沉积微滴的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种将微滴沉积在基片上的装置。该装置包括一用于基片的支承件；包括泵送腔的一微滴喷射组件；一控制器和将泵送腔中的总压力保持在阈值压力水平以上以避免在泵送腔中发生整流扩散式的气泡生长的一静压力源。该微滴喷射组件位于支承件上方，用于将微滴沉积在基片上，并且除了泵送腔以外，还包括一移位件和一喷射微滴的喷孔。所述控制器向该移位件提供信号，以喷射微滴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在基片上沉积微滴。
技术介绍
喷墨打印机是在基片上沉积微滴的装置的一种类型。喷墨打印机一般包括从墨源至喷嘴通道的墨通道。该喷嘴通道的末端为一个喷嘴孔，墨滴从该孔中喷出。墨滴喷射是通过用致动器对墨通道中的墨加压来控制的。该致动器可以为一个压电偏转器、热气泡喷射发生器或静电偏转件。一个典型的打印组件具有一组带有相应的喷嘴孔和相关联的致动器的墨通道。可以独立地控制从每一个喷嘴孔的液滴喷射。在一个按需要出液滴的打印组件中，当打印组件和打印基片彼此相对运动时，起动每一个致动器，有选择地将液滴喷射在图像的一个特定的象素位置上。在高性能的打印组件中，一般喷嘴孔直径为50μm或更小，例如25μm左右，并且以100-300喷嘴/英寸的间距隔开，分辨率为100～300dpi或更大，提供墨滴的容积约为1～70皮升(pl)或更小的液滴。液滴喷射频率一般为10KHz或更大。这里引入全部内容供参考的Hoisington等人的美国专利5265315号说明了一个具有半导体主体和压电致动器的打印组件。该主体由硅制成，腐蚀形成墨腔。喷嘴孔由附接在硅体上的一个单独的喷嘴板形成。该压电致动器具有根据所加的电压变化几何形状或弯曲的一个压电材料层。压电层的弯曲对沿着墨通道设置的泵送腔中的墨加压。在Fishbeek等人的美国专利4825227号和Hine的美国专利4937598号中也说明了压电喷墨打印组件，这里也引入其全部内容供参考。打印精度受许多因素影响，包括由组件中的多个喷嘴和在打印机的多个组件喷射的液滴的尺寸和速度的均匀性。墨滴尺寸和墨滴速度的均匀性又受诸如墨通道的尺寸均匀性，声音干扰作用，墨流动通道的污染和致动器驱动的均匀性一类的因素的影响。在许多喷墨系统中，墨是通过一个供给导管送至与喷嘴连通的一个泵送腔时。墨在例如压电元件的电子机械转换器的作用下，通过快速压缩该泵送腔的容积，周期地从该喷嘴喷射。快速压缩是在该腔容积相应地快速膨胀之前和/或之后进行的。在墨滴喷射循环的膨胀部分过程中，泵送腔中的墨压力大大降低，增加了溶解在该腔内的墨中的空气在该腔的表面上生成气泡的趋势。气泡尤其易于在腔中的成核位置，例如尖锐的拐角、微小的裂纹或凹坑、或者沉积在腔表面上的外来颗粒出生长，气体可以停留在这些地方。如果膨胀/压缩循环以足够高的频率发生，则气泡尺寸从一个循环至下一个循环增加，形成整流扩散(rectified diffusion)。泵送腔内气泡的存在妨碍以希望的方式对墨施加压力以在选定的时间从喷嘴喷射选定容积的墨滴，造成打印质量随时间降低。整流扩散对于高质量喷墨系统问题更多，因为这种系统使用需要更高的压力和频率来恰当地喷射的粘性墨。如果泵送腔中的压力振动的频率较低，则在泵送腔内成核地方的气泡膨胀，但如图1所示，在下一次行程之前重新溶解。在时间D，在膨胀行程过程中，形成气泡20。后来，在时间E，在压缩行程过程中，由于压力增加和由于气体从气泡扩散回至泵送腔的流体中，所以此时气泡22较小。在这种低频情况下，到时间F，气泡溶解。如果在泵送腔中的压力振动频率较高，则在受到另一个膨胀循环之前的压缩循环过程中，气泡没有时间重新溶解。图2示出在多次泵送循环中，气泡半径如何总体上循环增大。图3A-3C示出泵送腔中气泡半径增大的影响。参见图2～3C，在时间G，在泵送腔34的压缩行程过程中，打印元件30射出微滴32。在泵送腔34内，有着半月板33，气泡36具有半径R36。后来，在时间H，在压缩行程过程中，气泡38(没有示出)具有半径R38。该半径在下一个膨胀行程过程中，还进一步增长。后来，在膨胀行程过程中的时间点I，在带有半月板42的打印腔34中，气泡40的尺寸增大。这个过程如以前一样继续，产生半径为R44的气泡44(没有示出)和半径为R46的气泡46(没有示出)。