TWI267449B - Circulation through compound slots - Google Patents

Description

1267449 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明大致上係有關於流體射出裝置，特別是透過流 體射出裝置之流體循環技術。 C先前技術】 發明背景 習知的噴墨列印系統，如流體射出系統之實施例所示 ’包含一印字頭、一供應墨水至該印字頭之墨水供給部， 10以及一控制該印字頭之電子控制器。該印字頭，如流體射 出裝置之實施例所示，經由複數個孔或喷嘴將墨滴射至一 列印媒體，如紙張，以便列印至該列印媒體。典型地，該 等孔係以一個或多個陣列的方式排開，以使自該等孔中射 出之整齊連續的墨水得以在該印字頭和該列印媒體做相對 15 移動時，將文字或其他圖像列印至該列印媒體。 若干流體射出裝置，如印字頭中，在一基板上設有複 數個墨滴射出元件，流體經由一設於該基板内之槽或開口 繞徑至該墨滴射出元件之射出室。遺憾的是，可能降低該 流體射出裝置之運轉的氣泡及/或微粒會堆積在該基板的 2〇開口處。另外，亦有影響該流體射出裝置運轉之虞的高溫 也可能會在該墨滴射出元件運轉時產生。 因此’使流體故由該流體射出裝置循環以促使氣泡移 離該流體射出裝置及/或驅散該流體射出裝置中所產生的 高溫，是此項技藝所急於解決的課題。 1267449 【發明内容】 發明概要 一流體射出裝置包含一基板，該基板具有一第一側和 一與該第一側相對之第二側，以及複數個形成於該基板之 5 該第一側上的墨滴射出元件。該基板含有一形成於該第一 側中之第一開口，以及複數個形成於該第二側中之第二開 口，各該第二開口分別與該第一開口連接，其中，該等第 二開口和該第一開口被用以使流體經由該基板循環。 圖式簡單說明 10 第1圖為一方塊圖，例示根據本發明做成之喷墨列印系 統的一實施例。 第2圖為一概略之橫斷面圖，例示根據本發明做成之流 體射出裝置的一部份之實施例。 第3圖為一概略之透視圖，例示根據本發明做成之流體 15 射出裝置的一部份之實施例。 第4圖為一概略之橫斷面圖，例示一流體射出裝置的一 部份之實施例，包括供應流體至該流體射出裝置。 第5圖為一概略之橫斷面圖，例示第4圖中之該流體射 出裝置，包括使流體經由該基板循環。 20 第6圖為一概略之橫斷面圖，例示一流體射出裝置的一 部份之另一實施例，包括供應流體至該流體射出裝置。 第7圖為一概略之橫斷面圖，例示第6圖中之該流體射 出裝置，包括一使流體經由該基板循環之實施例。 第8圖為一概略之橫斷面圖，例示第6圖中之該流體射 1267449 出裝置，包括另一使流體經由該基板循環之實施例。 c實施方式3 較佳實施例之詳細說明 在下列較佳實施列之詳細說明中，我們將參考構成本 5 文一部份之隨附的圖示，其中以舉例方式例示本發明之特 定實施例。就此方面而言，方向用語之使用，如“頂部”、“ 底部”、“前面”、“後面”、“前緣”、“尾端”等乃參考所述之 圖示的方位。由於本發明之部件可定位於各種不同的方向 ，該等方向用語係為例示之用，絕不具有限制意圖。吾人 10 應了解，在沒有背離本發明之範圍的前提下，其他實施例 和結構上或邏輯上的改變都是可行的。是故，以下的詳細 說明不宜以限制意味視之，本發明之範圍應由隨附之申請 專利範圍界定。 第1圖例示根據本發明做成之喷墨列印系統10的一實 15 施例。該喷墨列印系統10構成一流體射出系統的一實施例 ，包含一流體射出總成，如喷墨印字頭總成12，以及一流 體供給總成，如墨水供給總成14。在所示的實施例中，該 喷墨列印系統10亦包含一架置總成16、一媒體搬運總成18 ，以及一電子控制器20。 20 該喷墨印字頭總成12，做為一流體射出總成之實施例 ，係根據本發明之一實施例做成的，且包含一個或多個經 由複數個孔或喷嘴13射出滴量之墨水或流體之印字頭或流 體射出裝置。