非圓形噴墨噴嘴制造技術

墨液噴嘴（300）包括孔口（302），所述孔口具有基本由多項式方程限定的非圓形開口。還描述了一種微滴發生器（100），其包括流體耦連到流體儲器（105）的噴發室（110）、加熱電阻器（120）和噴嘴（300）。所述噴嘴（300）包括孔口（302），所述孔口形成從所述噴發室（110）通過頂蓋層（400）到所述微滴發生器（100）的外部的通道。所述噴嘴（300）由封閉式多項式限定，并在孔口的周界壁（910）周圍具有數學平滑和數學連續的形狀，所述噴嘴具有兩個突起（310），所述兩個突起延伸進所述孔口（302）的中心。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】非圓形噴墨噴嘴
技術介紹
噴墨技術廣泛用于精確、快速地分配小量的流體。噴墨通過在噴發室中產生高壓短脈沖來使流體微滴從噴嘴中噴射出來。在打印中，此噴射過程每秒可重復幾千次。理想地，每次噴射都會產生單個墨滴沿預定的速度矢量行進，以沉積在基材上。然而，噴射過程可產生許多非常小的微滴，這些非常小的微滴處于空中的時間周期更長，不被沉積在基材上的期望位置。附圖說明附圖示出了本文所描述原理的各個實施例，且是說明書的一部分。所示實施例不過是些示例，并不限制權利要求的范圍。圖1A-1F是根據本文所描述原理一個實施例的熱噴射微滴發生器操作的示意圖。 圖2是根據本文所描述原理一個實施例的示意性噴嘴幾何結構的圖示。圖3是根據本文所描述原理一個實施例的示意性噴嘴幾何結構的圖示。圖4A-4H是根據本文所描述原理一個實施例的、通過非圓形噴嘴噴射微滴的示意性微滴發生器的圖示。圖5A和圖5B分別是根據本文所描述原理一個實施例的、從圓形和非圓形噴嘴噴射的微滴的示意圖。圖6A和圖6B分別是根據本文所描述原理一個實施例的、由具有圓形噴嘴和非圓形噴嘴的噴墨打印頭廣生的圖像的不意圖。圖7A和圖7B是根據本文所描述原理一個實施例的、噴墨噴嘴和底層電阻器的示意圖。圖8包括根據本文所描述原理一個實施例的多個示意性孔口幾何結構的圖示。圖9A和圖9B是根據本文所描述原理一個實施例的示意性非圓形噴射噴嘴的圖/Jn ο在所有附圖中，相同的附圖標記標示了相似但不一定相同的元件。具體實施例方式如上文所述，噴墨打印過程通過從噴嘴噴射流體微滴來將流體沉積在基板上。通常，噴墨裝置包含一大列噴嘴，在打印中這些噴嘴每秒噴射幾千個微滴。例如，在熱噴墨中，打印頭包括被連接到一個或多個流體儲器的微滴發生器陣列。每個微滴發生器包括加熱元件，噴發室和噴嘴。來自儲器的流體填充噴發室。為了噴射微滴，電流流過鄰近噴發室設置的加熱器元件。加熱元件產生熱，熱使噴發室內的一小部分流體蒸發。蒸汽快速膨脹，迫使小的微滴離開噴發室噴嘴。電流然后被關斷，電阻器冷卻。蒸汽氣泡快速崩潰，使更多的流體從儲器進入到噴發室中。理想情況下，每個噴發事件會使單個微滴沿預定矢量以預定速度前進，并沉積在基材上的期望位置。然而，由于在流體被噴射以及通過空氣時施加到流體的力，原來的微滴可能分裂成多個子微滴。非常小的子微滴可能很快失去速度，在加長的時間周期中保持在空中。這些非常小的子微滴可能產生各種問題。例如，子微滴可沉積在基材上不恰當的位置上，這可能會降低打印機產生的圖像的打印質量。子微滴還可沉積在打印設備上，使污垢積累，性能惡化，引起可靠性問題并增加維修成本。可以用來降低空中子微滴效應的一種方案是捕獲并容納它們。可用各種方法來捕獲子微滴。例如，可通過過濾器循環打印機內的空氣，過濾器去掉了空中子微滴。額外地或替代性地，靜電力可用來吸引、捕獲子微滴。然而，這些方案中的每種方案都要求將另外的設備并入打印機中。這使打印機更大、更貴，消耗更多的能量且維護費用更高。一種替代性方案是將微滴發生器設計成使趨于裂開所噴射微滴的速度差減至最小。這直接降低了空中子微滴的形成。我們發現，噴墨噴嘴的形狀在噴射過程中可被改變以降低可能會使微滴裂開的這些速度差。具體地，具有平滑輪廓且該輪廓帶有進入到噴嘴孔口中心的一個或多個突起的噴墨噴嘴降低了所噴射微滴內的速度差，抵消了粘滯力，防止了微滴裂開。 