TWI485073B - 流體噴出裝置中之槽對槽循環技術 - Google Patents

流體噴出裝置中之槽對槽循環技術 Download PDF

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TWI485073B
TWI485073B TW101134270A TW101134270A TWI485073B TW I485073 B TWI485073 B TW I485073B TW 101134270 A TW101134270 A TW 101134270A TW 101134270 A TW101134270 A TW 101134270A TW I485073 B TWI485073 B TW I485073B
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Alexander Govyadinov
Craig Olbrich
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Description

流體噴出裝置中之槽對槽循環技術
本發明係有關於流體噴出裝置中之槽對槽循環技術。
 背景
噴墨印表機中的流體噴出裝置係提供流體滴的隨選滴落噴出。噴墨印表機藉由將墨水滴經過複數個噴嘴噴出至一列印媒體、諸如一紙片上來產生影像。噴嘴典型地配置於一或多個陣列中，故來自噴嘴之墨水滴的妥當定序式噴出係隨著列印頭及列印媒體相對於彼此移動而造成字元或其他影像被列印在列印媒體上。在一特定範例中，一熱噴墨列印頭藉由使電流通過一加熱元件產生熱量並汽化一發射腔室內之流體的一小部分而從一噴嘴噴出滴。被蒸氣泡所位移的部分流體係從噴嘴噴出。在另一範例中，一壓電噴墨列印頭係使用一壓電材料致動器產生將墨水滴驅迫出一噴嘴外之壓力脈衝。
雖然噴墨列印頭以合理成本提供高品質，若要持續改良則部份有賴於克服不同的操作挑戰。譬如，列印期間來自墨水的空氣泡釋放會造成諸如墨水流阻塞、噴出滴的壓力不足、及誤導引滴等問題。顏料-墨水載具分離(PIVS)是在使用以顏料為基礎的墨水時會發生的另一問題。PIVS典型係為水在噴嘴區域中從墨水蒸發以及由於顏料對於水的較高親和力所導致在接近噴嘴區域之墨水中的顏料濃度 耗竭之結果。在儲存或未使用期間，顏料粒子亦會沉降或衝擊出墨水載具外，其會阻礙或阻塞對於列印頭中的噴嘴及發射腔室之墨水流。諸如水或溶劑蒸發等有關“開蓋(decap)”之其他因素係會造成PIVS及黏性墨水堵塞形成。開蓋係為噴墨噴嘴可保持無蓋且曝露於環室環境而不造成所噴出墨滴劣化之時間量。開蓋的效應將會更改滴軌跡、速度、形狀及顏色，其皆會負面影響噴墨印表機的列印品質。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種流體噴出裝置，包含：一模板基材，其具有沿著相對基材側且被一基材中央區所分離之第一及第二長形流體槽；第一及第二內部行的關閉腔室，其分別聯結於該等第一及第二槽，該等內部行被該中央區所分離；流體性通路，其延伸橫越該中央區以將來自該第一內部行的關閉腔室流體性耦合於來自該第二內部行的關閉腔室；及各關閉腔室中的泵致動器，以將流體從槽至槽泵送經過該等腔室。
100‧‧‧噴墨列印系統
102‧‧‧噴墨列印頭總成
104‧‧‧墨水供應總成
106‧‧‧安裝總成
108‧‧‧媒體運送總成
110‧‧‧電子印表機控制器
112‧‧‧電源供應器
114‧‧‧流體噴出裝置
116‧‧‧噴嘴
118‧‧‧列印媒體
120‧‧‧流體貯器
120‧‧‧墨水儲存貯器
122‧‧‧列印區
124‧‧‧資料
126‧‧‧流體循環模組
200‧‧‧模板基材
202‧‧‧第一流體供應槽
204‧‧‧第二流體供應槽
206‧‧‧腔室層
208‧‧‧壁
210‧‧‧流體噴出腔室
212‧‧‧流體泵腔室
214‧‧‧噴嘴層
216‧‧‧流體位移致動器
216a‧‧‧流體噴出致動器
216b‧‧‧流體泵致動器
218‧‧‧外部行
218a‧‧‧第一外部行
218b‧‧‧第二外部行
220‧‧‧內部行
220a‧‧‧第一內部行
220b‧‧‧第二內部行
222‧‧‧流體性通路
400‧‧‧周邊流體性通路
700‧‧‧充氣室
800‧‧‧蒸氣泡
900,1000‧‧‧圖形
1100‧‧‧方法
1102,1104,1106,1108,1110,1112, 1114,1116,1118‧‧‧方塊
