成像。墨滴22由用于成像目的的光源30从背后照亮。流动可视化使用喷雾器32实现，以通过去离子水的液滴34将库爱特流动播撒在打印头26和基板28之间的间隙中。喷嘴24以100dpi间隔开，且打印以7m/s的喷出速度和8kHz实施。打印头26和基板28之间的隔距h为5mm，基板以0.5m/s的速度移动。在成像期间获得的位置数据用于推导打印期间的即时液滴速度和加速度。
参考图16，来自高速视频的图像显示出主液滴流50和在主液滴流50上游发展的大涡流52的流线。图像通过在打印头下方使用去离子水液滴播撒流动而获得。图像中的线指示在每个流线路径上测量的最大速度的轮廓。涡流促成高速度气体流动与流50中的墨滴相互作用持续多于打印头26和基板28之间的一半飞行时间，其可导致显著的液滴落点误差。不被理论约束，相信的是涡流由于被基板或打印头运动夹带的库爱特流动和由液滴拖拉夹带的空气流动的相互作用而发展。随着微滴空气流动撞击在基板上，其改变方向以逆着库爱特流动而流动，由此促成涡流的形成。
参考图17，高速视频成像还被利用用于在基板18上的木纹缺陷的发展期间追踪卫星液滴的路径。摄像机20重新定位至与打印头26成法向的视角，以在打印头26和基板28之间的飞行期间捕获墨滴的路径。该摄像机配置允许在打印期间监视母液滴和卫星液滴的水平位移，其可深入了解木纹缺陷的飞行中发展。
参考图18，来自高速视频的图像显示出图像右侧的卫星液滴与母液滴保持一致。图像左侧的卫星液滴(由线54指示)从母液滴由于横向流动位移，导致卫星液滴占据意图不被打印的区域。视频的接下来的帧显示出从左至右移动跨过图像且以约5-10Hz的重复频率周期性重复的卫星液滴位移。该周期性行为可与打印基板上的木纹缺陷的出现相关。
在一些情况下，当在高的高度处打印时，喷嘴板可被喷出的墨水打湿，促成墨滴从被部分阻塞的喷嘴喷出且具有大的轨迹误差，或阻止一个或多个喷嘴一起喷出墨滴。由喷嘴板上的一个或多个喷嘴被喷出的墨水造成的该部分或完全的阻塞形成的打印缺陷称为持续性缺陷。参考图19，当存在大量具有小于约0.5ng的质量的非常小的卫星液滴时，喷嘴板打湿发生。非常小的卫星液滴对于喷射小于10ng的主液滴的过程通常更常见，但当通过一些墨水或喷射过程喷射较大液滴时也可发生。非常小的卫星液滴可以容易地被捕获到打印头下方的流涡流中，且沉积到喷嘴板104上。喷嘴板104上沉积的液滴可在喷嘴板104上合并成一个或多个池80。池80可部分地或全部地掩盖一个或多个喷嘴102。
不被理论约束，相信的是当小卫星液滴在它们的飞行路径的第一部分(例如，在前几毫米中)中快速损失速度由此损失动量时，喷嘴板打湿发生。低动量液滴可被间隙112中的涡流捕获，所述涡流携带液滴回到喷嘴104，在那里，液滴被沉积。参考图20A，卫星液滴的涡流40的发展示出在主液滴42的连贯排当中。在图20B中，喷嘴喷射已经停止，允许涡流携带卫星液滴向上朝向喷嘴板(在图像的顶部处)，如箭头44所指示的。卫星液滴沉积在喷嘴板上，在那里，它们可合并成阻挡一个或多个喷嘴102的池80，由此降低打印质量并促成持续性缺陷。
通过间隙112的气流，例如，由强制气体模块500提供的上游强制气体(图5)或由下游空气流动模块800提供的下游吸力，可帮助减轻这些持续性缺陷。不被理论约束，相信的是，通过间隙112的气体流动可使间隙112中的非稳定空气流动稳定，如上面讨论的，由此帮助防止可携带小液滴和卫星液滴回到喷嘴板的涡流的形成。此外，小卫星液滴具有低动量，且由此可被附加的下游流动携带到下游，所述下游流动诸如由强制气体或下游吸力所提供的。当这些液滴被携带到下游时，较少的墨水沉积到喷嘴板上，且由此可改善打印头的持续性。参考图21，在一例子中，当强制空气被注射到间隙中时，没有涡流被观察到。而是，卫星液滴46的集合被强制空气吹到下游。
参考图22，在具有或不具有强制空气的情况下，部分地或全部地被阻塞的喷嘴的数量(出自总共2048个喷嘴)作为用于各隔距高度的时间的函数示出。在高隔距高度(3mm和5mm)处，在没有强制空气的情况下，显著更多的喷嘴被部分地或完全地阻塞。相对照地，使用40L/分的强制空气将被阻塞的喷嘴的数量减少至可与低隔距高度(1.5mm)的水平相当的水平。打印后的喷嘴板的图像显示出在没有强制空气的情况下打印之后墨水在喷嘴板上的显著形成池，而在具有强制空气的情况下，几乎没有墨水存在于喷嘴板上。这些结果指示了，使气体强制通过打印头100和喷嘴板102之间的间隙可帮助减轻持续性缺陷，例如，通过减少涡流形成及携带卫星液滴到下游。
图23-25示出针对各真空速度(沿基板运动的方向)和空气供给速度(沿基板运动的方向)的多种组合所实施的试验的结果，所述真空速度例如由下游空气流动模块800提供，所述空气供给速度例如由强制空气模块500所提供。这些试验显示出，打印头的空气供给上游或打印头的真空供给下游可减少打印缺陷，诸如可能由于小卫星液滴(例如，＜1ng)的喷出而发生的打湿缺陷。
