CN1886265A - 液滴沉积设备 - Google Patents
液滴沉积设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1886265A CN1886265A CNA2004800348527A CN200480034852A CN1886265A CN 1886265 A CN1886265 A CN 1886265A CN A2004800348527 A CNA2004800348527 A CN A2004800348527A CN 200480034852 A CN200480034852 A CN 200480034852A CN 1886265 A CN1886265 A CN 1886265A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- passage
- channel
- central plane
- group
- collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title claims description 29
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 39
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 39
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 38
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 7
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 6
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 33
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 32
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 12
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 9
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 235000003642 hunger Nutrition 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000037351 starvation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14008—Structure of acoustic ink jet print heads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
Abstract
喷墨打印机具有延伸通过主体的墨通道,每个通道相对于中心平面而相对相邻的通道偏移。集管延伸通过主体,与各通道相交,以限定通道端部轮廓。一个通道的通道端部轮廓大体上是相邻的通道的通道端部轮廓的镜像,这样各通道和集管之间的边界的声波反射系数对于所有的通道大体上相同。通道端部轮廓的倾斜区域方便形成用于通道电极的连接轨迹。
Description
技术领域
本发明涉及液滴沉积设备,在重要的示例中涉及喷墨打印头,特别是按需供墨式(drop on demand)喷墨打印头。
背景技术
在工业打印应用中,吞吐量(throughput)经常是关键的要求。对于喷墨打印,让每单位时间的打印区域最大化的任务可以用不同的方式来解决。所有这些方法的吞吐量能力是在单位时间内通过单个喷嘴所传输的总的墨体积。当然,打印机的输出准确且均匀可靠仍然非常重要,不管是在打印纸之上而是从被打印的图像到被打印的图像。
在已知的结构中,通道(channel)形成在压电材料的主体内,通过墨通道内的声波的作用,被喷射的墨的液滴通过通道壁的变形(deflection)产生。
EP-A-0278590中提出了偏移交替的墨通道。但是,试验显示,该偏移(offset)可能导致性能的变化,特别是从相邻的偏移通道的墨喷射速度的差异。
发明内容
根据本发明的一方面,提供了一种液滴沉积设备,包括:主体结构,所述主体结构限定中心平面,并在所述平面内限定通道延伸方向;多个细长液滴喷射通道,所述通道延伸通过平行于中心平面并在通道延伸方向上的主体结构,各通道相对所述中心平面而相对相邻的通道偏移;各液滴喷射喷嘴与各通道连通;致动装置,用于在所选择的通道内产生声波并由此通过各喷嘴有效进行液滴喷射;集管(manifold),所述集管平行于所述中心平面并与通道延伸方向正交延伸通过主体结构,集管与各通道相交以限定通道端部轮廓(end profile),一个通道的通道端部轮廓在相邻通道的通道端部轮廓的中心平面内大体上成镜像,这样各通道和集管之间的边界的声波反射系数对于所有的通道大体上相等。
本申请人已经确定偏移通道布置内的声波反射率的变化是液滴喷射速度的重要因素,因此,本发明的该方面提供了具有小得多的液滴喷射速度变化(如果有的话)的偏移通道的优点。
有利地,各通道端部轮廓包括相对通道延伸方向倾斜的轮廓表面,对一个轮廓的轮廓表面的倾斜角度与相邻的通道是相等或者相反的。
