CN101903180B - 流体喷射器芯片和制造液滴生成器的方法 - Google Patents

流体喷射器芯片和制造液滴生成器的方法 Download PDF

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Abstract

一种具有气泡清除流体架构的液滴生成器(100，600，700)，包括：喷流室(110，610，710)；入口(155，655)，所述入口(155，655)将所述喷流室(110，610，710)流体地连接到流体储存器(140，640，740)；和出口(120，400，620，720)，所述出口(120，400，620，720)构造成使从所述喷流室(110，610，710)喷射的流体液滴通过。所述出口(120，400，620，720)的几何结构以及所述入口(155，655)的几何结构构造成使得所述出口(120，400，620，720)几何结构与所述入口(155，655)几何结构相比对于气泡(300，310，410)的膨胀或运动具有明显更低的阻碍。

Description

流体喷射器芯片和制造液滴生成器的方法
技术领域
本发明涉及流体喷射器芯片和制造液滴生成器的方法。
背景技术
热喷墨技术广泛用于精确快速地分配少量流体。热喷墨技术通过使用加热元件使喷流室内的少许流体蒸发，从而将流体的液滴喷射出喷嘴。蒸汽快速膨胀，迫使小液滴从喷嘴喷出。然后，加热元件关闭，蒸汽快速坍塌，从而将更多的流体从储存器中吸入喷流室。
流体存储在储存器内，且通过喷嘴进行分配，这些流体可能吸收并保持有气体，例如大气中的氮气、氧气或二氧化碳。在一定条件下，这些气体可从溶液中析出形成气泡。这些气泡在喷流室内可被逐渐捕获，阻碍液滴喷射，从而造成打印缺陷，降低打印质量。
发明内容
本发明提供了一种具有自清除液滴生成器的流体喷射器芯片，包括：
喷流室；
包括喉部和至少一个岛状物的入口几何结构，所述入口几何结构将所述喷流室流体地连接到流体储存器；和
喷嘴，所述喷嘴包括圆形喷口，所述圆形喷口由喷嘴半径限定，所述喷嘴构造成使从所述喷流室喷射的流体液滴通过；
其中，所述入口几何结构和所述喷嘴构造成使得所述喷嘴几何结构与所述入口几何结构相比，对于包含在所述喷流室内的气泡的膨胀或运动具有明显更低的阻碍；
其中所述圆形喷口的所述喷嘴半径大于临界半径，所述临界半径被定义为所述入口几何结构和所述喷嘴对于包含在所述喷流室内的气泡的膨胀或运动呈现相同阻力时的半径。
优选地，所述出口几何结构进一步包括锥角，所述锥角小得以致所述临界半径可利用公式2/rc＝1/h+1/w来计算，其中，rc等于所述临界半径，h等于所述入口几何结构中的矩形开口的高度，并且w等于所述矩形开口的宽度。
优选地，所述出口几何结构进一步包括锥角，所述临界半径利用下式计算
P bp + 2 σ ( 1 - sin α - cos α tan α ) ( - 2 σ P a - P bp + ( 2 σ P a - P bp ) 2 - r c 2 - r c tan α ) = σ cos θ [ 1 h + 1 w ]
其中，rc等于所述出口几何结构的所述临界半径，h等于所述入口几何结构中的矩形开口的高度，w等于所述矩形开口的宽度，Pbp等于内背压，Pa等于大气压力，σ等于流体表面张力，并且α等于所述出口几何结构的所述锥角。
优选地，所述入口几何结构和所述出口几何结构被构造成使得包含在所述喷流室内的所述气泡穿过所述喷嘴排出所述喷流室。
本发明还提供了一种制造自清除液滴生成器的方法，包括：提供所述液滴生成器的喷流室的出口，所述出口具有的几何结构相比于所述喷流室的入口向形成在所述液滴生成器的所述喷流室内的气泡提供较小的阻力，所述方法进一步包括：
选择参数，所述参数限定了所述液滴生成器的性能的期望标准；
限定喷嘴的几何结构以及喷流室以满足所述参数；
计算出描述所述入口的最大开口的最大高度和宽度组合；以及
基于所述入口的所述最大开口计算所述喷嘴的临界最小尺寸。
