專利名稱：具有用于流體液滴噴射的循環(huán)流體的制作方法
具有用于流體液滴噴射的循環(huán)流體
背景技術(shù)：
本描述涉及流體液滴噴射。在一些流體液滴噴射裝置中，基底包括流體抽吸室、下降部和噴嘴。例如在打印操作中，流體液滴可以被從噴嘴噴射到介質(zhì)上。噴嘴被流體地連 接到下降部，而下降部被流體地連接到流體抽吸室。流體抽吸室可以被諸如熱致動(dòng)器或壓 電致動(dòng)器的換能器致動(dòng)；當(dāng)被致動(dòng)時(shí)，流體抽吸室可以使流體液滴通過(guò)噴嘴噴射出去。介質(zhì) 可相對(duì)于流體噴射裝置移動(dòng)?？梢噪S介質(zhì)的移動(dòng)而對(duì)從噴嘴噴射流體液滴進(jìn)行定時(shí)，以將 流體液滴放在介質(zhì)上期望的位置處。流體噴射裝置一般包括多個(gè)噴嘴，通常期望噴射相同 尺寸和速度的流體液滴，并且在同一方向噴射，以在介質(zhì)上提供相同的流體液滴沉積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及系統(tǒng)、裝置及用于流體液滴噴射的方法。在一個(gè)方面中，此處描述系 統(tǒng)、裝置和方法具有特征打印頭，該打印頭具有流體供應(yīng)和流體返回的打印頭?；妆桓浇?到打印頭上，所述基底具有在基底的靠近流體供應(yīng)和流體返回的表面上的流體入口和流體 出口。噴嘴與流體入口流體連通?；椎牧黧w入口與流體供應(yīng)成流體連通，流體出口與流 體返回成流體連通。通過(guò)基底的第一循環(huán)路徑在流體入口和流體出口之間。流體供應(yīng)通過(guò) 第二循環(huán)路徑與流體返回流體連通，所述第二循環(huán)路徑通過(guò)打印頭但不通過(guò)基底。也可以包括下述特征的一個(gè)或多個(gè)。在流體液滴噴射裝置中，第二循環(huán)路徑可以 平行于第一循環(huán)路徑。第二循環(huán)路徑可具有比第一循環(huán)路徑更大的平均橫截面面積。過(guò)濾 器可安置在第一循環(huán)路徑、第二循環(huán)路徑或兩者中。溫度傳感器及/或溫度控制裝置可以 和第一循環(huán)路徑和第二循環(huán)路徑中的一個(gè)或兩者熱連通。流體供應(yīng)箱可以和流體供應(yīng)成流 體連通。流體返回箱可以和流體返回成流體連通。流體供應(yīng)泵可以和流體供應(yīng)箱和流體返 回箱成流體連通。流體供應(yīng)泵可以控制在流體供應(yīng)箱中的流體高度及/或可控制在流體供 應(yīng)箱和流體返回箱的流體高度之間的差。在供應(yīng)泵和基底之間的任何流體路徑可包括流體 供應(yīng)箱或流體返回箱或這兩者。通過(guò)旁路循環(huán)路徑，流體供應(yīng)可以和流體返回成流體連通， 該旁路循環(huán)路徑不同于第一循環(huán)路徑和第二循環(huán)路徑。在另一方面，此處公開的系統(tǒng)、裝置和方法的特征為以下述次序來(lái)流動(dòng)第一流體 流使流體流經(jīng)打印頭的流體供應(yīng)、附接到打印頭的基底的流體入口、基底的流體出口，并 流到打印頭的流體返回；在流動(dòng)第一流體流的同時(shí)，從流體供應(yīng)流動(dòng)第二流體流到流體返 回，其中第二流體流不經(jīng)過(guò)基底，第二流體流大于第一流體流，其中第一流體流與第二流體 流成流體連通。也可以包括下述特征的一個(gè)或多個(gè)。第二流體流可導(dǎo)致在基底的所述流體出口處 的壓力低于在基底的所述流體入口處的壓力。方法也可以包括通過(guò)與流體入口成流體連 通的噴嘴來(lái)噴射流體液滴。方法也可以包括在流動(dòng)第一流體流和第二流體流的同時(shí)，從流 體返回流動(dòng)第三流體流到流體供應(yīng)，其中第三流體流不經(jīng)過(guò)基底或打印頭。方法也可以包 括從第三流體流中的流體去除空氣或其他污染物。第三流體流可從流體返回流經(jīng)流體返回 箱、流體供應(yīng)箱，而流到流體供應(yīng)。方法也可以包括控制在流體返回箱和流體供應(yīng)箱的流體高度之間的差。流體返回箱和流體供應(yīng)箱的流體高度之間的差可由流體供應(yīng)泵控制。方法 也可以包括控制在流體供應(yīng)箱中的流體高度。其中在流體供應(yīng)箱中的流體高度可由流體供 應(yīng)泵控制。方法也可以包括監(jiān)控及/或控制在第一流體流或第二流體流中的流體溫度。使用系統(tǒng)、裝置、方法或者系統(tǒng)、裝置和方法的任意組合，這些總括的和具體的方面可以單獨(dú)實(shí)施或者組合實(shí)施。