倾斜的通道端部轮廓在将各通道内的电极与提供驱动波形的电路进行连接的导电轨迹(conductive track)的形成中提供了相当的协助。这些电学可导的轨迹通过沉积连续导电层以及接着激光移除材料以描绘轨迹而方便地形成。
在另外一方面中,本发明在于一种液滴沉积设备,包括:主体结构,所述主体结构限定中心平面,并在所述平面内限定通道延伸方向;多个细长液滴喷射通道,所述通道平行于中心平面并在通道延伸方向上延伸通过主体结构;第一组通道,所述第一组通道沿着与中心平面正交的第一偏移方向相对中心平面偏移;和第二组通道,所述第二组通道沿着与中心平面正交的第二偏移方向相对中心平面偏移;各液滴喷射喷嘴与各通道连通;致动器,所述致动器包括连接有电极的压电材料各区域,所述电极用于接收驱动信号,各致动器在接收到驱动信号时用于在所选择的通道内产生声波并由此通过各喷嘴有效进行液滴喷射;集管,所述集管平行于所述中心平面并与通道延伸方向正交延伸通过主体结构,集管与各通道相交以限定通道端部轮廓,导电轨迹在各通道的通道端部轮廓的至少一部分之上延伸,这些导电轨迹将驱动信号承载到电极,所述第一组通道的通道端部轮廓在第二组通道的通道端部轮廓的中心平面内大体上成镜像,这样各通道和集管之间的边界的声波反射系数对于所有的通道大体上相等。
优选地,集管的横截面相对中心平面对称。
在另外一方面中,本发明在于一种液滴沉积设备,包括:主体结构,所述主体结构限定中心平面,并在所述平面内限定通道延伸方向;多个细长液滴喷射通道,所述通道平行于中心平面并在通道延伸方向上延伸通过主体结构;第一组通道,所述第一组通道沿着与中心平面正交的第一偏移方向相对中心平面偏移;和第二组通道,所述第二组通道沿着与中心平面正交的第二偏移方向相对中心平面偏移;各液滴喷射喷嘴与各通道连通;电学可制动装置,用于在所选择的通道内产生声波并由此通过各喷嘴有效进行液滴喷射;集管,所述集管平行于所述中心平面并与通道延伸方向正交延伸通过主体结构,集管与各通道相交,第一组通道在集管处具有与第二组通道的集管处的声波反射系数不同的声波反射系数;第一电驱动电路,用于提供用于致动第一组通道的通道的第一驱动波形;第二电驱动电路,用于提供用于致动第二组通道的通道的第二驱动波形,第一和第二组通道被交替致动,第一驱动波形与第二驱动波形不同在于必须保证从第一组的通道和第二组的通道的液滴喷射速度相同的程度。
有利地,第一驱动波形与第二驱动波形不同在于驱动电压、脉冲上升或者脉冲宽度。
在又一方面中,本发明在于一种液滴沉积的方法,包括步骤:提供主体结构,所述主体结构限定中心平面,并在所述平面内限定通道延伸方向;多个细长液滴喷射通道,所述通道平行于中心平面并在通道延伸方向上延伸通过主体结构,各通道相对所述中心平面而相对相邻的通道偏移;各液滴喷射喷嘴与各通道连通;集管延伸通过主体结构,平行于所述中心平面并与通道延伸方向正交,集管与各通道相交以限定通道端部轮廓;在第一通道内产生声波并由此通过各喷嘴有效液滴喷射;在与第一通道相邻的第二通道内产生声波,并由此使得有效通过各喷嘴进行液滴喷射;和安置使得第一通道和集管之间的边界的声波反射系数等于第二通道和集管之间的边界的声波反射系数。
在又一方面中,本发明在于一种液滴沉积设备的使用,液滴沉积设备包括:主体结构,所述主体结构限定中心平面,并在所述平面内限定通道延伸方向;多个细长液滴喷射通道,所述通道平行于中心平面并在通道延伸方向上延伸通过主体结构;第一组通道,所述第一组通道沿着与中心平面正交的第一偏移方向相对中心平面偏移;和第二组通道,所述第二组通道沿着与中心平面正交的第二偏移方向相对中心平面偏移;各液滴喷射喷嘴与各通道连通;电学可致动装置,用于在所选择的通道内产生声波并由此通过各喷嘴有效进行液滴喷射;集管,所述集管平行于所述中心平面并与通道延伸方向正交延伸通过主体结构,集管与各通道相交,第一组通道在集管处具有与第二组通道的集管处的声波反射系数不同的声波反射系数,所述使用包括步骤:交替地施加用于致动第一组通道的所选择的通道的第一驱动波形和用于致动第二组通道的所选择的通道的第二驱动波形,第一驱动波形与第二驱动波形不同在于必须保证从第一组的通道和第二组的通道的液滴喷射速度相同的程度。
优选地,第一驱动波形与第二驱动波形不同在于驱动电压、脉冲上升或者脉冲宽度。
在一种形式中,本发明在于一种液滴沉积设备,包括致动器板,所述致动器板在预定的通道间隔处包括多个通道,每个所述通道具有预定的长度d1,一部分所述长度具有恒定的深度,一部分所述长度具有改变的深度;喷嘴板,所述喷嘴板提供所述致动器通道的端壁和所述盖通道;其中所述致动器通道包括声学反射修改装置。
在另外一种形式中,本发明在于一种液滴沉积设备,包括致动器板,所述致动器板在预定的通道间隔处包括多个通道,每个所述通道具有预定的长度d1,一部分所述长度具有恒定的深度,一部分所述长度具有改变的深度;盖板,所述盖板在预定的通道间隔处包括多个通道,并具有通道长度d2,d2小于d1;所述致动器通道的至少一个与所述盖通道的至少一个对齐(in registry with);喷嘴板,所述喷嘴提供所述致动器通道的端壁和所述盖通道;其中至少一些所述致动器通道包括声学反射修改装置,这样与盖通道对齐的致动器通道所形成的喷射通道的声学反射大体上与未与盖通道对齐的致动器通道形成的喷射通道的声学反射相同。
有利地,声学反射修改装置包括横过致动器通道的长度延伸的槽,所述槽优选地填充以喷射流体,或者声学透明固体,例如环氧树脂或者其它粘合剂。
附图说明
本发明现在将只通过示例参照下述附图来说明,其中:
图1是根据本发明的一个实施例的喷墨打印机的示意图;
图2是通过显示在图1中的喷墨打印机的一部分的放大尺寸上的截面;
图3、4和5是显示了主要部件的相对配置的示意图;
图6是显示驱动电路的方框图;
