CN1845824A - 流体喷射组件 - Google Patents

Abstract

一种流体喷射组件具有限定其中的流体通道(154、254)的至少一个内层(50、150、250)以及定位在至少一个内层的相对侧面上的第一和第二外层(30、40)。第一和第二外层各自具有靠近至少一个内层的侧面(32、42)，并且包括形成在该侧面上的滴喷射元件(70)和与滴喷射元件连通的流体通路(80)。第一和第二外层的流体通路与至少一个内层的流体通道连通，并且至少一个内层和第一外层的流体通路形成喷嘴(13)的第一排(61)，并且至少一个内层和第二外层的流体通路形成喷嘴(13)的第二排(62)。

Description

流体喷射组件

技术领域

作为流体喷射系统的一个实施例的喷墨打印系统可包括打印头、将液体墨供应到打印头的墨供应装置以及控制打印头的电子控制器。作用流体喷射装置的一个实施例的打印头通过多个孔口或喷嘴并且朝着例如纸张片材的打印介质喷射墨滴，以便打印在打印介质上。通常，孔口布置成一个或多个阵列，使得在打印头或打印介质相对运动时，来自于孔口的墨进行适当排序喷射以造成字符或其它图像打印在打印介质上。

背景技术

增加喷墨打印系统的打印速度的一种方式是增加系统中的喷嘴数量以及每分钟可以喷射的墨滴的总量。在一种配置中，通常称为宽阵列打印系统，通过将多个单个打印头或打印头模具安装在公共滑架上来增加喷嘴的数量。不幸的是，将多个单个打印头模具安装在公共滑架上增加了制造的复杂性。例外，打印头模具之间的偏差可不利地影响喷墨打印系统的打印质量。

出于这些和其它原因，需要进行本发明。

发明内容

本发明的一个方面提供一种流体喷射组件。流体喷射组件包括具有限定其中的流体通道的至少一个内层和定位在至少一个内层的相对侧面上的第一和第二外层。第一和第二外层各自具有邻接至少一个内层的侧面，并且包括形成在该侧面上的滴喷射元件和与滴喷射元件连通的流体通路。第一和第二外层的流体通路与至少一个内层的流体通路通道，并且至少一个内层和第一外层的流体通路形成喷嘴的第一排，并且至少一个内层和第二外层的流体通路形成喷嘴的第二排。

附图说明

图1是表示按照本发明的喷墨打印系统的一个实施例的方框图；

图2是表示按照本发明打印头组件的一个实施例的示意透视图；

图3是表示图2打印头组件的另一实施例的示意透视图；

图4是表示图2打印头组件的外层一部分的一个实施例的示意透视图；

图5是表示图2打印头组件一部分的一个实施例的示意截面图；

图6是表示图2打印头组件的内层一个实施例的示意平面图；

图7是表示图2打印头组件的内层的另一实施例的示意平面图。

具体实施方式

在以下详细描述中，对于形成所述描述一部分的附图进行参考，并且其中通过可以实施本发明的示例性特定实施例表示。在此方面，例如“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“导前”、“拖尾”等方向术语用来参考所描述的附图的取向。由于本发明的实施例的部件可定位在多个不同取向上，方向术语用于描述目的，而没有限制含义。应该理解到可以采用其它实施例，并且可以进行结构或逻辑变化，而不偏离本发明的范围。因此以下详细描述没有限制含义，并且本发明的范围通过所附权利要求来限定。

图1表示按照本发明的喷墨打印系统10的一个实施例。喷墨打印系统10构成流体喷射系统的一个实施例，该系统包括例如打印头组件12的流体喷射组件和例如墨供应组件14的流体供应组件。在所示实施例中，喷墨打印系统10还包括安装组件16、介质输送组件18和电子控制器20。

作为流体喷射组件的一个实施例的打印头组件12按照本发明的实施例形成，并且通过多个孔口或喷嘴13喷射包括一种或多种色彩的墨或UV可读取墨的墨滴。虽然以下描述指的是从打印头组件12喷射墨，应该理解到可以从打印头组件12中喷射包括清洗流体的其它液体、流体或可流动的材料。

