技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于沉積流體的液滴的液滴沉積設(shè)備和方法?？梢园l(fā)現(xiàn)在液滴沉積設(shè)備中的特別有益的應(yīng)用，液滴沉積設(shè)備包括：長形的流體室的陣列、共同的流體入口歧管以及共同的流體出口歧管和用于產(chǎn)生進(jìn)入所述入口歧管、穿過陣列中的每個室并且進(jìn)入所述出口歧管的流動的裝置，每個室與用于液滴噴射的孔口連通。

背景技術(shù)：

這樣的液滴沉積設(shè)備的實(shí)例由WO 00/38928提供，從其中取得了圖1、2、3和4。圖1，例如，圖示了“頁面寬”打印頭10，具有兩行噴嘴20、30(每個噴嘴具有圓形的輪廓)，兩行噴嘴20、30延伸(在由箭頭100指示的方向)一張紙的寬度并且其允許在單程中跨越頁面的整個寬度沉積油墨。通過把電信號施加到與流體室(流體室與噴嘴連通)關(guān)聯(lián)的驅(qū)動裝置實(shí)現(xiàn)自噴嘴的油墨的噴射，如例如從EP-A-0 277 703、EP-A-0 278 590和，更特別地，WO 98/52763和WO 99/19147中已知的。為了簡化制造并且提高產(chǎn)率，噴嘴的“頁面寬”行可以由多個模塊組成，其中的一個模塊在40處示出，每個模塊具有相關(guān)聯(lián)的流體室和致動裝置并且借助于例如柔性電路60連接至相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電路(集成電路(“芯片”)50)。通過端帽90中的相應(yīng)的孔(未示出)，油墨供應(yīng)至打印頭并從打印頭供應(yīng)油墨。

圖2是圖1的打印頭的從后部的透視圖，并且端帽90被移除以顯示打印頭的支撐結(jié)構(gòu)200，支撐結(jié)構(gòu)200包含有延伸打印頭寬度的油墨流動通路210、220、230。經(jīng)過在其中一個端帽90中的孔(從圖1和圖2的視圖中省略)，油墨進(jìn)入打印頭和油墨供應(yīng)通路220，如在圖2中在215所示。當(dāng)油墨沿著通路流動時，其被抽入至相應(yīng)的油墨室中，如在圖3中所示，圖3是取自垂直于噴嘴行的延伸方向打印頭的剖視圖。從通路220，油墨經(jīng)由在結(jié)構(gòu)200中形成的孔320(示出為陰影)流入油墨室的第一和第二平行的行(分別在300和310處表示)中。已經(jīng)流動穿過油墨室的第一行和第二行，油墨經(jīng)由孔330和340離開以加入沿著各自的第一油墨出口通路和第二油墨出口通路210、230的油墨流動，如在235處表示。這些油墨在共同的油墨出口(未示出)處會合，共同的油墨出口在端部帽中形成并且可以定位在打印頭的與在其中形成入口孔的端部相對的或相同的端部處。

在圖4中給出了在圖1至圖3中所示的特定的打印頭的室和噴嘴的另外的細(xì)節(jié)，圖4是沿著模塊40的流體室截取的剖視圖。流體室采取通道11的形式，通道11在壓電材料的基部部件860中以機(jī)加工或以其他方式形成，以便界定隨后被電極涂覆的壓電通道壁，從而以形成通道壁致動器，如例如從EP-A-0 277 703中已知的。每個通道的半部分由覆蓋物部件620的相應(yīng)的節(jié)段820、830沿著長度600、610封閉，覆蓋物部件620還形成為具有分別與流體歧管210、220、230連通的端口630、640、650。電極中的在810處的中斷允許借助于經(jīng)過電輸入部(柔性電路60)施加的電信號在通道的任一個半部分中的通道壁中獨(dú)立地操作。從每個通道半部分的油墨噴射通過開口840、850，開口840、850把通道與壓電基部部件的與在其中形成通道的表面相對的表面連通。用于油墨噴射的噴嘴870、880隨后在被附接至壓電部件的噴嘴板890中形成。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，多種可選的流體可以由液滴沉積設(shè)備沉積：油墨的液滴可以行進(jìn)至，例如，紙或其他的基板，例如瓷磚，以形成圖像，如同在油墨噴墨印刷應(yīng)用中的情況；可選地，流體的液滴可以用于構(gòu)建結(jié)構(gòu)，例如電活性流體可以沉積至基板，例如電路板上以便使電設(shè)備的原型設(shè)計(jì)成為可能，或含有聚合物的流體或熔融聚合物可以在連續(xù)層中沉積以便生產(chǎn)物體的原型模型(如在3D打印中)?？梢允褂迷跇?gòu)造上與標(biāo)準(zhǔn)噴墨打印頭相似的的模塊，使用使得能處理考慮中的特定流體的一些適應(yīng)性變化來提供適合于這樣的可選的流體的液滴沉積設(shè)備。

圖5和圖6是采用與圖1至圖4的相似的雙端部的側(cè)面發(fā)射式構(gòu)造的打印頭的分解透視圖，然而是從WO 01/12442中取得的。如可以看到的，使用了在介質(zhì)送料方向相對于彼此隔開的兩行通道，其中每一行在橫切于介質(zhì)送料方向的方向延伸頁面寬度。

兩行通道在壓電材料的相應(yīng)的條110a、110b中形成，相應(yīng)的條110a、110b被粘合至基板86的平坦表面120。電極設(shè)置在通道的壁上，使得電信號可以選擇性地施加至壁。通道壁因此用作致動器構(gòu)件并且可以導(dǎo)致液滴噴射?；?6形成有導(dǎo)電軌道192，導(dǎo)電軌道192電連接至相應(yīng)的通道壁電極(例如通過錫焊結(jié)合部)并且延伸至基板的邊緣，通道的每一行的相應(yīng)的驅(qū)動電路(集成電路84a、84b)在在該邊緣處定位。

如還可以從圖5和6看到的，覆蓋物構(gòu)件130粘合至通道壁的頂部，從而產(chǎn)生可以容納允許液滴噴射的壓力波的封閉的“活動的”通道長度。各自具有圓形的輪廓的噴嘴孔在覆蓋物構(gòu)件130中形成，噴嘴孔與通道連通以使液滴的噴射成為可能。

基板86還設(shè)置有端口88、90和92，其連通至入口歧管和出口歧管。如同參照圖1至圖4描述的結(jié)構(gòu)，入口歧管可以設(shè)置在兩個出口歧管之間，其中入口歧管因此經(jīng)由端口90把油墨供應(yīng)至通道，并且油墨經(jīng)由端口88和92從兩行通道至相應(yīng)的出口歧管被移除。如圖6所示，導(dǎo)電軌道192可以圍繞端口88、90和92轉(zhuǎn)向。

在WO 00/38928和WO 01/12442中公開的打印頭可以因此認(rèn)為是包括長形的流體室的陣列的液滴沉積設(shè)備的實(shí)例，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，該設(shè)備具有共同的流體入口歧管并且具有共同的流體出口歧管，以及用于產(chǎn)生進(jìn)入所述入口歧管、穿過陣列中的每個室并且進(jìn)入所述出口歧管的流體流動的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及在這樣的液滴沉積設(shè)備中的改進(jìn)。

許多工業(yè)部門中，在液滴沉積工藝中，例如打印應(yīng)用和工業(yè)沉積中，提高工藝生產(chǎn)率是關(guān)鍵的驅(qū)動因素。對于提高生產(chǎn)率的這種需求通常可以通過提高液滴從噴嘴噴射的頻率或可選地通過增大每個流體液滴的大小來滿足。

