[發明專利]囊裹的液滴的連續式噴墨印刷

有效

• 申請號: 200880023336.2
• 申請日: 2008-06-27
• 公開（公告）號: CN101687416A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: A·克拉克;J·希金斯;A·霍維;D·吉布森;S·德斯魯索瓦
• 申請（專利權）人: 伊斯曼柯達公司
• 主分類號: B41J2/03
• 分類號: B41J2/03
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 崔幼平;楊松齡

技術領域

本發明涉及連續式噴墨印刷或打印領域，特別是涉及使用微流體裝置產生組合液滴。?

背景技術

隨著消費打印機市場的增長，噴墨印刷(或打印)業已成為廣泛使用的技術，這種技術用來以成像的方式將少量的液體供給到表面上。業已設想并且制造出了按需滴墨(或噴墨(DOD))裝置和連續滴墨(CIJ)裝置。同時，噴墨印刷的主要發展一直是用于伴有基于溶劑的系統的某些應用的水基系統，下面的技術正在被更廣泛的應用。?

噴墨印刷持續追求更高的空間分辨率。因為在所有現有的系統(DOD和CIJ)中，著色劑以穩定的濃度均勻地分布在所述油墨或墨液內，這種分辨率是由液滴大小來決定的。因此，為了爭取更高的分辨率，必須以更高的頻率產生更小的液滴。在產生更小的液滴時，若干技術局限變得越來越嚴重。?

首先，需要更高的液滴速度以保持液滴慣性，并因此需要更大的投射距離和定位精度。其次，為了生產更小的液滴，需要更小的孔。由此需要更好地過濾，因為這樣的噴嘴更容易堵塞。第三，更小的噴嘴直徑需要更高的反壓力，以便確保相同的射流韋伯數(Weber?number)。?

利用毛細力(毛細管作用力)驅動的細的液體射流的破碎是眾所周知的。這種不穩定性是由通過形成液滴降低所述射流的表面積的毛細力造成的，并且被稱作Rayleigh-Plateau不穩定性(J.Plateau?1873；例如，參見T.E.Faber，″Fluid?dynamics?for?physicists″，CUP?1995，p295或P.G.deGennes，F.Brochard-Wyart，D.Quere，″Capillarity?and?WettingPhenomena″，Springer?2004，pi?18.)。這一過程能夠在自然界中在蜘蛛網上形成的露珠上看到，其中，在每一個細線上的均勻的薄膜最終成珠形成分離的液滴。這種現象通常還可在家用水龍頭的滴水中見到。近年來，在連續式噴墨印刷領域業已對這種不穩定性進行了廣泛地研究。對于按需噴墨(DOD)印刷來說，通常有依隨液滴噴射的液體線，它隨后?碎裂形成不想要的依隨小顆粒。對于連續噴墨(CIJ)來說，以受控制的方式由射流形成連續的液滴對于該工藝過程的可靠工作來說是重要的。會更好地理解的是，隨機擾動對射流(半徑，壓力，速度，表面張力等)的增長導致以相當于大約9倍射流半徑的平均頻率，即所謂的Rayleigh頻率形成液滴。同樣眾所周知的是，通過定期擾動所述射流，液滴的形成頻率可以穩定在大約0.25?x?Rayleigh頻率和1.25?x?Rayleigh頻率之間。在超過大約1.39?x?Rayleigh頻率的頻率下，所述射流實際上是穩定的。盡管大部分注意力一直集中在空氣中的液體射流上，實際上在目前驅動力是界面張力的情況下，相同的過程也發生在其他液體中的不可混溶的射流上。同樣觀察了Rayleigh頻率，盡管最終的破碎過程在細節方面略微不同。?

最近業已開發出一種基于MEMs形成噴嘴組的新的連續噴墨裝置(參見專利文件US?6554410)。在這個裝置中，由高壓噴嘴形成液體油墨射流。一個或多個加熱器與每一個噴嘴相關聯，以便提供對所述射流的熱擾動。這種擾動足以通過Rayleigh-Plateau不穩定性啟動將所述射流的破碎成規則的液滴。通過改變施加在所述加熱器上的電脈沖的時機或定時，或大或小的液滴可以被形成，并且隨后通過氣體橫向流動被分裂成印刷和非印刷液滴。所有連續噴墨工藝過程都需要捕獲并且再循環非印刷液滴。這些工藝過程對于含有很多有用添加劑，如聚合材料和膠體材料，如色素的液體來說是有問題的。另外，由于需要對印刷液滴和非印刷液滴進行分類，連續色調(contone)印刷一般是不可能的，即所有印刷液滴具有相同的大小和相同的著色劑密度。通過進行連續色調印刷對高空間分辨率的要求顯著降低，因為對于二元印刷配置或布置來說，空間分辨率被用于產生顏色變化的假象。?

在過去幾年中，微流體學領域取得了顯著發展。噴射墨滴發生裝置是微射流裝置(microfluidic?device)，就是說，它們采用非常小規模的液體通道。這種設計的含義是以下Reynolds數(量)?

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