Подчинённый поток: проектирование, изготовление и оценка устройств

Аннотация

Подчинённая непрерывная струйная печать (CIJ), потенциально прорывная технология, недавно разработана в Технологическом центре Kodak. Подчинённая непрерывная струйная печать, как ожидается, будет поставлять лучшее от двух других технологий струйной печати: «По запросу» (DOD) и «Непрерывной» (CIJ). Ожидается, что новая технология будет сочетать в себе высокое разрешение, компактные размеры и низкую стоимость, традиционные для технологии «По запросу» (DOD) и высокую пропускную способность и высокую надежность традиционной технологии «Непрерывной» (CIJ). В этой статье мы предоставим описание новой архитектуры, ее функции и объясним почему мы считаем, что она имеет преимущества перед традиционными, как CIJ, так и DOD Технологиями. Мы обсудим ключевые элементы технологии с подробной информацией по проектированию, изготовлению и характеристикам подчинённых непрерывных CIJ, в том числе результаты моделирования и экспериментальных исследований.

Введение

Подчинённая непрерывная струйная печать (CIJ) использует импульс внутреннего подчинённого непрерывного потока чернил в сочетании с отклоняющим механизмом генерации капель печати, отклоняя внутренний поток из относительно большого окна. В процессе работы непрерывный внутренний поток капель вызывает выбросв тот же момент, что и у других непрерывных струйных технологий, но снимает типичные для DOD технологий ограничения на выброс чернил, связанные с циклом наполнения капиляров. Кроме того, в отличие от других непрерывных струйных технологий, механизм отклонения потокатолько, когда капля требуется, так что нет необходимости в сортировке капель после их образования. Эти характеристики должны привнести преимущества в качество изображения, скорость печати, стоимость системы и надежность эжектора.

На рисунке 1 показана архитектура подчинённого CIJ с двумя потенциальными механизмами отклонения: механического привода, как показано на стадии а) и теплового прогиба пузырьков, как показано в б). Положительное давление используется для подачи чернил в канал на верхней поверхности кремниевой основе микроэлектромеханическихустройств (MEMS). На рисунке 1: а) помечена, чтобы показать компоненты подчинённой архитектуры CIJ, аналогичные традиционной архитектуре CIJ. У традиционного сопла нет необходимости в новой архитектуре, но вместо того заменён жидкостный канал, как показано на рисунке 1 а), теперь он составляет порядка 13 х 20 нанометров в поперечном сечении. Традиционный механизм отбора/отклонения капель использующийся в технологии CIJ здесь заменен приводом, который направляет жидкость в канал для отклонения, откуда та вылетает через большое отверстие в верхней части, когда капля запрашивается, но позволяет жидкости течь беспрепятственно во время непечатных операций. Традиционные технологии CIJ имеют внешние улавливающие механизмы для непечатных капель после отклонения. В противоположность этому, CIJ не нуждается во внешнем элементе.

Прирост качества изображения прогнозируются из-за способности подчинённой технологии CIJ формировать небольшие объемы капель при больших скоростях падения. Возможны объемы капель в пределах от 1 мкл до 10 мкл, плюс различные уровни срабатывания дают возможность генерировать различные объёмы капель. Эти капли имеют высокую скорость (10 - 30 м / с), что приводит к высокому перепаду импульса и короткому времени полета. Без необходимости внешнего отклонения, генератор капель может располагаться близко к основанию, что помогает обеспечить точное размещение капель. Кроме того, архитектура поддерживает высокую плотность дюз, которая позволит реализовать высокое разрешение. Архитектура подчинённого CIJ может формировать выброс капель на высоких частотах, в диапазоне от 1 кГц до 500 кГц для использования на высоких материалах и высоком разрешении. По сравнению с другими технологиями непрерывной струйной печати интегрированные в одном элементе дефлектор и улавливатель капель превращают систему в более простую с гораздом меньшей предполагаемой стоимостью. Кроме того, непрерывный поток чернил предотвращает высыхания чернил внутри, что должно способствовать надежному формированию капель.