CN1849218A - 微滴沉积设备 - Google Patents

Abstract

喷墨打印头，具有：一个在阵列方向上间隔开的喷射腔室阵列，每个喷射腔室都与墨水孔连通；与喷射腔室连通的入口和出口增压腔室；以及在该阵列方向上延伸并通过多孔片与增压腔室连通的入口和出口集流腔。虽然在入口和出口集流腔中在阵列方向上存在充足的墨水净流，但是入口和出口增压腔室中在阵列方向上却基本没有净流。因此，喷射腔室阵列中墨水的压力始终恒定。

Description

微滴沉积设备

本发明涉及微滴沉积设备，具体而言，涉及喷墨打印机。

喷墨打印机已经不再仅被视为办公打印机，其多功能性体现在其现已应用于数字出版和其它工业市场。包含有超过500个喷嘴的打印头并非罕见。在不久的将来，包含超过2000个喷嘴的“页宽”打印头有望商用。

现已发现，由于温度可由位于喷头外面的一个热交换器控制，所以打印和不打印时通过打印头的循环墨水都对微滴特性具有有益影响。

在WO00/38928中教导的进一步改进就是让墨水连续地通过喷射腔室。这样，通过以足够高的流速降低空气或污垢寄存在喷嘴中的可能性并且连续地将新鲜墨水供应给喷射腔室来提高打印头的可靠性。

由于这些大的“页宽”打印头的尺寸，当全黑打印时，也就是说当所有喷射腔室都以其最高速率打印时，大量墨水就会从喷头喷出。为帮助将污垢冲出打印头并保持喷头在一恒定温度，已建议，在现有技术的打印头中使用约十倍最大打印速度的流速。

每个喷嘴都应处于近似的压力，优选刚好低于大气压力，以最小化在沿着打印头的长度上喷射特性的变化。

墨水从细长的入口和出口集流腔供应给沿阵列长度延伸的喷射腔室，沿着集流腔的压降是循环速率、集流腔尺寸和墨水特性的函数。

为了保持每个喷嘴处于恒定压力，有必要根据通过喷头的大流量墨水提供具有大水力直径的入口和出口集流腔。

打印头一般具有以线性阵列排布的喷嘴并通常在打印机器中被集中在一起，以使每个打印头的线性阵列平行摆放。在这种排布方式下，纸张单次经过打印头就可能实现多色打印。纸张运动的变化对从打印头喷出的微滴的着陆位置具有最重大的影响，可能引起在打印出的图像上出现可观察到的瑕疵。

基材运动变化的影响可通过将打印头靠近在一起放置来减小。然而，入口和出口集流腔的大水力直径通常有碍这样做。

墨水是一种贵重的商品，与例如生物流体或用于制造电子元件的流体一样，墨水是高价值流体，容纳在大集流腔内的喷射流体的量会阻碍打印头在经济方面的有效性。

本发明的某些实施方案的目的在于寻求提供更小和更紧凑的集流腔。

由于打印头的运动引起墨水在集流腔中“晃动”，大集流腔容纳大量墨水阻碍打印头在扫描托架上的使用。大量墨水还增加打印头的质量，并因此增加扫描托架的成本。

因此，本发明的某些实施方案的目的在于寻求提供用于扫描或可移动托架的集流腔。

根据本发明的一个方面，提供微滴沉积设备，该设备包括入口集流腔、出口集流腔和与至少一个微滴沉积孔连通的流体腔室，所述流体腔室被多孔元件与至少一个所述集流腔间隔开，使用该设备时，所述入口集流腔和所述出口集流腔之间的流体流通过所述腔室，其中，通过多孔元件的压降在所述流中为主要压降。

优选地，所述流体腔室被一多孔元件与所述入口集流腔间隔开，所述流体腔室与所述出口集流腔被同一个或不同的多孔元件间隔开。

有利地，以细长阵列排布的多个孔与所述流体腔室连通，并且所述入口和/或出口集流腔平行于所述细长的阵列延伸。

适合地，在所述流体腔室内存在喷射腔室阵列，每个喷射腔室都与相应的孔连通。在一个实施方案中，所述流体腔室被所述喷射腔室阵列分为入口腔室和出口腔室，在所述入口和出口腔室之间存在平行通过所述喷射腔室的流体流。

另一方面，本发明包括微滴沉积设备，该设备包括在阵列方向上间隔开的喷射腔室阵列，每个喷射腔室都与一微滴喷射孔连通；至少一个在阵列方向上延伸并与每个喷射腔室都连通的增压腔室(plenumchamber)；以及在阵列方向上延伸并通过为流体提供阻力的元件与增压腔室连通的入口集流腔；使用中，来自入口集流腔的流体流通过增压腔室到喷射腔室，在入口集流腔中在阵列方向上存在充足的净流，而增压腔室中在阵列方向上基本没有净流。

