專利名稱：微滴沉積的方法及設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及微滴沉積的方法及設備，其中，一經(jīng)要求就通過改變腔室的體積使微滴從腔室經(jīng)過噴嘴而噴射。
腔室體積的改變最好是通過壓電致動器來實現(xiàn)，例如通過結(jié)合于腔室上的壓電材料的偏轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。這樣一種布置示于我們較早的說明書EP0277703A中，被結(jié)合于本文作參考。這種裝置的特點是，細長的盛油墨腔室在該腔室的端壁上設有噴嘴(稱為“端射裝置(end-shooter)”結(jié)構(gòu))。
這種裝置的問題是在非使用時期的期間，腔室中的油墨可能會變質(zhì)，導致固體顆粒積累在腔室端部而可能堵塞噴嘴。如果噴嘴是在腔室的一個長壁上，例如沿腔室的中間設置(即“側(cè)射裝置(side-shooter)”結(jié)構(gòu))，也會發(fā)生同樣的問題，雖然程度或許輕些。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的目的是通過提供流過噴嘴的清洗流體來解決這個問題。
一方面，本發(fā)明提供了一種微滴沉積的方法，該方法包括，通過改變腔室的體積來改變細長腔室中的液體壓力，以便為了沉積而通過腔室的一個端部的噴嘴噴射微滴，和使腔室中的液流超出補充噴射微滴的所需量，該流體通過噴嘴。
另一方面，本發(fā)明提供了微滴沉積設備，該設備包括，在其一端具有噴嘴的細長腔室，為了沉積，工作中的液體微滴從腔室通過該噴嘴而噴射，用于通過改變腔室體積來改變腔室中的液體壓力以完成所述微滴的噴射的裝置，以及用于使腔室中的液流超出補充噴射微滴的所需量的裝置，該流體通過噴嘴。
本發(fā)明的再一方面提供了微滴沉積設備，該設備包括，具有噴嘴的細長腔室，為了沉積，工作中的液體微滴從腔室通過該噴嘴而噴射，用于通過改變腔室的體積來改變腔室中的液體壓力以完成所述微滴的噴射的裝置，用于使通過腔室的液流超出補充噴射微滴的所需量的裝置，該流體通過噴嘴，以及具有縱向隔擋件的腔室，流體圍繞該隔擋件通過腔室的端部。
噴嘴可在腔室的端壁上或在腔室的縱向壁上。
腔室可用隔擋件縱向地分隔，液流在隔擋件的一側(cè)上沿著一個方向而在隔擋件的另一側(cè)沿著相反方向。
在側(cè)射裝置的實施例中，在細長腔室的一個端部有增壓腔，液體從隔擋件的一側(cè)通過增壓腔流向隔擋件的另一側(cè)，增壓腔是這樣的，即細長腔室內(nèi)的液體中的壓力波通過增壓腔中的液體反射出來。
腔室的至少一個壁可由壓電材料制成，而且可包括多個電極以通過對該材料施加電位差使材料以剪切模式發(fā)生變形。
在又一方面，本發(fā)明提供了微滴沉積設備，該設備包括，在其一端部具有噴嘴的細長腔室，為了沉積，工作中的液體微滴從腔室通過噴嘴而噴射，至少一個由壓電材料制成的腔室縱向壁，用于向壓電材料施加電位差的電極裝置，使材料以剪切模式變形并由此完成所述微滴的噴射，和縱向地延伸以在腔室內(nèi)限定多個流動通路的腔室隔擋件，與噴嘴有間隔的隔擋件端部，由此液流通過噴嘴從一個流動通路流向另一個流動通路。
隔擋件一般可延伸成平面平行于縱向壁。
另一方案是，縱向壁可被隔擋件縱向地分隔。
壓電材料可包括極性相反的區(qū)域，在隔擋件的每一側(cè)上有一個該區(qū)域，由此把電位差施加在該材料上使它變形成人字形。
另一個方案是，在隔擋件每一側(cè)上的壓電材料可包括極性相反的區(qū)域，由此把電位差施加在該材料上使它在隔擋件的每側(cè)上變形成人字形。
隔擋件可包含噴嘴的軸線。
隔擋件可包括壓電材料的縱向壁，該壓電材料的縱向壁在壁的一側(cè)上具有處于地電位的第一電極，并且第一電板暴露于液體中，和在壁的另一側(cè)上的第二電極，并且第二電極不暴露于液體中。
于是隔擋件可包括兩個所述壁，每個壁具有暴露于液體中的所述一側(cè)，每個壁的所述另一側(cè)彼此相隔開和互相面對。