在一實施例中，該等滴量被導向一媒體，如 列印媒體19，以便列印至該列印媒體19。該列印媒體19為 1267449 任何型態之適當的薄片物質，如紙張、厚紙卡、幻燈片、 密拉等等。典型地，該等喷嘴13係以一個或多個攔位或陣 列的方式排開，以使來自該等喷嘴13之整齊連續的墨水射 出传以在一貫施例中，使文字、符5虎及/或其他圖形或圖像 5在該噴墨印字頭總成12和該列印媒體19做相對移動時列印 至該列印媒體19。 該墨水供給總成14，做為一流體供給總成之實施例， 負責供應墨水至該印字頭總成12並包含一儲存墨水之儲藏 室15。如此，墨水會從該儲藏室15流至該噴墨印字頭總成 10 12。在一實施例中，如下所述，該墨水供給總成14和該喷 墨印字頭總成12形成一再循環墨水遞送系統。如此，墨水 會從該噴墨印字頭總成12回流至該儲藏室15。在一實施例 中，該噴墨印字頭總成12和該墨水供給總成14一起被收藏 進一噴墨或噴液匣或筆中。在另一實施例中，該墨水供給 15 總成14與該喷墨印字頭總成12分開，並經由一介面連接， 如供給管，供應墨水至該喷墨印字頭總成12。 該架置總成16以相對於該媒體搬運總成18之方式為該 噴墨印字頭總成12定位，而該媒體搬運總成18以相對於該 噴墨印字頭總成12之方式為該列印媒體19定位。是以，一 20 列印區域17在鄰近該喷嘴13處被界定於一位於該喷墨印字 頭總成12和該列印媒體19之間的區域。在一實施例中，該 噴墨印字頭總成12為一掃描式印字頭總成，而該架置總成 16包含一匣，以便以一相對於該媒體搬運總成18之方式移 動該喷墨印字頭總成12。在另一實施例中，該喷墨印字頭 1267449 總成12為一非掃描式印字頭總成，而該架置總成16以一相 對於該媒體搬運總成18之方式將該噴墨印字頭總成12固定 於一預設位置上。 該電子控制器20與該喷墨印字頭總成12、該架置總成 5 16和該媒體搬運總成18聯絡。該電子控制器2〇從一宿主系 統，如電腦，接收資料21，並包含用以暫存該資料21之記 憶體。典型地，該資料21係沿一電子、紅外線、光學或其 他貧訊轉運路徑被傳送至該喷墨列印系統1〇。該資料21代 表’比方說’待列印之文件及/或檔案。是以，該資料21為 10該噴墨列印系統10形成列印工作，並包含一個或多個列印 工作指令及/或指令參數。 在一實施例中，該電子控制器2〇提供該喷墨印字頭總 成12之控制’包括墨滴自該喷嘴13射出之時間控制。因此 ’该電子控制器20為將文字、符號及/或其他圖形或圖像形 15成於該列印媒體19上之射出墨滴定義出一個圖案。時間控 制以及射出墨滴之圖案係由列印工作指令及/或指令參數 決定的。在一實施例中，形成該電子控制器2〇之一部份的 邏輯和驅動電路位於該噴墨印字頭總成12上。在另一實施 例中’邏輯和驅動電路和該噴墨印字頭總成12分置兩處。 2 0 第2圖例示該喷墨印字頭總成12之一流體射出裝置3〇 的一部份之實施例。該流體射出裝置3〇包含一墨滴射出元 件31陣列。該墨滴射出元件31形成於一基板4〇上，該基板 4〇中设有一流體（或墨水)進料槽41。以此方式，該流體進料 槽41提供流體（或墨水)之供給予該墨滴射出元件3丨。該基板 1267449 40係以’比方說’石夕、破璃或適當的聚合體做成的。 32 ，在施射，，該墨滴射出元件31包含—薄膜結構 且有，/射電阻益34和一射出口層36。該薄膜結構32 流體(或墨水)進料料33，額體(或墨水)進料管道 —3_基板40之該賴進料_聯絡。該射出^心真有 -雨面37和-形成於該前面37之中的噴嘴開〇38。日該射出 ^36還具有—料室I;讀嘴㈣與該対開口妙 〜寻膜結構32之職體畴#道％聯絡。該發射電阻器^ 10 於4喷紫至39之中’亚包含將該發射電阻器％電力輛合 至—驅動訊號及地面之鉛塊35。 該薄膜結構32係由，比方說，—或多層由二氧化石夕、 =化石夕、氮化石夕，、多石夕晶玻璃或其他合適材料做成之 、化層或絕緣層。