在一些實(shí)施方式中，提供了下述優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)。循環(huán)流體通過(guò)基底可以從基 底去除氣泡、混氣墨水、碎屑及其他污染物。循環(huán)流體從流體入口到流體出口并且不讓流體 經(jīng)過(guò)基底，可以引起在基底兩端的壓降，該壓降使得流體流經(jīng)基底。這種結(jié)構(gòu)可以讓流體流 經(jīng)基底而不將流體直接抽吸入或出基底，由此將基底與通常由泵引起的壓力擾動(dòng)隔離開。 讓被加熱或冷卻的流體即在基底上方也通過(guò)基底流動(dòng)能夠調(diào)節(jié)基底和流經(jīng)基底的流體這 兩者的溫度。在打印操作時(shí)，當(dāng)基底噴射的流體被保持在恒定的溫度上時(shí)，被噴出的每個(gè)流 體液滴的尺寸可以被嚴(yán)格控制。即使一段時(shí)間過(guò)去，這種控制可以得到一致的打印，并且能 夠消除浪費(fèi)的熱量或者練習(xí)打印運(yùn)行。在附圖中及下面的描述中闡明了一個(gè)或更多實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。從該描述和附圖以 及從權(quán)利要求中，其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


圖IA示出用于流體液滴噴射的設(shè)備的橫截面透視圖；圖IB示出圖IA中的設(shè)備的底部的平面圖；圖2示出圖IA的設(shè)備的一部分的橫截面透視圖。圖3示出用于流體液滴噴射的設(shè)備的一部分的透視圖。圖4概要地示出用于流體液滴噴射的系統(tǒng)。同樣的附圖標(biāo)記在不同附圖中表示同樣的元件。
具體實(shí)施例方式可以用打印頭和基底，例如硅基底，其為打印頭的一部分，來(lái)實(shí)施流體液滴噴射。 基底可包括流體流徑主體。流徑主體可包括微技術(shù)制造的流體流徑，其包括用于噴射流體 液滴的噴嘴。流體可以被噴射到介質(zhì)上，并且打印頭和介質(zhì)在流體液滴噴射過(guò)程中可經(jīng)歷 相對(duì)運(yùn)動(dòng)。流體可以是諸如化學(xué)化合物、生物物質(zhì)或墨水。流體可以連續(xù)地循環(huán)通過(guò)流徑， 并且未被噴出噴嘴的流體可以被指向再循環(huán)通道?；卓砂ǘ鄠€(gè)流體流徑和多個(gè)噴嘴。用于流體液滴噴射的系統(tǒng)可包括所描述的基底。該系統(tǒng)可還包括對(duì)該基底的流體 供應(yīng)，以及對(duì)流經(jīng)基底但未被噴出噴嘴的流體的流體返回。流體供應(yīng)箱可以流體地連接到 基底上，以提供流體到基底用于噴射。流出基底的流體可被指向流體返回箱。可以從流體 貯蓄池提供流體到流體返回箱，并從流體返回箱提供流體到流體供應(yīng)箱。在流體供應(yīng)箱和 流體返回箱中的流體水平可以由泵控制。打印頭也可以包括不穿過(guò)基底的第二流體流徑。圖IA示出用于噴射流體液滴的打印頭100的一種實(shí)施方式。打印頭100包括內(nèi)殼 體110和外殼體120。外殼體120構(gòu)造為將打印頭100安裝到打印框架(未示出)上。上 分隔件130和下分隔件140將打印頭分隔成供應(yīng)室132和返回室136。供應(yīng)室132和返回 室136分別包括供應(yīng)室過(guò)濾器133和返回室過(guò)濾器137。供應(yīng)室132和返回室136分別與供應(yīng)連接器152和返回連接器156流體連通。供應(yīng)連接器152和返回連接器156分別地與 入口管162和出口管166配合。在打印頭100中的流體流動(dòng)在圖IA中由箭頭表示。打印 頭100包括基底170，并且基底170包括流徑主體172。基底170包括固定到流徑主體172 的底表面的噴嘴層175。為了說(shuō)明的目的，噴嘴層175相對(duì)流徑主體172顯示為具有夸張的 厚度。在一些實(shí)施 方式中，基底170由硅組成。圖IB為圖IA的打印頭100的平坦底部視圖，示出噴嘴層175。噴嘴層175具有 噴嘴面177，該噴嘴面包括噴嘴180。χ方向和y方向是分別沿打印頭100的長(zhǎng)度和寬度而 相垂直的方向。噴嘴層175的短邊緣定向在w方向，該方向相對(duì)于y方向成α角。噴嘴層 175的長(zhǎng)邊緣定向在ν方向，該方向相對(duì)于χ方向成γ角。流徑主體172可包括流體抽吸 室(未示出)，可設(shè)置換能器(未示出)以使流體液滴從噴嘴180中噴出。