图7、8和9是显示了图6的驱动电路的操作的可选形式的波形图;
图10是根据本发明的另外的实施例的按需供墨式喷墨打印机的等矩(isometric)、局部剖视图;
图11是图10的打印头内的通道和喷嘴的配置的视图;
图12是通过图10的打印头的侧视图;
图13是图10的打印头的俯视平面图;
图14、15是显示偏移通道的不同布置的视图;
图16、17是显示了本发明的可选另外形式的视图;
图18、19、20和21是显示了如图16和17中所示的结构的制造的视图。
具体实施方式
开始参照图1,根据按需供墨式(drop on demand)喷墨打印头10包括:体结构12、集成电路驱动布置14和印刷电路板16。体结构12形成有多个平行的墨通道18,所述墨通道18沿着箭头20所示的方向延伸。喷嘴板22(如图2中所示)被固定在体结构12的前边处并对各通道18限定喷墨喷嘴24。各通道18从相关的喷嘴24延伸到墨供给或者移除集管(manifold)26,所述集管沿着与箭头的方向20正交的方向通过体结构12。
如图2中更加清楚地所示,体结构12从顶层30和底层32形成。在最简化的形式中,这些层30、32的每一个包括例如PZT的电极(poled)压电材料。对于这两层的每一个,由层压材料形成可能是方便的,包括在层30、32之间的边界处的PZT,具有例如氧化铝或者玻璃的适当的背撑衬底(backing substrate)。墨通道18例如通过锯割(sawing)层30、32所形成。如图5、6中最清楚所示,相邻的通道18相对通过层30、32之间的边界限定在该示例中的中心平面偏移。这样,第一组通道(在一个示例中是奇数通道)延伸相对较短的距离到层30内和相对较长的距离到层32内。第二组通道(在一个示例中是偶数通道)延伸相对较长的距离到层30内和相对较短的距离到层32内。在图2中,相对偶数通道的中心平面的位置显示为标记18的实线,而奇数通道的位置通过标记为18’的点线来显示。
墨集管26通过切割或者形成在各层32、30内的对齐和互补槽34、36形成。各槽34和36具有相对方向20在大约45度上倾斜的前边34、36A、相似地倾斜大约45度的扁平基部34、36B和后部34、36C。
压电材料(例如参看图5)的壁50限定在相邻的通道18之间,如现有技术中公知,压电材料的这些壁用作致动器来使得能够通过相关的通道18的喷嘴24有效进行墨液滴的喷射。具体而言,在层30、32的相交平面处或者附近设置在通道的内壁上的电极52使得施加横过压电材料的相对电极区域的电场,导致壁以波浪饰(chevron)形成件那样变形。[例如参看EP-A-0277703和EP-A-0278590]
当将适当的驱动信号施加到电极52,声波沿着所选择的墨通道行进,导致墨的液滴喷射。在通过喷嘴板22所限定的通道的端部处以及通过集管26限定的墨通道的端部处的墨通道内的该声波的行为对于打印头的正确、可靠性能是关键的。两组通道(在该情况下即是说奇数和偶数通道)由于它们的偏移的结果与集管26不同的相交因此具有不同的通道端部轮廓。图3示意显示了具有其对应的通道端部轮廓54的偶数通道;图4相似地显示了具有其通道端部轮廓56的奇数通道。如图3、4中所示的是层30、32的相交的平面或者中心平面的线58。但是,可以观察到两组通道的通道端部轮廓在那个中心平面内彼此是镜像的。这具有非常重要的结果是,在墨集管26处的两组通道的声学反射系数横过所有的通道大体上是相同的,尽管具有不同的偏移。
用该方式保证声波以相似的方式横过所有的通道在集管处反射对于提供均匀的喷射速度是关键的因素。
提供通道的奇数组的相对较大部分的通道端部轮廓和通道的偶数组的相对较小部分的倾斜平面34A用作最有用的目的。它们允许轨迹60使用简单和可靠的过程形成,所述轨迹60从电极50延伸到丝焊(wire bonds)位置62,用于连接到集成电路。这样,在一个示例中,轨迹可以通过将适当的金属材料沉积到层32上、用后续的激光过程来移除金属材料来形成,并留下彼此紧密分开但是可靠隔离的轨迹。无电镀镍金属喷镀是用于形成连续的层的有用的技术。可以理解,对墨通道呈献垂直表面的墨集管将不是很容易允许这样的技术。
在其中声波反射的等同不能用充分的精度保证的布置中,如图6所示就可以提供两组通道以用不同的波形来被驱动以补偿声波反射中的任何变化,并由此保证均匀的液滴喷射速度。这样,具有多个连接到各丝焊位置62的连接82的驱动电路80设有两个驱动波形发生器82、84。触发电路(flip-flops)86用于提供将这两个波形发生器交替地输出到驱动电路80的输出。
驱动电路被安置以顺序地致动两组通道,触发电路86操作以同步多路复用(multiplex)所述两个波形。两个波形可以在很多方面不同。它们例如可以对于驱动电压不同;这显示在图7中,在图7中一个波形显示为实线88,另外一个显示为虚线90。可选的方案显示在图中,其中波形对脉冲上升或者脉冲上升和下降不同。在如图9所描述的布置中,波形的脉冲宽度不同。
现在参照图10、11和12,描述了根据本发明的喷墨打印机的另外的实施例。
在氧化铝或者其它适当的材料的基部100上形成有第一层压电材料102。在该层之上形成有第二层压电材料104。墨通道106被切割或者形成在这两个压电层102、104内,方式与参照前述的视图中描述的相似。
通道106的偏移布置显示在图11中,所述图11也显示了喷嘴108。在该情况下,喷嘴本身偏移。这是可以用于本发明的不同的实施例中的可选项以补偿从不同的通道组喷射的液滴的被打印介质上的任何分离。