在一个实施例中，滴朝着例如打印介质19的介质指向，以便打印在打印介质19上。通常，喷嘴13布置成一个或多个排列或阵列，使得在打印头组件12和打印介质19相对运动时，来自于孔口的墨进行适当排序喷射，在一个实施例中造成字符、符号和/或其它图形或图像打印在打印介质上。

打印介质19包括任何类型的适当片状材料，例如纸张、制卡材料、信封、标签、幻灯片、聚酯薄膜和类似物。在一个实施例中，打印介质19是连续的形式，或连续的卷筒打印介质19。因此，打印介质19可包括连续卷筒形式的未打印纸张。

作为流体供应组件的一个实施例的墨供应组件14将墨供应到打印头组件12，并且包括用于存储墨的储槽15。因此，墨从储槽15流到打印头组件12。在一个实施例中，墨供应组件14和打印头组件12形成循环墨输送系统。因此，墨从打印头组件12流回到储槽15。在一个实施例中，打印头组件12和墨供应组件14一起容纳在喷墨或喷流体盒或笔中。在另一实施例中，墨供应组件14与打印头组件12分开，并且经由例如供应管的界面连接件将墨供应到打印头组件12。

安装组件16相对于介质输送组件18定位打印头组件12，并且介质输送组件18相对于打印头组件12定位打印介质19。因此，其中打印头组件12沉积墨滴的打印区域17限定成在打印头组件12和打印介质19之间的区域内靠近喷嘴13。打印介质19在通过介质输送组件18的打印过程中输送通过打印区域17。

在一个实施例中，打印头组件12是扫描类型的打印头组件，并且在打印介质19上打印条带过程中，安装组件16相对于介质输送组件18和打印介质19运动打印头组件12。在另一实施例中，打印头组件12是非扫描类型的打印头组件，并且在介质输送组件18将打印介质19输送通过预定位置时在打印介质19上打印条带的过程中，安装组件16相对于介质输送组件18将打印头组件12固定在预定位置上。

电子控制器20与打印头组件12、安装组件16和介质输送组件18通讯。电子控制器20从例如计算机的主系统接收数据21，并且包括临时存储数据21的存储器。通常，数据21沿着电子、红外、光学或其它信息传输路径发送到喷墨打印系统10上。数据21例如表示将要打印的文件和/或文档。因此，数据21形成用于喷墨打印系统10的打印任务，并且包括一个或多个打印任务指令和/或指令参数。

在一个实施例中，电子控制器20提供打印头组件12的控制，包括墨滴从喷嘴13喷射的计时控制。因此，电子控制器20限定形成在打印介质19上形成字符、符号和/或其它图形或图像的喷射墨滴图案。计时控制以及喷射墨滴的图案通过打印任务指令和/或指令参数来确定。在一个实施例中，形成电子控制器20一部分的逻辑和驱动电路定位在打印头组件12上。在另一实施例中，逻辑和驱动电路离开打印头组件12定位。

图2表示打印头组件12一部分的一个实施例。在一个实施例中，打印头组件12是多层组件，并且包括外层30和40以及至少一个内层50。外层30和40各自具有表面或侧面32和42以及各自与各自侧面32和42连续的边缘34和44。外层30和40定位在内层50的相对侧面上，使得该侧面32和42面向内层50，并且靠近内层50。因此，内层50以及外层30和40沿着轴线29堆叠。

如图2的实施例所示，内层50以及外层30和40布置成形成喷嘴13的一排或多排60。喷嘴13的排60例如在大致垂直于轴线29的方向上延伸。因此，在一个实施例中，轴线29表示打印头组件12和打印介质19之间的相对运动的打印轴线或轴线。因此，喷嘴13的排60的长度形成通过打印头组件12在打印介质19上打印的条带的条带高度。在一个示例性实施例中，喷嘴13的排60横跨小于大约2英寸的距离。在另一示例性实施例中，喷嘴13的排60横跨大于大约2英寸的距离。

在一个实施例中，内层50以及外层30和40形成喷嘴13的两排61和62。更特别是，内层50和外层30沿着外层30的边缘形成喷嘴13的排61，以及内层50和外层40沿着外层40的边缘44形成喷嘴13的排62。因此，在一个实施例中，喷嘴13的排61和62相互隔开并且大致相互平行取向。