用于增加生產(chǎn)率的另外的方法是增加噴嘴或孔口總數(shù)(更多的噴嘴輸送更多的油墨)，這可以通過生產(chǎn)在陣列方向具有更高密度的噴嘴的打印頭或通過使用多個合適地對準(zhǔn)的液滴沉積模塊(例如打印頭)指引基板來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)具體的應(yīng)用，可以組合這些方法從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)率。然而，雖然這些方法中的每一個可以根據(jù)情況用于提高生產(chǎn)率，但是在每種情況下可具有要考慮的實(shí)際的折中。對于特定的方法，也可能具有現(xiàn)有的提高生產(chǎn)率的物理限制。

例如，增大孔口密度會被致動元件或流體室可以依照其制造的最小尺寸限制。在例如在圖1至5中示出的那些打印頭中，會具有依照其可在壓電材料中鋸成通道的密度的限制。此外，增大孔口密度會影響致動元件的尺寸(特別是在裝置的封裝保持不變的情況下)并且因此致動元件會不那么有力并且因此在某種程度上會損害裝置的性能。

如上文指出的，多個液滴噴射模塊(例如打印頭)也可以用于提高生產(chǎn)率。包括多個模塊的液滴沉積設(shè)備可以減少對約束致動元件的最小尺寸的影響，但是考慮到其包括多個高成本的液滴沉積模塊，裝置的成本可能會過高。

此外，在某些情況下，使用具有更大的封裝的液滴沉積模塊以提高生產(chǎn)率可能是合適的。這可以明顯地減輕對致動元件的尺寸的某些限制；然而，更大的封裝可能會以清晰度的降低為代價(jià)。根據(jù)具體應(yīng)用，這樣的清晰度的降低可能是不可接受的。

本發(fā)明可以改良這些問題中的某些問題。在一些具體的實(shí)施方案中，其可以提高液滴沉積設(shè)備的生產(chǎn)率，而在其他的實(shí)施方案中可以另外地或代替地經(jīng)歷不同的改進(jìn)。

因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種液滴噴射設(shè)備，包括：長形的流體室的陣列，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，陣列在陣列方向延伸；共同的流體入口歧管；共同的流體出口歧管；以及用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管的流體的通流(Q_TF)的裝置；其中所述流體室中的每一個在一個縱向端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的縱向端部與所述共同的流體出口歧管連通；其中每個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時地發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；其中所述孔口中的每一個在平行于所述流體室中的相應(yīng)的一個的縱向軸線的方向是長形的。

平行于相應(yīng)的流體室的縱向軸線的孔口的延長可以使孔口尺寸能夠增加，而不會不適當(dāng)?shù)赜绊懺陉嚵蟹较虻目卓诿芏取４送?，或以其他方式，通過平行于縱向軸線的孔口的延長來增加孔口尺寸可以使噴嘴入口能夠與流體室的壁間隔開。這可以使設(shè)備能夠更容易地制造，因?yàn)槠湓诎芽卓谙鄬τ谑叶ㄎ环矫嫣峁┝说母嗟恼`差容限。此外，在孔口的形成期間，間距可以避免或減少對壁的損傷，特別是在孔口通過燒蝕形成的情況下?？卓诘脑龃蟮某叽缈梢栽试S孔口噴射具有增大的體積的流體液滴，從而提高設(shè)備的生產(chǎn)率。

孔口的這種特定取向可以具有另外的優(yōu)點(diǎn)。例如，由于流體室在一個縱向端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的縱向端部與所述共同的流體出口歧管連通，所以可以沿著流體室的縱向長度引導(dǎo)通流。因此，可以對準(zhǔn)通流和孔口的延長的方向。這可以在設(shè)備的使用期間導(dǎo)致特別高效地從孔口附近除去碎屑，例如空氣氣泡和粉塵顆粒。這樣除去碎屑可以減少在使用期間的孔口堵塞的發(fā)生率，從而提高設(shè)備的可靠性。

此外，孔口的這種取向可以導(dǎo)致聲波(其可以在設(shè)備的使用期間由壓電致動器產(chǎn)生)在孔口附近比使用圓形的孔口持續(xù)存在更長的時間。通常，這樣的聲波將在壓電致動器的致動之后在室的縱向端部中的每一個處產(chǎn)生并且朝向孔口向內(nèi)行進(jìn)。因?yàn)榭卓谟纱嗽诼暡ǖ男羞M(jìn)的方向是長形的，所以聲波可以在孔口處持續(xù)存在相對地更長的時間，從而提高噴射的效率。

優(yōu)選地，對于所述孔口中的每一個孔口，出口的長徑比可以比入口的長徑比小。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，平行于縱向軸線為長形的孔口，雖然具有如上文討論的某些優(yōu)點(diǎn)，但是在某些情況下可能比圓形的孔口經(jīng)歷較低的方向精確度。然而，申請人已經(jīng)還發(fā)現(xiàn)，方向精確度的這種問題可以通過合適地使孔口的出口成形來改正。合適地，因此，每個孔口的出口的長徑比可以小于入口的長徑比。這樣的布置可以仍然受益于上文描述的延長的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槿肟诳梢栽诳v向方向是長形的。優(yōu)選地，每個孔口的出口可以具有在1.0至1.2之間的長徑比并且，在一些實(shí)施方案中，每個孔口的出口可以具有約1.0的長徑比。這也可以是合適的，每個孔口成錐形，使得噴嘴出口的面積(以及長徑比)小于噴嘴入口的面積(以及長徑比)。

合適地，所述孔口中的每一個孔口的入口的主要尺寸可以與流體室的縱向軸線對準(zhǔn)。可選地，出口的主要尺寸也可以與流體室的縱向軸線對準(zhǔn)。

此外，或以其他方式，所述孔口的出口和入口可以是近似地橢圓形并且，合適地，所述橢圓形的長軸可以與流體室的縱向軸線對準(zhǔn)。優(yōu)選地，所述孔口中的每一個孔口的出口可以是近似地圓形。

優(yōu)選地，所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有寬度w，從而界定理論圓形面積A_T＝1/4TTW²，每個室的孔口出口具有面積A_n，其中0.48A_T>A_n>0.2A_T。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通流用于冷卻設(shè)備并且特別是冷卻致動器。此外，噴射流動也可以用于冷卻設(shè)備(特別是在致動器附近)，因?yàn)闊崃總鬟f至流體并且然后從設(shè)備隨著噴射的液滴而被除去。因此將預(yù)期，隨著孔口面積增加，將改進(jìn)設(shè)備的冷卻，因?yàn)檎趪娚涞囊旱蔚某叽鐚⒃龃蟛⑶乙虼烁嗟牧黧w將通過噴射從室移除。然而，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，出乎意料地，具有更大的面積的孔口不一定提供更高效率的冷卻，并且具有在該特定的范圍內(nèi)的面積的孔口比具有擁有更大面積的孔口的設(shè)備為設(shè)備，以及特別是壓電致動器提供更有效的冷卻。使用通流的僅有的適度的數(shù)值典型地提供了這種冷卻效果。

更優(yōu)選地，所述通流的值是使得Q_TF>0.25Q_E。使用在該范圍內(nèi)的通流，使用如上文界定的孔口，可以允許設(shè)備，并且特別是致動器冷卻至使得傳遞經(jīng)過室的流體通常被加熱僅2度或更少的程度。這表明溫差可以顯著地提高設(shè)備的可使用壽命。

在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)理解，流體溫度的小的升高會預(yù)示設(shè)備并且特別是致動器的溫度的大幅度升高。對于設(shè)備壽命的估計(jì)可以基于阿倫尼斯模型，其中組分的化學(xué)侵蝕是設(shè)備的故障中的主要因素。因此，應(yīng)當(dāng)理解，設(shè)備壽命會對甚至較小的溫差敏感。

還應(yīng)當(dāng)理解，大的溫差可以導(dǎo)致對液滴噴射特性的不良影響。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣的特性對流體的流變能力敏感，甚至小的溫度上的改變會顯著地影響流變能力。