图23-25示出以喷射频率在4分钟长持续性测试之后的结果。这些试验使用具有图12B中所示的尺寸和取向的蜿蜒扩散器和入口增压部的打印系统来实施。空气供给速度和真空速度表示在非打印条件下在打印头下方的测得的间隙中间位置(mid-gap)速度。用于这些试验的测试参数如下：
打印头隔距：6mm
液滴质量：6.4ng
喷射频率50kHz
打印占空比80％
液滴喷出速度：9m/s
基板速度：1m/s
打印分辨率：1200x 1200dpi
参考图23，针对每个喷嘴一线的图案被打印，以在单个图像中示出打印头中的全部2048个喷嘴。丢失的线指示在4分钟长测试之后喷嘴不再打印。参考图24，示出了在4分钟测试之后的喷嘴板的打湿。参考图25，示出了每个测试的开始(t＝0分钟)和结束(t＝4分钟)时出局喷射流的百分比。打印质量、喷嘴打湿、和出局喷射流的百分比随空气流动速度增加而改善，且显示出真空在防止出局的喷射流方面更有效。
在一些情况下，在高的高度处打印时墨滴上的阻力可影响喷墨打印系统在喷射墨滴进入静流动场时(即，在打印起动时)的瞬时响应。滑流是通过由打印头中喷嘴进行的液滴流的恒定稳定喷射所建立的间隙中的气体流动模式。在滑流发展之前，当打印起始时，初始阻力施加在前几个墨滴上(例如，前10-20个墨滴)，其导致这些初始墨滴的速度的减小，使得初始墨滴出现落点错误。在滑流完全发展之后，喷出的液滴上的阻力被减小且被稳定，且后来的液滴以基本上恒定的速度行进。我们有时将滑流发展之前的初始打印时期称为起动时期。
图26示出了对于液滴质量(mass)和喷出速度的多种组合的从喷嘴喷出的前50滴液横跨5mm间隙的试验飞行时间。数据使用高速摄影机获得，例如，以图17中所示的配置，且打印使用SAMBA 3pl打印头以10kHz来执行。在约20液滴从喷嘴喷出之后达到稳定状态速度。以较慢的6.6m/s的初始速度喷出的液滴由于它们在基板处的低的最终速度而花费更长时间到达稳定状态。相反地，喷出的具有较大质量(10.7ng)的液滴由于在飞行期间速度较小降低而被观察到更快到达稳定状态。以20kHz和40kHZ进行的附加试验(未示出)得出类似的结果。
在建立滑流之前初始液滴所经历的阻力可通过在低密度环境中(例如，在氦气环境中)打印而减小。例如，通过将氦气注射到间隙中，例如，使用强制气体模块500(图5)，初始液滴上的阻力可被减小，由此减少到达稳定状态液滴速度的时间。
参考图27，在一些实施例中，打印杆组件150接收多个打印头100，例如，以允许在大范围上打印在基板上。单个强制气体模块152注射气体(诸如，空气、氦气、或其它气体)，以流动通过每一个打印头100和基板之间的间隙，由此帮助可在一个或多个打印头100下方发生的非稳定空气流动稳定。强制气体模块152可包括气体供给端口，所述气体供给端口供给气体到将气体分配给一个或多个气体喷嘴154的总管，所述气体喷嘴将气体注射到每一个打印头下方的间隙中。在一些例子中，气体喷嘴是单个细长狭槽(例如，如图27中所示的)。在一些例子中，气体喷嘴实施为由一个或多个小孔形成的过滤器丝网或网孔矩阵，所述小孔可共同提供空气流动至间隙中。
在一些例子中，强制气体模块152可与打印杆组件150整体地形成，例如通过冲压工艺、三维打印工艺、注射模制工艺、或其它制造工艺。在一些例子中，强制气体模块152可以是分立的单元，其可定位为在打印期间相邻于打印杆组件150或连接至打印杆组件150。
参考图28，在一些实施例中，多色打印可使用包括多个打印杆252的打印组件250实现，每一个打印杆252能够将不同颜色的墨水打印到基板110上。例如，每一个打印杆252的宽度可以为约5-20cm，例如宽度为约5-6cm。每一个打印杆252设置有专用的空气流动系统，其可从相应的强制空气模块500提供上游空气流动256、从相应的下游空气流模块800提供下游吸力或真空258。在一些例子中，相邻打印杆252之间的空间较窄，例如，约50-200mm。例如，可以使相邻打印杆252之间的空间尽可能小，以减小打印组件对其他误差的敏感性，所述误差诸如对准误差。为了与该窄的间距兼容，用于每一个打印杆252的空气流动系统可具有小尺寸，诸如允许空气流动系统的部件装配在相邻打印头252之间的空间中的尺寸，所述空气流动系统的部件诸如为气体喷嘴(例如，气体喷嘴508)、狭槽252、或吸入喷嘴(例如，吸入喷嘴802)或二者。在一些例子中，非功能性打印头可设置在打印组件250的一个或两个端部处，以防止不利的空气流动作用。
参考图29，在一些例子中，打印组件350包括具有多个打印头100的打印杆352。打印组件350还包括单个下游空气流动模块360(有时还称为吸入模块)，其施加吸力至每一个打印头100和基板(未示出)之间的间隙，由此帮助可能发生在一个或多个打印头100下方的非稳定空气流动稳定。在一些例子中，为了防止在一个打印头100下方的空气流动影响相邻打印头100下方的空气流动，打印头沿推移方向以一距离分开，所述距离例如为至少约10mm、至少约15mm、至少约20mm、约20mm、或其它距离。