还一方面，本发明包括一种将流体供应给微滴沉积设备的孔的方法，该设备具有一行孔和一个与所述这行孔平行延伸的墨水供应集流腔，所述方法包括以下步骤：以基本平行于所述这行孔的流向在所述集流腔中供应墨水，并且墨水体积大于将从孔中喷射的体积，使得所述墨水流过至少一个节流元件并进入增压腔室，其中，在所述增压腔室内的流体流动基本正交于所述这行孔。

优选地，增压腔室中流体的压力由通向所述增压腔室的端口控制。

又一方面，本发明包括包含在使用中被扫描的打印头的打印设备，该打印头包括在阵列方向上间隔开的喷射腔室阵列，每个喷射腔室都与墨水孔连通；与每个喷射腔室都连通的入口增压腔室；在阵列方向上延伸并通过多孔元件与该入口增压腔室连通的入口集流腔；与每个喷射腔室都连通的出口增压腔室；在阵列方向上延伸并通过同一个或不同的多孔元件与该出口增压腔室连通的出口集流腔；使用中，流体流动通过每个喷射腔室，入口和出口集流腔中在阵列方向上存在充足的净流，而入口或出口增压腔室中在阵列方向上基本没有净流。

适合地，压力控制装置与所述增压腔室连通，用于控制所述孔处的压力，该压力控制装置优选地包括一对串连连接的流阻，所述流阻的中点与可控压力源连接。

在本发明的一种形式中，提供一种微滴沉积设备，该设备包括：与用于微滴喷射的孔连通的流体腔室；用于控制所述腔室中流体压力的装置；沿其长度具有压降的入口集流腔和出口集流腔；允许流体从所述入口集流腔流向所述腔室的供应装置；允许流体从所述腔室流向所述出口集流腔的排出装置，其中，穿过所述供应装置或所述排出装置的压降大于沿着所述入口集流腔或所述出口集流腔的长度上的总压降。

可使微滴从孔或喷嘴喷出的促动器可直接定位在流体腔室中。或者，可提供一排包括促动器的喷射腔室，这些喷射腔室在流体腔室和孔之间连通。在一个优选的实施方案中，喷射腔室将流体腔室分为两个独立的腔室：入口增压腔室和出口增压腔室。入口增压腔室位于喷射腔室的上游，并且在供应装置和喷射腔室之间。出口增压腔室位于喷射腔室的下游，并且在排出装置和喷射腔室之间。入口增压腔室和出口增压腔室之间通过喷射腔室由流体连通。

促动器可以是，例如机电的、磁式的、热式的或其它适合的形式。因为机电的促动器提供的电场可使得促动器的一部分发生变形；磁式促动器提供的磁场可使得驱动器的一部分发生变形；热式促动器向流体提供的能量产生泡沫。

根据构造而定的活动或非活动壁可限定喷射腔室。

用于控制腔室内压力的装置可以是间接式的，因为提供到入口集流腔的压力前端是变化的。例如，所述装置可以是一台外部泵。

在一个优选的实施方案中，用于控制腔室内压力的装置是直接式的，因为通向压力源、真空源或大气的管道或端口直接与腔室连接。例如，构成室一部分的隔膜的其它装置也可选用。改变穿过供应装置或排出装置的压降的装置还可用于控制腔室内的压力。在一个特别优选的实施方案中，用于控制压力腔室内的压力的控制装置包括一个如WO 03/022586中描述的惠斯通桥路(Wheatstone bridge)压力控制装置，在此通过引用的方式将其纳入本申请。

当喷射腔室将流体腔室分为入口增压腔室和出口增压腔室时，这种形式的压力控制具有特定的用途，所述喷射腔室位于入口增压腔室和出口增压腔室之间且具有位于喷射腔室内的孔。

所述惠斯通桥路包括对流体有阻碍作用的四个支路(arms)，所述四个支路为：a)入口增压腔室和孔之间的喷射腔室，b)孔和出口增压腔室之间的喷射腔室，c)置于出口增压腔室和外部压力参考点之间的通道，以及d)置于外部压力参考点和入口增压腔室之间的通道。

惠斯通桥路中包括压力参考点的支路周围可存在流体流动，该流体流速为从孔喷射出的墨水的总流速的1倍左右。或高或低的其他数值也可是适合的。在一些情况下，在该点周围会存在零流速。