再更優(yōu)選地，所述通流的值是使得Q_TF>Q_E。這可以導(dǎo)致設(shè)備可靠性的顯著增加：因?yàn)楸攘鲃咏?jīng)過孔口多的流體正在穿過孔口，即使在最大噴射期間，所以通流特別有效地從噴嘴附近把碎屑沖刷走。

可選地，所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有寬度w，從而界定理論圓形面積A_T＝1/4TTW²，每個室的孔口出口具有面積A_n，并且其中0.80A_T>A_n>0.20A_T并且Q_TF>4Q_E。

申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用在該范圍內(nèi)的通流，具有擁有高至0.80A_T的面積的孔口的設(shè)備將通常具有與具有擁有顯著更小面積的孔口的設(shè)備相似的溫差。具體地，在具有較大孔口(那些具有高至0.80A_T的面積的孔口)的設(shè)備內(nèi)經(jīng)歷的溫差將通常在在具有較小孔口(那些具有大于0.20A_T的面積的孔口)的設(shè)備中經(jīng)歷的溫差的0.2度內(nèi)。因?yàn)?.2度通常被認(rèn)為是在正常的偏差范圍內(nèi)，所以取決于環(huán)境其可以被忽略，兩個設(shè)備在壽命和液滴特性方面的性能大體上是相同的。

合適地，所述流體室的所述縱向軸線平行于通道延伸方向。優(yōu)選地，該通道延伸方向垂直于所述陣列方向。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種液滴噴射設(shè)備，包括：長形的流體室的陣列，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，陣列在陣列方向延伸；共同的流體入口歧管；共同的流體出口歧管；以及用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管的流體的通流(Q_TF)的裝置；其中所述流體室中的每一個在一個端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的端部與所述共同的流體出口歧管連通；其中每個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時地發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；其中所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有寬度w，從而界定理論圓形面積A_T＝1/4TTW²，每個室的孔口出口具有面積A_n，其中0.48A_T>A_n>0.20A_T。

如在上文詳細(xì)地討論的，具有在范圍0.48A_T>A_n>0.20A_T內(nèi)的面積的孔口可以提供在入口歧管處的流體和在出口歧管處的流體之間的特別小的溫差。這可以對應(yīng)于設(shè)備的，并且特別是壓電致動器的特別高效的冷卻，而不需要用于通流的大的值。這樣的效果不一定依賴于上文描述的孔口的延長。

優(yōu)選地，Q_TF的值足以確保返回至所述出口共同歧管的流體的溫度大體上保持在從共同的入口歧管進(jìn)入室的流體的0.2度內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個另外的方面，提供一種液滴噴射設(shè)備，包括：長形的流體室的陣列，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，陣列在陣列方向延伸；共同的流體入口歧管；共同的流體出口歧管；以及用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管的流體的通流(Q_TF)的裝置；其中所述流體室中的每一個在一個端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的端部與所述共同的流體出口歧管連通；其中每個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時地發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；其中所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有寬度w，從而界定理論圓形面積A_T＝1/4TTW²，每個室的孔口出口具有面積A_n，并且其中0.80A_T>A_n>0.20A_T并且Q_TF>4Q_E。

如上文討論的，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用界定在Q_TF>4Q_E范圍內(nèi)的通流，具有擁有高至0.80A_T的面積的孔口的設(shè)備將通常具有與具有擁有顯著更小面積的孔口的設(shè)備相似的溫差。具體地，在具有較大的孔口(具有高至0.80A_T的面積的那些)的設(shè)備內(nèi)經(jīng)歷的溫差將通常在在具有較小的孔口(具有大于0.20A_T的面積的那些)的設(shè)備中經(jīng)歷的溫差的0.2度內(nèi)。因?yàn)?.2度通常被認(rèn)為是在正常的偏差范圍內(nèi)，所以取決于環(huán)境其可以忽略，兩個設(shè)備在壽命和液滴特性方面的性能大體上是相同的。

根據(jù)本發(fā)明的一個再另外的方面，提供一種液滴噴射設(shè)備，包括：長形的流體室的陣列，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，陣列在陣列方向延伸；共同的流體入口歧管；共同的流體出口歧管；以及用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管的流體的通流(Q_TF)的裝置；其中所述流體室中的每一個在一個端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的端部與所述共同的流體出口歧管連通；其中每個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時地發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；其中所述孔口設(shè)置在具有t微米厚度的孔口板中，每個孔口成錐形使得界定錐度角θ；其中所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有w微米的寬度，從而界定實(shí)際圓形面積A_P＝1/4TT(w-e-2t·tanθ)²，其中e采取10微米的值，每個室的孔口出口具有面積A_n，其中3A_P>A_n>1.25A_P。

該值e可以對應(yīng)于室和孔口通過其形成的工藝精確度。

在實(shí)施方案中，錐度角θ可以采取在5至15°之間的值并且優(yōu)選地可以采取在10至12°之間的值。應(yīng)當(dāng)理解，對錐度角的參照不應(yīng)當(dāng)理解為暗示孔口在所有位置處將必需地具有相同的錐形。因此，合適地，錐度角θ可以對應(yīng)于對于孔口的平均的錐度角。

根據(jù)本發(fā)明的一個再另外的方面，提供一種液滴噴射設(shè)備，包括：長形的流體室的陣列，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，陣列在陣列方向延伸；共同的流體入口歧管；共同的流體出口歧管；以及用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管的流體的通流(Q_TF)的裝置；其中所述流體室中的每一個在一個端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的端部與所述共同的流體出口歧管連通；其中每個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時地發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；其中所述孔口設(shè)置在具有t微米厚度的孔口板中，每個孔口成錐形使得界定錐度角θ；其中所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有w微米的寬度，從而界定理論圓形面積A_P＝1/4TT(w-e-2t·tanθ)²，其中e采取在5至10微米之間的值，每個室的孔口出口具有面積A_n，其中5A_P>A_n>1.25A_P，并且Q_TF>4Q_E。

該值e可以對應(yīng)于室和孔口通過其形成的工藝精確度。

在實(shí)施方案中，錐度角θ可以采取在5至15°之間的值并且優(yōu)選地可以采取在10至12°之間的值。

根據(jù)本發(fā)明的又一個另外的方面，提供一種液滴噴射設(shè)備，包括：長形的流體室的陣列，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，陣列在陣列方向延伸；共同的流體入口歧管；共同的流體出口歧管；以及用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管的流體的通流(Q_TF)的裝置；其中所述流體室中的每一個在一個端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的端部與所述共同的流體出口歧管連通；其中每個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時地發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；其中每個室的孔口出口具有面積A_n，其中1600μm²>A_n>650μm²。

根據(jù)本發(fā)明的又一個另外的方面，提供一種液滴噴射設(shè)備，包括：長形的流體室的陣列，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，陣列在陣列方向延伸；共同的流體入口歧管；共同的流體出口歧管；以及用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管的流體的通流(Q_TF)的裝置；其中所述流體室中的每一個在一個端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的端部與所述共同的流體出口歧管連通；其中每個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時地發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；其中每個室的孔口出口具有面積A_n，并且其中2700μm²>A_n>650μm²并且Q_TF>4Q_E。

根據(jù)本發(fā)明的一個再另外的方面，提供一種用于沉積流體的液滴的方法，包括以下步驟：提供根據(jù)前述方面中任一個所述的設(shè)備；操作所述設(shè)備從而提供所述通流和所述噴射流動。

優(yōu)選地，在上文提供的方面中的每一個方面中，孔口中的每一個成錐形使得孔口出口的面積小于孔口入口的面積?？蛇x地，孔口入口可以整個地容納在流體室內(nèi)，使得其不與室壁重疊。孔口入口可以界定在面向?qū)?yīng)的流體室的表面中。該表面可以環(huán)繞對應(yīng)的流體室的頂部?？卓诔隹诳梢越缍ㄔ谙鄬Φ谋砻嬷校淇梢云叫杏诳卓谌肟谠谄渲薪缍ǖ谋砻?。