方便地由注塑模制塑料形成的隔板(bulkhead)框架110形成在基部108上,该隔板框架包括两个平行端部部件112(只有一个显示在图10中)和两个平行的横向部件114、116。隔板横向部件116朝向压电层102、104的内边表面,这些边表面限定内集管118。压电层102的边表面102a在对基部100大致45度的角度倾斜。压电层104的边表面104a在相等和相对的角度处倾斜。
集成电路120容纳在隔板横向部件114、116之间。该集成电路容纳用于限定在相邻的墨通道之间的可致动的壁的驱动电路并参照前述的实施例进行详细的说明。导电轨迹122延伸横过隔板横向部件116之下的基部100的上表面、横过限定墨集管118的基部100的一部分和上到所述倾斜表面102a,以与形成在墨通道之内的电极连接。
一堆金属或者塑料箔(foils)124、126和128横过打印机延伸。在该堆的顶部上定位典型地塑料材料的分隔器层130,金属过滤器板(metalfilter plate)132坐落在该分隔器层的顶部上。细墨入口孔134的岸形成在过滤器板132内。墨流入物通过端口136对其相关的框架138提供。墨出口端口138与形成在过滤器板132内的相对较大的孔140以及堆层126、128连通。在过滤器板132之下,切离区域142设置在分隔器层130内。该切离区域通过切割经由堆124、126和128的横向槽144与墨集管118连通。从与压电材料相邻的打印头的端部,指状件(finger)146延伸到槽142内。这些指状件从图11中更为清楚地看到,并通过隔离器层130和三个堆层124、126和128形成。沿着槽144的相对端,台阶148通过移除层124、126形成。从该台阶向后延伸,横过隔板件116和在集成电路120以及隔板件114之上,通过移除层126限定墨出口路径。该路径与孔140连通。这样可以看到,墨流经入口端口136、通过过滤器孔134、横过切离区域142并通过槽144,主要在指状件146和台阶148之间。墨从集管118通过经由移除层126限定的路径至孔140和出口端口138。
将认识到,有多种选择将墨供给到集管和从集管供给。
更为关注偏移通道尺寸是有帮助的。
图14描绘了其中只有两个前述层之一由压电材料形成的布置,这是致动器板200。电极202使用取向真空沉积过程形成在致动器板的壁上。如所描述,这导致根据形成在致动器板内的通道的深度而在不同喷射通道部分之上延伸的涂层。当通过致动器通道提供更大深度的通道时,电极在通道的中心部分之上延伸。在通过致动器通道在致动器板内提供更小的通道深度,那么电镀延伸到通道的基部。
在图14的致动器操作时,DB=Dc,即各通道的深度是450μm,交替通道延伸300μm到致动器板200部件内和150μm到盖204内;以及分别地300μm到盖内和150μm到致动器部件内,可以发现根据喷射墨滴的通道,液滴的速度显著变化。申请人相信上通道的更高的效率部分由于在盖通道的端部处的更大的声学反射系数导致。盖通道的端部以进入墨供给集管的直边开口终止,这提供了有效的声学边界。如所解释和现有技术中所公知,声波在致动器壁移动时在喷射通道内启动。波向后沿着通道行进并在是墨中的声音的速度的函数的时间上在声学边界处反射。然后声波沿着通道向前行进,并可以通过致动器壁的进一步的运动强化,液滴在适当的时间上喷射。声学边界在所有的这样地方设置:在所述位置声阻改变,例如墨深度的改变或者高阻通道到低阻室内的突然开口。其它形式的声学边界在现有技术中是公知的。可以相信,盖通道的端部的与通道的长度方向正交的直边比通过致动器通道提供的声学边界更为有效地反射声波。一定数目的打印头被形成,所述打印头具有整体通道深度550μm,但是盖和致动器通道的深度变化。令人惊讶的是,发现从延伸更大的距离到盖部件内的通道和延伸更大的距离到致动器部件内的通道所喷射的墨滴的速度可以通过选择适当的深度,且由此适当的通道横截面区域来平衡。在该实施例中,所述速度在围绕7.5m/s处平衡,550μm通道长度分别在盖部件和致动器部件内通过215μm和335μm形成,交替的通道分别在盖部件和致动器部件内延伸335μm和215μm。可以理解,对于通道的其它深度和宽度具有优选的通道结构。
偏移通道的另外的益处在于可以保持高频,但是在这样的速率上从喷射通道喷射的墨阻止将墨供给到喷射通道的不足(starvation)问题通过提供更大横截面区域的喷射通道而减小。
如图14所示的具有单体悬臂设计的偏移通道打印头对于较低的通道具有比用在前述实施例中的波浪饰偏移通道打印头需要更高的驱动电压,以及在图9中为了比较进行了描述。此处,致动器部件300通过两个PZT层压板320、322形成。
两个相反电极PZT材料之间的粘合接头定位在通道壁的可移动部分的中心处,通道壁的可移动部分用电极完全覆盖。测量显示与相同的偏移通道深度的单体设计相比的波浪饰设计对于液滴形成产生较高的效率增加,并允许减小驱动电压大于10V。
现在还没有发现,通过修改致动器通道的声学反射系数来进一步增加喷射特性。图16描述了声学反射室325形成在致动器部件内的情况。图17描述了声学反射室通过沿着通道的长度延伸在10μm和1000μm之间的距离的声学透明粘合层330形成,所述距离可以采用普通的实验来实现所需的声学反射。
致动器板根据图18、19中所描述的步骤来制造。热匹配到活性PZT 432的材料的支撑件430设有扁平部分434,PZT或者层压PZT安装在所述扁平部分434上。PZT通过胶(glue)436粘合到支撑件,所述胶436对将在致动器内使用的墨声学透明。通过声学透明,这意味着胶体提供了与墨体相同的声学反射系数。所述胶必须与墨成化学惰性。PZT的后部和支撑件之间的胶的深度优选地大于PZT的基部和支撑件之间的胶的深度,因为这对支撑件提供了刚性连接但是具有较高的声学反射系数。
在PZT致动器的后部处胶的适当厚度提供了所需的声学反射系数。通道438被锯切,其延伸通过PZT和胶并进入支撑件。环氧树脂胶特别适合。
