TWI335872B - Air management in a fluid ejection device - Google Patents

Description

1335872 九、發明說明：

10 15

20 I：發明戶斤屬之技術領域】 發明領域 本發明係有關於流體喷射裝置中之空氣管理。 C先前技術3 發明背景 呈氣泡狀的空氣會存在於各種流體喷射裝置譬如列印 頭中。在某些流體噴射裝置中，氣泡會減少及/或阻礙液 流而使該裝置失效。故氣泡的管理將可加強流體喷射裝置 的性能和可靠度。 Γ發明内容3 發明概要 本發明係為一種流體喷射裝置，包含：一腔室，其被 構形成經由一喷嘴來噴出流體細滴；一饋流通道，其被構 形成經由一第一開孔將流體饋至該腔室，並被構形成經由 至少一不同的第二開孔來接收流體；及一第三開孔，其與 該饋流通道相耦合，且主要被構形成由該流體噴射裝置排 出氣泡。 圖式簡單說明 相同的編號會被使用於各圖中來標示相同的特徵和構 件《附加的字母係被用來區別不同的實施例。各圖式係僅 供示意說明而未依比例繪製。 第1圖示出一實施例之列印機的正視圖。 第2圖示出一實施例之列印匣的立體圖。 5 1335872 第3圖示出一實施例之第2圖中的列印頭之部份截面 圖。 第4a、4c、4e、4g、4i、4k、4m及4〇圖示出一實施例 之第3圖中的流體噴射裝置之部份放大截面圖。 5 第4b、4d、4f、4h、4j、41、4n圖示出一實;例之分別 在第4a、4c、4e、4g、4i、4k、4m圖中的流體噴射裝置之 部份頂視圖。 第5a圖示出一實施例之流體喷射裝置的部份截除立體

10 15

第5b圖示出第5a圖中之流體喷射裝置的部份截面圖。 第5c圖示出第5a圖中之流體喷射裝置的部份頂視圖。 第5d圖示出另一實施例之流體喷射裝置的部份截除立 體圖。 第5e圖示出第5d圖中之流體噴射裝置的部份截面圖。 第5f圖示出第5d圖中之流體噴射裝置的部份頂視圖。 第5g圖示出又另一實施例之流體喷射裝置的部份截除 立體圖。 第5h圖示出第5g圖中之流體噴射裝置的部份截面圖。 第5i圖示出第5g圖中之流體喷射裝置的部份頂視圖。 20 第6圖示出又另一實施例之流體噴射裝置的部份放大 截面圖。 第6a圖示出第6圖之流體噴射裝置的部份頂視圖。 第6b圖示出第6圖之流體喷射裝置的變化構造之部份 頂視圖。 6 第7圖示出又另一實施例的流體噴射裝置之部份頂視 圖。 第7a圖示出第7圖之流體喷射裝置的部份放大頂視圖。 第8圖示出又另一實施例的流體喷射裝置之部份頂視 圖。

C 較佳實施例之詳細說明 以下所述實施例等係為流體喷射裝置譬如列印頭的相 關方法和系統。_，“墨汁”〔詞將會被使用於以下說 明中，但其它的流體亦可使用於適當的實施例中。 由種種不同來源’呈氣泡狀的空氣可能會生成於墨汁 中而成為一列印裝置操作的副產品。例如，當墨汁被由一 或多個腔室噴出時，氣泡可能會生成於該列印裝置的列印 匣中形成該噴發過程的副產品。 一假使氣泡貯積在該流體噴射裝置例如列印頭中，則該 ”氣泡可&會阻礙墨汁流至某些或全部的腔室内，而使該 :體貝射裝置故障失效。故—些實施例乃提供能從該流體 貝射裝置來⑺除空氣及/或氣泡以減少該等故障可能性的 結構和系統，將可由以下說明得知。 第1圖係示出-實施例的列印裝置。在本實施例中該列 "裝置係為—印表機100。於此所示的印表機係採用一嗔墨 印表機的形式。該印表機 ' 丨衣機100係此以黑白及/或彩色來列 p。且於此所述的“列印裝置，，可指任何類型的列印裝置 及/或影像形成裝置，而传 知使用流體τ射裝置譬如設在 -列印g中來達成其至少-部份的功能者。該等列印裝置 之例可包括但不限於印表機、傳真機、影印機等等。其它 流體喷射裝置之例亦可包括諸如使_醫療及實驗室設横 的“Lab-On-A-Chip”等各種裝置。 第2圖係示出一供使用於一列印裝置例如印表機⑽的 列印匡202之例。該列印昆202係包含—列印頭2〇4及一玎速 結該列印頭的E體206。㈣體2〇6可供應墨汁至列印額 24,且可含裝一内部供墨器及/或連接於一外部供墨器。 被列印頭24所接收的墨汁可由一朝外的表面2〇8呈細滴的 形式來喷出。 雖只有一列印頭204被示出設在列印匣202上，但其它 的列印匣亦可具有多個列印頭設在一列印匣上。有些適用 的列印匣係為可棄式，而其它者亦可具有等於或超過該列 印裝置的使用壽命。其它的結構將可為該領域之專業人士 所瞭解。 第3圖示出第2圖中之列印頭2〇4的截面圖。此截面圖係 沿列印頭204的y軸所截取者。一或多個槽道304會由一第一 基材表面310穿過一基材306而延伸至一相反的第二基材表 面312。槽道304可具有任何適當的尺寸。例如，當平行於χ 軸來測量時’該槽道可具有任何適當的長度’有些實施例 會具有大約2〇〇〇〇μπι範圍内的槽道。同樣地，沿單行於y轴 計算具有任何適當槽道寬度者亦可被使用’而許多實施例 係使用寬度在〜200μπι範圍内的槽道β較窄或較寬—此 的寬度亦可適用。 1335872

