高频点滴喷射装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术的一方面给出一种驱动具有致动器的点滴喷射器装置的方法，其包括：向致动器施加包括两个或多个驱动脉冲的多脉冲波，以促使点滴喷射装置喷射单滴，其中，驱动脉冲的频率大于点滴喷射装置的固有频率ｆ↓［ｊ］。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种点滴喷射装置和用于驱动点滴喷射装置的方法。
技术介绍
点滴喷射装置用于各种用途，最常用于在各种介质上打印图像。所述装置通常指喷墨嘴或喷墨打印机。按需喷射型点滴喷射装置由于其灵活性和经济性被用于很多应用。按需喷射型装置响应一般为电波或波的特定信号而喷射单滴。点滴喷射装置一般包括从流体供给源至喷嘴通道的流体通道。喷嘴通道结束在喷嘴开口，点滴从该喷嘴开口喷射。通过致动器向流体通道中的流体施压来控制点滴喷射器，该致动器可为例如压电变流器、热泡发生器或静电变流构件。典型打印头具有对应于喷嘴开口和相关致动器的流体通道阵列，并可独立控制每个喷嘴开口的点滴喷射。在按需喷射型打印头中，每个致动器被激励以随着打印头与基底彼此相对运动，在特定目标象素位置有选择地喷射点滴。在高性能打印头中，喷嘴开口一般具有50微米或更小的直径，例如，25微米左右，其以100-300喷嘴/英寸的间距分隔，具有100-300dpi或更高的分辨率，并提供约为1至100百万分之一升(pl)或更小的点滴尺寸。点滴喷射频率一般为10-100kHz或更高，但对于某些应用可能较低。Hoisington等的美国专利5,265,315描述了一种具有半导体打印头主体和压电致动器的打印头，其全部内容在此引为参考。该打印头主体由硅制成，其被刻蚀从而限定出流体腔室。通过一个连接到硅主体的分离的喷嘴板限定出喷嘴开口。压电致动器具有压电材料层，其响应于施加的电压改变几何形状或弯曲。压电层的弯曲造成对沿着墨通道定位的泵室中的墨加压。很多因素影响沉积准确性，包括装置中的打印头和多个打印头中的喷嘴喷射的点滴的尺寸和速度的均匀性。点滴尺寸和点滴速度均匀性反过来受到例如墨通道的尺寸均匀性、声学干扰作用、墨流动通道中的污染和致动器的动作均匀性等因素的影响。由于按需喷射型喷射器经常在移动目标或者移动喷射器中被操作，点滴速度的变化引发点滴在介质上的位置的变化。这些变化可降低图像应用中的图像质量，并可降低其它应用中的系统性能。点滴体积的变化引发图像中点的尺寸变化，或在其它应用中性能的降低。由于这些原因，一般优选点滴速度、点滴体积和点滴形成特性在喷射器的整个操作范围内尽可能地保持恒定。点滴喷射器的制造商采用各种技术以改进频率响应，然而，在按需喷射型喷射器中激励点滴的物理要求限制了改进频率响应的范围。“频率响应”是指由在点滴喷射频率范围内决定喷射器性能的固有物理特性决定的喷射器的特征性能。一般，点滴速度、点滴质量和点滴体积作为操作频率的函数而变化；通常，也影响点滴的形成。改进频率响应的代表性方法可包括减小喷射器中流动通道的长度以增加谐振频率，增加流动通道中的流体阻抗以增加衰减，以及例如喷嘴和限流器的内部构件的阻抗调谐。
技术实现思路
按需喷射型点滴喷射装置可以在任何频率或组合频率下喷射点滴，最高可达喷射装置的最大能力。然而，当在宽频率范围内操作时，其性能可受到喷射器频率响应的影响。改进点滴喷射器的频率响应的一种方法是使用具有足够高频率的多脉冲波来形成响应该波的单滴。需指出多脉冲波频率一般指波的脉冲周期的倒数，与前面提到的并与“频率响应”有关的点滴喷射频率相反。因为脉冲频率高且相对于点滴形成时间参数脉冲间的时间较短，这种类型的多脉冲波在很多喷射器中形成单滴。为了改善频率响应，所述波会产生单一大点滴，与响应多脉冲波而形成很多较小的点滴相反。当单一大点滴形成时，来自单独脉冲的能量输入在多脉冲波中均匀分布。结果，来自每个脉冲给流体的能量波动效果减弱。从而，点滴速度和体积在整个操作过程中保持更加恒定。可优化几个脉冲设计参数以确保响应多脉冲波形成单滴。总的来说，这些参数包括每个脉冲单独的段的相对振幅、每个段的相对脉冲宽度和波的各部分的转换速率。