優(yōu)選地，孔口可以設(shè)置在孔口板中。該孔口板可以包括兩個大體上平坦的相對表面。這些表面中的一個可以提供所述孔口的入口，而另一個提供所述孔口的出口。在其中界定入口的表面可以環(huán)繞流體室的陣列的頂部。

優(yōu)選地，所述長形的室中的每一個界定在兩個長形的室壁之間，所述室壁的頂部邊緣共同地提供大體上平坦的表面，所述孔口板附接至所述表面。每個室壁可以包含壓電材料并且，可選地，該壓電材料可以被極化，使得室壁將響應(yīng)于致動信號而變形從而呈現(xiàn)V形形狀。具體地，當(dāng)被致動時，在沿著室的長度察看時，壁將具有V形形狀。這可以通過把室壁沿著其長度分割為兩個半部分，使一個半部分在一個方向極化并且另一個半部分在相反的方向極化而實(shí)現(xiàn)。

為了產(chǎn)生液滴噴射，兩個室壁可以同時均被致動。電極可以在室壁的兩個側(cè)面上形成，該兩個側(cè)面面向由壁分隔的兩個室。在室壁包含壓電材料的情況下，它們可以在切變模式中變形?？梢圆贾秒姌O以及壁的壓電材料的方向極化以實(shí)現(xiàn)室壁變形。

室可以具有例如在20至150微米之間、在30至130微米之間、在40至110微米之間、在50至90微米之間或在60至70微米之間的寬度。

設(shè)備可以是可致動的以使用速度v噴射液滴，其中v在2至20m/s之間，在3至18m/s之間，在4至16m/s之間，或在5至14m/s之間。

本申請還涉及以下項(xiàng)目：

(1)一種液滴噴射設(shè)備，包括：

長形的流體室的陣列，每一個室與用于液滴噴射的孔口連通，所述陣列在陣列方向延伸；

共同的流體入口歧管；

共同的流體出口歧管；以及

用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管的流體的通流(Q_TF)的裝置；

其中所述流體室中的每一個在一個縱向端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的縱向端部與所述共同的流體出口歧管連通；

其中每一個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；

其中所述孔口中的每一個在平行于所述流體室中的相應(yīng)的一個流體室的縱向軸線的方向是長形的。

(2)根據(jù)項(xiàng)目(1)所述的設(shè)備，其中，所述壓電致動器中的每一個壓電致動器的致動在相應(yīng)的室的縱向端部中的每一個處產(chǎn)生聲波，所述聲波然后朝向所述孔口行進(jìn)。

(3)根據(jù)項(xiàng)目(1)或項(xiàng)目(2)所述的設(shè)備，其中，對于所述孔口中的每一個孔口，所述出口的長徑比小于所述入口的長徑比。

(4)根據(jù)項(xiàng)目(3)所述的設(shè)備，其中，所述孔口中的每一個孔口的所述出口是近似地圓形。

(5)根據(jù)項(xiàng)目(1)至(4)中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有寬度w，從而界定理論圓形面積A_T＝1/4TTW²，用于每個室的孔口出口具有面積A_n，其中0.48A_T>A_n>0.2A_T。

(6)根據(jù)項(xiàng)目(5)所述的設(shè)備，其中，Q_TF的值足以確保返回至所述出口共同歧管的流體的溫度大體上保持在從所述共同的入口歧管進(jìn)入所述室的流體的2℃內(nèi)。

(7)根據(jù)項(xiàng)目(5)或項(xiàng)目(6)所述的設(shè)備，其中，所述通流的量使得Q_TF>0.25Q_E，并且優(yōu)選地其中Q_TF>Q_E。

(8)根據(jù)項(xiàng)目(1)至(4)中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有寬度w，從而界定理論圓形面積A_T＝1/4TTW²，用于每個室的孔口出口具有面積A_n，并且其中0.80A_T>A_n>0.20A_T并且Q_TF>4Q_E。

(9)一種液滴噴射設(shè)備，包括：

長形的流體室的陣列，每一個室與用于液滴噴射的孔口連通，所述陣列在陣列方向延伸；

共同的流體入口歧管；

共同的流體出口歧管；以及

用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每一個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管的流體的通流(Q_TF)的裝置；

其中所述流體室中的每一個在一個縱向端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的縱向端部與所述共同的流體出口歧管連通；

其中每一個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；

其中所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有寬度w，從而界定理論圓形面積A_T＝1/4TTW²，用于每一個室的孔口出口具有面積A_n，其中0.48A_T>A_n>0.20A_T。

(10)一種液滴噴射設(shè)備，包括：

長形的流體室的陣列，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，所述陣列在陣列方向延伸；

共同的流體入口歧管；

共同的流體出口歧管；以及

用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管中的流體的通流(Q_TF)的裝置；

其中所述流體室中的每一個在一個縱向端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的縱向端部與所述共同的流體出口歧管連通；

其中每一個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；

其中所述孔口設(shè)置在具有t微米厚度的孔口板中，每一個孔口成錐形從而界定錐度角θ；

其中所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有w微米的寬度，從而界定實(shí)際圓形面積A_P＝1/4π(w-e-2t·tanθ)²，其中e采取在5至10微米之間的值，用于每個室的孔口出口具有面積A_n，其中3A_P>A_n>1.25A_P。

(11)一種液滴噴射設(shè)備，包括：

長形的流體室的陣列，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，所述陣列在陣列方向延伸；

共同的流體入口歧管；

共同的流體出口歧管；以及

用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每一個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管中的流體的通流(Q_TF)的裝置；

其中所述流體室中的每一個在一個端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的端部與所述共同的流體出口歧管連通；

其中每一個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；

其中用于每個室的孔口出口具有面積A_n，其中1600μm²>A_n>650μm²。

(12)根據(jù)項(xiàng)目(9)至(11)中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，Q_TF的值足以確保返回至所述出口共同歧管的流體的溫度大體上保持在從所述共同的入口歧管進(jìn)入所述室的流體的2℃內(nèi)。

(13)根據(jù)項(xiàng)目(9)至(12)中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述通流的量使得Q_TF>0.25Q_E，并且優(yōu)選地其中Q_TF>Q_E。

(14)一種液滴噴射設(shè)備，包括：

長形的流體室的陣列，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，所述陣列在陣列方向延伸；

共同的流體入口歧管；

共同的流體出口歧管；以及

用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每一個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管中的流體的通流(Q_TF)的裝置；

其中所述流體室中的每一個在一個端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的端部與所述共同的流體出口歧管連通；

其中每一個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；

其中所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有寬度w，從而界定理論圓形面積A_T＝1/4TTW²，用于每個室的孔口出口具有面積A_n，并且其中0.80A_T>A_n>0.20A_T并且Q_TF>4Q_E。

(15)一種液滴噴射設(shè)備，包括：

長形的流體室的陣列，每個室與用于液滴噴射的孔口連通，所述陣列在陣列方向延伸；

共同的流體入口歧管；

共同的流體出口歧管；以及

用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每一個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管中的流體的通流(Q_TF)的裝置；

其中所述流體室中的每一個在一個端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的端部與所述共同的流體出口歧管連通；

其中每一個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；

其中所述孔口設(shè)置在具有t微米厚度的孔口板中，每一個孔口成錐形使得界定錐度角θ；

其中所述流體室中的每一個在所述陣列方向具有w微米的寬度，從而界定理論圓形面積A_P＝1/4TT(w-e-2t·tanθ)²，其中e采取在5至10微米之間的值，用于每個室的孔口出口具有面積A_n，其中5A_P>A_n>1.25A_P，并且Q_TF>4Q_E。