优选地，所述方法进一步包括向所述出口提供开口尺寸，所述开口尺寸足够大以致于使得所述出口相比所述入口向形成在所述喷流室内的所述气泡提供较小的阻力。
优选地，所述参数包括液滴尺寸。
优选地，所述最大高度和宽度组合利用公式2/rc＝1/h+1/w来计算，其中，rc等于所述临界半径，h等于所述入口中的矩形开口的高度，w等于所述矩形开口的宽度。
优选地，所述方法进一步包括将所述出口定位成接近所述喷流室的后壁，以便有效改善流过所述喷流室的流体流的均匀性并减少所述后壁和所述出口之间的停滞点。
优选地，所述入口包括喉部和岛状物。
优选地，所述入口和出口被形成为使得所述气泡在所述出口处的曲率半径大于在所述入口处的曲率半径。
附图说明
附图示出了本文所描述原理的各种实施例，并且这些附图是说明书的一部分。所示出的实施例仅是示例性的，并不限制权利要求的范围。
图1是根据本文所述原理的液滴生成器的示例性实施例的示意图。
图2是根据本文所述原理的液滴生成器的示例性实施例的剖面图。
图3A到图3F是根据本文所述原理示出气泡在液滴生成器内发展的示例性时间顺序的示意图，其中气泡被捕获在喷流室内。
图4A到图4F是根据本文所述原理示出气泡在液滴生成器内发展和运动的示例性时间顺序的示意图，其中液滴生成器构造成将气泡通过喷嘴清除。
图5是流程图，其根据本文所述原理示出了用于设计自清除液滴生成器的方法的一个示例性实施例。
图6是示意图，其根据本文所述原理示出了用于自清除液滴生成器的几何结构的一个示例性实施例。
图7A和图7B分别是根据本文所述原理的单入口喷墨芯片架构的一个示例性实施例的示例性剖视平面图和示例性剖视侧面图。
在所有附图中，相同的附图标记表示相似但不一定相同的元件。
具体实施方式
如上所述，空气泡给喷墨打印头带来了问题，因为这种气泡可逐渐被捕获在喷流室内从而阻碍液滴喷射，造成打印缺陷或降低打印质量。由于气泡会将那些溶解在墨液中的气体收集起来，因此气泡会持续生长并且难以去除。然而，正如本文所要描述的，构建通入喷流室内并且对气泡生长更具有限制性的流动路径，将促使这些气泡从喷流喷嘴膨胀出来并破裂，从而允许流体重新填充喷流室。无论装置所喷射的为何种流体，这均可应用。虽然喷墨技术一开始是被开发用于在打印应用中精确地喷射墨液，但喷墨技术现在广泛用于精确分配或喷射流体的各种领域。因此，本说明书描述的原理可广泛应用于多种流体，包括由喷墨头分配的墨液。
在下面的描述中，出于解释的目的，阐明了许多具体的细节，以便提供对本***和方法的全面理解。然而，本领域技术人员应当明白，上述***和方法也可在没有这些具体细节的情况下得到实施。说明书中关于“实施例”、“示例”或类似文字的描述意味着，与某个实施例或示例有关的具体特征、结构或特性至少被包括在那一个实施例中，但不必被包括在其他实施例中。各种场合中出现的短语“在一个实施例中”或说明书中多处中出现的类似短语，并不一定指代同一个实施例。
图1是液滴生成器100的一个实施例的示例性顶视图，该液滴生成器100处于流体喷射器(诸如热喷墨打印头)中。液滴生成器100由喷流室110、喷嘴120和入口几何结构155组成，该入口几何结构155包括多个岛状物130和喉部150。入口几何结构155将喷流室110与流体储存器140流体地连接。一般而言，流体被从流体储存器140吸出、经过岛状物130、穿过喉部150，然后进入喷流室110中。岛状物130和喉部150的结合防止了大于特定尺寸的颗粒进入喷流室110。
由于液滴生成器100的尺寸很小，毛细力/表面张力成为影响流体与固体或气体之间相互作用的主导力。当液体和固体壁之间的外部分子间力强于液体内的粘性分子间力时，即发生毛细作用。毛细力趋向于将流体吸入喷流室110，并且使其保持在那里。
图2是液滴生成器100的一个实施例的剖面图。该剖面图示出了喷流室110、入口几何结构155和喷嘴120。流体通过毛细作用或通过其他力从储存器140(图1)吸入喷流室110。在均衡条件下，流体不会流出喷嘴120，而是在喷嘴出口内形成凹形弯月面。