在一个实施例中，如图2所示，喷嘴13的排61和62大致对准。更特别是，每个喷嘴13的排61沿着大致平行于轴线29的取向的打印线与喷嘴13的排62大致对准。因此，图2的实施例提供喷嘴冗余，由于流体(或墨)可沿着给定打印线通过多个喷嘴喷射。因此，通过另一对准的喷嘴可以对有缺陷或不能操作的喷嘴进行补偿。例外，喷嘴冗余提供在对准的喷嘴交替进行喷嘴启动。

图3表示打印头组件12一部分的另一实施例。类似于打印头组件12，打印头组件12’是多层组件，并且包括外层30’和40’以及内层50。例外，类似于外层30和40，外层30’和40’定位在内层50的相对侧面上。因此，内层50以及外层30’和40’形成喷嘴13的两排61’和62’。

如图3实施例所示，喷嘴13的排61’和62’进行偏移。更特别是，每个喷嘴13的排61’沿着大致平行于轴线29取向的打印线与喷嘴13的排62’交错或偏移。因此，由于可以沿着大致垂直于轴线29的打印的每英寸点的数量(dpi)增加，图3的实施例提供增加的分辨率。

在一个实施例中，如图4所示，外层30和40(其中之一表示在图4中并且包括外层30’和40’)各自包括滴喷射元件70和分别形成在侧面32和42上的流体通路80。滴喷射元件70和流体通路80布置成使得流体通路80与滴喷射元件70连通，并且将流体(或墨)供应其中。在一个实施例中，滴喷射元件70和流体通路80在各自外层30和40的侧面32和42上布置成大致线性的阵列。因此，外层30的所有滴喷射元件70和流体通路80形成在单个或单一层中，并且外层40的所有滴喷射元件70和流体通路80形成在单个或单一层上。

在一个实施例中，如下面描述，内层50(图2)具有限定其中的流体支管或流体通道，该通道通过墨供应组件14将流体供应到形成在外层30和40上的流体通路80和滴喷射元件70。

在一个实施例中，流体通路80通过形成在各自外层30和40的侧面32和42上的阻挡件82限定。因此，在外层30和40定位在内层50的相对侧面上时，内层50(图2)和外层30的流体通路80沿着边缘34形成喷嘴13的排61，并且内层50(图2)和外层40的流体通路80沿着边缘44形成喷嘴13的排62。

如图4的实施例所示，每个流体通路80包括流体入口84、流体腔室86和流体出口88，使得流体腔室86与流体入口84和流体出口88连通。流体入口84与流体的供应装置连通，如下面描述，并且将流体(墨)供应到流体腔室86。流体出口88与流体腔室86连通，并且在一个实施例中，当外层30和40定位在内层50的相对侧面上时，形成各自喷嘴13的一部分。

在一个实施例中，每个滴喷射元件70包括形成在各自流体通路80的流体腔室86内的启动电阻72。启动电阻72包括例如加热电阻，加热电阻在激励时加热流体腔室86内的流体，以便在流体腔室86内产生气泡，并且产生通过喷嘴13喷射的流体滴。因此，在一个实施例中，各自流体腔室86、启动电阻72、喷嘴13形成各自滴喷射元件70的滴产生器。

在一个实施例中，在操作期间，流体从流体入口84流到流体腔室86，其中在各自启动电阻72通电时，流体滴从流体腔室86通过流体出口88和各自喷嘴13喷射。因此，流体滴大致平行于各自外层30和40的侧面32和42朝着介质喷射。因此，在一个实施例中，打印头组件12构成边缘或“侧面射击”结构。

在一个实施例中，如图5所示，外层30和40(图5只示出其中之一并包括外层30’和40’)各自包括衬底90和形成在衬底90上的薄膜结构92。因此，滴喷射元件70的启动电阻72和流体通路80的阻挡件82形成在薄膜结构92上。如上所示，外层30和40定位在内层50的相对侧面上，以便形成各自滴喷射元件70的流体腔室86和喷嘴13。

