JP4467725B2

JP4467725B2 - Droplet generator array and method for acoustically generating droplets

Info

Publication number: JP4467725B2
Application number: JP2000214071A
Authority: JP
Inventors: ロイジョイ; シーウェイズバーグマイケル; エルキンジェリー; ビーハディミオグルベバー
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: CA2313710A1; EP1070586A3; CA2313710C; BR0003104A; EP1070586A2; DE60040318D1; JP2001038901A; EP1070586B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的には液滴発生器’（ドロップレットエミッタ）に関し、更に詳細には、液体の、連続且つ高速度且つ層流を流すようにした音響作動の液滴発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、Hadimiogluらの米国特許第5,565,113号“Lithographically Defined Ejection Units”に開示されているような、音響的に作動するプリンタのための標準の液滴発生器（ドロップレットエミッタ）１０の断面図である。液滴発生器１０は、一方の表面にトランスデューサ１６を、または反対側の表面に音響レンズ１４を有するベース基体１２を有している。ベース基体１２の音響レンズと同一の側には、側壁２０によって限定され、流れる液体２２を保持するチャネルを有する上側支持体１８が取付けられている。上側支持体１８には、開口３０のアレイ２４を有するキャップ形成構造２６が支持されている。トランスデューサ１６、音響レンズ１４、及び開口３０は全て軸方向に整列しており、単一のトランスデューサ１６によって発生された音響波は、トランスデューサ１６と整列した音響レンズ１４によって、その整列した開口内の液体２２のほぼ自由表面２８において合焦（集束）する。十分なパワーが得られると、液滴が放出される。
【０００３】
図２は、図１に示した液滴発生器１０の斜視図である。開口３０のアレイ２４が、キャップ形成構造２６上に明示されている。各アレイ２４は、幅Ｗと長さＬとを有しており、アレイ２４の長さＬとは２つの寸法の大きい方をいう。矢印Ｌ_fは、上側支持体１８を通る流れる液体２２の流れの方向（長さＬの方向であり、側壁２０によってアレイ２４の長さＬに沿って形成されているチャネルの幅Ｗとは直交している）を示している。これは、流れる液体２２を各アレイの長さＬの方向に流すように、側壁２０によって形成されているチャネルが構成されていることによる。この形態は、多くの長所を有している。それはコンパクトであり、各アレイが異なる特性を有する液体に組合わされている場合に、開口３０の複数のアレイ２４を精密に整列させて生産することが可能である。例えば、カラー印刷応用を可能にするためには、各アレイは異なる色のインクに組合わせることができる。更に、この形態はセットアップ及びインクポンピングシステムへの取付けが容易である。しかしながら、チャネル長Ｌに沿う液体２２の圧力損失は、側壁２０及びチャネル長Ｌによって限定される断面積に依存する。チャネル長Ｌを増加させると、流れ方向に沿う圧力損失が増加する。流れ摩擦損に起因する圧力損失の部分は、チャネルの高さｈに依存しｈによって制限される。
【０００４】
流れ方向に沿うこの圧力損失が大きくなり始めると、流量が制限され得る。圧力損失及び制限された流量は、可能な３つの態様で液滴放出を制限して液滴発生器１０の性能に衝撃を与える。第１に、圧力損失は、長さＬに沿う開口内の流れる液体の自由表面２８のレベルを変化させる。液体レベルが異なると、少なくとも、音響レンズ１４によって合焦される音響エネルギに合焦誤差を生じさせ、放出された液滴はそれらの目標スポットに命中しなくなる。例えば、長さ1.7インチの図１及び２に示す型の形態を使用し、流れる液体の粘度が1.3センチポアズより小さければ、最初の発生器と最後の発生器との間のメニスカス位置の差が５ミクロンを越えるようになるので、流量が毎分10ｍｌを越えると音響レンズの合焦レベル許容差を越えるようになる。もし流量が35ｍｌを越えれば、システムは流れる液体２２の自由表面２８を開口３０内に維持できなくなる。これらの流量では、スピリング及び気泡吸込みの両方が同時に発生する。
【０００５】
第２に、流速が遅い場合も、射出されるドロップの運動エネルギ及び表面エネルギに変換されずに、流れる液体２２及び基体１２内に吸収される音響エネルギの部分によって、流れる流体２２及び基体１２が加熱される。放出された液滴が受入れ媒体上で誤位置に滴下されたことを示す前に、液体が支えることができる温度増加は数℃にしか過ぎない。最悪のシナリオでは、流れる液体２２は十分なエネルギを吸収して沸騰しかねない。実際的な対策は、流速を速めることを可能にするようにアレイ長Ｌを、従って液滴発生器長を極めて短くしなければならないか、又は液体が過剰のエネルギを吸収して受容できないレベルまで加熱されるのを防ぐように放出速度を極めて遅く保たなければならないかの何れかである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１及び２に示す形態と、1.7インチの長さＬとを有する上述した例を使用して、全ての発生器がほぼ30ワットで放出するような最大放出レートで動作させた場合、最初の発生器と最後の発生器との間の温度差はほぼ39℃乃至75℃である。この温度差は、将に数℃の好ましい範囲よりも明らかに上であり、液滴命中品質の精度に大きく影響する。このような結果を補正するためには、流れる液体の流量を増加させなければならないか、またはベース基体１２及び流れる液体２２内に生成される熱エネルギが小さくなるように、放出レートを大幅に低下させなければならない。しかしながら、図１及び２に示す設計を使用した場合、上述したように、流れる液体２２の流量を増加させると受容できない圧力損失、及びメニスカス位置変化がもたらされる。従って図１及び２に示す設計を使用する場合には、受容できるドロップ命中精度を達成するために、流れる液体２２の過剰な加熱を防ぐように放出レートを低く保たなければならない。
【０００７】
第３に、もし液滴発生器が高い放出レートで液滴を放出していれば、より大きい体積の流体が液滴放出のために失われ、これは遅い放出レートに置換されたと考えることができる。この場合も、実際的な対策は、流速を速めることを可能にするようにアレイ長Ｌを、従って液滴発生器長を極めて短くしなければならないか、または十分な補充時間を可能にするように放出速度を極めて遅く保たなければならないかの何れかである。
【０００８】
従って、液体流路の放出部分に沿う圧力を実質的に一定に維持し、また高い放出速度においても液体流れ温度の上昇を最小に抑え、十分な液体補充率を有していながら高速の流速を有する任意長Ｌの液滴発生器を設計できれば、それは高度に望ましいことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
要約すれば、本発明による液滴発生器は、合焦した（集束した）音響波のアレイを発生するように構成された第１の基体を有している。合焦した音響波のアレイは、ある長さとある幅とを有し、長さは幅より大きい。液滴発生器は、第１の基体から離間している第２の基体を更に有している。第２の基体は開口のアレイを有しており、これらの開口は、合焦した音響波を各開口が受けることができるように配列されている。更に、少なくとも部分的に第１の基体と第２の基体との間に位置する液体流チャンバが存在している。液体流チャンバは入口及び出口を有し、液体の層流を受けるように構成され、配列されていて、液体の自由表面が第２の基体内の各開口によって形成されるようになっている。各開口によって受けられる合焦した音響波は、開口内に形成された液体の自由表面に実質的に合焦される。液体の層流は入口を通って流入し、出口から流出し、そして液体の層流の少なくとも一部分は合焦した音響波のアレイの長さと実質的に同一の方向に流れる。
