[发明专利]微流体喷射元件和微流体喷射元件的操作方法

说明书

本发明提供了一种用于热激活的微流体喷射元件的控制电路以及从该热激活的微流体喷射元件分配流体组合物的方法。该热激活的微流体喷射元件包括多个喷嘴和与每个喷嘴相关联的热致动器，以及控制电路，该控制电路包括：通过预先确定的序列递增的逻辑电路，其中该序列由该热激活的微流体喷射元件的物理布局限定；与该逻辑电路电连通的第一输入；与每个热致动器电连通的第二输入，其中该第一输入和该第二输入用于对该热激活的微流体喷射元件上的每个热致动器进行选择和通电。

技术领域

本公开涉及微流体喷射元件和微流体喷射元件的操作方法，并且更具体地讲，涉及微流体喷射元件和具有被优化用于将流体组合物分配到环境中的简化接口的微流体喷射元件的操作方法。

背景技术

消费者和工业喷墨打印是熟知的。在此类应用中，已知喷射芯片中的各个喷嘴应当可单独寻址，使得它们可根据需要致动。当喷射头经过待打印的介质时，形成图像，该图像需要来自控制元件的一定数据速率，该控制元件控制喷嘴的致动。该数据速率可通过多条信号线和数字数据被传递到喷射芯片中的信号传导速率的组合来实现。信号线和信号传导速率一起形成通信信道，该通信信道必须能够在喷射头以所需速度行进的同时传递足够的信息以形成所需图像。

当设计其中信号线的数量不过多的打印系统时，必须实现折衷，从而增加系统的尺寸和复杂性。如果信号线的数量少，并且与喷射芯片的通信协议不是有效的，则到芯片中的信号传导速率会变得很高以至于不可能保持可接受的信号完整性。以下示例说明了在设计此类打印系统时所做的选择。

对于喷墨打印应用，优化微流体喷射元件以产生高分辨率图像，同时最小化总打印时间。出于这些原因，喷射芯片上的热致动器(即，加热器)通常将被排列成提供半英寸或更大的打印幅，其中热致动器与热致动器的间距为42.3μm(1/600英寸)或21.2μm(1/1200英寸)。

作为说明，描述了16.9mm(三分之二英寸)，47.2滴/毫米(1200滴/英寸)打印头与总共800个热致动器的喷嘴放置和寻址架构。

图1示出了用于该现有技术示例的热致动器放置。如图所示，流体通孔的一侧上的热致动器竖直间隔42.3μm(1/600英寸)，相对侧上的热致动器也间隔1/600英寸，但竖直偏移21.2μm(1/1200英寸)。这允许单程打印以21.2μm(1/1200英寸)竖直节距在每个点处放置一滴墨。

如果期望的打印图案分辨率为竖直21.2μm(1/1200英寸)和水平42.3μm(1/600英寸)，则现在必须考虑如何在头部沿水平方向移动时寻址和致动热致动器。

图2示出了21.2μm×21.2μm(1/1200英寸×1/1200英寸)网格，其带有可接受的现有技术液滴放置图案的一个示例。如果在该示例中考虑HTR1，则可以看到其在每42.3μm(1/600英寸)的打印头移动之后被致动。为了优化打印速度，期望以流体料盒特性所允许的最高频率致动热致动器。对于该示例，将假定18kHz的热致动器。考虑以下关系：

速度＝距离/时间，

所计算的打印头速度被确定为762mm/s(30英寸/秒)。

通过所定义的这些参数，对于以762mm/s(30英寸/秒)移动的打印头，所有800个热致动器必须在42.3μm(1/600英寸)的行程中被寻址和致动。在该示例中，寻址所有致动器的时间将为55.55μs。如果每个热致动器被单独寻址，则每个致动器的时间切片将为55.55μs/800＝69.4ns。对于热微流体喷射元件，该时间不足以喷射液滴，因为使流体成核所需的时间通常大于400ns。

出于该原因，并且为了降低所需的数据速率，定义了地址矩阵，其允许在同一时间切片中致动多个热致动器。地址矩阵通常被定义为被称为基元(P)和地址(A)的热致动器组。对于800热致动器示例，可接受的地址矩阵可以是20P×40A＝800。这现在将时间切片定义为55.55μs/40＝1.39μs。