参考图30，吸入模块360可包括真空总管362，所述真空总管362通过一个或多个出口端口366连接至吸入源(未示出)。在一例子中，吸入模块360可包括两个出口端口366，每个出口端口具有25mm的内直径。通过真空总管362的流动路径可包括流动腔室368，所述流动腔室经由流动出口370连接至每一个打印头100下方的间隙。流路径可包括控制、改变、或定形沿所述流路径的空气流动的部件，诸如，流动均衡器372、入口增压部374和其他特征结构。吸入模块360可被盖板376完全地或部分地包围，流动入口370可被入口盖板378完全地或部分地包围。吸入模块360可包括一个或多个漏墨端口380，以允许多余的墨水从吸入模块360去除。
在一些例子中，吸入模块360可构造为使得，真空总管362下方流动的空气的流动阻力大于经过每一个打印头100和基板之间的间隙的流动阻力。该配置帮助确保进入真空总管362的大百分比的空气流动从上游方向被拖动(例如，从打印头100下方)。在一些情形下，真空总管362下方的高流动阻力可通过将吸入模块定位为使得在真空总管362下方的空气流动路径位于比打印头100下方的间隙更低的高度而实现。例如，真空总管362下方的空气流路径可比打印头100下方的间隙的位置低约1mm至约5mm，例如，低约2mm。在一些情形下，真空总管362下方的高流动阻力可通过增加真空总管362的宽度，例如，以使得真空总管362比打印头100的宽度更宽而实现。例如，真空总管362可为约10mm宽至100mm宽，例如，约60mm宽(对于具有在约6mm至约60mm范围内的宽度的打印头)。在一些情形下，真空总管362下方的高流动阻力可通过在空气流路径中包括一个或多个部件而实现，所述部件可减小下游空气流动，例如为刷子、空气刀、或其它部件。
在一些例子中，打印组件350可包括吸入模块360和上游强制气体模块二者。上游强制气体模块在间隙中的存在可减小间隙中的流体阻力，由此允许具有较窄的真空总管362的打印系统350得以实施。
参考表1，打印组件350的计算流体动力学(CFD)模拟的结果表明了使真空总管362下方的空气流路径相对于打印头100下方的间隙凹陷的作用以及真空总管362的宽度的作用。所谓“齐平(flush)”，我们的意思是，真空总管和打印头大约处于距基板相同的距离处。这些CFD结果显示出，使真空总管362下方的空气流路径凹陷和增加真空总管362的宽度可影响从打印头下方拖动到吸入模块360中的空气流的百分比。
仍参考图29，在一些例子中，打印组件350延伸超过打印头100，以包括在打印杆350的每个端部上的非打印部段390。非打印部段390可例如在每一个端部上约150mm长。非打印部段390的存在可帮助将能够不利地影响在打印头100下方的间隙中的流动模式的端部流动作用最小化。当打印组件350通过吸入模块360和上游强制气体模块二者实施时，间隙中减小的流动阻力可允许非打印区域的长度减小。
表1：吸入模块几何布局对打印头下方的流动的作用
参考图30，在一些例子中，打印组件350可包括密封件392，所述密封件392沿打印组件350的长度密封打印头100和基板之间的间隙，除了间隙和流动入口370之间的连接部。密封件392的存在可帮助将能够不利地影响在打印头100下方的间隙中的流动模式的端部流动作用最小化。
参考图31，在一些例子中，打印组件350可包括防止从打印杆的端部出来的空气流动。密封件394允许通过保持靠近打印杆端部的空气速度向量的均匀度来减小非打印部段390的长度。
参考图32，CFD模拟的结果显示，密封打印头100下方的间隙对在打印杆端部以及朝向打印杆的中心二者处、在打印头下方的间隙中的流动线型(flow profile)的作用。
参考图33，在一些实施例中，扫描打印组件700构造为用于打印到固定的基板702上。扫描打印组件700包括一个或多个打印头，且可通过往复移动(有时称为扫描)而打印到固定的基板702上。当扫描打印组件700沿第一方向扫描时(例如，当打印组件向右扫描，如图33中所示)，间隙112中的空气流动由相对于第一方向定位在间隙112上游的第一强制气体模块704以及由定位在间隙112下游的第一吸入模块706提供。当扫描打印组件700逆转方向时(例如，当打印组件向左扫描时)，间隙112中的空气流动由相对于第二方向定位在间隙112上游的第二强制气体模块708以及由定位在间隙112下游的第二吸入模块710提供。
当打印方向改变时，为了允许迅速实现稳定状态空气流动，一组阀，诸如螺线管阀，联接至气体模块和吸入模块。当扫描打印组件700从向右扫描切换至向左扫描时，通过关闭阀714来停用第一强制气体模块704，以及通过关闭阀716来停用第一吸入模块706；且通过打开阀718来启用第二强制气体模块708，以及通过打开阀720来启用第二吸入模块710。对于从向右扫描至向左扫描切换方向，相反的情况发生。该阀控切换帮助间隙112中的空气流动模式迅速达到稳定状态，由此允许打印组件700的扫描方向迅速改变。
在图33的例子中，强制空气和吸力二者均应用于间隙112。强制空气和吸力二者的存在可帮助克服由于两个真空总管和两个喷嘴的存在而造成的打印头下方的高流体阻力。在一些例子中，仅强制空气或仅吸力施加至间隙112。