在一个实施例中，内层50以及外层30和40的衬底90各自包括共同材料。因此，内层50以及外层30和40的热膨胀系数大致相符。因此，内层50以及外层30和40之间的热梯度减小。适用于内层50以及外层30和40的衬底90的示例性材料包括玻璃、金属、陶瓷材料、碳合成材料、金属基质合成材料或任何其它的化学惰性和热稳定的材料。

在一个示例性实施例中，内层50以及外层30和40的衬底90包括例如Corning1737玻璃或Corning1740玻璃的玻璃。在一个示例性实施例中，当内层50以及外层30和40的衬底90包括金属或金属基质合成材料时，氧化层形成在衬底90的金属或金属基质合成材料上。

在一个实施例中，薄膜衬底92包括用于滴喷射元件70的驱动电路74。驱动电路74提供用于滴喷射元件70的例如功率、接地或逻辑，更特别是包括启动电阻72。

在一个实施例中，薄膜结构92包括由例如氧化硅、碳化硅、钽、多晶硅玻璃或其它适当材料形成的一个或多个钝化或绝缘层。另外，薄膜结构92还包括例如由铝、金、钽、钽-铝或其它金属或金属合金形成的一个或多个传导层。在一个实施例中，薄膜结构92包括形成用于滴喷射元件70的驱动电路74一部分的薄膜晶体管。

如图5的实施例所示，流体通路80的阻挡件82形成在薄膜结构92上。在一个实施例中，阻挡件82由与输送通过打印头组件12并从中喷射的流体(或墨)相容的非传导材料形成。适用于阻挡件82的示例性材料包括可光成像的聚合物和玻璃。可光成像的聚合物包括旋涂材料，例如SU8或干薄膜材料，例如DuPont Vacerl。

如图5实施例所示，外层30和40(包括外层30’和40’)在阻挡件82处连接到内层50上。在一个实施例中，当阻挡件82由可光成像的聚合物或玻璃形成时，外层30和40通过温度和压力结合到内层50上。但是还可使用其它适当的连接或结合技术，以便将外层30和40连接到内层50上。

在一个实施例中，如图6所示，内层50包括单个内层150。单个内层150具有第一侧面151和与第一侧面151相对的第二侧面152。在一个实施例中，当外层30和40定位在内层50的相对侧面上时，外层30的侧面靠近第一侧面151，并且外层40的侧面42靠近第二侧面152。

在一个实施例中，单个内层150具有限定其中的流体通道154。流体通道154包括例如与单个内层150的第一侧面151和第二侧面152连通并且在单个内层150的相对端部之间延伸的流体通道154。因此，当外层30和40定位在单个内层150的相对侧面上时，流体通道154通过单个内层150将流体分配到外层30和40的流体通路80。

如图6的实施例所示，单个内层150包括至少一个流体口156。在一个示例性实施例中，单个内层150包括各自与流体通道154连通的流体口157和158。在一个实施例中，流体口157和158形成用于流体通道154的流体入口和流体出口。因此，流体口157和158与墨供应组件14连通，并且使得流体(墨)在墨供应组件14和打印头组件12之间循环。

在另一实施例中，如图7所示，内层150包括多个内层250。在一个示例性实施例中，内层250包括内层251、252、253，使得内层253介于内层251和252之间。因此，外层30的侧面32靠近内层251，并且当外层30和40定位在内层250的相对侧面上时，外层40的侧面42靠近内层252。

在一个示例性实施例中，内层251、252、253通过玻璃融合粘接结合在一起。因此，玻璃融合材料在内层251、252和/或253上沉积并形成图案，内层251、252和253在温度和压力下结合在一起。因此，内层251、252和253之间的结合是热匹配的。在另一示例性实施例中，内层251、252和253通过阳极粘接结合在一起。因此，内层251、252和253紧密接触，并且电压施加在该层上。因此由于没有使用附加材料，内层251、252和253之间的结合是热匹配和化学惰性的。在另一示例性实施例中，内层251、252、253通过粘合剂粘接而结合在一起。但是还可以使用其它适当的结合或粘接技术以便结合内层251、252和253。

