專利名稱：：降低液體液滴發(fā)射器的空氣動力誤差的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明大體上涉及數(shù)字控制的印刷(printing)裝置，而且更具體地涉及在單個襯底上集成多個噴嘴的連續(xù)噴墨印刷頭，其中通過對液體墨水流強(qiáng)加干擾而使得液體墨水流分裂成印刷液滴。
背景技術(shù)：
：噴墨印刷由于其非撞擊式低噪音特性、其使用普通紙以及其避免色粉轉(zhuǎn)印和定影而已經(jīng)被公認(rèn)為數(shù)字控制的電子印刷領(lǐng)域中的突出競爭者。噴墨印刷機(jī)構(gòu)能夠按照技術(shù)而被分類為按需滴墨(drop-on-demand)噴墨或連續(xù)噴墨。第一技術(shù)“按需滴墨”噴墨印刷通過使用加壓致動器(熱、壓電等)提供撞擊在記錄表面上的墨水微滴。許多通常實踐的按需滴墨技術(shù)使用熱致動以從噴嘴噴射墨水微滴。位于噴嘴處或其附近的加熱器將墨水充分加熱至沸騰，以形成產(chǎn)生足夠的內(nèi)部壓力來噴射墨水微滴的蒸汽泡。這種形式的噴墨通常被稱為“熱噴墨(TIJ)。”其它已知的按需滴墨微滴噴射機(jī)構(gòu)包括諸如于1993年7月6日授予vanLintel的美國專利No.5,224,843中所公開的壓電致動器；諸如于2003年5月13日授予Jarrold等人的美國專利No.6,561,627所公開的那些熱機(jī)致動器；以及如于2002年11月5日授予Fujii等的美國專利No.6,474,784所描述的靜電致動器。通常稱為“連續(xù)”噴墨印刷的第二技術(shù)使用從噴嘴產(chǎn)生連續(xù)的墨水微滴流的加壓墨水源。以某種方式擾動該流從而使其自噴嘴以標(biāo)稱恒定的距離(中斷長度)分裂成尺寸基本均勻的液滴。充電電極結(jié)構(gòu)定位于標(biāo)稱恒定的中斷點處以便在中斷時在液滴上感應(yīng)與數(shù)據(jù)有關(guān)的電荷量。充電微滴被引導(dǎo)通過固定的靜電場區(qū)，以使每個微滴與其電荷成比例地偏轉(zhuǎn)。在中斷點處建立的電荷水平從而使液滴行進(jìn)到記錄介質(zhì)上的特定位置或者行進(jìn)到溝槽(gutter)以進(jìn)行收集和再循環(huán)。連續(xù)噴墨(CIJ)液滴發(fā)生器依賴于不受約束的流體射流的物理性質(zhì)，這是由F.R.S(勛爵)Rayleigh在1878年發(fā)行的“Instabilityofjets”Proc.LondonMath.Soc.10(4)中首次在兩維上進(jìn)行分析的。Rayleigh勛爵的分析表明，在壓力Pr下的液體將從孔(噴嘴)中流出，形成直徑Dj、以速度vd移動的射流。該射流直徑Dj近似等于有效的噴嘴直徑Dn，而射流速度與貯存器壓力Pr的平方根成比例。Rayleigh的分析表明，該射流將基于具有長于πDj的波長λ(即λ≥πDj)的表面波而自然分裂成不同尺寸的液滴。Rayleigh的分析還表明，如果以足夠大的幅度來發(fā)起則特定表面波長會占主導(dǎo)地位，從而使射流“同步”以產(chǎn)生單一尺寸的液滴。連續(xù)噴墨(CIJ)液滴發(fā)生器采用所謂的“擾動”或“激勵”的某種周期性物理過程，其效果是在射流上建立特定的主表面波。該表面波發(fā)展(grow)，使得射流中斷為與擾動頻率同步的單一尺寸的液滴。通過應(yīng)用Rayleigh激勵所產(chǎn)生的液滴流在本文中將被稱為預(yù)定體積的液滴流，以區(qū)別于自然發(fā)生的體積變化很大的液滴流。雖然在現(xiàn)有技術(shù)的CIJ系統(tǒng)中，印刷或圖案化的層沉積所感興趣的液滴始終具有基本單一的體積，但是要解釋的是對于本發(fā)明而言，激勵信號可以被操縱以產(chǎn)生具有單一體積的預(yù)定多倍體積的液滴。因此，短語“預(yù)定體積的液滴流”包括被分裂成均具有標(biāo)稱一個尺寸的液滴的液滴流或者被分裂成具有選定(預(yù)定)不同體積的液滴的流。在CIJ系統(tǒng)中，當(dāng)該流頸狀收縮成精細(xì)的流體帶(ligament)時，可以形成經(jīng)常稱作“衛(wèi)星(satellite)”的在體積上比預(yù)定單位體積小很多的一些液滴。此類衛(wèi)星可能不能完全預(yù)測或者可能不始終以可預(yù)測的方式與另一液滴合并，從而略微改變打算用于印刷或圖案化的液滴體積。然而，微小的不可預(yù)測的衛(wèi)星液滴的存在對于本發(fā)明而言不大重要并且不視為排除了液滴尺寸已經(jīng)由本發(fā)明中所用的同步能量信號預(yù)先確定的事實。因而，如用以描述本發(fā)明的短語“預(yù)定體積”應(yīng)當(dāng)理解成包含由于不可預(yù)測的衛(wèi)星液滴形成而可以出現(xiàn)液體體積在計劃目標(biāo)值周圍的某一微小變化。商業(yè)實踐的CIJ印刷頭使用與印刷頭聲耦合的壓電裝置以在射流上發(fā)起主表面波。耦合的壓電裝置在基本貯存器壓力上疊加周期性壓力變化，以造成速度或流擾動，該擾動進(jìn)而發(fā)動同步的表面波。由R.Sweet在1971年7月27日授權(quán)的美國專利No.3,596,275(在下文中Sweet‘275)中對壓電激勵的CIJ設(shè)備做了開拓性公開。由Sweet‘275公開的CIJ設(shè)備包含單個噴口，即單個液滴發(fā)生液體腔和單個噴嘴結(jié)構(gòu)。Sweet‘275公開了若干種給射流提供所需的周期性擾動以將液滴中斷與擾動頻率同步的方法。Sweet‘275公開了附著到由電線圈圍繞的毛細(xì)管噴嘴的磁致伸縮材料，所述電線圈以期望的液滴發(fā)生頻率被電驅(qū)動以振動該噴嘴，從而經(jīng)由射流速度給射流引入主表面波擾動。Sweet‘275還公開了被定位成環(huán)繞但不接觸未破裂的流體射流、正好位于噴嘴下游的薄環(huán)狀電極。如果噴射的流體是導(dǎo)電的并且在流體絲(filament)和環(huán)狀電極之間施加周期性電場，則可以使流體射流周期性地擴(kuò)展，從而直接引入能夠同步射流中斷的表面波擾動。這種CIJ技術(shù)通常稱為電流體力學(xué)(EHD)激勵。Sweet‘275還公開了若干種用于通過在形成射流的基本液體貯存器壓力上疊加壓力變化來施加同步擾動的技術(shù)。Sweet‘275公開了加壓流體腔，即液滴發(fā)生器腔，其具有能夠以期望的激勵頻率被機(jī)械振動的器壁。所公開的機(jī)械振動裝置包括使用磁致伸縮或壓電換能器驅(qū)動器或電磁移動線圈。在CIJ文獻(xiàn)中，此類機(jī)械振動方法往往被稱為“聲激勵”。由Sweet‘275公開的若干CIJ激勵方法在單噴口(jet)系統(tǒng)的情況下可能都是可行的。然而，對具有許多噴口的CIJ系統(tǒng)選擇切實可行的激勵機(jī)構(gòu)要復(fù)雜得多。由Sweet等人在1968年3月12日授予的美國專利No.3,373,437(在下文中Sweet’437)中對多噴口CIJ印刷頭做了開拓性公開。Sweet’437公開了具有與一排液滴發(fā)射噴嘴(液滴發(fā)射噴嘴陣列)連通的公共液滴發(fā)生器腔的CIJ印刷頭。公共液滴發(fā)生器腔的后壁借助于磁致伸縮裝置進(jìn)行振動，從而調(diào)節(jié)腔壓力并且對噴口陣列的每個射流(jet)造成射流速度擾動。自Sweet‘275和Sweet’437的開拓性CIJ公開以來，大多公開的多噴口CIJ印刷頭都采用了對其中描述的射流中斷擾動裝置的某種變型。例如，于1971年2月2日授予Taylor等人的美國專利No.3,560,641公開了具有多個多噴口陣列的CIJ印刷設(shè)備，其中液滴中斷激勵是借助于附著到供應(yīng)多個CIJ印刷頭的高壓墨水供應(yīng)管路的振動裝置而引入的。于1973年6月12日授予Lyon等人的美國專利No.3,739,393公開了多噴口CIJ陣列，其中把多個噴嘴形成為單個薄噴嘴板中的孔口并且通過振動噴嘴板來提供液滴中斷擾動，這是與Sweet‘275公開的單噴嘴振動器類似的方法。于1975年4月8日授予Loeffler等人的美國專利No.3,877,036公開了多噴口CIJ印刷頭，其中壓電換能器被結(jié)合到公共液滴發(fā)生器腔的內(nèi)壁，這是Sweet’437和Sweet‘275公開的激勵概念的組合。不幸的是，采用振動印刷頭結(jié)構(gòu)的某一部件或者調(diào)節(jié)公共供應(yīng)壓力的所有激勵方法均導(dǎo)致向多噴口CIJ陣列的每個單獨射流施加的擾動幅度的一定量的非均勻性。非均勻激勵會引起陣列的各射流之間中斷長度和定時的變異性。中斷特性的這種變異性進(jìn)而導(dǎo)致不能定位公共液滴充電組件或不能使用能夠用于陣列的所有射流的數(shù)據(jù)定時方案。除了解決在陣列的射流之間中斷時間控制的問題，基于液體圖案數(shù)據(jù)生成不同預(yù)定體積的液滴的連續(xù)液滴發(fā)射系統(tǒng)需要一種響應(yīng)于液體圖案數(shù)據(jù)以獨立的方式激勵每個單獨射流的方式。因而，近年來為研發(fā)能夠?qū)为毶淞魇┘訂为毤钚盘柕膶嶋H可行的“每射流激勵”設(shè)備已經(jīng)做出了很大努力。由Sweet‘275公開的電流體力學(xué)(EHD)射流激勵概念直接對所發(fā)射的液體射流絲進(jìn)行操作，造成對印刷頭結(jié)構(gòu)本身的最小聲激勵，從而避免上面提到的印刷頭與裝配結(jié)構(gòu)共振的混雜貢獻(xiàn)。于1980年9月2日授予Crowley的美國專利No.4,220,958公開了一種CIJ印刷機(jī)(printer)，其中通過由長度等于大約一半微滴間距的泵浦電極組成的EHD激勵器完成擾動。多個泵浦電極以大約一半微滴間距或波長的倍數(shù)的間隔自噴嘴下游隔開。這種布置大大地降低了為通過Sweet‘275公開的配置來獲得液滴中斷所需的電壓。雖然已經(jīng)將EHD激勵作為聲激勵的備選方案來繼續(xù)研究，但是由于很難制造具有很接近的射流-電極間距以及所需要的對準(zhǔn)并且然后可靠地工作而不會出現(xiàn)靜電擊穿的印刷頭結(jié)構(gòu)，所以EHD激勵還沒有得以商業(yè)應(yīng)用。而且，由于相對長程的電場效應(yīng)，EHD不適用于對緊密間隔的噴口(jet)陣列中的單獨射流(jet)提供單獨的激勵信號。于1975年4月15日授予J.Eaton的美國專利No.3,878,519(在下文中稱為Eaton)中，針對單噴口CIJ系統(tǒng)公開了克服聲激勵或EHD激勵的所有缺陷的可選射流擾動概念。Eaton公開了借助于局部光能或借助于位于噴嘴(形成流體射流的點)處的電阻加熱器來熱激勵射流流體絲。Eaton解釋射流的加熱部分的流體屬性尤其是表面張力可能相對于未加熱部分被充分地改變以造成射流直徑的局部變化，從而如果以適當(dāng)?shù)念l率施加則發(fā)動(launch)主表面波。于1987年1月20日授予Drake等人的美國專利4,638,328(在下文中稱為Drake)公開了以與熱噴墨裝置類似的方式制造的熱激勵的多噴口CIJ液滴發(fā)生器。即，Drake公開了通過供應(yīng)高壓墨水并且向加熱器施加能量脈沖來在CIJ模式下操作傳統(tǒng)熱噴墨(TIJ)邊緣發(fā)射裝置或頂部發(fā)射裝置，該能量脈沖足以造成同步中斷但不生成蒸汽泡。最近還公開了利用機(jī)電換能器和熱機(jī)換能器來生成用于做功的機(jī)械能的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。例如，諸如鋯鈦酸鉛(PZT)、鈦酸鋯酸鑭鉛(PLZT)或鈦鈮鎂酸鉛(PMNT)之類的薄膜壓電、鐵電或電致伸縮材料可以通過濺射或溶膠凝膠技術(shù)來沉積以用作會響應(yīng)于施加的電場而膨脹或收縮的層。例如參見于2002年5月14日授予Shimada等人的美國專利No.6,387,225；于2003年1月28日授予Sumi等人的美國專利No.6,511,161；以及于2003年4月8日授予Miyashita等人的美國專利No.6,543,107。