供应装置可构成腔室的一个侧壁，还可定位于腔室内，或定位于远离腔室的副腔室中或副腔室的一部分中。该供应装置优选地沿腔室的长度供应墨水，排出该供应装置的墨水优选地沿供应装置的长度处于相同压力。这样会有利地沿腔室的长度提供恒定压力。

通过供应装置供应至腔室的流体流速优选地大于能从孔喷射出的流体流速。优选地，该流速为最大喷射流速的10倍左右，但根据不同情况，大于或小于该数值的其它流速也可是适合的，例如根据墨水中污垢或空气的量、或当墨水用于冷却驱动回路时通过驱动回路耗散的热量。

供应装置优选由使流体在入口集流腔和腔室之间经过时提供高压降的材料或结构构成。在一个实施方案中，该材料可以是一种多孔材料，例如但不限于，烧结的陶瓷或金属、织造的或有孔的纤维、或蚀刻、切割或电铸成形的结构，例如化学蚀刻箔。优选地，孔尺寸为足以为流体提供过滤功能的尺寸。孔尺寸优选地小于50μm，更优选地小于25μm。

在一个优选的实施方案中，穿过供应装置的压降沿其长度改变。这一点可通过例如改变孔尺寸或供应装置的横截面积来实现。

在另一个实施方案中，压降由提供狭窄通道的结构提供，所述结构由例如层压板形成。所述通道的横截面积可在工作过程中通过如下方式调节：例如加热或冷却通道周围区域，或在通道内沉积施加磁场时改变其外形的体积的材料。压电陶瓷是适合材料的一个实例。

供应集流腔中流体的压力大于流体腔室中流体的压力，存在显著的压降穿过供应装置。穿过供应装置的压降大于在沿着集流腔的长度方向上的总压降，并优选显著大于该总压降。

排出装置优选地由使流体在腔室和出口集流腔之间经过时产生高压降的材料或结构构成。适合材料的实例包括那些被建议用于供应装置的材料，并且相同的材料都可适合地用于供应装置和排出装置。由于孔尺寸不需要提供过滤功能，所以该孔尺寸可大于供应装置的孔尺寸。优选地，当供应装置和排出装置的孔尺寸不同时，调整孔的数量以保持流阻相等。

在一个优选的实施方案中，穿过排出装置的压降沿其长度改变。这一点可通过例如改变孔尺寸或供应装置的横截面积来实现。

在另一个实施方案中，由提供狭窄通道的结构提供压降，所述结构由例如层压板形成。该通道的横截面积可在工作过程中通过如下方式调节：例如加热或冷却通道周围区域、或在通道内沉积施加磁场时改变其外形的体积的材料。压电陶瓷是适合材料的一个实例。

排出装置和供应装置优选地由相同的材料构成，并且在一个实施方案中，它们可以是一个单独的元件；该元件的一部分或多个部分提供供应功能，并且该元件的一部分或多个部分提供排出功能。在另一个实施方案中，它们是两个独立的元件。

出口集流腔中流体的压力低于流体腔室中流体的压力，存在显著的穿过排出装置的压降。穿过排出装置的压降大于在沿着该集流腔的长度方向上的总压降，并优选显著大于该总压降。

穿过供应装置和/或排出装置的压降优选地大于穿过流体腔室的压降，并优选地显著大于穿过流体腔室的压降。

当供应装置和/或去除装置为管状时，入口或出口集流腔可以是管道内的孔。或者，它们可以是通过供应和排出装置与流体腔室隔离开的腔室。

优选地从外部回路向入口集流腔供应流体。例如，泵或可用于在墨水供应集流腔中提供所需压头(pressure head)的其它方式，例如重力。

根据本发明的第二方面，提供一种微滴沉积设备，该设备包括入口集流腔、出口集流腔和与至少一个孔连通的流体腔室；所述流体腔室与所述入口集流腔和所述出口集流腔被至少一个向流体提供阻力并使所述流体从中经过的元件隔开；在所述入口集流腔和所述出口集流腔之间，所述流体流动通过所述腔室，并且压力控制装置直接与所述流体室腔连通，用于控制在所述孔处的压力。