10 15

於本特定實施例中，該基材306係為梦，其可被掺雜或 為無摻雜的。其它的基材材料可包括但不限於砷化鎵，填 化鎵，磷化銦，玻璃，石英，陶瓷或其它材料等。 基材厚度t可具有適合於預定用途的任何適當尺寸。在 某些實施例中’該基材厚度t可由小於1〇〇μηι至大於 2000μπι。一實施例可使用一大約675μιη厚的基材，但若目 前朝向小型化的趨勢持續不變，則未來的實施例可能會普 遍使用厚度為100〜300μιη或更小的基材。 雖在此係說明單一基材，但其它適當實施例亦可為一 種基材’其在組合總成及/或成品中會具有多數成分。例 如，一此種實施例可能使用一基材，其具有一第一成分與 一第二成分，而該第二成分會在製程中的某個時點被棄除。 一或多數薄膜層314會被設在第一表面310上。該薄膜 層314可形成各種電構件，例如加熱元件316及/或壓電晶 體、電晶體和電路等，它們並未被詳細示出。個別的加熱 元件316會電連接於個別的線路。電能可被選擇性地供入該 等加熱元件來促發墨汁由列印頭204喷出。使用其它電構件 譬如壓電晶體或其它噴發裝置的實施例亦可同樣地被充能 激發而來噴出墨汁。 20 在某些實施例中，一其中設有孔隙320的慮膜318，一 阻隔層322，一孔層324等之一或多者係可被鄰設於薄膜層 314。墨汁可由該槽道3〇4穿過孔隙320而流至饋墨通道326 中。墨汁會由一個別的通道326供入一腔室308内。 該通道326和腔室328至少有部份係被阻隔層322所界 9 1335872 5

10 限。墨汁可由一腔室328内經由一設在孔層324中的對應喷 嘴330來選擇性地噴出。各噴嘴330包含一第一種噴嘴。在 某些實施例中亦有一第二種不同的喷嘴會由幾孔層324來 形成。在本實施例中該第二種噴嘴係為空氣清除孔332，其 能由該列印頭排出氣泡，如後所詳述。 在一實施例中，該濾膜318係為一平坦之可光顯像的聚 合物過濾層，而覆設在該基材的第一表面310上。於此特定 實施例中，該光顯像濾層係在製成槽道304之前被旋塗在薄 膜層314上。該光顯像濾層會被圖案化及蝕刻而形成孔隙 320等。又，在本實施例中，該阻隔層322係在蝕刻之前被 覆設於濾膜318上。專業人士將可瞭解其它的適當構造。例 如，其它的濾膜亦可包含不同的材料及/或可使用其它的 孔隙形狀及/或尺寸。在一該例中亦可使用一不銹鋼濾層。 15

各加熱元件316可被設在一個別的腔室328内或附近 處。在某些實施例中，該等腔室328至少有部份係被阻隔層 322和孔層324所界限。惟其它的結構亦有可能。在本例中， 通道326和腔室328會被圖案化蝕入阻隔層322内。如專業人 士所知’此僅為一適當的構造而已。該阻隔層322除了其它 材料外，亦得包含一可圖案化材料，例如一可光顯像的聚 20 合物基材’但其它材料亦能使用。 在一實施例中，該孔層324係為一錄基材。在另一實施 例中，該孔層324則為與該阻隔層相同的材料’該各層可被 製設、沈積’或被貼附在先前的料層上。於此所述之構造 僅為一種可能的構造。例如，在一變化實施例中，該孔層 10

15

20 324和阻隔層322亦可為單一材料層。 第4a〜4〇圖乃示出第3圖中之列印頭2〇4的一部份。第 4a ' & ' 4e ' 4g ' 4i、4k ' 4m及4〇圖示出沿X軸橫交於槽道 3〇4所採之截斷剖視圖。而扑、如、付、4h、$、做如圖 則承出沿xy平面所採之該列印頭2〇4的部份頂視圖。 第4a〜4b圖示出—流路f由槽道304延伸而穿出喷嘴 33〇外的部份。該通道326會形成流路f的 一部份，並會經由 扎隙320和腔室通孔4〇〇來導通鄰接的結構包括腔室328和 横道3〇4等。 該等孔隙320係可容墨汁由槽道3〇4流入通道326内。在 本貫施例中係有一孔隙320可饋供通道326。其它實施例亦 讦利用更多或較少的孔隙來饋供一通道。可另擇或添加 地’其它饋供結構亦可被使用，其例將於後說明。 在本實施例中，各孔隙320當由橫交於流路f來看時係 呈圓形。孔隙320具有一直徑山，在一實施例中其若正交於 流路f來測計係約為8μιη。於此，各開孔譬如孔隙32〇等當橫 交於流路f來看係呈圓形時，將會僅以單一的尺寸（直徑）來 描述。而其它的結構則會用二尺寸來說明，例如一寬度與 一高度，或一寬度與一長度，其皆係沿正交於通過該開孔 的流路f之一對應部份來測取者。該流路之此對應部份亦可 被視為包含該開孔之一孔軸。 在第4a與4b圖的實施例中，該通道326和腔室328係被 阻隔層322所界限。噴嘴330和空氣清除孔332係被設在孔層 324中。於此特定實施例中，通道326可具有一大約2(^m的 11 1335872 固定高度d2。其它結構之例會於後配合第6圖來說明。 在一實施例中，該腔室通孔400會具有一大約ΙΟμιη的 第一寬度冯及一20μιη的高度d2。而通道326會由該腔室通孔 400向外推拔斜伸至一第二寬度d4，於一實施例中其在靠近 5 空氣清除孔332處係約為20μπι。 喷嘴330具有一直徑d5’其在一實施例中垂交流路f來測 量係約為15μπι。空氣清除孔332會沿一孔軸b!延伸而具有一