現在將參照附圖藉由範例來描述目前的實施例，其中：圖1根據一實施例顯示一噴墨列印系統，其適合於併入有一用於實行如本文揭露的槽對槽流體循環之流體噴出裝置；圖2a及2b根據實施例顯示一流體噴出裝置的俯視圖； 圖3根據一實施例顯示一流體噴出裝置的橫剖視圖，其概括對應於圖2a及2b的俯視圖；圖4根據一實施例顯示一流體噴出裝置的俯視圖；圖5根據一實施例顯示一流體噴出裝置的俯視圖；圖6根據一實施例顯示一流體噴出裝置的俯視圖；圖7根據一實施例顯示一流體噴出裝置的俯視圖；圖8根據一實施例顯示一具有關閉流體泵腔室之流體性通路，關閉流體泵腔室具有被定位朝向通路各端的流體泵致動器；圖9根據一實施例顯示一具有關閉流體泵腔室之流體性通路，關閉流體泵腔室具有被定位朝向通路各端的壓電流體泵致動器；圖10根據一實施例顯示一具有關閉流體泵腔室之流體性通路，關閉流體泵腔室具有被定位朝向通路各端的壓電流體泵致動器；圖11根據一實施例顯示一用於在一流體噴出裝置中從槽至槽循環流體之範例方法的流程圖。
 詳細描述 問題與解決方案的概述
如上述，在噴墨列印系統的發展中尚有待克服不同挑戰。譬如，如是系統中所使用的噴墨列印頭具有墨水阻塞及/或黏塞之問題。墨水阻塞的一原因係為在列印頭中有過多空氣累積成為空氣泡。當墨水曝露於空氣時、諸如 當墨水儲存在一墨水貯器中時，額外空氣溶解至墨水中。從列印頭的發射腔室噴出墨水滴的後續作用係從墨水釋放過多空氣，其隨後累積成為空氣泡。氣泡從發射腔室移動至列印頭的其他區域，其會在該處阻塞對於列印頭及列印頭內的墨水流。腔室中的氣泡係吸收壓力，而降低被推過噴嘴之流體上的力，其降低滴速度或防止噴出。
以顏料為基礎的墨水亦可造成列印頭中的墨水阻塞或黏塞。噴墨列印系統使用以顏料為基礎的墨水及以染料為基礎的墨水，且雖然具有兩類型墨水的優點與缺點，以顏料為基礎的墨水一般係為較佳。在以染料為基礎的墨水中，染料粒子溶解於液體中使得墨水傾向於吸浸更深入紙中。這使得以染料為基礎的墨水較不具效率且會由於影像邊緣的滲墨而降低影像品質。反之，以顏料為基礎的墨水係由一墨水載具以及塗覆有一能夠使粒子保持懸浮於墨水載具中的散佈劑之高濃度不可溶顏料粒子所組成。這幫助顏料墨水較能停留在紙表面上而非吸浸入紙中。因為需要較少墨水在一所列印影像中生成相同的色強度(color intensity)，顏料墨水因此比染料墨水更有效率。顏料墨水由於遇水時比染料墨水更不易髒，故亦傾向於比染料墨水更具耐久性及永久性。
然而，以顏料為基礎的墨水之一缺陷係在於：噴墨列印頭中會由於諸如長期儲存及可導致噴墨筆的不當意外效能之其他環境極端狀況等因素而發生墨水阻塞。噴墨筆具有一附裝在一端之列印頭，其被內部耦合至一墨水供 應器。墨水供應器係可自我圍堵於列印頭總成內，或者其可居留於筆外的印表機上並經由列印頭總成被耦合至列印頭。隨著長期間儲存，對於大顏料粒子的重力效應、隨機起伏、及/或散佈劑的劣化係會造成顏料聚結、沉降或衝擊。顏料粒子累積在一區位中係會阻礙或阻塞對於列印頭中的噴嘴及發射腔室之墨水流，而導致列印頭的不良意外效能及來自印表機之降低的影像品質。諸如水及溶劑從墨水蒸發等其他因素亦會助長PIVS及/或增加的墨水黏度及黏性堵塞形成，其會降低開蓋效能並禁止在未使用期間後立即列印。
先前的解決方案已主要涉及在其使用之前與使用之後服務列印頭，暨使用不同類型外部泵以將墨水循環經過列印頭。譬如，列印頭典型在未使用期間被加蓋，以防止噴嘴被乾掉的墨水所黏塞。噴嘴在使用前亦可藉由使墨水吐過噴嘴或利用外部泵以一連續墨水流清除列印頭而被引動。這些解決方案的缺陷係包括：由於服務時間使得立即(亦即隨選)列印的能力降低，由於服務期間墨水消耗使得總擁有成本增高。利用外部泵將墨水循環經過列印頭一般係為麻煩且昂貴，涉及精細的壓力調節器以在噴嘴入口維持背壓。為此，開蓋效能、PIVS、空氣及顆粒的累積、及噴墨列印系統中墨水阻塞及/或黏塞的其他成因係助長了會劣化整體列印品質並增加擁有成本、製造成本或兩者之基礎議題。
本揭示的實施例係藉由使流體循環於流體供應 槽(亦即從槽至槽)之間來降低噴墨列印系統中的墨水阻塞及/或黏塞。流體係經由包括泵腔室之流體性通路而循環於槽之間，泵腔室具有流體位移致動器以泵送流體。流體致動器係被不對稱(亦即偏離中心、或偏心)地定位朝向與各別流體供應槽相鄰之腔室中的流體性通路端。致動器朝向流體性通路端的不對稱區位、連同致動器的不對稱啟動以產生不同時程的壓縮及擴張(拉伸)流體位移，係生成從槽至槽經過通路之方向性流體流。在部分實施例中，流體致動器係可控制，俾以可控制往前(亦即壓縮)與反向(亦即擴張或拉伸)致動/泵行程之時程以改變經過通路之流體流的方向。