纟-實施例中，該薄膜結構仏亦具有〆 I疋η亥發射電阻裔34和該鉛塊35之導體層。該導體層係由 ，比方說，鋁、金、鈕、鈕鋁合金或其他金屬或金屬合金 做成的。 在一實施例中，於運轉時，流體自該流體進料槽41透 過該流體進料管道33流至該喷嘴室39。該噴嘴開口 38與該 ^射電阻器34在運轉上相關聯，以使流體滴量經由該喷嘴 開口 38(比方說，與該發射電阻器34之平面垂直）自該噴嘴室 39射出並在該發射電阻器34加電壓後射向一媒體。 該流體射出裝置30之實施例包含一熱印字頭，如前所 逃’ 一壓電印字頭、一屈曲張力印字頭，或此項技藝中所 習知之任何其他類型的流體射出裝置。在一實施例中，該 1267449 μ體射出裝置3G為一完全整合之熱喷墨印字頭。 在貫施例中，如第3圖所示，該流體射出裝置3〇之該 土板、有_第—側42和—第二側43。該第二側€與該第 一側42對立，並且在—實關巾，無第—觸大致平行 再者β亥基板40之該流體進料槽41包含一第一槽或開口 Χ及複數個第二槽或開口45。該第_開口44形成於該 土板〇之.亥第一側42並與之聯絡，而該第二開口45形成於 该基板40之該第二側43並與之聯絡。該第二開口必與該第 開料％絡以便形成一穿越該基板之開口 46。該開口 10 46,包括該第一開口44與該第二開口 45，可以形成於該基 板40上，如比方說，名為‘‘SubstrateandMeth〇d〇fF_ing

Substrate for Fluid Ejection Device”並已讓渡給本發明之受 讓人的美國專利申請案號10/062,050和1〇/〇61，514所述。 在一實施例中，該流體射出裝置30之該墨滴射出元件 15 31形成於該基板40之該第一側42上。因此，該第一侧42形 成該基板40之一前側，而該第二側43則形成該基板4〇之一 後側，其中流體（或墨水)經由該開口46從該基板40之該後侧 流至該基板40之該前側。故，流體經由該第二開口 45供給 至該第一開口44，如箭頭47所示。在一實施例中，如下所 20 述，流體沿著該第一開口44並穿過該第二開口45做循環， 如箭頭48所示。因此，該開口46提供一流體管道，以使流 體（或墨水)經由該基板40與該墨滴射出元件31聯絡。 在一實施例中，該墨滴射出元件31包含一第一墨滴射 出元件31陣列以及一第二墨滴射出元件31陣列。該第一墨 12 1267449 滴射出元件31陣列位於該第一開口44之一第一側，而該第 二墨滴射出元件31陣列則位於該第一開口44之一第二側。 是以，該發射電阻器34之一第一陣列341位於該第一開口44 之一第一側，而該發射電阻器34之一第二陣列342則位於該 5 第一開口 44之一第二侧。 在一實施例中，如第4圖和第5圖所示，該基板4〇係由 一流體歧管50所支撑的。該流體歧管50包含複數個經由該 基板40分配流體之流體通路52。詳言之，該流體通路52供 給流體至該基板40並經由該基板40使流體循環，如下文所 10 述。 在一實施例中，一閥門54與該流體歧管50聯合。該間 門54在一個或多個位置之間移動以選擇性地經由該流體歧 管50分配流體。是以’該閥門54包含複數個流體通路％， 以在該流體歧管50之該流體通路52之間分配流體。 15 如第4圖之貫施例所示’該閥門54被定位於一第一位置 上以便將流體供應至該基板40之該第二開口 45。詳細來說 ，該閥門5 4之該流體通路5 6被定位以便將流體分配至該流 體歧管50之該流體通路52，該流體通路52與該基板4〇之該 苐二開口 45聯絡’以將流體供應至該基板40之各該第二開 20 口 45。該閥門54在，比方說，該流體射出裝置30運轉時， 位於該第一位置上。當該流體射出裝置30運轉時，一或多 數個該墨滴射出元件31 (第3圖）會射出經由該第二開口 45供 給至該第一開口44之流體。 