例如，換能器可 以被附著在基底170的與噴嘴層175相對(duì)的表面。圖2為圖IA中示出的打印頭100的一部分的近視圖。在該實(shí)施方式中，流體供應(yīng) 室132的底部和流體返回室136由上介入件220限定。上介入件220包括上介入件流體供 應(yīng)入口 222和上介入件流體返回出口 228，它們可以形成為在上介入件22的上表面的一部 分中的開口而分別暴露至流體供應(yīng)室132和流體返回室136。上介入件220可以被附接到 下打印頭殼體210上，例如通過(guò)粘合、摩擦或者其他適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)。下介入件230位于上介入 件220和基底170之間?；?70具有基底流徑274，該流徑在圖2中為了說(shuō)明的目的而被 簡(jiǎn)化為單一的平直通道。流體在打印頭100的這一部分中的流動(dòng)，例如流進(jìn)和流出上介入 件220，在圖2中由箭頭表示?；?70的一些實(shí)施方式可以包括多個(gè)基底流體路徑274。上介入件220包括上介入件流體供應(yīng)路徑224和上介入件流體返回路徑226。下 介入件230包括下介入件流體供應(yīng)路徑234和下介入件流體返回路徑236。基底170包括 基底流體供應(yīng)入口 272和基底流體返回出口 276?；琢黧w路徑274構(gòu)造成流體地連接基 底流體供應(yīng)入口 272和基底流體返回出口 276。基底流體供應(yīng)入口 272可以構(gòu)造成在運(yùn)行 過(guò)程中讓流體流到基底170中，如下所述。噴嘴180(圖1Β)與基底流體路徑274流體連通。 噴嘴180(圖1Β)可以流體地彼此連接但可被中間通道(未示出)分開。上介入件流體供 應(yīng)路徑224構(gòu)造成流體地連接上介入件流體供應(yīng)入口 222到下介入件流體供應(yīng)路徑234，后 者又流體地連接到基底流體供應(yīng)入口 272。下介入件流體返回路徑236構(gòu)造成流體地連接 基底流體返回出口 276到上介入件流體返回路徑226，后者又流體連接至上介入件流體返 回出口 228。圖3示出從下面看過(guò)去，沒有外殼體120、基底170、上介入件220或下介入件230 的打印頭100。入口管162和出口管166可以用柔性材料制成，例如彈性體橡膠或者其他 適當(dāng)?shù)墓苡貌牧??；蛘?，入口?62和出口管166可以由剛性的或半剛性的材料制成，例如 鋁、銅、鋼或者其他適當(dāng)?shù)牟牧?。在一些?shí)施例中，下分隔件140包括分隔件通道310，該通 道構(gòu)造成流體地連接供應(yīng)室132和返回室136。分隔件通道310可以被分隔件支撐體330 分開。分隔件支撐體330可以為下分隔件140提供位置以被粘合到上介入件220。分隔件 支撐體330也便于對(duì)分隔件通道310的尺寸的控制，尤其是對(duì)其橫截面面積的控制。在對(duì) 流體和基底170以及噴嘴180之間的傳熱速率進(jìn)行控制時(shí)，分隔件通道310的橫截面面積 的精確控制是重要的。不必限于任何特定理論，熱傳遞可以是流體通過(guò)分隔件通道310的 流率的函數(shù)，該流率又是通道的橫截面面積的函數(shù)?；蛘?，可以省略分隔件支撐體330，只提供單個(gè)的分隔件通道310。例 如，上介入件220可以被粘合到下打印頭殼體210，而下分隔 件140可以沒有分隔件支撐體330，由此，在工作期間允許流體在整個(gè)下分隔件140下方流動(dòng)。在一些實(shí)施方式中，分隔件通道310的高度D可以在大約50微米到大約300微米 之間，例如，是160微米。在其中分隔件通道310與上介入件220齊平的實(shí)施方式中，分隔件 通道310的高度D可以是上介入件220和下介入件140之間的距離。在一些實(shí)施方式中， 分隔件通道310被分隔件支撐體330分成六個(gè)分隔件通道段，每個(gè)段測(cè)量約4. 6毫米X 5. 8 毫米和具有約160微米的高度D。分隔件通道310可以與上介入件220齊平?？蛇x擇地，分 隔件通道310可以與噴嘴180以其他方式熱連通。例如，分隔件通道310可以在距離上介 入件220 —定距離處定位靠近打印頭100的高度的中部。對(duì)于特定流體，可能期望流體在噴嘴180處在特定溫度或者溫度的范圍。例如特 定流體可能在期望的溫度范圍內(nèi)是物理、化學(xué)或生物穩(wěn)定的。還有，特定流體可能在期望的 溫度范圍內(nèi)具有期望或最優(yōu)的噴射特性或其他特性?？