[发明专利]非圆形喷墨喷嘴

说明书

背景技术

喷墨技术广泛用于精确、快速地分配小量的流体。喷墨通过在喷发室中产生高压短脉冲来使流体微滴从喷嘴中喷射出来。在打印中，此喷射过程每秒可重复几千次。理想地，每次喷射都会产生单个墨滴沿预定的速度矢量行进，以沉积在基材上。然而，喷射过程可产生许多非常小的微滴，这些非常小的微滴处于空中的时间周期更长，不被沉积在基材上的期望位置。

附图说明

附图示出了本文所描述原理的各个实施例，且是说明书的一部分。所示实施例不过是些示例，并不限制权利要求的范围。

图1A-1F是根据本文所描述原理一个实施例的热喷射微滴发生器操作的示意图。

图2是根据本文所描述原理一个实施例的示意性喷嘴几何结构的图示。

图3是根据本文所描述原理一个实施例的示意性喷嘴几何结构的图示。

图4A-4H是根据本文所描述原理一个实施例的、通过非圆形喷嘴喷射微滴的示意性微滴发生器的图示。

图5A和图5B分别是根据本文所描述原理一个实施例的、从圆形和非圆形喷嘴喷射的微滴的示意图。

图6A和图6B分别是根据本文所描述原理一个实施例的、由具有圆形喷嘴和非圆形喷嘴的喷墨打印头产生的图像的示意图。

图7A和图7B是根据本文所描述原理一个实施例的、喷墨喷嘴和底层电阻器的示意图。

图8包括根据本文所描述原理一个实施例的多个示意性孔口几何结构的图示。

图9A和图9B是根据本文所描述原理一个实施例的示意性非圆形喷射喷嘴的图示。

在所有附图中，相同的附图标记标示了相似但不一定相同的元件。

具体实施方式

如上文所述，喷墨打印过程通过从喷嘴喷射流体微滴来将流体沉积在基板上。通常，喷墨装置包含一大列喷嘴，在打印中这些喷嘴每秒喷射几千个微滴。例如，在热喷墨中，打印头包括被连接到一个或多个流体储器的微滴发生器阵列。每个微滴发生器包括加热元件，喷发室和喷嘴。来自储器的流体填充喷发室。为了喷射微滴，电流流过邻近喷发室设置的加热器元件。加热元件产生热，热使喷发室内的一小部分流体蒸发。蒸汽快速膨胀，迫使小的微滴离开喷发室喷嘴。电流然后被关断，电阻器冷却。蒸汽气泡快速崩溃，使更多的流体从储器进入到喷发室中。

理想情况下，每个喷发事件会使单个微滴沿预定矢量以预定速度前进，并沉积在基材上的期望位置。然而，由于在流体被喷射以及通过空气时施加到流体的力，原来的微滴可能分裂成多个子微滴。非常小的子微滴可能很快失去速度，在加长的时间周期中保持在空中。这些非常小的子微滴可能产生各种问题。例如，子微滴可沉积在基材上不恰当的位置上，这可能会降低打印机产生的图像的打印质量。子微滴还可沉积在打印设备上，使污垢积累，性能恶化，引起可靠性问题并增加维修成本。

可以用来降低空中子微滴效应的一种方案是捕获并容纳它们。可用各种方法来捕获子微滴。例如，可通过过滤器循环打印机内的空气，过滤器去掉了空中子微滴。额外地或替代性地，静电力可用来吸引、捕获子微滴。然而，这些方案中的每种方案都要求将另外的设备并入打印机中。这使打印机更大、更贵，消耗更多的能量且维护费用更高。

一种替代性方案是将微滴发生器设计成使趋于裂开所喷射微滴的速度差减至最小。这直接降低了空中子微滴的形成。我们发现，喷墨喷嘴的形状在喷射过程中可被改变以降低可能会使微滴裂开的这些速度差。具体地，具有平滑轮廓且该轮廓带有进入到喷嘴孔口中心的一个或多个突起的喷墨喷嘴降低了所喷射微滴内的速度差，抵消了粘滞力，防止了微滴裂开。

在下文的描述中，出于解释的目的，给出了许多具体细节，以便提供对本发明系统和方法的彻底理解。然而，对于本领域技术人员而言，明显的是，没有这些具体细节，也可实践本发明的设备、系统和方法。在说明书中，提到“实施例”，“例子”或类似用语时，表示联系该实施例或例子所描述的具体特征、结构或特性被包括于至少该实施例中，但不一定被包括于其它实施例中。说明书各处中的用语“在一个实施例中”或类似用语的各种情况并不一定全部表示相同的实施例。

图1A-1F示出了从热喷墨微滴发生器喷射的微滴的示意性时间顺序。图1A是热喷墨打印头中微滴发生器100的一个示例性实施例的横截面视图。微滴发生器100包括喷发室110，喷发室流体连接到流体储器105。加热元件120邻近喷发室110定位。流体107从流体储器105进入喷发室110。在均衡条件下，流体并不会退出圆形喷嘴115，而是在喷嘴出口内形成凹形弯月面。