在一實施例中，一流體噴出裝置係包括一模板基材，模板基材具有沿著基材的相對側且被一基材中央區所分離之第一及第二長形流體槽。第一及第二內部行的關閉腔室係分別聯結於第一及第二槽。內部行被中央區所分離。流體性通路係延伸橫越中央區以將來自第一內部行的關閉腔室流體性耦合於來自第二內部行的關閉腔室。各關閉腔室中的泵致動器將流體從槽至槽泵送經過通路。
在一實施例中，一流體噴出裝置係包括沿著一基材的相對側之第一及第二流體槽。一第一行的滴噴出腔室係朝向基材中心相鄰於第一槽，且一第二行的滴噴出腔室朝向基材中心相鄰於第二槽。流體性通路係延伸橫越基材中心，而經由第一及第二行中的滴噴出腔室耦合第一及第二槽。泵腔室位於滴噴出腔室旁邊的流體性通路中。泵腔室具有泵致動器以使流體從槽至槽循環經過通路。
在一實施例中，一使流體在一流體噴出裝置中從槽至槽循環之方法係包括將流體在一模板基材的一中央區域上方經由一第一流體性通路從一第一槽泵送至一第二槽。第一流體性通路係經由與第一槽相鄰的一第一腔室從第一槽延伸，且經由與第二槽相鄰的一第二腔室來到第二槽。該方法包括將流體在中央區域上方經由一第二流體性通路從第二槽泵送至第二槽。第二流體性通路係經由與第二槽相鄰的一第三腔室從第二槽延伸，橫越中央區域，且經由與第一槽相鄰的一第四腔室來到第一槽。
示範性實施例
圖1根據本揭示的一實施例顯示一噴墨列印系統100，其適合於併入有一用於實行如本文揭露的槽對槽流體循環之流體噴出裝置。噴墨列印系統100係包括一噴墨列印頭總成102、一墨水供應總成104、一安裝總成106、一媒體運送總成108、一電子印表機控制器110、及用以提供電力至噴墨列印系統100的不同電性組件之至少一電源供應器112。噴墨列印頭總成102係包括至少一流體噴出裝置114(列印頭114)，至少一流體噴出裝置114係噴出墨水滴經過複數個孔口或噴嘴116朝向一列印媒體118藉以列印在列印媒體118上。列印媒體118可為任何類型的適當片或捲材料，諸如紙、卡料、透明片、麥拉(Mylar)及類似物。噴嘴116典型配置於一或多行或陣列中，故隨著列印頭總成102及列印媒體118相對於彼此移動使得墨水從噴嘴116的妥當定序式噴出造成字元、符號、及/或其他圖形或影像被列印 在列印媒體118上。
墨水供應總成104從一墨水儲存貯器120經由一介面連接、諸如一供應管將流體墨水供應至列印頭總成102。貯器120可被移除、置換、及/或重新充填。在一實施例中，如圖1所示，墨水供應總成104及墨水供應總成102係形成一單向墨水輸送系統。在一單向墨水輸送系統中，供應至噴墨列印頭總成102之實質全部墨水皆在列印期間被消耗。在另一實施例(未圖示)中，墨水供應總成104及噴墨列印頭總成102係形成一再循環墨水輸送系統。在一再循環墨水輸送系統中，供應至列印頭總成102之墨水只有一部分在列印期間被消耗。列印期間未被消耗的墨水係返回至墨水供應總成104。
安裝總成106將噴墨列印頭總成102相對於媒體運送總成108定位，且媒體運送總成108將列印媒體118相對於噴墨列印頭總成102定位。因此，一列印區122係被界定為在噴嘴列印頭總成102與列印媒體118之間的一區域中相鄰於噴嘴116。在一實施例中，噴墨列印頭總成102係為一掃描型列印頭總成。因此，安裝總成106包括一用於使噴墨列印頭總成102相對於媒體運送總成108移動以掃描列印媒體118之滑架。在另一實施例中，噴墨列印頭總成102係為一非掃描型列印頭總成。因此，安裝總成106將噴墨列印頭總成102相對於媒體運送總成108固定在一指定位置。因此，媒體運送總成108將列印媒體118相對於噴墨列印頭總成102定位。
電子印表機控制器110典型係包括一標準運算系統的組件，諸如一處理器、記憶體、韌體、軟體、以及用於控制系統100的一般功能及用以導通於及控制諸如噴墨列印頭總成102、安裝總成106、及媒體運送總成108等系統組件之其他電子件。電子控制器110從一主機系統、諸如一電腦接收資料124，並將資料124暫時儲存在一記憶體中。典型地，資料124沿著一電子、紅外線、光學、或其他資訊轉移路徑送到噴墨列印系統100。資料124譬如代表待列印的一文件及/或檔案。因此，資料124係形成一用於噴墨列印系統100之列印工作並包括一或多個列印工作命令及/或命令參數。