利用具有大的熱膨脹系數(shù)的電阻(electroresistive)材料(諸如鋁化鈦)的熱機(jī)裝置已經(jīng)被公開作為在半導(dǎo)體襯底上構(gòu)造的熱致動器。例如參見，于2003年5月13日授予Jarrold等人的美國專利No.6,561,627。因此，還可以使用微電子工藝來配置和制造機(jī)電裝置以在逐射流(jet-by-jet)的基礎(chǔ)上提供激勵能量。于2003年1月14日授予Chwalek等人的美國專利No.6,505,921公開了一種方法和設(shè)備，由此使得多個熱偏轉(zhuǎn)的液體流分裂成大體積和小體積(因此大橫截面面積和小橫截面面積)的液滴(在下文中稱為Chwalek‘921)。熱偏轉(zhuǎn)被用來使較小液滴被引導(dǎo)出該多個液滴流的平面而允許大液滴沿標(biāo)稱“筆直的”通路飛行。另外，在一方向上強(qiáng)加均勻的氣流，其具有垂直且與具有橫截面的液滴流陣列相交的(perpendicularandacrossthearrayofstreamsofdropsofcross-sectionalareas)速度分量。垂直的氣流速度分量對具有較小橫截面的液滴施加的每質(zhì)量力(forcepermass)比對具有較大橫截面的液滴施加的每質(zhì)量力更大，導(dǎo)致小液滴的偏轉(zhuǎn)加速度的放大。授予Jeanmaire等人的題為“Continuousink-jetprintingmethodandapparatus”的美國專利No.6,588,888(在下文中稱為Jeanmaire‘888)和授予Jeanmaire等人的題為“Continuousinkjetprintheadwithselectableprintingvolumesofink”的美國專利No.6,575,566(在下文中稱為Jeanmaire‘566)公開了包括微滴形成機(jī)構(gòu)的連續(xù)噴墨印刷設(shè)備，該微滴形成機(jī)構(gòu)可操作于第一狀態(tài)以形成具有第一體積的沿路徑行進(jìn)的微滴且可操作于第二狀態(tài)以形成具有多個比第一體積更大的其它體積的沿相同路徑行進(jìn)的微滴。微滴偏轉(zhuǎn)器系統(tǒng)給沿該路徑行進(jìn)的微滴施加力。該力在一方向上被施加以使得具有第一體積的微滴偏離該路徑而具有該多個其它體積的較大微滴保持基本沿該路徑行進(jìn)或者略微偏離并且在到達(dá)印刷介質(zhì)之前開始沿待收集的溝槽路徑行進(jìn)。允許具有第一體積的微滴(印刷液滴)射到接收印刷介質(zhì)而具有該多個其它體積的較大微滴是“非印刷”液滴并且被再循環(huán)或通過在溝槽或液滴捕集器中形成的墨水移除通道進(jìn)行處理。在優(yōu)選的實施例中，用于可變液滴偏轉(zhuǎn)的裝置包括空氣流或其它氣流。氣流對小液滴軌跡的影響大于其對大液滴軌跡的影響。一般而言，使不同尺寸的液滴遵循不同的軌跡的這種類型的印刷設(shè)備能夠根據(jù)是大液滴為被印刷液滴還是小液滴為被印刷液滴而以如下兩種模式中的至少一種進(jìn)行工作小液滴印刷模式，如Jeanmaire‘888或Jeanmaire‘566中公開的；和大液滴印刷模式，還如Jeanmaire‘566和授予Jeanmaire等人的題為“Printheadhavinggasflowinkdropletseparationandmethodofdiverginginkdroplets”的美國專利No.6,554,410(在下文中稱為Jeanmaire‘410)中公開的。在下文描述的本發(fā)明是用于實施大液滴或小液滴印刷模式的方法和設(shè)備。對不同尺寸液滴的單獨射流激勵和空氣動力學(xué)偏轉(zhuǎn)的組合產(chǎn)生了連續(xù)液體液滴發(fā)射器系統(tǒng)，其消除了先前CIJ實施例依賴于某種形式的液滴充電和靜電偏轉(zhuǎn)以形成期望的液體圖案的難題。相反，通過對每個射流施加與輸入液體圖案相關(guān)的液滴形成脈沖序列而產(chǎn)生的液滴體積圖案以及通過對非印刷液滴的后續(xù)偏轉(zhuǎn)和捕獲來形成液體圖案。附加的益處在于所生成的液滴標(biāo)稱上是未充電的，并且因此當(dāng)它們橫越接收介質(zhì)或捕獲溝槽時不會在它們自身之間建立靜電相互作用力。然而，當(dāng)進(jìn)行高速、高圖案質(zhì)量印刷時，液體圖案沉積的這種配置還存在一些困難。高速且高質(zhì)量的液體圖案形成要求將緊密隔開的相對小體積液滴引導(dǎo)至接收介質(zhì)。當(dāng)液滴圖案經(jīng)過氣流偏轉(zhuǎn)區(qū)從印刷頭橫越到接收介質(zhì)時，這些液滴以圖案相關(guān)的方式改變相鄰液滴周圍的氣流。所改變的氣流進(jìn)而使印刷液滴具有被改變的圖案相關(guān)軌跡和到達(dá)接收介質(zhì)的位置。換言之，印刷液滴在它們橫越到接收介質(zhì)時的緊密間距導(dǎo)致空氣動力學(xué)相互作用以及后續(xù)的液滴置放誤差。這些誤差具有在向外的方向上擴(kuò)展預(yù)期印刷的液體圖案的效果，所以在本文中被稱為“展寬(splay)”誤差。因此為了完全勝過由單獨射流激勵和空氣動力學(xué)液滴偏轉(zhuǎn)提供的連續(xù)液體液滴發(fā)射器印刷頭結(jié)構(gòu)的簡化，需要減小空氣動力學(xué)相互作用誤差的切實可行且高效的方法。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供在減小由于印刷液滴之間的空氣動力學(xué)相互作用引起的誤差的情況下來高速沉積高質(zhì)量液體圖案的方法。本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種用于在減小由于印刷液滴之間的空氣動力學(xué)相互作用引起的誤差的情況下來高速沉積高質(zhì)量液體圖案的設(shè)備。提供使用不同體積的印刷和非印刷液滴在降低印刷液滴之間的空氣動力學(xué)相互作用的情況下進(jìn)行連續(xù)液滴發(fā)射印刷的方法也是本發(fā)明的目標(biāo)。在查閱本文闡述的詳細(xì)描述、權(quán)利要求書和附圖之后，本發(fā)明的前述以及眾多其它特征、目標(biāo)和優(yōu)點將變得顯而易見。這些特征、目標(biāo)和優(yōu)點是通過以下方法實現(xiàn)的該方法使用液體液滴發(fā)射器根據(jù)液體圖案數(shù)據(jù)形成撞擊接收介質(zhì)的印刷液滴的液體圖案，所述液滴發(fā)射器從多個噴嘴以流速度vd發(fā)射多個連續(xù)的液體流，所述多個噴嘴具有有效直徑Dn并且沿噴嘴陣列方向以噴嘴間距Sn排列，所述多個連續(xù)的液體流通過被施加對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列的對應(yīng)多個液滴形成換能器而分裂成多個印刷和非印刷液滴流。所述方法包括通過在單位時間周期τ0期間施加非印刷液滴形成能量脈沖來形成非印刷液滴，以及通過在大液滴時間周期τm期間施加印刷液滴形成能量脈沖來形成印刷液滴，其中所述大液滴時間周期是所述單位時間周期的m倍，即τm＝mτ0，且m≥2；以及形成對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列以便根據(jù)液體圖案數(shù)據(jù)形成非印刷液滴和印刷液滴。在時間上顯著偏移向相鄰液滴形成換能器施加的對應(yīng)液滴形成能量脈沖序列使得相鄰液滴流中形成的印刷液滴沿噴嘴陣列方向不對準(zhǔn)。本發(fā)明的另外實施例是通過如下步驟實現(xiàn)的通過在單位時間周期τ0期間施加印刷液滴形成能量脈沖來形成印刷液滴，以及通過在大液滴時間周期τm期間施加非印刷液滴形成能量脈沖來形成非印刷液滴，其中所述大液滴時間周期是所述單位時間周期的m倍，即τm＝mτ0，且m≥2；以及形成該對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列以便根據(jù)液體圖案數(shù)據(jù)形成非印刷液滴和印刷液滴。使得向相鄰液滴形成換能器施加的對應(yīng)液滴形成能量脈沖序列在時間上顯著偏移時間偏移量ts，其中所述時間偏移量是單位液滴時間周期τ0的一部分q以使得ts＝qτ0，且0.2≤q≤0.8。本發(fā)明的其它實施例是通過一種用于在接收器襯底上敷設(shè)圖案化的液體層的液滴沉積設(shè)備來實現(xiàn)的，所述液滴沉積設(shè)備包括液體液滴發(fā)射器，所述液滴發(fā)射器從多個噴嘴以流速度vd在流方向上發(fā)射多個連續(xù)的液體流，所述多個噴嘴具有有效直徑Dn并且沿噴嘴陣列方向以噴嘴間距Sn排列；和對應(yīng)多個液滴形成換能器，向其施加對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列以生成具有顯著不同體積的非印刷液滴和印刷液滴。液滴沉積設(shè)備還包括相對運動設(shè)備，適于在印刷方向上以印刷速度vPM相對于接收器襯底移動液體液滴發(fā)射器；控制器，適于根據(jù)液體圖案數(shù)據(jù)生成由在非印刷液滴時間周期τnp內(nèi)的非印刷液滴形成能量脈沖和在印刷液滴時間周期τp內(nèi)的印刷液滴形成能量脈沖組成的液滴形成能量脈沖序列，且其中非印刷液滴時間周期顯著不同于印刷液滴時間周期以使得非印刷液滴體積顯著不同于印刷液滴體積；液滴偏轉(zhuǎn)設(shè)備，適于根據(jù)印刷液滴和非印刷液滴的顯著不同體積使印刷液滴和非印刷液滴偏轉(zhuǎn)以遵循不同的飛行路徑；且其中所述控制器還適于在時間上顯著偏移向相鄰液滴形成換能器施加的對應(yīng)液滴形成能量脈沖序列使得在相鄰液滴流中形成的印刷液滴沿噴嘴陣列方向不對準(zhǔn)。在閱讀以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的這些及其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點將對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，附圖中示出和描述了本發(fā)明的說明性實施例。在下面給出的本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述中，參照附圖，其中圖1示出了依據(jù)本發(fā)明制成的一個示例性液體圖案沉積設(shè)備的簡化方框示意圖；圖2以示意性橫截面?zhèn)纫晥D示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的帶有氣流液滴偏轉(zhuǎn)的連續(xù)液體液滴發(fā)射器；圖3(a)和3(b)示出了示意性平面圖，圖解說明了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的帶有環(huán)繞熱激勵加熱器的單個液體液滴發(fā)射器噴嘴以及這種噴嘴及激勵器的陣列的一部分；圖4(a)和4(b)分別以橫截面?zhèn)纫暯庹f明了根據(jù)本發(fā)明的以單個液滴尺寸操作的液體液滴發(fā)射器以及以大液滴尺寸和小液滴尺寸操作的液體液滴發(fā)射器；圖5(a)、5(b)和5(c)示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于通過流激勵加熱器電阻器激勵流體射流的分裂從而產(chǎn)生具有不同預(yù)定體積的液滴的能量脈沖序列的圖示；圖6以示意性橫截面頂視圖示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的帶有氣流液滴偏轉(zhuǎn)的連續(xù)液體液滴發(fā)射器；圖7(a)和7(b)分別圖解說明了輸入液體圖案數(shù)據(jù)和對應(yīng)的輸出液體圖案；圖8(a)和8(b)針對每四個像素位置進(jìn)行印刷的網(wǎng)格圖案分別圖解說明了輸入液體圖案數(shù)據(jù)和對應(yīng)的輸出液體圖案；圖9(a)和9(b)針對印刷隔離測試像素的測試網(wǎng)格圖案分別圖解說明了輸入液體圖案數(shù)據(jù)和對應(yīng)的輸出液體圖案；圖10(a)和10(b)針對印刷一行三個隔離測試像素的測試網(wǎng)格圖案分別圖解說明了