上通道(通道更大地延伸到盖部件内)和下通道(通道更大地延伸到致动器部件内)之间的墨滴的速度可以通过施加成为2-循环、2-相发射顺序(firing sequence)来平衡。相邻的上通道在第一电压上的致动器顺序的第一循环和第一相内致动。较低的通道在需要在上、下通道的喷射特性内保证平衡性的更大的电压处在打印头的第二相和第二循环内致动。该技术即使在声学反射特性如上所述修改的地方也可以被使用。如前所提及,对于使用不同的电压的可选是不同的脉冲上升或者不同的脉冲宽度。
这样并且在该结构内形成致动器部件提供了一系列(run-out)的优点,即,就制造性能(例如切割和锯割)和具有声学反射系数改进的电连接而言在喷射通道的后部处具有变化的深度。致动器的该部分参照了偏移通道进行了描述,但是,与致动器通道内被改进的声学边界相关的修改可以相同地施加到不具有例如在图20、21中的偏移的通道,在图20中,盖部件没有通道,在图21中,盖部件设有通道。设置在盖内的通道提供了更大的效率和串扰(cross-talk)减小的通道,所述通道只在该致动器通道内形成。
尽管本发明参照了形成一组的奇数通道和形成另外一组偏移通道的偶数通道进行了显示,可选的分组布置将对普通技术人员是明显的。这只是在不背离如权利要求书中所限定的本发明的情况下的大量修改的一个。
如此处的说明书或者权利要求书中所描述的各特征可以与从此处所描述的本发明的说明书或者权利要求中所描述的任何其它特征进行组合。
Claims (21)
1.一种液滴沉积设备,包括:主体结构,所述主体结构限定中心平面,并在所述平面内限定通道延伸方向;多个细长液滴喷射通道,所述通道平行于中心平面并在通道延伸方向上延伸通过主体结构,各通道相对所述中心平面而相对相邻的通道偏移;各液滴喷射喷嘴与各通道连通;致动装置,用于在所选择的通道内产生声波并由此通过各喷嘴有效进行液滴喷射;集管,所述集管平行于所述中心平面并与通道延伸方向正交延伸通过主体结构,集管与各通道相交以限定通道端部轮廓,一个通道的通道端部轮廓在相邻通道的通道端部轮廓的中心平面内大体上成镜像,这样各通道和集管之间的边界的声波反射(refection)系数对于所有的通道大体上相等。
2.根据权利要求1所述的液滴沉积设备,其中,各通道端部轮廓包括相对通道延伸方向倾斜的轮廓表面,对一个通道的轮廓表面的倾斜角度与相邻的通道是相等或者相反的。
3.根据权利要求1或者2所述的液滴沉积设备,其中,对于各通道电学可导轨迹在一部分通道端部轮廓之上延伸。
4.根据权利要求3所述的液滴沉积设备,其中,所述电学可导轨迹通过连续的导电层的沉积和后续的材料的移除以描绘轨迹来形成。
5.根据权利要求4所述的液滴沉积设备,其中,所述材料在激光过程中被移除。
6.一种液滴沉积设备,包括:主体结构,所述主体结构限定中心平面,并在所述平面内限定通道延伸方向;多个细长液滴喷射通道,所述通道平行于中心平面并在通道延伸方向上延伸通过主体结构;第一组通道,所述第一组通道沿着与中心平面正交的第一偏移方向相对中心平面偏移;和第二组通道,所述第二组通道沿着与中心平面正交的第二偏移方向相对中心平面偏移;各液滴喷射喷嘴与各通道连通;致动器,所述致动器包括具有电极的压电材料各区域,所述电极被连接用于接收驱动信号,各致动器在接收到驱动信号时用于在所选择的通道内产生声波并由此通过各喷嘴有效进行液滴喷射;集管,所述集管平行于所述中心平面并与通道延伸方向正交延伸通过主体结构,集管与各通道相交以限定通道端部轮廓,导电轨迹在各通道的通道端部轮廓的至少一部分之上延伸,这些导电轨迹将驱动信号承载到电极,所述第一组通道的通道端部轮廓在第二组通道的通道端部轮廓的中心平面内大体上成镜像,这样各通道和集管之间的边界的声波反射(refection)系数对于所有的通道大体上相等。
7.根据权利要求6所述的液滴沉积设备,其中,集管的横截面相对中心平面对称。
8.根据权利要求6或者7所述的液滴沉积设备,其中,还包括:第一电驱动电路,用于提供第一驱动波形,用于致动第一组通道的通道;和第二电驱动电路,用于提供第二驱动波形,用于致动第二组通道的通道,第一和第二组通道交替地致动,第一驱动波形与第二驱动波形区别在于必须保证从第一组的通道和第二组的通道的相同液滴喷射速度的程度。
9.根据权利要求8所述的液滴沉积设备,其中,第一驱动波形与第二驱动波形不同在于驱动电压、脉冲上升或者脉冲宽度。
10.一种液滴沉积设备,包括:主体结构,所述主体结构限定中心平面,并在所述平面内限定通道延伸方向;多个细长液滴喷射通道,所述通道平行于中心平面并在通道延伸方向上延伸通过主体结构;第一组通道,所述第一组通道沿着与中心平面正交的第一偏移方向相对中心平面偏移;和第二组通道,所述第二组通道沿着与中心平面正交的第二偏移方向相对中心平面偏移;各液滴喷射喷嘴与各通道连通;电学可致动装置,用于在所选择的通道内产生声波并由此通过各喷嘴有效进行液滴喷射;集管,所述集管平行于所述中心平面并与通道延伸方向正交延伸通过主体结构,集管与各通道相交,第一组通道在集管处具有与第二组通道的集管处的声波反射系数不同的声波反射系数;第一电驱动电路,用于提供用于致动第一组通道的通道的第一驱动波形;第二电驱动电路,用于提供用于致动第二组通道的通道的第二驱动波形,第一和第二组通道被交替致动,第一驱动波形与第二驱动波形不同在于必须保证从第一组的通道和第二组的通道的相同液滴喷射速度的程度。
11.根据权利要求10所述的液滴沉积设备,其中,第一驱动波形与第二驱动波形不同在于驱动电压、脉冲上升或者脉冲宽度。