第一直徑4 ’其在一實施例中於靠近孔層324的外表面401 處&父遠孔轴bi來測量係約為13μιη。在本例中該空氣清除 10 孔332亦具有一較大的第二直徑d7，其在一實施例中於靠近 孔層324的内表面402來測量係約為20μιη。 雖在第4a與4b圖的實施例中，該等孔隙320、喷嘴330 及空氣清除孔332皆被示出呈圓形，但其它適當的實施例亦 可使用另外的造型，例如矩形及橢圓形等等。 15

當操作時，墨汁（未示出）可沿著流路f流動直到被由喷 嘴330噴出。例如，墨汁可由槽道304穿過孔隙320而流入通 道326内。嗣該墨汁可由通道326穿過腔室通孔400而流入腔 室328内》該墨汁會分別在噴嘴33〇和空氣清除孔幻2上來形 成一外凸液面4〇3a及403b，其會順應於該槽道304内之一輕 20 微的負壓。 如第4c〜4f圖所示，墨汁會以如下方式來被選擇性地 由腔室328内噴出，即充分地對一特定的加熱元件316充能 令其加熱並蒸發某些相鄰於該加熱元件且容納於該腔室 328内的墨汁。容裝於腔室328内的墨汁被加熱時將會增升 12 1335872

10 15

該腔室内的壓力。當該腔室内的壓力大得足以克服表面張 力和在空氣與流體介面處的壓力時，一墨滴404將會由該腔 室的噴嘴330噴出，如第4e圖所示。在噴發之後，補充的墨 汁又會流入腔室328内’且外凸液面4〇3a將會再形成。 激發墨汁以使其由腔室内噴出亦會有其它的後果。例 如，當該墨汁的溫度增加時，在該墨汁内的氣體溶解度將 會減少。結果，原被溶解於墨汁内的氣體將會釋出，而在 腔室328和配附通道326内形成氣泡4〇6a、406b等》氣體釋 出只疋έ玄列印頭内產生氣泡的一種原因。其它來源亦包括 在腔室内的蒸發過程中，當一墨滴被喷出後而補充的墨汁 充填時將空氣“倒吸”於喷嘴内，以及氣泡隨著來自供應 源的墨汁而被帶入等等。 如第4c〜4d圖所示，氣泡406a、406b各具有直徑d8、d9, 其在一實施例中分別為5 μm和8 μιη。而在該等氣泡附近的最 小維向限制係為通道寬度冯，其在一實施例中係為1〇μιη。 該等氣泡可被視為一大致呈球狀的低能量結構物，乃依該 通道326的截面積而有不同。 如第4e〜4f圖所示，先前所示的氡泡406a和406b已經 變大及/或合併其它的氣泡來形成一單獨的較大氣泡 4〇6c。該氣泡4〇6c具有一大約ΙΟμπι的直徑d9，其係類似於 該氣泡附近的通道寬度I。若該氣泡繼續擴大，則該寬度 七將會開始限阻該氣泡406c沿X和z維向來膨脹擴大，而令該 氣泡只能沿y維向擴脹，因此會由一球狀開始變形。 變形的氣泡406c會造成一股驅動力，而可驅使該氣泡 13 1335872 5

10 15

20 由腔室通孔400沿著通道326朝向空氣清除孔332的一端移 開，在該端部的X維向會有較小的限阻力，其可容該氣泡達 到更近於球狀的形態。該驅動力的結果可見於第4g〜411圖 中，其中該氣泡406c已沿著通道326移向較寬的空氣清除孔 端。如第4g〜4h圖所示，該氣泡406c具有一大約15μηι的直 徑d9，其係類似於在該氣泡406c附近的通道寬度。 若該氣泡406c繼續擴脹，貝彳X維向的限制會繼續對該氣 泡提供一驅動力。如第4i〜4j圖所示，在此時該驅動力係足 以繼續移動氣泡406c令其沿著該通道的斜面移向空氣清除 孔332處，而該氣泡406c現已具有一約20μιη的直徑，並位 於該通道326之最小限制部份。在此位置時，該氣泡406c會 具有其所可能形成的最大球體，而在X及z軸向會受該通道 326的限制。更進一步的氣泡成長現將會受到其在三維向 (X、y、z)中的曲率半徑之間的能量平衡所管控。於本實施 例中，最值得注意的氣泡成長係朝向該腔室（沿y軸）及朝向 空氣清除孔（沿z軸），因該氣泡會沿此二主要成長方向來尋 求平衡。 如第4k〜41圖所示，該氣泡406c已繼續擴脹，但被該 通道326的各維向限制強迫其只能沿y及z維向擴脹，因此會 形成一非球形體。 如第4m〜4〇圖所示，該氣泡406c會繼續成長而沿y軸朝 向通道326的腔室端往回擴伸，直至其達到一點為止，在該 點處通道已變得比該氣泡可用的另一開口更為窄小。於本 實施例中，該氣泡406c會朝向腔室328生長，直到該氣泡在 14 1335872