为了将液滴从液滴生成器100喷出，加热元件200被定位成接近喷流室110。电力经过加热元件200，使得加热元件200的温度快速升高，从而使紧挨着加热元件200的那一小部分流体蒸发。流体的蒸发产生了快速膨胀的蒸汽，其克服了将流体保持在喷流室110和喷嘴120内的毛细力。随着蒸汽继续膨胀，液滴被从喷嘴120喷射。
在形成蒸汽泡之后，流过加热元件200的电流被切断，从而使得加热元件200快速冷却。蒸汽化流体的包层发生破裂，将另外的流体从储存器拉入喷流室110内，以替换被液滴带走的流体容积。另外，毛细力趋向于将流体吸入喷流室110。之后，液滴生成器100准备好开始新的液滴喷射循环。一般而言，液滴生成器100应当充满流体，从而使其可一直朝打印介质喷射液滴。
流体穿过喷流室110的流动是液滴生成器100的主要冷却机制。加热元件200产生的热量中的很大部分由周围的液体吸收，然后通过喷嘴120喷射这些液体。
所喷射液滴的尺寸由喷流室的几何结构、加热元件的容量及操作、流体的材料性质以及其他因素确定。在许多情况下，可从喷流室高频率地喷射出极小的液滴(质量为1-10纳克)。
多个液滴生成器100可被包含在一个流体喷射器或喷墨芯片中。在一些情况下，可在打印之前，利用分离的电阻性加热元件对喷墨芯片进行加热。通过在使用液滴生成器100之前对喷墨芯片进行加热，液滴生成器100内独立的加热元件200所产生的加热激增(heatingsurge)可被最小化。打印期间将喷墨芯片保持在基本等温状态降低了芯片打印性能的不期望变化。
如上所述，空气泡可给喷墨芯片带来问题，因为空气泡可被捕获在喷流室内，从而阻碍液滴喷射。在喷流室内形成气泡的一种可能机制是溶解在流体内的气体从溶液中析出，由此产生气泡。在一些情况下，喷墨芯片的温度上升使得流体可在溶液中保持的气体量降低。随着温度上升，气体被迫从流体中析出，从而形成气泡。特别是在打印需求繁重时，喷流室的温度可高于流体接触的其他区域或表面的温度。由于温度较高，导致气泡更易于在喷流室内孕育。
如已指出的，热喷墨打印机内产生的温度上升会促使溶解在流体内的空气从溶液中析出，产生填充喷流室的气泡，从而导致打印缺陷，降低打印质量。当气泡在喷流室内形成时，液滴喷射机制可能就不再可行。加热元件200继续循环地打开和关闭，但加热元件200附近可能并没有足够的流体来产生蒸汽泡，将流体推出喷流室110。另外，即使产生了蒸汽泡，喷流室内也可能没有足够的流体来有效地喷射液滴。在没有流体流过喷流室的情况下，喷流室的温度会急剧上升。喷流室内上升的温度使得气体从流体中析出的速度提高，由此导致喷流室内孕育的所有气泡的尺寸都增大，由此使情形进一步恶化。只要温度保持为升高状态，则这些气泡将继续生长，从而阻碍喷流室的操作。
可通过几种方法从喷流室去除空气。例如，真空起动(vacuumpriming)可恢复适当的功能，但会消耗流体，由此增加了成本。另一种方法是降低打印头的温度，从而降低流体中的气体从溶液中析出的可能性。然而，在较快的打印速度或分配速度的情况下，不可能总是保持较低的温度。另一种方案是使用流体供应器中的“除气”流体。除气工艺将待分配流体中溶解的气体去除，使得气体后来不会从溶液中析出并产生气泡。然而，倚仗这种方法的***，在供应器等待消费者购买或使用流体时，要使用昂贵的材料来防止空气重新溶解回流体中。即使利用了昂贵的封装材料，流体也仅仅可在有限时间内得到保护。对于对于流体用量较大的消费者而言，这限制了除气工艺的有效性，因为这些消费者通常在在很短的时间内就会用光流体。
图3A到图3F是示出了气泡在液滴生成器100内发展的时间顺序的示例性示意图。图3A示出了液滴生成器100，其包括喷流室110、入口几何结构155和喷嘴120。在喷流室110内已形成了空气泡或气泡300。此时，气泡300并没有基本上填满喷流室，并且可能并没有与喷嘴120、喉部150或岛状物130直接接触。
图3B示出了继续膨胀的气泡300，这可能是由于喷流室110内温度升高造成的。随着气泡300继续膨胀，其延伸穿过喉部150并且接触岛状物130，如图3B所示。气泡300还使喷流室110内的流体移位并且与喷嘴120接触。