0017]在下文的描述中，出于解釋的目的，給出了許多具體細節，以便提供對本專利技術系統和方法的徹底理解。然而，對于本領域技術人員而言，明顯的是，沒有這些具體細節，也可實踐本專利技術的設備、系統和方法。在說明書中，提到“實施例”，“例子”或類似用語時，表示聯系該實施例或例子所描述的具體特征、結構或特性被包括于至少該實施例中，但不一定被包括于其它實施例中。說明書各處中的用語“在一個實施例中”或類似用語的各種情況并不一定全部表不相同的實施例。圖1A-1F示出了從熱噴墨微滴發生器噴射的微滴的示意性時間順序。圖IA是熱噴墨打印頭中微滴發生器100的一個不例性實施例的橫截面視圖。微滴發生器100包括噴發室110，噴發室流體連接到流體儲器105。加熱元件120鄰近噴發室110定位。流體107從流體儲器105進入噴發室110。在均衡條件下，流體并不會退出圓形噴嘴115，而是在噴嘴出口內形成凹形彎月面。圖IB是從噴發室110噴射微滴135的微滴發生器100的橫截面視圖。根據本專利技術的一個實施例，通過向加熱元件120施加電壓125，將流體微滴135從噴發室110噴射出。加熱元件120可以是電阻性材料，該電阻性材料會因其對電流的內阻而快速變熱。由加熱元件120產生的熱的一部分通過噴發室110的壁，蒸發掉非常接近加熱元件120的一小部分流體。流體的蒸發產生快速膨脹的蒸汽氣泡130，其克服了噴發室110和圓形噴嘴115內流體中存在的毛細管力。當蒸汽繼續膨脹時，微滴135從圓形噴嘴115中噴射出。在圖IC中，去掉了加熱元件120的電壓，加熱元件快速冷卻。蒸汽氣泡130由于慣性效應繼續膨脹。在快速的熱損失和繼續膨脹的復合影響下，蒸汽氣泡130內的壓力快速下降。在其最大尺寸時，蒸汽氣泡130可能具有相對大的負內壓。微滴135繼續被迫從噴發室出來，形成微滴頭部135-1和微滴尾部135_2，微滴頭部具有相對高的速度，而微滴尾部具有較低的速度。圖ID示出了蒸汽氣泡130的快速崩潰。這種快速崩潰導致蒸發室110中出現低壓力，其將液體從入口端口和圓形噴嘴115兩者中吸入噴發室110。這一突然的壓力反向會將最新從噴嘴115冒出的微滴尾部135-2的一部分吸回噴嘴115中。此外，由于微滴尾部的粘滯吸引會阻止微滴135分離，使得微滴尾部135-2的整體速度被降低。在此階段，噴發室Iio中的低壓還趨向于將外部的空氣吸入圓形噴嘴115中。微滴135右側的黑色箭頭圖解說明了在氣泡130崩潰中各部分微滴的相對速度。箭頭之間的間隙指示微滴尾部135-2的速度為O的停滯點。圖IE示出了在停滯點或其附近快速分離的微滴135。微滴尾部135_2猛烈斷開產生了大量的子微滴或衛星微滴(satellite droplet) 135-3。這些子微滴135-3具有相對低的質量，并且可能具有非常低的速度。即使子微滴135-3具有一定的速度，由于低質量的子微滴135-3與周圍空氣相互作用，也會相對快速地損失掉該速度。結果，子微滴135-3可能在加長的時間周期里保持在空中。如上文討論的，子微滴135-3在接觸并粘到表面之前可相對漂移較長距離。如果子微滴135-3粘到目標表面，則通常會由于它們落在了目標區域之外而引起打印缺陷。如果子微滴135-3落在了打印設備上，則它們可能產生沉積，這損壞了打印裝置的操作，并且造成了維修問題。微滴尾部135-2和微滴頭部135-1之間的速度差還可能引起子微滴的分離和生 成。如圖IE所示，相對較大的微滴頭部135-1具有的速度(如微滴頭部左側的黑色箭頭所示)比微滴尾部135-2的速度(由微滴尾部左側的較短箭頭)大。這可能引起微滴頭部135-1脫離微滴尾部135-2。圖IF示出了由于微滴頭部135-1和微滴尾部135_2之間的速度差造成的微滴頭部135-1與微滴尾部135-2的分離。這產生了額外的子微滴13本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：JA費恩，A納高，TR斯特蘭，DR托馬斯，ED托爾尼埃寧，LH懷特，
申請(專利權)人：惠普發展公司，有限責任合伙企業，
類型：
國別省市：