通道326内的持續擴脹會比其脹入空氣清除孔332中並克服 表面張力和在氣液介面的壓力時需要更高的能量狀態為 止。在本特定實施例中，當該通道的寬度小於或等於空氣 清除孔的直徑d0時，該點即會產生。於某些實施例中，該 5點可能發生在該通道寬度稍小於空氣清除孔的寬度d6處， 在該處其能量狀態會升高至足以令該氣泡脹入空氣清除孔 中並突破該外凸液面。若該氣泡4〇6c的體積持續增加時， s玄氣泡將會達到一充分南能狀態而足以克服外四液面4〇3匕 的表面張力。當該氣泡的能量狀態增至大得足以克服外凸 10液面的表面張力時，該外凸液面將會“崩破”而使包含該 氣泡的氣體能經由該空氣清除孔3 3 2來由列印頭被排出。 15 第4〇圖示出該列印頭204在氣泡已由空氣清除孔332排 出且外凸液面403b已再形成之後的狀況。該氣泡的排出亦 可藉該氣泡附近的墨汁之毛細管壓力來促成。在某些實施 例中’噴發加熱元件316亦可被充能一或多次來透過墨汁造 成壓力脈衝以促進氣泡的清除。當包含該氣泡的氣體被由 該列印頭排除時，該外凸液面403b即會再形成。若有其它 的氣泡生成，則該程序可重複進行。 在本實施例中，一氣泡在一空間内例如一通道中沿一 20 所需方向的移動及/或擴脹，係可藉在該空間内提供一環 境來達成，該環境係呈推拔狀斜伸或能促使一氣泡由該空 間内之一較大限制區移動及/或擴脹至一較小限制區處。 在本特定實施例中，該較大限制區係靠近腔室處，而較小 限制區係靠近空氣清除孔處。本實施例亦選擇導入和導出 15 1335872 δ玄通道之開孔的相對尺寸，以導使氣泡通過一所需開孔及 /或不通過其它開孔。該空氣清除孔332相較於孔隙320和 腔室通孔400係具有較大的尺寸’因此一氣泡在通過該空氣 清除孔時會比通過孔隙320或腔室通孔400時具有一較大的 5曲率半徑。因此在該列印頭内的氣泡乃可藉由空氣清除孔 排除而來被妥當管理。 第5a〜5i圖係示出數個空氣清除孔的結構例。

10 15

第5a〜5c圖不出一设在孔層324a内的空氣清除孔332a 的實施例。第5a圖示出一實施例的流體喷射裝置之部份截 斷立體圖。第5b圖示出第5a圖中之流體喷射裝置例的部份 截面圖。第5c圖示出第5a圖中之流體噴射裝置例的部份頂 視圖》 空氣清除孔332a會穿過孔層324a而延伸於一第一表面 401a與一相反的第二表面4〇2a之間，並會沿—孔軸卜延伸， 其係垂直於該第一表面4〇la。該孔層324a係被製成令該第 二表面402a朝向一列印頭的阻隔層，如前於第3圖中所述。 在本實施例中’該空氣清除孔332a係呈截頭錐狀。其 它的形狀可包括半球形、碗形。及圓筒形等等。 由第5b〜5c圖中可看出，當有部份的氣泡4〇6d擴脹於 20戎空氣清除孔内時，墨汁506會被滯陷於該空氣清除孔332a 内。該墨汁506在當氣泡4〇6d脹入空氣清除孔332a内時將會 被冰陷於靠近第二表面4〇2a處，並會大致順應於該空氣、主 除孔的圓形開口，如第5c圖所示。被滯陷於該空氣清除孔 332a中的墨汁506在某些情況下會提高壓力而足以克服其 16 表面張力及在氣液介面處的壓力。可另擇或附加地，當該 外凸液面遭破壞時’滯陷的墨汁亦能由一具有氣泡的列印 頭中被逐出。 第5d〜5f圖示一空氣清除孔的構造變化實施例，其將 月匕在有氣泡406e存在時供墨汁由空氣清除孔332b處退回該 列印頭内。第5d〜5f圖乃分別類似於第以〜允圖。在本實施 例中，空氣清除孔332b具有一中央區508會與至少一毛細管 區510連接。於本例中該中央區5〇8係呈載頭錐狀，而沿孔 軸t>3延伸穿過5玄孔層3241^毛細管區51〇則會延伸穿入孔層 324b的至少一部份。在本例中該毛細管區51〇係完全延伸於 該第一表面401b與第二表面402b之間。在本例中該毛細管 區510大致略呈一圓筒的一部份。其它的形狀亦可提供類似 的功能。 如第5f圖中所示，該氣泡4〇6e會傾向於擴脹來填滿中 央區508，但通常不會填滿毛細管區$ 1 〇 ,故會形成該墨汁 506可由第一表面4〇lb處退回列印頭頂部中之一管道。提供 一墨汁的退回管道乃可使氣泡4 〇 6 e更容易克服表面張力及 在氣液介面的壓力，並防止墨汁由該空氣清除孔332逸出。 第5g〜5i圖示出另一實施例的空氣清除孔構造，其亦 可在有氣泡406f存在時容許墨汁由空氣清除孔332c退回列 印頭内。第5g〜5i圖分別類似於第5d〜5f圖。在本例中該空 氣清除孔332c具有一中央區508a。一孔層材料的凸肋512會 伸入該中央區508a内。在本例中該凸肋512大致呈成一筒柱 的一部份。其它的形狀亦可具有相同的功能。 1335872 如第5i圖所示’該凸肋512會使氣泡406f形成一種狀 態，即可留下二毛細管區51〇a、510b來供墨汁循其退回。 專業人士應可瞭解其它適當的空氣清除孔構造亦可使 用0 第6〜6a圖示出另一列印頭的構造例。第6圖示出一列 印頭204a的截面圖，其係類似於第3圖所示者，而第6a圖係 類似於第4b圖。在本例中有—對腔室328a、328b設在阻隔