【００１０】
【実施の形態】
図３は、本発明により構成された液滴発生器（ドロップレットエミッタ）４０を断面図で示している。液滴発生器４０はベース基体４２を有している。ベース基体４２は、一方の表面上にトランスデューサ４６を、また反対側の表面上に音響レンズ４４を有している。ベース基体４２から離間しているのは、液体レベル制御板５６である。ベース基体４２及び液体レベル制御板５６は、流れる液体５２を保持するチャネルを限定している。液体レベル制御板５６は、開口６０のアレイ５４を含んでいる。トランスデューサ４６、音響レンズ４４、及び開口６０は全て軸方向に整列しており、信号トランスデューサ４６によって発生された音響波は、その整列された音響レンズ４４によってその整列された開口６０内の液体５２の自由表面５８においてほぼ合焦（集束）するようになっている。十分なパワーが得られると、液滴が放出される。
【００１１】
図４は、図３に示した液滴発生器４０の斜視図である。開口６０のアレイ５４が、液体レベル制御板５６上に明示されている。矢印Ｌ_fは、ベース基体４２と液体レベル制御板５６との間の流れる液体５２の流れの方向を示している。流れる液体５２の流れの方向Ｌ_fが、図１及び２のようにアレイ５４の（長い方の）長さＬに沿うのではなく、（短い方の）幅Ｗに沿うように配列されていることに注目されたい。この形態では、液体５２の流れ速度は、チャネルを限定している側壁間の距離には実質的に無関係である。この点を更に説明するために、図２においては、アレイ２４の長さＬ、従ってチャネルの長さ（流れの方向Ｌ_fにおける距離）が、アレイ２４の幅Ｗ、従ってチャネルの幅（流れの方向Ｌ_fを横切る距離）よりも遙かに大きいことに注目されたい。しかしながら、図３においては、液体の流れの方向がアレイの長さＬと直交するように回転されているので、流れの方向Ｌ_fにおける距離は遙かに短い。従って、アレイ長を増加させても、流れの方向に沿う流量及び圧力損失は、流れの速度が同一であればアレイ長には実質的に無関係になる。
【００１２】
この形態を用いると、遙かに大きい流量を達成することができる。例えば、この形態で製造された1.7インチの長さＬを有する液滴発生器は、毎分150ｍｌの流量を維持し、最初の発生器と最後の発生器とのメニスカス位置の差は５ミクロンであった。これらの同じプリントヘッドは、毎分300ｍｌまでの流量も達成した。これらの高い流量は、例えば、流れる液体５２が液滴発生器４０の熱的均一性を維持するのを援助することができる。即ち、流れる液体５２自体は音響放出プロセス中に生成される過剰の熱のために加熱される機会が少ないだけではなく、流れる液体５２は基体４２と熱的に接触しているので動作中に基体４２内で生成される過剰の熱をも吸収し、基体４２自体が過剰に加熱されるのを防ぐことができる。特定的には、上記のように製造されたプリントヘッドを、全ての発生器が約30ワットで放出する最大放出レートで試験した結果、最初の発生器と最後の発生器との間の最大瞬時温度差は約2.9℃乃至５℃の間であることが解った。容易に理解できるように、これは従来技術の液滴発生器の性能を大きく改善している。
【００１３】
図５は、流れる液体５２を液滴発生器へ供給するために、どのようにして図３及び４の液滴発生器を、流体マニホルド６２とアセンブルすることができるかを示す断面図である。若干の環境においては単一構造の流体マニホルド６２が望ましいかも知れないが、この実施の形態では、流体マニホルド６２は２つの部分、即ち上側マニホルド９８及び下側マニホルド９２に分割されており、それらの間に可撓シール８４が設けられている。
【００１４】
ベース基体４２及び液体レベル制御板５６と直接接触している下側マニホルド９２は、ベース基体４２が作られている材料と比較的類似する熱膨張係数を有する材料、好ましくは±0.5×10^-6／℃の範囲以内の熱膨張係数を有する材料で作らなければならない。これは、主として、下側マニホルド９２と液体レベル制御板５６とを整列させ、次いで結合させて硬化させるステップ中にベース基体４２が250℃までの大きい温度変化を受ける可能性があり、部品の熱膨張差が５ミクロンより大きい場合にはアセンブリが破壊する恐れがあるからである。ベース基体４２を構成するための最も一般的な材料は、約3.9×10^-6／℃の熱膨張係数を有するガラスである。ベース基体４２がガラスで作られている場合には、下側マニホルド９２を構成する可能材料は、合金42、コバール、いろいろなセラミック、及びガラスを含み、これらは全て受容可能な熱膨張係数を有している。しかしながら液滴発生器４０の長さ、従ってベース基体４２及び液体レベル制御板５６の両方の長さが増加すると、熱膨張係数の許容できる変化、または最大温度変化の何れか、または両者を相応に減少させなければならない。
【００１５】
合金42、コバール、セラミック、及びガラスは高価であり、処理が難しくなり得るので、上側マニホルド９８は安価なプラスチックのような材料で作られる。プラスチックガラスとは異なる熱膨張係数を有しているので、下側マニホルド９２には不適である。可撓シール８４は、上側マニホルド９８と下側マニホルド９２との間の流体シールを可能にしながら、同時に、これらの部品が異なる熱膨張係数によって伸縮する際にこれらの間に柔軟性を与える。
【００１６】
下側マニホルド９２は、液体レベル制御間隙突起９４を有している。液体レベル制御板５６は、この液体レベル制御間隙突起９４に取付けられている。液体レベル制御間隙突起９４は、ベース基体４２及び液体レベル制御板５６を液滴発生器４０内にアセンブルし、下側マニホルド９２に取付ける時に、ベース基体４２と液体レベル制御板５６との間の精密な間隔を達成するために使用される。
【００１７】
液滴発生器４０を組立てて流体マニホルド６２に取付けると、マニホルド入口８６から始まって、ベース基体４２と液体レベル制御板５６との間の間隙を通り、マニホルド出口８８で終わる段液体シート流チャンバ９０が作られる。マニホルド入口８６及びマニホルド出口８８は共にシート流仕切り６４を有しており、この仕切り６４は液体シート流チャンバ９０を通って流れる液体のシート流を発生させ、維持する。
【００１８】
図３、４、及び５に示す実施の形態では、液体シート流チャンバ９０は流れの通路内に、特にベース基体４２と液体レベル制御板５６との間のシート流チャンバ９０の部分内に物理的な、または構造的な妨害物を有していないことに注目されたい。これは、アレイの全長にわたって全ての発生器に対して均一な流速を保証するので、好ましい実施の形態である。更に、これはプリントヘッドの充填中に、または液体流５２内の摂動によって発生する気泡が捕捉される可能性を低下させ、システム内へ導入され得る気泡を迅速に除去することを可能にする。しかしながら、液滴発生器の長さＬを大きくした場合には、液体レベル制御板５６に付加的な支持体を設けることが望ましいことに注目されたい。図６に示すように、このような液体レベル制御板支持体４８は、最小の底面積を有していること、及び液体流チャンバ９０の両端から、及び互いに、チャネル高ｈの少なくとも５倍の最小距離に配置されていることを条件として、液体流チャンバ９０内に配置することができる。更に、支持体は、開口６０からもチャネル高ｈの少なくとも５倍の距離だけ離間させなければならない。液体レベル制御板支持体４８は流れの方向に配置されており、それらが存在している液体シート流チャンバ９０の液体レベル制御板支持体４８の間の部分に、幾つかの大きい流れチャンバ５０を効果的に作っていることに注目されたい。
【００１９】