刂屏黧w在噴嘴180處的溫度也可以 促進(jìn)流體液滴噴射的一致性，因?yàn)榱黧w的噴射特性可能隨溫度改變。可以通過(guò)控制噴嘴180 的溫度來(lái)控制流體在噴嘴180處的溫度。為了保持期望的溫度，流經(jīng)分隔件通道310的流 體可以被熱耦合到噴嘴180。例如，在分隔件通道310和噴嘴180之間的熱連通路徑可以包 括良好的熱導(dǎo)體，例如硅，而非不良的熱導(dǎo)體，例如塑料。流經(jīng)分隔件通道310的流體可以 是溫度受控的(例如被加熱的流體或被冷卻的流體)。分隔件通道310可以用作在噴嘴180和流體之間的熱交換器。分隔件通道310的 尺寸的配制可部分依賴于作為熱交換器的分隔件通道310的最小、期望或最大可獲得效率 en。該效率en可等于被該熱交換器的熱擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)T除的在分隔件通道310中的流體停 留時(shí)間 ；。停留時(shí)間 ；可以等于被流經(jīng)分隔件通道310的流率除的分隔件通道310的流體 體積。熱擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)T，可以取決于分隔件通道310的高度D和其中的流體的擴(kuò)散率α， 艮口，T = D2/α。流體的擴(kuò)散率α取決于流體的熱傳導(dǎo)率Kt、流體的密度P以及流體的比 熱CP，例如關(guān)系為α =ΚΤ/(Ρ · CP)0分隔件通道310及流體的流率可構(gòu)造成效率en，其 足夠高以保持噴嘴180在期望的溫度或者在期望的溫度范圍內(nèi)。分隔件通道可構(gòu)造成基本保持所有的噴嘴180在預(yù)定的溫度或者在約定的溫度 范圍內(nèi)。通過(guò)流體的熱傳導(dǎo)率的度數(shù)K1可取決于流體的密度P、流體的比熱CP、通過(guò)分隔件 通道310的流體的流率Q以及作為熱交換器(如上所述)的分隔件通道310的效率en，即， K1 = (P · Cp · Q · en)。效率en和通過(guò)流體的熱傳導(dǎo)率K1可取決于例如分隔件通道310的 長(zhǎng)度、高度、表面面積以及路徑，還有在某一時(shí)刻在分隔件通道310中的流體的體積。分隔 件通道310也可以根據(jù)噴嘴180和其他部件或者周圍環(huán)境之間的熱傳導(dǎo)率來(lái)構(gòu)造。例如， 熱量可以通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流(例如空氣的對(duì)流)和輻射從噴嘴180傳遞到周圍環(huán)境。傳導(dǎo)可 以發(fā)生在基底170、內(nèi)殼體110和外殼體120中的一些或所有上。傳導(dǎo)可以發(fā)生在打印頭 100所附接的打印框架(未示出)上。對(duì)流可以被由介質(zhì)靠近噴嘴180的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起 的空氣運(yùn)動(dòng)所促進(jìn)，流體液滴可以噴射到所述介質(zhì)上。通過(guò)任何以及所有路徑(除了通過(guò) 流體)的熱傳導(dǎo)率可以集合表述為到環(huán)境的熱傳導(dǎo)率KE。在一些實(shí)施例中，例如在“開環(huán)” 環(huán)系統(tǒng)中(其中流體的溫度并不響應(yīng)于噴嘴180的溫度的測(cè)量而被設(shè)定)，K1 Ke的比可 以是至少5 1，例如約20 1。在“閉環(huán)”實(shí)施方式中，其中噴嘴180的溫度被測(cè)量而流體的溫度響應(yīng)于該測(cè)量而被調(diào)整，K1 Ke的比可以是至少約2 1，例如約10 1。分隔件通道310的用于分隔件310和噴嘴180之間的熱傳導(dǎo)率的結(jié)構(gòu)也可取決于整體打印頭尺寸、噴嘴180的數(shù)量以及噴嘴180的尺寸。例如，相對(duì)較大數(shù)量的噴嘴180可 需要相對(duì)較大的熱傳導(dǎo)率以保持噴嘴180在預(yù)定溫度或者在預(yù)定溫度范圍內(nèi)。分隔件通道 310的尺寸和路徑，以及其中的流體的流率，可構(gòu)造成達(dá)到一定程度的熱傳導(dǎo)率，以足以保 持噴嘴180在期望的溫度或者在期望的溫度范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，分隔件通道310可以跨過(guò)打印頭100的全長(zhǎng)。這樣的布置可 以使分隔件通道310和噴嘴180之間的熱傳導(dǎo)率上的不一致最小。