層322a中，而位於槽道304a的兩侧，並經由一其用的通道 326a來饋墨。墨汁會由槽道304a沿著流路£穿過設在濾膜 10 318a中的孔隙320a來供入通道326a内。噴嘴330a、330b係 分別設在腔室328a、328b底下。 一空氣清除孔332d會沿著通道326a被設在二腔室328a 與328b之間。於本例中，該通道在腔室328a附近的高度山0 係小於其在空氣清除孔332d附近的高度山,。該通道在濾膜 15 318 a與孔層3 24d之間沿z方向的高度係呈推拔狀，而會由d! 〇

20 之值斜張至dn之值。在此特定例中，該孔層的内表面4〇2d 係被使用一種灰階蝕刻來圖案化以達成該推拔造型。其它 實施例亦可在該濾膜318a、薄膜3Ma、及/或基材3〇6a等 等之中造成該推拔結構，而來製成一沿2方向的高度逐變之 推拔通道。 該通道326a的推拔結構會使位於該通道内的氣泡易於 朝向空氣清除孔332d移動及/或擴脹。且空氣清除孔的相 對尺寸會促使氣泡經由該空氣清除孔而非由孔隙32〇a來離 開通道326a或進入腔室328a内。 18 1335872 在本例中’孔隙320a會沿著流路f延伸穿過濾膜3l8a而 具有一 10 μπι的直徑d〗2 ’其係小於沿空氣清除孔之孔軸b 5所 得之15μπι的直徑tin。該空氣清除孔的直徑山3會大於由腔室 通孔400a導出之至少一維向的尺寸。在本特定例中該腔室 5通孔的尺寸包括沿z方向有ΙΟμπι的高度dl〇，而沿χ方向有 20μιη的寬度。該腔室通孔之lOgm的高度尺寸山〇會比空 氣清除孔332a之15μιη的直徑dn更為縮限。同樣地，孔隙

320a的ΙΟμιη直徑du亦會比該空氣清除孔的15μιη更為縮 限。因此，一在通道326a中擴脹的氣泡將會傾向於較易通 10過空氣清除孔332d ’而不會穿過孔隙32〇a或進入腔室通孔 400a 内。 15 第6b圖示出一變化的通道結構，其會有助於促使氣泡 移向空氣清除孔3 3 2d。此特定實施例會保持前於第6圖所述 的推拔通道尚度。且本實施例更增加一推拔的通道寬度來 促使一在通道326b内的氣泡朝向空氣清除孔332d移動及/ 或擴脹，而遠離腔室328b。 該通道326b在腔室通孔4〇〇b處的寬度d16係比其在靠近 空氣清除孔332d處的寬度d!7更窄些。故該通道會在此二值 d]6與dn之間形成推拔狀。此等構造能促使氣泡朝向空氣清 20 除孔332d移動。當該氣泡因釋氣或合併而繼續成長時，其 將會朝向該系統中的最大尺寸處來成長》因此該氣泡將會 在通道326b内沿著y軸朝向空氣清除孔332d來成長，直至其 擴脹進入空氣清除孔332d内並擠破其外凸液面為止。此時 該氣泡即可穿出該空氣清除孔而由該系統内排除。 19 1335872 第7〜7a圖示出又另一例的列印頭構造。第7圖示出一 滤膜318b、阻1¾層322b及孔層324b的頂視圖’而沒有覆頂 的基材。為了說明之便，該濾膜318b係被部份截除來示出。 第7a圖示出第7圖中的一部份構件之稍微放大圖。 5