下側マニホルド９２及び液滴発生器スタック４０と共に組立てられている付加的な部品は、ブリッジ板８２である。ブリッジ板８２は、フレックスケーブル１００を取付けるために使用されている。フレックスケーブル１００は、フレックスケーブル１００上に取付けられていて合焦した（focussed（集束した））音響波を生成して制御するために使用される離散した回路成分７６のための接続を提供するために使用される。ボンドワイヤー９６は、フレックスケーブル１００と、ベース基体４２上に取付けられている回路チップ８０との間の電気接続を与える。液滴発生器のための制御回路は、例えば、1998年７月28日付Buhlerらの米国特許第5,786,722号“Integrated RF Switching Cell Built In CMOS Technology And Utilizing A High Voltage Integrated Circuit Diode With A Charge Injecting Node”、または1995年２月14日付Hadimiogluらの米国特許第5,389,956号“Techniques For Improving Droplet Uniformity In Acoustic Ink Printing”に開示されている。
【００２０】
図７は、図５に断面図で示した液滴発生器に、熱伝導成分を付加して示す斜視図である。即ち、熱伝導バックプレーン７２がフレックスケーブル１００とマニホルド６２との間に挿入されている。更に、熱伝導バックプレーン７２と、上側マニホルド９８との間には熱伝導接続７４がなされている。熱伝導バックプレーン７２とマニホルド６２との間の熱伝導によって、回路チップ８０が発生する熱をマニホルド６２を介して流れる液体５２へ転送できる。このアセンブリは、デバイスの出口部分において、即ち流れる液体５２が液体シート流チャンバ９０を通過した後に、マニホルド出口管６８から出て行く流れる液体５２へ過剰の熱を転送するように配列されていることに注目されたい。これにより、過剰の熱を、液滴発生器４０から遠去かるように運搬することができ、液滴発生器４０内の熱均一性を維持するのを援助する。
【００２１】
図７に示す別の特色は、ばねクリップ７８である。ばねクリップ７８はアセンブリ全体を確保するために使用されるが、上側マニホルド９８及び下側マニホルド９２の異なる熱膨張係数に起因する下側マニホルド９２に対する上側マニホルド９８の若干の運動を可能にしている。しかしながら、同じ機能を達成する他の締付け方法も公知である。例えば、上側マニホルド９８は、エラストマー張合せ継手を用いて下側マニホルド９２へ取付けることができる。エラストマー張合せ継手は、上側マニホルド９８を下側マニホルド９２に固定的に取付けるが、異なる熱膨張係数に起因する下側マニホルド９２に対する上側マニホルド９８の若干の運動は可能にする。しかしながら、ばねクリップ７８を使用する場合には、ばねクリップの数及び位置は、可撓シールが漏れを生じないように、またベース基体４２と液体レベル制御板５６との間の間隙の変形を最小にするように、シール力を液滴発生器４０のアレイ５４の長さＬに沿って均一に分布させるべきである。これを達成するために、２つの可撓シール８４は、図７に示す実施の形態においては２つの細長いＯリングであることに注目されたい。この型のＯリングシールのコンプライアンスまたはこわさ（剛さ）は、Ｏリングの両端を除いて、Ｏリングの長さに沿ってかなり均一である。この型のＯリングは、その両端において、Ｏリングの残余の長さに沿うよりも遙かにこわい。従って、シール力をシールの長さにわたって均一に分布させる、または、シールを実質的に均一に圧縮することを保証するためには、Ｏリングの両端においては、Ｏリングの残余の長さに沿うよりも多くの力が必要である。これを達成する１つの方法は図７に示すようすること、及び、ばねクリップ７８をＯリングのよりこわい両端上に配置することである。しかしながら、これが使用可能な唯一の方法ではなく、例えばＯリングの両端上に、Ｏリングの残余の長さよりも多くの締付け力を加える全長ばねクリップを使用することができる。また、小さい力を加える一連の小さいばねクリップをＯリングの長さに沿って配置し、一方、より大きい力を加えるより大きいばねクリップをＯリングの両端に使用することもできる。
【００２２】
図８及び９はそれぞれ、上側マニホルド９８及び下側マニホルド９２の分解図である。この場合も、多くの製造技術が知られているが、上側マニホルド９８を製造する１つの方法は、上側マニホルドを容易に製造可能な成分に分割し、それらを上側マニホルドに組立てることである。上側マニホルドは、上側部分９８ａと下側部分９８ｂとに分割され、それらの間に挿入される１対のバッフル１０２を用いて組立てられる。バッフル１０２は、上側マニホルド９８内への液体の流れを、シート流に変換するのを援助するために使用される。マニホルド入口管６６及び出口管６８を上側部分９８ａ内に挿入して、上側マニホルド９８のアセンブリを完成させることができる。
【００２３】
下側マニホルド９２は、同じような手法で部品を、フレックスケーブル７２、ベース基体４２、及び液体レベル制御板５６と共にスタックすることによって組立てることができる。下側マニホルド９２は、４つのシート状部分９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、及び９２ｄ内に製造されている。これは、各部分を、容易に入手可能なシート金属ストックのようなシート材料から容易に且つ正確にスタンプし、化学的にエッチングし、またはレーザカットできるので、下側マニホルド９２の製造を容易にすることができる。液体シート流チャンバは、部分９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、及び９２ｄをスタックし、ベース基体４２及び液体レベル制御板５６と共に組立てた時に、各部分から切除されているパターンによって限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】音響的に作動するプリンタのための従来技術の液滴発生器の断面図である。
【図２】図１に示す従来技術の液滴発生器の斜視図である。
【図３】本発明による液滴発生器の断面図である。
【図４】図３に示す液滴発生器の斜視図である。
【図５】図３に示す液滴発生器に、流体マニホルドを取付けて示す断面図である。
【図６】図４に示す液滴発生器に、液体レベル制御板支持体を追加して示す斜視図である。
【図７】図５に示す液滴発生器に、熱伝導成分追加して示す斜視図である。
【図８】上側マニホルドを組立てるために使用される部品の分解図である。
【図９】下側マニホルド及びフレックス回路を有する液滴発生器を組立てるために使用される部品の分解図である。
【符号の説明】
１０標準液滴発生器
１２ベース基体
１４音響レンズ
１６トランスデューサ
１８上側支持体
２０側壁
２２流れる液体
２４開口のアレイ
２６キャップ形成構造
２８液体の自由表面
３０開口
４０液滴発生器
４２ベース基体
４４音響レンズ
４６トランスデューサ
４８液体レベル制御板支持体
５０分割された流れチャンバ
５２液体
５４開口のアレイ
５６液体レベル制御板
５８液体の自由表面
６０開口
６２流体マニホルド
６４シート流仕切り
６６マニホルド入口管
６８マニホルド出口管
７２熱伝導バックプレーン
７４熱伝導接続
７６離散した回路成分
７８ばねクリップ
８０回路チップ
８２ブリッジ板
８４シール
８６マニホルド入口
８８マニホルド出口
９０シート流チャンバ
９２下側マニホルド
９４液体レベル制御間隙突起
９６ボンドワイヤー
９８上側マニホルド
１００フレックスケーブル