12.一种液滴沉积的方法,包括步骤:提供主体结构,所述主体结构限定中心平面,并在所述平面内限定通道延伸方向;多个细长液滴喷射通道平行于中心平面并在通道延伸方向上延伸通过主体结构,各通道相对所述中心平面而相对相邻的通道偏移;各液滴喷射喷嘴与各通道连通;集管平行于所述中心平面并与通道延伸方向正交延伸通过主体结构,集管与各通道相交以限定通道端部轮廓;在第一通道内产生声波并由此通过各喷嘴有效进行液滴喷射;在与第一通道相邻的第二通道内产生声波,并由此使得有效通过各喷嘴进行液滴喷射;和安置使得第一通道和集管之间的边界的声波反射(refection)系数等于第二通道和集管之间的边界的声波反射系数。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,各通道端部轮廓包括相对通道延伸方向倾斜的轮廓表面,对一个通道的轮廓表面的倾斜角度与相邻的通道是相等或者相反的。
14.一种液滴沉积设备的使用,所述液滴沉积设备包括:主体结构,所述主体结构限定中心平面,并在所述平面内限定通道延伸方向;多个细长液滴喷射通道,所述通道平行于中心平面并在通道延伸方向上延伸通过主体结构;第一组通道,所述第一组通道沿着与中心平面正交的第一偏移方向相对中心平面偏移;和第二组通道,所述第二组通道沿着与中心平面正交的第二偏移方向相对中心平面偏移;各液滴喷射喷嘴与各通道连通;电学可致动装置,用于在所选择的通道内产生声波并由此通过各喷嘴有效进行液滴喷射;集管,所述集管平行于所述中心平面并与通道延伸方向正交延伸通过主体结构,集管与各通道相交,第一组通道在集管处具有与第二组通道的集管处的声波反射系数不同的声波反射系数,所述使用包括步骤:交替地施加用于致动第一组通道的所选择的通道的第一驱动波形和用于致动第二组通道的所选择的通道的第二驱动波形,第一驱动波形与第二驱动波形不同在于必须保证从第一组的通道和第二组的通道的相同液滴喷射速度的程度。
15.根据权利要求14所述的使用,其中,第一驱动波形与第二驱动波形不同在于驱动电压、脉冲上升或者脉冲宽度。
16.一种液滴沉积设备,包括致动器板,所述致动器板在预定的通道间隔处包括多个通道,每个所述通道具有预定的长度d1,一部分所述长度具有恒定的深度,一部分所述长度具有改变的深度;喷嘴板,所述喷嘴板提供所述致动器通道和所述盖通道的端壁;其中所述致动器通道包括声学反射修改装置。
17.一种液滴沉积设备,包括致动器板,所述致动器板在预定的通道间隔处包括多个通道,每个所述通道具有预定的长度d1,一部分所述长度具有恒定的深度,一部分所述长度具有改变的深度;盖板,所述盖板在预定的通道间隔处包括多个通道,并具有通道长度d2,d2小于d1;所述致动器通道的至少一个与所述盖通道的至少一个对齐(in registry with);喷嘴板,所述喷嘴提供所述致动器通道和所述盖通道的端壁;其中至少一些所述致动器通道包括声学反射修改装置,这样与盖通道对齐的致动器通道所形成的喷射通道的声学反射大体上与未与盖通道对齐的致动器通道形成的喷射通道的声学反射相同。
18.根据权利要求16或者17所述的设备,其中,声学反射修改装置包括横过致动器通道的长度延伸的槽。
19.根据权利要求18所述的设备,其中,所述横向槽填充以喷射流体。
20.根据权利要求18所述的设备,其中,所述横向槽填充以声学透明固体。
21.根据权利要求20所述的设备,其中,所述声学透明固体是粘合材料,优选地是环氧树脂。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB0322590.1A GB0322590D0 (en) | 2003-09-26 | 2003-09-26 | Droplet deposition apparatus |
GB0322590.1 | 2003-09-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1886265A true CN1886265A (zh) | 2006-12-27 |
Family
ID=29286907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNA2004800348527A Pending CN1886265A (zh) | 2003-09-26 | 2004-09-27 | 液滴沉积设备 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20070206055A1 (zh) |
EP (1) | EP1687145A2 (zh) |
JP (1) | JP2007506580A (zh) |
KR (1) | KR20060096443A (zh) |
CN (1) | CN1886265A (zh) |
AU (1) | AU2004276066A1 (zh) |
BR (1) | BRPI0414796A (zh) |
CA (1) | CA2540182A1 (zh) |
GB (1) | GB0322590D0 (zh) |
RU (1) | RU2323094C2 (zh) |
WO (1) | WO2005030490A2 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102442064A (zh) * | 2010-10-08 | 2012-05-09 | 精工爱普生株式会社 | 流体喷射装置及医疗设备 |
