液滴生成器的製作方法

2023-09-21 08:25:35

專利名稱：液滴生成器的製作方法
液滴生成器
背景技術：
熱噴墨技術廣泛用於精確快速地分配少量流體。熱噴墨技術通過使用加熱元件使 噴流室內的流體的小部分蒸發而將流體的液滴噴射出噴嘴。蒸汽快速膨脹，迫使小液滴從 噴嘴噴出。然後，加熱元件關閉並且蒸汽快速坍塌，將更多的流體從儲存器吸入噴流室。存儲在儲存器內通過噴嘴分配的流體可能吸收並保持有氣體，例如大氣中的氮 氣、氧氣或二氧化碳。在一定條件下，這些氣體可從溶液中析出形成氣泡。這些氣泡可逐漸 被捕獲在噴流室內並阻礙液滴噴射，從而造成列印缺陷並降低列印質量。


附圖示出了本文所描述原理的各種實施例並且是說明書的一部分。所示出的實施 例僅是示例性的，並不限制權利要求的範圍。圖1是根據本文所述原理的液滴生成器的示例性實施例的示意圖。圖2是根據本文所述原理的液滴生成器的示例性實施例的剖面圖。圖3A到圖3F是根據本文所述原理示出氣泡在液滴生成器內發展的示例性時間順 序的示意圖，其中氣泡被捕獲在噴流室內。圖4A到圖4F是根據本文所述原理示出氣泡在液滴生成器內發展和運動的示例性 時間順序的示意圖，其中液滴生成器構造成將氣泡通過噴嘴清除。圖5是流程圖，其根據本文所述原理示出了用於設計自清除液滴生成器的方法的 一個示例性實施例。圖6是示意圖，其根據本文所述原理示出了用於自清除液滴生成器的幾何結構的 一個示例性實施例。圖7A和圖7B分別是根據本文所述原理的單入口噴墨晶片架構的一個示例性實施 例的示例性剖視平面圖和示例性剖視側面圖。在所有附圖中，相同的附圖標記表示相似但不一定相同的元件。
具體實施例方式如上所述，空氣泡給噴墨列印頭帶來了問題，因為這種氣泡可逐漸被捕獲在噴流 室內從而阻礙液滴噴射，造成列印缺陷或降低列印質量。由於氣泡收集溶解在墨液中的氣 體，氣泡持續生長並且難以去除。然而，正如本文所要描述的，產生通向噴流室內並且對於 氣泡生長更具有限制性的流動路徑將促使這些氣泡從噴流噴嘴膨脹出來並破裂，從而允許 流體重新填充噴流室。無論裝置所噴射的為何種流體，這均可應用。雖然一開始是被開發 用於在列印應用中精確地噴射墨液，但噴墨技術現在廣泛用於精確分配或噴射流體的各種 領域。因此，本說明書描述的原理可廣泛應用於多種流體，包括由噴墨頭分配的墨液。在下面的描述中，出於解釋的目的，闡明了許多具體的細節以便提供對本系統和 方法的全面理解。然而，本領域技術人員應當明白，上述系統和方法也可在沒有這些具體細 節的情況下得到實施。說明書中關於「實施例」、「示例」或類似文字的描述意味著與某個實
5施例或示例有關的具體特徵、結構或特性至少被包括在那一個實施例中，但不必被包括在 其他實施例中。各個場合中出現的短語「在一個實施例中」或說明書各處中出現的類似短 語並不必指代同一個實施例。圖1是液滴生成器100的一個實施例的示例性頂視圖，該液滴生成器100處於諸 如熱噴墨列印頭的流體噴射器中。液滴生成器100由噴流室110、噴嘴120和組成，該入口 幾何結構155包括多個島狀物130和喉部150。入口幾何結構155將噴流室110與流體儲 存器140流體地連接。一般而言，流體被從流體儲存器140吸出經過島狀物130，穿過喉部 150並且進入噴流室150。島狀物130和喉部150的結合防止大於特定尺寸的顆粒進入噴 流室110。由於液滴生成器100的尺寸很小，毛細力/表面張力是影響流體與固體或氣體之 間相互作用的主導力。當液體和固體壁之間的外部分子間力強於液體內的粘性分子間力 時，即發生毛細作用。毛細力趨向於將流體吸入噴流室110並且使其保持在那裡。圖2是液滴生成器100的一個實施例的剖面圖。該剖面圖生成了噴流室110、入口 幾何結構155和噴嘴120。流體通過毛細作用或通過其他力從儲存器140 (圖1)被吸入噴 流室110。在均衡條件下，流體不會流出噴嘴120，而是在噴嘴出口內形成凹形彎月面。為了從液滴生成器100噴射液滴，加熱元件200被定位成接近噴流室110。