１０２バッフル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates generally to drop generators (droplet emitters), and more particularly to acoustically actuated drop generators that are adapted to flow liquid, continuous and at high speeds and laminar flow.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a standard droplet generator 10 for an acoustically activated printer as disclosed in US Pat. No. 5,565,113 “Lithographically Defined Ejection Units” by Hadimioglu et al. It is. The droplet generator 10 has a base substrate 12 with a transducer 16 on one surface or an acoustic lens 14 on the opposite surface. Mounted on the same side of the base substrate 12 as the acoustic lens is an upper support 18 which is limited by the side wall 20 and has a channel for holding a flowing liquid 22. A cap forming structure 26 having an array 24 of openings 30 is supported on the upper support 18. Transducer 16, acoustic lens 14, and aperture 30 are all axially aligned, and acoustic waves generated by a single transducer 16 are liquidated in the aligned aperture by acoustic lens 14 aligned with transducer 16. Focus on (nearly) the free surface 28 of 22. When sufficient power is obtained, droplets are ejected.
[0003]
FIG. 2 is a perspective view of the droplet generator 10 shown in FIG. An array 24 of openings 30 is clearly shown on the cap forming structure 26. Each array 24 has a width W and a length L, and the length L of the array 24 is the larger of the two dimensions. The arrow L _f is the direction of the flow of the liquid 22 flowing through the upper support 18 (the direction of the length L and is orthogonal to the width W of the channels formed by the side walls 20 along the length L of the array 24. ). This is because the channel formed by the side wall 20 is configured so that the flowing liquid 22 flows in the direction of the length L of each array. This form has many advantages. It is compact and allows multiple arrays 24 of openings 30 to be precisely aligned and produced when each array is combined with a liquid having different properties. For example, each array can be combined with a different color ink to enable color printing applications. Furthermore, this configuration is easy to set up and attach to the ink pumping system. However, the pressure loss of the liquid 22 along the channel length L depends on the cross-sectional area limited by the sidewall 20 and the channel length L. Increasing the channel length L increases the pressure loss along the flow direction. The portion of the pressure loss due to flow friction loss depends on the channel height h and is limited by h.
[0004]
As this pressure loss along the flow direction begins to increase, the flow rate can be limited. Pressure drop and limited flow rate impact droplet generator 10 performance by limiting droplet ejection in three possible ways. First, the pressure loss changes the level of the free surface 28 of the flowing liquid in the opening along the length L. Different liquid levels cause at least a focusing error in the acoustic energy focused by the acoustic lens 14 and the ejected droplets do not hit their target spots. For example, if the form of the mold shown in FIGS. 1 and 2 with a length of 1.7 inches is used, and the viscosity of the flowing liquid is less than 1.3 centipoise, the difference in meniscus position between the first and last generator is 5 Since it exceeds micron, if the flow rate exceeds 10 ml per minute, it will exceed the focus level tolerance of the acoustic lens. If the flow rate exceeds 35 ml, the system will not be able to maintain the free surface 28 of the flowing liquid 22 in the opening 30. At these flow rates, both spinning and bubble suction occur simultaneously.