参考图34A和34B，在一些实施例中，层流空气流动或低密度气体可沿喷射方向建立，以提供沿微滴运动方向的恒定流动。例如，层流流动狭槽90，实施为细长孔，可被设置为邻近于喷嘴板104中的喷嘴102的一排或多排106。每一个层流流动狭槽90可沿喷射运动方向提供低速度层流空气流动91，由此减小初始打印的液滴上的阻力并减少达到稳定状态液滴速度的时间。例如，层流流动狭槽90可由连接至气体源的气体供给端口92供给，所述气体源为诸如环境或气体供给部，所述气体供给部为诸如压缩空气罐或氦气罐。层流流动狭槽90可延伸超过每一排106的端部处的喷嘴102，例如，超过约2-10mm的距离。
参考图35A和35B，在一些例子中，每一个层流流动狭槽90可实施为由一排或多排小孔94形成的网孔矩阵或过滤丝网，所述小孔可共同提供大致沿喷射运动的方向的层流空气流动。
在一些例子中，例如，如图34A和34B中所示的，单个层流流动狭槽90被设置用于多排106喷嘴，例如，高达20排喷嘴。在一些例子中，例如，如图36所示的，层流流动狭槽96被设置用于每一排106喷嘴，例如，在每一排喷嘴的上游。例如，层流流动狭槽96可在喷嘴的排106之间交错，使得每一个层流流动狭槽96在对应排106喷嘴的上游。
层流流动狭槽90、96可布置为足够靠近喷嘴102排106，以建立沿墨滴的飞行路径的流动场，例如，在喷嘴102的约1mm内。空气或低密度气体可被以足够的速度提供通过层流流动狭槽90、96，以增加在喷射发生区域中的速度而不引起非稳定流动的发展。例如，空气或气体可以约0.5m/s至约5m/s的速度被提供。
参考图37，在一些实施例中，吸力可应用至诸如织物的多孔基板110的背侧。施加至基板背侧的吸力可帮助垂直地发展空气流动通过基板，例如，以帮助从层流流动狭槽96向下垂直地抽吸空气流动。例如，基板110可布置在真空卡盘上。施加至基板背侧的吸力可增强由从层流流动狭槽96喷射的气体建立的流动场。在图37所示的例子中，层流流动狭槽96被设置用于每一排喷嘴；在一些例子中，吸力可施加为增强由单个层流流动狭槽90提供的垂直流动场。沿垂直方向的流动场减小在飞行期间微滴上的阻力，允许来自较高高度的微滴的打印而没有微滴速度的显著损失。
高高度喷墨打印的计算流体动力学(CFD)模拟被执行以研究喷射环境如何影响打印头下方的气体流动。使用CFX(ANSYS，卡农斯堡，宾夕法尼亚)，流体动力学模拟程序，来执行模拟。模拟被建模为具有以单排定位的喷嘴的256个射流固定打印头的半对称模型。由液滴流发展的墨滴的射流使用颗粒追踪模型来模拟，以模拟横跨5mm间隙以7m/s和8kHz的40ng墨滴的喷出。为了执行模拟，网格通过将流体区域细分为多个规则的本体而产生，且与多区域和六面体网格划分方法结合划分网格。网格在围绕液滴路径的区域中被精化至50μm的尺寸，且逐渐增加至2mm的尺寸。得到的网格产生2.6M模式和3.0M元素。
模型首先作为稳态分析被求解，以发展打印头下方的库爱特流。基板被模拟为以0.5m/s移动的壁，固定静止的壁被施加至打印头表面，非壁表面被建模为以1atm打开。通过这些模拟条件以及通过5mm的间隙高度计算的雷诺数为167，其显著低于湍流的开始。因此，层流流动模型被应用。
在库爱特流动解收敛之后，颗粒注射被添加至每一个喷嘴位置处，且设定为以7m/s和8kHz喷出42μm和40ng。基板构造为吸收所有颗粒，以防止颗粒从壁反弹并促成对流动的额外扰动。由于流动被确定为处于层流区(regime)，通过经验和计算二者，席勒-诺曼阻力模型被应用于颗粒。瞬态模拟使用1E-5秒的时间步长针对100ms的总持续时间求解。
图38示出t＝50ms的CFD结果，显示出，涡流60在大约50ms中变为基本上完全发展。基板被模拟为从左向右移动。瞬态模拟的结果大致确认上述试验结果。还参考图39A和39B，在涡流开始沿微滴幕(curtain)的长度滚动时，横跨流动开始初始化沿横跨推移方向在微滴上的力(在CFD结果中可视化为速度向量)。这些力可导致微滴落点误差，所述微滴落点误差可导致图像缺陷，诸如上述那些。图39A示出t＝50ms时在打印头之下3mm的CFD结果，图39B示出对于时间t＝1ms、25ms、50ms、75ms和100ms时在打印头之下3mm的流动的瞬时响应。
参考图40，在一些实施例中，高高度喷墨打印可在低密度气体环境中执行，诸如氦气环境、低压空气环境、或真空。例如，打印头100的一些或全部可被容置在具有真空、氦气、或另外的低密度气体或其中气体的组合的腔室中。例如，腔室70可容置保持所述基板的板71、打印头本身100、或喷墨打印系统的另外的部分。在低密度气体环境中打印提供了许多由强制低密度气体提供的优势，且进一步引起低密度气体的更少浪费。