輸入液體圖案數(shù)據(jù)和對應(yīng)的輸出液體圖案；圖11圖解說明了在一行三個隔離印刷像素的液體圖案中出現(xiàn)的空氣動力學(xué)液滴置放誤差展寬；圖12圖解說明了在一行十七個隔離印刷像素的液體圖案中出現(xiàn)的空氣動力學(xué)液滴置放展寬誤差；圖13圖解說明了在一組四乘十七隔離印刷像素的液體圖案中出現(xiàn)的空氣動力學(xué)液滴置放展寬誤差；圖14(a)和14(b)針對印刷液體圖案中的各個隔離線分別示出了測量的y方向和x方向展寬誤差的曲線圖；圖15圖解說明了一排印刷液滴在向接收介質(zhì)渡越中的氣流環(huán)境；圖16(a)和16(b)圖解說明了用于應(yīng)用印刷液滴周圍的氣流的二維模型的配置，所述印刷液滴被看作氣體必須在其之間或周圍流動的一排圓柱體；圖17示出了在液滴排(dropline)中的液滴之間穿過的氣流的壓降的二維建模結(jié)果的曲線圖；圖18(a)、18(b)和18(c)基于計算流體動力學(xué)建模分別圖解說明了向接收介質(zhì)渡越的一排液滴中的液滴在進(jìn)入氣流偏轉(zhuǎn)區(qū)之前、正好在氣流偏轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)以及在撞到接收介質(zhì)上時在xy平面中的位置；圖19示出了針對雷諾(Reynold)數(shù)的許多選擇和歸一化的液滴間間距在y方向上的空氣動力學(xué)展寬力的三維計算流體動力學(xué)建模結(jié)果的曲線圖；圖20(a)和20(b)分別圖解說明了十二個噴口的噴口陣列的印刷液滴和非印刷液滴的圖案以及向那些噴口的液滴激勵器施加的對應(yīng)液滴形成脈沖序列；圖21(a)圖解說明了圖20(a)的B部分的放大視圖，圖21(b)圖解說明了圖22(a)的C部分的放大視圖；圖22(a)和22(b)分別圖解說明了十二個噴口的噴口陣列的印刷液滴和非印刷液滴的圖案以及向那些噴口的液滴激勵器施加的對應(yīng)液滴形成脈沖序列；圖23(a)和22(b)分別圖解說明了十二個噴口的噴口陣列的印刷液滴和非印刷液滴的圖案以及向那些噴口的液滴激勵器施加的對應(yīng)液滴形成脈沖序列；圖24(a)和24(b)分別圖解說明了其中相鄰流液滴形成脈沖序列未時移和時移0.5τm的字母“Aa”的印刷液體圖案；圖25示出了czy*值和cy2*值相對大液滴體積Vdm的曲線圖；圖26圖解說明了十二個噴口的噴口陣列的印刷液滴和非印刷液滴的圖案，其中小液滴分隔距離已經(jīng)被增加以使得czy*＞cy2*；圖27(a)和27(b)分別圖解說明了十二個噴口的噴口陣列的印刷液滴和非印刷液滴的圖案以及向那些噴口的液滴激勵器施加的對應(yīng)液滴形成脈沖序列，其中相鄰流和緊接相鄰的(next-to-adjacent)流的液滴形成脈沖序列被偏移；圖28(a)和28(b)分別圖解說明了十二個噴口的噴口陣列的印刷液滴和非印刷液滴的圖案以及向那些噴口的液滴激勵器施加的對應(yīng)液滴形成脈沖序列，其中相鄰流和緊接相鄰的流的液滴形成脈沖序列被同等偏移；圖29示出了針對q＝.5和q＝.333、czy*＝cy2*所需的mL值相對大液滴體積Vdm的曲線圖；以及圖30(a)和30(b)以正平面圖分別圖解說明了其中噴嘴相對于相鄰噴嘴和緊接相鄰噴嘴偏移的液體液滴發(fā)射器陣列的一部分。具體實施例方式本描述尤其針對形成依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一部分或與依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備更直接協(xié)作的元件。在圖中如果功能元件和特征是相同元件或執(zhí)行相同功能則對它們給予相同數(shù)字標(biāo)記以便理解本發(fā)明。要理解的是，未具體示出或描述的元件可以采取對本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的各種形式。參照圖1和圖2，圖解說明了用于沉積液體圖案的連續(xù)液滴沉積設(shè)備10。典型地，這種系統(tǒng)是噴墨印刷機(jī)并且液體圖案是印刷到接收器片材或網(wǎng)狀物(web)上的圖像。然而，其它液體圖案可以通過所示的系統(tǒng)進(jìn)行沉積，包括例如用于制造工藝的掩模層和化學(xué)引發(fā)劑(initiator)層。為了理解本發(fā)明，術(shù)語“液體”和“墨水”將被可互換地使用，認(rèn)識到墨水典型地與圖像印刷(本發(fā)明的潛在應(yīng)用的子集)相關(guān)聯(lián)。液體圖案沉積系統(tǒng)由過程控制器400控制，該過程控制器400與各種輸入輸出部件對接，計算必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并且執(zhí)行所需的程序與算法。液體圖案沉積系統(tǒng)10還包括圖像或液體圖案數(shù)據(jù)源410，其提供光柵圖像數(shù)據(jù)、以頁面描述語言為形式的輪廓(outline)圖像數(shù)據(jù)或者其它形式的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。這個圖像數(shù)據(jù)由控制器400轉(zhuǎn)換成位像數(shù)據(jù)并且被存儲以便經(jīng)由連接到印刷頭電接口22的多個印刷頭換能器驅(qū)動器電路412而傳送到多噴口液滴發(fā)射印刷頭11。位像數(shù)據(jù)指定各個液滴到二維位置矩陣的圖片單元(像素)上的沉積，所述位置被相等地間隔圖案光柵距離，所述圖案光柵距離由期望的圖案分辨率(patternresolution)(即圖案“每英寸點數(shù)”等等)確定。光柵距離或間距在圖案的兩個維度上可以相等或者可以不同。控制器400還在印刷頭控制器426中產(chǎn)生液滴同步或形成信號，所述信號被施加到印刷頭換能器驅(qū)動電路412，隨后被施加到印刷頭11以使該多個所發(fā)射的流體流分裂成具有預(yù)定體積且?guī)в锌深A(yù)測定時的液滴。印刷頭控制和換能器驅(qū)動電路的某個部分或全部可以集成到印刷頭11內(nèi)。印刷頭11在圖1和2中示為“頁面寬度”的印刷頭，原因在于其含有多個噴口足以在介質(zhì)290上印刷所有掃描線而不必移動印刷頭11。由記錄介質(zhì)傳輸系統(tǒng)相對于印刷頭11移動記錄介質(zhì)290，所述記錄介質(zhì)傳輸系統(tǒng)由介質(zhì)傳輸控制器414電子控制并且進(jìn)而由控制器400控制。圖1所示的記錄介質(zhì)傳輸系統(tǒng)僅僅是示意性表示；許多不同的機(jī)械配置是可能的。例如，轉(zhuǎn)印輥(transferroller)213、轉(zhuǎn)印輥212和介質(zhì)支撐鼓210可以用于記錄介質(zhì)傳輸系統(tǒng)中以便于將液體液滴轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)290。這種介質(zhì)傳輸技術(shù)在本領(lǐng)域內(nèi)是熟知的。在如圖1所示的頁面寬度印刷頭的情況下，最方便的是將記錄介質(zhì)290移動經(jīng)過固定的印刷頭。記錄介質(zhì)290以速度vPM被傳輸。在掃描印刷頭印刷系統(tǒng)的情況下，通常最方便的是以相對光柵運動沿一個軸(主掃描方向)移動印刷頭而沿正交軸(次掃描方向)移動記錄介質(zhì)。圖案液體被包含在液體貯存器418中，所述液體貯存器418在壓力下并且由液體供應(yīng)控制器424控制，液體供應(yīng)控制器424進(jìn)而由控制器400控制。適合于最優(yōu)工作的圖案液體正壓將取決于許多因素，包括噴嘴的幾何形狀和熱性質(zhì)以及液體的若干性質(zhì)。在非印刷的狀態(tài)下，連續(xù)液滴流由于印刷頭11的液體溝槽部分而不能到達(dá)記錄介質(zhì)18，所述液體溝槽部分捕獲該流并且可以允許部分液體通過液體再循環(huán)單元416而被回收。液體再循環(huán)單元416經(jīng)由印刷頭液體回收出口48接收未印刷的液體，存儲該液體或者重調(diào)節(jié)該液體并且將其反饋回到貯存器418。液體再循環(huán)單元還可以被配置成對液體回收出口48施加負(fù)壓以輔助液體回收并且影響經(jīng)過印刷頭11的氣流以便進(jìn)行液滴偏轉(zhuǎn)。負(fù)壓源420經(jīng)由液體再循環(huán)通路進(jìn)行對接。負(fù)壓控制器422進(jìn)而由系統(tǒng)控制器400控制，該負(fù)壓控制器422管理負(fù)壓。液體再循環(huán)單元在本領(lǐng)域中是熟知的。在圖2的側(cè)視解說明中更清楚地看出印刷頭11的一些元件。圖案液體60是經(jīng)由液體供應(yīng)管路而引入的，所述液體供應(yīng)管路在液滴發(fā)生器體12中的液體入口40處進(jìn)入印刷頭11。連續(xù)的多噴口液滴發(fā)射器裝置20附著到液滴發(fā)生器體12。該液體優(yōu)選地流經(jīng)入口過濾器42然后流入液滴發(fā)射器裝置20，所述入口過濾器42通過密封墊片44密封到公共供應(yīng)貯存器46，所述液滴發(fā)射器裝置20優(yōu)選地是含有高密度單獨噴口和液滴形成換能器的半導(dǎo)體裝置。圖2所示的印刷頭11的橫截面?zhèn)纫晥D是通過噴口陣列中的一個噴口截取的并且示出了一個具有預(yù)定體積的液滴流100。流100中的一些液滴(非印刷液滴)在圖2中被向下偏轉(zhuǎn)并且射到被偏轉(zhuǎn)液滴捕獲唇(capturelip)152。其它液滴(印刷液滴)被非常少地偏轉(zhuǎn)，經(jīng)過捕獲唇152，并且打到接收介質(zhì)290以形成期望的液體圖案。所捕獲的非印刷液滴液體156經(jīng)由液滴偏轉(zhuǎn)氣體及液體回收歧管150中的通風(fēng)室(plenum)154而被返回到液體再循環(huán)子系統(tǒng)。由通過在液體回收入口48施加負(fù)壓而引起的氣流160將非印刷液滴朝向液滴捕獲唇偏轉(zhuǎn)。多噴口液滴發(fā)生器裝置20被制作成帶有單獨的液滴形成激勵裝置，這些裝置進(jìn)而經(jīng)由印刷頭柔性電連接構(gòu)件22與印刷頭控制電子器件對接。保護(hù)性密封劑28覆蓋液體發(fā)射器裝置20與柔性連接器22的互連。在本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例中，射流激勵(jetstimulation)換能器是電阻性加熱器。在其它實施例中，可以提供每射流一個以上換能器，包括電阻性加熱器、電場電極和微機(jī)電流量閥的某種組合。當(dāng)液滴發(fā)生器裝置20至少部分由硅制作時，可以將印刷頭換能器控制電路412的某部分與印刷頭集成，以簡化印刷頭電連接器22。圖3(a)圖解說明了優(yōu)選印刷頭實施例的單個噴嘴26的正面視圖。圖3(b)圖解說明了這種噴嘴的延伸陣列的一部分(五個噴嘴)。為了便于理解，在圖解說明多個噴口和組成元件時，下標(biāo)“j”、“j+1”等等用來沿這種元件的大陣列按順序表示相同的功能元件。圖3(a)和3(b)示出了印刷頭11的液滴發(fā)生器裝置20部分的噴嘴26，其具有直徑Dn的圓形，沿噴嘴陣列方向或軸An以液滴噴嘴間距Sn等距隔開，并且形成在噴嘴正面層14中。雖然描繪了圓形噴嘴，但是可以使用液體發(fā)射孔口的其它形狀并且利用有效直徑，即指定等效開口面積的圓形直徑。典型地，噴嘴直徑將在6微米到35微米的范圍內(nèi)形成，這取決于適合用于被沉積的液體圖案的液滴尺寸。典型地，液滴噴嘴間距Sn將處于84到21微米的范圍內(nèi)，對應(yīng)于噴嘴軸向的圖案光柵分辨率為300像素/英寸到1200像素/英寸。環(huán)繞電阻性加熱器30圍繞噴嘴孔而形成在正面層中。電阻性加熱器30由電極引線38和36尋址。這些電極之一(例如電極36)可以與圍繞其它噴口的電阻器共享。然而，至少一個電阻器電極引線(例如電極38)為該噴口單獨提供電脈沖以便使得獨立激勵該噴口?？蛇x地，可以采用矩陣尋址布置，其中這兩個地址引線38、36被結(jié)合使用以選擇性地施加激勵脈沖至給定噴口。