[0005]
Second, even when the flow rate is slow, the flowing fluid 22 and the substrate 12 are not converted into the kinetic energy and surface energy of the ejected drop, but by the portion of the flowing liquid 22 and the acoustic energy absorbed in the substrate 12. Heated. The temperature increase that can be supported by the liquid is only a few degrees before indicating that the ejected droplets have been misplaced on the receiving medium. In the worst case scenario, the flowing liquid 22 can absorb enough energy and boil. A practical measure is to make the array length L, and thus the drop generator length, very short to allow the flow rate to be increased or to a level where the liquid absorbs excess energy and is unacceptable. Either the release rate must be kept very slow to prevent it from being heated.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Using the configuration shown in FIGS. 1 and 2 and the above example having a length L of 1.7 inches, the first when operated at the maximum emission rate such that all generators emit at approximately 30 watts. The temperature difference between the generator and the last generator is approximately 39 ° C to 75 ° C. This temperature difference is clearly above the preferred range, typically a few degrees C, and greatly affects the accuracy of the drop hit quality. To correct such results, the flow rate of the flowing liquid must be increased, or the discharge rate can be greatly reduced so that the thermal energy generated in the base substrate 12 and the flowing liquid 22 is reduced. I have to let it. However, when using the design shown in FIGS. 1 and 2, increasing the flow rate of the flowing liquid 22, as described above, results in unacceptable pressure loss and meniscus position changes. Thus, when using the design shown in FIGS. 1 and 2, the discharge rate must be kept low to prevent excessive heating of the flowing liquid 22 in order to achieve acceptable drop accuracy.
[0007]
Third, if the droplet generator is discharging droplets at a high discharge rate, a larger volume of fluid may be lost due to droplet discharge, which may have been replaced by a slow discharge rate. it can. Again, practical measures should be to make the array length L, and hence the drop generator length, very short to allow for faster flow rates, or allow sufficient refill time. Either the release rate must be kept very slow.
[0008]
Therefore, the pressure along the discharge part of the liquid flow path is maintained substantially constant, and even at a high discharge rate, the rise in the liquid flow temperature is minimized, and a high flow rate is maintained while having a sufficient liquid replenishment rate. It would be highly desirable if an arbitrary length L drop generator could be designed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In summary, a droplet generator according to the present invention has a first substrate configured to generate an array of focused (focused) acoustic waves. The focused array of acoustic waves has a length and a width, the length being greater than the width. The droplet generator further has a second substrate spaced from the first substrate. The second substrate has an array of openings, which are arranged so that each opening can receive a focused acoustic wave. In addition, there is a liquid flow chamber located at least partially between the first substrate and the second substrate. The liquid flow chamber has an inlet and an outlet and is configured and arranged to receive a laminar flow of liquid such that a free surface of the liquid is formed by each opening in the second substrate. The focused acoustic wave received by each aperture is substantially focused on the free surface of the liquid formed in the aperture. A laminar flow of liquid flows in through the inlet and out of the outlet, and at least a portion of the laminar flow of liquid flows in a direction substantially the same as the length of the focused acoustic wave array.
[0010]
Embodiment
FIG. 3 shows, in cross-section, a droplet generator (droplet emitter) 40 constructed in accordance with the present invention. The droplet generator 40 has a base substrate 42. The base substrate 42 has a transducer 46 on one surface and an acoustic lens 44 on the opposite surface. Separated from the base substrate 42 is a liquid level control plate 56. The base substrate 42 and the liquid level control plate 56 define a channel for holding the flowing liquid 52. The liquid level control plate 56 includes an array 54 of openings 60. The transducer 46, acoustic lens 44, and opening 60 are all axially aligned, and the acoustic waves generated by the signal transducer 46 are the liquid 52 in the aligned opening 60 by the aligned acoustic lens 44. The free surface 58 is substantially focused (focused). When sufficient power is obtained, droplets are ejected.
[0011]
FIG. 4 is a perspective view of the droplet generator 40 shown in FIG. An array 54 of openings 60 is clearly shown on the liquid level control plate 56. An arrow L _f indicates the flow direction of the liquid 52 flowing between the base substrate 42 and the liquid level control plate 56. The flow direction L _f of the flowing liquid 52 is not arranged along the (longer) length L of the array 54 as shown in FIGS. 1 and 2, but is arranged along the (shorter) width W. Note that. In this configuration, the flow rate of the liquid 52 is substantially independent of the distance between the side walls defining the channel. To this point further explanation, in Figure 2, the length of the array 24 L, thus the length of the channel (the distance in the direction L _f of the flow) is, the width W of the array 24, hence the channel width (flow note that much larger than the distance) transverse to the direction L _f. However, in FIG. 3, the direction of liquid flow is rotated to be perpendicular to the length L of the array, the distance in the direction L _f flow much shorter. Thus, even if the array length is increased, the flow rate and pressure loss along the flow direction are substantially independent of the array length if the flow velocity is the same.
[0012]
With this configuration, much higher flow rates can be achieved. For example, a drop generator with a length L of 1.7 inches manufactured in this form maintains a flow rate of 150 ml per minute, and the meniscus position difference between the first and last generator is 5 microns. there were. These same print heads also achieved flow rates up to 300 ml per minute. These high flow rates can help, for example, the flowing liquid 52 maintain the thermal uniformity of the droplet generator 40. That is, the flowing liquid 52 itself is not only less likely to be heated due to the excess heat generated during the acoustic emission process, but the flowing liquid 52 is in thermal contact with the substrate 42 so that the substrate is in operation. The excessive heat generated in the substrate 42 can be absorbed, and the substrate 42 itself can be prevented from being excessively heated. Specifically, print heads manufactured as described above were tested at the maximum emission rate at which all generators emit at about 30 watts, resulting in a maximum instantaneous between the first generator and the last generator. The temperature difference was found to be between about 2.9 ° C and 5 ° C. As can be readily appreciated, this greatly improves the performance of prior art drop generators.
[0013]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing how the droplet generator of FIGS. 3 and 4 can be assembled with a fluid manifold 62 to supply flowing liquid 52 to the droplet generator. In some circumstances, a single structure fluid manifold 62 may be desirable, but in this embodiment, the fluid manifold 62 is divided into two parts, an upper manifold 98 and a lower manifold 92, A flexible seal 84 is provided therebetween.