最后，在泵送腔中形成很大的气泡体积48。此时，墨滴容积和速度会减小，或者在极端情况下，会完全妨碍喷射，因为本来要用于喷射微滴的能量被用于压缩气泡。以更高频率喷射是人们所希望的，因为通过使线速度更高可以增加输出量。工作频率的一个重要限制为喷墨的共振频率。该共振频率由在泵送腔中的压力波的往返行进时间确定。因此，使泵送腔更小可增加喷墨的固有频率，并可使工作频率更高。使喷嘴直径更小也可帮助在更高频率下工作，但这也要求墨滴容积更小。也可以通过减小施加压力的时间而以更高的频率喷射，但这就要求压力更高。一般，声压的范围为从膨胀行程的周围压力以下大约2atm至压缩行过程中的周围压力以上大约2～3atm。喷射频率越高，整流扩散造成的问题就越多。
技术实现思路
大体上，本专利技术一个方面的特征为一种在基片上沉积微滴的装置。该装置包括一用于基片的支承件；一包括泵送腔的微滴喷射组件；一控制器；和一静压力源，用于将泵送腔中的总压力提高到阈值压力水平以上，以避免在泵送腔中发生整流扩散式的气泡生长。该微滴喷射组件位于支承件上方，用于将微滴沉积在基片上，并且除了泵送腔以外，还包括一移位件和一喷射微滴的喷孔。所述控制器向移位件提供信号以喷射微滴。在一些实现方式中，所述静压力的绝对值大于大约1.5个大气压。在一些实现方式中，所述信号以大于大约8000Hz的频率提供。在另一些实现中，在大于大约8000Hz的频率和绝对值大于大约1.5个大气压的静压力下提供所述信号。喷射的微滴可以为墨或其他适合的微滴形成材料。基片可以为纸或任何其他适合的基片。所述压力源可以包括加压气体。气体可以过滤以除去颗粒物质。可将湿汽或汽化的溶剂加入该气体中。该气体可以为空气或任何其他适合的气体。本专利技术的另一个方面的特征为一种装置，该装置包括一用于基片的支承件；包括泵送腔的一微滴喷射组件；一控制器；一外壳结构；和将泵送腔中的总压力提高到阈值压力水平以上以避免在泵送腔中发生整流扩散式的气泡生长的一静压力源。该微滴喷射组件位于支承件上方，用于将微滴沉积在基片上。该微滴喷射组件除了泵送腔以外，还包括一移位件和一喷射微滴的喷孔。所述控制器向该移位件提供信号，以喷射微滴。所述外壳结构与所述支承件一起形成一封闭区域，微滴通过该封闭区域喷射到所述基片上。所述外壳结构还与所述支承件一起形成一入口间隙和一出口间隙，所述基片行进通过该入口间隙和出口间隙。所述入口间隙可以为大约0.002～0.04英寸。所述出口间隙可以为大约0.002～0.04英寸。在附图和下面的说明中说明了本专利技术的一个或多个实施例的详细情况。本专利技术的其他特点、目的和优点在该说明、附图以及权利要求书中将是显而易见的。附图说明图1为低频振动情况下墨压力与时间的关系的图表；图2为对于高频振动墨压力和气泡半径与时间的关系的图表；图3A～3C示出理想打印头中气泡的生长；图4为用于在基片上进行打印的装置的侧视图；图5为图4所示装置的打印站的示意性侧视图；图6为另一个实施例的侧视图；图7为相对浓度与所加声场的关系的图表；在各个图中，相同的标号表示相同的零件。具体实施例方式图4表示在基片52(例如纸)上连续沉积小墨滴的装置50。基片52从位于供给台56上的辊子54拉出，并送至一系列微滴沉积站58，用于将多种不同颜色的微滴沉积在基片52上。每一个微滴沉积站58在基片52上方具有一个微滴喷射组件60，用于将微滴沉积在基片52上。每一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基片上沉积微滴的装置，该装置包括：用于所述基片的一支承件；一微滴喷射组件，其位于所述支承件上方，用于将所述微滴沉积在所述支承件上的所述基片上，所述微滴喷射组件包括一泵送腔、一移位件和一喷射所述微滴的喷孔；一控制 器，用于向所述移位件提供信号以喷射微滴；和一静压力源，用于将所述泵送腔中的总压力提高至一阈值压力水平以上，以避免在所述泵送腔中发生整流扩散式的气泡生长。

【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：梅尔文L比格斯，史蒂文H巴斯，保罗A霍伊辛顿，
申请(专利权)人：迪马蒂克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]