打印头可安装在扫描托架上。

根据第三方面，提供一种微滴沉积设备，该设备包括：一个打印头，该打印头包括入口集流腔、出口集流腔和与至少一个孔连通的流体腔室。

所述流体腔室与所述入口集流腔和所述出口集流腔被至少一个向流体提供阻力并使所述流体从中经过的元件隔开；在所述入口集流腔和所述出口集流腔之间，流体流动通过所述腔室。

其中穿过所述至少一个元件的压降为打印头中的主要压降。

所述设备还包括与所述流体腔室直接连通的压力控制装置，用于控制在所述孔处的压力。

入口集流腔、多孔隔板、流体腔室和喷射腔室可由一片单独的蚀刻片构成。

根据本发明的第四方面，提供一种微滴沉积设备，该设备包括与喷嘴连通的腔室，供应装置基本上在该腔室的整个长度上延伸，用于向所述腔室沿着其基本上整个长度均匀地提供流体，所述腔室还包括基本沿其长度延伸的排出装置，用于从所述腔室中基本上沿其整个长度排出流体，其中循环流体本身经过在所述供应装置和排出装置之间的所述腔室。

供应装置和排出装置可由高压降的过滤材料或形成所述腔室的一面侧壁的烧结板构成。

供应装置和去除装置可置于远离所述腔室的前室中。

上述任一种压力控制装置都可设置为与腔室连通，由此控制压力。

在此描述的本发明还涉及方法。

根据第五方面，提供一种将流体供应给微滴沉积设备的孔的方法，该设备具有一行孔和与所述孔平行延伸的墨水供应集流腔，所述方法包括以下步骤：以基本平行于所述这行孔的流向在所述集流腔中供应墨水，并且墨水体积大于可从孔中喷射的体积；使得所述墨水流过至少一个节流元件并进入流体腔室，其中，在所述流体腔室内的流体流动基本上不平行于所述这行孔。

本说明书中使用的术语多孔不是要将其限制为天然多孔的材料中，而是旨在包括在其上切割或构形有孔的材料。本发明的实施方案中使用的多孔材料中孔的数量会远比通过多孔材料接收流体的喷射腔室的数量多(至少多一倍，通常多几倍)。

现在仅通过实施例的方式、参考以下各图对本发明进行描述，其中：

图1显示的是根据现有技术的墨水供应集流腔。

图2描绘的是根据现有技术的通流喷墨打印头。

图3显示的是根据现有技术的墨水供应回路。

图4A和4B显示的根据本发明的一个实施方案的墨水供应。

图5A和5B显示的是根据本发明的第二实施方案的墨水供应的改型。

图6显示的是根据本发明的用于向打印头供应墨水的一个墨水循环系统。

图7显示的是根据本发明的用于向打印头供应墨水的另一个墨水循环系统。

图8显示的是根据本发明的一个墨水供应集流腔。

图9显示的是根据本发明的一个末端喷射器(end shooter)打印头。

图10(a)到(g)描绘的是根据本发明的被层叠起来形成打印头的多个层。

图11描绘的是图10中安装在一个墨水供应支撑体上的多个组件。

图1描绘的是根据现有技术的喷墨打印机的墨水供应支撑体。该图是通过集流腔结构的横截面图，该集流腔结构除控制墨水流外，还在其上表面处为压电元件提供支撑体，该压电元件是可致动的，以通过未在该图中显示的喷嘴喷射墨水。稍后将参考图2对该压电元件进行描述。

图1中，中央入口集流腔920具有沿着阵列的长度在一个方向上(以915表示)流动的墨水。在阵列顶部和在基板970中形成的管道930使墨水可到达压力腔室(未显示)。墨水通过喷嘴被喷射出，未喷射出的墨水通过两个端口940和950循环到出口集流腔910。为了最小化在打印头长度上的任何热梯度，出口集流腔内的墨水朝相反方向935流动。

在通往入口集流腔的入口处，通过泵建立相对大气压为正的压力，并在通往出口集流腔的出口处建立相对大气压为负的压力。

如同在所有的液压系统中一样，例如沿着集流腔、通过供应支撑体中的洞孔930、940和950和基板970中提供的端口都存在压力梯度和压降。

由于入口(通常)负载十倍的最大打印流速，所以打印头内的集流腔需要是巨大的，而出口集流腔负载九倍到十倍的最大打印流速。确保在入口集流腔的入口和出口集流腔的出口之间的压差由喷射腔室来支配，从而保持喷嘴处的压力均匀性。

因此，集流腔920、910和端口930、940以及950都有必要是巨大的，以最小化通过端口930、940和950以及沿着入口和出口集流腔的压降。

图2更加详细地描绘了致动器的结构和流动通道。在基板970上提供端口974，以将墨水提供给流体腔室，该流体腔室由两行PZT 110a、110b中形成的喷射室982分为三部分980、980′和980″。出口孔972使墨水可从增压腔室流回到供应支撑体。