在图40的例子中，喷嘴104的底部表面被容纳在腔室70中的氦气环境中。氦气被从气体源72提供至腔室70的内部，所述气体源为诸如气体罐，且进入腔室的氦气流动被控制器74控制，诸如阀或质量流动控制器。例如，氦气流动可被控制以保持腔室70内的目标压力。在一些例子中，腔室70中的压力可通过压差测量控制，以将腔室70保持在相对于周围环境略微正压力下。在一些例子中，压缩机可用于使来自低密度环境的气体绕基板再循环，并将再循环气体与来自气体源72的氦气混合，以实现氦气对空气的期望质量分数(massfraction)，例如，至少约0.5的质量分数。氦气-空气混合物可通过气体供给端口502供给到间隙112。
在一些情况下，流动限制器76a、76b，诸如刷子或柔性擦拭器，可位于基板110进入腔室70和从腔室70离开之处，以减轻泄漏，同时仍允许基板连续地进入和离开打印头100下方的打印区域。
在一些例子中，气体流动模块500可喷射低密度气体流动到打印头100和基板110之间的间隙112中，以增强间隙112内的库爱特流。流动控制装置500可包括诸如风扇、管道、过滤器、或丝网等部件，以提供受控空气流动至间隙中。气体流动模块500可使用来自腔室70内的低密度气体环境的再循环气体，以减少浪费。在一些例子中，没有低密度气体流动被提供在间隙中。
再次参考图2，在一些例子中，木纹缺陷、起雾缺陷、或二者的发生可通过调整一排106中相邻喷嘴102之间的间距、相邻排106之间的间距、或二者而被减少。特别地，减少喷嘴间距d同时保持一致的原始打印分辨率可减少木纹缺陷的发生。不被理论约束，相信的是，随着喷嘴间距增加，对经过喷嘴的流动的阻碍降低。该减小的阻碍继而减小库爱特流动和由微滴的运动夹带的流动之间的相互作用，允许库爱特流动更容易使可在打印头和基板之间的间隙中发展的涡流稳定。
为了评估喷嘴间距和排间距对木纹缺陷的发生的作用，测试图像使用线性马达滑行打印机打印。沿横跨推移方向的以每英寸100点(dpi)和沿推移方向的400dpi隔开并且2400像素长(6英寸)的256条线的图像模式使用不同的喷嘴间距、打印速度、和打印频率打印。使用黑陶瓷墨水在10mil照片基底基板上打印图像。试验通常使用富士胶片德麦特克斯(FujifilmDimatix，Lebanon,NH)QE-30、PQ-M、或QS-40打印头；一些试验使用SG-1024-MC或SAMBA 3pl打印头。用于喷嘴间距试验的主测试参数如下：
横跨推移喷嘴间距(d)：0.25mm；0.5mm
横跨推移打印分辨率：100dpi；200dpi；400dpi
推移打印分辨率：400dpi
隔距(h)：2.5mm-5.1mm
微滴喷出速度：7m/s
频率：4-24kHz
基板速度：0.25–1.51m/s
液滴质量：33–43ng(母液滴)；95–110ng(多脉冲)
以7m/s喷射的驱动电压针对每一个打印头确定，且液滴质量被记录。在测试中使用归一化的液滴质量，以确保每一个打印头以7m/s喷射。在多脉冲喷射中，打印头中的控制来自喷嘴的液滴喷出的促动器经受一系列快速的电脉冲，其引起较大的墨水微滴的喷出。多脉冲喷射允许从单个喷嘴直径的不同液滴尺寸的喷射。
图41示出针对5.1mm的隔距h的、横跨推移喷嘴间距(d)对木纹缺陷的发生和严重程度的作用。(在0.25mm喷嘴间距处，针对3.5mm的隔距h还观察到小木纹缺陷；结果未示出。)对于每一种喷嘴间距(0.25mm和0.5mm)，喷射频率和基板速度的组合在4-24kHz下测试，其中，每一种组合实现400dpi的推移分辨率(不是所有结果被示出)。图41中所示的图像使用QE-30(每英寸100个喷嘴(npi))和PQR-M(50npi)的打印头打印，结果使用QSR-40(100npi)和SG1024-MC(50npi)打印头验证。图41中所示的图像表明，对于相同原始分辨率，增加相邻喷嘴之间的间距可帮助减轻木纹缺陷。
图41的图像示出，木纹缺陷的发生随基板速度和打印频率增加而变少。例如，在1m/s的基板速度和16kHz的频率下，木纹缺陷的发生显著减少。不被理论约束，在较高基板速度和打印频率下木纹缺陷的该减少相信主要是由于通过较快基板速度造成的间隙中夹带的增加的库艾特气流。在喷射频率从8增加值16kHz时，未测量到微滴阻力显著变化，由此指示，喷射频率对木纹缺陷的减少可能不具有显著作用。
例如，在一些例子中，可通过使一排内相邻喷嘴之间具有约0.5mm的喷嘴间距和相邻排喷嘴之间具有约1mm间距而减少或消除木纹缺陷。木纹缺陷可还通过将喷嘴排正交于流动方向定位而被减少，所述流动方向为例如在流动方向的约10度内。
实施例1针对一种包括打印头的系统，所述打印头包括形成在打印头的底部表面中的多个喷嘴，所述喷嘴构造为将液体喷出到基板上；以及所述系统包括气体流动模块，其构造为提供沿与基板相对于打印头运动相对应的方向通过打印头底部表面和基板之间的间隙的气体流动。
实施例2针对实施例1，其中，气体流动模块包括一个或多个构造为将气体注射到间隙中的气体喷嘴。
实施例3针对实施例2，其中，一个或多个气体流动喷嘴与喷嘴交错。
实施例4针对实施例2或3，其中，一个或多个气体流动喷嘴包括细长喷嘴。
实施例5针对实施例4，其中，细长气体喷嘴相对于打印头的底部表面以约0-45°的角度布置。
实施例6针对实施例4或5，其中，细长喷嘴相对于与基板运动方向垂直的方向以约45-90°的角度布置。
实施例7针对实施例4至6中的任一个，其中，细长喷嘴的宽度在约1-8mm的范围内。
实施例8针对实施例4至7中的任一个，其中，每一个细长喷嘴布置为基本上平行于形成在打印头的底部表面中的一排喷嘴。
实施例9针对实施例2至8中的任一个，其中，气体流动喷嘴中的至少一个包括多个孔。
实施例10针对实施例2至9中的任一个，其中，每一个气体喷嘴相对于打印头的底部表面以约0-45°的角度布置。
实施例11针对实施例2至10中的任一个，其中，每一个气体喷嘴的宽度在约1-8mm的范围内。
实施例12针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块是第一气动体流动模块，且还包括第二气体流动模块，且其中，第一气体流动模块构造为沿第一方向提供通过间隙的气体流动，第二气体流动模块构造为沿与第一方向相反的第二方向提供通过间隙的气体流动模块。
实施例13针对实施例12，包括第一阀和第二阀，所述第一阀构造为允许第一气体流动模块提供通过间隙的气体流动；所述第二阀构造为允许第二气体流动模块提供通过间隙的气体流动；
实施例14针对实施例12或13，其中，第一气体流动模块包括第一吸入模块，其定位在打印头的第一侧且构造为将吸力施加至间隙；且其中，第二气体流动模块包括第二吸入模块，其定位在打印头的与第一侧相对的第二侧且构造为将吸力施加至间隙。
实施例15针对实施例14，其中，第一气体流动模块包括一个或多个第一气体流动喷嘴，所述第一气体流动喷嘴定位在打印头的第二侧且构造为将气体注射到间隙中；且其中，第二气体流动模块包括一个或多个第二气体流动喷嘴，所述第二气体流喷嘴定位在打印头的第一侧且构造为将气体注射到间隙中。
实施例16针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块定位为提供沿一方向的气体流动，所述方向基本上与喷嘴将液体喷出到基板上所沿的方向相对应。
实施例17针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块构造成为多个打印头中的每一个提供气体流动。
实施例18针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块包括连接器，所述连接器构造为接收来自气体源的气体。
实施例19针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块构造为提供通过间隙的低密度气体流动。
实施例20针对实施例19，其中，低密度气体包括氦气。
实施例21针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块定位在喷嘴的上游。
实施例22针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块构造为将吸力施加至间隙。
实施例23针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块构造为定位在喷嘴的下游。
实施例24针对实施例23，其中，气体流动模块定位为使得通过气体流动模块的气体流动路径低于通过间隙的气体流动路径。
实施例25针对实施例23或24，其中，气体流动模块比打印头的底部表面宽。
实施例26针对实施例23至25中的任一个，其中，间隙的侧向边缘沿打印头的至少一部分密封。
实施例27针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块是定位在喷嘴上游的第一气体流动模块，且其中，所述系统包括定位在喷嘴下游的第二气体流动模块。
实施例28针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块是第一气体流动模块，其构造为将气体喷射到间隙中，且其中，所述系统包括第二气体流动模块，其构造为将吸力施加到间隙中。
实施例29针对前述实施例中的任一个，其中，打印头底部表面和基板之间的间隙至少约3mm。
实施例30针对前述实施例中的任一个，其中，打印头底部表面和基板之间的间隙至少约5mm。
实施例31针对前述实施例中的任一个，包括布置在至间隙的进入部处的入口挡板或布置在从间隙离开的离开部处的出口挡板中的一个或多个。
实施例32针对实施例31，其中，入口挡板、出口挡板、或二者至少比打印头底部表面和基板之间的高度大五倍。
实施例33针对前述实施例中的任一个，包括吸力生成器，其构造为将吸力施加到基板的背侧。
实施例34针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块构造为提供一气体流动，该气体流动处在间隙的大致在打印头底部表面和基板之间的大致中点处的区域中处于约0.25m/s至约1.5m/s范围内的速度。
