CN1498761A - 通过复式槽的循环 - Google Patents

Abstract

一种流体喷射装置，包括：一基板(40)，其具有第一侧(42)和与第一侧相对的第二侧(43)；以及多个在基板的第一侧上形成的料滴喷射元件(31)。该基板包括在第一侧中形成的第一开口(44)和多个在第二侧中形成的第二开口(45)，且第二开口的每个与第一开口连通，其中第二开口和第一开口适于使流体通过基板循环。

Description

通过复式槽的循环

技术领域

本发明总体涉及流体喷射装置，尤其涉及通过流体喷射装置的流体循环。

背景技术

一种喷墨打印系统(作为流体喷射系统的一个实施例)包括：打印头、将流体墨水供给打印头的供墨源、以及控制打印头的电子控制器。打印头(作为流体喷射装置的一个实施例)使墨滴通过多个喷口或喷嘴向打印介质(例如一张纸等)喷射，以在打印介质上打印。通常，喷口按一个阵列或多个阵列排列，以使打印头和打印介质彼此相对移动时，从喷口以适当顺序喷射的墨水使字符或其它图象打印到打印介质上。

在一些诸如打印头等流体喷射装置中，在基板上形成多个墨滴喷射元件，流体通过基板中的槽或开口被送到墨滴喷射元件的喷射室。遗憾的是，不利于流体喷射装置的操作的气泡和/或使颗粒在基板的开口内聚集。而且，在流体喷射装置的运行过程中产生不利于流体喷射装置的操作的热量。

因此，需要使流体通过流体喷射装置循环，以便于将气泡从流体喷射装置去除和/或驱散在流体喷射装置中产生的热量。

发明内容

一种流体喷射装置，包括：基板，其具有第一侧以及与第一侧相对的第二侧；形成在基板的第一侧上的多个墨滴喷射元件。该基板包括在第一侧中形成的第一开口和在第二侧中形成的多个第二开口，且每个第二开口都与第一开口连通，其中第二开口和第一开口适合使流体通过基板循环。

附图说明

图1是示出根据本发明的喷墨打印系统的一个实施例的框图。

图2是示出根据本发明的流体喷射装置的一部分的一个实施例的示意性横截面图。

图3是示出根据本发明的流体喷射装置的一部分的一个实施例的示意性立体图。

图4是示出流体喷射装置的一部分的一个实施例的示意性横截面图，其包括将流体供给流体喷射装置。

图5是示出图4的流体喷射装置的示意性横截面图，其包括使流体通过基板循环。

图6是示出流体喷射装置的一部分的另一实施例的示意性横截面图，其包括将流体供给流体喷射装置。

图7是示出图6的流体喷射装置的示意性横截面图，其包括使流体通过基板循环的一个实施例。

图8是示出图6的流体喷射装置的示意性横截面图，其包括使流体通过基板循环的另一实施例。

具体实施方式

在下面对优选实施例的详细描述中，参照了构成其一部分的附图，且其中通过举例示出可实施本发明的特定实施例。就此点而言，方向术语，例如“顶”、“底”、“前”、“后”、“前面的”、“后面的”等，可参考所描述的图的方向使用。因为本发明的组件可被放置在很多不同方位中，所以方向术语是为了说明目的而使用，而不是限定性的。可理解的是，可使用其它实施例且可进行结构的或逻辑的变化而不背离本发明的范围。因此，下面的详细描述没有限定意义，本发明的范围由所附的权利要求书所定义。

图1示出根据本发明的喷墨打印系统10的一个实施例。喷墨打印系统10构成流体喷射系统的一个实施例，其包括流体喷射装置，例如喷墨打印头装置12；以及流体供应装置，例如供墨装置14。在示意性实施例中，喷墨打印系统10还包括装配装置16、介质传送装置18、以及电子控制器20。

