[发明专利]基于微机电系统打印头的压缩流体打印系统

说明书

发明领域

本发明一般地涉及打印，而更具体地，涉及通过微机加工的部件打印压缩流体和标记材料的混合物。 

发明背景 

许多标记技术存在用于在基底上产生标记或图形。通常通称为“按要求滴落”的喷墨打印技术提供墨滴(通常包括染料或染料的混合物)用于用增压促动器(热促动器，压电促动器等)冲击在记录表面上。促动器的选择性驱动引起形成和喷射飞行的墨滴，该飞行的墨滴横过打印头和打印介质之间的空间并撞击打印介质。形成打印好的图像是通过控制单独形成墨滴实现，如形成所需图像所要求的。通常，每个通道内的稍负的压力防止油墨偶然地穿过喷嘴逃逸，且在喷嘴处形成稍凹的弯月面，因此有助于保持喷嘴清洁。 

驱动增压促动器在打印头的喷嘴口处产生喷射的墨滴。通常，使用两种类型促动器中的其中一种类型，该两类促动器包括热促动器和压电促动器。在热促动器情况下，放在方便位置处的加热器将油墨加热，同时使大量油墨相变成气泡，该气泡使内部油墨压力升高，足够用于使墨滴排出。在压电促动器的情况下，将电场加到压电材料上，该压电材料具有在材料中产生机械压力的性能，同时使墨滴排出。最常生产的压电材料是陶瓷类，如钛锆酸铅，钛酸钦，钛酸铅，和偏铌酸铅。 

常规的喷墨打印机在若干方法中是不利的。例如，为了得到很高质量的图像而保持可接受的打印速度，位于打印头上的大量排放装置必须经常驱动，由此产生墨滴。而频繁驱动降低了打印头可靠性，还限制了在这些打印机中所用的油墨的粘度范围。通常，加一些溶剂如水等降低油墨的粘度。增加的液体含量导致在油墨已沉积在接收器上之后更慢的油墨干燥时间，且这样减少了总产量。此外，增加的溶剂含量还能引起油墨在干燥期间渗色的增加，该渗色增加降低了图像清晰度、负面影响图像分辨率及其它图像质量规格。对一些接收器如普 通纸来说，过多液体还能导致接收器的局部机械翘曲。 

常规喷墨打印机还有不利之处在于，打印头的排放装置能变得被油墨部分堵塞或完全堵塞。为了减少这个问题，将一些溶剂如乙二醇，丙三醇等加到油墨配方中，上述溶剂能严重影响图像质量。可供选择地，将排放装置定期清洁，以便减少这个问题。这增加了打印机复杂性。 

另一些技术众所周知，这些技术用气态推进剂将染料沉积到接收器上。例如，E.Peeters等人在2000年9月12日授权的美国专利No.6116718中公开了一种供在标记设备中使用的打印头，在该标记设备中使推进剂气体通过通道，将标记材料可控制地加到推进剂流中，以便形成冲击式气溶胶，用于用足够的动能将非胶体，固体或半固体颗粒物，或液体推向接收器，以便使标记材料熔化到接收器上。该技术的缺点是标记材料和推进剂流是两种不同的实体。为把标记材料加到通道内的推进剂流中时，非胶体状的冲击气溶胶在排出打印头之前形成。该非胶体状的冲击气溶胶是标记材料和推进剂的组合，热力学上不稳定。照这样，标记材料易于在推进剂流中沉降，该沉降又能引起标记材料聚集，而导致喷嘴阻塞和在标记材料沉积上的不良控制。 

利用超临界流体溶剂来形成薄膜的技术也众所周知。例如，R.D.Smith在1988年3月29日授权的美国专利No.4734227中，公开了一种方法，该方法通过将固体材料溶解到超临界流体溶液中沉积固体膜或形成细粉，和然后使溶液快速膨胀，以便形成标记材料的颗粒物。该颗粒物取细粉或长的细纤维的形式，所述方法可以用来制造薄膜。C.Lee等人在1990年5月8日授权的美国专利No.4923720中，公开了液体涂装工艺和设备，其中利用超临界流体如超临界二氧化碳来降低粘性涂料组成的涂布稠度，以便可供它们作为液体喷雾涂布。在这些公开中，超临流体溶液的自由喷射膨胀产生一种形状的喷雾，该喷雾在没有掩膜的情况下不能用来在接收器上形成高分辨率图形。 

R.Jagannathan等人在标题为“输送功能材料束到接收器上的设备和方法”的美国专利No.6752484中公开了一种用于输送无溶剂的标记材料到接收器上的方法和设备，其中排放装置成形为在排放装置的出口外的位置处用气态流体产生平行的标记材料束。因此，该方法说明用这种方式输送标记材料，以便它解决许多常规溶剂基系统所固有 的与干燥有关的问题。