這些電阻性加熱器可以被用來發(fā)動適當(dāng)波長的表面波以同步液體射流從而分裂成具有基本均勻直徑Dd0、體積V0和間距λ0的液滴。電阻性加熱器施加脈沖(pulsing)還可以被設(shè)計成使該流分裂成較大段的流體，所述較大段的流體聚結(jié)成具有為V0的倍數(shù)的體積Vm的液滴，即聚結(jié)成體積～mV0的液滴，其中m是大于1的數(shù)，即m≥2。為了理解本發(fā)明，具有最小預(yù)定體積V0的液滴將被稱為“小”液滴或“標(biāo)稱”或“基本”體積液滴，而具有近似mV0的體積的聚結(jié)液滴將被稱為“大”液滴。期望的液體輸出圖案或圖像可以由小液滴或大液滴而形成在接收介質(zhì)上。操作圖2所描繪的系統(tǒng)以用大液滴形成液體圖案。小尺寸液滴或標(biāo)稱尺寸液滴被向下偏轉(zhuǎn)以打到液滴捕獲唇152。如在下文將解釋的，本發(fā)明可以被有益地應(yīng)用于小液滴或大液滴印刷模式配置。圖4(a)和4(b)以側(cè)視解說明了施加脈沖射流激勵加熱器30對連續(xù)流體流62的一個影響。圖4(a)和4(b)以側(cè)視橫截面解說明了在該多個噴嘴中的一個噴嘴26周圍的液滴發(fā)生器裝置襯底18的一部分。加壓工作液體60經(jīng)由內(nèi)部液滴發(fā)生器裝置液體供應(yīng)腔19而被供應(yīng)到噴嘴26。噴嘴26形成在液滴噴嘴正面層14中，并且可能形成在熱電隔離層16和其它用于制作液滴發(fā)生器裝置的層中。圖4(a)和4(b)還圖解說明了與每個噴口相關(guān)聯(lián)的且通過通孔接觸(viacontact)25連接到引線38的集成功率晶體管24。在圖4(a)中，用足以發(fā)動主表面波的能量脈沖對噴嘴加熱器30施加脈沖，以在流體柱62上產(chǎn)生主表面波狀頸縮70，導(dǎo)致在位于離噴嘴平面的工作距離BOL0的穩(wěn)定工作中斷點74處同步分裂成具有基本均勻直徑Dd0和間距λ0的液滴84流80?；诹黧w供應(yīng)貯存器壓力Pr、噴嘴幾何形狀和流體性質(zhì)，流體流和單獨液滴84沿標(biāo)稱飛行路徑以速度vd行進(jìn)。連續(xù)液體射流的分裂的熱脈沖同步還已知可提供生成預(yù)定體積的液滴的流的能力，其中一些液滴可以被形成具有單位體積V0的多倍體積mV0。例如參見Jeanmaire等人的且被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的U.S.6,588,888。圖5(a)-5(c)圖解說明了由電能脈沖的若干不同序列600對連續(xù)流的熱激勵。能量脈沖序列600被示意性地表示為“接通”和“切斷”加熱器電阻器以產(chǎn)生持續(xù)時間τp的激勵能量脈沖。由液滴形成脈沖序列所形成的液滴圖案被示意性地描繪在脈沖序列下方。在圖5(a)中，激勵脈沖序列包括一串單位周期脈沖610。使得由這個脈沖串激勵的連續(xù)射流流分裂成所有都具有體積V0、時間上間隔τ0且沿其飛行路徑間隔λ0的液滴84。圖5(b)中所示的能量脈沖串包括單位周期脈沖610以及刪除了一些脈沖以為子序列612產(chǎn)生4τ0時間周期并且為子序列616產(chǎn)生3τ0時間周期。激勵脈沖的刪除使得射流中的流體積聚(聚結(jié))成具有與這些比一個單位更長的時間周期相一致的體積的液滴。即，子序列612導(dǎo)致形成具有近似4V0的聚結(jié)體積的液滴86，而子序列616導(dǎo)致形成具有近似3V0的聚結(jié)體積的液滴87。圖5(c)圖解說明了具有周期8τ0的子序列的脈沖串，該子序列生成具有近似8V0的聚結(jié)體積的液滴88。將多個單位的流體聚結(jié)成單個液滴要求自中斷點的一定行進(jìn)距離和時間。聚結(jié)的液滴趨向于位于如果該流體分裂成具有標(biāo)稱體積V0的多個單獨液滴時會占據(jù)的空間的中心附近。圖4(b)圖解說明了被操作以形成具有大預(yù)定體積和小預(yù)定體積兩者的液滴流100，諸如通過圖5(b)所示的液滴形成脈沖序列所形成的。注意，當(dāng)在圖5(b)中時間從右到左增大時，圖4(b)中的液滴形成序列對應(yīng)于圖5(b)中的液滴形成脈沖序列。將流體聚結(jié)成單個大液滴可能要求自中斷點的一定行進(jìn)距離和時間。聚結(jié)的大液滴趨向于位于如果該流體分裂成具有標(biāo)稱體積V0的多個單獨液滴時會占據(jù)的空間的中心附近。圖4(b)應(yīng)當(dāng)被理解為說明性地表示如果聚結(jié)是即刻的(immediate)話具有多倍預(yù)定體積的液滴流看起來會怎么樣。通過操縱液滴形成脈沖序列來產(chǎn)生大液滴和小液滴兩者的能力可以被有利地用于區(qū)分印刷液滴和非印刷液滴?？梢酝ㄟ^將它們輸送到交叉氣流場中而使液滴偏轉(zhuǎn)。較大液滴具有較小的阻質(zhì)比(dragtomassratio)，所以在氣流場中與較小體積液滴相比被偏轉(zhuǎn)得較少。因而，氣體偏轉(zhuǎn)區(qū)可以被用來分散不同體積的液滴到不同的飛行路徑。液體圖案沉積系統(tǒng)可以被配置成用大體積液滴印刷并且用溝槽捕獲(gutter)小液滴，反之亦然。本發(fā)明可應(yīng)用任一種配置。圖6以平面橫截面圖解說明了液體液滴圖案沉積系統(tǒng)，該系統(tǒng)被配置成用大體積液滴85(Vm＝5V0)印刷并且用溝槽捕獲小體積液滴84(V0)，所述液滴在x方向上經(jīng)受由空氣流通風(fēng)室150建立的偏轉(zhuǎn)空氣流。多噴口陣列印刷頭11包括形成有多個噴口和射流激勵換能器的半導(dǎo)體液滴發(fā)射器裝置20，其附連到液滴發(fā)生器體12。圖案化液體60經(jīng)由液體供應(yīng)入口40和公共供應(yīng)貯存器46來供應(yīng)，狹縫在噴口陣列的長度上延伸。注意，圖6中的大液滴85始終被示為“聚結(jié)的”，而在實踐中形成大液滴85的流體可能直到距離流體流中斷點的一定距離之后才聚結(jié)。由噴口陣列發(fā)射的大量液滴可以視為形成穿過液體液滴發(fā)射器的噴嘴面和接收介質(zhì)之間的空間的液體“簾幕”。通過根據(jù)輸入液體圖案數(shù)據(jù)形成具有顯著不同體積的印刷液滴和非印刷液滴、并且然后使液體經(jīng)受對不同直徑(體積)的液滴區(qū)別偏轉(zhuǎn)的交叉氣流的組合效果，將初始液體簾幕分離成非印刷液滴簾幕和印刷液滴簾幕。印刷液滴簾幕內(nèi)的液滴之間的空氣動力學(xué)相互作用是本發(fā)明的主要關(guān)注點。在本文中，術(shù)語“空氣”流和“氣”流將被可互換地用于解釋本發(fā)明。圖1和6所示的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的配置有助于將由真空源吸取的環(huán)境空氣用作用以偏轉(zhuǎn)印刷液滴和非印刷液滴的流動氣體。然而，其它配置可以與本發(fā)明一起使用，其中偏轉(zhuǎn)流場由有條件(conditioned)氣體形成，即該氣體包括濃度和性質(zhì)上與印刷頭周圍的環(huán)境空氣不同的組分。短語“氣流”旨在表達(dá)不管連續(xù)液體液滴發(fā)射系統(tǒng)中被用于區(qū)別偏轉(zhuǎn)大體積液滴和小體積液滴的氣體的具體組成，本發(fā)明都可應(yīng)用。現(xiàn)在將使用圖7(a)到圖14來解釋印刷液滴簾幕中的液滴之間的主要空氣動力學(xué)相互作用效應(yīng)，在下文中被稱為“展寬”。圖8(a)到圖14基于印刷液滴實驗，其中表1中給出的參數(shù)與用于所描述的所有實驗結(jié)果的相同。圖7(a)和7(b)分別圖解說明了輸入液體圖案數(shù)據(jù)和非實驗性的無誤差的輸出液體圖案。在圖7(a)中，期望的液體數(shù)據(jù)圖案由在被劃分成可能輸入像素位置302的xy-光柵網(wǎng)格的輸入圖像平面上的黑像素區(qū)域304表示。這些像素沿x方向和y方向分別具有Spx和Spy的相等間距。不用液體306印刷的像素是空白的。圖7(b)圖解說明了在接收器介質(zhì)290上印刷的無誤差液體圖案，所述接收器介質(zhì)290也被劃分成與圖7(a)所示的輸入液體圖案數(shù)據(jù)像素位置302對應(yīng)的可能輸出像素位置312的xy-光柵網(wǎng)格。圖7(b)中的液體圖案是“理想”液體圖案的表示，并且沒有描繪實際印刷圖案的結(jié)果。圖案液體點314被示為與輸入液體圖案數(shù)據(jù)理想xy對應(yīng)地沉積在接收器介質(zhì)290上。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，許多輸入液體圖案沉積在輸出介質(zhì)上，其中在許多印刷液滴的位置上由于在液滴橫越到接收器介質(zhì)時液滴之間的空氣動力學(xué)相互作用而存在相當(dāng)大的誤差。為了研究空氣動力學(xué)液滴置放效應(yīng)，構(gòu)造便于仔細(xì)測量沉積液滴與預(yù)期xy位置的偏離的特殊測試圖案是有用的。圖8(a)和8(b)圖解說明了測試圖案構(gòu)造，其中沿x和y方向每四個像素被寫入。圖8(a)是輸入液體圖案數(shù)據(jù)330，并且圖8(b)描繪了在實驗中使用根據(jù)表1的參數(shù)印刷的對應(yīng)輸出液體圖案350。在所有圖中元件標(biāo)號具有相同意義，如在下文中的部件和參數(shù)列表中表達(dá)的。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在兩維330上印刷每四個像素的均勻圖案將被基本無液滴到液滴(drop-to-drop)空氣動力學(xué)相互作用誤差地印刷，如圖8(b)中的網(wǎng)格350的未失真液體輸出圖案中所描繪的。與輸出圖案350相關(guān)聯(lián)的印刷液滴簾幕將以很小的平衡(在x方向和y方向兩者上)的液滴到液滴空氣動力學(xué)相互作用橫越到接收介質(zhì)。圖9(a)和9(b)描繪了輸入圖案和輸出圖案，其中先前示出的4×4網(wǎng)格圖案的中心部分被去除以產(chǎn)生中空的測試區(qū)域340，其中可以在印刷液滴簾幕中插入隔離的印刷像素和印刷液滴。在輸入圖案中保留的網(wǎng)格圖案的部分將用以通過外推網(wǎng)格線(示為圖9(b)中的虛線)來定義預(yù)期像素位置在抽空的(evacuated)中心部分中的定位。在中空的中心部分340內(nèi)，單個輸入像素332已經(jīng)被指定在輸入圖案中，該單個輸入像素被印刷為輸出圖案空白區(qū)域360中的隔離印刷點352。發(fā)現(xiàn)隔離的印刷像素332精確地印刷在輸出液體圖案圖像(圖9(b))中的對應(yīng)位置352。表1-印刷實驗參數(shù)本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由圖9(a)中描繪的輸入圖像所產(chǎn)生的液滴簾幕為圖案中的所有液滴產(chǎn)生足夠的空氣動力學(xué)隔離以致它們以基本未失真的方式印制。印制像素352的隔離液滴與下一個最近的液滴相距不比八倍印刷液滴分隔距離(即8λm)近的距離行進(jìn)。如下面將進(jìn)一步解釋的，空氣動力學(xué)相互作用力對液滴間的分隔距離很敏感，對于從1λm到8λm的分隔而言下降不止一個量級。圖10(a)示出了其中一行三個印刷像素334被插入到中心空白區(qū)域340內(nèi)的輸入液體圖案數(shù)據(jù)。圖10(b)描繪了對應(yīng)的印刷液體圖案?？梢钥吹竭@行三個印刷液體液滴354從直線扭曲。印刷的三個液滴圖案354與輸入圖案334的理想復(fù)制相比被展開。印刷液滴的這種展開在本文中被稱為“展寬”誤差并且因為在三個液滴從其相應(yīng)的印刷頭噴嘴橫越到接收器介質(zhì)時這三個液滴之間的空氣動力學(xué)相互作用給這些液滴造成非對稱力(原因在于這三個液滴中每個所遇到的氣流場不是均勻且對稱的)而出現(xiàn)。圖11圖解說明了圖10(b)中的區(qū)“A”的放大圖。三像素輸入圖案334的疊加(overlay)被添加到圖11以示出如果空氣動力學(xué)相互作用效應(yīng)未引起觀察到的展寬誤差時印刷液滴會落在何處。