圖4是用于循環(huán)通過(guò)打印頭100和基底170的流體的系統(tǒng)的實(shí)施方式的示意圖。 該系統(tǒng)可包括一個(gè)或更多打印頭100，然而為了簡(jiǎn)單起見，在圖4中只示出一個(gè)打印頭100。 為了說(shuō)明的目的，簡(jiǎn)化了基底流體路徑274和噴嘴180。流體返回箱405流體地連接到流體 供應(yīng)箱415，供應(yīng)泵425構(gòu)造以保持在兩個(gè)高度之間的預(yù)定的高度差ΔΗ，所述兩個(gè)高度為 流體返回箱405中的流體高度(這里稱為返回流體高度Hl)以及流體供應(yīng)箱415中的流體 高度(這里稱為供應(yīng)流體高度H2)。就是說(shuō)，高度差Δ H表示在返回流體高度Hl和供應(yīng)流 體高度Η2相對(duì)于共同的基準(zhǔn)高度在高度上的差，所述共同的基準(zhǔn)高度在圖4中由流體返回 箱405和流體供應(yīng)箱415之間的虛線表示?；蛘撸?yīng)泵425可構(gòu)造成控制供應(yīng)流體高度 Η2，不管返回流體高度Hl如何。高度差ΔΗ可引起到打印頭100的流體流動(dòng)，包括通過(guò)基 底170，如下面更詳細(xì)地描述的那樣。流體貯蓄池435流體連接到流體返回箱405。貯蓄池 泵445構(gòu)造成保持返回流體高度Hl在流體返回箱405中處于預(yù)定的水平。流體返回箱405被出口管166和返回連接器156 (看圖1Α)流體地連接到返回室 136。流體供應(yīng)箱415被入口管162和供應(yīng)連接器152(看圖1Α)流體地連接到供應(yīng)室132。 可任選的，旁路469可構(gòu)造成允許流體在供應(yīng)管162和返回管166之間流動(dòng)，或者，在供應(yīng) 連接器152和返回連接器156之間流動(dòng)。旁路469可以是例如由柔性材料、剛性材料或其 他適當(dāng)材料制成的管。旁路469也可以是形成在打印頭100中的旁路，例如在內(nèi)殼體110、 外殼體120或者其他位置處。在一些實(shí)施方式的運(yùn)行過(guò)程中，高度差Δ H造成在供應(yīng)管162中的壓力大于在返 回管166中的壓力。結(jié)果，在供應(yīng)室132中的壓力要高于在返回室136中的壓力。這一壓 力差導(dǎo)致從供應(yīng)管162穿過(guò)供應(yīng)室132、分隔件通道310和返回室136到達(dá)返回管136的流 動(dòng)。流體的這種從供應(yīng)室132到返回室136的流動(dòng)導(dǎo)致在上介入件流體返回出口 228處的 壓力要低于在上介入件流體供應(yīng)入口 222處的壓力。此壓力差導(dǎo)致流體從供應(yīng)室132流經(jīng) 上介入件流體供應(yīng)入口 222、上介入件流體供應(yīng)路徑224、下介入件流體供應(yīng)路徑234、基底 流體供應(yīng)入口 272、基底流體路徑274、基底流體返回出口 276、下介入件流體返回路徑236、 上介入件流體返回路徑226以及上介入件流體出口 228到達(dá)返回室136。流體通過(guò)打印頭 100的流率一般明顯高于流體通過(guò)基底170的流率。就是說(shuō)，對(duì)于流入打印頭100的流體， 大多數(shù)的流體可以通過(guò)分隔件通道310循環(huán)到返回管166。例如，流體到打印頭100內(nèi)的 流率可以大于流體到基底170的流率的兩倍。在一些實(shí)施方式中，流體到打印頭100內(nèi)的 流率可以在流體到基底170的流率的約30倍到約70倍之間。取決于是否是在流體液滴 噴射過(guò)程中來(lái)考慮所述流率，上述比值可以改變，如果是的話，則取決于流體液滴噴射的頻 率。例如，在流體液滴噴射過(guò)程中，到基底170內(nèi)的流體的流率相對(duì)于沒有流體液滴噴射情況出現(xiàn)時(shí)可以更高。結(jié)果，在流體液滴噴射過(guò)程中，相對(duì)于沒有流體液滴噴射發(fā)生的情況， 到打印頭100內(nèi)的流體流率對(duì)到基底170內(nèi)的流體流率可以更低。此外，在一些實(shí)施方式中，通過(guò)基底170的流體流率可以大于通過(guò)噴嘴180的總的 流體流率。例如，可以是在流體噴射操作過(guò)程中僅僅一部分流入基底170的流體被從基底 170通過(guò)噴嘴180噴出?；蛘?，在流體液滴噴射過(guò)程中通過(guò)噴嘴180的流體的流率可以大于 通過(guò)基底170從供應(yīng)室132循環(huán)到返回室136的流體的流率。