[0014]
The lower manifold 92 in direct contact with the base substrate 42 and the liquid level control plate 56 is a material having a coefficient of thermal expansion relatively similar to the material from which the base substrate 42 is made, preferably ± 0.5 × 10 ^−6. Must be made of a material with a coefficient of thermal expansion within the range of / ° C. This is primarily due to the possibility of the base substrate 42 undergoing a large temperature change up to 250 ° C. during the steps of aligning the lower manifold 92 and the liquid level control plate 56 and then bonding and curing to reduce the component heat. This is because if the difference in expansion is larger than 5 microns, the assembly may be broken. The most common material for constructing the base substrate 42 is glass having a thermal expansion coefficient of about 3.9 × 10 ⁻⁶ / ° C. If the base substrate 42 is made of glass, the possible materials that make up the lower manifold 92 include alloy 42, Kovar, various ceramics, and glass, all of which have an acceptable coefficient of thermal expansion. is doing. However, as the length of the drop generator 40, and hence the length of both the base substrate 42 and the liquid level control plate 56, increases, either an acceptable change in the coefficient of thermal expansion, or a maximum temperature change, or both, will be commensurate. Must be reduced.
[0015]
Because the alloy 42, Kovar, ceramic, and glass are expensive and can be difficult to process, the upper manifold 98 is made of an inexpensive plastic-like material. Since it has a different thermal expansion coefficient from plastic glass, it is not suitable for the lower manifold 92. The flexible seal 84 allows fluid sealing between the upper manifold 98 and the lower manifold 92 while at the same time providing flexibility between these components as they expand and contract with different coefficients of thermal expansion.
[0016]
The lower manifold 92 has a liquid level control gap projection 94. The liquid level control plate 56 is attached to the liquid level control gap protrusion 94. The liquid level control gap protrusion 94 provides precision between the base substrate 42 and the liquid level control plate 56 when the base substrate 42 and the liquid level control plate 56 are assembled into the drop generator 40 and attached to the lower manifold 92. Used to achieve a proper distance.
[0017]
When droplet generator 40 is assembled and attached to fluid manifold 62, a staged liquid sheet flow chamber 90 starting from manifold inlet 86, passing through the gap between base substrate 42 and liquid level control plate 56 and ending at manifold outlet 88. Is made. Both the manifold inlet 86 and the manifold outlet 88 have a sheet flow divider 64 that generates and maintains a sheet flow of liquid flowing through the liquid sheet flow chamber 90.
[0018]
In the embodiment shown in FIGS. 3, 4 and 5, the liquid sheet flow chamber 90 is physically located within the flow path, particularly within the portion of the sheet flow chamber 90 between the base substrate 42 and the liquid level control plate 56. Note that there are no or structural obstructions. This is the preferred embodiment because it ensures a uniform flow rate for all generators over the entire length of the array. In addition, this reduces the likelihood of bubbles trapped during printhead filling or by perturbations in the liquid stream 52 and allows for rapid removal of bubbles that may be introduced into the system. However, it should be noted that when the drop generator length L is increased, it is desirable to provide an additional support for the liquid level control plate 56. As shown in FIG. 6, such a liquid level control plate support 48 has a minimum bottom area and is at least five times the channel height h from both ends of the liquid flow chamber 90 and from each other. It can be placed in the liquid flow chamber 90, provided that it is placed at a minimum distance. Furthermore, the support must be separated from the opening 60 by a distance of at least 5 times the channel height h. The liquid level control plate support 48 is disposed in the direction of flow, and several large flow chambers 50 are provided in the portion between the liquid level control plate support 48 of the liquid sheet flow chamber 90 in which they are present. Note that it is effective.
[0019]
An additional component assembled with lower manifold 92 and drop generator stack 40 is a bridge plate 82. The bridge plate 82 is used for attaching the flex cable 100. Flex cable 100 is mounted on flex cable 100 to provide a connection for discrete circuit components 76 that are used to generate and control a focused acoustic wave. Used for. Bond wire 96 provides electrical connection between flex cable 100 and circuit chip 80 mounted on base substrate 42. A control circuit for a droplet generator is described, for example, in US Pat. No. 5,786,722 issued July 28, 1998 to Buhler et al. “Integrated RF Switching Cell Built In CMOS Technology And Utilizing A High Voltage Integrated Circuit Diode With A Charge Injecting Node”. Or US Pat. No. 5,389,956 “Techniques For Improving Droplet Uniformity In Acoustic Ink Printing” by Hadimioglu et al.
[0020]
FIG. 7 is a perspective view in which a heat conduction component is added to the droplet generator shown in the cross-sectional view of FIG. That is, the heat conducting backplane 72 is inserted between the flex cable 100 and the manifold 62. In addition, a heat conductive connection 74 is made between the heat conductive backplane 72 and the upper manifold 98. By heat conduction between the heat conducting backplane 72 and the manifold 62, heat generated by the circuit chip 80 can be transferred to the liquid 52 flowing through the manifold 62. The assembly is arranged to transfer excess heat to the flowing liquid 52 exiting from the manifold outlet tube 68 at the outlet portion of the device, ie after the flowing liquid 52 has passed through the liquid sheet flow chamber 90. Please pay attention to. This allows excess heat to be transported away from the droplet generator 40 and helps maintain thermal uniformity within the droplet generator 40.
[0021]
Another feature shown in FIG. 7 is a spring clip 78. The spring clip 78 is used to secure the entire assembly, but allows some movement of the upper manifold 98 relative to the lower manifold 92 due to the different coefficients of thermal expansion of the upper manifold 98 and the lower manifold 92. However, other fastening methods that achieve the same function are also known. For example, the upper manifold 98 can be attached to the lower manifold 92 using an elastomeric butt joint. Elastomeric butt joints fixedly attach upper manifold 98 to lower manifold 92, but allow some movement of upper manifold 98 relative to lower manifold 92 due to different coefficients of thermal expansion. However, when using spring clips 78, the number and location of the spring clips prevents the flexible seal from leaking and minimizes deformation of the gap between the base substrate 42 and the liquid level control plate 56. The sealing force should be evenly distributed along the length L of the array 54 of droplet generators 40. To accomplish this, note that the two flexible seals 84 are two elongated O-rings in the embodiment shown in FIG. The compliance or stiffness (rigidity) of this type of O-ring seal is fairly uniform along the length of the O-ring, except at both ends of the O-ring. This type of O-ring is much scarier at both ends than along the remaining length of the O-ring. Thus, to ensure that the sealing force is evenly distributed over the length of the seal, or to ensure that the seal is substantially uniformly compressed, at both ends of the O-ring, along the remaining length of the O-ring. More power is needed. One way to accomplish this is as shown in FIG. 7 and by placing spring clips 78 on the more severe ends of the O-ring. However, this is not the only method that can be used, for example, full length spring clips can be used on both ends of the O-ring that apply more clamping force than the remaining length of the O-ring. It is also possible to place a series of small spring clips that apply a small force along the length of the O-ring, while larger spring clips that apply a greater force can be used at both ends of the O-ring.