在压电元件110a、110b中锯出通道以提供喷射腔室。在基材970上构形电连接轨迹(未显示)，并将芯片(未显示)连接到在界定通道的任一侧壁的电极上(未显示)。极化具有压电性的侧壁，从而一旦任一侧壁上形成的电极之间的电场被激活，该具有压电性的侧壁就以剪切模式偏斜，以从盖板986上形成的喷嘴984内喷射墨滴，该盖板986粘合在壁的顶部。

图3中描绘一个用于打印头的非常精巧的墨水供应设置。显示于图3中的排布设置具有单行喷射腔室，而非由图2中的相应压电元件110a、110b建立的两行平行的喷射腔室。然而，工作原理仍然是相同的。单行打印头68示意性地描绘为喷嘴30各侧面的两个流阻器(resistors)58、56。入口集流腔920、端口974和图2中的一半喷射腔室构成喷嘴上游的流阻器58。出口集流腔910、端口972和图2中的一半喷射腔室构成喷嘴下游的流阻器56。如果不在沿着喷射室的中间定位喷嘴，则喷射室对流阻器56和58的数值的贡献就会改变。合适地，用流阻器56和58表示的流阻基本相同。

泵52以类似于电子惠斯通电桥电路的排布方式提供打印头68和压力参考支路。过滤器66向墨水提供清洁功能。流阻器60和62分别与流阻器58和56匹配，并优选所有这四个流阻器都相互匹配。喷嘴处的压力可通过提高或降低与压力参考点“A”连通的小贮液器64的高度来控制。通过打印头的墨水流大于通过参考支路的墨水流。贮液器54将流体提供给回路以弥补蒸发的损失或由喷嘴喷射的损失。

虽然示于图1、2和3中的现有技术的打印头排布方式具有许多有利的特点，但其需要在集流腔中要使用大量墨水。

现在将描述本发明的实施方案，其中，现有技术排布方式中的有利特点得以保留，并且排除了对大集流腔容积的需要。

图4A和4B以示意的形式描绘本发明的一个实施方案，图4A为一立体图，图4B为一截面图。

基板970由多孔的烧结陶瓷制成。

流体腔室980包含安装在公共支撑体984a上的致动器984，该公共支撑体984a定位于基板970上。公共支撑体984a可承载所有必需的电连接器。这种排布方式的致动器与相邻的致动器不被侧壁间隔开。穿过致动器的墨水流仍基本在箭头D的方向上。每个致动器都具有一个相应的喷嘴30。

穿过多孔板970的压降被排布为显著大于沿着每个集流腔的长度(本文中的长度为图4A中向纸张外的方向)的压降，从而，无论沿着入口集流腔930的长度有任何压降，在沿着流体腔室入口980的长度上保持基本恒定的压力。

优选地，改变基板970上的孔的尺寸和/或其沿入口和/或出口集流腔长度上的分布，使得多孔板的阻力下降以补偿粘度提高和其他沿着集流腔在远离相应集流腔的入口或出口的方向上的流阻。这样一来，无论沿着入口集流腔930的长度上有任何压降，都可以在沿着流体腔室入口980的长度上保持精确的恒定压力。

有利地，由于不再需要沿着其长度保持恒定压力，并且也可通过使穿过多孔支撑体970的压降相对于沿着集流腔长度的压降提高来均衡沿着长度的更大压差，所以这样使得集流腔930的尺寸可以减小。

在本实施方案中，通过提供借助多孔支撑体与增压腔室分隔开的入口和出口集流腔，沿着集流腔的墨水流转变为穿过与集流腔的长度垂直的腔室的墨水流。

在图4的结构中，在支撑体970的顶部提供致动器。致动器可以是将热能提供给流体以使流体通过喷嘴喷射的加热器的形式。在增压腔室内的层流流体在每个致动器处都提供一个压力，静态时，该压力相同。

然而，如图5A所示，流体腔室980可被分为两个或多个独立的腔室，例如通过喷射腔室990流体连通的入口增压腔室980′和出口增压腔室980″。这些喷射腔室都在流体腔室内被定位在入口和出口集流腔930、940之间。PZT块110具有沿垂直于集流腔的长度方向锯切的喷射通道以限定相应的喷射腔室990并平行于腔室内的墨水流。流体通过通道连续地进行循环，来提供清洁和冷却功能。将侧壁沿正交于喷射腔室的伸长方向极化，在侧壁各侧面设置的电极使电场可以穿过该壁。穿过侧壁的电场引起壁偏斜进或偏斜出通道，由此使微滴待喷射。