如第5圖之實施例所示，該閥門54被設置於一第二位置 13 1267449 上以便使流體經由該基板40循環。詳言之，該閥門54之一 該流體通路56的位置被定義成可以將流體分配至該流體歧 管50之一該流體通路52，該流體通路52與該基板40之一該 第二開口 45聯絡。再者，該閥門54之一該流體通路56的位 5置被定義成可以從該流體歧管50之另一該流體通路52接收 流體，該流體通路52與該基板40之另一該第二開口 45聯絡 。因而，流體係經由該基板40之該第二開口 45而循環的。 由於該基板40之該第二開口45與該基板40之該第一開口44 聯絡，流體會經由該第一開口44，以及，更精確來說，該 10 基板40來做循環。在一實施例中，該閥門54閒歇式地位於 該第二位置，而該流體射出裝置30，以及，更精確來說， 該墨滴射出元件31(第3圖），則沒有運作。 如第4圖和第5圖之實施例所示，該基板4〇之該第二開 口 45包含一第一個第二開口 451和一第二個第二開口 452， 15 各該第二開口沿該基板40之該第二側43隔離設置。因而， 在一位置上，如第4圖所示，該流體歧管5〇和該閥門54被做 成可以使該流體通路5 2和5 6將流體供應至該第一個第二開 口 451和該弟一個苐二開口 452。故，該第一個第二開口 451 和該第二個第二開口 4 5 2將流體供應至該基板4 〇之該第一 20開口 44，也因此將流體供應至該流體射出裝置30之該墨滴 射出元件31(第3圖）。 在另一位置上，如第5圖所示，該流體歧管50和該閥門 54被做成可以使該流體通路52和56將流體供應至該第一個 第二開口 45丨，並從該第二個第二開口 452接收流體。因此 14 1267449 ，該第一個第二開口 451和該第二個第二開口 452透過該基 板40之該第一開口44，也因而在該流體射出裝置30之該墨 滴射出元件31(第3圖）之間使流體循環。 在另一實施例中，如第6至8圖所示，該基板40之該第 5二開口 45包含一第一個第二開口451、一第二個第二開口 452以及一第3個第二開口 453。因而，在一位置上，如第6 圖所示’該流體歧管5〇和該閥門54被做成可以使該流體通 路52和56將流體供應至該第一個第二開口 451、該第二個第 二開口 452以及該第3個第二開口453。故，該第一個第二開 10 口 451、該第二個第二開口452以及該第3個第二開口 453將 流體供應至該基板40之該第一開口44，也因此將流體供應 至該流體射出裝置30之該墨滴射出元件31(第3圖）。 在另一位置上，如第7圖所示，該流體歧管5〇和該閥門 54被做成可以使該流體通路52和56將流體供應至該第一個 I5第二開口 451，並從該第3個第二開口 453接收流體。再者， 該第一個第二開口 452被封鎖以至於流體並不通過該第二 個第二開口452。因此，該第一個第二開口 451和該第3個第 二開口453透過該基板4〇之該第一開口44,也因而在該流體 射出裝置30之該墨滴射出元件3丨（第3圖）之間使流體循環。 20 在另一貫施例中，如第8圖所示，該流體歧管50和該閥 Π 54被做成可以使該流體通路52和56將流體供應至該第一 個第二開口 451和該第3個第二開口 453，並從該第二個第二 開口 452接收流體。因此，該第一個第二開口 451、該第二 個第二開口 452和該第3個第二開口 453透過該基板4〇之該 15 1267449 第-開口44,也因而在該流體射出裳㈣之該墨滴射出元 件31(第3圖）之間使流體循環。吾人了解，該基板4〇中之該 第二開口 45的數目可以改變，且該流體歧管5〇及/或該間門 54，包括該流體通路52及/或56的配置亦可改變以便將流體 5 供應至及/或使流體經由該基板40循環。 藉由使流體透過该基板做循環之方式，可能會堆積在 4 SlL體射出裝置之中且降低該流體射出裝置之運轉的氣泡 及/或微粒可以被移除。