CN103660565A (zh) * | 2012-08-31 | 2014-03-26 | 精工爱普生株式会社 | 液体喷出装置 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012027366A2 (en) | 2010-08-23 | 2012-03-01 | President And Fellows Of Harvard College | Acoustic waves in microfluidics |
WO2012121019A1 (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | コニカミノルタIj株式会社 | 液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの駆動方法 |
WO2014004630A1 (en) * | 2012-06-27 | 2014-01-03 | President And Fellows Of Harvard College | Control of entities such as droplets and cells using acoustic waves |
US10258987B2 (en) | 2014-06-26 | 2019-04-16 | President And Fellows Of Harvard College | Fluid infection using acoustic waves |
EP3341116B1 (en) | 2015-08-27 | 2022-03-16 | President and Fellows of Harvard College | Sorting method using acoustic waves |
US11701658B2 (en) | 2019-08-09 | 2023-07-18 | President And Fellows Of Harvard College | Systems and methods for microfluidic particle selection, encapsulation, and injection using surface acoustic waves |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4887100A (en) * | 1987-01-10 | 1989-12-12 | Am International, Inc. | Droplet deposition apparatus |
JPS63312158A (ja) * | 1987-06-13 | 1988-12-20 | Fuji Electric Co Ltd | インクジェット記録ヘッド |
JPH08187846A (ja) * | 1995-01-09 | 1996-07-23 | Brother Ind Ltd | インクジェット記録装置 |
US6188416B1 (en) * | 1997-02-13 | 2001-02-13 | Microfab Technologies, Inc. | Orifice array for high density ink jet printhead |
JPH10272771A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Brother Ind Ltd | インクジェットヘッド |
US6033059A (en) * | 1998-03-17 | 2000-03-07 | Eastman Kodak Company | Printer apparatus and method |
JP2000085116A (ja) * | 1998-09-10 | 2000-03-28 | Brother Ind Ltd | インクジェット記録装置及びその駆動調整方法 |
GB2362610B (en) * | 2000-05-25 | 2003-06-11 | Seiko Instr Inc | Head chip and head unit |
-
2003
- 2003-09-26 GB GBGB0322590.1A patent/GB0322590D0/en not_active Ceased
-
2004
- 2004-09-27 CN CNA2004800348527A patent/CN1886265A/zh active Pending
- 2004-09-27 BR BRPI0414796-0A patent/BRPI0414796A/pt not_active IP Right Cessation
- 2004-09-27 KR KR1020067008003A patent/KR20060096443A/ko not_active Application Discontinuation
- 2004-09-27 EP EP04768679A patent/EP1687145A2/en not_active Withdrawn
- 2004-09-27 WO PCT/GB2004/004136 patent/WO2005030490A2/en active Application Filing
- 2004-09-27 JP JP2006527494A patent/JP2007506580A/ja not_active Abandoned
- 2004-09-27 AU AU2004276066A patent/AU2004276066A1/en not_active Abandoned