在一實施例中，電子印表機控制器110係控制噴墨列印頭總成102，以供從噴嘴116噴出墨水滴。因此，電子控制器110係界定所噴出墨水滴的一圖案，其形成字元、符號、及/或圖形或影像於列印媒體118上。所噴出墨水滴的圖案係由列印工作命令及/或命令參數所決定。在一實施例中，電子控制器110包括儲存在控制器110的一記憶體中之流體循環模組126。流體循環模組126在電子控制器110(亦即控制器110的一處理器)上執行，以控制在流體噴出裝置114內被整合成泵致動器之一或多個流體致動器的操作。更確切來說，在一實施例中，控制器110執行來自流體循環模組126的指令以控制流體噴出裝置114內的泵致動器何者是主動及何者不是主動。控制器110亦控制用於泵致動器之啟動的定時。在泵致動器為可控制式之另一實施例 中，控制器110執行來自模組126的指令以控制泵致動器的往前及反向泵送行程(亦即分別為壓縮及擴張/拉伸流體位移)之定時及時程，藉以控制經過流體噴出裝置114內的流體饋給槽之間的流體性通路之流體流的方向、速率、及定時。
在一實施例中，噴墨列印頭總成102包括一流體噴出裝置(列印頭)114。在另一實施例中，噴墨列印總成102係為一寬陣列或多頭列印頭總成。在一寬陣列總成的一實行方式中，噴墨列印頭總成102係包括一載體，載體係攜載流體噴出裝置114、提供流體噴出裝置114與電子控制器110之間的電性導通、且提供流體噴出裝置114與墨水供應總成104之間的流體性導通。
在一實施例中，噴墨列印系統100係為一隨選滴落熱氣泡噴墨列印系統，其中流體噴出裝置114係為一熱噴墨(TIJ)列印頭。熱噴墨列印頭係實行一墨水腔室中的一熱電阻器噴出元件以汽化墨水並生成氣泡，其將墨水或其他流體滴驅迫出一噴嘴116外。在另一實施例中，噴墨列印系統100係為一隨選滴落壓電噴墨列印系統，其中流體噴出裝置114係為一壓電噴墨(PIJ)列印頭，其實行一壓電材料致動器作為一噴出元件以產生將墨水滴驅迫出一噴嘴外的壓力脈衝。
圖2(圖2a及2b)顯示根據本揭示的一實施例之一流體噴出裝置114的俯視圖。圖3顯示一流體噴出裝置114的橫剖視圖，其概括對應於圖2a的俯視圖。概括參照圖2a及3，流體噴出裝置114係包括一矽模板基材200，其具有形成 其中的一第一流體供應槽202及一第二流體供應槽204。流體槽202及204係為長形槽，其流體導通於一流體供應器(未圖示)，諸如一流體貯器120(圖1)。雖然本揭示相對於具有兩流體槽的流體噴出裝置來討論槽對槽流體循環之概念，如是概念並不限應用在具有兩流體槽的裝置。而是，譬如亦想見具有不只兩個流體槽、諸如六或八個槽的流體裝置係為用於實行槽對槽循環之適合裝置。此外，在其他實施例中，流體槽的組態可能改變。譬如，其他實施例中的流體槽可能具有不同形狀及尺寸，諸如圓孔、正方形孔、正方形溝道、等等。
流體噴出裝置114係包括一具有壁208之腔室層206，壁208係界定流體腔室210、212，且將基材200從一具有噴嘴116的噴嘴層214分離。腔室層206及噴嘴層214可譬如由一諸如聚醯亞胺或SU8等耐久性及化學惰性聚合物形成。在部分實施例中，噴嘴層214可由不同類型金屬形成，譬如包括不銹鋼、鎳、鈀、多重金屬的多層結構、等等。流體腔室210及212分別包含流體噴出腔室210及流體泵腔室212。流體腔室210及212流體導通於一流體槽。流體噴出裝置210具有噴嘴116，流體藉由一流體位移致動器216(亦即一流體噴出致動器(例如滴噴出致動器)216a)的致動而經由噴嘴116噴出。流體泵腔室212是關閉腔室係在於其不具有供流體通過噴出之噴嘴。泵腔室212內之流體位移致動器216(亦即流體泵致動器216b)的致動係產生槽202與204之間的流體流，如下文更詳細討論。
如圖2a及2b所示，腔室210及212係沿著槽202及204的內及外側形成腔室行。在圖2a及2b的實施例中，一第一外部行218a係相鄰於第一流體槽202且被定位於槽202與基材200的一邊緣之間。一第二外部行218b係相鄰於第二流體槽204且被定位於槽204與基材200的另一邊緣之間。一第一內部行220a的腔室係相鄰於第一流體槽202且被定位於槽202與基材200的中心之間。一第二內部行220b係相鄰於第二流體槽204且被定位於槽204與基材200的中心之間。在圖2a及3的實施例中，外部行218中的腔室係為流體噴出腔室210，而內部行220中的腔室為流體泵腔室212。然而，在其他實施例中，外部及內部行可包括流體噴出腔室210及流體泵腔室212。譬如，圖2b所示的實施例具有包含流體噴出腔室210及流體泵腔室212兩者之內部行220a及220b。圖2b實施例提供經過通路222之槽對槽再循環，同時只將內部行220a及220b的噴嘴解析度減半。