電力經 過加熱元件200，使得加熱元件200的溫度快速升高從而使緊挨加熱元件200的流體的一小 部分蒸發。流體的蒸發產生了快速膨脹的蒸汽，而這克服了將流體保持在噴流室110和噴 嘴120內的毛細力。隨著蒸汽繼續膨脹，液滴被從噴嘴120噴射。在形成蒸汽泡之後，流過加熱元件200的電流被切斷，從而加熱元件200快速冷 卻。蒸汽化的流體的包層破裂，將另外的流體從儲存器拉入噴流室110內以替換被液滴帶 走的流體容積。另外，毛細力趨向於將流體吸入噴流室110。然後，液滴生成器100準備好 開始新的液滴噴射循環。一般而言，液滴生成器100應當充滿流體，從而其可一直朝向列印 介質噴射液滴。流體穿過噴流室110的流動是液滴生成器100的主要冷卻機制。加熱元件200產 生的熱量中的實質部分由周圍的液體吸收，然後這些液體通過噴嘴120被噴射。所噴射液滴的尺寸由噴流室的幾何結構、加熱元件的容量和工作、流體的材料性 質以及其他因素確定。在許多情況下，極其小的液滴(質量為1-10納克)可從噴流室以高 頻率被噴射。多個液滴生成器100可被包含在一個流體噴射器或噴墨晶片中。在一些情況下， 可在列印之前，利用分離的電阻性加熱元件對噴墨晶片進行加熱。通過在使用液滴生成器 100之前對噴墨晶片進行加熱，液滴生成器100內獨立的加熱元件200所產生的加熱激增 (heatingsurge)可得到最小化。列印期間將噴墨晶片保持在基本等溫狀態降低了晶片列印 性能的不期望變化。如上所述，空氣泡可給噴墨晶片帶來問題，因為空氣泡可變得被捕獲在噴流室內 從而阻礙液滴噴射。在噴流室內形成氣泡的一種可能機制是溶解在流體內的氣體從溶液中 出來，由此產生氣泡。在一些情況下，噴墨晶片上升的溫度使得流體可在溶液中保持的氣體 量降低。隨著溫度上升，氣體被迫從流體中出來並形成氣泡。特別是在繁重的列印需求期 間，噴流室可具有高於流體接觸的其他區域或表面的溫度。由於較高的溫度，氣泡更易於在噴流室內成核。如已指出的，熱噴墨印表機內產生的上升的溫度促使溶解在流體內的空氣從溶液 中出來並且產生填充噴流室的氣泡，導致列印缺陷並且降低列印質量。當氣泡在噴流室內 形成時，液滴噴射機制可能就不再可行。加熱元件200繼續循環地打開和關閉，但是在加熱 元件200周圍可能沒有足夠的流體來產生蒸汽泡從而將流體退出噴流室110。另外，即使產 生了蒸汽泡，室內也可能沒有足夠的流體以實際地噴射液滴。在沒有流體流過噴流室的情 況下，噴流室的溫度可急劇上升。噴流室內上升的溫度使得氣體從流體中出來的速度提高， 由此導致噴流室內成核的任何氣泡的尺寸增大，由此使情形進一步惡化。只要溫度保持處 於升高狀態，則這些氣泡將繼續生長從而阻礙噴流室的工作。可通過幾種方法從噴流室去除空氣。例如，真空起動(vacuumpriming)恢復了適 當的功能但消耗了流體，由此增加了成本。另一種方法是降低頭的溫度，從而降低流體中的 氣體從溶液中出來的可能性。然而，在較快的列印或分配速度的情況下，不可能總是保持較 低的溫度。另一種方案是使用流體供應器中的除氣流體。除氣工藝將待分配流體中溶解的 氣體去除，使得氣體後來就不會從溶液中出來並產生氣泡。然而，倚仗這種方法的系統使用 昂貴的材料來防止在供應器等待消費者購買或使用流體時空氣重新溶解回到流體中。即使 利用了昂貴的封裝材料，流體也僅可在有限時間內得到保護。這限制了除氣工藝對於相對 較高流體利用率的消費者的有效性，這些消費者通常在一個短的時間段後就耗盡流體。圖3A到圖3F是示出了氣泡在液滴生成器100內發展的時間順序的示例性示意 圖。圖3A示出了液滴生成器100，其包括噴流室110、入口幾何結構155和噴嘴120。在噴 流室110內形成了空氣或氣泡300。此時，氣泡300並沒有基本上填充滿噴流室，並且可能 沒有與噴嘴120、喉部150或島狀物130接觸。圖3B示出了繼續膨脹的氣泡300，可能是由於噴流室110內升高的溫度造成的。 隨著氣泡300繼續膨脹，其延伸穿過喉部150並且接觸島狀物130，如圖3B所示。