(16)一種液滴噴射設(shè)備，包括：

長形的流體室的陣列，每一個室與用于液滴噴射的孔口連通，所述陣列在陣列方向延伸；

共同的流體入口歧管；

共同的流體出口歧管；以及

用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每一個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管中的流體的通流(Q_TF)的裝置；

其中所述流體室中的每一個在一個端部與所述共同的流體入口歧管連通并且在相對的端部與所述共同的流體出口歧管連通；

其中每一個室與至少一個壓電致動器相關(guān)聯(lián)以用于產(chǎn)生自所述孔口的液滴噴射，導(dǎo)致自所述室并從所述孔口離開的流體的噴射流動，所述噴射流動與所述通流同時發(fā)生，所述噴射流動具有最大值Q_E；

其中用于每個室的孔口出口具有面積A_n并且其中2700μm²>A_n>650μm²并且Q_TF>4Q_E。

(17)根據(jù)前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述孔口設(shè)置在孔口板中。

(18)根據(jù)項(xiàng)目(17)所述的設(shè)備，其中，所述長形的室中的每一個在兩個長形的室壁之間界定，所述室壁的頂部邊緣共同提供大體上平面的表面，所述孔口板附接至所述表面。

(19)根據(jù)項(xiàng)目(1)至(16)中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述長形的室中的每一個在兩個長形的室壁之間界定。

(20)根據(jù)項(xiàng)目(18)或項(xiàng)目(19)所述的設(shè)備，其中，所述壓電致動器中的每一個沿著相應(yīng)的室的長度延伸。

(21)根據(jù)項(xiàng)目(20)所述的設(shè)備，其中，所述壓電致動器中的每一個大體上從所述室的第一端部延伸至所述室的第二端部。

(22)根據(jù)項(xiàng)目(18)至(21)中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述室壁包含壓電材料，所述壓電致動器中的每一個包括所述室壁中的相應(yīng)的一個。

(23)根據(jù)前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述流體室的縱向軸線平行于通道延伸方向并且優(yōu)選地其中所述通道延伸方向垂直于所述陣列方向。

(24)根據(jù)前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述孔口中的每一個成錐形，使得所述噴嘴出口的面積小于所述噴嘴入口的面積。

(25)一種用于沉積流體的液滴的方法，包括以下步驟：

提供根據(jù)前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)所述的設(shè)備；

操作所述設(shè)備以便提供所述通流和所述噴射流動。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案，在附圖中：

圖1圖示了現(xiàn)有技術(shù)噴墨式打印機(jī)；

圖2是圖1的打印頭的從后部的透視圖，其中端帽被移除以顯示經(jīng)過打印頭的油墨流動；

圖3是圖1和圖2的打印頭的垂直于噴嘴行的延伸的方向截取的剖視圖；

圖4是圖1至圖3的噴墨式打印機(jī)的沿著模塊的流體室截取的剖視圖；

圖5圖示了現(xiàn)有技術(shù)的打印頭的一個另外的實(shí)例，采用了與圖1至圖4的相似的雙端部側(cè)面發(fā)射式構(gòu)造；

圖6是圖5的打印頭的分解透視圖，其示出了用于把電信號施加至致動器元件的導(dǎo)電軌道；

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的打印頭的分解透視圖，其具有在室延伸方向延長的噴嘴；

圖8是沿著噴墨打印頭的室的長度的透視圖并且示出了成錐形的噴嘴的相對于打印頭的流體室的尺寸的尺寸；

圖9示出了以通流的不同值，打印頭以6m/s的速度噴射液滴，在具有不同噴嘴面積的打印頭上實(shí)施的一系列測試的結(jié)果；

圖10示出了與在圖9中示出的那些結(jié)果相似的一系列測試的結(jié)果，但是其中打印頭以12m/s的速度噴射液滴。

圖11示出了一系列的打印頭的在垂直于流體室的縱向軸線的方向的方向性精確度的測試結(jié)果，該一系列打印頭具有擁有不同的長徑比值的噴嘴出口，打印頭全部擁有具有長徑比為1.8的噴嘴入口；

圖12示出了其結(jié)果在圖11中示出的相同系列的打印頭在平行于流體室的縱向軸線的方向的方向性精確度的測試結(jié)果；

圖13繪制了在圖11中示出的值與在圖12中示出的值的比率，對比于其結(jié)果在圖11和圖12中示出的該系列的打印頭中的每一個的噴嘴出口長徑比的值；

圖14(A)-14(C)是根據(jù)本發(fā)明的一系列的另外的實(shí)施方案的平面圖，其中使用了在圖7中示出的那些打印頭的可選的噴嘴幾何構(gòu)型；并且

圖15(A)-15(B)是根據(jù)本發(fā)明的一系列的再另外的實(shí)施方案的平面圖，其中使用了在圖7中示出的那些打印頭的可選的室的幾何形狀。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明可以在噴墨式打印機(jī)中實(shí)施。圖7因此圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的在噴墨式打印機(jī)內(nèi)的噴墨打印頭的分解圖。如可以從圖中看到的，噴墨打印頭包括流體室2的單一陣列，每個流體室在一對的長形的室壁3之間界定。每一個流體室2在通道延伸方向C是長形的，室壁3在該方向也是長形的。陣列在垂直于室延伸方向C的陣列方向D延伸。如在圖7中箭頭7所示，在設(shè)備的使用期間，流體在室的一個縱向端部從共同的入口歧管4進(jìn)入每個室，沿著室的長度流動經(jīng)過孔口6(孔口6設(shè)置為朝向室的相對于其縱向端部的中部)，并且在其的另一個縱向端部離開室以返回至共同的出口歧管5?？梢赃€提供一個或多個流體導(dǎo)管以把油墨從共同的出口歧管再循環(huán)至共同的入口歧管(未示出)。

噴墨式打印機(jī)可以具有與上文參照圖1至圖6描述的那些相似的結(jié)構(gòu)特征，例如在基板的表面中設(shè)置分別與共同的入口歧管和共同的出口歧管連通的端口的兩個陣列。如在圖1至3中所示，歧管也可以設(shè)置在單一的大體上圓柱形的殼體內(nèi)。

為了提供經(jīng)過室2的流動7，油墨供應(yīng)系統(tǒng)可以把恒定的第一壓力施加至在共同的入口歧管4中的油墨，并且同時把恒定的較低的第二壓力施加至在共同的出口歧管5中的油墨?？梢杂扇鐝腤O 00/38928已知的相對于孔口豎直偏移的儲液器，或簡單地由相應(yīng)的流體加壓器提供這樣的恒定壓力。還如從WO 00/38928已知的，流體供應(yīng)系統(tǒng)可以在噴嘴6處施加負(fù)壓力(相對于大氣壓力)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，這可以要求在第一壓力和第二壓力之間的值的差是負(fù)的。這種負(fù)壓力可以防止在非噴射時期期間流體從噴嘴(6)滴下。

室壁3可以由壓電材料形成，如上文參照圖1至圖6描述的，其中電極(未示出)在室壁的一部分上形成，使得致動信號可以施加至室壁。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，可以利用可選的壓電致動器，其中室在非壓電材料中界定。例如，室可以使用光刻工藝在非壓電材料中界定，根據(jù)需要，壓電致動器在較早的或較后的階段設(shè)置在這些室內(nèi)。

如在圖7中所表示，界定每個室的室壁3的相對的面由寬度w隔開，使得室2可以說是具有等于w的寬度。使用圓形的噴嘴6，如同圖1至圖6的構(gòu)造，噴嘴在仍然保留在室內(nèi)的同時可以擁有的理論上的最大面積將因此等于值A(chǔ)_T＝1/4TTW²。

應(yīng)當(dāng)理解，因?yàn)樵搶挾冉缍黧w室2的范圍，其中室壁3包括一個或多個涂層(例如電極和/或鈍化層)，所以應(yīng)當(dāng)從一個壁的最外面的涂層至另一個壁的最外面的涂層測量寬度。