10 15

20 本實施例係使用一設在阻隔層332b中的歧管區7〇2。哕 歧管區702可接收穿過孔隙320b的墨汁。墨汁可由一或多個 開孔來進入一個別的通道326b。在各實施例中，該等開孔 之例乃包括孔隙320b、歧管通孔704、及通道通孔7〇6等。 歧管通孔704的尺寸dis係大於通道通孔7〇6的尺寸山9 〇在本 例中，該歧管通孔的尺寸da係約為ΐ2μπι，而通道通孔的尺 寸係約為9μιη。腔室通孔的尺寸d2Q則為ι〇μιη。 產生於一個別通道326b中的氣泡可能會因持續的釋 軋而成長，並將會經由一具有最大尺寸（即最小限制）的開孔 處來進入或出離該通道。本例在孔層324b與濾膜318b之間 沿z軸方向會保持大約2〇μιη的均一距離。因此，該最小限 制的開孔即為歧管通孔7 〇 4。被含納於通孔3 26b内的氣泡 406c當達到一足夠的能量狀態時，將會傾向於穿出該歧管 通孔704。氣泡4〇6c較不會在相鄰的通道之間遷移，因為欲 穿過該等通道通孔706需要有比通過該歧管通孔704更高的 能量狀態。 在本例中，該歧管區702沿短轴或y轴具有一約的 寬度，而沿X方向的長度係相同於上方槽道的長度。在該 歧官區702内的氣泡將會傾向於沿歧管區擴脹，而不會穿過 具較大限制的歧管通道704，或具有8μιη直徑^的孔隙 20 1335872

ίο 320b。具有15μιη直徑d23的空氣清除孔332e在當該歧管的x 和y軸方向被氣泡填滿時，將能提供該氣泡可用的最大尺寸 開孔。因此在歧管區702内的氣泡將會在該歧管區内擴脹， 直到該尺寸的限制令其由空氣清除孔332e排出為止。 在一變化實施例中，氣泡亦可不用空氣清除孔來管 控。取而代之地，進入及出離一通道之開孔的相對尺寸乃 可被選成能令一氣泡由一對應噴嘴排出。藉著將該腔室通 孔尺寸d 2 〇與喷嘴直徑d 2 4設成比其它的通道開孔例如歧管 通孔704和通道通孔706等更大，則當一氣泡被滯陷於該通 道内時’其將可由該噴嘴移出，而不會移入相鄰的通道内 致可能阻礙中的墨流。 15

20 第8圖示出一類似於第7圖的實施例。在本圖中該孔層 324e係設在阻隔層322c底下，阻隔層又在濾膜318c底下。 於本例中’各孔隙32〇c係被設在通道326c上，並在歧管區 702a上方。其各尺寸係相同於第7圖中所述者，因此氣泡會 傾向於由通道326c移入歧管區中，而不會移入相鄰的通道 326c内，或穿過孔隙32〇c等。當在該歧管區7〇2a中時，氣 泡將會移出空氣清除孔332f，而不會移回通道内。 在本例中個別的通道3 26c可經由設在通道上的孔隙 320c及/或相鄰的通道來接收墨汁一即使有一氣泡充佔了 部份或全部的歧管區702a時。此結構將有助於當有氣泡存 在於歧管區内時，仍可保持充足的墨汁流入該等腔室内。 在一列印頭内之氣泡的狀況乃會因列印匣的操作狀況 而有不同。當該列印匣係週期性地使用時，墨汁可能會在 21 1335872

10 15

20 空氣清除孔附近凝固或結塊。有些實施例會在靠近該空氣 清除孔處來設置一噴發加熱元件或其它的充能裝置。該等 加熱元件可被偶而地充能激發，譬如當該列印頭被置於一 維修站上時。激發該加熱元件乃可喷出墨汁，此亦會將該 空氣清除孔附近之任何結塊或乾凝的墨料逐出，否則該空 氣清除孔可能會被阻塞。 雖某些尺寸的適當實例係被提供如上來作說明，惟專 業人士應可瞭解許多其它適當的尺寸亦可同樣地合用。 上述之各實施例係當有氣泡產生於一流體喷射裝置例 如列印頭内時，用來管理氣泡的各種構造和方法。尚有其 它實施例能以其它方式及/或在其它位置來管理氣泡。例 如一適當實施例可將一氣泡管理結構沿著流體饋道來設在 一方便的位置處。另一例則可將空氣清除孔設在第7及8圖 中所示的噴嘴排在一端。該結構可藉成核作用來產生一氣 泡並局部地加熱墨汁以保持連續的釋氣，而設計成能有效 地減少墨汁中的氣體含量再供至列印頭，該結構亦可被製 成能界定一空間來供流體饋道穿過。 在一如此實施例中，一結構可界定一空間來供墨汁流 過。該墨汁在通過該結構時可被加熱令其釋氣而造成氣 泡。該等氣泡可藉刻意地選擇連接於該空間之開孔的相對 尺寸和形狀，並配合該空間的形狀而來被管理。例如墨汁 可沿該流體饋路來流動，而由一第一開孔進入該空間，並 由一第二開孔離去。一第三開孔具有一最小尺寸係大於該 第一及第二開孔的最小尺寸，而可容氣泡移離該空間，並 22 1335872 更能有效地與墨汁隔離。此程序亦可藉推拔化該空間的形 狀，以使該空間之一最小限制區靠近該第三開孔而來加 強。此僅為另一用來管理氣泡的實施例。專業人士應可得 知其它適用的結構。