氣泡300 額外使噴流室110內的流體移位並且與噴嘴120接觸。圖3C示出了繼續生長的氣泡300。氣泡300內的壓力是均勻的並且在氣泡300的 整個內表面上施加同樣的力。氣泡壁中最小的曲率半徑決定了整個氣泡300的內壓力。例 如，隨著氣泡膨脹穿過喉部區域150，其遇到島狀物130，如圖3B所示。狹窄的通道使得隨 著氣泡推擠通過狹窄通道時，位於島狀物130和最近的壁之間的氣泡部分形成了小的曲率 半徑。這導致氣泡300內的壓力增大，由此施加比施加在氣泡300整個內表面上更大的力。氣泡300內的這個內壓力使得氣泡300沿最小阻力方向膨脹。最小阻力方向可被 定義為氣泡300可以最大曲率半徑膨脹的方向，這通常對應於氣泡300周圍最大的開口或 開放空間。在這種情況下，氣泡膨脹的最小阻力路徑是穿過入口幾何結構155。圖3D示出了 繼續生長並穿過島狀物130和喉部壁150之間狹窄開口的氣泡300。當氣泡300的足夠多 的部分突出到入口幾何結構155之外，突出部分可從原始氣泡300分離，以產生在流體儲存 器140內懸浮的新氣泡310，如圖3E所示。在新氣泡310分離後，原始氣泡300繼續生長， 再次開始將另一個氣泡散發到流體儲存器中的過程，如圖3F所示。在這種情況下，噴流室 110將保持充滿了氣泡並且不可操作直到溫度下降並且氣體重新溶解到流體中。對於圓形噴口，將氣泡300推擠穿過開口所需的壓力可由下面的公式限定
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P= (2 σ cos( θ - a ))/r(公式 1)其中P為內氣泡壓力σ為流體表面張力θ為流體接觸角α為噴嘴錐角r為噴嘴半徑從上式可以看出，將氣泡300推擠穿過圓形開口所需的壓力隨著開口半徑的增大 而減小。相比小的開口，氣泡更易於穿過大的開口。將氣泡推擠穿過矩形開口(例如喉部150或島狀物130產生的開口)所需的壓力 可由下面的公式限定P = (σ cos( θ - α ))/(h+w)(公式 2)其中P為內氣泡壓力σ為流體表面張力θ為流體接觸角α為錐角h為矩形開口的高度w為矩形開口的寬度對於將從噴流室穿過噴嘴120被清除的氣泡，膨脹的最小阻力路徑需要成為是噴 嘴120，而不是噴流室入口 155。在噴流室110內產生對於氣泡生長更有限制性的流動路徑 促使這些氣泡從噴嘴120膨脹出來並且破裂，從而允許流體重新填充噴流室。通過將公式1和公式2設置成彼此相等並且假設入口幾何結構155和噴嘴120的 錐角α均為0或者均足夠小以致可忽略，對於給定的入口幾何結構，可得到臨界噴嘴半徑。2/rc = l/h+1/w(公式 3)其中r。為臨界半徑h為矩形開口的高度w為矩形開口的寬度對臨界半徑的求解導致臨界半徑被表達為入口幾何結構155內相對的矩形開口 的高度和寬度的函數。r c = (2 * h * w ) / ( h + w ) (公式4)當公式3或公式4的左側等於對應的公式3或公式4的右側，穿過噴嘴和入口幾 何結構所需的氣泡壓力相等。這種條件下的噴嘴半徑將被稱為臨界噴嘴半徑。公式3和公 式4描述了氣泡生長的阻力在兩個方向相等的情況。該公式的兩側可不必對於所有列印頭 都相等。例如，對於一些自清除列印頭，應當預見到公式3的左手部分將明顯小於同一公式 的右手側。這反映出噴嘴到氣泡通道的較低阻力。對於具有顯著錐角α的幾何結構，可得到 (公式δ)其中r。為臨界半徑h為矩形開口的高度w為矩形開口的寬度Pbp為內筆背壓Pa為大氣壓力σ為流體表面張力α為噴嘴錐角對於具有顯著錐角α的噴嘴幾何結構，為了獲得其臨界半徑的更精確表徵，可在 公式5中插入適當的值。如果噴嘴半徑小於臨界噴嘴半徑，則氣泡300保持被捕獲在噴流室110內，如圖3Α 到圖3F所示。如果噴嘴半徑大於臨界噴嘴半徑，則氣泡300將穿過噴嘴排出。氣泡300從 噴嘴鼓出進入大氣，氣泡彎月面將破裂。然後，毛細壓力將流體吸入噴流室110，將氣泡內的 氣體推出噴嘴。然後，噴流室110填充了流體並且準備好進行工作。