在一个实施例中，内层250具有限定其中的流体支管或流体通道254。流体通道254包括例如形成在内层251内的开口255、形成在内层252内的开口256和形成在内层253内的开口257。当内层253介于内层251和252之间时，开口255、256和257形成并布置成使得内层253的开口257分别与内层251和252的开口255和256连通。因此，当外层30和40定位在内层250的相对侧面上时，流体通道254通过内层250将流体分配到外层30和40的流体通路80。

如图7的实施例所示，内层250包括至少一个流体口258。在一个示例性实施例中，内层250包括各自形成在内层251和252内的流体口259和260。因此，当内层253介于内层251和252之间时，流体口259和260与内层253的开口257连通。在一个实施例中，流体口259和260形成用于流体通道254的流体入口和流体出口。因此流体口258和260与墨供应组件14连通并且使得流体(墨)在墨供应组件14和打印头组件12之间循环。

在一个实施例中，通过如上所述在外层30和40上，并且将外层30和40定位在内层50的相对侧面上，形成滴喷射元件70和流体通路80，打印头组件12可具有变化的长度。例如，打印头组件12可横跨普通的页面宽度，或比普通页面宽度短或长的宽度。在一个示例性实施例中，打印头组件12形成为宽阵列或页宽阵列，使得喷嘴13的排61和62横跨普通页面宽度。

虽然这里已经描述和说明了特定实施例，本领域普通技术人员将理解到多种变型和/或等同实施例可代替所示和所述的特定实施例，而不偏离本发明的范围。本申请旨在覆盖这里披露的特定实施例的任何变型或改型。因此，所打算的是本发明只通过权利要求及其等同物来限定。

Claims (24)

1.一种流体喷射组件，包括：

具有限定其中的流体通道(154、254)的至少一个内层(50、150、250)；以及

定位在至少一个内层的相对侧面上的第一和第二外层(30、40)，第一和第二外层各自具有靠近至少一个内层的侧面(32、42)，并且包括形成在该侧面上的滴喷射元件(70)和与滴喷射元件连通的流体通路(80)；

其中第一和第二外层的流体通路与至少一个内层的流体通道连通；

其中至少一个内层和第一外层的流体通路形成喷嘴(13)的第一排(61)，并且至少一个内层和第二外层的流体通路形成喷嘴(13)的第二排(62)。

2.如权利要求1所述的流体喷射组件，其特征在于，至少一个内层包括具有第一侧面(151)和与第一侧面相对的第二侧面(152)的单个内层(150)，其中第一外层靠近第一侧面，并且第二外层靠近第二侧面。

3.如权利要求1所述的流体喷射组件，其特征在于，至少一个内层包括靠近第一外层的第一内层(251)、靠近第二外层的第二内层(252)和介于第一内层和第二内层之间的第三内层(253)。

4.如权利要求1所述的流体喷射组件，其特征在于，第一外层的滴喷射元件适用于通过喷嘴的第一排大致平行于第一外层的侧面喷射流体滴，并且其中第二外层的滴喷射元件适用于通过喷嘴的第二排大致平行于第二外层的侧面喷射流体滴。

5.如权利要求1所述的流体喷射组件，其特征在于，第一和第二外层各自具有与其侧面连续的边缘(34、44)，其中喷嘴的第一排沿着第一外层的边缘延伸，并且喷嘴的第二排沿着第二外层的边缘延伸。

6.如权利要求1所述的流体喷射组件，其特征在于，至少一个内层以及第一和第二外层各自包括共同材料，其中该共同材料包括玻璃、陶瓷材料、碳合成材料、金属和金属基质合成材料中的一种材料。

7.如权利要求1所述的流体喷射组件，其特征在于，第一和第二外层的每个流体通路包括流体入口(84)、与流体入口连通的流体腔室(86)以及与流体腔室连通的流体入口(88)，其中第一和第二外层的每个滴喷射元件包括形成在流体通路之一的流体腔室内的启动电阻(72)。

8.如权利要求7所述的流体喷射组件，其特征在于，第一和第二外层各自包括衬底(90)和形成在衬底上的薄膜结构(92)，其中每个滴喷射元件的启动电阻形成在第一和第二外层的薄膜结构上。