在一些其他實(shí)施方式中，通 過(guò)基底流體返回出口 276的流體流率可以在流體噴射操作過(guò)程中瞬間反轉(zhuǎn)。就是說(shuō)，流體 可以在一瞬間從供應(yīng)室132和返回室136兩者流入基底170。流體的通過(guò)噴嘴180的這些 流率和流動(dòng)方向可以取決于在工作過(guò)程中流體液滴噴射的頻率。 在一些實(shí)施方式中，通過(guò)基底170的循環(huán)流體可以防止在基底170中的(例如噴 嘴180附近的)流體干燥，并且能從基底流體路徑274移除污染物。污染物可包括氣泡、混 氣流體(即，包含溶解的空氣的流體)、碎屑、變干的流體以及其他的可能干擾流體液滴噴 射的物體。如果流體是墨水，污染物也可以包括變干的顏料或顏料塊。希望去除氣泡，因?yàn)?氣泡可以吸收或減損由換能器和流體抽吸室賦予的能量，而會(huì)阻止液滴噴射或者導(dǎo)致流體 液滴噴射不當(dāng)。不當(dāng)?shù)囊旱螄娚涞挠绊懣砂▽?duì)噴出的流體液滴的尺寸、速度及/或方向 的改變。也希望去除混氣流體，因?yàn)榛鞖饬黧w比無(wú)混氣流體更容易形成氣泡。其他污染物， 例如碎屑和變干的流體，可以類似地干擾正當(dāng)?shù)牧黧w液滴噴射，例如通過(guò)阻塞噴嘴180干 擾?？蛇x的，除氣裝置(未示出)可構(gòu)造為給流體除氣及/或從流體中去除氣泡。除 氣裝置可以被流體地連接在返回室136和流體返回箱405之間，在流體返回箱405和流體 供應(yīng)箱415之間，在流體供應(yīng)箱415和供應(yīng)室132之間，或者在一些其他的適當(dāng)?shù)奈恢锰帯?系統(tǒng)過(guò)濾器(未示出)也是可選的，其可以構(gòu)造為從流體中去除污染物。系統(tǒng)過(guò)濾器也可 以防止氣泡到達(dá)基底170。另外，除了供應(yīng)室過(guò)濾器133和返回室過(guò)濾器137以外，可以使 用系統(tǒng)過(guò)濾器。系統(tǒng)過(guò)濾器可流體地連接在返回室136和流體返回箱405之間，在流體返 回箱405和流體供應(yīng)箱415之間，在流體供應(yīng)箱415和供應(yīng)室132之間，或者在一些其他的 適當(dāng)?shù)奈恢锰?。在一些?shí)施方式中，循環(huán)流體通過(guò)打印頭100和基底170也能幫助保持基底170 及/或噴嘴180在期望的溫度。流體液滴噴射特性，例如流體液滴尺寸和速度，可隨溫度改 變。在基底170中的流體的質(zhì)量可以是小的，而在基底170和流體之間的熱傳導(dǎo)率可以是高 的。結(jié)果，在通過(guò)噴嘴180噴射之前，基底170的溫度可局部地改變流體的溫度。在供應(yīng)室 132中、在分隔件通道310中，以及在返回室136中，循環(huán)溫度受控的流體能便于對(duì)基底170 的溫度的控制。由此能改善流體溫度的一致性。可以用與流體熱連通的溫度傳感器(未示 出)來(lái)監(jiān)控流體的溫度。該溫度傳感器可以被放在，或者附接到，打印頭100、供應(yīng)管162、 返回管166、流體供應(yīng)箱415、流體返回箱405或者一些其他適當(dāng)?shù)奈恢?。流體溫度控制裝 置，例如加熱器(未示出)，可以被放在系統(tǒng)中并構(gòu)造成控制流體的溫度。電路(未示出) 可構(gòu)造為檢測(cè)和監(jiān)控溫度傳感器的度數(shù)，并作為響應(yīng)，控制加熱器以保持流體在期望的或 預(yù)定的溫度。在一些實(shí)施方式中，溫度傳感器可安置在加熱器中或其附近。在一些實(shí)施方 式中，可以使用冷卻器或其他溫度控制裝置來(lái)代替加熱器，或者除了加熱器以外另外使用 該裝置。
在具有旁路469的實(shí)施方式中，在打印頭100的上方的循環(huán)流體引起通過(guò)打印頭 100的流動(dòng)。在具有系統(tǒng)過(guò)濾器及/或除氣裝置的實(shí)施方式中，通過(guò)旁路469循環(huán)流可以增 大通過(guò)系統(tǒng)過(guò)濾器或除氣裝置或兩者的流體流，由此提高對(duì)從流體中去除氣泡、混氣流體 及污染物的效果。通過(guò)旁路469循環(huán)流體還可以減少準(zhǔn)備好系統(tǒng)所需要的時(shí)間的量。特別 是，對(duì)供應(yīng)管162、返回管166和流體地連接到流體供應(yīng)箱415和流體返回箱405之間的任 何其他部件，例如可任選的系統(tǒng)過(guò)濾器或除氣裝置，準(zhǔn)備時(shí)間可以減少。