更精確來說，藉由使流體透過該基 板在该墨滴射出元件之間做循環之方式，可能會堆積在該 10基板之該開口之中的氣泡及/或微粒可以被移離該流體射 出裝置。再者，可能會在該墨滴射出元件運轉時產生且有 影響該流體射出裝置運轉之虞的高溫可以藉由使流體透過 該基板做循環之方式來加以驅散。 流體通過該基板的流速被選擇以逐出可能會堆積在該 15基板之該開口之中的氣泡及/或微粒，並驅散在該墨滴射出 元件運轉時所產生的高溫。流體通過該基板的流速與流體 及表面相關。在一實施例中，流速約略大於每秒5公分。在 另一實施例中，流速大約是在每秒5公分到每秒15公分的範 圍之内。再者，在一實施例中，大約2〇英吋水或者更少的 20基板壓降對再循環流通是可以接受的。在一實施例中，大 約6英吋水或者更少的基板壓降在列印過程中是可以接受 的。該基板之壓降與流體及幾何有關，包括該基板中之該 開口的尺寸和數目。 雖然以上敘述係有關於在一喷墨印字頭總成中包含具 16 1267449 有該開口 46(包括該第一開口 44和該第二開口 45)之該基板 40，吾人了解，具有該開口 46之該基板40可以被納入其他 流體射出系統，包括非列印之應用或系統以及其他具有經 由基板之流體管道的應用，如醫療裝置。職是之故，本發 5 明並不限於印字頭，相反的，它可應用於任何具凹槽之基 板。 雖然特定的實施例已例示並闡明如上以說明較佳實施 例，熟習此技之人士應該知道，各種企圖達成相同目的之 替代及/或相等的實作皆可在不致背離本發明之範脅的前 提下’取代本文所例示級說明之實施例。具有化學、機械、 電機、電氣及電腦背景的人士可以了解，本發明可以以非 常廣泛的實施例來加以實作。本說明書包含任何此處所討 論之較佳實施例的改編或改變。因此，本發明僅能以隨附 之申請專利範圍及其相等物來限制其範圍。 15 【圖式簡單說明】 第1圖為一方塊圖，例示根據本發明做成之噴墨列印系 統的一實施例。 第2圖為一概略之橫斷面圖，例示根據本發明做成之流 體射出裝置的一部份之實施例。 20 第3圖為一概略之透視圖，例示根據本發明做成之流體 射出裝置的一部份之實施例。 第4圖為一概略之橫斷面圖，例示一流體射出裝置的一 部份之實施例，包括供應流體至該流體射出裝置。 第5圖為一概略之橫斷面圖，例示第4圖中之該流體射 17 1267449 出裝置，包括使流體經由該基板循環。 第6圖為一概略之橫斷面圖，例示一流體射出裝置的一 部份之另一實施例，包括供應流體至該流體射出裝置。 第7圖為一概略之橫斷面圖，例示第6圖中之該流體射 5 出裝置，包括一使流體經由該基板循環之實施例。 第8圖為一概略之橫斷面圖，例示第6圖中之該流體射 出裝置，包括另一使流體經由該基板循環之實施例。 【圖式之主要元件代表符號表】 10…喷墨列印系統 35" •鉛塊 12…喷墨印字頭總成 36·· •射出口層 13…孔、喷嘴 37" •前面 14…墨水供給總成 38" •喷嘴開口 15…儲藏室 39" •喷嘴室 16…架置總成 40" •基板 17…列印區域 41·· •流體(或墨水)進料槽 18…媒體搬運總成 42·· •第一側 19…列印媒體 43" •第二側 20…電子控制器 44·· •第一槽或開口 21…資料 45·· •第二槽或開口 30…流體射出裝置 46·· •開口 3l···墨滴射出元件 50" •流體歧管 32…薄膜結構 52·. •流體通路 33…流體(或墨水)進料管道 54·· •閥門 34…發射電阻器 56" •流體通路 18 1267449 341···第一陣列 452…第二個第二開口 342···第二陣列 453…第3個第二開口 451···第一個第二開口

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Claims (1)