作为流体喷射装置的一个实施例，根据本发明的实施例形成喷墨打印头装置12，其包括一个或多个打印头或流体喷射装置，其通过多个喷口或喷嘴13喷射墨滴或流体滴。在一个实施例中，墨滴或流体滴被喷向介质，例如打印介质19，以便打印到打印介质19上，打印介质19是任何类型的适合的薄片材料，例如纸、卡片材料、透明胶片、聚酯薄膜等等。通常，喷嘴13成一行或多行、或一列或多列排列，从而在一个实施例中，当喷墨打印头装置12和打印介质19彼此相对移动时，墨水从喷嘴13中适当排序地喷射，将字符、符号、和/或其它图形或图象打印在打印介质19上。

作为流体供应装置的一个实施例，供墨装置14将墨水供给打印头装置12，还包括用于储存墨水的贮液器15。因此，墨水从贮液器15流到喷墨打印头装置12。在一个实施例中，如上所述，供墨装置14和喷墨打印头装置12形成再循环墨水传送系统。这样，墨水从喷墨打印头装置12流回贮液器15。在一个实施例中，喷墨打印头装置12和供墨装置14一起装在喷墨或流体喷射盒或笔(pen)中。在另一实施例中，供墨装置14是与喷墨打印头装置12分离的，且通过接口连接(例如供液管等)将墨水供给喷墨打印头装置12。

装配装置16将喷墨打印头装置12相对于介质传输装置18放置，且介质传输装置18将打印介质19相对于喷墨打印头装置12放置。因此，在喷墨打印头装置12和打印介质19之间中的区域中靠近喷嘴13定义打印区17。在一个实施例中，喷墨打印头装置12是扫描型打印头装置，装配装置16包括用于相对于介质传输装置18移动喷墨打印头装置12的架。在另一实施例中，喷墨打印头装置12是非扫描型打印头装置，装配装置16在相对于介质传输装置18的指定位置处固定喷墨打印头装置12。

电子控制器20与喷墨打印头装置12、装配装置16、以及介质传输装置18通讯。电子控制器20接受来自诸如计算机等主系统的数据21，还包括用于临时储存数据21的存储器。通常，数据21通过电子、红外线、光学或其它信息传输路径发送到喷墨打印系统10。例如，数据21可表示待打印的文档和/或文件。因此，数据21形成用于喷墨打印系统10的打印工作，且包括一个或多个打印工作命令和/或命令参数。

在一个实施例中，电子控制器20提供对喷墨打印头装置12的控制，包括对来自喷嘴13的墨滴喷射的定时控制。这样，电子控制器20定义喷射的墨滴的图案，其在打印介质19上形成字符、符号、和/或图形或图象。因此，定时控制和喷射墨滴的图案由打印工作命令和/或命令参数确定。在一个实施例中，形成电子控制器20的一部分的逻辑和驱动电路位于喷墨打印头装置12上。在另一实施例中，逻辑和驱动电路位于喷墨打印头装置12之外。

图2示出喷墨打印头装置12的流体喷射装置30的一部分的一个实施例。流体喷射装置30包括一组料滴喷射元件31。料滴喷射元件31在基板40上形成，该基板具有在其中形成的流体(或墨水)供应槽41。因此，流体供应槽41能够将流体(或墨水)供给料滴喷射元件31。基板40由例如硅、玻璃、或稳定的聚合物制成。

在一个实施例中，每个料滴喷射元件31包括薄膜结构32，其具有启动电阻器34和喷口层36。薄膜结构32具有在其中形成的流体(或墨水)供给道33，其与基板40的流体供应槽41连通。喷口层36具有前面37和形成在前面37中的喷嘴开口38。喷口层36还具有在其中形成的喷嘴室39，其与喷嘴开口38和薄膜结构32的流体供给道33连通。启动电阻器34放置在喷嘴室39内，且包括导线35，其将启动电阻器34电耦合至驱动信号，并使其接地。

薄膜结构32由例如一个或多个二氧化硅、碳化硅、氮化硅、钽、多晶硅玻璃、或其它适合的材料的钝化或绝缘层制成。在一个实施例中，薄膜结构32还包括限定启动电阻器34和导线35的导电层。该导电层由例如铝、金、钽、钽-铝、或其它金属或金属合金制成。

在一个实施例中，在操作过程中，流体从流体供应槽41经流体供给道33流到喷嘴室39。喷嘴开口38可操作地与启动电阻器34相关联，使得在对启动电阻器34通电后使料滴从喷嘴室39通过喷嘴开口38(例如垂直于启动电阻器34的平面)向介质喷射。

流体喷射装置30的示范性实施例包括如上所述的热打印头、压电打印头、弯曲张力(flex tensional)打印头、或本领域中已知的任何其它类型的打印头。在一个实施例中，流体喷射装置30是完全集成的热打印头。

在一个实施例中，如图3所示，流体喷射装置30的基板40具有第一侧42和第二侧43。第二侧43与第一侧42相对，且在一个实施例中，大体上与第一侧42平行。而且，基板40的流体供应槽41包括第一槽或开口44和多个第二槽或开口45。第一开口44在基板40的第一侧42中形成且与基板40的第一侧42连通，第一开口45形成在基板40的第二侧43中并与其连通。第二开口45与第一开口44连通以便形成通过基板40的开46。包括第一开口44和第二开口45的开口46可在基板40中形成，如美国专利申请No.10/062,050和10/061,514(名称是“基板以及形成用于流体喷射装置的基板的方法”，且被转让给本发明的受让人)中所述。

在一个实施例中，流体喷射装置30的料滴喷射元件31形成在基板40的第一侧42上。因此，第一侧42形成基板40的前侧，第二侧43形成基板40的后侧，且流体(或墨水)通过开口46从基板40的后侧流到基板40的前侧。因此，如箭头47所示，流体通过第二开口45供给第一开口44。在一个实施例中，如下所述，如箭头所示，流体沿着第一开44并通过第二开45循环。因此，开46提供了用于使流体(或墨水)通过基板40与料滴喷射元件31连通的流体通道。

在一个实施例中，墨滴喷射元件31包括墨滴喷射元件31的第一阵列和墨滴喷射元件31的第二阵列。墨滴喷射元件31的第一阵列位于第一开44的第一侧，墨滴喷射元件31的第二阵列位于第一开口44的第二侧。因此，启动电阻器34的第一阵列341位于第一开口44的第一侧，启动电阻器34的第二阵列342位于第一开口44的第二侧。

在一个实施例中，如图4和5所示，基板40由流体多支管支撑。流体多支管50包括多个分配通过基板40的流体的流体通道52。更具体地，流体通道52将流体供给基板40且使流体通过基板40循环，如下所述。

在一个实施例中，阀54与流体多支管50连接。阀54在一个或多个位置之间移动，以有选择地分配通过流体多支管50的流体。因此，阀54包括多个流体通道56，其在流体多支管50的流体通道52之间分配流体)。

如图4的实施例所示，阀54被放置在第一位置中，以将流体供给基板40的第二开口45。更具体地，阀54的流体通道56被定位成分配流体到流体多支管50的流体通道52，该流体通道52与基板40的第二开口45连通，从而流体被供给基板40的每个第二开口45。例如在流体喷射装置30运行期间阀54被放置在第一位置中。在流体喷射装置30运行期间，当流体通过第二开口45被供给第一开口44时，一个或多个喷射元件31(图3)喷射流体。

如图5的实施例所示，阀54被放置在第二位置中，以使流体通过基板40循环。更具体地，阀54的一个流体通道56被设置以分配流体到流体多支管50的一个流体通道52，其与基板40的一个第二开口45连通。而且，阀54的一个流体通道56被定位成接收来自流体多支管50的另一流体通道52(其与基板40的另一第二开口45连通)的流体。因此，流体通过基板40的一个第二开口45循环。当基板40的第二开口45与基板40的第一开口44连通时，流体通过第二开口44循环，更具体地，通过基板40进行循环。在一个实施例中，当流体喷射装置30以及，更具体地，料滴喷射元件31(图3)未运行时，阀54断续地设置在第二位置中。