上述各實施例可提供用來管理在一列印頭或其它流體 噴射裝置中之氣泡的方法和系統。該等氣泡可藉控制導入 或導出一空間例如饋墨通道的相對尺寸而來管理。某些實 施例係利用一空氣清除孔來作為該等開孔之一者，並選用 能促使一氣泡移動穿過該空氣清除孔而非別的開孔之相對 10 尺寸。 雖本發明的概念已藉結構特徵和方法步驟來以文字具 體描述，但應請瞭解所附申請專利範圍並不受限於前述的 特徵或步驟。而是，該等特徵和步驟僅作為可行的方式來 被揭露。 15

t圖式簡單說明3 第1圖示出一實施例之列印機的正視圖。 第2圖示出一實施例之列印匣的立體圖。 第3圖示出一實施例之第2圖中的列印頭之部份截面 圖。 20 第 4a、4c、4e、4g、4i、4k、4m及 4〇 圖示出一實施例 之第3圖中的流體噴射裝置之部份放大截面圖。 第4b、4d、4f、4h、4j、41、4n圖示出一實施例之分別 在第4a、4c、4e、4g、4i ' 4k、4m圖中的流體喷射裝置之 部份頂視圖。 23 1335872 第5a圖示出一實施例之流體噴射裝置的部份截除立體 圖。 第5b圖示出第5a圖中之流體噴射裝置的部份截面圖。 第5c圖示出第5a圖中之流體喷射裝置的部份頂視圖。 5 第5d圖示出另一實施例之流體噴射裝置的部份截除立 體圖。 第5e圖示出第5d圖中之流體噴射裝置的部份截面圖。 第5f圖示出第5d圖中之流體噴射裝置的部份頂視圖。

第5g圖示出又另一實施例之流體喷射裝置的部份截除 10 立體圖。 第5h圖示出第5g圖中之流體喷射裝置的部份截面圖。 第5i圖示出第5g圖中之流體喷射裝置的部份頂視圖。 第6圖示出又另一實施例之流體噴射裝置的部份放大 戴面圖。 15 第6a圖示出第6圖之流體喷射裝置的部份頂視圖。 第6b圖示出第6圖之流體喷射裝置的變化構造之部份 頂視圖。 第7圖示出又另一實施例的流體喷射裝置之部份頂視 圖。 20 第7a圖示出第7圖之流體噴射裝置的部份放大頂視圖。 第8圖示出又另一實施例的流體喷射裝置之部份頂視 圖。 【主要元件符號說明】 202…列印匣 100…印表機 24 1335872

204…列印頭 206…匣體 208…表面 304…槽道 306…紐 310...第一基材表面 312…第二基材表面 314···薄膜層 316…加熱元件 318…濾膜 320···孔隙 322···阻隔層 324…孔層 326…通道 328···腔室 330…噴嘴 332…空氣清除孔 400…腔室通孔 401..·外表面 402…内表面 403…外凸液面 404…墨滴 406…氣泡 506…墨汁 508…中央區 510…毛細管區 512···凸肋 702…歧管區 704…歧管通孔 706…通道通孔

25 Λ

Claims (1)

1335872

10 15 20 第94丨丨6()94號申請案申請專利範圍修正木 十、申請專利範圍： 1. 一種流體喷射裝置，包含： 一腔室，其被構形成經由一喷嘴來喷出流體細滴； 一饋流通道，其被構形成經由一第一開孔將流體饋 至該腔室，並被構形成經由至少一不同的第二開孔來接 收流體；及 一第三開孔，其與該饋流通道相耦合，其中該饋流 通道係進一步被構形以迫使氣泡形成大氣泡，直到與該 大氣泡相關聯之一驅力造成該大氣泡經由該第三開孔 被排出該流體噴射裝置為止。 2.如申請專利範圍第1項之流體喷射裝置，其中該第三開 孔延伸至該流體喷射裝置的一外表面，而該流體細滴亦 係由此外表面喷出。 3. 如申請專利範圍第1項之流體喷射裝置，其中該第三開 孔包含一被形成在一孔層中的開孔。 4. 如申請專利範圍第1項之流體喷射裝置，其中該第一開 孔沿一第一孔軸延伸，該至少一不同的第二開孔沿一第 二孔軸延伸，而該第三開孔沿一第三孔軸延伸，且其中 該第三開孔垂直於第三孔軸所測得之一最小尺寸係大 於第一開孔垂直於第一孔軸所測得之一最小尺寸及該 等第二開孔垂直於第二孔軸所測得之一最小尺寸。 5. 如申請專利範圍第1項之流體噴射裝置，其中該饋流通 道之尺寸窄至該腔室寬至該第三開孔，致使在饋流通道 中擴大的氣泡移到該第三開孔。 26 1335872 ?务6月％修(以正替換頁 其中該第三開 其中該第三開 其中該第三開 其係形成一列 6. 如申請專利範圍第1項之流體噴射裝置， 孔包含一中央區及一毛細管區。 7. 如申請專利範圍第1項之流體噴射裝置， 孔包含一中央區及一凸肋。 5 8.如申請專利範圍第1項之流體喷射裝置， 孔係被設在該饋流通道上。 9.如申請專利範圍第1項之流體噴射裝置， 印頭。 10.—種流體喷射裝置，包含： 10 一腔室，其被構形成經由一位在該流體喷射裝置之 一表面中的喷嘴來噴出流體； 一流體通道，其被構形成經由至少一第一開孔來接 收流體，並經由至少一不同的第二開孔來將流體輸送至 該腔室；及 15 一用以由該通道移除氣泡之構件，其中該饋流通道 係進一步被構形以限制氣泡形成大氣泡，直到與該大氣 泡相關聯之一驅力造成該大氣泡藉由該用以移除氣泡 之構件經由所形成之一空氣清除孔被排出至該流體喷 射裝置之一外表面為止。 20 11.如申請專利範圍第10項之流體噴射裝置，其中該用以移 除的構件被構形成經由該表面來排除氣泡》 12. —種流噴射裝置，包含： 一對腔室，被構形成可喷出流體； 一饋流通道，大致延伸於該對腔室之間，並被構形 27 1335872 έ月+Γ曰修(更)正替換頁