在一些实施例中，可由每个脉冲的电压振幅逐渐增大的多脉冲波形成单滴。或者，或另外地，可由连续的脉冲之间的时间比总脉冲宽度短的多脉冲波形成单滴。所述多脉冲波在对应于喷嘴固有频率及其谐振频率的频率下几乎没有或没有能量。总的来说，在第一方面中，本专利技术给出一种驱动具有致动器的点滴喷射器装置的方法，其包括向致动器施加包括两个或多个驱动脉冲的多脉冲波，以促使点滴喷射装置喷射单滴，其中驱动脉冲的频率大于点滴喷射装置的固有频率fj。该方法的实施例可包括一个或多个以下特征和/或其它方面的特征。在一些实施例中，所述多脉冲波具有两个驱动脉冲、三个驱动脉冲或四个驱动脉冲。脉冲频率可大于约1.3fj、1.5fj。脉冲频率可在约1.5fj和约2.5fj之间，例如在约1.8fj和约2.2fj之间。所述两个或多个脉冲可具有相同脉冲周期。所述单个脉冲可具有不同脉冲周期。所述两个或多个脉冲包括一个或多个双极性脉冲和/或一个或多个单极性脉冲。在一些实施例中，所述点滴喷射装置包括泵室，且所述致动器设置为在所述泵室内的流体压力响应驱动脉冲而变化。每个脉冲可具有对应于施加到致动器的最大或最小电压的振幅，其中，在至少两个脉冲上的振幅大致相同。每个脉冲可具有对应于施加至致动器的最大或最小电压的振幅，其中，至少两个脉冲的振幅不同。例如，所述两个或多个脉冲中的每个后续脉冲的振幅大于前面脉冲的振幅。所述点滴喷射装置为喷墨嘴。总的来说，在另一方面中，本专利技术给出一种方法，其包括用包括一个或多个脉冲的波驱动点滴喷射装置，所述脉冲都具有小于约20微秒的周期，以促使点滴喷射装置响应所述脉冲喷射单滴。该方法的实施例可包括一个或多个以下特征和/或其它方面的特征。所述一个或多个脉冲可都具有小于约12微秒、10微秒、8微秒或5微秒的周期。总的来说，在另一方面中，本专利技术给出一种方法，其包括用包括两个或多个脉冲的多脉冲波驱动点滴喷射装置，每个所述脉冲具有小于约25微秒的周期，以促使点滴喷射装置响应所述两个或多个脉冲喷射单个点滴。该方法的实施例可包括一个或多个以下特征和/或其它方面的特征。所述一个或多个脉冲可都具有小于约12微秒、10微秒、8微秒或5微秒的周期。在一些实施例中，所述点滴具有在1pl和100pl之间的质量。在其它实施例中，所述点滴具有在5pl和200pl之间的质量。在另一些实施例中，所述点滴具有在50pl和1000pl之间的质量。总的来说，在另一方面中，本专利技术给出一种装置，其包括固有频率为fj的点滴喷射装置；以及连接至点滴喷射装置的驱动电子组件，其中，在操作过程中，所述驱动电子组件用包括多个具有大于fj频率的驱动脉冲的多脉冲波驱动喷射装置。多个频率为fj的驱动脉冲的谐波含量小于多个频率为最大含量的频率fmax的驱动脉冲的谐波含量的50％(例如，小于约25％、10％)。该装置的实施例可包括一个或多个以下特征和/或其它方面的特征。在操作过程中，所述点滴喷射装置响应所述多个脉冲喷射单滴。所述点滴喷射装置为喷墨嘴。在另一方面中，本专利技术给出一种包括前述的喷墨嘴的喷墨打印头。总的来说，在另一方面中，本专利技术给出一种驱动具有致动器的点滴喷射装置的方法，其包括向致动器施加包括两个或多个驱动脉冲的多脉冲波，以激励所述点滴喷射装置喷射点滴，其中，所述点滴质量的至少约60％包括在点滴中的顶点的半径r内，其中，r对应于由下式给出的完美的球形点滴的半径r=334πmdρ]]>其中，md为点滴质量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动具有致动器的点滴喷射器装置的方法，其包括：向致动器施加包括两个或多个驱动脉冲的多脉冲波，以促使点滴喷射装置喷射流体的单滴，其中，驱动脉冲的频率大于点滴喷射装置的固有频率ｆ↓［ｊ］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特A哈森贝恩，保罗A霍伊辛顿，迪恩A加德纳，史蒂文H巴斯，
申请(专利权)人：富士胶卷迪马蒂克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]