可包括有一孔板，該孔板布置于隔擋件的端部與形成腔室端壁的結(jié)構(gòu)之間，噴嘴限定于該腔室的端壁中。
本發(fā)明還包括用上述方法操作或包含上述設備的打印機。
現(xiàn)將只用實例參考附圖對本發(fā)明進行描述，其中

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的打印頭；
圖2A、2B及2C表示根據(jù)本發(fā)明的打印頭的局部的縱向剖視圖、剖視圖及透視圖；圖3表示本發(fā)明的另一個實施例；圖4表示圖1的打印頭的局部；圖5表示本發(fā)明的另一個實施例；圖6表示本發(fā)明的再一個實施例；和圖7表示圖2的實施例的變型。
參考圖1，打印機包括(就與本發(fā)明相關(guān)的而論)頁寬排列打印頭10，該打印頭10包含有多個打印頭模塊12，每個模塊12具有64個終結(jié)在噴嘴14中的通道。紙頁或其它打印介質(zhì)16如箭頭18所示橫越穿過打印頭，而點的打印圖像按照編制的程序通過來自噴嘴的微滴的沉積來生成。模塊12相對于紙頁進給方向成傾斜，以便增大打印分辨率(縮小點距)。
作為頁寬排列的代替，可結(jié)合合適的橫移機構(gòu)使用較少數(shù)量的模塊12(或甚至是單個模塊)，以使單個模塊或多個模塊如原來已知的那樣前后穿過紙的寬度。然而，示出了頁寬排列，因為在具有大量噴嘴的頁寬排列中使噴嘴保持清潔的問題是特別重要的。如箭頭20所指示，油墨從儲油墨容器22供給，其速率大于微滴沉積所需的，如后面所描述，油墨依靠重力通過打印頭循環(huán)，并經(jīng)過收集容器或貯槽以及泵26返回至儲油墨容器22。由儲油墨容器提供以用于通過打印頭循環(huán)的壓力一般為10mm水柱。
在更仔細地考慮打印頭模塊12的結(jié)構(gòu)之前，請參考概略性表示出本發(fā)明的圖2A、2B及2C。
圖2A是通過典型的打印頭的縱向剖視圖，該打印頭由極性相反的壓電材料的兩個板片30、32構(gòu)成，該壓電材料諸如是鋯鈦酸鉛(PZT)。各板片上鋸有平行的通道34，并被面對面裝配成具有配準的通道，以便形成細長的腔室36。各板片之間是一片諸如UPILEX(商標)的聚酰亞胺材料38，構(gòu)成一隔擋件，該隔擋件把腔室分隔成兩個流動通路。一般每個板片約為150mm厚，而片38為20mm至50mm厚。噴嘴板40布置成穿過每個腔室的端部以封閉腔室，并提供各個噴嘴42。電極44、46設置在腔室的每一側(cè)上，位于片38的上方及下方，以使腔室的側(cè)壁(例如48)以剪切模式偏轉(zhuǎn)成人字形，以便利用如EP0277703A中描述的聲壓波來改變腔室的體積和噴出微滴49。
在每個腔室36中，隔擋片38在其最靠近噴嘴的邊緣50處被修剪，以便為油墨沿腔室的上部分流向噴嘴和沿下部分離開噴嘴提供路徑，如箭頭52所示，隔擋件端部周圍的流體通過噴嘴的內(nèi)端部并清洗它。
應理解，隔擋件可設置成平面平行于腔室的電極支承側(cè)壁44，以代替與它們交叉的情況，如圖3中54處所示。
圖4所示為一個打印頭模塊12的分解視圖。兩個極性相反的PZT板片56、58具有鋸成的多個平行通道，該通道部分地延伸穿過它們的厚度，板片56、58裝配成背對背，以便未鋸部分60、62在腔室的兩部分之間構(gòu)成隔擋件，該腔室是由背對背配準的通道的對構(gòu)成的。電極和圖2的44、46相似地設置在通道的聲作用部分內(nèi)，以便根據(jù)已知的原理使共用壁偏轉(zhuǎn)并使微滴通過噴嘴14噴出。夾在板片56、58的端部和板64之間的是板66，在該板64上設有多個噴嘴14，在該板66上將細長孔限定成與每對穿過隔擋件的端部的通道連接，該隔擋件由未鋸部分60、62構(gòu)成。入口70及出口72的集流腔(manifold)還構(gòu)造成蓋板以封蓋每個通道的敞開頂部表面。已裝配的模塊容納于圖2的打印頭10中，位于入口及出口的增壓腔74、76之間。工作時，超出通過噴嘴噴出的量的油墨在每個腔室循環(huán)，朝外通過板片56，經(jīng)板66上的孔68穿過噴嘴的內(nèi)面，并經(jīng)板片58返回。