流體位移致動器216概括在本揭示中描述成能夠使一流體噴出腔室210中的流體作位移用以噴出流體滴經過一噴嘴116、及/或在一流體泵腔室212中產生流體位移用以生成槽202及204之間的流體流之元件。一流體位移致動器216的一範例係為一熱電阻器元件。一熱電阻器元件典型係由基材200表面上的一氧化物層、以及一包括一氧化物層、一金屬層與一鈍化層(未確切顯示個別層)之薄膜堆積體形成。當啟動時，來自熱電阻器元件的熱量係汽化腔室210、212中的流體，而造成一生長的蒸氣泡以使流體位移。 一壓電元件概括包括一壓電材料，該壓電材料係黏著至腔室210、212底部所形成的一可移式薄膜。當啟動時，壓電材料造成薄膜偏向至腔室210、212內，而產生一使流體位移之壓力脈衝。除了熱電阻性元件及壓電元件外，其他類型的流體位移致動器216亦可適合實行於一流體噴出裝置114中以產生槽對槽流體循環。譬如，流體噴出裝置114可實行靜電(MEMS)致動器、機械/衝擊驅動式致動器、音圈致動器、磁致伸縮驅動致動器、等等。
在一實施例中，如圖2及3所示，一流體噴出裝置114係包括流體性通路222。流體性通路222從第一流體槽202延伸，橫越模板基材200中心且前往第二流體槽204。因此，流體性通路222係使第一內部行220a的流體泵腔室212耦合於第二內部行220b的各別流體泵腔室212。流體泵腔室212係為流體性通路222並可視為是通路222的部份。因此，各流體泵腔室212被不對稱地定位(亦即偏離中心、或偏心)於一流體性通路222內，朝向通路的一端。
如圖2及3的圖例方塊所示，內部行220a及220b中的有些流體泵致動器216b是主動且有些是非主動。非主動泵致動器216b標示有“X”。主動及非主動泵致動器216b的圖案係由用於執行流體循環模組126的控制器110所控制(圖1)以產生經過通路222的流體流，其使流體循環於第一槽202與第二槽204之間。方向箭頭顯示流體以何者方向在槽202與204之間流過通路222。藉由在通路222終點處啟動流體泵致動器216b的一者或另一者，來控制經過一通路222的 流體流方向。因此，可藉由控制何者泵致動器216是主動及何者是非主動，以在槽202與204之間建立不同的流體循環圖案。如圖2範例所示，藉由控制泵致動器216b的群組為主動及非主動，係產生從第一槽202經由部分通路222流到第二槽204、及從第二槽204經由其他通路222回到第一槽202之流體。其中泵致動器216b皆不是主動之通路222係少有或沒有流體流。
圖4根據本揭示的一實施例顯示一流體噴出裝置114的俯視圖。圖4實施例類似於圖2及3所述的實施例，差異在於：一額外流體性通路能夠在模板基材200周邊周圍具有槽對槽流體循環。一周邊流體性通路400沿著基材200兩側及兩端配置。周邊流體性通路400從第一外部行218a及第二外部行218b流體性耦合至流體噴出腔室210及流體泵腔室212兩者。因此，不同於參照圖2及3所述的實施例，外部218及內部220行係包括流體噴出腔室210及流體泵腔室212兩者。在此實施例中，以其中設置有流體泵腔室212(及泵致動器216b)之通路222為基礎、且以流體泵腔室212被定位於外部行218中何處為基礎，來決定流體循環圖案。因此，從槽至槽橫越模板基材200中心之流體循環將發生經過具有流體泵腔室212之通路222、而不經過不具有流體泵腔室之通路222。同理，位於周邊流體性通路400周圍之槽202與204之間的流體循環係發生經過外部行218中的流體泵腔室212。如同先前實施例中，利用控制器110執行以控制何者泵致動器216b是主動及非主動之流體循環模組126係決定 流體以何者方向經過通路222及400循環於槽之間。
圖5根據本揭示的一實施例顯示一流體噴出裝置114的俯視圖。圖5實施例類似於圖2及3所述的實施例，差異在於：外部行218的腔室及內部行220的腔室皆具有流體噴出腔室210而無任何流體泵腔室212。在此實施例中，並不使流體泵腔室212佔據了原本可供流體噴出腔室210使用之流體槽202、204周圍的腔室區位，進一步朝向通路222內的模板基材200中心形成額外的腔室區位，其可供用於流體泵腔室212及相關聯的泵致動器216b。因此，如圖5所示，朝向一通路222任一端之流體泵腔室212中的泵致動器216b可藉由一控制器110被啟動，以產生在任一方向經過通路222之流體流。藉由控制泵致動器216b的群組為主動及非主動，係產生從第一槽202經由部分通路222流到第二槽204、及從第二槽204經由其他通路222回到第一槽202之流體。其中泵致動器216b皆不是主動之通路222係少有或沒有流體流。在此實施例中，流過通往或來自一流體槽的通路222之流體係亦流過內部行220a及220b的流體噴出腔室210。