10 15

成經由一對開孔將流體供至該對腔室内；及 至少一其它開孔，沿該通道來介設且通到該流體喷 射裝置之一外表面，以由該流體喷射裝置移除空氣，其 中該饋流通道係進一步被構形以限制氣泡形成大氣 泡，直到與該大氣泡相關聯之一驅力造成該大氣泡被排 出該至少一其它開孔為止。 13. 如申請專利範圍第12項之流體噴射裝置，其中該饋流通 道係由該等開孔朝向該至少一其它開孔大致呈推拔。 14. 如申請專利範圍第12項之流體喷射裝置，其中該饋流通 道具有一第一尺寸，該第一尺寸係垂直於該等開孔之間 的長度所測得，該第一尺寸比一垂直於該長度且靠近該 至少一其它開孔處所測得的第二尺寸更小。 15. 如申請專利範圍第14項之流體喷射裝置，其中該饋流通 道具有一第三尺寸，該第三尺寸垂直於該長度且垂直於 該第一尺寸所測得，該第三尺寸比一垂直於該長度且垂 直於第二尺寸並靠近該盖少一其它開孔處所測得的第 四尺寸更小。 16.如申請專利範圍第12項之流體噴射裝置，其中該對腔室 被構形成由設在一孔層中的第一類噴嘴來喷出流體，且 20 其中該至少一其它開孔包含一設在該孔層中的第二類 喷嘴。 17. 如申請專利範圍第14項之流體喷射裝置，其中該至少一 其它開孔係包含一中央區與一毛細管區。 18. 如申請專利範圍第14項之流體喷射裝置，其中該至少一 28 1335872 其它開孔包含一中央區及 肋。 ?岸6月项修(fc正替換頁 被形成在該中央區上的凸

10 15 20 H 一種流體噴射裝置，包含： 主少一腔室，用以 戈出沿—饋流路所接收的流體； 該饋流路會延伸通過―结 ’ 第—開孔而進入一饋流通 道中，並通過一第二開孔而4 J札而進入該腔室内，其中該第— 開孔具有垂直於該饋流路戶 厅/貝J传之一最小尺寸，該尺寸 係小於該第二開孔之一最小尺寸；及 一空氣清除孔’沿-孔輪延伸而流_合至該饋流 通道，該^氣清除孔_成為❹!該流體喷置之_ 外表面’且其中該空氣清除孔具有垂直於該空氣清除孔 的孔轴制得之一最小尺寸，該尺寸係大於該第二開孔 的最小尺寸’其中該饋流通道係進—步被構形以限制氣 泡形成大氣泡，直到與該大氣泡相關聯之一驅力造成該 大氣泡被排出該空氣清除孔為止。 20. 如申請專利範圍第19項之流體喷射裝置其中該饋流通 道由一靠近該空氣清除孔處的較寬闊區推拔至—遠離 該空氣清除孔而靠近該腔室的較狹窄區。 21. 如申請專利範圍第19項之流體喷射裝置，其中該饋流通 道由一罪近該空氣清除孔處的較寬闊區推拔至—遠離 該空氣清除孔而靠近該第一開孔的第一較狭窄區，並由 該較寬闊區推拔至一靠近該第二開孔的第二較狹窄區。 22.如申請專利範圍第19項之流體噴射裝置，其中該空氣清 除孔包含一中央區及一毛細管區。 29 1335872 ?库έ月‘修(奐)正替換頁 23. 如申請專利範圍第19項之流體噴射裝置，其中該空氣清 除孔包含一中央區及一被形成在該中央區上的凸肋。 24. —種流體噴射裝置，包含： 至少一腔室，用以經由一第一開孔噴出流體，該至 5 少一腔室被構形成經由一第二開孔接收來自一饋流通 道的流體；及 另一開孔，其被流體耦合至該饋流通道且沿該饋流 通道形成，該另一開孔被構形成由該流體喷射裝置排除 空氣； 10 其中該饋流通道由靠近該另一開孔處的第一尺寸 推拔至靠近該第二開孔處的第二尺寸，其中該饋流通道 係進一步限制氣泡形成大氣泡，直到與該大氣泡相關聯 之一驅力造成該大氣泡被排出該另一開孔為止。 25. 如申請專利範圍第24項之流體喷射裝置，其中該另一開 15 孔具有一垂直於該另一開孔的孔軸所測得的最小尺 寸，該尺寸係小於該第一開孔垂直該第一開孔的孔軸所 測得之一最小尺寸。 26. 如申請專利範圍第24項之流體喷射裝置，其中該另一開 孔包含一中央區及一毛細管區。 20 27.如申請專利範圍第24項之流體喷射裝置，其中該另一開 孔包含一中央區及一被形成於該中央區上的凸肋。 30