在空白區(qū)域360中省略的網(wǎng)格點314的位置由網(wǎng)格虛線的交點342表示。x方向的最大展寬誤差δx和y方向的最大展寬誤差δy被表示為印刷液滴354與理想位置334的最大偏離。三像素線中測量的最大y展寬誤差是δy～28μm；并且測量的最大x展寬誤差是δx～72μm。即，對于隔離的三液滴線，y方向的最大展寬誤差的幅度大于一半像素間距(Spy＝42.3μm)；而x方向的最大展寬誤差大于像素間距(Spx＝42.3μm)。如果這個幅度的誤差出現(xiàn)在其中圖案是預(yù)期且可辨別的圖像中(諸如在用精細(xì)字體特征印刷的文本中)，則它們對于觀察者而言可能是可見的。例如，下文中討論的圖24(a)圖解說明了當(dāng)這個幅度的空氣動力學(xué)展寬機(jī)制存在時可能出現(xiàn)的測試字符的失真。圖12描繪了輸出印刷圖像區(qū)域與圖11中類似的部分。輸入液體圖案數(shù)據(jù)包括線336(w個像素長，w＝17像素)，其被印刷為中空的測試圖案區(qū)域360中的液體液滴圖案356。關(guān)于圖11，指示了x方向和y方向的最大展寬誤差。對于這個橫越到接收介質(zhì)的較長液滴線，最大y展寬誤差增大為δy～41μm，即幾乎全像素間距的誤差。最大x展寬誤差增大為δx～92μm，即像素間距的兩倍以上。圖13也描繪了輸出印刷圖像區(qū)域與圖11中類似的部分。輸入液體圖案數(shù)據(jù)包括寬度h(單位像素；h＝4)和長度w(單位像素；w＝17)的較寬輸入線圖案338，其被印刷為中空的測試圖案區(qū)域360中的液體液滴圖案358。觀察到4×17像素線的嚴(yán)重失真。從圖11-13所描繪的實驗結(jié)果可以明白，空氣動力學(xué)展寬誤差可能在幅度上造成一個或更多像素間距的液滴錯位并且根據(jù)輸入圖像圖案是高度可變的。這種誤差可能嚴(yán)重降低輸出圖像或液體圖案質(zhì)量。圖14(a)和14(b)針對寬度h＝1、4或8個像素以及長度w＝1、3、9、17及33個像素的輸入線圖案分別示出了最大測量的y展寬誤差和x展寬誤差的編繪曲線圖。始終發(fā)現(xiàn)最大y展寬誤差是在放置被測試的各種液滴線圖案的末端液滴處。對于這組(表1)實驗系統(tǒng)參數(shù)的δy和δx誤差就單像素長度(w＝1)的所有線而言都是零。即，甚至8像素高(h＝8)且一像素長(w＝1)的線也被打印得沒有明顯的x或y方向展寬誤差。研究圖14(a)，可以看到當(dāng)印刷三像素長的線時，y方向展寬誤差從零猛增到28μm～38μm，這取決于線寬度。進(jìn)一步增加線長度只稍許增加y展寬誤差，該y展寬誤差對于長度為33個像素的線似乎降到38μm或在38μm附近飽和。線的寬度不會強(qiáng)烈影響y展寬幅度。研究圖14(b)，可以看到x方向展寬誤差從一像素線長度時的零猛增到三像素長的線時的相當(dāng)大的量。另外，x展寬誤差量受所示范圍(h＝1到8)中的線寬度的強(qiáng)烈影響。圖14(a)繪制的最大y方向展寬始終出現(xiàn)在測試線圖案的末端處的液滴。顯然，液滴間的空氣動力學(xué)力具有展開液滴線的效應(yīng)，但這種效應(yīng)很快飽和。有跡象表明所生成的y方向力就像素距離而言是很“短程的”。即，到該線是九個液滴長時，對液滴線圖案的末端處的液滴的非對稱力完全形成。該線的進(jìn)一步加長不會顯著改變末端液滴所經(jīng)受的非對稱y方向力。最大x方向展寬誤差出現(xiàn)在印刷液滴線的中心區(qū)中的液滴處。從圖14(b)所繪制的數(shù)據(jù)中可以明白，對于測試的600斑點/英寸系統(tǒng)，x方向展寬誤差可能變動高達(dá)像素間距(Spx＝42.3μm)兩倍以上的距離。在橫越生成其的噴嘴陣列和其相對軌跡最終“終止”的接收器介質(zhì)之間的空間的印刷液滴之間的空氣動力學(xué)相互作用是非常復(fù)雜的。通過使用標(biāo)準(zhǔn)的三維計算流體動力學(xué)(CFD)建模技術(shù)來包括和分析這些空氣動力學(xué)相互作用。然而，在描述三維CFD模型結(jié)果之前，有益的是研究液滴間空氣動力學(xué)相互作用的二維模型的閉式分析。圖15圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的由橫越連續(xù)液滴印刷頭的氣體偏轉(zhuǎn)區(qū)的中心部分的一排印刷液滴所經(jīng)受的幾何配置和空氣動力學(xué)效應(yīng)的理想化表示。圖15示出了線印刷液滴的末尾八個液滴在xy平面內(nèi)的橫截面圖，其中在xy平面內(nèi)w＝16且h＝1。為了這個示例分析，由箭頭表示的偏轉(zhuǎn)氣流160與x方向?qū)?zhǔn)(與圖6中的一樣)，并且具有幅度vx。液滴線沿y方向延伸，即所示的飛行液滴線已經(jīng)作為印刷液滴從沿y方向?qū)?zhǔn)的噴嘴陣列中的一組相鄰噴口中同時生成。液滴線速度主要在負(fù)z方向、幅度為vd，其垂直圖15的“紙平面”向里。當(dāng)液滴橫越偏轉(zhuǎn)氣流場時，它們都將通過偏轉(zhuǎn)場氣流的空氣動力學(xué)曳引效應(yīng)而在x方向上稍微加速?；氐綀D6，可以明白，非印刷液滴(在這個分析示例中為小液滴)比大印刷液滴在x方向上被加速得明顯更多。小的非印刷液滴在x方向上被加速得如此之大以致它們遵循打到圖6所示的液滴捕獲唇152的軌跡。這里的分析假設(shè)非印刷液滴簾幕與印刷液滴簾幕被充分地分離以致可以忽略小液滴對印刷液滴的任何空氣動力學(xué)影響。圖15中彎曲的氣流箭頭描繪液滴線的外液滴182周圍的非對稱氣流164。會聚的彎曲箭頭還描繪了在諸如液滴線的內(nèi)部液滴180之類的液滴之間聚集的氣流162。位于液滴線下游的氣流166在速度上與初始幅度相比可能被略微減小。這是通過在液滴線的中心部分的下游側(cè)描繪較短箭頭以夸大的方式表達(dá)的。在xy平面內(nèi)對液滴的凈空氣動力學(xué)偏轉(zhuǎn)力Fxy也由始于每個液滴的力矢量168說明。力矢量168的方向被繪制以說明末端液滴182經(jīng)受帶有相當(dāng)大y分量的偏轉(zhuǎn)力。液滴線中的緊接末端的(next-to-the-end)液滴184經(jīng)受具有很小y分量的偏轉(zhuǎn)力。用很少或不用y分量力偏轉(zhuǎn)內(nèi)部液滴180?？梢酝ㄟ^研究一排無限長的隔開圓柱體周圍的氣流來構(gòu)造諸如圖15中的液滴線中的液滴周圍的氣流的二維近似。這個幾何結(jié)構(gòu)示于圖16(a)和16(b)中。這些圖描繪xy平面，并且圓柱體在z方向上無限地延伸。圖16(b)圖解說明了圖16(a)的區(qū)域174的放大圖，其中將執(zhí)行二維計算以建模圓柱體172周圍的氣流。圓柱體172代表沿y方向排列的液滴線中的處于飛行的液滴，并且給予直徑Ddm(印刷液滴直徑)，隔開距離Sn(液滴發(fā)射器噴嘴間距)。幅度vin的偏轉(zhuǎn)氣流初始在x方向上被對準(zhǔn)并且被建模為以二維氣體射流170的形式在圓柱體之間分開和橫越。氣流經(jīng)過液滴線的壓降ΔP＝Pin-Pout被建模為具有兩個半圓柱體形狀的氣流噴嘴，這兩個半圓柱體之間具有開口分隔或間距c，其中c＝Sn-Ddm。質(zhì)流方程的連續(xù)性(acontinuityofmassflowequation)和伯努利(Bernoulli)方程被用來計算圓柱體之間通過的氣流的壓降ΔP。進(jìn)行簡化假設(shè)氣流是穩(wěn)定的、無粘性的、不可壓縮的、沿著流線的，不受重力影響并且在氣流噴口的入口和出口處是均勻的，則質(zhì)量流量的連續(xù)性給出以下關(guān)系vinSn＝voutc，……………………………………………(1)其中vin是初始凈x方向偏轉(zhuǎn)氣流速度，vout是在圓柱體之間的間隙中的凈x方向氣流速度。而且，此外，當(dāng)氣體在圓柱體之間流動時，Bernoulli方程導(dǎo)致壓力變化ΔP的以下關(guān)系以及，...(5)其中c*＝c/Ddm＝(Sn/Ddm-1)，并且ρ是偏轉(zhuǎn)氣體(空氣)的質(zhì)量密度。c*是開口空隙分隔c的歸一化值，即由液滴直徑Ddm進(jìn)行歸一化。ΔP是歸一化的壓力變化，即以(1/2ρvin2)為單位表示的壓力變化ΔP。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)歸一化的空隙分隔距離c*是一個待計算的有用參數(shù)以便對于高質(zhì)量、高速液滴圖案印刷與沉積所感興趣的各種液滴尺寸和分隔距離建模液滴間空氣動力學(xué)相互作用的幅度。由方程6估計的歸一化壓力變化ΔP在圖17中被作為c*的函數(shù)繪制成曲線620。圖17還繪制了當(dāng)液滴分隔(在這個模型計算中等于噴嘴分隔)是42.3μm(對600噴口/英寸印刷頭而言適當(dāng)?shù)膰娮旆指?時將產(chǎn)生橫坐標(biāo)上的c*值的印刷液滴體積Vdm。印刷液滴體積關(guān)系624以皮升(pL)為單位進(jìn)行繪制。由于氣流聚集在液滴線中的液滴之間而發(fā)生的壓力增加是y方向展寬誤差的主要原因。增加的壓力ΔP雖然對于印刷液滴線的內(nèi)部液滴得以平衡，但是對于末端液滴不會完全平衡，導(dǎo)致液滴上的凈力向外，即在y方向上。通過研究方程5中的c*項和圖17中的曲線620可以明白，作用在末端液滴上的不平衡壓力～ΔP對c*很敏感，在c*＝0.1到2.1的范圍內(nèi)下降兩個量級。對于選定的噴嘴間距，例如對于600噴口/英寸而言Sn＝42.3μm，對于液滴體積29.6pL下至1.3pL，c*將具有這個范圍內(nèi)的值。圖8(b)、9(b)、10(b)、11、12、13和14中所描繪的實驗結(jié)果是針對11pL液滴，c*值為0.53，這由圖17中標(biāo)為“Exp”的箭頭所表示。上面討論的二維模型計算是粗略近似，原因在于圓柱體的二維假設(shè)而不是球形液滴并且假設(shè)無粘性流。不過，這個簡單模型用以示出展寬誤差對歸一化的液滴間空隙長度c*是多么敏感。對于上面報導(dǎo)的使用沿液滴線隔開42.3μm的11pL印刷液滴的實驗，印刷液滴線中的相鄰液滴具有歸一化的分隔空隙長度c*＝0.53，并且根據(jù)方程6對應(yīng)的歸一化壓力變化為ΔP＝7.33。對于實驗印刷圖像中的隔開四個像素的印刷網(wǎng)格液滴，在相鄰印刷液滴橫越到接收器時所述相鄰印刷液滴之間的歸一化液滴間空隙為c*＝4Sn/Ddm-1＝5.13。根據(jù)方程6對應(yīng)的歸一化壓力變化為ΔP＝0.43，這僅為隔開單個像素光柵距離的液滴的6％大。這個結(jié)果有助于解釋為什么例如圖10(b)或11中與測試圖案空白區(qū)域360的側(cè)邊毗連的網(wǎng)格液滴34沒有呈現(xiàn)出y方向展寬誤差，即使它們在沿y方向的任一側(cè)上未被相等間隔的印刷液滴所平衡也是如此。上面討論的由二維模型結(jié)果定性證實的這個實驗結(jié)果指示增大c*能夠有效地減小空氣動力學(xué)力驅(qū)動的展寬誤差。本發(fā)明的發(fā)明人還利用商業(yè)可獲得的計算流體動力學(xué)(CFD)軟件工具實施了眾多三維計算以分析液滴到液滴的空氣動力學(xué)相互作用。這些計算消耗相當(dāng)大量的計算資源；然而，它們比閉式數(shù)學(xué)技術(shù)提供對液體液滴印刷實驗中觀測的效應(yīng)的更逼真的模擬和分析。在以下段落中描述的結(jié)果是用Flow-3DCFD建模軟件(可從NM87505，SantaFe，683HarkleRoad的FlowScience公司獲得)獲得的，所述Flow-3DCFD建模軟件使用廣義運動物體模型來把液滴建模為嵌入在周圍空氣流中的剛性球。這些球被建模為具有與印刷液滴相同的密度，并且自由移動但與周圍流體耦合。即，流體對液滴施加力，使其加速，而液滴對流體施加對應(yīng)的反作用力，改變其動量和流型(flowpattern)。這些球移動與液滴尺寸相符的流體體積，這也改變流體流型。圖18(a)、18(b)和18(c)圖解說明了對于圖15中繪制的并且部分用二維近似(方程1-6)建模的類似印刷液滴線配置的CFD計算的結(jié)果。