1267449 I %6㈣ f 正 L_— 補无 第092109501號專利申請案申請專利範圍修正本95年06月12號 拾、申請專利範圍： 1. 一種流體射出裝置，包含： 一基板，該基板具有一第一侧和一與該第一側相對 5 之第二側，並包括一形成於該第一側中之第一開口，以 及複數個形成於該第二側中之第二開口，各該第二開口 與該第一開口聯絡；以及 複數個形成於該基板之該第一側上之墨滴射出元 件， 10 其中，該等第二開口和該第一開口被用以使流體經 由該基板循壞。 2. 如申請專利範圍第1項之流體射出裝置，其中，該等第 二開口和該第一開口被用以將流體供應至該墨滴射出 元件。 15 3.如申請專利範圍第1項之流體射出裝置，其中，該等第 二開口和該第一開口被用以使流體在該墨滴射出元件 之間循環。 4. 如申請專利範圍第1項之流體射出裝置，其中，該等第 二開口中至少一者被用以選擇性地將流體供應至該第 20 一開口，且該等第二開口中至少另一者被用以選擇性地 從該第一開口接收流體，以便使流體經由該基板循環。 5. 如申請專利範圍第1項之流體射出裝置，其中，各該第 二開口被用以選擇性地將流體供應至該第一開口，以便 將流體供應至該墨滴射出元件。 20 1267449 6. 如申請專利範圍第1項之流體射出裝置，其中，該等第 二開口中至少一者被選擇性地封鎖，以便使流體經由該 基板循環。 7. 如申請專利範圍第1項之流體射出裝置，進一步包含： 5 一流體歧管，用以透過該基板之該等第二開口來分 配流體。 8. 如申請專利範圍第7項之流體射出裝置，進一步包含： 一閥門，用以選擇性地透過該流體歧管來分配流體 〇 10 9.如申請專利範圍第8項之流體射出裝置，其中該閥門被 用以選擇性地將流體供應至該等第二開口，並選擇性地 使流體經由該等第二開口循環。 10.如申請專利範圍第1項之流體射出裝置，其中該基板為 一碎基板。 15 1L 一種在一流體射出裝置中分配流體的方法，其中該流體 射出裝置包含一基板，該基板具有一形成於一第一側中 之第一開口，以及複數個形成於一第二側中之第二開口 ，以及複數個形成於該基板之該第一側的墨滴射出元件 ，各該第二開口與該第一開口連接，該方法包含： 20 選擇性地透過該等第二開口和該第一開口將流體 供應至該墨滴射出元件； 選擇性地透過該等第二開口和該第一開口使流體 經由該基板循環。 12.如申請專利範圍第11項之方法，其中，選擇性地循環流 21 1267449 體經過該基板，包括經由至少一第二開口供應流體且經 由至少一其他的第二開口自該第一開口接受流體。 13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，選擇性地供應流 體至該第一開口，包括經由各第二開口供應流體至該第 5 一 開口。 14. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，該流體射出裝置 之該基板係以矽做成。 15. —種操作一流體射出裝置的方法，其中該流體射出裝置 包括一基板，該基板具有一形成於一第一側之第一開口 10 ，以及複數個形成於一第二側中之第二開口，以及複數 個形成於該基板之該第一側的墨滴射出元件，各該第二 開口與該第一開口聯絡，該方法包含： 透過該等第二開口和該第一開口將流體供應至該 墨滴射出元件； 15 從該墨滴射出元件中至少一者射出流體； 中斷從該墨滴射出元件中之該至少一者射出流體 之步驟；以及 透過該等第二開口和該第一開口使流體經由該基 板循環。 20 16.如申請專利範圍第15項之方法，其中，使流體經由該基 板循環之步驟包括透過該等第二開口中至少一者將流 體供應至該第一開口，並透過該等第二開口中至少另一 者從該第一開口接收流體。 17.如申請專利範圍第15項之方法，其中，將流體供應至該 22 ^ 1267449 墨滴射出元件之步驟包括透過各該第二開口將流體供 應至該第一開口。 18.如申請專利範圍第15項之方法，其中，該流體射出裝置 之該基板係以碎做成。 23