如图4和5的实施例所示，基板40的第二开口45包括第一第二开口451和第二第二开口452，每个都沿基板40的第二侧43隔开。因此，在一个位置中，如图4所示，流体多支管50和阀54被配置成使流体通道52和56将流体供给第一第二开口451和第二第二开口452。因此，第一第二开口451和第二第二开口452将流体供给基板40的第一开口44，从而供给流体喷射装置30的料滴喷射元件31(图3)。

在另一位置中，如图5所示，流体多支管50和阀54被配置，以使流体通道52和56将流体供给第一第二开口451并接收来自第二第二开口452的流体。因此，第一第二开口451和第二第二开口452使流体通过基板40的第一开口44循环，从而在流体喷射装置30的料滴喷射元件31(图3)中循环。

在另一实施例中，如图6-8所示，基板40的第二开口45包括第一第二开口451、第二第二开口452、和第三第二开口453。因此，在一个位置中，如图6所示，流体多支管50和阀54被配置成使流体通道52和56将流体供给第一第二开口451、第二第二开口452、和第三第二开口453。因此，第一第二开口451、第二第二开口452、和第三第二开口453将流体供给基板40的第一开口44，从而供给流体喷射装置30的料滴喷射元件31(图3)。

在另一位置中，如图7所示，流体多支管50和阀54被配置成使流体通道52和56将流体供给第一第二开口451并接收来自第三第二开口453的流体。而且，第二第二开口452被堵塞以使流体不流过第二第二开口452。因此，第一第二开口451和第三第二开口453使流体通过基板40的第一开口44循环，从而使流体在流体喷射装置30的料滴喷射元件31(图3)中循环。

在另一实施例中，如图8所示，流体多支管50和阀54被配置成使流体通道52和56将流体供给第一第二开口451和第三第二开口453，并接收来自第二第二开口452的流体。因此，第一第二开口451和第三第二开口453使流体通过基板40的第一开口44循环，从而使流体在流体喷射装置30的料滴喷射元件31(图3)中循环。可理解，基板40中的第二开口45的数目可改变，包括流体通道52和/或56的流体多支管50和/或阀54的配置也可改变，以将流体供给基板40和/或使流体通过基板40循环。

通过使流体通过基板循环，可除去聚集在流体喷射装置内并且不利于流体喷射装置的操作的气泡和/或颗粒。更具体地，通过使流体通过基板在料滴喷射元件中循环，可从流体喷射装置除去聚集在衬底开口内的汽泡和/或颗粒。而且，可通过使流体通过基板循环，驱散料滴喷射元件运行期间产生的且可影响流体喷射装置运行的热量。

可选择通过基板的流体的流速，例如，以排除会聚集在基板的开口内的汽泡和/或颗粒以及驱散在料滴喷射元件运行期间产生的热量。通过基板的流体的流速取决于流体和表面。在一个示意性实施例中，流速大于约5厘米/秒(cm/sec)。在另一示意性实施例中，流速在约5cm/sec到约15cm/sec的范围内。而且，在一个示意性实施例中，通过约20英寸水或更少水的基板的压降对于再循环流动是可接受的。在一个示意性实施例中，通过约6英寸水或更少水的基板的压降在打印期间是可接受的。通过基板的压降取决于流体和几何形状，包括基板中开口的大小和数目。

虽然上面的描述参考喷墨打印头装置中的基板40，该基板40具有在其中形成的开口46(包括第一开口44和第二开口45)，可理解，具有在其中形成的开口46的基板40可被结合到其它流体喷射系统中，包括非打印应用或系统、以及具有通过基板的流体通道的其它应用(例如医疗器械)。因此，本发明不限于打印头，而且可应用于任何有槽的基板。

虽然为了描述优选实施例本文中示出和描述了特定实施例，本领域的普通技术人员可理解，对于特定实施例，可想到很多替换实施方式和/或等效实施方式来实现相同的目的，而不偏离本发明的范围。化学、机械、机电、电气、以及计算机领域中的技术人员将易于理解，本发明可在多种实施例中实施。本应用的目的在于覆盖本文中论述的优选实施例的任何修改或变化。因此，显然本发明仅应由权利要求书及其等效方案限定。