在圖18(a)-18(c)中，CFD模型印刷液滴是4pL、直徑19.7μm，并且以沿y方向的42.3μm的中心到中心間距被發(fā)射。因此，y方向上的歸一化液滴分隔空隙cy*是cy*＝(42.3μm/19.7μm-1)＝1.14。圖18(a)到18(c)圖解說明了在三個不同時間印刷液滴線的CFD計算的“快照”18(a)在初始形成印刷液滴時；18(b)在液滴線已經(jīng)處于氣流偏轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)達(dá)該區(qū)大部分長度之后；18(c)在到達(dá)接收器介質(zhì)平面時。液滴位置以近似相同的尺度和彼此相對的位置被示于xy平面內(nèi)。注意，在圖18(c)中內(nèi)部液滴380、末端液滴382和緊接末端液滴384實際上未撞擊到接收器介質(zhì)(比如紙張)，并且所以不像它們以圖12所描繪的類似的實際印刷液滴線圖案擴(kuò)展那樣在直徑上進(jìn)行擴(kuò)展。而且，圖18(c)中模擬的印刷液滴小于圖12中描繪的實驗中使用的那些印刷液滴。因而，出于這兩個原因，在圖18(a)中描繪的接收器介質(zhì)平面處的印刷液滴線沒有圖12中印刷的類似線的“填充”外形。不過，對比圖18(c)和圖12，顯而易見CFD計算捕獲了在印刷液滴實驗中觀測的主要展寬誤差效應(yīng)。圖18(b)還圖解說明了由CFD模型計算的空氣流速度的等值線(contour)。初始偏轉(zhuǎn)空氣流160vx具有20m/sec的速度幅度。等值線510代表略微減小的空氣流速度～19m/sec，說明初始速度幅度開始因由液滴線呈現(xiàn)的流障礙而降低。等值線510還存在于液滴線中的印刷液滴之間的位置。等值線512、514和516則代表減小的空氣速度的等值線，分別以近似15m/sec、10m/sec和5m/sec繪制。在液滴線的中心后面的下游區(qū)域166具有～17m/sec的空氣速度值，稍微低于初始速度160。在末端印刷液滴182和緊接末端印刷液滴184周圍的氣流速度等值線的形狀示出導(dǎo)致尤其是在y方向上的展寬誤差的非對稱性?？諝馑俣鹊戎稻€510朝向印刷液滴線的中心的大體彎曲(curvature)示出了引起x方向展寬的空氣動力學(xué)效應(yīng)，該線中心處的液滴在x方向上比在印刷液滴線末端處的液滴偏轉(zhuǎn)得更遠(yuǎn)。圖19總結(jié)了針對許多印刷液滴線模擬的CFD計算的結(jié)果，所述模擬涉及不同的相對空氣流速度vrelx、印刷液滴直徑和歸一化液滴間空隙值c*。相對空氣流速度vrelx是總偏轉(zhuǎn)空氣流速度vx與液滴的橫向速度vdropx之差；vrelx＝vx-vdropx。執(zhí)行對許多CFD計算結(jié)果的白金漢π(Buckingham-Pi)分析以便識別可能被調(diào)整以減小展寬誤差的敏感控制系統(tǒng)參數(shù)。如何執(zhí)行Buckingham-Pi分析的細(xì)節(jié)可以參見Fox，McDonald和Prichard，“IntroductiontoFluidMechanics，”Wiley，2004。為了理解本發(fā)明，完成對印刷液滴線的末端液滴上的y方向展寬力Fyed的Buckingham-Pi分析結(jié)果。發(fā)現(xiàn)Fyed被有用地描述為兩個無量綱參數(shù)(先前所描述的雷諾數(shù)Re和歸一化液滴間空隙長度c*)的函數(shù)。即，發(fā)現(xiàn)以下關(guān)系幾乎以Fyed的單一關(guān)系獲得所有CFD計算的結(jié)果其中μ是偏轉(zhuǎn)氣體(空氣)粘度，并且其它參數(shù)先前已經(jīng)被定義。方程8在圖19中被繪制成直線626。利用CFD軟件工具對Fyed的各個計算被繪制成圖19上的菱形。在圖19中獲取的CFD建模結(jié)果和Buckingham-Pi參數(shù)分析結(jié)果示出了y方向展寬主要由雷諾數(shù)Re的1.12次方和歸一化液滴間空隙長度c*的1.45倒次方驅(qū)動。基于上文描述的對展寬誤差力的分析和計算理解，本發(fā)明的發(fā)明人意識到可以通過開發(fā)增大印刷液滴簾幕中的液滴之間的歸一化液滴間空隙長度的液滴印刷方法和裝置而極其顯著地減小展寬誤差。由多噴口連續(xù)液滴發(fā)射器產(chǎn)生的液滴簾幕的一部分示于圖20(a)中。示出了具有預(yù)定體積的十二個液滴流100。在氣流偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)分離非印刷小液滴84與印刷液滴87之前，液滴簾幕的十二噴口或噴嘴部分被描繪于由液滴簾幕形成的yz平面內(nèi)。在這個示例圖示中印刷液滴被形成為小印刷液滴體積的三倍m＝3，Vm＝3V0。圖20(b)圖解說明了被施加到與十二個噴口相關(guān)聯(lián)的十二個液滴形成換能器以產(chǎn)生圖20(a)的液滴簾幕圖案的液滴形成脈沖序列600的表示。時間上間隔小液滴形成周期τ0的持續(xù)時間為τp的液滴形成能量脈沖610使得形成體積為V0的小液滴。在大液滴形成時間周期616τm上施加的液滴形成脈沖使得流體流分裂成液體單元，這些液體單元聚結(jié)成具有在該周期τm期間發(fā)射的體積的液滴。上面關(guān)于圖5(a)-5(c)討論了具有多倍預(yù)定體積的液滴的形成。對于圖20(a)和20(b)中的示例，τm＝3τ0。圖20(a)的標(biāo)為“B”的部分被放大并再現(xiàn)為圖21(a)。在圖21(a)中描繪了若干幾何參數(shù)，這將在解釋本發(fā)明時進(jìn)行討論。液滴簾幕的不同流100中的液滴在y方向上被最小間隔印刷頭陣列噴嘴分隔距離Sn。印刷液滴在z方向上被最小間隔大液滴分隔距離λm。非印刷液滴被最小間隔小液滴分隔距離λ0。對于圖21(a)的示例，λm＝3λ0。還要注意，小液滴分隔也通常被稱為基本連續(xù)液滴發(fā)生過程的“波長”，λ0＝vdτ0，其中vd是在從噴嘴發(fā)射之后流體及液滴流速度。大印刷液滴具有直徑Ddm。每個印刷液滴可以視為與yz平面內(nèi)的最近鄰居最小間隔液滴空隙分隔距離cy，cz和czy。通過把液滴間空隙除以印刷液滴直徑Ddm來計算歸一化空隙cy*、cz*和czy*。這里為了本發(fā)明討論的平衡，將使用歸一化空隙長度以和上面討論的分析結(jié)果相一致。從圖21(a)顯而易見，對于印刷液滴線內(nèi)的液滴而言cy*歸一化空隙是這三個歸一化液滴間空隙中的最小空隙。因而，造成展寬誤差的主要空氣動力學(xué)相互作用效應(yīng)將起因于在cy間隙之間擠壓的空氣流。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)意識到，因為液滴形成過程是針對印刷頭中的每個噴口而獨立控制的，所以cy*空隙可以通過使相鄰流中的液滴形成過程在時間上相對彼此偏移而立即得以增加不止兩倍。因此圖21(b)圖解說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中液滴流100j-2和100j-4在空間上沿z方向相對于流100j-3和100j-5偏移了量qλm。參數(shù)“q”將用來把液滴形成的偏移描述為印刷液滴分隔距離的若干分之一(afractionof)，qλm并且在下面描述為印刷液滴形成周期的若干分之一，qτm。相鄰流的z軸偏移使cy增加了另一單位的噴嘴間距Sn，使cy*增加到兩倍加一。例如，對于從隔開Sn＝42.3μm的噴嘴發(fā)射的11pL液滴(Ddm＝27.6μm)，如圖21(b)所示的偏移液滴形成過程使得y方向液滴間空隙從cy1*＝0.53增加到cy2*＝2.06。根據(jù)以上分析可以理解，cy*的這種大增加將很快減小y方向展寬力，即根據(jù)方程8減小86％。記號cyn*(n＝1、2或3)在本文中用來表示針對其中印刷液滴簾幕中的印刷液滴沿y方向被分隔nSn的距離的情況下的歸一化y方向液滴間分隔距離cyn*。當(dāng)然，圖21(b)所示的液滴形成偏移使得歸一化對角線空隙間隙(diagonalclearancegap)czy*現(xiàn)在為空氣流的“最緊”空隙。結(jié)果，zy方向上的展寬力現(xiàn)在將是空氣動力學(xué)相互作用誤差的主要源。不過，對于大液滴印刷配置而言，展寬誤差力將存在凈下降，這是通過偏移相鄰流液滴形成過程而獲得的，原因在于czy*的新值始終將大于cy*的“老”(未偏移)值，即czy*＞cy1*。圖22(a)和22(b)通過以與圖21(a)和21(b)類似的方式示出液滴簾幕圖案和相關(guān)的液滴形成脈沖序列來進(jìn)一步圖解說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例-相鄰流液滴形成偏移。圖22(b)清楚表明了通過使相鄰流之間的液滴形成脈沖序列的定時偏移時間偏移量ts來實施本發(fā)明的方法，其中ts＝qτm，且q是時間偏移分?jǐn)?shù)。實際上，最優(yōu)選地對于造成液滴形成序列的顯著相對偏移的q值來實施本發(fā)明。對本發(fā)明來說，要理解的是，顯著偏移是20％或更多中之一。因而，本發(fā)明的優(yōu)選實施例是用如下范圍中的q值來實施的0.2≤q≤0.8。應(yīng)當(dāng)注意的是，對于q＝0.5將獲得對角線液滴間空隙czy的最大值。q值的優(yōu)選范圍0.2≤q≤0.8包括大于0.5的值以去除哪個液滴流相對于哪個進(jìn)行偏移的歧義性。例如，研究圖21(b)中的印刷液滴簾幕配置，液滴流100j-4相對于液滴流100j-3被偏移近似0.22λm，即q＝0.22?？蛇x地，所示的相同液滴簾幕液滴間空隙可以通過按照(q-1)＝0.78偏移液滴流來產(chǎn)生。這兩個實施例都在本發(fā)明的邊界和范圍內(nèi)。圖22(a)和(b)所示的本發(fā)明的實施例是通過將印刷頭的噴口分成兩個叉指型(interdigitated)組來實施的。然而，對于本發(fā)明的實踐而言，相鄰流之間的液滴形成序列600的偏移在相鄰液滴流100之間使用相同的重復(fù)值q和(q-1)是不必要的。時間偏移分?jǐn)?shù)的任何數(shù)量的值可以用來造成所期望的最小液滴間空隙c*的顯著增加。然而，出于系統(tǒng)簡化的其它原因，可以優(yōu)選將射流組織成在時間上相對彼此偏移相同量的一個或多個叉指型塊。圖23(a)和(b)圖解說明了本發(fā)明的實施例，其中相鄰液滴流100被組織成兩個叉指型塊并且然后按照近似q＝0.5來時間偏移液滴形成脈沖序列600的一個塊，即ts＝0.5τm。通過研究圖23(a)可以明白，按照q＝0.5時間偏移液滴形成脈沖序列的叉指型塊提供最小印刷液滴空隙值的能夠通過單獨的時間偏移來完成的最大增加。因此，當(dāng)使用其液滴形成脈沖序列被時間偏移qts的兩個叉指型塊的組織時，可能優(yōu)選的是將q選擇為基本為(1/2)，即0.4≤q≤0.6。圖24(a)和24(b)例證了可以通過應(yīng)用本發(fā)明的方法而獲得的液滴置放(因此圖像或圖案質(zhì)量)的改進(jìn)。這些圖復(fù)制部分圖像-以3點式字面(typeface)的字母“Aa”，在圖24(a)中沒有對相鄰流的液滴形成過程進(jìn)行時間偏移而印刷的，而在圖24(b)中在對相鄰液滴流的兩個叉指型塊的液滴形成脈沖序列施加q＝0.5的時間偏移的情況下印刷的相同輸入液體圖案數(shù)據(jù)文件。用于產(chǎn)生圖24(a)和24(b)中復(fù)制的圖像的實驗條件類似于表1中給出的用于產(chǎn)生上面討論的各種長度和寬度的液滴線的測試圖像的那些實驗條件。通過時間偏移相鄰流液滴形成過程而實現(xiàn)的最小液滴間空隙的增加幅度主要取決于沿z方向的印刷液滴的間距，原因在于偏移可以使歸一化對角線空隙czy*成為最小的空隙因此是展寬誤差的最重要決定因素。因而可以通過沿z方向加長印刷液滴分隔距離λm而進(jìn)一步減小展寬誤差，z方向也是初始流體發(fā)射和vd的方向。印刷液滴分隔距離λm＝mλ0可以用以下兩種方式之一來加長(a)增大液滴周期乘數(shù)m；和(b)增大基本液滴分隔距離λ0。任一或兩種機(jī)制在其它系統(tǒng)設(shè)計約束內(nèi)可能都是容許的。典型地，根據(jù)本發(fā)明，印刷液滴的體積Vm由印刷或圖案質(zhì)量考慮來確定并且當(dāng)改變該設(shè)計以增大歸一化液滴空隙值時必須將該體積維持在選定值。