圖6根據本揭示的另一實施例顯示一流體噴出裝置114的俯視圖。圖6實施例類似於圖4所述的實施例。因此，圖6的實施例包括沿著基材200兩側及兩端配置之一周邊流體性通路400。周邊流體性通路400從第一外部行218a及第二外部行218b流體性耦合至流體噴出腔室210及流體泵腔室212。然而，在此實施例中，內部行220的腔室具有流體噴出腔室210而無任何流體泵腔室212。在此實施例 中，並不使流體泵腔室212佔據了原本可供流體噴出腔室210使用之內部行220a及220b中的腔室區位，進一步朝向部分腔室222內的模板基材200中心形成額外的腔室區位，其可供用於流體泵腔室212及相關聯的泵致動器216b。在此實施例中，以其中設置有流體泵腔室212(及泵致動器216b)之通路222為基礎、且以流體泵腔室212被定位於外部行218中何處為基礎，來決定流體循環圖案。因此，從槽至槽橫越模板基材200中心之流體循環將發生經過具有流體泵腔室212之通路222、而不經過不具有流體泵腔室之通路222。同理，位於周邊流體性通路400周圍之槽202與204之間的流體循環係發生經過外部行218中的流體泵腔室212。如同先前實施例中，利用控制器110執行以控制何者泵致動器216b是主動及非主動之流體循環模組126係決定流體以何者方向經過通路222及400循環於槽之間。
圖7根據本揭示的一實施例顯示一流體噴出裝置114的俯視圖。圖7實施例類似於圖2所述的實施例。因此，外部行218中的腔室是流體噴出腔室210，而內部行220a及220b中的腔室是流體泵腔室212。然而，在此實施例中，一或多個充氣室700係形成於腔室層206中且被定位朝向模板基材200中心。充氣室700將來自內部行220a及220b兩者的數個通路222合併在一起。因此，藉由具有主動泵致動器216b的數個流體泵腔室212從一槽經過通路222被循環之流體係流入一充氣室700的一側中。流體在進入另一槽之前經過連續的通路222及具有非主動泵致動器216b的流體泵腔 室212循環至充氣室700的另一側外。雖然已在圖中顯示及討論特定的通路及充氣室實行方式或設計，槽對槽流體循環經過通路及充氣室之概念並不限於這些實行方式。而是，可能具有且本文可想見適合實行槽對槽流體循環之不同的其他通路及充氣室實行方式或設計。
圖8至10顯示用於流體泵致動器216b之操作模式，其提供一流體噴出裝置114中經過流體性通路222的槽對槽流體循環。圖8根據本揭示的一實施例顯示一具有關閉的流體泵腔室212之流體性通路222，關閉的流體泵腔室212具有被定位朝向通路各端的流體泵致動器212b。流體性通路222的端點係流體導通於流體槽202及204。一般而言，一慣性泵送機構係能夠以兩因素為基礎具有來自一流體性通路222中的一流體泵致動器216b之一泵送效應。這些因素係為致動器216b在通路222中相對於通路長度之不對稱(亦即偏離中心、或偏心)放置、及致動器216b的不對稱操作。
如圖8所示，兩流體泵致動器216b的各者係不對稱(亦即偏離中心、或偏心)地定位朝向通路222中的相對端。此不對稱致動器放置、連同致動器216b的一不對稱操作(亦即，具有不同時程之壓縮及擴張/拉伸流體位移的產生)係能夠具有致動器216b的慣性泵送機構。致動器216b在通路222內的不對稱定位係生成一用以驅迫通路222內的流體性雙極性(fluidic diodicity)(淨流體流)之慣性機構。從一主動致動器216b的一流體性位移係產生一傳播於通路222內的波，其在兩相反方向推動流體。通路222的較長側中所含 有之流體的較大部份(亦即遠離主動致動器216b朝向通路222的遠端)係在一往前流體致動器泵行程的端點處具有較大機械慣量(亦即槽202與主動致動器216b之間的通路222短部份)。通路222的較短側中之流體有更多時間在反向流體致動器泵行程期間(亦即，主動致動器216b偏向回到其初始休止狀態或進一步造成一擴張流體性位移)獲得機械動量。因此，在反向行程的端點，通路222較短側中的流體比起通路222較長側中的流體具有更大的機械動量。結果，淨流體流係在從通路222較短側至通路222較長側之方向移動，如圖8中的黑色方向箭頭所示。淨流體流係為兩流體性元件(亦即，通路222的短及長側)之不等慣性性質的結果。