图5B示出一种改型(如图2中的排布方式)，其中，两个锯切的PZT块110a、110b提供独立的、背对背的喷射腔室阵列，其由公共的入口集流腔和公共的入口增压腔室供液。

在图4和图5的实施方案中，以及在流体流过喷嘴的任何实施方案中，喷嘴处的压力可通过基于图3中所给实例的改进的“惠斯通桥路”墨水供应方式来控制。参照图6来描述根据本发明的改进的墨水供应方式。

所示喷射通道990为一流阻器，其具有在喷嘴上游的流阻R2和在喷嘴下游的流阻R1。墨水供应的压力参考支路中的流阻器R3和R4平衡这些流阻。

在由打印头和入口集流腔930以及出口集流腔940组成的第二回路周围提供墨水流。提供第二泵53以将墨水泵送到该回路周围。可能的情况下，所有其它参考标记和图3相同。

系统内的压力和流速可描述如下：沿着入口集流腔930的长度的压力Pi(x)、入口增压腔室980′内的压力Pf(x)、喷嘴30处的压力Pn(x)、出口增压腔室980″内的压力Pr(x)、出口集流腔940内的压力Po(x)、入口集流腔内的体积流速Vi(x)、入口增压腔室内的体积流速Vf(x)、出口增压腔室内的体积流速Vr(x)和出口集流腔内的体积流速Vo(x)。

压力和流速由小贮液器64引起的压力Pc、泵流速相对于泵的压力特性V1、V2的关系以及液压阻力确定，该液压阻力分别为通过通道的阻力s、通过多孔元件的阻力R、以及在此被认为等于Q的外部流阻器R4和R5。

在此的分析中，假设通过阵列一段合理长度的通道的平均体积流速V(x)在时间上是恒定的。

在已描述的排布方式中，多孔元件是一个提供供应装置和排出装置功能的公共元件，因此对于供应和排出来说，R基本相同。在某些排布方式中，在供应侧和排出侧提供不同的多孔元件。在某些情况下，供应侧的孔尺寸小于排出侧处的孔尺寸是有利的，这样不但会阻止外来颗粒进入流体腔室，还会促进排出外来颗粒。在所有的情况下，还可通过改变孔的数量来使阻抗相等。当然，用于供应和排出的阻抗不同是有可能的。

当打印头不打印时(v＝0)，喷嘴处的压力为Pc，其由小贮液器确定，并且通常稍微有点负压。当打印头均匀地打印时，v≠0，所有喷嘴处的压力的降低量等于：

s.v.[QL/(2s)+1+s/(2LQ)]/[1+s/(LQ)]

该数值与R无关，如果泵可处理额外压降，那么在不产生故障的情况下，则可在使用中通过阻塞物等来限制多孔隔板的渗透性。

打印时喷嘴压降与Q按如下关系变化：如果Q＜＜s/L，则压降为1/2SV。如果Q＞＞s/L，则压降为vQL/2，并且说明已经过量了。如果Q＝s/L，则喷嘴打印压降为可接受的sv。

当Q＜＜s/L，流速Vi必须很大以防止在腔室内发生负流速。负流速由自第二泵通过参考支路循环的流动产生。

当V2基本为最大打印流速的十倍左右时，系统可承受沿着入口集流腔的长度上的相当大的压降。

当Q＝s/L，系统中通过限流器的流速为(V1-vL+V2)/2；通过通道的流速为(V1+vL+V2)/2；入口集流腔中的流速为V2；入口增压腔室中的流速为(V1+vL-V2)/2并且出口增压腔室中的流速为(V1-V2)/2。如果V1＝V2＝10vL，则达到通道中的所需通流流速，但进入或流出增压腔室(而非通过通道)的流速很小。该增压腔室、入口以及出口集流腔可以很小，而不呈现不需要的压降。

在图7中，52和53两个泵被单独的泵52替换，这时会提供增加的阻抗R5、R6，该阻抗R5、R6与R3和R4一起作为桥路，并控制喷嘴处的压力。R5具有与多孔壁970的阻抗相同的数量级。

泵52的体积流速现为最大打印流速的约二十倍。一半通过R5、R3并随后通过R4和R6，另一半通过在打印头内的多孔元件。非常少的流量流出或流进流体腔室，因此沿着流体腔室的内部没有压降。

因为在惠斯通桥路的压力参考支路周围的流动很小，所以在一些情况下，可用连接至正的或负的压力源的简单连接来替换这种结构。在某些实施方案中，这可通过来自流体腔室的单个出口来实现，而不是惠斯通桥路排布方式所需的增压腔室的两个出口。