图3C示出了继续生长的气泡300。气泡300内的压力是均匀的，并且在气泡300的整个内表面上施加同样的力。气泡壁中最小的曲率半径决定了整个气泡300的内压力。例如，随着气泡膨胀穿过喉部区域150，其会遇到岛状物130，如图3B所示。狭窄的通道使得随着气泡挤过狭窄通道时，位于岛状物130和最近的壁之间的气泡部分形成小的曲率半径。这导致气泡300内的压力增大，由此施加比施加在气泡300整个内表面上更大的力。
气泡300内的这个内压力使得气泡300沿最小阻力方向膨胀。最小阻力方向可被定义为气泡300可以最大曲率半径膨胀的方向，这通常对应于气泡300周围最大的开口或开放空间。
在这种情况下，气泡膨胀的最小阻力路径应穿过入口几何结构155。图3D示出了继续生长并穿过岛状物130与喉部壁150之间狭窄开口的气泡300。当气泡300足够多的部分突出到入口几何结构155外时，突出部分可从原始气泡300分离，从而产生悬浮于流体储存器140中的新气泡310，如图3E所示。在新气泡310分离后，原始气泡300继续生长，再次开始将另一个气泡分离到流体储存器中的过程，如图3F所示。在这种情况下，喷流室110一直充满气泡、不可操作，直到温度下降并且气体重新溶解到流体中。
对于圆形喷口，将气泡300挤过开口所需的压力可由下面的公式限定：
P＝(2σcos(θ-α))/r    (公式1)其中：
P为内气泡压力
σ为流体表面张力
θ为流体接触角
α为喷嘴锥角
r为喷嘴半径
从上式可以看出，将气泡300挤过圆形开口所需的压力随着开口半径的增大而减小。相比于较小的开口，气泡更容易穿过较大的开口。
将气泡挤过矩形开口(例如喉部150或岛状物130形成的开口)所需的压力可由下面的公式限定：
P＝(σcos(θ-α))/(h+w)    (公式2)其中
P为内气泡压力
σ为流体表面张力
θ为流体接触角
α为锥角
h为矩形开口的高度
w为矩形开口的宽度
对于那些将从喷流室穿过喷嘴120被清除的气泡而言，气泡膨胀的最小阻力路径应该是喷嘴120，而不是喷流室入口155。在喷流室110内构建出对于气泡生长而言限制更大的流动路径，将促使这些气泡从喷嘴120膨胀出来并且破裂，从而允许流体被重新填充喷流室。
若设公式1和公式2彼此相等，并且假设入口几何结构155和喷嘴120的锥角α均为0或者足够小以致可忽略不计，那么对于给定的入口几何结构，可得到临界喷嘴半径。
2/rc＝1/h+1/w    (公式3)其中
rc为临界半径
h为矩形开口的高度
w为矩形开口的宽度
求解临界半径，可将临界半径表达为入口几何结构155内相对矩形开口的高度和宽度的函数。
rc＝(2＊h＊w)/(h+w)    (公式4)
当公式3或公式4的左侧等于对应公式3或公式4的右侧时，穿过喷嘴和入口几何结构所需的气泡压力相等。这种条件下的喷嘴半径被称为临界喷嘴半径。公式3和公式4描述了气泡生长的阻力在两个方向相等的情形。该公式的两侧对于所有打印头而言并不一定都相等。例如，对于一些自清除打印头，应当预见到公式3的左手部分将明显小于该公式的右手侧。这反映出喷嘴到气泡通道的阻力较低。
对于具有显著锥角α的几何结构，可得到：
P bp + 2 σ ( 1 - sin α - cos α tan α ) ( - 2 σ P a - P bp + ( 2 σ P a - P bp ) 2 - r c 2 - r c tan α ) = σ cos θ [ 1 h + 1 w ]
(公式5)
其中
rc为临界半径
h为矩形开口的高度
w为矩形开口的宽度
Pbp为内笔背压
Pa为大气压力
σ为流体表面张力
α为喷嘴锥角
对于具有显著锥角α的喷嘴几何结构，为了获得其临界半径的更精确表征，可在公式5中***适当的值。
如果喷嘴半径小于临界喷嘴半径，则气泡300保持被捕获在喷流室110内，如图3A到图3F所示。如果喷嘴半径大于临界喷嘴半径，则气泡300将穿过喷嘴排出。气泡300从喷嘴鼓出进入大气，此时气泡的弯月面也将破裂。然后，毛细压力将流体吸入喷流室110，将气泡内的气体推出喷嘴。然后，喷流室110填充了流体，并准备好进行工作。