9.如权利要求8所述的流体喷射组件，其特征在于，每个第一和第二外层的衬底包括非传导材料，其中非传导材料包括玻璃、陶瓷材料、碳合成材料和形成在金属和金属基质合成材料之一上的氧化物中的一种材料。

10.如权利要求8所述的流体喷射组件，其特征在于，薄膜结构包括滴喷射元件的驱动电路(74)，其中驱动电路包括薄膜晶体管。

11.如权利要求8所述的流体喷射组件，其特征在于，第一和第二外层各自包括形成在流体通路之间的阻挡件(82)，其中阻挡件形成在第一和第二外层的薄膜结构上，并且由可光成像聚合物和玻璃之一形成。

12.一种形成流体喷射组件的方法，该方法包括：

在至少一个内层(50、150、250)内限定流体通道(154、254)；

在每个第一和第二外层(30、40)的侧面(32、42)上形成滴喷射元件(70)；

在每个第一和第二外层的侧面上形成流体通路(80)，包括将流体通路与滴喷射元件连通；以及

将第一和第二外层定位在至少一个内层的相对侧面上，包括将第一和第二外层的流体通路与至少一个内层的流体通道连通，并且通过至少一个内层和第一外层的流体通路形成喷嘴(13)的第一排(61)，并且通过至少一个内层和第二外层的流体通路形成喷嘴(13)的第二排(62)。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，限定流体通道包括在具有第一侧面(151)和与第一侧面相对的第二侧面(152)的单个内层(150)中限定流体通道，其中定位第一和第二外层包括靠近第一侧面定位第一外层，并且靠近第二侧面定位第二外层。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，限定流体通道包括在第一内层(151)、第二内层(152)和介于第一内层和第二内层之间的第三内层(153)内限定流体通道，其中定位第一和第二外层包括靠近第一内层定位第一外层，并且靠近第二内层定位第二外层。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，形成喷嘴的第一排包括靠近其侧面沿着第一外层的边缘(34)形成喷嘴的第一排，并且形成喷嘴的第二排包括靠近其侧面沿着第二外层的边缘(44)形成喷嘴的第二排。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，形成每个流体通路包括形成流体入口(84)，将流体腔室(86)和流体入口连通，并且将流体出口(88)与流体腔室连通，并且形成每个滴喷射元件包括在流体通路之一的流体腔室内形成启动电阻(72)。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

形成第一和第二外层，包括在每个第一和第二外层的衬底(90)上形成薄膜结构(92)；

其中形成滴喷射元件包括在第一和第二外层的薄膜结构上形成每个滴喷射元件的启动电阻。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，每个第一和第二外层的衬底包括非传导材料。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，形成薄膜结构包括形成滴喷射元件的驱动电路(74)，其中驱动电路包括薄膜晶体管。

20.一种操作滴喷射组件的方法，该方法包括：

将流体引到形成在定位在至少一个内层(50、150、250)上的相对侧面上的第一和第二外层(30、40)上的流体通路(80)；以及

从形成在第一和第二外层上并且各自与流体通路之一连通的滴喷射元件(70)喷射流体滴，包括从通过至少一个内层和第一外层的流体通路形成的喷嘴(13)的第一排(61)喷射流体滴，并且从通过至少一个内层和第二外层的流体通路形成的喷嘴(13)的第二排(62)喷射流体滴。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，将流体引到流体通路包括将流体引到每个流体通路的流体腔室(86)，并且其中喷射流体滴包括通过各自形成在流体通路之一的流体腔室内的启动电阻(72)喷射滴。

22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，喷射流体滴包括通过喷嘴的第一排和喷嘴的第二排大致平行于其上形成有滴喷射元件的每个第一和第二外层的侧面(32、42)喷射滴。

23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，喷射流体滴包括通过形成在每个第一和第二外层的薄膜结构(92)上的驱动电路(74)来操作滴喷射元件。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，将流体引到流体通路包括将流体引到形成在每个第一和第二外层的薄膜结构上的阻挡件(82)之间。

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