在另一个实施方案中，如图8所示，多孔元件970不构成增压腔室的一个侧壁，而被定位在前室931、941中，所述前室931、941与流体腔室982连通或与被分开的增压腔室980′和980″连通。多孔元件为有孔的管道。该孔构成入口集流腔930，流体经过该元件970进入入口前室931。在基板上构形的端口972在增压腔室980′和入口前室931之间提供流体连通。

以上实施方案都将喷嘴和喷射腔室定位在流体腔室中以及墨水入口和墨水出口之间。然而，提供低压降、小集流腔和墨水循环的能力仍然对公知的作为末端喷射器的打印头很有用。

末端喷射器打印头通常不循环墨水，但具备带有位于端壁内的单个墨水入口和喷嘴的腔室。图9描绘了这样的结构。

入口集流腔930在打印头的长度上延伸并将墨水通过多孔陶瓷板970供应给流体腔室980。出口集流腔940将墨水从增压腔室中排出并使其持续循环。末端喷射器的喷射腔室990设置在流体腔室的一侧并从流体腔室向其提供墨水。盖子992可用来闭合喷射腔室的顶部和流体腔室的顶部。所有以上压力控制机构都可用来控制流体腔室内的压力。

如图10所示，该结构可由多个组件构成，每个组件都被构形为(a)到(g)的一组层压板。每个组件都具有在第一板(a)上以阵列排布的若干个喷嘴994。喷嘴994与在第二板(b)上构形的相应压力腔室996连通。板(c)上的若干个端口997、998在压力腔室996和在板(d)上以交叉形式限定的相应入口和出口增压腔室931、941之间连通。

在每个入口和出口增压腔室931、941上都提供与外部压力控制器连接的连接器961、963。板(e)上的多孔隔板970层压在形成增压腔室的板(d)和形成交叉的入口和出口集流腔930、940的另一板(f)之间。

带有四个端口961、963、967、969的盖板965封闭集流腔。板优选地由热膨胀系数接近PZT的热膨胀系数的材料构成，例如镍铬低膨胀系数合金42(Nilo42)。

该组件可直接使用或安装到墨水供应支撑体上使用。示于图11的该支撑体包括四根管道1000、1001、1002、1003，该四根管道分别与入口集流腔、入口增压腔室、出口增压腔室和出口集流腔连通。如图11所示，该组件优选地可拆卸地安装在支撑体上。

仅通过实施例的方式已经对本发明进行了描述，在不脱离本发明范围的前提下进行多种修改是可能的。

因此，所描述的多孔材料仅仅是提供高压降且使流体经过、并且材料或结构中可测量的压差显著大于(至少十倍，优选一百倍)材料或结构的压降时的材料或结构的一个实例。烧结的陶瓷或金属、织造或有孔的纤维、或蚀刻、切割或电铸成形的结构，例如化学蚀刻箔，都仅仅是多孔材料的实例。已建议，如果集流腔的长度不是水平的，则沿着集流腔长度的多孔元件的多孔性的可选变化也可用来补偿重力效应。

虽然所描述的用于控制压力的惠斯通桥路的排布方式是有利的，但它不是必须的。如果使用这种排布方式，所描述的与大气连通并在高度上可控的贮液器可由可控压力源替换。

本说明书(该术语包括权利要求书)中公开的和/或附图中显示的每个特征都可与其它已公开的和/或已展示的特征结合起来包含于本发明中。

Claims (29)

1.一种微滴沉积设备，包括入口集流腔、出口集流腔和至少与一个微滴沉积孔连通的流体腔室，所述流体腔室与至少一个所述集流腔被多孔元件间隔开，使用该设备时，所述入口集流腔和所述出口集流腔之间的流体流过所述腔室，其中，穿过多孔元件的压降为所述流中的主要压降。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于，所述流体腔室与所述入口集流腔被多孔元件间隔开，所述流体腔室与所述出口集流腔被同一个或不同的多孔元件间隔开。

3.根据权利要求1或权利要求2的设备，其特征在于，多个孔排布成细长阵列并与所述流体腔室连通。

4.根据权利要求3的设备，其特征在于，所述入口和/或出口集流腔平行延伸至所述细长阵列。

5.根据任一项前述权利要求的设备，其特征在于，还包括在所述流体腔室内的喷射腔室阵列，每个喷射腔室都与相应的孔连通。

6.根据权利要求5的设备，其特征在于，所述流体腔室由所述喷射腔室阵列分为入口腔室和出口腔室，在所述入口腔室和出口腔室之间存在平行通过所述喷射腔室的流体流。

7.根据权利要求6的设备，其特征在于，每个所述孔都在沿着喷射腔室的中间位置与相应的喷射腔室连通。

8.根据任一项前述权利要求的设备，其特征在于，所述多孔元件是平坦的。

9.根据任一项前述权利要求的设备，其特征在于，所述多孔元件包括一个多孔材料的平片，所述入口集流腔和所述出口集流腔位于该片的一侧，并且所述流体腔室位于该片的另一侧。