然而，可以維持印刷液滴體積的目標(biāo)值，同時通過適當(dāng)?shù)販p小基本的小液滴體積來增大m值?？梢栽龃蠡疽旱畏指艟嚯xλ0，同時例如通過增大流速度或基本液滴形成周期而同時稍微減小噴嘴直徑Dn來維持相同的基本液滴體積。大液滴生成變量和小液滴生成變量中的一些變量之間的一些有用關(guān)系如下λ0＝LDn，………………………………………………(9)以及…………………………(11)其中L是小液滴生成比，在連續(xù)噴墨領(lǐng)域中也稱為Rayleigh激勵波長比，而其它變量先前已經(jīng)被定義。使用上面的關(guān)系，我們可以對于其相應(yīng)液滴形成脈沖序列的時間偏移為τs＝qτm(其中q≤0.5(參見圖23(a)))的相鄰流，如下表示最小歸一化印刷液滴空隙量以及…………………(14)q≤0.5的限制僅僅為確保在方程15中計算czy*的最小值。方程13到15中的所有參數(shù)先前都已經(jīng)被定義。cy2*和czy*的值相對大液滴體積Vm的關(guān)系被繪制于圖25中?；诜匠?3，曲線630繪制了cy2*，其中Sn＝42.3μm。印刷液滴體積橫坐標(biāo)以皮升(pL)表示。曲線632和634繪制czy*的值，其中q＝0.5、m＝3、Sn＝42.3μm以及L＝4(曲線634)或L＝7(曲線632)。選擇L＝4和L＝7的值以明確(bracket)小液滴生成比的最典型操作空間。大于和小于這兩個L值的操作是可行的，然而將要求顯著增加的液滴形成脈沖能量。從圖25中繪制的cy2*和czy*值以及方程13和15可以理解，對于選定的印刷液滴體積Vm，可能存在使czy*歸一化空隙超過y方向空隙cy2*的q、m和L的值。例如，czy*曲線632(L＝7)在Vm～5pL處與cy2*曲線630相交。因而對于大于～5pL的所有印刷液滴體積選擇，就m＝3、Sn＝42.3μm、L＝7以及在相鄰液滴流之間使用q＝0.5的時間偏移分?jǐn)?shù)而言czy*＞cy2*。對于L＝4而言，czy*和cy2*的交叉點出現(xiàn)在更高的印刷液滴體積Vm～17.5pL。對于L值在4和7之間而言，czy*＝cy2*交叉點將出現(xiàn)在～5和17.5pL之間的體積。為了在最大程度上減小空氣動力學(xué)誘發(fā)的展寬因子，有益的是既時間偏移液滴形成序列又通過增大m、增大L或者增大兩者來加長“mL”因子。圖26圖解說明了圖23(a)描繪的相同液滴簾幕圖案，其具有加長小液滴分隔距離λ0的附加影響，直至歸一化對角線液滴間空隙czy*大于沿y方向的歸一化液滴空隙cy2*。Szy是沿zy方向的液滴中心到中心分隔距離。從先前討論的分析可以明白，配置印刷液滴簾幕以使最小液滴分隔空隙最大化(尤其當(dāng)這種動作移動最小值以致c*＞2時)，將大大地減小空氣動力學(xué)展寬力和印刷液滴置放誤差。如果總系統(tǒng)設(shè)計與液滴簾幕在z方向上的連續(xù)擴(kuò)展相兼容，即與擴(kuò)大“mL”因子相兼容，則可能有益的是不僅對相鄰液滴流液滴形成脈沖序列進(jìn)行時間偏移而且對緊接相鄰流液滴形成脈沖序列進(jìn)行時間偏移。例如，噴嘴和液滴流可以被組織成相對彼此按照第一和第二時間偏移因子q1和q2被偏移的三個叉指型組。本發(fā)明的這個實施例示于圖27(a)和27(b)中。在圖27(a)中，十二個液滴流100被組織成三個叉指型組組1(100j-6、100j-3、100j、100j+3)；組2(100j-5、100j-2、100j+1、100j+4)；組3(100j-4、100j-1、100j+2、100j+5)。組2的液滴流相對于組1被偏移q1λm，而組3的液滴流相對于組1被偏移q2λm。圖27(b)圖解說明了生成圖27(a)所示的液滴簾幕配置的液滴形成脈沖序列的時間偏移。十二個液滴形成脈沖序列600被組織成三個叉指型組組1(600j-6、600j-3、600j、600j+3)；組2(600j-5、600j-2、600j+1、600j+4)；組3(600j-4、600j-1、600j+2、600j+5)。組2的液滴流相對于組1被偏移q1τm，而組3的液滴流相對于組1被偏移q2τm。和以前一樣，本發(fā)明的實踐要求液滴流的偏移相當(dāng)大以便0.2≤q1≤0.8和0.2≤q2≤0.8。從圖27(a)顯而易見，對于本發(fā)明的這個實施例，沿y方向的歸一化液滴間空隙長度通過向分隔距離添加另一單位的噴嘴間距而再次在幅度上顯著猛增。對于先前計算的示例，Vm＝11pL，Ddm＝27.6μm和Sn＝42.3μm，cy*變成cy3*＝3Sn/Ddm-1＝3.60。根據(jù)方程8，如圖27(a)和27(b)所示的偏移液滴形成過程使末端液滴上的y方向展寬力相對于未偏移的印刷液滴線圖案(參見圖20(a)和20(b))減小94％。圖27(b)所示的液滴形成偏移使得歸一化對角線空隙間隙czy*再次為空氣流的“最緊”空隙。結(jié)果，zy方向上的展寬力現(xiàn)在將是空氣動力學(xué)相互作用誤差的主要源。然而，對于先前描述的本發(fā)明的兩個叉指型組偏移實施例而言，如果歸一化對角線空隙間隙czy*大于歸一化y方向空隙間隙(在本文中標(biāo)為)cy2*，則偏移液滴流的三個叉指型組的方法提供空氣動力學(xué)展寬力和誤差的凈下降。即，可以通過將液滴流組織成相對彼此被時間偏移的三個叉指型組以致最小對角線液滴間空隙czy*大于cy2*，即czy*＞2Sn/Ddm-1，來實現(xiàn)空氣動力學(xué)展寬誤差的進(jìn)一步下降。圖28(a)和28(b)圖解說明了通過相對彼此偏移三組叉指型液滴流來實現(xiàn)所尋求的最小液滴間空隙的進(jìn)一步增加的印刷液滴簾幕設(shè)計。關(guān)于圖27(a)和27(b)描述的液滴流100和液滴形成脈沖序列600的相同分組被用來構(gòu)造圖28(a)和28(b)中描繪的配置。雖然相對偏移分?jǐn)?shù)q1和q2可以被選擇為不同，但是對于mL因子的特定選擇而言液滴簾幕中的液滴的最大分隔出現(xiàn)在q1＝(1/3)和q2＝(2/3)時，反之亦然。因此，當(dāng)使用其液滴形成脈沖序列被時間偏移q1ts和q2ts的三個叉指型塊的組織時，可能優(yōu)選的是把q1和q2選擇為基本為(1/3)和(2/3)，即0.26≤q1≤0.4和0.6≤q2≤0.74。圖28(a)所示的印刷液滴簾幕設(shè)計是通過將組2相對于組1按照q1＝1/3進(jìn)行時間偏移和將組3相對于組1按照q2＝2/3進(jìn)行時間偏移來構(gòu)造的。如前所提及的，如果czy*＞2Sn/Ddm-1，則可以使用圖27和28所示的三個流組實施例來實現(xiàn)最小液滴間空隙的進(jìn)一步增大?？梢愿鶕?jù)方程15來計算czy*。Szy是沿zy方向的液滴中心到中心分隔距離。對于其它參數(shù)的給定選擇，將通過選擇提供印刷液滴之間的最大分隔的q1和q2的值即q1＝(1/3)和q2＝(2/3)來最大化czy*，反之亦然。因此，可以根據(jù)方程9-15，使用q＝(1/3)和形成“交叉”測試czy*＝cy2*來確定mL因子的“交叉”值。使這個等式成立的L值將被標(biāo)為L1，即第一交叉L值。對于q＝1/3，在圖29中對于Sn＝42.3μm將mL1的方程17相對印刷液滴體積Vm的關(guān)系繪制成曲線636。圖29中還繪制成曲線638的是針對在q＝1/2時的方程16，mL值mL3相對印刷液滴體積的關(guān)系。該后者曲線等效于圖25中標(biāo)注的cy2*＝czy*的交叉點。圖29中的兩個曲線可以看作將“mL”空間分成三個狀態(tài)(regime)。針對選定的印刷液滴體積值將mL值選擇成在下曲線638的下方將具有如下結(jié)果當(dāng)兩個叉指型組的液滴流相對彼此進(jìn)行偏移時，czy*將是最小的液滴間空隙值。將mL值選擇成在下曲線的上方將導(dǎo)致如果q值被選擇得足夠大則y方向歸一化空隙cy2*是最小的。將將mL值選擇成在上曲線的上方并且用足夠大的q1和q2的值來偏移相鄰和緊接相鄰液滴形成脈沖序列將導(dǎo)致對于三個叉指型組的液滴流而言zy方向空隙是最小的，但是仍將大于如果僅偏移兩個叉指型組的y方向空隙。換言之，在曲線636上方的mL空間中工作mL1通過利用三個偏移的液滴形成組而不是兩個偏移組來提供空氣動力學(xué)相互作用效應(yīng)的額外降低。上面本發(fā)明的解釋已經(jīng)涉及將具有預(yù)定體積的液滴流中的大液滴用于形成接收器介質(zhì)上的液體圖案的系統(tǒng)選擇。具有單位體積V0的小液滴被偏轉(zhuǎn)氣流區(qū)別地偏轉(zhuǎn)并且捕獲在圖2所示的液滴捕獲唇152處。本發(fā)明對其有用且有效的可選系統(tǒng)選擇是“小液滴”印刷配置?？梢酝ㄟ^逆轉(zhuǎn)液滴偏轉(zhuǎn)氣體歧管150中的偏轉(zhuǎn)氣流以使得小液滴在負(fù)x方向上向上偏轉(zhuǎn)(圖6)并且液滴捕獲唇被升高得足以僅捕獲大的非印刷液滴簾幕，以與上面討論的大液滴系統(tǒng)選擇幾乎類似的方式實施這個可選配置。在本發(fā)明的該公開的術(shù)語中，當(dāng)使用大液滴印刷模式時，印刷液滴形成時間周期τp＝τm而非印刷液滴時間形成周期τnp＝τ0。當(dāng)使用小液滴印刷模式時，情況相反τp＝τ0，τnp＝τm。在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的先前公開中更詳細(xì)描述了大液滴印刷模式和小液滴印刷模式。例如，在Jeanmaire‘888或Jeanmaire‘566中公開了小液滴印刷模式，并且在Jeanmaire‘566或Jeanmaire‘410中還公開了大液滴印刷模式。由于上面針對大液滴印刷配置所描述和分析的相同原因，在小液滴印刷中存在展寬力和液滴置放誤差。小液滴印刷模式產(chǎn)生由具有小液滴體積V0的液滴組成的印刷液滴簾幕，所述液滴在zy平面內(nèi)的液滴間空隙值也由方程9-15描述，其中m＝1且印刷液滴形成時間周期是τ0。將相鄰液滴流時間偏移一個量ts＝qτ0，其中0.2≤q≤0.8，類似地提供沿y方向的液滴間空隙的增加。q＝0.5的值為L的給定選擇提供最大的液滴間空隙值。小液滴印刷還可以顯著受益于時間偏移相鄰液滴形成序列和通過增大L以在z方向上伸展液滴流的組合效應(yīng)。事實上，因為印刷液滴在z方向上僅分隔λ0，而不是可應(yīng)用于大液滴印刷模式的長度mλ0，所以歸一化的z方向液滴間空隙cz*可能是小印刷液滴簾幕中的“最緊”液滴間空隙。因而，有益的是伸展λ0直到歸一化的z方向液滴間空隙至少與標(biāo)稱的歸一化y方向空隙cy1*一樣大。cz*＝cy1*時的L值在本文中將被稱為第二交叉L值L2。方程9、13和14用來確定L2其中Dn是噴嘴直徑，Sn是噴嘴間距。在大的L值下尤其是針對大于～10的L值，操作連續(xù)液滴發(fā)射器存在實際限制。當(dāng)增大L值時，必須增大液滴形成脈沖能量以使足夠的激勵對液滴形成進(jìn)行同步，這就增加了激勵換能器可靠性和廢能耗散的困難。然而，液滴形成換能器的未來發(fā)展可以延伸實際的L工作范圍。不過，當(dāng)使用小液滴印刷模式時，在大于L＝L2(如方程19定義的)的L值操作連續(xù)液滴發(fā)射設(shè)備在減小液滴間空氣動力學(xué)相互作用以及因此減小印刷液體圖案中的展寬誤差方面是有益的。用時間偏移的液滴流進(jìn)行印刷必然會導(dǎo)致每個流所印刷的掃描線的偏移。由于印刷頭和接收器介質(zhì)相對彼此以速度vPM移動，所以相對相鄰印刷液滴已經(jīng)被偏移時間ts的印刷液滴將撞擊到接收器介質(zhì)一偏移的印刷距離Sps，Sps＝tsvPM。由于根據(jù)本發(fā)明，ts是印刷液滴形成時間τ0或τm(這取決于印刷液滴模式)的若干分之一q，所以偏移的印刷距離將是x方向液體圖案像素間距的相同分之一，即Sps＝qPpx。本發(fā)明的發(fā)明人預(yù)期，在相鄰掃描線的印刷中的這個偏移量就大于全液體圖案像素間距的空氣動力學(xué)展寬誤差的顯著下降而言可能是可接受的。然而，與根據(jù)本發(fā)明的特定印刷液滴簾幕設(shè)計相一致，也可能有益的是以物理地偏置(offset)由液滴流定時偏移所造成的x方向偏移的某部分或全部的方式設(shè)計多噴口液滴發(fā)射器。