图4A到图4F是示出了气泡在液滴生成器100内发展的时间顺序的示例性示意图，其中该滴生成器100的喷嘴半径大于临界喷嘴半径。图4A示出了液滴生成器100，其包括喷流室110、排出喷嘴400、喉部150和岛状物130。通向喷流室110的入口155包括岛状物130和喉部150。入口155将流体储存器140连接到喷流室110。如图4A所示，气泡410已经在喷流室110内形成。此时，气泡410没有基本填充喷流室110，并且没有与喷嘴400或入口几何结构接触。
图4B示出了：，随着流体内的气体继续从溶液中析出，气泡410继续膨胀。气泡410不断生长，直到其接触到入口几何结构155和喷嘴400。气泡410内的压力上升，气泡410朝开口运动(因为开口处膨胀阻力最小)。在这种情况下，变大的喷嘴喷口400就是气泡膨胀的最小阻力路径。
图4C示出了进入喷嘴400的气泡410。气泡410进入喷嘴400，并且在其从喷嘴400排出到空气中时破裂。图4D和图4E示出了毛细力将更多的流体吸入喷流室110并迫使剩余气体穿过喷嘴400排出。图4F示出了喷流室完全填充了流体并且准备好进行工作。
可改变液滴生成器100内的其他参数，以降低喷流室110内气泡的发生率。根据一个示例性实施例，喷嘴400被放置成尽可能接近喷流室110的后壁420。通过将喷嘴移到更接近后壁的位置处，穿过喷流室流动的流体将更加均匀。后壁420和喷嘴喷口之间可能出现的停滞点被减至最小，由此增加了将停滞区域内形成的气泡清除出喷嘴400的可能性。
对液滴重量小的液滴生成器而言，要形成自清除流体架构是困难的。对于待生成的非常小的液滴而言，喷嘴、入口几何结构和喷流室都相应地变小。在一些情况下，制造上的限制可能为入口或其他几何结构的尺寸设置了下限，从而导致喷流室不能自我清除。制造技术的最新进展允许制造更小的入口结构，从而使得即使对于液滴重量小的喷嘴也能获得自清除架构。
图5是示例性流程图，示出了用于设计具有液滴生成器的自清除流体架构的过程的一个示例性实施例。在步骤500，该过程开始，然后在步骤510，选择期望的液滴尺寸和/或其他参数以限定喷墨芯片的性能目标。根据一个示例性实施例，喷流室和喷嘴然后被设计成满足性能参数(步骤520)。然后，利用公式3或者其他类似公式，确定入口几何结构的最大高度/宽度组合(步骤530)。在设计了入口几何结构之后，进行检查以确定是否存在使得该设计不可行的制造限制或其他限制(步骤540)。如果设计被确定为不可行，则可改变设计参数并重复设计过程(步骤510到步骤540)。如果找到了满足期望参数的设计，则可终止该过程(步骤550)。
图6是用于喷墨芯片的示例性自清除流体架构的示例性平面图。如上所述，液滴生成器600包括喷流室610、入口几何结构655和喷嘴620，其中所述入口几何结构655包括喉部650和岛状物630。该入口几何结构将喷流室610流体地连接到流体储存器640。岛状物630和喉部650被设计成防止大于一定尺寸的颗粒进入喷流室。喷嘴620被构造成将从喷流室中喷射的液滴送至基底上，例如送至一张打印介质上。
第一双头箭头650代表喷嘴620的直径。在该示例中，喷嘴的直径为15.2微米。喷嘴620的半径是直径的一半，即7.6微米。第二双头箭头660代表入口几何结构内的限制性矩形开口。在该示例中，开口660的宽度为5微米，而开口的竖直高度为14微米。
利用公式4并代入所述入口开口的宽度和高度数值，可得到该设计的临界半径为7.4微米。喷嘴半径为7.6微米，大于临界半径7.4微米。因为喷嘴半径大于临界半径，可预见到液滴生成器600将是自清除的。喷流室610内形成的气泡将沿着最小阻力路径排出喷嘴620，在那里气泡将破裂，从而允许更多的流体从储存器640穿过入口几何结构655进入喷流室610。然后，喷流室610将准备好恢复其正常工作。