圖4Α到圖4F是示出了氣泡在液滴生成器100內發展的時間順序的示例性示意 圖，其中該滴生成器100的噴嘴半徑大於臨界噴嘴半徑。圖4Α示出了液滴生成器100，其包 括噴流室110、排出噴嘴400、喉部150和島狀物130。通向噴流室110的入口 155包括島 狀物130和喉部150。入口 155將流體儲存器140連接到噴流室110。如圖4Α所示，氣泡 410已經在噴流室110內形成。此時，氣泡410沒有基本填充噴流室110，並且沒有與噴嘴 400或入口幾何結構接觸。圖4Β示出了繼續膨脹的氣泡410，這是由於流體內的氣體繼續從溶液中出來。氣 泡410繼續生長直到其接觸入口幾何結構155和噴嘴400。氣泡410內的壓力上升並且氣 泡410朝向開口運動，其產生了膨脹的最小阻力。在這種情況下，放大的噴嘴噴口 400就是 氣泡膨脹的最小阻力路徑。圖4C示出了進入噴嘴400的氣泡410。氣泡410運動進入噴嘴400並且在其從噴 嘴400排出到空氣中時破裂。圖4D和圖4Ε示出了毛細力將更多的流體吸入噴流室110並 且迫使剩餘的氣體穿過噴嘴400排出。圖4F示出了噴流室完全填充了流體並且準備好工作。液滴生成器100內的其他參數可改變以降低噴流室110內氣泡的發生頻率。根據 一個示例性實施例，噴嘴400被放置成儘可能接近噴流室110的後壁420。通過將噴嘴移到 更接近後壁，穿過噴流室流動的流體將更加均勻。可能在後壁420和噴嘴噴口之間出現的 停滯點得到了最小化，由此增加了停滯區域內形成的氣泡被清除出噴嘴400的可能性。
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形成用於低液滴重量液滴生成器的自清除流體架構是困難的。對於待生成的非常 小的液滴，噴嘴、入口幾何結構和噴流室都相應地變小。在一些情況下，製造限制將為入口 或其他幾何結構的尺寸設置下限，從而導致非自清除的噴流室。製造技術的最新進展允許 製造更小的入口結構，從而使得即使對於低液滴重量噴嘴也能夠獲得自清除架構。圖5是示例性流程圖，示出了用於設計具有液滴生成器的自清除流體架構的過程 的一個示例性實施例。該過程開始(步驟500)並且選擇限定了噴墨晶片性能目標的期望 液滴尺寸和/或其他參數。根據一個示例性實施例，噴流室和噴嘴然後被設計成使得性能 參數被滿足(步驟520)。然後，利用公式3或者利用其他類似公式，確定入口幾何結構的最 大高度/寬度組合(步驟530)。在設計了入口幾何結構之後，進行檢查以確定是否存在使 得該設計不可行的製造限制或其他限制(步驟540)。如果設計被確定為不可行，則可改變 設計參數並且可重複設計過程(步驟510到步驟540)。如果找到了滿足期望參數的設計， 則過程可終止(步驟550)。圖6是用於噴墨晶片的示例性自清除流體架構的示例性平面圖。如上所述，液滴 生成器600包括噴流室610、入口幾何結構655和噴嘴620，入口幾何結構655包括喉部650 和島狀物630。入口幾何結構將噴流室610流體地連接到流出儲存器640。島狀物630和 喉部650被設計成防止大於一定尺寸的顆粒進入噴流室。噴嘴620構造成將從噴流室噴射 的液滴送至基底上，例如送至一張列印介質上。第一雙頭箭頭650代表噴嘴620的直徑。在該示例中，噴嘴的直徑為15. 2微米。 噴嘴620的半徑是直徑的一半，或7. 6微米。第二雙頭箭頭660代表入口幾何結構內的限 制性矩形開口。在該示例中，開口 660的寬度為5微米，而開口的豎直高度為14微米。利用公式4並且代入入口開口寬度和高度的數值，可得到該設計的臨界半徑為 7. 4微米。噴嘴半徑為7. 6微米，大於臨界半徑7. 4微米。因為噴嘴半徑大於臨界半徑，可 預見到液滴生成器600將是自清除的。噴流室610內形成的氣泡將沿著最小阻力路徑排出 噴嘴620，在那裡氣泡將破裂，從而允許更多的流體從儲存器640穿過入口幾何結構655進 入噴流室610。然後，噴流室610將準備好恢復其正常工作。