[0022]
8 and 9 are exploded views of the upper manifold 98 and the lower manifold 92, respectively. Again, many manufacturing techniques are known, but one way of manufacturing the upper manifold 98 is to divide the upper manifold into easily manufacturable components and assemble them into the upper manifold. The upper manifold is divided into an upper portion 98a and a lower portion 98b and assembled using a pair of baffles 102 inserted between them. The baffle 102 is used to assist in converting the liquid flow into the upper manifold 98 into a sheet flow. Manifold inlet tube 66 and outlet tube 68 may be inserted into upper portion 98a to complete the assembly of upper manifold 98.
[0023]
The lower manifold 92 can be assembled in a similar manner by stacking the parts together with the flex cable 72, the base substrate 42, and the liquid level control plate 56. Lower manifold 92 is fabricated in four sheet-like portions 92a, 92b, 92c, and 92d. This facilitates manufacture of the lower manifold 92 as each part can be easily and accurately stamped, chemically etched, or laser cut from sheet material such as readily available sheet metal stock. can do. The liquid sheet flow chamber is limited by the pattern that is cut from each portion when the portions 92a, 92b, 92c, and 92d are stacked and assembled with the base substrate 42 and the liquid level control plate 56.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a prior art drop generator for an acoustically activated printer.
2 is a perspective view of the prior art droplet generator shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a droplet generator according to the present invention.
4 is a perspective view of the droplet generator shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a fluid manifold attached to the droplet generator shown in FIG. 3;
6 is a perspective view showing a liquid level control plate support added to the droplet generator shown in FIG. 4; FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing the droplet generator shown in FIG. 5 with a heat conduction component added.
FIG. 8 is an exploded view of the parts used to assemble the upper manifold.
FIG. 9 is an exploded view of the components used to assemble a drop generator having a lower manifold and flex circuit.
[Explanation of symbols]
10 Standard Droplet Generator 12 Base Substrate 14 Acoustic Lens 16 Transducer 18 Upper Support 20 Side Wall 22 Flowing Liquid 24 Opening Array 26 Cap-Forming Structure 28 Liquid Free Surface 30 Opening 40 Droplet Generator 42 Base Substrate 44 Acoustic Lens 46 Transducer 48 Liquid level control plate support 50 Divided flow chamber 52 Liquid 54 Array of openings 56 Liquid level control plate 58 Liquid free surface 60 Opening 62 Fluid manifold 64 Sheet flow divider 66 Manifold inlet tube 68 Manifold outlet tube 72 Heat conduction Backplane 74 Thermal conduction connection 76 Discrete circuit component 78 Spring clip 80 Circuit chip 82 Bridge plate 84 Seal 86 Manifold inlet 88 Manifold outlet 90 Sheet flow chamber 92 Lower manifold 94 Liquid level control gap projection 96 Command wire 98 upper manifold 100 flex cable 102 baffle

Claims

In the drop generator array:
a) a first substrate having a coefficient of thermal expansion and arranged and configured to provide an array of focused acoustic waves, the array of focused acoustic waves having a width and A first substrate having a length greater than the width;
b) a second substrate spaced apart from the first substrate, wherein the second substrate has an array of openings, the second substrate relative to the first substrate, each opening being the first substrate. Arranged to receive the focused acoustic wave from one substrate, the spacing between the first substrate and the second substrate being at least part of a liquid flow chamber having an inlet and an outlet. The liquid flow chamber receives the liquid flow to form a free surface of the liquid at each opening in the second substrate, and the focused acoustic wave received by each opening is within the opening. Substantially in focus at the free surface of the liquid formed in the liquid, the liquid flow enters through the inlet, exits through the outlet, and at least a portion of the liquid flow is substantially Of the array of focused acoustic waves Is configured to flow in a laminar flow in the same direction as,
The liquid flow chamber, said inlet and said outlet is formed by an elongated baffle plate extending beyond the length of the aperture arrays, elongated holes respectively to the baffle plate through the liquid is formed, the elongated hole, The liquid flow has a length extending over the length of the aperture array, and the flow of liquid through the baffle plate slot at the inlet to the baffle plate slot at the outlet is in the liquid flow chamber. And a sheet-like shape having a cross section corresponding to the elongated hole of the baffle plate and extending over the length of the opening array and the width of the gap between the first base and the second base. Formed in a laminar flow,
A droplet generator array characterized by:

In the drop generator array:
a) a first substrate having a coefficient of thermal expansion and arranged and configured to provide an array of focused acoustic waves, wherein the focused acoustic wave array comprises a width and a width; A first substrate having a large length;
b) a second substrate spaced from the first substrate, wherein the second substrate has an array of openings, and the second substrate has the respective openings with respect to the first substrate. A second substrate arranged to receive the focused acoustic wave from the first substrate;
c) a liquid flow chamber located at least partially between the first substrate and the second substrate, the liquid flow chamber having an inlet and an outlet, the liquid flow chamber being a liquid flow chamber; Each opening in the second substrate is configured and arranged to receive a flow to form a free surface of the liquid, and the focused acoustic wave received by each opening is formed in the opening. Substantially in focus at the free surface of the liquid, the flow of liquid flows in through the inlet, exits through the outlet, and at least a portion of the flow of liquid is substantially in focus. Configured to flow in the same direction as the width of the acoustic wave array,
The liquid flow chamber, said inlet and said outlet is formed by an elongated baffle plate extending beyond the length of the aperture arrays, elongated holes respectively to the baffle plate through the liquid is formed, the elongated hole, The liquid flow has a length extending over the length of the aperture array, and the flow of liquid through the baffle plate slot at the inlet to the baffle plate slot at the outlet is in the liquid flow chamber. And a sheet-like shape having a cross section corresponding to the elongated hole of the baffle plate and extending over the length of the opening array and the width of the gap between the first base and the second base. Formed in a laminar flow,
A droplet generator array characterized by:

A droplet generator array comprising:
a) a first substrate having a coefficient of thermal expansion and arranged and configured to provide an array of focused acoustic waves, the array of focused acoustic waves having a width and the width A first substrate having a greater length;
b) a second substrate spaced apart from the first substrate, the second substrate having an array of openings, the second substrate being in relation to the first substrate, wherein each of the openings is the first substrate. A second substrate arranged to receive the focused acoustic wave from one substrate;