图7A和图7B分别是单入口喷墨芯片架构的一个示例性实施例的示例性剖视平面图和示例性剖视侧面图。图7A示出了液滴生成器700，其包括喷流室710、喉部750和喷嘴720。如前所述，喉部750将喷流室710流体地连接到流体储存器740。在该实施例中，喷嘴截面的高度和宽度是主要入口变量，而喷嘴半径是主要出口变量。
图7B是图7A的单入口喷墨芯片架构的示例性剖视侧面图。图7B示出了喷嘴750，其流体地连接喷流室710和流体储存器750。加热元件730布置在喷流室710的一侧，而喷嘴720布置在相对侧。在图7B中，喷嘴720具有明显的锥形部，这表明利用公式5可更精确地估算出使得该具体喷墨几何结构成为自清除结构所需的入口和出口尺寸。
图7B还示出了形成喷流室几何结构的层的一个示例性实施例。第一层760形成了这样一个层，即喷嘴720布置在该层内。第二层770形成了壁的一部分并且限定了喉部750的高度。根据一个示例性实施例，第二层770是引物(primer)SU8层。第三层780、785邻近于第二层770并形成了喷流室壁的另外部分，并且在一侧邻接入口开口。根据一个示例性方法，可改变入口几何结构被，以产生自清除的喷墨喷流室。作为示例而不是限制，第二层770和第三层780的相对厚度可变化以改变喷嘴750入口区域的高度。例如，如果第二层770更薄，而第三层780相应地更厚，则喷嘴750入口的高度将减小并且对于气泡运动变得更有限制性。然后，气泡可从喷嘴膨胀出来并且爆裂，从而允许气体排出并允许气泡破裂。
总之，关于从打印流体内的溶液中的气体形成气泡，液滴生成器可被设计成是自清除的。这可通过以下来实现：改变入口和出口几何结构之间的平衡，使得出口几何结构代表气泡运动和生长的较低阻力。然后在喷流室内形成的气泡自然地穿过喷嘴排出并且破裂。这允许毛细力和液滴生成器作用重新填充喷流室。然后，喷流室准备好正常工作。该自清除几何结构在不向打印***增加任何成本或复杂度的情况下允许喷流室自动恢复。
前面所给出的描述仅用于对所述原理的实施例和示例进行说明和描述。该描述并不意图是穷尽性的或者将这些原理限制于所公开的任何确切形式。通过上述教导，可能作出许多修改和变形。

Claims (11)

1.一种具有自清除液滴生成器(100，600，700)的流体喷射器芯片，包括：
喷流室(110，610，710)；
包括喉部(150，650，750)和至少一个岛状物(130，630)的入口(155，655)几何结构，所述入口(155，655)几何结构将所述喷流室(110，610，710)流体地连接到流体储存器(140，640，740)；和
喷嘴(120，400，620，720)，所述喷嘴包括圆形喷口，所述圆形喷口由喷嘴(120，400，620，720)半径限定，所述喷嘴(120，400，620，720)构造成使从所述喷流室(110，610，710)喷射的流体液滴通过；
其中，所述入口(155，655)几何结构和所述喷嘴(120，400，620，720)构造成使得所述喷嘴(120，400，620，720)几何结构与所述入口(155，655)几何结构相比，对于包含在所述喷流室(110，610，710)内的气泡(300，310，410)的膨胀或运动具有明显更低的阻碍；
其中所述圆形喷口的所述喷嘴(120，400，620，720)半径大于临界半径，所述临界半径被定义为所述入口(155，655)几何结构和所述喷嘴(120，400，620，720)对于包含在所述喷流室(110，610，710)内的气泡(300，310，410)的膨胀或运动呈现相同阻力时的半径。
2.如权利要求1所述的流体喷射器芯片，其特征在于，所述出口(120，400，620，720)几何结构进一步包括锥角，所述锥角小得以致所述临界半径可利用公式2/rc＝1/h+1/w来计算，其中，rc等于所述临界半径，h等于所述入口(155，655)几何结构中的矩形开口的高度，并且w等于所述矩形开口的宽度。
3.如权利要求1所述的流体喷射器芯片，其特征在于，所述出口(120，400，620，720)几何结构进一步包括锥角，所述临界半径利用下式计算