实施例35针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块构造为提供一气体流动，该气体流动处于沿打印头的长度具有在20％内的均匀度的速度。
实施例36针对前述实施例中的任一个，其中，气体流动模块包括扩散器，气体在进入间隙之前流动通过该扩散器。
实施例37针对实施例36，其中，扩散器包括蜿蜒通道。
实施例38针对实施例36或37，其中，扩散器包括多孔材料。
实施例39针对一种系统，所述系统包括打印杆和气体流动模块，所述打印杆构造为接收多个打印头，所述打印头构造为将液体打印到基板上；所述气体流模块构造为提供沿与基板相对于打印头运动相对应的方向通过每一个打印头的底部表面和基板之间的间隙的气体流动。
实施例40针对实施例39，包括附连至打印杆的多个打印头。
实施例41针对实施例40，其中，打印杆包括位于打印杆边缘和打印杆上构造为接收最外打印头的位置之间的非打印区域。
实施例42针对实施例39至41中的任一个，其中，气体流动模块包括细长喷嘴。
实施例43针对实施例39至42中的任一个，其中，气体流动模块形成在打印杆中。
实施例44针对实施例39至43中的任一个，其中，气体流动模块构造为将气体注射到间隙中。
实施例45针对实施例39至44中的任一个，其中，气体流动模块构造为将吸力施加至间隙。
实施例46针对实施例39至45中的任一个，其中，气体流动模块是定位在打印头上游的第一气体流动模块，且其中，所述系统包括定位在打印头下游的第二气体流动模块。
实施例47针对实施例39至46中的任一个，其中，气体流动模块是第一气体流动模块，其构造为将气体喷射到间隙中，且其中，所述系统包括第二气体流动模块，其构造为将吸力施加到间隙中。
实施例48针对实施例39至47中的任一个，其中，气体流动模块构造为提供一气体流动，该气体流动处于沿打印杆的长度具有在20％内的均匀度的速度。
实施例49针对实施例39至48中的任一个，其中，气体流动模块定位为使得通过气体流动模块的气体流动路径低于通过间隙的气体流动路径。
实施例50针对实施例39至49中的任一个，其中，气体流模块比打印杆的底部表面宽。
实施例51针对实施例39至50中的任一个，其中，间隙的侧向边缘沿打印杆的至少一部分密封。
实施例52针对实施例39至51中的任一个，其中，所述系统包括多个打印杆；以及多个气体流动模块，其中，每一个气体流动模块对应于多个打印杆中的一个。
实施例53针对一种方法，所述方法包括提供通过打印头的底部表面和基板之间的间隙的低密度气体流动；将液体从形成在打印头底部表面中的多个喷嘴喷出通过间隙，且喷出到基板上。
实施例54针对实施例53，其中，低密度气体包括氦气。
实施例55针对实施例53或54，其中，提供低密度气体包括使低密度气体流动通过所述间隙。
实施例56针对实施例55，包括使低密度气体沿与基板相对于打印头的运动对应的方向流动。
实施例57针对实施例55或56，包括使低密度气体流动通过布置在至间隙的进入部处的入口挡板或布置在从间隙离开的离开部处的出口挡板中的一个或多个。
实施例58针对实施例53至57中的任一个，其中，提供低密度气体包括从一个或多个气体喷嘴将低密度气体喷出到间隙中。
实施例59针对实施例53至58中的任一个，其中，提供低密度气体包括将打印头的底部表面布置在容纳低密度气体的环境中。
实施例60针对实施例53至59中的任一个，包括将吸力施加至间隙。
实施例61针对实施例53至60中的任一个，包括将吸力施加至基板的背侧。
实施例62针对实施例53至61中的任一个，其中，提供气体流动包括提供一气体流动，该气体流动处在间隙的大致在打印头底部表面和基板之间的大致中点处的区域中处于约0.25m/s至约1.5m/s范围内的速度。
实施例63针对实施例53至62中的任一个，其中，提供气体流动包括提供一气体流动，该气体流动处于沿打印杆的长度具有在20％内的均匀度的速度。
实施例64针对实施例53至63中的任一个，其中，提供气体流动通过间隙包括当打印头相对于基板沿第一方向移动时提供沿第一方向通过间隙的气体流动；以及当打印头相对于基板沿第二方向移动时提供沿第二方向通过间隙的气体流动，所述第二方向与所述第一方向相反。
应理解，前述描述意图示出且不意图限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求的范围限定。其他实施方式也在以下权利要求的范围内。

Claims (34)

1.一种系统，包括：
打印头，其包括形成在打印头的底部表面中的多个喷嘴，所述喷嘴构造为将液体喷出到基板上；和
气体流动模块，其构造为沿与基板相对于打印头运动相对应的方向提供通过打印头底部表面和基板之间的间隙的气体流动。
2.如权利要求1所述的系统，其中气体流动模块包括构造为将气体注射到间隙中的气体喷嘴。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述一个或多个气体喷嘴中的每一个相对于打印头的底部表面以约0-45°的角度布置。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述气体流动模块是第一气体流动模块，且所述系统还包括第二气体流动模块，
且其中，第一气体流动模块构造为沿第一方向提供通过间隙的气体流动，第二气体流动模块构造为沿与第一方向相反的第二方向提供通过间隙的气体流动。
5.如权利要求4所述的系统，包括：
第一阀，构造为允许第一气体流动模块提供通过间隙的气体流动；和第二阀，构造为允许第二气体流动模块提供通过间隙的气体流动。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述第一气体流动模块包括第一吸入模块，所述第一吸入模块定位在打印头的第一侧且构造为将吸力施加至间隙；且
其中，第二气体流动模块包括第二吸入模块，所述第二吸入模块定位在打印头的与第一侧相对的第二侧且构造为将吸力施加至间隙。
7.如权利要求1所述的系统，其中气体流动模块构造为提供通过间隙的低密度气体流动。
8.如权利要求1所述的系统，其中气体流动模块定位在喷嘴的上游。
9.如权利要求1所述的系统，其中气体流动模块构造为将吸力施加至间隙。
10.如权利要求1所述的系统，其中气体流动模块定位在喷嘴的下游。
11.如权利要求10所述的系统，其中间隙的侧向边缘沿打印头的至少一部分密封。
12.如权利要求1所述的系统，其中气体流动模块是定位在喷嘴上游的第一气体流动模块，且
所述系统进一步包括定位在喷嘴下游的第二气体流动模块。
13.如权利要求1所述的系统，其中所述第一气体流动模块是构造为将气体喷射到间隙中的第一气体流动模块，且
所述系统还包括第二气体流动模块，其构造为将吸力施加到间隙中。
14.如权利要求1所述的系统，其中打印头底部表面和基板之间的间隙至少约3mm。
15.如权利要求1所述的系统，其中气体流动模块构造为提供一气体流动，该气体流动处在间隙的大致在打印头底部表面和基板之间的中点处的区域中处于约0.25m/s至约1.5m/s范围内的速度。
16.如权利要求1所述的系统，其中气体流动模块构造为提供一气体流动，该气体流动处于沿打印头的长度具有在20％内的均匀度的速度。
17.如权利要求1所述的系统，其中气体流动模块包括扩散器，气体在进入间隙之前流动通过该扩散器。
18.一种系统，包括：
打印杆，构造为接收多个打印头，所述打印头构造为将液体打印到基板上；和
气体流动模块，其构造为沿与基板相对于打印头运动相对应的方向提供通过每一个打印头底部表面和基板之间的间隙的气体流动。
19.如权利要求18所述的系统，其中打印杆包括位于打印杆边缘和打印杆上的构造为接收最外打印头的位置之间的非打印区域。
20.如权利要求18所述的系统，其中所述气体流动模块形成在打印杆中。
21.如权利要求18所述的系统，其中气体流动模块构造为将气体注射到间隙中。
22.如权利要求18所述的系统，其中气体流动模块构造为将吸力施加至间隙。
23.如权利要求18所述的系统，其中气体流动模块是定位在打印头上游的第一气体流动模块，且
所述系统进一步包括定位在打印头下游的第二气体流动模块。
24.如权利要求18所述的系统，其中所述气体流动模块是构造为将气体喷射到间隙中的第一气体流动模块，和
所述系统还包括第二气体流动模块，其构造为将吸力施加到间隙中。
25.如权利要求18所述的系统，其中气体流动模块构造为提供一气体流动，该气体流动处于沿打印杆的长度具有在20％内的均匀度的速度。
26.如权利要求18所述的系统，其中，所述系统包括：
多个打印杆；和
多个气体流动模块，其中，每一个气体流动模块对应于多个打印杆中的一个。
27.一种方法，包括：
提供通过打印头的底部表面和基板之间的间隙的低密度气体流动；和
将液体从形成在打印头底部表面中的多个喷嘴喷出通过间隙，且喷出到基板上。
28.如权利要求27所述的方法，包括使低密度气体沿与基板相对于打印头运动对应的方向流动。
29.如权利要求27所述的方法，包括使低密度气体流动通过布置在至间隙的进入部处的入口挡板或布置在从间隙离开的离开部处的出口挡板中的一个或多个。
30.如权利要求27所述的方法，其中提供低密度气体包括从一个或多个气体喷嘴将低密度气体注射到间隙中。
31.如权利要求27所述的方法，包括将吸力施加到所述间隙。
32.如权利要求27所述的方法，其中提供气体流动包括提供一气体流动，该气体流动处在间隙的大致在打印头底部表面和基板之间的中点处的区域中处于约0.25m/s至约1.5m/s范围内的速度。
33.如权利要求27所述的方法，其中提供气体流动包括提供一气体流动，该气体流动处于沿打印杆的长度具有在20％内的均匀度的速度。
34.如权利要求27所述的方法，其中提供通过所述间隙的气体流动包括：
当打印头相对于基板沿第一方向移动时沿第一方向提供通过间隙的气体流动；和
当打印头相对于基板沿第二方向移动时沿第二方向提供通过间隙的气体流动，所述第二方向与所述第一方向相反。
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