然而，實(shí)際上，可靠地形成具有這種理論上的最大面積的圓形的噴嘴可能是不可能的，因?yàn)檫@將要求噴嘴6以百分之百精確度精確地匹配室2的寬度和形狀。因此可能必需把制造誤差的通常來源考慮在內(nèi)從而確定噴嘴實(shí)際上的可實(shí)現(xiàn)的最大面積。

這樣的誤差的第一來源是通過其形成噴嘴6自身的工藝。通常使用光學(xué)工藝來界定噴嘴6的形狀和大小；例如，可以使用光刻從光刻膠材料形成完全的噴嘴板8，或光刻膠可以用作底片來界定噴嘴孔的形狀，其中金屬噴嘴板8圍繞光刻膠柱進(jìn)行電鑄，如從WO 2005/014292中已知的。同樣地，可以在噴嘴板8內(nèi)直接地?zé)g噴嘴6，噴嘴板8可以由金屬、聚合物或二者的組合形成。雖然這樣的光學(xué)工藝是比較精確的，但是它們將仍然引入大約數(shù)微米的不確定度。

制造誤差的一個另外的來源是通過其形成室2的工藝。例如，如上文參照圖1至圖6描述的，這可以包括在壓電材料的長條中鋸切槽道，但是也可以包括壓電材料的模塑和燒結(jié)，或，在使用非壓電材料來界定槽道的情況下，則可以使用光學(xué)方法。不僅在室2的大小和形狀中將具有不確定度，而且在陣列內(nèi)的每個室的間距中也將具有不確定度。

此外，兩工藝的組合，具體地，每個噴嘴相對于其對應(yīng)的室的對準(zhǔn)或?qū)R，也將向制造過程中引入不確定度。

組合地采用，這些誤差可以是大約10微米。因此，使噴嘴6的邊緣從對應(yīng)的室壁3標(biāo)稱地間隔5微米的距離通?？赡苁潜匾摹Ｔ谛纬蓢娮斓墓に嚳赡軐?dǎo)致室壁的損傷情形下，這尤其是此種情況。例如，在使用激光燒蝕形成噴嘴的情況下，則可能發(fā)生壁和它們的覆蓋層的燒焦。

雖然已經(jīng)提出減少這樣的損傷的發(fā)生率(例如在WO 2012/017248中公開的那些)的工藝，但是這些可僅僅保護(hù)室的內(nèi)部壁，而不能夠保護(hù)室壁的頂部邊緣，包括任何涂層。如在WO 2012/017248中討論的，對涂層，例如電極和鈍化層的損傷會顯著地影響設(shè)備的性能：對電極層的損傷會使室具有比在陣列內(nèi)的其他的室低的活性，或甚至是完全不活躍的；對鈍化層的損傷會導(dǎo)致對下面的層的化學(xué)侵蝕，這會影響設(shè)備的壽命。因此，即使在可利用保護(hù)性工藝，例如在WO 2012/017248中教導(dǎo)的那些工藝的情況下，把噴嘴入口6b從室壁隔開依然會是重要的。

雖然噴嘴入口6b的大小可與室的尺寸有關(guān)，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，噴嘴出口6a的大小可與設(shè)備的生產(chǎn)率相關(guān)。具體地，對于給定的噴嘴入口6b，噴嘴出口6a的面積被認(rèn)為是設(shè)備噴射的液滴的大小的限制因素。

然而，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)在某些情況下期望形成具有錐形的噴嘴(這可以在噴嘴處造成流體彎液面的改進(jìn)的穩(wěn)定性)，所以噴嘴出口6a的面積可以進(jìn)而與噴嘴入口6b的面積相關(guān)并且，具體地，其可以小于噴嘴入口6b的面積。然而，申請人已經(jīng)確定即使有這些限制也可應(yīng)用的某些方法，在這些方法中可以優(yōu)化噴嘴出口6a的大小。

圖8是沿著噴墨打印頭的室2的長度的透視圖，示出了相對于流體室2的尺寸的這樣的錐形噴嘴6的尺寸。如可以看到的，噴嘴的入口與具有寬度w的流體室連通。噴嘴朝向其出口逐漸減小，出口在噴嘴板的相對的表面中形成。

如可以從圖8看到的，噴嘴入口6b的寬度采取為w-e，其中e是選擇為大體上增大噴嘴入口6b將整個地位于室2的寬度內(nèi)的可能性的數(shù)值。數(shù)值e因此選擇成使得把上文討論的在噴嘴6和室2形成中的誤差的各種來源考慮在內(nèi)，并且可以因此采取合適的數(shù)值，例如10微米、7微米、或5微米。

噴嘴出口6a的寬度然后是甚至更小的，作為噴嘴的錐形的結(jié)果，其由角度θ界定。如在圖8中示出的，錐度角θ可以在這樣的點(diǎn)處界定，在該點(diǎn)，平行于陣列方向并且穿過噴嘴入口6b的中央的線與噴嘴入口的周界交叉。如還在圖8中所示，錐度角可以相對于這樣的方向界定，該方向既垂直于陣列方向又垂直于室延伸方向。在通常的噴墨打印頭中，噴嘴的錐度角可以在5至15度之間，并且在一些實(shí)例中可以在10至12度之間。

如由圖8進(jìn)一步所示，在其中形成噴嘴6的噴嘴板8具有厚度t。在通常的噴墨打印頭中，噴嘴板8的厚度可以在50至150微米的范圍中，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，許多其他的數(shù)值會是合適的。

如根據(jù)圖8中的圖解明顯的，噴嘴入口6b和噴嘴出口6a之間的寬度的差是2t·tanθ，使得噴嘴入口6b具有(w-e-2t·tanθ)的寬度。噴嘴出口6a因此具有由以下的關(guān)系界定的面積：

A_P＝1/4π(w-e-2t·tanθ)²

因此，在期望噴嘴入口6b包含在流體室的寬度內(nèi)的情況下，圓形的噴嘴出口6a在實(shí)踐中可以采取的最大值可以是A_P，如在該等式中界定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在噴嘴的不同的部分具有不同的錐度角的情況下，考慮到這僅表示設(shè)計(jì)約束的近似值，可以在上面的公式中使用錐度角的平均值。

對于通常的液滴沉積設(shè)備，特別是噴墨打印頭，用于圓形的噴嘴的該實(shí)際的最大面積可以在530平方微米左右。這是基于65微米的室寬度w，考慮到在每個室壁上的5微米的涂層(室壁自身之間的間距因此是75微米)。

相比之下，在這樣的設(shè)備中，圓形的噴嘴的理論上的最大值(A_T＝1/4TTW²)可以因此基于這些數(shù)值，計(jì)算為約3320平方微米，其明顯地顯著地大于A_P的數(shù)值。

返回至圖7的實(shí)施方案，如上文指出，噴嘴在室延伸方向C是長形的。因此，它們的相對于理論最大值和實(shí)際最大值二者的面積增加，因?yàn)檫@些最大值是基于圓形的噴嘴。如上文指出，噴嘴的，特別是噴嘴出口6a的，增加的面積可以導(dǎo)致每個噴射的液滴的體積的增加，從而提高打印頭的生產(chǎn)率。此外，因?yàn)閲娮煸谂c流體穿過室的流動相同的方向是長形的，所以穿過室的流動能夠特別有效地沖洗碎屑使之遠(yuǎn)離噴嘴附近。這可以導(dǎo)致打印頭的可靠性的改進(jìn)?？煽啃缘倪@種改進(jìn)還可以由不超出實(shí)際最大面積A_P的噴嘴經(jīng)歷，但是應(yīng)當(dāng)理解，這樣的打印頭將不一定受益于生產(chǎn)率的改進(jìn)。