圖30(a)和30(b)圖解說明了與圖3(b)所示的類似的液滴發(fā)射器正面，除了這些噴嘴被分組成兩個或三個叉指型組并且相對彼此在x方向上被物理地偏移。圖30(a)圖解說明了對一個叉指型噴嘴組的所有噴嘴相對另一個組施加的單一噴嘴偏移量Sns。在圖30(b)說明的情況中，噴嘴被分組成三個叉指型組并且相對彼此被偏移兩個噴嘴偏離量Sns1和Sns2。根據(jù)本發(fā)明，被并入多噴口液體液滴發(fā)射器的噴嘴偏移量Sns可以被選擇為正好是量qPpx、該量的某個大部分或者也許稍微大于該量?？梢愿鶕?jù)諸如印刷質(zhì)量模式、圖像干燥、能量限制、熱積聚等等之類的各種系統(tǒng)考慮來改變印刷頭和接收器介質(zhì)之間的相對速度vPM因而，根據(jù)本發(fā)明，固定的噴嘴偏移量可以為液滴形成脈沖序列的時間偏移提供變化的補(bǔ)償量。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，可以基于系統(tǒng)的最高質(zhì)量模式下印刷頭和介質(zhì)的相對速度vPMHQ將噴嘴偏移量選擇成主要補(bǔ)償該模式下的時間偏移的液滴形成脈沖序列。即，噴嘴偏移Sns將被選擇為Sns＝q3tsvPMHQ，0.8≤q3≤1.2，其中q3是噴嘴偏移分?jǐn)?shù)。對于以不同速度工作的相同液體圖案沉積系統(tǒng)的其它模式，噴嘴偏移補(bǔ)償將小于全補(bǔ)償或者可能甚至過補(bǔ)償。然而，根據(jù)本發(fā)明，對于固定噴嘴偏移距離Sns的許多其它平衡選擇可能被有益地選擇用于具有多種印刷速度模式的系統(tǒng)。對本發(fā)明來說，x方向液滴流偏移的噴嘴偏移分?jǐn)?shù)q3可以在0.2≤q3≤1.2的范圍上進(jìn)行選擇，其中Sns＝q3tsvPM，且vPM可以是在液體圖案沉積期間系統(tǒng)采用的印刷頭相對接收器介質(zhì)的任一速度。因此，根據(jù)由液滴沉積設(shè)備支持的相對印刷頭速度vPM的不同值，噴嘴偏移Sns的相同固定值可以代表q3的不同值。部件和參數(shù)列表10連續(xù)液滴沉積設(shè)備11連續(xù)液體滴發(fā)射印刷頭12液滴發(fā)生器體14液滴噴嘴正面層16鈍化層18液滴發(fā)生器裝置襯底19內(nèi)部液滴發(fā)生器裝置液體供應(yīng)腔20多噴口液滴發(fā)生器裝置22印刷頭柔性電路電連接構(gòu)件24用于給熱能脈沖供電的每噴口單獨晶體管25到驅(qū)動晶體管的接觸26具有有效直徑Dn的噴嘴出口(exitopening)28液滴發(fā)生器裝置互連保護(hù)性密封劑30環(huán)繞噴嘴的熱激勵加熱器電阻器36到加熱器電阻器的地址引線38到加熱器電阻器的地址引線40加壓液體供應(yīng)入口41公共液體供應(yīng)通路42入口過濾器44入口密封46液滴發(fā)生器公共供應(yīng)貯存器48液體回收出口及用于空氣偏轉(zhuǎn)的負(fù)壓供應(yīng)入口60正加壓液體62連續(xù)液體流70連續(xù)液體流上激勵的波狀表面頸縮74由于受控激勵引起的工作中斷長度80具有均勻預(yù)定小體積或單位體積V0的液滴流84具有均勻小體積～V0的液滴，單一體積液滴85具有體積～5V0的大體積液滴86具有體積～4V0的大體積液滴87具有體積～3V0的大體積液滴88具有體積～8V0的大體積液滴90用于液滴偏轉(zhuǎn)(朝負(fù)x方向)的空氣流通風(fēng)室100具有多倍預(yù)定體積的液滴流150液滴偏轉(zhuǎn)氣體和液體回收歧管152偏轉(zhuǎn)液滴捕獲唇154偏轉(zhuǎn)空氣流與被捕獲液體返回通風(fēng)室156用于再循環(huán)的被捕獲液體160液滴偏轉(zhuǎn)空氣流162飛行印刷液滴之間聚集的偏轉(zhuǎn)空氣流164在一排飛行印刷液滴的外液滴周圍的偏轉(zhuǎn)空氣流166在一排飛行印刷液滴下游的偏轉(zhuǎn)空氣流170在處于飛行中的印刷液滴周圍的二維空氣流172在二維空氣流模型中代表印刷液滴的圓柱體174二維空氣流模型計算區(qū)域180在一排飛行的許多印刷液滴中的內(nèi)部液滴182在一排飛行的許多印刷液滴中的末端液滴184在一排飛行的許多印刷液滴中的緊接末端液滴190因液滴到液滴相互作用影響的凈空氣流偏轉(zhuǎn)力矢量210介質(zhì)支撐鼓212介質(zhì)傳輸輸入/輸出驅(qū)動裝置213介質(zhì)傳輸輸入/輸出驅(qū)動裝置245到液體再循環(huán)單元的連接290印刷或液體圖案接收介質(zhì)300印刷或沉積平面302液體圖案數(shù)據(jù)(輸入圖像)中的像素位置304待以液體圖案數(shù)據(jù)印刷的像素306不以液體圖案數(shù)據(jù)印刷的像素310輸入圖像或液體圖案平面312輸出液體圖案或圖像中的像素位置314液體圖案或圖像中印刷的像素316液體圖案或圖像中未印刷的像素330二維中印刷每四個像素的輸入數(shù)據(jù)測試圖案網(wǎng)格332測試圖案網(wǎng)格的空白區(qū)域內(nèi)的單個隔離印刷像素的輸入數(shù)據(jù)334測試圖案網(wǎng)格的空白區(qū)域內(nèi)的三像素行的輸入數(shù)據(jù)336測試圖案網(wǎng)格的空白區(qū)域內(nèi)的十七像素行的輸入數(shù)據(jù)338測試圖案網(wǎng)格的空白區(qū)域內(nèi)的4×17像素條的輸入數(shù)據(jù)340測試圖案網(wǎng)格輸入圖像或液體圖案中的空白區(qū)域3424×4網(wǎng)格液滴的預(yù)期印刷像素位置344輸入數(shù)據(jù)圖案的預(yù)期印刷像素定位350二維中印刷每四個像素的輸出印刷測試圖案網(wǎng)格352在測試圖案網(wǎng)格的空白區(qū)域內(nèi)的輸出印刷的單個隔離印刷像素354在測試圖案網(wǎng)格的空白區(qū)域內(nèi)的輸出印刷的三像素行356在測試圖案網(wǎng)格的空白區(qū)域內(nèi)的輸出印刷的十七像素行358在測試圖案網(wǎng)格的空白區(qū)域內(nèi)的輸出印刷的4×17像素條360測試圖案網(wǎng)格輸出圖像或液體圖案中的空白區(qū)域380一排飛行的許多印刷液滴中的內(nèi)部液滴的介質(zhì)落點382一排飛行的許多印刷液滴中的末端液滴的介質(zhì)落點384一排飛行的許多印刷液滴中的緊接末端液滴的介質(zhì)落點400控制器410輸入數(shù)據(jù)源412印刷頭換能器驅(qū)動電路414介質(zhì)傳輸控制電路416液體再循環(huán)子系統(tǒng)418液體供應(yīng)貯存器420負(fù)壓源422空氣子系統(tǒng)控制電路424液體供應(yīng)子系統(tǒng)控制電路426印刷頭控制電路510CFD計算的空氣流速度等值線，vx～19m/sec512CFD計算的空氣流速度等值線，vx～15m/sec514CFD計算的空氣流速度等值線，vx～10m/sec516CFD計算的空氣流速度等值線，vx～5m/sec600液滴形成脈沖序列610單位周期τ0脈沖612產(chǎn)生具有體積～4V0的液滴的4τ0時間周期序列614刪除的液滴形成脈沖615產(chǎn)生具有體積～8V0的液滴的8τ0時間周期序列616產(chǎn)生具有體積～3V0的液滴的3τ0時間周期序列620(2c*-1+c*-2)相對c*的曲線圖624對于Sn＝42.3μm時Vdm相對c*的曲線圖626方程8根據(jù)CFD和Buckingham-Pi分析的Fyed的曲線圖630對于Sn＝42.3μm時cy2*相對Vdm的曲線圖632對于q＝0.5、Sn＝42.3μm、m＝3，L＝7時czy*相對Vdm的曲線圖634對于q＝0.5、Sn＝42.3μm、m＝3，L＝4時czy*相對Vdm的曲線圖636使czy*＝cy2*的mL值的曲線圖，其中y間距＝2Sn且q＝0.333638使czy*＝cy2*的mL1值的曲線圖，其中y間距＝2Sn且q＝0.5A從圖10(b)到圖11的測試印刷圖案放大的區(qū)域B從圖20(a)到圖21(a)的液滴簾幕放大的區(qū)域C從圖22(a)到圖21(b)的液滴簾幕放大的區(qū)域c相鄰液滴之間的敞開空間(openspace)的長度c*相鄰液滴之間的敞開空間的歸一化長度，c*＝c/Ddmcy沿y方向的最近液滴間分隔cy*沿y方向的歸一化最近液滴間分隔，cy*＝cy/Ddmcy1*cy1*＝Sn/Ddm-1cy2*cy2*＝2Sn/Ddm-1cy3*cy3*＝3Sn/Ddm-1cyz沿yz方向的最近液滴間分隔cyz*沿yz方向的歸一化最近液滴間分隔，cyz*＝cyz/Ddmcz沿z方向的最近液滴間分隔cz*沿z方向的歸一化最近液滴間分隔，cz*＝cy/DdmDd0小液滴直徑Ddm印刷(大)液滴直徑(大液滴印刷模式)Dn噴嘴直徑E液滴形成脈沖能量Exp液滴線印刷實驗中的最小c*的值Fxyxy平面內(nèi)的凈空氣流力f0小液滴V0形成頻率fp印刷液滴頻率h測試線圖案的寬度(單位像素)L小液滴生成比，L＝λ0/DnL2小液滴生成比，其中cz*＝cy*，L2＝Sn/DnL1小液滴生成比，其中cyz*＝cy2*，L1＝27(1/2)Sn/mDnλ0小液滴分隔距離，λ0＝LDnλm大液滴分隔距離，λm＝mλ0m印刷液滴中小液滴的數(shù)目，Vm＝mV0μ偏轉(zhuǎn)氣體的粘度ΔP通過二維模型中圓柱體之間的間隙的壓降ΔP通過二維模型中圓柱體之間的間隙的歸一化壓降Pin二維模型中的上游壓力Pout二維模型中的下游壓力Pr流體供應(yīng)貯存器壓力ρ偏轉(zhuǎn)氣體的質(zhì)量密度q時間偏移分?jǐn)?shù)q1第一時間偏移分?jǐn)?shù)q2第二時間偏移分?jǐn)?shù)q3噴嘴偏移分?jǐn)?shù)Re雷諾數(shù)Spxx方向上的液體圖案像素間距Spyy方向上的液體圖案像素間距Sn噴嘴間距Sns用于補(bǔ)償時間偏移的液滴形成脈沖序列的噴嘴偏移Sns1用于補(bǔ)償時間偏移的液滴形成脈沖序列的噴嘴偏移Sns2用于補(bǔ)償時間偏移的液滴形成脈沖序列的噴嘴偏移τ0小液滴或基本液滴形成周期τm大液滴形成周期τp液滴形成能量脈沖寬度τnpd小/大液滴印刷的非印刷液滴形成時間周期τm/τ0τpd小/大液滴印刷的印刷液滴形成時間周期τ0/τmτs液滴形成脈沖序列的時間偏移τs1液滴形成脈沖序列的第一時間偏移τs2液滴形成脈沖序列的第二時間偏移V0小的非印刷液滴的體積vd液滴與液體流速度vdropx橫向(x方向)上的液滴速度vin二維模型中所用的初始偏轉(zhuǎn)氣體速度vout二維模型中圓柱體之間的偏轉(zhuǎn)氣體流速度vrel偏轉(zhuǎn)空氣流的凈相對速度vrelx偏轉(zhuǎn)空氣流的凈相對x方向速度vx偏轉(zhuǎn)空氣流的x方向速度Vm大印刷液滴的體積vPM介質(zhì)傳輸速度vPMHQ對于系統(tǒng)的最高質(zhì)量印刷模式的印刷頭/介質(zhì)相對速度w測試線圖案的長度(單位像素)權(quán)利要求1、一種使用液體液滴發(fā)射器根據(jù)液體圖案數(shù)據(jù)形成撞擊接收介質(zhì)的印刷液滴的液體圖案的方法，所述液體液滴發(fā)射器從多個噴嘴以流速度vd發(fā)射多個連續(xù)的液體流，所述多個噴嘴具有有效直徑Dn并且沿噴嘴陣列方向以噴嘴間距Sn排列，所述多個連續(xù)的液體流通過被施加對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列的對應(yīng)多個液滴形成換能器而分裂成多個印刷和非印刷液滴流，所述方法包括通過在單位時間周期τ0期間施加非印刷液滴形成能量脈沖來形成非印刷液滴，以及通過在大液滴時間周期τm期間施加印刷液滴形成能量脈沖來形成印刷液滴，其中所述大液滴時間周期是所述單位時間周期的m倍，即τm＝mτ0，且m≥2；形成所述對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列以便根據(jù)所述液體圖案數(shù)據(jù)形成非印刷液滴和印刷液滴；在時間上顯著偏移向相鄰液滴形成換能器施加的對應(yīng)液滴形成能量脈沖序列以致相鄰液滴流中形成的印刷液滴沿噴嘴陣列方向不對準(zhