CN115279592A - 流体喷射元件的腔室间流体再循环路径 - Google Patents

Abstract

一种流体喷射装置的流体喷射元件包括腔室层，该腔室层具有在该腔室层内彼此流体断开的一对腔室。该流体喷射元件包括顶帽层，其处于该腔室层上方，并且流体连接该腔室，以限定该腔室之间的流体再循环路径。该流体喷射元件包括两个腔室共用的喷嘴。

Description

流体喷射元件的腔室间流体再循环路径

背景技术

打印装置，包括独立打印机以及将打印功能与如扫描和复印的其他功能相结合的一体化（AIO）打印装置，可使用各种不同的打印技术。一种类型的打印技术是喷墨打印技术，其更一般地是一种流体喷射技术。流体喷射装置，诸如打印头或具有这样的打印头的打印装置，包括具有相应喷嘴的若干个流体喷射元件。使流体喷射元件喷发使得该元件从其喷嘴喷射流体，例如流体滴。

附图说明

图1A和1B相应地是流体喷射装置的示例性流体喷射元件的侧视图和顶视图，并且通过该流体喷射元件，可经由流体再循环路径发生流体再循环。

图2A和2B相应地是流体喷射装置的另一示例性流体喷射元件的侧视图和顶视图，并且通过该流体喷射元件，可经由流体再循环路径发生流体再循环。

图3是用于操作流体喷射元件的示例性方法的流程图，该流体喷射元件具有一对喷发喷嘴、一对腔室和共同的喷嘴，所述流体喷射元件例如图1A和1B或图2A和2B的流体喷射元件。

图4是流体喷射装置的示例性流体通道的顶视图，其示出了可如何相对于该流体通道设置流体再循环可通过其发生的多个流体喷射元件。

图5是流体喷射装置的示例性的一对流体通道的顶视图，其示出了可如何相对于该流体通道设置流体再循环可通过其发生的多个流体喷射元件。

图6是示例性流体喷射元件的框图。

图7是示例性流体喷射装置的框图。

图8是示例性方法的流程图。

具体实施方式

如背景技术中所述，使流体喷射装置的流体喷射元件喷发使得该元件从其喷嘴喷射流体。不同类型的流体喷射装置，包括不同类型的喷墨打印装置，可采用多种不同类型的流体。例如，喷墨打印装置可使用基于染料和/或着色的墨。基于染料的墨包括完全溶解在载液中的着色剂，而着色的墨包括悬浮在载液中的固体着色剂颗粒的粉末。墨和其他流体在挥发性方面不同，所述挥发性是载液蒸发的倾向，并且此外在固体重量百分比方面也可能不同，所述固体重量百分比是流体或墨内所含固体的重量百分比。

具有较大挥发性和/或在固体重量百分比方面较高的如墨之类的流体更可能在流体喷射元件的喷嘴处形成粘性堵塞。当流体在喷嘴处充分变干时，会形成粘性堵塞，从而留下以塞形式堵塞喷嘴的更大质量的固体颗粒。这种堵塞的喷嘴可能会通过阻碍或阻止通过喷嘴的流体喷射，和/或通过影响通过喷嘴喷射的流体的量或轨迹，而有害地影响图像质量。不同的流体喷射装置可根据针对不同流体的“开盖（decap）”时间来评定，所述开盖时间是在可能发生堵塞形成之前喷嘴可保持敞开和开盖的时间长度。

为了阻止堵塞形成，某些类型的流体喷射元件允许流体通过它们的腔室再循环，即使当这些元件处于待机状态并且没有主动打印时也是如此。流体喷射元件的腔室是元件的喷发电阻器上方的腔，该腔容纳当该电阻器被供能或喷发时从该元件喷射的流体量。传统上，流体喷射元件的腔室在喷发后以流体补充，之后该流体保留在腔室内，直到下一次元件喷发。相比之下，较新的流体喷射元件架构可允许流体连续地再循环通过流体喷射元件的腔室。这样的流体再循环降低了堵塞形成的可能性。

然而，例如，由于高打印质量与高固体含量和/或高挥发性打印流体之间的关系，越来越期望利用更具挑战性的墨来打印。也就是说，要求流体喷射装置喷射具有甚至更大挥发性和/或在固体重量百分比方面甚至更高的流体。即使是提供通过腔的流体再循环的流体喷射元件也可能难以应对此类更具挑战性的流体。也就是说，即使是允许流体再循环通过它们的腔室的流体喷射元件也可能仍然没有令人满意地抑制此类流体的堵塞形成。一种受限的解决方案是增加流体再循环的速度；但是，此类技术具有受限的有效性，并且可能会导致其他图像质量问题。

本文描述了用于流体喷射元件的流体再循环的技术，所述技术可改善这些问题。此类技术允许使用具有更大挥发性和/或在固体重量百分比方面更高的流体，而不必如同现有的流体喷射元件架构那样增加再循环速度以阻止堵塞形成，从而拓宽了例如可用于喷墨打印装置中的墨类型。对于处于给定的挥发性和给定的固体重量百分比下的一种流体，与现有的流体喷射元件架构相比，所述技术确实可允许较低的再循环速度，同时仍然阻碍堵塞形成，这可能会潜在地提高所得图像质量。

图1A示出了流体喷射装置的示例性流体喷射元件100的侧视图。该流体喷射元件100可包括腔室层102、底漆层104和顶帽层106。腔室层102包括一对腔室108A和108B，它们被统称为腔室108。腔室108在腔室层102内彼此流体断开。也就是说，与具有一个流体连续的腔室的流体喷射元件不同，流体喷射元件100具有多个流体不连续的腔室108。腔室层102包括将腔室层102内的腔室108流体分隔的腔室间壁110。

底漆层104也可被称为SU-8层，其中SU-8是一种光刻胶。流体喷射元件100包括一对喷发电阻器112A和112B，它们相应地在底漆层104内设置在腔室108A和108B的底部处。可不存在底漆层104。喷发电阻器112A和112B被统称为喷发电阻器112。因此，与具有一个喷发电阻器的流体喷射元件不同，流体喷射元件100具有多个喷发电阻器112。喷发电阻器112被定位到腔室间壁110的任一侧。如稍后在详细描述中更详细地描述的，喷发电阻器112可同时喷发，以协作地从流体喷射元件100喷射流体，并且可单独喷发，以搅动腔室108内的流体。

顶帽层106包括孔层113。在图1A的示例中，孔层113在厚度上形成孔层113的整体。孔层113被设置在腔室层102上方，并且具有流体连接腔室108的孔116。也就是说，虽然腔室108在腔室层102自身内流体断开，但它们在顶帽层106的孔层113处并且经由该孔层113流体连接。孔116在孔层113内是一体的且流体连续的。

在图1A的示例中，孔116限定了流体喷射元件100的喷嘴118；也就是说，喷嘴118对应于图1A中的孔116。喷嘴118在腔室间壁110上方对准（例如，居中）。通过其发生流体喷射的喷嘴118为两个腔室108所共用。因此，与具有拥有对应喷嘴的一个腔室和一个喷发电阻器的流体喷射元件不同，流体喷射元件100具有共用相同的喷嘴118的多个腔室108和多个喷发电阻器112。喷发电阻器112相对于喷嘴118偏离中心定位，这与具有可相对于其喷嘴居中的一个喷发电阻器的流体喷射元件不同。

腔室层102具有开口120A和120B，它们被统称为开口120。开口120被流体连接到腔室层102内的相应腔室108。来自流体喷射元件100是其一部分或者元件100流体连接到的流体喷射装置的流体通过开口120A供应到腔室108A。来自腔室108B的流体通过开口120B返回到流体喷射装置。

流体再循环路径124限定在流体喷射元件100内。例如，由于孔116流体地连接腔室108，因此顶帽层106限定了腔室108之间从腔室108A到腔室108B的流体再循环路径124。因此，即使当流体喷射元件100未打印时，新鲜流体也可连续地通过元件100再循环。从流体喷射元件100是其一部分或者元件100流体连接到的流体喷射装置泵送的流体在开口120A处进入，并且流动到腔室108A，并且随后经由孔116流动到腔室108B，然后在开口120B处离开。

在流体喷射元件100中，流体再循环被说成是在顶帽层106的水平处发生，这与腔室层102的水平形成对照。也就是说，与流体可直接从腔室108A流动到腔室108B而不被引导到孔116中的情况相比，流体流过顶帽层106，总体上更接近顶帽层106的顶部（例如，由于腔室间壁110的存在）。换句话说，如果流体喷射元件100只有一个腔室108，则流体可直接流过腔室108本身以及流过孔116。因此，在流体喷射元件100中，流体仅在顶帽层106内直接流过孔116，而不是在顶帽层106和腔室层102两者内，或者仅在腔室层102内。

使流体流以这种方式通过顶帽层106允许使用具有更大挥发性和/或在固体重量百分比方面更高的流体，而不必需要增加泵送流体以便通过流体喷射元件100再循环的速度。类似地，使流体流以这种方式通过顶帽层106允许以较低的再循环速度使用处于给定的挥发性和给定的固体重量百分比下的流体。这是因为与流体也流过腔室层102或仅流过腔室层102的情况相比，更多流过顶帽层106的流体集中在顶帽层106的顶部处或附近。

图1B示出了图1A的流体喷射元件100的顶视图。流体喷射元件100的喷嘴118，即顶帽层106的限定喷嘴118的孔116，在图1B的示例中具有数字8型的形状。腔室108通过孔116可见，如同腔室间壁110。孔116以及因此喷嘴118可具有不同于图1B中所描绘的形状，例如圆形、椭圆形、狗骨形或另一种类型的形状。

图2A示出了流体喷射装置的另一示例性流体喷射元件100的侧视图。图2A的流体喷射元件100同样包括腔室层102、底漆层104和顶帽层106。腔室层102包括一对腔室108A和108B，它们被统称为腔室108，并且在腔室层102内彼此流体断开。如图1中一样，流体喷射元件100的腔室间壁110将腔室层102内的腔室108流体分隔。图2A的流体喷射元件100可类似地包括具有一对喷发电阻器112A和112B的底漆层104，该对喷发电阻器112A和112B相应地设置在腔室108A和108B的底部处并且被统称为喷发电阻器112。可不存在底漆层104。

在图2A的示例中，顶帽层106除了孔层113之外还包括沉孔层213。在图2A中，孔层113设置在腔室层102上方，但与图1中不同的是，孔层113具有一对孔部分216A和216B，它们相应地流体连接到腔室108A和108B并且共同构成孔216。孔部分216A和216B在孔层113内彼此流体断开。也就是说，孔216不是一体的并且在孔层113内不流体连续。孔层113包括在腔室间壁110上方对准的孔内壁210，并且该孔内壁210在孔层113内将孔216流体地分隔成流体不连续的孔部分216。

沉孔层213设置在孔层113上方并且具有沉孔215，该沉孔215流体连接孔部分216A和216B，并且因此，相对应地流体连接腔室108。也就是说，虽然腔室108在腔室层102内流体断开，并且虽然孔部分216A和216B在孔层113内流体断开，但是腔室108以及孔部分216A和216B在顶帽层106的沉孔层213处并且经由该沉孔层213流体连接。在图2A的示例中，沉孔215限定了流体喷射元件100的喷嘴118；也就是说，喷嘴118对应于图2A中的沉孔215。喷嘴118在孔内壁210和腔室间壁110两者上方对准（例如，居中）。如图1A中一样，喷嘴118为图2A中的两个腔室108所共用，并且喷发电阻器112类似地相对于喷嘴118偏离中心定位。

在图2A的示例中，腔室层102同样具有开口120A和120B，它们被统称为开口120。开口120类似地流体连接到腔室层102内的相应腔室108。来自流体喷射元件100是其一部分或者元件100流体连接到的流体喷射装置的流体通过开口120A供应到腔室108A。来自腔室108B的流体同样通过开口120B返回到流体喷射装置。

流体再循环路径124同样限定在图2A中的流体喷射元件100内。由于沉孔215流体地连接分别连接到腔室108的孔部分216A和216B，顶帽层106限定了腔室108之间从腔室108A到腔室108B的流体再循环路径124。因此，如图1A中一样，即使当流体喷射元件100未打印时，新鲜流体也可通过元件100连续地再循环。泵送的流体在开口120A处被接收，并且随后流动到腔室108A，并从腔室108A流动到孔部分216A。从孔部分216A，流体经由沉孔215流动到孔部分216B，并且随后流动到腔室108B，然后在开口120B处离开。

在图2A的示例中，流体喷射元件100内的流体再循环同样被说成是在顶帽层106的水平处发生，如图1A中一样，这与腔室层102的水平形成对照。然而，与图1A中相比，流体总体上甚至更靠近顶帽层106的顶部流动。与其中流体直接流过孔层113的图1A中不同，流体直接流过图2A中的沉孔层213；由于孔内壁210的存在，流体无法直接流过图2A中的孔层113。因为沉孔层213在高度上矮于孔层113，所以流体总体上更加接近顶帽层106的顶部流动。

使流体在图2A中以这种方式通过喷嘴118可允许使用具有甚至更大挥发性和/或在固体重量百分比方面甚至更高的流体，而不必与图1A中相比增加流体再循环速度。类似地，在图2A中以这种方式使流体流通过喷嘴118可允许以与图1A中相比甚至更低的再循环速度使用处于给定的挥发性和给定的固体重量百分比下的流体。这是因为与图1A相比，甚至更多流过顶帽层106的流体集中在顶帽层106的顶部处或附近。

图2B示出了图2A的流体喷射元件100的顶视图。流体喷射元件100的喷嘴118，即顶帽层106的限定喷嘴118的沉孔215，在图2B的示例中具有数字8型的形状。孔部分216A和216B也通过沉孔215可见，如同腔室108和孔内壁210。类似于图1B，沉孔215以及因此喷嘴118可具有不同于图2B中所描绘的形状，例如圆形、椭圆形、狗骨形或另一种类型的形状。

图3示出了用于操作流体喷射元件100的示例性方法300。方法300包括使流体从腔室108A经由包括腔室108的腔室层102上方的顶帽层106再循环到腔室108B（302）。在图1A的示例中，这样的流体再循环经由孔层113发生，因为孔层113的孔116将腔室108流体连接在一起。在图2A的示例中，这样的流体再循环经由沉孔层213发生，因为沉孔层213的沉孔215将孔部分216A和216B流体连接在一起，该孔部分216A和216B分别流体连接到腔室108。

方法300可包括并发地，例如同时，使两个喷发电阻器112喷发，以通过喷嘴118从腔室108喷射流体（304）。也就是说，在一种实施方式中，为了从一个喷嘴118喷射流体，共用喷嘴118的两个喷发电阻器112两者均喷发。这与具有与每个喷嘴相对应的喷发电阻器的流体喷射元件不同，在该流体喷射元件中，流体可通过仅使其对应的喷发电阻喷发器而从喷嘴喷射。流体可作为图像形成的一部分而从喷嘴118喷射，例如，以便在如纸之类的介质上打印图像。

方法300可包括个别地使喷发电阻器112喷发，以替代地搅动腔室108内的流体，而不通过喷嘴118喷射流体（306）。这样的流体搅动可作为清洁操作的一部分定期地或按需执行。例如，即使流体喷射元件100抑制堵塞形成，但如果使用在挥发性或固体重量百分比方面特别具有挑战性的流体，则这样的粘性堵塞仍可能在喷嘴118处形成。类似地，如果对于给定流体，流体再循环速度被设置得过低（aggressively low），则粘性堵塞仍可能形成。在此类情况下，流体搅动可能足以将堵塞从喷嘴118移开，而不必执行在清洁期间从喷嘴118强制喷射流体的喷溅操作。

图4示出了流体喷射装置的示例性流体通道400的顶视图。流体沿流体路径402在通道400内被泵送。在图4的示例中，统称为流体喷射元件100的多个流体喷射元件100A、100B、...、100N纵向设置在通道400上方。流体喷射元件100具有相应的喷嘴118A、118B、...、118N，它们统称为喷嘴118。流体喷射元件100被流体连接到通道400。因此，流体在每个流体喷射元件100内沿流体再循环路径404经过元件100的相应喷嘴118并平行于流体路径402流动。

图5示出了流体喷射装置的示例性的一对流体通道400和500的顶视图。流体沿流体路径402在通道400内被泵送，如图4中一样，并且随后，沿流体路径502在通道500内返回。因此，通道400和500在流体喷射装置中的某个点处流体连接，这在图5中未描绘。流体喷射元件100垂直于通道400和500设置并跨越通道400和500。流体喷射元件100被流体连接到通道400和500两者。因此，垂直于流体路径402和502，流体在每个流体喷射元件100内沿流体再循环路径504流动经过元件100的相应喷嘴。

图6示出了流体喷射装置的示例性流体喷射元件100。该流体喷射元件100包括腔室层102，该腔室层102具有在腔室层102内彼此流体断开的一对腔室108。流体喷射元件100包括顶帽层106，其处于腔室层102上方，并且流体连接腔室108，以限定腔室108之间的流体再循环路径。流体喷射元件100包括顶帽层106内的喷嘴118，并且该喷嘴118为两个腔室108所共用。

图7示出了示例性流体喷射装置700。该流体喷射装置700可以是流体喷射打印头，或者包括这样的打印头的打印装置。流体喷射装置700包括流体通道400。流体喷射装置700包括流体耦接到流体通道400的流体喷射元件100。每个流体喷射元件100包括一对腔室108、两个腔室108所共用的喷嘴118以及对应于腔室108并且在喷发时协作地通过喷嘴118喷射流体的一对喷发电阻器112。在每个流体喷射元件100内，腔室108在腔室108上方的顶帽层处流体连接到彼此。

图8示出了示例性方法300。方法300包括使流体从流体喷射元件的腔室层的第一腔室经由腔室层上方的流体喷射元件的顶帽层再循环到该腔室层的第二腔室（302）。该顶帽层流体地连接该腔室，以限定第一腔室和第二腔室之间的流体再循环路径。该第一腔室和第二腔室在腔室层内彼此流体断开。

本文已描述了提供具有更大挥发性和/或在固体重量百分比方面更高的流体的流体射流元件再循环的技术，而不必增加再循环速度以阻碍堵塞形成。对于处于给定的挥发性和给定的固体重量百分比下的流体，所述技术可允许以较低速度的流体再循环，同时仍然阻碍堵塞形成。流体再循环在流体射流元件内发生在该元件的顶帽层处，而不是发生在流体射流元件的腔室层处。

Claims (15)

1.一种流体喷射装置的流体喷射元件，包括：

腔室层，其具有在所述腔室层内彼此流体断开的一对腔室；

顶帽层，其处于所述腔室层上方，并且流体连接所述腔室，以限定所述腔室之间的流体再循环路径；以及

两个所述腔室共用的喷嘴。

2.根据权利要求1所述的流体喷射元件，还包括：

一对喷发电阻器，其分别设置在所述腔室的底部处，以协作地通过所述喷嘴喷射流体。

3.根据权利要求2所述的流体喷射元件，其中，所述腔室层包括在所述腔室层内将所述腔室彼此分隔的腔室间壁，

并且其中，所述喷嘴在所述腔室间壁上方对准。

4.根据权利要求3所述的流体喷射元件，其中，所述喷发电阻器被定位到所述腔室间壁的任一侧，并且相对于所述喷嘴偏离中心定位。

5.根据权利要求1所述的流体喷射元件，其中，所述顶帽层包括：

孔层，其处于所述腔室层上方，并且具有孔，所述喷嘴对应于所述孔，并且所述孔流体连接所述腔室，以限定所述腔室之间的所述流体再循环路径。

6. 根据权利要求1所述的流体喷射元件，其中，所述顶帽层包括：

孔层，其处于所述腔室层上方，并且具有在所述孔层内彼此流体断开并相应地流体连接到所述腔室的一对孔部分；以及

沉孔层，其处于所述孔层上方，并且具有沉孔，所述喷嘴对应于所述沉孔，并且所述沉孔流体连接所述孔部分，以相对应地流体连接所述腔室，并限定所述腔室之间的所述流体再循环路径。

7.根据权利要求6所述的流体喷射元件，其中，所述腔室层包括在所述腔室层内将所述腔室彼此分隔的腔室间壁，

其中，所述孔层包括孔内壁，所述孔内壁在所述腔室间壁上方对准，并且在所述孔层内将所述孔部分彼此分隔，

并且其中，所述喷嘴在所述腔室间壁和所述孔内壁上方对准。

8. 一种流体喷射装置，包括：

流体通道；以及

流体耦接到所述流体通道的多个流体喷射元件，每个流体喷射元件包括一对腔室、两个所述腔室共用的喷嘴以及一对喷发电阻器，所述喷发电阻器对应于所述腔室并且协作地通过所述喷嘴喷射流体，

其中，在每个流体喷射元件内，所述腔室在所述腔室上方的顶帽层处流体连接到彼此。

9.根据权利要求8所述的流体喷射装置，其中，每个流体喷射元件还包括：

腔室层，所述腔室被设置在其中，所述腔室在所述腔室层内彼此流体断开。

10.根据权利要求8所述的流体喷射装置，其中，每个流体喷射元件的所述顶帽层限定所述腔室之间的流体再循环路径。

11.根据权利要求8所述的流体喷射装置，其中，每个流体喷射元件的所述顶帽层包括：

孔层，其处于所述腔室上方，并且具有孔，所述喷嘴对应于所述孔，所述孔流体连接所述腔室，以限定所述腔室之间的流体再循环路径。

12. 根据权利要求8所述的流体喷射装置，其中，每个流体喷射元件的所述顶帽层包括：

孔层，其处于所述腔室上方，并且具有在所述孔层内彼此流体断开并相应地流体连接到所述腔室的一对孔部分；以及

沉孔层，其处于所述孔层上方，并且具有沉孔，所述喷嘴对应于所述沉孔，并且所述沉孔流体连接所述孔部分，以相对应地流体连接所述腔室，并限定所述腔室之间的流体再循环路径。

13.一种方法，包括：

使流体从流体喷射元件的腔室层的第一腔室经由所述流体喷射元件的处于所述腔室层上方的顶帽层再循环到所述腔室层的第二腔室，

其中，所述顶帽层流体连接所述腔室，以限定所述第一腔室和所述第二腔室之间的流体再循环路径，

并且其中，所述第一腔室和所述第二腔室在所述腔室层内彼此流体断开。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

同时使相应地设置在所述第一腔室和所述第二腔室的底部处的第一喷发电阻器和第二喷发电阻器喷发，以协作地通过所述第一腔室和所述第二腔室两者共用的喷嘴喷射流体。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括：

使相应地设置在所述第一腔室和所述第二腔室的底部处的第一喷发电阻器和第二喷发电阻器中的仅一个喷发，以搅动所述流体喷射元件内的流体，而不通过喷嘴喷射所述流体。

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