為了在打印頭的生產(chǎn)率上取得相當(dāng)可觀的效果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這將通常是必需的，把每個噴嘴的面積增加25％。為了改善打印頭的生產(chǎn)率，可以對噴嘴的面積施加1.25A_P的下限。在上文描述的噴墨打印頭中，該下限可以對應(yīng)于約650平方微米。

此外，因?yàn)閲娮?的面積增加并且因此更多油墨從室2噴射，所以預(yù)計(jì)室將被更有效地冷卻。來自設(shè)備的，并且特別是致動器元件3的熱量在使用期間將傳遞至油墨，其中這種流體的噴射因此用于把熱從在致動器元件3的鄰近的室2除去。因此，由于噴嘴6的面積增加，并且因此以液滴形式經(jīng)過噴嘴6的流動量也增加，熱量遠(yuǎn)離致動器被傳遞的速率應(yīng)當(dāng)增加，從而除了提高生產(chǎn)率之外，還導(dǎo)致設(shè)備的冷卻得到改善。

為了量化這種冷卻效果，對一系列的打印頭實(shí)施了測試，其中不同的打印頭各自具有特定面積的噴嘴6。以穿過室2的流動的不同速率測試這些打印頭中的每一個打印頭的運(yùn)行情況。在圖9中示出了這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

打印頭的室2具有用于上文討論的室寬度的相同的典型值，即65微米的室寬度w。噴嘴出口6a的實(shí)際最大值采取530平方微米，也如上文討論的。

打印頭包括長形的室2的陣列，如在圖7中所示，每一個室界定在一對的長形的壓電的室壁3之間，其中在使用期間提供了從共同的入口歧管4至共同的出口歧管5的沿著每個室的長度的流動。這種通流與液滴從噴嘴6的噴射同時地發(fā)生，其，雖然液滴無疑是流體的不連續(xù)的體積，但可被認(rèn)為是相當(dāng)于另外的噴射流動。對于每個打印頭，以穿過室2的流動的各種值，測量在入口歧管4處的油墨和在出口歧管5處的油墨之間的溫度差。

在圖9的橫坐標(biāo)上示出了打印頭的通流的速率。由于噴射，打印頭的流動速率相對于歸因于噴射的穿過噴嘴6的最大流量表達(dá)。這對應(yīng)于以最大噴射頻率打印液滴的室，其中打印頭為每個液滴賦予6m/s的速度。在橫坐標(biāo)上的值1因此對應(yīng)于穿過每個室并且到達(dá)出口歧管的等于最大噴射流動的流動。因?yàn)閲娚淞鲃雍屯魍瑫r地發(fā)生，所以在最大噴射期間將具有與從噴嘴6噴射的相等量的返回至出口歧管的流體。

在圖9的坐標(biāo)上示出的值代表在在入口歧管處的油墨和在出口歧管處的油墨之間的以攝氏度計(jì)的溫度差ΔT。這種溫差可以用于表示在討論中的打印頭內(nèi)的冷卻效果。

在圖9的圖表上的每個線因此代表具有各自噴嘴出口面積的不同的打印頭。該圖的圖例因此使用無量綱量面積比率AR示出了用于該室的這些各自的噴嘴面積，該面積比率是在討論中的噴嘴面積與實(shí)際最大噴嘴面積A_p的比率。如上文指出，實(shí)際最大噴嘴面積A_p的值是530平方微米。

如可以從下文的表格1看到的，正如預(yù)期，噴嘴面積的增加導(dǎo)致了生產(chǎn)率的提高。表格說明了對于每個面積比率AR值的液滴體積的測量值。

表格1

雖然生產(chǎn)率的這種提高(通過液滴的體積的增加)是預(yù)期的，但是出乎意料地發(fā)現(xiàn)，更大的噴嘴面積未最有效地從室除去熱量，如可以從圖9中看到的。實(shí)際上，以通流的適度的值，它們的表現(xiàn)顯著地劣于具有3A_P或更小面積的噴嘴。

還預(yù)期，室中的通流的量也將用于改進(jìn)室的冷卻。因此特別意外的是，具有更大的面積的噴嘴具有在相似的通流值的更差的性能，由于通流值是相對于噴射流動，并且因此更大的噴嘴面積的相同的通流值對應(yīng)于按絕對值計(jì)算的進(jìn)一步更大量的流動。

然而結(jié)果的確表明，對于具有大于3A_P的面積的噴嘴6，冷卻的有效性大幅度降低。因此，結(jié)果表明具有小于3A_P的面積的噴嘴6在冷卻設(shè)備上會特別地高效。因此，使用具有在1.25A_P-3A_P范圍內(nèi)的面積的噴嘴6的設(shè)備可以提供生產(chǎn)率的提高，同時還允許設(shè)備特別有效地冷卻。該范圍面積的也可以按照室的理論最大面積A_T表達(dá)，其基于65微米的室寬度值計(jì)算(根據(jù)式A_T＝1/4TTW²)為約3320平方微米。因此，噴嘴出口6a面積的范圍可以重新陳述為0.48A_T>A_n>0.20A_T?？蛇x地，按照絕對值，該范圍可以陳述為1600μm²>A_n>650μm²。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然在圖9中示出的測試結(jié)果似乎表明在3A_P的拐點(diǎn)，但是在該值中可能具有某些不確定度。因此，噴嘴面積的有利的上限可以采取小于3A_P的值，例如2.5、2.6、2.7、2.8、或2.9A_P，其分別對應(yīng)于0.40、0.42、0.43、0.45、和0.46A_T，或約1330、1380、1430、1487、和1540平方微米的絕對值。同樣地，有利的上限可以采取大于3A_P的值，例如3.1、3.2、3.3、3.4、或3.5A_P，其分別對應(yīng)于0.50、0.51、0.53、0.54和0.56A_T，或約1650、1700、1750、1810、和1860平方微米的絕對值。

同樣地，雖然由于生產(chǎn)率原因，1.25A_P的下限可以是合適的，但是在某些條件中比較大的下限可以是合適的，以便提供生產(chǎn)率的相當(dāng)可觀的提高。因此，1.30、1.35、1.40、1.45和1.50A_P的下限可以是令人滿意的，其分別地對應(yīng)于0.21、0.22、0.22、0.23、和0.24A_T，或690、720、740、770、和800平方微米的絕對值。

如從圖9中可以看到的，當(dāng)通流的量增加時，不同的打印頭之間的差異減小。尤其是，當(dāng)通流超過噴射流動4倍的值時，在5A_P打印頭(對應(yīng)于0.8A_T或約2655平方微米)中經(jīng)歷的溫差在在其他的打印頭中經(jīng)歷的溫差的值的0.2度內(nèi)。因?yàn)橥ǔＵJ(rèn)為0.2度是在正常的偏差范圍內(nèi)，所以取決于環(huán)境其可以被忽略，兩個設(shè)備在壽命和液滴特性的方面的性能大體上相同。

圖10圖示了另外一組相似的測試的結(jié)果，但是其中打印頭以12m/s的速度噴射液滴。也可以在圖10中看到與在圖9中示出的更大噴嘴面積的較低效率的冷卻的相同型式。

據(jù)認(rèn)為由具有更大噴嘴面積的打印頭提供的冷卻惡化是為噴射相對更大的液滴需要更高驅(qū)動電壓導(dǎo)致的。具體地，為了達(dá)到更大液滴的噴射的相同速度，需要更大量的能量以克服液滴的相對更大的慣性。這種更大量的能量可以因此在室內(nèi)導(dǎo)致對油墨的加熱增加。對于通流的典型值，這種加熱效應(yīng)表現(xiàn)為主導(dǎo)了歸因于更大的噴射流動的從室2出來的熱量的增大的流動。

因此可以理解，使用多種噴嘴幾何形狀，并且不一定使用長形的噴嘴應(yīng)預(yù)期到相似的效果。

更具體地，雖然可以具有與噴嘴入口6b的延長相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，但是上文描述的效果，與出口6a的形狀對比，主要地與噴嘴出口6a的面積相關(guān)。因此可以是特別有利的是提供這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中噴嘴入口6b在平行于流體室中的對應(yīng)的一個流體室的縱向軸線的方向是長形的，并且其中噴嘴出口6a具有在上文討論的范圍中的一個的面積，該面積在提供具有期望水平的溫度控制的生產(chǎn)率改進(jìn)方面提供益處。

再更具體地，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以有利的是提供這樣的噴嘴，即其中入口6b是長形的(具體地，在平行于流體室中的一個的對應(yīng)的縱向軸線的方向)并且具有比噴嘴出口6a的長徑比大的長徑比。圖11至圖13因此示出了使用具有噴嘴出口的長徑比的數(shù)值范圍的一系列的打印頭進(jìn)行的測試的結(jié)果，但是所有打印頭具有噴嘴入口，噴嘴入口具有相同的1.8的長徑比。噴嘴出口和噴嘴入口二者在形狀上都是近似地橢圓形。

在圖表上的每個點(diǎn)對應(yīng)于來自特定的打印頭的結(jié)果(因此注意到，使用噴嘴出口的長徑比數(shù)值1.0和1.4中的每一個數(shù)值，測試了兩個打印頭)。

圖11示出了由打印頭產(chǎn)生的液滴的在X方向(垂直于流體室的縱向軸線)的落點(diǎn)位置中的對比打印頭的噴嘴出口長徑比的對應(yīng)值的誤差。具體地，誤差值是以微米計(jì)測量的3-σ值。如上文指出，對于所有打印頭，噴嘴入口的長徑比保持相同，為1.8。

如從圖中可以看到的，伴隨噴嘴出口長徑比的數(shù)值的增加，具有液滴在X方向落點(diǎn)誤差增大的明顯趨勢(注意到記錄了具有噴嘴出口長徑比數(shù)值1.4的兩個打印頭，具有在X方向的大體上相同的液滴落點(diǎn)誤差)。因此可以理解，當(dāng)噴嘴出口的長徑比減小并且因此噴嘴出口變得更圓形時，在X方向的落點(diǎn)誤差也減小。

圖12示出了打印頭產(chǎn)生的液滴的在Y方向(平行于流體室的縱向軸線)的落點(diǎn)位置中的相比打印頭的噴嘴出口長徑比的對應(yīng)值的誤差。再一次地，誤差值是以微米計(jì)測量的3-σ值，并且噴嘴入口的長徑比對于所有的打印頭保持相同，為1.8。

與在圖11中示出的趨勢相比，在Y方向的落點(diǎn)誤差，對于所有的被測試的噴嘴出口長徑比的數(shù)值近似地保持恒定。數(shù)據(jù)因此暗示把噴嘴出口制造為更圓形的對在Y方向的落點(diǎn)誤差不具有顯著影響。

圖13示出了相比噴嘴出口長徑比的數(shù)值的在X方向的誤差與在Y方向的誤差的比率。如可以從圖看到的，由于減小噴嘴出口長徑比數(shù)值，具有誤差比率值減小的非常明顯的趨勢。因此可以理解，當(dāng)噴嘴出口制造為更圓形時，設(shè)備的方向精確度提高。

在圖11至圖13中示出的數(shù)據(jù)因此清楚地表明，具有噴嘴出口的長徑比比噴嘴入口長徑比低的噴嘴可以具有液滴定位的提高的精確度。此外，如果噴嘴入口在流體室的縱向軸線的方向是長形的，那么其也可以提供上文進(jìn)一步討論的在制造和操作方面的益處。

圖表還表明，具有近似地圓形的噴嘴出口(對應(yīng)于1.0的長徑比)的噴嘴具有特別高水平的液滴定位的精確度。因此，可以特別有益的是提供具有在流體室的縱向方向是長形的噴嘴入口(并且特別是橢圓形的噴嘴入口，其中橢圓形的長軸與室的縱向軸線對準(zhǔn))和是近似地圓形的噴嘴出口的噴嘴。此外，噴嘴出口具有在上文討論的范圍中的一個的面積，該面積在提供具有期望水平的溫度控制的生產(chǎn)率提高方面提供益處。

還可以注意到，具有長徑比1.0的噴嘴出口和具有長徑比1.2的噴嘴出口之間的精確度差異是小的。因此，對于具有在1.0至1.2之間的長徑比的孔口，可以經(jīng)歷在精確度方面的相似的優(yōu)點(diǎn)。

圖14(A)-14(C)和圖15(A)-15(B)展示了具有用于噴嘴以及也用于室的可選擇的幾何形狀的再另外的實(shí)施方案，其可以經(jīng)歷與參照圖9和10討論的那些相似的在生產(chǎn)率方面的提高，結(jié)合地具有良好的熱控制。

圖14(A)，例如，提供了圓形的噴嘴，與上文描述的，例如參照圖7的實(shí)施方案相比，圓形噴嘴的入口20a具有大于它們與其連通的室11的寬度w的直徑。這樣的噴嘴可以通過“非原位法”工藝制造，其中在附接至室壁的邊緣以環(huán)繞室之前，噴嘴在噴嘴板部件中形成。以這種方式，幾乎沒有噴嘴形成過程將損傷室壁的風(fēng)險(xiǎn)。

雖然噴嘴入口20a具有比噴嘴入口20a與其連通的室11大的寬度，并且因此具有大于上文引用的理論最大值A(chǔ)_T＝1/4TTW²的面積，但是噴嘴出口20b仍然具有在上文討論的范圍中的一個的面積，該面積提供在提供具有使用期望水平的溫度控制的生產(chǎn)率提高方面提供益處。例如，噴嘴出口20b可以具有界定在0.48A_T>A_n>0.20A_T的范圍內(nèi)的面積，或可選地，在絕對值方面，1600μm²>A_n>650μm²。

圖14(B)圖示了與圖14(A)相似的實(shí)施方案，但是具有在與流體室相同的方向是長形的噴嘴。這可以如上文討論的在可靠性方面提供改進(jìn)。

圖14(C)示出了一個另外的實(shí)施方案，其中噴嘴的出口20b是長形的，而入口20a是圓形的。如同圖14(A)的實(shí)施方案，入口20a的直徑大于室11的寬度。

圖15(A)圖示了一個再另外的實(shí)施方案，其中室壁沿著它們的長度成錐形，其中錐形的方向在相鄰的室壁之間交替變化。這導(dǎo)致具有大體上恒定寬度的室11，但是其不是彼此平行。更具體地，每個室的長度相對于陣列方向有角度地偏移，其中角度偏移的方向在相鄰的室11之間交替變化。

圖15(B)圖示了一個再另外的實(shí)施方案，其中，如同圖14(A)的實(shí)施方案，提供了圓形的噴嘴。然而，在該實(shí)施方案中室包括在噴嘴的附近的部分，該部分具有比室的其余部分相對地大的寬度。具體地，室的在室的附近的部分遵循與噴嘴自身相似的輪廓，其可以輔助確保入口約束在室壁之間。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，以上教導(dǎo)內(nèi)容可以應(yīng)用于寬范圍的液滴沉積設(shè)備，而不是特定于打印機(jī)。因此，關(guān)于打印機(jī)和/或打印頭的公開，應(yīng)當(dāng)理解，除非另有說明，更一般地適用于液滴沉積設(shè)備。具體地，關(guān)于打印頭的公開，應(yīng)當(dāng)理解，除非另有說明，適用于其他的液滴沉積設(shè)備，其包括：長形的流體室的陣列，其中每個室與用于液滴噴射的孔口連通，并且陣列在陣列方向延伸；共同的流體入口歧管；共同的流體出口歧管；以及用于產(chǎn)生從所述共同的流體入口歧管穿過所述陣列中的每個室并且進(jìn)入所述共同的流體出口歧管的流體的通流的裝置。