不同類型的致動器元件對於其操作提供不同位準的控制。譬如，一如圖8所示的熱電阻器致動器元件216b係在蒸氣泡800形成及溶解期間提供流體位移。一蒸氣泡800的形成係造成一壓縮流體位移，且蒸氣泡的溶解造成一擴張或拉伸流體位移。壓縮流體位移(亦即蒸氣泡的形成)的時程及擴張流體位移(亦即蒸氣泡的溶解)係不可控制。然而，位移的時程係不對稱(亦即，時程不是相同的時間長度)，其能夠在適當間隔被控制器110啟動時使熱電阻器致動器作為一泵致動器216b。
圖9根據本揭示的一實施例顯示一具有關閉的流體泵腔室212之流體性通路222，關閉的流體泵腔室212具有被定位朝向通路各端的壓電流體泵致動器216b。圖9亦在一實施例中包括顯示來自一控制器110的一電壓波形之一圖 形900，控制器110執行一流體循環模組126以控制一壓電致動器216b的不對稱操作。一壓電致動器元件係當壓電薄膜偏向至通路222中時提供壓縮流體位移，並當壓電薄膜返回至其正常位置或偏向至通路222外時提供擴張/拉伸流體位移。如同圖形900顯示，控制器110係在接近流體槽202處控制壓電泵致動器216b，以產生比擴張/拉伸流體位移具有更短時程的壓縮流體位移。從不對稱地定位於通路222中的主動壓電泵致動器216b之位移的結果係為經過通路222之一淨流體流，其使流體從流體槽202循環至流體槽204。雖未顯示，若施加相同電壓控制波形以在接近流體槽204處控制壓電泵致動器216b，經過通路222之流體流的方向將反轉，而造成從流體槽204至流體槽202的流體循環。
圖10根據本揭示的一實施例顯示一具有關閉的流體泵腔室212之流體性通路222，關閉的流體泵腔室212具有被定位朝向通路各端的壓電流體泵致動器216b。圖10亦在一實施例中包括顯示來自一控制器110的一電壓波形之一圖形1000，控制器110執行一流體循環模組126以控制一壓電致動器216b的不對稱操作。在圖10的實施例中，控制器110係在接近流體槽202處控制壓電泵致動器216b，以產生比擴張/拉伸流體位移具有更長時程的壓縮流體位移。從不對稱地定位於通路222中的主動壓電泵致動器216b之位移的結果係為經過通路222之一淨流體流，其使流體從流體槽204循環至流體槽202。雖未顯示，若施加相同電壓控制波形以在接近流體槽204處控制壓電泵致動器216b，經過通 路222之流體流的方向將反轉，而造成從流體槽204至流體槽202的流體循環。
圖11根據本揭示的一實施例顯示一使流體在一流體噴出裝置114中從槽至槽循環之範例方法1100的流程圖。方法1100係與本文對於圖1至10討論的實施例相關聯。
方法1100首先是方塊1102，在一模板基材的一中央區域上方經由一第一流體性通路從一第一槽泵送流體至一第二槽，其中第一流體性通路從第一槽延伸經過與第一槽相鄰的一第一腔室、橫越中央區域、且經過與第二槽相鄰的一第二腔室來到第二槽。如圖所示，在方法1100的方塊1104，將流體從第一槽泵送至第二槽係可包括從第一腔室中的一第一致動器產生不同時程的壓縮及擴張流體位移，而不產生從第二腔室中的一第二致動器之流體位移。將流體從第一槽泵送至第二槽係可額外地包括以複數個主動泵致動器經由複數個流體性通路從第一槽泵送流體至一充氣室中，如方塊1106所示，並經由複數個流體性通路從充氣室泵送流體至第二槽中，如方塊1108所示。
方法1100繼續來到方塊1110，其中在中央區域上方經由一第二流體性通路從第二槽泵送流體至第一槽，其中第二流體性通路從第二槽延伸經過與第二槽相鄰的一第三腔室、橫越中央區域、且經過與第一槽相鄰的一第四腔室來到第一槽。如圖所示，在方法1100的方塊1112，將流體從第二槽泵送至第一槽係可包括從第三腔室中的一第三致動器產生不同時程的壓縮及擴張流體位移，而不產生從 第四腔室中的一第四致動器之流體位移。將流體從第二槽泵送至第一槽係可額外地包括以複數個主動泵致動器經由複數個流體性通路從第二槽泵送流體至一充氣室中，如方塊1114所示，並經由複數個流體性通路從充氣室泵送流體至第一槽中，如方塊1116所示。
方法1100繼續來到方塊1118，其中在模板基材的一周邊周圍泵送流體經過一包圍第一及第二槽之周邊流體性通路。
114‧‧‧流體噴出裝置
116‧‧‧噴嘴
200‧‧‧模板基材
202‧‧‧第一流體供應槽
204‧‧‧第二流體供應槽
210‧‧‧流體噴出腔室
212‧‧‧流體泵腔室
216a‧‧‧流體噴出致動器
216b‧‧‧流體泵致動器
218a‧‧‧第一外部行
218b‧‧‧第二外部行
220a‧‧‧第一內部行
220b‧‧‧第二內部行
222‧‧‧流體性通路

Claims (17)

  1. 一種流體噴出裝置，包含：一模板基材，其具有沿著相對基材側且被一基材中央區所分離之第一及第二長形流體槽；第一及第二內部行的關閉腔室，其分別聯結於該等第一及第二槽，該等內部行被該中央區所分離；流體性通路，其延伸橫越該中央區以將來自該第一內部行的關閉腔室流體性耦合於來自該第二內部行的關閉腔室；及各關閉腔室中的泵致動器，以將流體從槽至槽泵送經過該等腔室。
  2. 如申請專利範圍第1項之流體噴出裝置，進一步包含：第一及第二外部行的噴嘴式腔室，其分別聯結於該等第一及第二槽；及滴噴出致動器，其位於各噴嘴式腔室中以噴出流體。
  3. 如申請專利範圍第1項之流體噴出裝置，其中該等流體性通路係包含各使來自該第一內部行的一個別關閉腔室耦合於來自該第二內部行的一對應個別關閉腔室之流體性通路。
  4. 如申請專利範圍第1項之流體噴出裝置，其中該等流體性通路係經由該等內部行之間的一充氣室使來自該第一內部行的關閉腔室耦合於來自該第二內部行的關閉腔室。
  5. 如申請專利範圍第2項之流體噴出裝置，進一步包含位 於該模板基材上之一其中供該等腔室形成之腔室層。
  6. 如申請專利範圍第2項之流體噴出裝置，其中該等泵致動器及滴噴出致動器係配置於該模板基材上。
  7. 如申請專利範圍第1項之流體噴出裝置，其中該等內部行包含關閉腔室及噴嘴式腔室兩者。
  8. 如申請專利範圍第2項之流體噴出裝置，其中該等外部行包含關閉腔室及噴嘴式腔室兩者。
  9. 如申請專利範圍第2項之流體噴出裝置，進一步包含沿著基材側及端所配置之一周邊流體性通路，以使來自該第一外部行的腔室流體性耦合於來自該第二外部行的腔室。
  10. 如申請專利範圍第1項之流體噴出裝置，其中該等致動器係選自下列各物組成的群組：一熱電阻器元件，一壓電薄膜，一靜電(MEMS)薄膜，一機械/衝擊驅動式薄膜，一音圈，及一磁致伸縮驅動器。
  11. 一種流體噴出裝置，包含：第一及第二流體槽，其沿著一基材的相對側；一第一行的滴噴出腔室，其與該第一槽相鄰朝向該基材的中心；一第二行的滴噴出腔室，其與該第二槽相鄰朝向該基材的中心；流體性通路，其延伸橫越該基材的中心且經過該等第一及第二行中的滴噴出腔室耦合該等第一及第二槽；及 位於該等滴噴出腔室旁邊之該等流體性通路中的泵腔室，其具有泵致動器以將流體從槽至槽循環經過該等通路。
  12. 一種使流體在一流體噴出裝置中從槽至槽循環之方法，包含：在一模板基材的一中央區域上方使流體經由從一第一槽延伸經過與該第一槽相鄰的一第一腔室之一第一流體性通路從該第一槽泵送至一第二槽，橫越該中央區域，且經由與該第二槽相鄰的一第二腔室來到該第二槽；及在該中央區域上方使流體經由從該第二槽延伸經過與該第二槽相鄰的一第三腔室之一第二流體性通路從該第二槽泵送至該第一槽，橫越該中央區域，且經由與該第一槽相鄰的一第四腔室來到該第一槽。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中使流體泵送經過一第一流體性通路係包含從該第一腔室中的一第一致動器產生不同時程的壓縮及擴張流體位移，而不產生從該第二腔室中的一第二致動器之流體位移。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中使流體泵送經過一第二流體性通路係包含從該第三腔室中的一第三致動器產生不同時程的壓縮及擴張流體位移，而不產生從該第四腔室中的一第四致動器之流體位移。
  15. 如申請專利範圍第12項之方法，進一步包含在該模板基材的一周邊周圍泵送流體經過一包圍該等第一及第二 槽之周邊流體性通路。
  16. 如申請專利範圍第12項之方法，其中從該第一槽泵送流體至該第二槽係包含：以複數個主動泵致動器經由複數個流體性通路從該第一槽泵送流體至一充氣室中；及經由複數個流體性通路從該充氣室泵送流體至該第二槽中。
  17. 如申請專利範圍第12項之方法，其中從該第二槽泵送流體至該第一槽係包含：以複數個主動泵致動器經由複數個流體性通路從該第二槽泵送流體至一充氣室中；及經由複數個流體性通路從該充氣室泵送流體至該第一槽中。
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