c) at least one liquid flow chamber positioned at least partially between the first substrate and the second substrate, the liquid flow chamber having an inlet and an outlet; The chamber is configured and arranged such that each opening in the second substrate forms a free surface of the liquid upon receiving a flow of liquid, and the focused acoustic wave received by each opening is Substantially in focus at the free surface of the liquid formed in the opening, the liquid flow chamber having a height and a width, the width being configured to be at least five times the height. And
The liquid flow chamber, said inlet and said outlet is formed by an elongated baffle plate extending beyond the length of the aperture arrays, elongated holes respectively to the baffle plate through the liquid is formed, the elongated hole, has a length extending over the length of the opening, the flow of the liquid leading to the elongated holes in the baffle plate of the inlet said baffle through said outlet the elongated holes in the plate is in said liquid flow chamber And corresponding to the elongated holes of the baffle plate, a sheet-like shape having a cross section corresponding to a length extending over the length of the opening array and a width of a gap between the first base and the second base . Formed in a laminar flow,
A droplet generator array characterized by:

In a method for acoustically generating droplets,
a) providing a droplet generator, the droplet generator comprising:
i) a first substrate arranged and configured to provide an array of focused acoustic waves, the array of focused acoustic waves having a width and a length greater than the width;
ii) a second substrate spaced apart from the first substrate, the second substrate having an array of openings, the second substrate relative to the first substrate, wherein each opening is the first substrate. Arranged to receive the focused acoustic wave from one substrate, the spacing between the first substrate and the second substrate forms at least a portion of a liquid flow chamber having an inlet and an outlet. The liquid flow chamber receives a liquid flow to form a free surface of the liquid in each opening in the second substrate, and the focused acoustic wave received by each opening is in the opening. Providing a drop generator substantially in focus at a free surface of the formed liquid;
b) flowing at least 35 ml of liquid per minute through the liquid flow chamber to form a plurality of free surfaces in the array of openings;
c) substantially focusing an acoustic wave on one free surface in at least one of the openings to form a droplet of the liquid;
The liquid flow chamber, said inlet and said outlet is formed by an elongated baffle plate extending beyond the length of the aperture arrays, elongated holes respectively to the baffle plate through the liquid is formed, the elongated hole, has a length extending over the length of the aperture arrays, the flow of the liquid leading to the elongated holes in the baffle plate of the inlet said baffle through said outlet the elongated holes in the plate are of the liquid flow chamber A sheet having a cross-section corresponding to the elongated hole of the baffle plate and extending across the length of the aperture array and the width of the gap between the first and second substrates. Formed into a laminar flow,
A method characterized by that.

In a method for acoustically generating droplets,
a) providing a drop generator in a drop generator array, the drop generator comprising:
i) a first substrate arranged and configured to provide an array of focused acoustic waves, the focused array of acoustic waves having a width and a length greater than the width;
ii) a second substrate spaced from the first substrate, wherein the second substrate has an array of openings, the second substrate relative to the first substrate, each opening being the first substrate; A second substrate arranged to receive the focused acoustic wave from one substrate;
iii) a liquid flow chamber having at least a portion of the first substrate and the second substrate positioned therebetween, the liquid flow chamber having an inlet and an outlet, the liquid flow chamber comprising: Configured and arranged to receive a liquid flow to form a free surface of the liquid in each opening in the second substrate, and the focused acoustic wave received by each opening is in the opening. Providing a droplet generator substantially in focus at the free surface of the liquid formed on, wherein the liquid flow is configured to flow in through the inlet and out through the outlet Steps,
b) flowing at least 35 ml of liquid per minute through the liquid flow chamber to form a plurality of free surfaces in the array of openings;
c) substantially focusing an acoustic wave on one free surface in at least one of the openings to form a droplet of the liquid;
The liquid flow chamber, said inlet and said outlet is formed by an elongated baffle plate extending beyond the length of the aperture arrays, elongated holes respectively to the baffle plate through the liquid is formed, the elongated hole, has a length extending over the length of the aperture arrays, the flow of the liquid leading to the elongated holes in the baffle plate of the inlet said baffle through said outlet the elongated holes in the plate are of the liquid flow chamber A sheet-like shape having a cross section corresponding to the elongated hole of the baffle plate and extending across the length of the aperture array and the width of the gap between the first base and the second base. Formed in a laminar flow,
A method characterized by that.

In a method for acoustically generating droplets,
a) providing a drop generator in a drop generator array, the drop generator comprising:
i) a first substrate having a coefficient of thermal expansion and arranged and configured to provide an array of focused acoustic waves, the array of focused acoustic waves having a width and the width A first substrate having a greater length;
ii) a second substrate spaced from the first substrate, wherein the second substrate has an array of openings, the second substrate relative to the first substrate, each opening being the first substrate; A second substrate arranged to receive the focused acoustic wave from one substrate;
iii) at least one liquid flow chamber located at least partially between the first and second substrates, the liquid flow chamber having an inlet and an outlet, the liquid flow chamber comprising: Each of the openings in the second substrate is configured and arranged to receive a flow of liquid to form a free surface of the liquid, and the focused acoustic wave received by each of the openings is Substantially in focus at the free surface of the liquid formed therein,
iv) The liquid flow chamber can be partitioned along the direction of flow on both upstream and downstream sides of the orifice (opening) array, the end of the partition at the end closest to the orifice from the outer edge of the row. Providing a drop generator, wherein at least five times the height of the liquid flow chamber is removed and the spacing between the partitions is at least five times the height of the flow;
b) flowing at least 35 ml of liquid per minute through the liquid flow chamber to form a plurality of free surfaces in the array of openings;
c) substantially focusing an acoustic wave on one free surface in at least one of the openings to form a droplet of the liquid;
The liquid flow chamber is comprised of elongated baffle plates with the inlet and the outlet extending beyond the length of the aperture array, each of the baffle plates being formed with an elongated hole through which the liquid passes, has a length extending over the length of the aperture arrays, the flow of the liquid leading to the elongated holes in the baffle plate of the inlet said baffle through said outlet the elongated holes in the plate are of the liquid flow chamber A sheet-like shape having a cross section corresponding to the elongated hole of the baffle plate and extending across the length of the aperture array and the width of the gap between the first base and the second base. Formed in a laminar flow,
A method characterized by that.