圖7A和圖7B分別是單入口噴墨晶片架構的一個示例性實施例的示例性剖視平面 圖和示例性剖視側面圖。圖7A示出了液滴生成器700，其包括噴流室710、喉部750和噴嘴 720。如前所述，喉部750將噴流室710流體地連接到流體儲存器740。在該實施例中，噴嘴 截面的高度和寬度是主入口變量，而噴嘴半徑是主出口變量。圖7B是圖7A的單入口噴墨晶片架構的示例性剖視側面圖。圖7B示出了噴嘴750， 其流體地連接噴流室710和流體儲存器750。加熱元件730布置在噴流室710的一側而噴 嘴720布置在相對側。在圖7B中，噴嘴720具有明顯的錐形部，表明公式5可產生使得該 具體噴墨幾何結構成為自清除所需入口和出口尺寸的更精確估計。圖7B還示出了形成噴流室幾何結構的層的一個示例性實施例。第一層760形成 了這樣一個層，即噴嘴720布置在該層內。第二層770形成了壁的一部分並且限定了喉部 750的高度。根據一個示例性實施例，第二層770是引物(primer)SU8層。第三層780、785 鄰近於第二層770並形成了噴流室壁的另外部分，並且在一側鄰接入口開口。根據一個示 例性方法，入口幾何結構可被改變以產生自清除噴墨噴流室。作為示例而不是限制，第二層 770和第三層780的相對厚度可變化以改變噴嘴750入口區域的高度。例如，如果第二層
10770更薄，而第三層780相應地更厚，則噴嘴750入口的高度將減小並且對於氣泡運動變得 更有限制性。然後，氣泡可從噴嘴膨脹出來並且爆裂，從而允許氣體排出並允許氣泡破裂。總之，關於從列印流體內的溶液中的氣體形成氣泡，液滴生成器可被設計成是自 清除的。這可通過以下來實現改變入口和出口幾何結構之間的平衡，使得出口幾何結構 代表氣泡運動和生長的較低阻力。然後在噴流室內形成的氣泡自然地穿過噴嘴排出並且破 裂。這允許毛細力和液滴生成器作用重新填充噴流室。然後，噴流室準備好正常工作。該 自清除幾何結構在不向列印系統增加任何成本或複雜度的情況下允許噴流室自動恢復。前面所給出的描述僅用於對所述原理的實施例和示例進行說明和描述。該描述並 不意圖是窮盡性的或者將這些原理限制於所公開的任何確切形式。通過上述教導，可能作 出許多修改和變形。
權利要求
一種具有氣泡(300，310，410)清除流體架構的液滴生成器(100，600，700)，包括噴流室(110，610，710)；入口(155，655)，所述入口(155，655)將所述噴流室(110，610，710)流體地連接到流體儲存器(140，640，740)；和出口(120，400，620，720)，所述出口(120，400，620，720)構造成讓從所述噴流室(110，610，710)噴射的流體液滴通過；其中，所述出口(120，400，620，720)的幾何結構以及所述入口(155，655)的幾何結構構造成使得所述出口(120，400，620，720)幾何結構與所述入口(155，655)幾何結構相比對於氣泡(300，310，410)的膨脹或運動具有明顯更低的阻礙。
2.如權利要求1所述的液滴生成器(100，600，700)，其特徵在於，所述出口(120，400， 620,720)幾何結構包括噴嘴(120，400，620，720)，所述噴嘴具有基本上為圓形的噴口，所 述基本上為圓形的噴口由噴嘴(120，400，620，720)半徑限定。
3.如權利要求2所述的液滴生成器(100，600，700)，其特徵在於，所述入口(155，655) 幾何結構包括大致為矩形的孔口。
4.如權利要求3所述的液滴生成器(100，600，700)，其特徵在於，所述入口(155，655) 幾何結構包括喉部(150，650，750)和至少一個島狀物(130，630)。
5.如權利要求3所述的液滴生成器(100，600，700)，其特徵在於，所述噴嘴(120，400， 620,720)半徑大於臨界半徑。
6.如權利要求5所述的液滴生成器(100，600，700)，其特徵在於，所述臨界半徑是利用 描述所述入口(155，655)幾何結構的變量計算得到的。