P bp + 2 σ ( 1 - sin α - cos α tan α ) ( - 2 σ P a - P bp + ( 2 σ P a - P bp ) 2 - r c 2 - r c tan α ) = σ cos θ [ 1 h + 1 w ]
其中，rc等于所述出口(120，400，620，720)几何结构的所述临界半径，h等于所述入口(155，655)几何结构中的矩形开口的高度，w等于所述矩形开口的宽度，Pbp等于内背压，Pa等于大气压力，σ等于流体表面张力，并且α等于所述出口(120，400，620，720)几何结构的所述锥角。
4.如权利要求1所述的流体喷射器芯片，其特征在于，所述入口(155，655)几何结构和所述出口(120，400，620，720)几何结构被构造成使得包含在所述喷流室(110，610，710)内的所述气泡(300，310，410)穿过所述喷嘴(120，400，620，720)排出所述喷流室(110，610，710)。
5.一种制造自清除液滴生成器(100，600，700)的方法，包括：提供所述液滴生成器(100，600，700)的喷流室(110，610，710)的出口(120，400，620，720)，所述出口(120，400，620，720)具有的几何结构相比于所述喷流室(110，610，710)的入口(155，655)向形成在所述液滴生成器(100，600，700)的所述喷流室(110，610，710)内的气泡(300，310，410)提供较小的阻力，
所述方法进一步包括：
选择参数，所述参数限定了所述液滴生成器(100，600，700)的性能的期望标准；
限定喷嘴(120，400，620，720)的几何结构以及喷流室(140，640，740)以满足所述参数；
计算出描述所述入口(155，655)的最大开口的最大高度和宽度组合；以及
基于所述入口(155，655)的所述最大开口计算所述喷嘴(120，400，620，720)的临界最小尺寸。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括向所述出口(120，400，620，720)提供开口尺寸，所述开口尺寸足够大以致于使得所述出口(120，400，620，720)相比所述入口(155，655)向形成在所述喷流室(110，610，710)内的所述气泡(300，310，410)提供较小的阻力。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述参数包括液滴尺寸。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述最大高度和宽度组合利用公式2/rc＝1/h+1/w来计算，其中，rc等于所述临界半径，h等于所述入口中的矩形开口的高度，w等于所述矩形开口的宽度。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述出口(120，400，620，720)定位成接近所述喷流室(110，610，710)的后壁(420)，以便有效改善流过所述喷流室(110，610，710)的流体流的均匀性并减少所述后壁(420)和所述出口(120，400，620，720)之间的停滞点。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述入口(155，655)包括喉部(150，650，750)和岛状物(130，630)。
11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述入口(155，655)和出口(120，400，620，720)被形成为使得所述气泡(300，310，410)在所述出口(120，400，620，720)处的曲率半径大于在所述入口(155，655)处的曲率半径。
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