在圖4所示的實(shí)施方式中，沒有泵被流體連接在基底170和流體返回箱405之間， 或流體供應(yīng)箱415和基底170之間。流體返回箱405和流體供應(yīng)箱415至少部分地將基底 170與由供應(yīng)泵425引起的任何壓力擾動(dòng)隔離開。壓力擾動(dòng)的出現(xiàn)可以是振動(dòng)的結(jié)果或者 泵通常會(huì)引發(fā)的其他壓力變化的結(jié)果，這些擾動(dòng)會(huì)干擾正常的流體液滴噴射。此外，擾動(dòng)可 能不會(huì)對(duì)所有噴嘴180產(chǎn)生同樣的影響，因而潛在地造成在多個(gè)噴嘴180之間流體液滴噴 射特性上的不一致。由此，通過(guò)減輕或防止可能由供應(yīng)泵425引入到基底170中的擾動(dòng)，將 供應(yīng)泵425從基底170隔離開會(huì)提高流體液滴噴射的一致性。術(shù)語(yǔ)例如“前”、“后”、“頂”、“底”、“上”和“下”的使用在整個(gè)說(shuō)明書和權(quán)利要求中
僅用于說(shuō)明性的目的，以區(qū)分所描述的系統(tǒng)、打印頭及其他元件的不同部件。使用上述術(shù)語(yǔ) 并不暗示打印頭或其他任何部件有特定的取向。類似地，使用任何水平的或垂直的術(shù)語(yǔ)來(lái) 描述元件是相對(duì)于所描述的實(shí)施方式而言。在其他實(shí)施方式中，同樣的或類似的元件可以 定向成除了水平和豎直以外的其他方向，視情況而定。已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解可以不偏離本發(fā)明的精神和范 圍作出各 種變型。例如，多個(gè)循環(huán)路徑可被布置在流體供應(yīng)箱和流體返回箱之間。在其他 實(shí)施方式中，流體返回箱可被忽略而流出基底的流體可被廢棄，可相應(yīng)地構(gòu)造流體供應(yīng)箱 和流體貯蓄池。在其他實(shí)施方式中，通道和流率可構(gòu)造成用于在流體液滴噴射過(guò)程中瞬間 地反轉(zhuǎn)流體通過(guò)所有或一部分基底流體路徑的流動(dòng)。在一些實(shí)施方式中，分隔件通道可以 是管狀、圓形、其他一些適當(dāng)形狀或者布置在其他一些熱交換器結(jié)構(gòu)中，例如包括多個(gè)散熱 片或板以提高熱傳遞的熱交換器。因此，其他的實(shí)施例在下述權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種流體液滴噴射裝置，包括 具有流體供應(yīng)和流體返回的打印頭；及附接到打印頭的基底，所述基底具有在基底的靠近流體供應(yīng)和流體返回的表面上的流 體入口和流體出口，以及與所述流體入口流體連通的噴嘴，其中基底的流體入口與流體供應(yīng)流體連通，流體出口與流體返回流體連通， 其中通過(guò)基底的第一循環(huán)路徑在流體入口和流體出口之間，及 其中流體供應(yīng)通過(guò)第二循環(huán)路徑與流體返回流體連通，所述第二循環(huán)路徑通過(guò)打印頭 但不通過(guò)基底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第二循環(huán)路徑平行于第一循環(huán)路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第二循環(huán)路徑具有比第一循環(huán)路徑更大的平均橫 截面面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括過(guò)濾器，位于第一循環(huán)路徑或第二循環(huán)路徑或這兩者中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括與第一循環(huán)路徑和第二循環(huán)路徑中的一個(gè)或兩者熱連通的溫度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括流體溫度控制裝置，與第一循環(huán)路徑或第二循環(huán)路徑或兩者熱連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括 流體供應(yīng)箱，與流體供應(yīng)成流體連通；及 流體返回箱，與流體返回成流體連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，還包括流體供應(yīng)泵，其與流體供應(yīng)箱和流體返回箱成流體連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中流體供應(yīng)泵控制流體供應(yīng)箱和流體返回箱流體高 度之間的差。