7.如權利要求6所述的液滴生成器(100，600，700)，其特徵在於，所述出口(120，400， 620,720)幾何結構進一步包括錐角，所述出口(120，400，620，720)幾何結構的所述錐角小 得以致所述臨界半徑可利用公式2/r。= l/h+1/w來近似，其中，r。等於所述臨界半徑，h等 於所述入口(120，400，620，720)幾何結構中的矩形開口的高度，w等於所述矩形開口的寬 度。
8.如權利要求1所述的液滴生成器(100，600，700)，其特徵在於，所述出口(120，400， 620,720)被定位成接近所述噴流室(110，610，710)的後壁(420)，以便有效改善流過所述 噴流室(110，610，710)的流體流的均勻性並減少所述後壁(420)和所述出口(120，400， 620,720)之間的停滯點。
9.一種具有自清除液滴生成器(100，600，700)的流體噴射器晶片，包括噴流室(110,610,710)；包括喉部(150，650，750)和至少一個島狀物(130，630)的入口(155，655)幾何結 構，所述入口(155，655)幾何結構將所述噴流室(110，610，710)流體地連接到流體儲存器 (140，640，740)；和噴嘴(120，400，620，720)，所述噴嘴包括基本上為圓形的噴口，所述基本上為圓形的噴 口由噴嘴(120，400，620，720)半徑限定，所述噴嘴(120，400，620，720)構造成使從所述噴 流室(110，610，710)噴射的流體液滴通過；其中，所述入口(155，655)幾何結構和所述噴嘴(120，400，620，720)構造成使得所述 噴嘴(120，400，620，720)幾何結構與所述入口(155，655)幾何結構相比，對於包含在所述噴流室(110，610，710)內的氣泡(300，310，410)的膨脹或運動具有明顯更低的阻礙。
10.如權利要求9所述的液滴生成器(100，600，700)，其特徵在於，所述基本上為圓形 的噴口的所述噴嘴(120，400，620，720)半徑大於臨界半徑，所述臨界半徑被定義為所述入 口(155，655)幾何結構和所述噴嘴(120，400，620，720)對於包含在所述噴流室(110，610， 710)內的氣泡(300，310，410)的膨脹或運動呈現基本類似的阻力時的半徑。
11.如權利要求10所述的液滴生成器(100，600，700)，其特徵在於，所述出口(120， 400,620,720)幾何結構進一步包括錐角，所述錐角小得以致所述臨界半徑可利用公式2/r。 =l/h+1/w來近似，其中，r。等於所述臨界半徑，h等於所述入口(155，655)幾何結構中的 矩形開口的高度，並且w等於所述矩形開口的寬度。
12.如權利要求10所述的液滴生成器(100，600，700)，其特徵在於，所述出口(120， 400，620，720)幾何結構進一步包括錐角，所述臨界半徑利用下式計算 其中，r。等於所述出口(120，400，620，720)幾何結構的所述臨界半徑，h等於所述入口 (155,655)幾何結構中的矩形開口的高度，w等於所述矩形開口的寬度，Pbp等於內背壓，Pa 等於大氣壓力，σ等於流體表面張力，並且α等於所述出口(120，400，620，720)幾何結構 的所述錐角。
13.如權利要求10所述的液滴生成器(100，600，700)，其特徵在於，所述入口(155， 655)幾何結構和所述出口(120，400，620，720)幾何結構被構造成使得包含在所述噴流室 (110，610，710)內的所述氣泡(300，310，410)穿過所述噴嘴(120，400，620，720)排出所述 噴流室(110,610,710) ο