圖5表示的是圖4的模塊的改型。在這個實施例中，每個板片56、58用兩對板片78、80取代，板片78、80的極性彼此相反并且用位于它們之間的粘性薄膜層82裝配起來。通道84被鋸成完全穿透每對的兩個板片，而兩對板片彼此配準地用承載板86裝配起來。用隔擋件把各個腔室87配準在一起成為各通道對，該隔擋件由承載板86構(gòu)成，承載板86由此處縱向延伸，圍繞隔擋件端部的循環(huán)經(jīng)過孔板66，如圖4中所示，流動用箭頭52顯示。隔擋件86像迄今所描述的其它實施例中一樣是對準的，以便包含噴嘴14的軸線。在每個通道之間的極性相反的壓電材料的部分，在每側(cè)配裝有電極(未圖示)，以便根據(jù)施加的驅(qū)動電位變形成人字形，如EP0277703A中所描述的。
圖6表示的是本發(fā)明的另一個實施例的相關(guān)部分，其中通過提供圍繞隔擋件的油墨循環(huán)來實現(xiàn)流過噴嘴面的情況，隔擋件包括有減少電極腐蝕的特點。
PZT板片88、89被鋸開并面對面貼靠以形成三組通道90、92、94。各電極設置在各通道之間的壁96、98上，接地電極設置在通道90及94內(nèi)，而線電極在通道92之內(nèi)?；蛘咄ㄟ^遮板100或者用柔性密封劑回填這個通道來使它保持無油墨。由此僅是與油墨接觸的電極處于地電位，處于線電位的電極與該處絕緣。于是電極和與其電連接的其他導電部分以及不同金屬之間的電解腐蝕得以避免。
油墨從例如通道90圍繞隔擋件的端部經(jīng)孔板66循環(huán)并經(jīng)通道94返回，如箭頭52所示，隔擋件由壁96、98及盲通道92構(gòu)成。流體穿過噴嘴102，該噴嘴102位于通道90與通道94之間的中部，與盲通道92的被遮蓋端部對準。由此通道90、94和板66上的孔構(gòu)成單個的微滴噴射腔室，含有隔擋件96、98。在正常環(huán)境下，共同的信號施加在壁96及壁98的兩個電極對上，并且也施加在通道90、94的其它縱向壁的電極對上。
圖7所示為應用于側(cè)射裝置打印頭的本發(fā)明。腔室130被隔擋件136縱向分隔以形成上下流動通路150、152。在腔室一個端部處的增壓腔140可使油墨通過通路152向外流動以進行循環(huán)并經(jīng)通路150返回。
噴嘴100沿通路150設置在中間，位于腔室130的縱向頂壁上。沿通路150流動的油墨沖刷噴嘴100的內(nèi)端部并使它保持清潔。增壓腔140的體積選得足夠大，以使其中的油墨具有負反射系數(shù)并由此以一種方式反射壓力波，該方式就好象增壓腔是連接到油墨的入口或出口的集流腔時的方式一樣。
本實施例的其它優(yōu)點是，連接于油墨供給源和返回集流腔的打印頭入口及出口連接件兩者都在打印頭的相同側(cè)。于是制造和安裝都容易。
本說明(該術(shù)語包括各項權(quán)利要求)中公開的和/或附圖中顯示的每個特點可結(jié)合在本發(fā)明中，而與其它公開的和/或表示的特點無關(guān)。
“本發(fā)明的目的”在本說明中的陳述涉及本發(fā)明的多個優(yōu)選實施例，但不需要涉及落入在權(quán)利要求書范圍中的本發(fā)明所有的實施例。
權(quán)利要求
1.一種微滴沉積方法包括，通過改變該腔室的體積來改變一細長腔室內(nèi)的液體壓力，以便為了沉積而通過腔室的一個端部的一噴嘴噴射微滴，和使該腔室中的液流超出補充噴射微滴的所需量，該流體穿過該噴嘴。
2.微滴沉積設備包括，在其一個端部具有一噴嘴的一細長腔室，為了沉積，工作中的液體微滴從該腔室通過該噴嘴噴射，用于通過改變腔室的體積來改變該腔室內(nèi)的液體壓力以完成所述微滴的噴射的裝置，以及用于使腔室中的液流超出補充噴射微滴的所需量的裝置，該流體穿過噴嘴。
3.微滴沉積設備包括，一具有一噴嘴的細長腔室，為了沉積，工作中的液體微滴從該腔室通過該噴嘴噴射，用于通過改變腔室的體積來改變該腔室內(nèi)的液體壓力以完成所述微滴的噴射的裝置，用于使通過該腔室的液流超出補充噴射微滴的所需量的裝置，該流體穿過該噴嘴，以及具有一縱向隔擋件的腔室，液流圍繞該隔擋件在該腔室的一端部通過。