Claims (18)

1、一种流体喷射装置，包括：

基板(40)，其具有第一侧(42)和与所述第一侧相对的第二侧(43)，并包括在所述第一侧中形成的第一开口(44)和在所述第二侧中形成的多个第二开口(45)，所述第二开口的每个都与所述第一开口连通；以及

在所述基板的所述第一侧上形成的多个料滴喷射元件(31)，

其中所述第二开口和所述第一开口适于使流体通过所述基板循环。

2、根据权利要求1所述的流体喷射装置，其中所述第二开口和所述第一开口适于将流体供给所述料滴喷射元件。

3、根据权利要求1所述的流体喷射装置，其中所述第二开口和所述第一开口适于使流体在所述料滴喷射元件中循环。

4、根据权利要求1所述的流体喷射装置，其中所述第二开口的至少一个适于有选择地将流体供给所述第一开口，所述第二开口的至少另一个适于有选择地接收来自所述第一开口的流体，以使流体通过所述基板循环。

5、根据权利要求1所述的流体喷射装置，其中所述第二开口的每个适于有选择地将流体供给所述第一开口，以将流体供给所述料滴喷射元件。

6、根据权利要求1所述的流体喷射装置，其中所述第二开口的至少一个适于被有选择地堵塞，以使流体通过所述基板循环。

7、根据权利要求1所述的流体喷射装置，还包括：

流体多支管(50)，其适于分配通过所述基板的所述第二开口的流体。

8、根据权利要求7所述的流体喷射装置，还包括：

阀(54)，其适于有选择地分配通过所述流体多支管的流体。

9、根据权利要求8所述的流体喷射装置，其中所述阀适于有选择地将流体供给所述第二开口和有选择地使流体通过所述第二开口循环。

10、根据权利要求1所述的流体喷射装置，其中所述基板是硅基板。

11、一种在流体喷射装置中分配流体的方法，所述流体喷射装置包括：一基板(40)，其具有在其第一侧(42)中形成的第一开口(44)和在其第二侧(43)中形成的多个第二开口(45)；以及在所述基板的所述第一侧上形成的多个料滴喷射元件(31)；所述第二开口的每个与所述第一开口连通，所述方法包括：

有选择地将流体经由所述第二开口和所述第一开口供给所述料滴喷射元件；以及

有选择地使流体通过所述基板经由所述第二开口和所述第一开口循环。

12、根据权利要求11所述的方法，其中有选择地使流体通过所述基板循环包括经由所述第二开口的至少一个将流体供给所述第一开口，并经由所述第二开口的至少另一个接收来自所述第一开口的流体。

13、根据权利要求11所述的方法，其中有选择地将流体供给所述第一开口包括将流体经由所述第二开口的每个供给所述第一开口。

14、根据权利要求11所述的方法，其中所述流体喷射装置的基板由硅制成。

15、一种操作流体喷射装置的方法，所述流体喷射装置包括：一基板(40)，其具有在其一侧(42)中形成的第一开口(44)和多个在其第二侧(43)中形成的多个第二开口(45)；以及多个在所述基板的第一侧上形成的料滴喷射元件(31)，所述第二开口的每个与所述第一开口连通；所述方法包括：

将流体经由所述第二开口和所述第一开口供给所述料滴喷射元件；

从所述料滴喷射元件的至少一个喷射流体；

停止从所述料滴喷射元件的至少一个喷射流体；以及

使流体经由所述第二开口和所述第一开口通过所述基板循环。

16、根据权利要求15所述的方法，其中使流体通过所述基板循环包括使流体经由所述第二开口的至少一个供给所述第一开口，经由至少另一个所述第二开口从所述第一开口接收流体。

17、根据权利要求15所述的方法，其中将流体供给所述料滴喷射元件，包括将流体经由每个所述第二开口供给所述第一开口。

18、根据权利要求15所述的方法，其中所述流体喷射装置的基板由硅制成。

Images