14.一種製造自清除液滴生成器(100，600，700)的方法，包括提供所述液滴生成器 (100，600，700)的噴流室(110，610，710)的出口(120，400，620，720)，所述出口(120，400， 620,720)具有的幾何結構相比於所述噴流室(110，610，710)的入口(155，655)向形成在所 述液滴生成器(100，600，700)的所述噴流室(110，610，710)內的氣泡(300，310，410)提供 較小的阻力。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，進一步包括向所述出口(120，400，620， 720)提供開口尺寸，所述開口尺寸足夠大以致於使得所述出口(120，400，620，720)相比所 述入口(155，655)向形成在所述噴流室(110，610，710)內的所述氣泡(300，310，410)提供 較小的阻力。
16.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，進一步包括選擇參數，所述參數限定了所述液滴生成器(100，600，700)的性能的期望標準；限定噴嘴(120，400，620，720)的幾何結構以及噴流室(140，640，740)以滿足所述參數；計算出描述所述入口(155，655)的最大開口的最大高度和寬度組合；以及基於所述入口(155，655)的所述最大開口計算所述噴嘴(120，400，620，720)的臨界最 小尺寸。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述參數包括液滴尺寸。
18.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述最大高度和寬度組合利用公式2/r。 =l/h+1/w來近似，其中，rc等於所述臨界半徑，h等於所述入口中的矩形開口的高度，w等 於所述矩形開口的寬度。
19.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，進一步包括將所述出口(120，400，620， 720)定位成接近所述噴流室(110，610，710)的後壁(420)，以便有效改善流過所述噴流室 (110，610，710)的流體流的均勻性並減少所述後壁(420)和所述出口(120，400，620，720) 之間的停滯點。
20.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述入口(155，655)包括喉部(150，650， 750)和島狀物(130,630)。
21.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述入口(155，655)和出口(120，400， 620,720)被形成為使得所述氣泡(300，310，410)在所述出口(120，400，620，720)處的曲率 半徑大於在所述入口(155，655)處的曲率半徑。
全文摘要
一種具有氣泡清除流體架構的液滴生成器(100，600，700)，包括噴流室(110，610，710)；入口(155，655)，所述入口(155，655)將所述噴流室(110，610，710)流體地連接到流體儲存器(140，640，740)；和出口(120，400，620，720)，所述出口(120，400，620，720)構造成使從所述噴流室(110，610，710)噴射的流體液滴通過。所述出口(120，400，620，720)的幾何結構以及所述入口(155，655)的幾何結構構造成使得所述出口(120，400，620，720)幾何結構與所述入口(155，655)幾何結構相比對於氣泡(300，310，410)的膨脹或運動具有明顯更低的阻礙。
文檔編號B41J2/05GK101903180SQ200780101981
公開日2010年12月1日 申請日期2007年12月20日 優先權日2007年12月20日
發明者A·貝科姆, G·E·克拉克 申請人:惠普開發有限公司