- 2004-09-27 RU RU2006114029/12A patent/RU2323094C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2004-09-27 CA CA002540182A patent/CA2540182A1/en not_active Abandoned
- 2004-09-27 US US10/573,701 patent/US20070206055A1/en not_active Abandoned
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102442064A (zh) * | 2010-10-08 | 2012-05-09 | 精工爱普生株式会社 | 流体喷射装置及医疗设备 |
CN102442064B (zh) * | 2010-10-08 | 2015-05-27 | 精工爱普生株式会社 | 流体喷射装置及医疗设备 |
CN103660565A (zh) * | 2012-08-31 | 2014-03-26 | 精工爱普生株式会社 | 液体喷出装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BRPI0414796A (pt) | 2006-11-21 |
RU2323094C2 (ru) | 2008-04-27 |
RU2006114029A (ru) | 2007-11-10 |
GB0322590D0 (en) | 2003-10-29 |
WO2005030490A3 (en) | 2005-06-30 |
AU2004276066A1 (en) | 2005-04-07 |
WO2005030490A2 (en) | 2005-04-07 |
EP1687145A2 (en) | 2006-08-09 |
US20070206055A1 (en) | 2007-09-06 |
KR20060096443A (ko) | 2006-09-11 |
JP2007506580A (ja) | 2007-03-22 |
CA2540182A1 (en) | 2005-04-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1290702C (zh) | 喷墨打印头 | |
EP0622210A1 (en) | Multiple-orifice drop-on-demand ink jet print head having improved purging and jetting performance | |
JP5689652B2 (ja) | 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法 | |
JP3215838B2 (ja) | パルス化小滴沈積装置 | |
US20060055741A1 (en) | Ink-jet head | |
CN1121946C (zh) | 喷墨记录头 | |
US9283758B2 (en) | Method of manufacturing liquid jet head, liquid jet head, and liquid jet apparatus | |
JP2005515101A (ja) | 液滴付着装置 | |
JP2008054401A (ja) | 圧電アクチュエータ及び該圧電アクチュエータの製造方法 | |
US6568796B2 (en) | Head chip and head unit having head chip | |
CN1886265A (zh) | 液滴沉积设备 | |
EP1640164B1 (en) | Liquid-jetting apparatus and method for producing the same | |
EP2915670B1 (en) | Liquid jet head and liquid jet apparatus | |
CN1680096A (zh) | 液滴产生设备 | |
CN100343056C (zh) | 喷墨头 | |
WO1995010416A1 (fr) | Tete a jet d'encre, son procede de production et procede de commande associe | |
CN1273297C (zh) | 喷墨记录头及其生产方法 | |
CN1636726A (zh) | 液滴产生设备 | |
JP2015085621A (ja) | 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置 | |
JP3298755B2 (ja) | インクジェットヘッドの製造方法 | |
EP3981602A1 (en) | Printing apparatus and method | |
JPH1191114A (ja) | インクジェット記録ヘッドのノズル板の製造方法 | |
JPH11348278A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
WO1999011461A1 (en) | Integrated head assembly for an ink jet printer | |
JP2001105609A (ja) | インクジェットヘッド |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |