[发明专利]用于液滴沉积的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于液滴沉积的方法和设备，且可以发现尤其用在包括通过可致动的(actuable)压电壁分隔的流体腔的设备中。

在特定的例子中，本发明涉及喷墨打印机。

背景技术

在液滴沉积设备的技术中已知构造一种致动器，该致动器包括由多个压电壁分隔的流体腔阵列。在许多这样的构造中，所述壁可响应于电信号致动，以朝向每一壁界定的两个腔中的一个运动；这样的运动影响了由所述壁界定的两个腔中的流体压力，从而使得一个腔中的压力增加，而另一腔中的压力降低。

喷嘴或孔设置成与腔流体连通，以便使得一定体积的流体可以从其中喷出。在所述孔处的流体将由于表面张力作用易于形成弯液面，但是在充足的流体扰动的情况下，克服了这一表面张力，从而允许通过所述孔从腔释放出流体的液滴或一定体积的流体；因此在孔附近施加过多的正压力使得释放大量流体。

在图1中显示出具有通过可致动的壁分隔的细长的腔的阵列的示例性的构造。将腔形成为通过与可致动壁接触的盖构件在一侧上封闭的通道；用于流体喷射的喷嘴设置在这一盖构件中。盖构件将通常包括提供结构支撑件的金属盖板，和其中形成了喷嘴的较薄的覆盖喷嘴板。

如图1所示，对腔中的壁的致动可以使得通过其孔从所述腔释放流体。在图1显示的情形中，特定腔的两个壁向里变形，这一移动使得通道中的流体压力增加和两个相邻的通道的压力降低。所述腔中的压力的增加有助于通过所述腔的孔释放流体液滴。

在所有腔设置有孔的诸如图1的构造中，每一腔能够进行流体释放。然而，可见，因为特定壁的致动对其两个相邻通道中的压力产生不同的作用，所以从通过特定壁分隔的两个通道同时释放流体难以实现。

在设备的设计中可以具有一些不对称性，使得在不同时间释放的液滴同时到达基板；例如，不同的通道的喷嘴可以位于不同的位置上。在沉积期间，阵列可以被垂直于阵列方向移动，因此两个喷嘴可以在移动的方向上间隔开，使得位置上的间距抵消了液滴释放时间的差别。然而，这样的构造变化对于致动器来说是持久的，且因此能够仅补偿液滴释放时间的特定模式；这导致了对驱动致动器壁所使用的方法的限制。

由对两个腔所共有的壁的致动所造成的另外的复杂性在于，在已经发生致动之后残余的压力扰动保留在腔中。由申请人进行的试验导致了图2中显示的数据，用于在分割壁的单个移动之后在两个相邻腔中的流体内的排量(作为对于流体内的压力的表示)。由这些数据可见，每一腔中的压力围绕平衡压力(没有出现壁变形的腔中存在的压力)振荡，振荡的振幅随着时间衰减至零。振幅衰减至零花费的时间在下文被称作为系统的松弛时间(t_R)。

在不希望受理论限制的情况下，申请人相信压力的振荡由在流体腔内反射的声波所建立的压力驻波引起。这些驻波的周期(T_A)可以由诸如图2的图表获得，且称为腔的声学周期。在长的薄通道的情况下，这一周期近似地等于l/c，其中l是通道的长度，c是腔内的声音速度。

如上所述，在所述壁的运动之后，残余的压力波出现在壁的每一侧的两个腔中。从图2显示的排量中的第二和随后的极大值可以看到这样的残余波的出现。因此，在流体从特定的腔释放时，压力扰动可以出现在相邻腔中的一个或两个中。例如，在一些致动方案中，流体通过界定所述腔的两个壁的向内的移动从特定腔中释放出去，其将影响两个相邻腔中的压力。在称为“串扰”的过程中这些压力扰动可能干扰相邻的腔中的流体的释放。

已经提出致动器构造，以改善“串扰”的问题；例如可以形成可替代的腔而没有孔，使得这些“非发射(non-firing)”腔用于防护具有孔的腔(“发射”腔)免遭压力扰动。当然，可见，对于给定的腔尺寸，这具有使得可利用的分辨率减半的不期望的后果。

EP 0 422 870提出用致动方案改善串扰，其预先将每一腔分配给三个或更多组或“循环”中的一个。所述腔又被循环地分配给这些组中的一个，使得每一组是规则地间隔开的腔的子阵列。在操作期间，在任意时间仅一个组是激活的，使得用于沉积流体的腔总是被至少两个腔间隔开，且间距依赖于组的数量。使用者输入数据确定每一组中的哪些特定的腔被致动。更具体地，循环腔内的腔每个可以接收对应于将被所述腔释放的液滴数量的不同数量的脉冲，来自于每一腔的液滴融合以在基板上形成单个标记或印刷像素。

可见，在任一时刻仅腔的总数中的三分之一(或1/n，其中n是循环的数量)可以在这一方案中被致动，且因此生产率被明显地降低。