10.根据权利要求1至8中任一项的设备，其特征在于，所述多孔元件是管状的。

11.根据权利要求8至10中任一项的设备，其特征在于，所述多孔元件是烧结材料。

12.根据权利要求8至10中任一项的设备，其特征在于，所述多孔元件是网状物。

13.根据权利要求1至12中任一项的设备，其特征在于，提供用于控制在该孔处的压力的惠斯通桥路排布方式。

14.一种微滴沉积设备，包括一个在阵列方向上间隔开的喷射腔室的阵列，每个喷射腔室都与微滴喷射孔连通；至少一个在阵列方向上延伸并与每个喷射腔室连通的增压腔室；以及在阵列方向上延伸并通过为流体提供阻力的元件与增压腔室连通的入口集流腔；使用中，来自入口集流腔的流体流动通过增压腔室到喷射腔室，入口集流腔中在阵列方向上存在充足的净流，而增压腔室中在阵列方向上基本没有净流。

15.根据权利要求14的设备，还包括在阵列方向上延伸并通过为流体提供阻力的同一个或不同的元件与同一个或不同的增压腔室连通的出口集流腔。

16.根据权利要求15的设备，使用中，来自入口集流腔的流体流通过入口增压腔室、经由喷射腔室、出口增压腔室到达出口集流腔，入口和出口集流腔中在阵列方向上存在充足的净流，而入口或出口增压腔室中在阵列方向上基本没有净流。

17.根据权利要求16的设备，还包括与用于控制在所述孔处的压力的、与所述增压腔室连通的压力控制装置。

18.根据权利要求17的设备，其特征在于，该压力控制装置包括一对串连连接的流阻，所述流阻的中点与一可控压力源连接。

19.根据权利要求14至18中任一项的设备，其特征在于，所述元件由多孔材料构成，并在阵列方向上延伸。

20.根据权利要求18的设备，其特征在于，所述元件的多孔性在阵列方向上改变。

21.一种将流体供应给微滴沉积设备的孔的方法，该设备具有一行孔和一个与所述这行孔平行延伸的墨水供应集流腔，所述方法包括以下步骤：以基本平行于所述这行孔的流向在所述集流腔中供应墨水，并且墨水体积大于将从孔中喷射的体积，使得所述墨水流过至少一个节流元件并进入增压腔室，其中，在所述增压腔室内的流体流动基本正交于所述这行孔。

22.根据权利要求21的方法，其特征在于，增压腔室中的流体压力由通向所述增压腔室的一端口控制。

23.根据权利要求21或权利要求22的方法，其特征在于，还包括步骤：使得比要从孔中喷射的流体多的流体流过增压腔室、经过多孔元件、进入出口集流腔。

24.根据权利要求22的方法，其特征在于，喷射通道与所述增压腔室连通，所述流体平行流过所述喷射通道。

25.一种打印设备，包含：一个在使用中要被扫描的打印头，所述打印头包括在一个阵列方向上间隔开的喷射腔室阵列，每个喷射腔室都与墨水孔连通；与每个喷射腔室都连通的入口增压腔室；在阵列方向上延伸并通过多孔元件与该入口增压腔室连通的入口集流腔；与每个喷射腔室都连通的出口增压腔室；在阵列方向上延伸并通过同一个或不同的多孔元件与该出口增压腔室连通的出口集流腔；使用中，流体流通过每个喷射腔室，入口集流腔和出口集流腔中在阵列方向上存在充足的净流，而入口增压腔室和出口增压腔室中在阵列方向上基本没有净流。

26.根据权利要求25的设备，还包括与增压腔室连通的、用于控制所述孔处压力的压力控制装置。

27.根据权利要求26的设备，其特征在于，所述压力控制装置包括一对串连连接的流阻，所述流阻的中点与一可控压力源连接。

28.根据权利要求25至27中任一项的设备，其特征在于，包括在该入口和出口集流腔之间连接的第一墨水泵和在入口和出口增压腔室之间连接的第二墨水泵。

29.根据权利要求28的设备，其特征在于，所述打印头载有至少一台所述泵。

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