4.如權(quán)利要求3所述的設備或方法，其特征在于，該噴嘴在腔室的一縱向壁上。
5.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的設備或方法，其特征在于，該腔室被一隔擋件縱向地分隔，在該隔擋件的一側(cè)上液流沿著一個方向而在該隔擋件的另一側(cè)上液流沿著相反方向。
6.如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的設備或方法，其在該細長腔室的一個端部包括有一增壓腔，液體通過該增壓腔從隔擋件的一側(cè)流向另一側(cè)，增壓腔是這樣的，即細長腔室內(nèi)的液體中的壓力波由增壓腔中的液體反射出來。
7.如任何前述權(quán)利要求中所述的設備或方法，其特征在于，該腔室的體積是利用結(jié)合于腔室上的壓電材料來改變的。
8.如權(quán)利要求7所述的設備或方法，其特征在于，腔室的至少一個縱向壁是由壓電材料構(gòu)成的，并且該縱向壁包括電極，以便通過向該材料施加電位差使該材料以剪切模式變形。
9.微滴沉積設備包括，在其一端部具有一噴嘴的一細長腔室，為了沉積，工作中的液體微滴從該腔室通過該噴嘴噴射，腔室的至少一個縱向壁由壓電材料構(gòu)成，用于向該壓電材料施加一電位差的電極裝置，以使該壓電材料以剪切模式變形并由此實現(xiàn)所述微滴的噴射，以及一縱向地延伸的腔室隔擋件，以在腔室內(nèi)限定多個流動通路，該隔擋件的一端部與噴嘴相間隔，由此液流從一個流動通路通過噴嘴流至另一個流動通路。
10.如權(quán)利要求9或權(quán)利要求8所述的設備或方法，當從屬于權(quán)利要求3、4或5的任何一項時，其特征在于，該縱向壁被隔擋件縱向地分隔。
11.如權(quán)利要求10所述的設備或方法，其特征在于，該壓電材料包括極性相反的區(qū)域，在隔擋件的每一側(cè)上有一個該區(qū)域，由此施加給該材料的電位差使該材料變形成人字形。
12.如權(quán)利要求10所述的設備或方法，其特征在于，在隔擋件的每一側(cè)上的壓電材料包括極性相反的區(qū)域，由此施加給該材料的電位差使該材料在隔擋件的每一側(cè)上變形成人字形。
13.如權(quán)利要求8所述的設備或方法，其特征在于，隔擋件通常延伸成平面平行于縱向壁。
14.如權(quán)利要求5或權(quán)利要求9或任何從屬于以上兩權(quán)利要求的權(quán)利要求所述的設備或方法，其特征在于，隔擋件包含該噴嘴的軸線。
15.如權(quán)利要求13所述的設備或方法，其特征在于，隔擋件包括一壓電材料的縱向壁，該壓電材料的縱向壁具有，在該壁的一側(cè)上處于地電位并暴露于液體中的第一電極，和在壁的其它側(cè)上并且不暴露于液體中的第二電極。
16.如權(quán)利要求15所述的設備或方法，其特征在于，隔擋件包括兩個所述壁，每個帶有暴露于液體中的所述一側(cè)，每個壁的所述其它側(cè)相互間隔開并彼此面對。
17.如權(quán)利要求15或16所述的設備或方法，其包括一孔板，該孔板布置于隔擋件的一端部與構(gòu)成腔室的一端壁的結(jié)構(gòu)之間，該噴嘴限定在腔室的該端壁上。
18.一種打印機包括如任何一項前述權(quán)利要求所述的設備或利用如任何一項前述權(quán)利要求所述的方法進行操作。
全文摘要
微滴沉積設備包括具有噴嘴(42)的細長腔室(46),為了沉積,工作中的液體微滴從腔室通過噴嘴噴射,用于通過改變腔室的體積來改變腔室中的液體壓力以便實現(xiàn)所述微滴的噴射的裝置,以及用于使腔室中的液流增加到補充噴射微滴所需量中的裝置(38),流體通過所述噴嘴以便清洗噴嘴。
文檔編號B41J2/14GK1367737SQ008111
公開日2002年9月4日 申請日期2000年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月30日
發(fā)明者R·哈維, P·R·德魯里 申請人:薩爾技術(shù)有限公司