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中流體供應(yīng)泵控制流體供應(yīng)箱中的流體高度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中在流體供應(yīng)泵和基底之間的任何流體路徑包括 流體供應(yīng)箱或流體返回箱或這兩者。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中通過(guò)旁路循環(huán)路徑，流體供應(yīng)與流體返回成流體 連通，所述旁路循環(huán)路徑不同于第一循環(huán)路徑和第二循環(huán)路徑。
13.一種用于流體液滴噴射的方法，包括以下述次序來(lái)流動(dòng)第一流體流使流體流經(jīng)打印頭的流體供應(yīng)、流經(jīng)附接到打印頭的 基底的流體入口、流經(jīng)基底的流體出口，以及流到打印頭的流體返回；及在流動(dòng)第一流體流的同時(shí)，從流體供應(yīng)流動(dòng)第二流體到流體返回，其中第二流體流不 經(jīng)過(guò)基底，第二流體流大于第一流體流，其中第一流體流與第二流體流成流體連通。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中第二流體流導(dǎo)致在基底的所述流體出口處的壓 力低于在基底的所述流體入口處的壓力。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括通過(guò)與流體入口成流體連通的噴嘴噴射流體液滴。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在流動(dòng)第一流體流和第二流體流的同時(shí)，從流體返回流動(dòng)第三流體流到流體供應(yīng)，其 中第三流體流不經(jīng)過(guò)基底或打印頭。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括 從第三流體流中的流體去除空氣或其他污染物。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中第三流體流從流體返回流經(jīng)流體返回箱、流經(jīng) 流體供應(yīng)箱、以及流到流體供應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括控制在流體返回箱和流體供應(yīng)箱的流體高度之間的差。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中流體返回箱和流體供應(yīng)箱的流體高度之間的差 由流體供應(yīng)泵控制。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括 控制在流體供應(yīng)箱中的流體高度。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中在流體供應(yīng)箱中的流體高度由流體供應(yīng)泵控制。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括 監(jiān)控在第一流體流或第二流體流中的流體溫度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括 控制在第一流體流或第二流體流中的溫度。
全文摘要
一種流體液滴噴射裝置，包括具有流體供應(yīng)和流體返回的打印頭?；赘浇拥酱蛴☆^的基底，所述基底包括在基底的靠近流體供應(yīng)和流體返回的表面上的流體入口和流體出口。噴嘴與所述流體入口流體連通。基底的流體入口與流體供應(yīng)流體連通，流體出口與流體返回流體連通。通過(guò)基底的第一循環(huán)路徑在流體入口和流體出口之間。流體供應(yīng)通過(guò)第二循環(huán)路徑與流體返回流體連通，所述第二循環(huán)路徑通過(guò)打印頭但不通過(guò)基底。
文檔編號(hào)B41J2/18GK102036829SQ200980118715
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者保羅·A·霍伊辛頓, 凱文·馮埃森, 安德烈亞斯·拜伯爾 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社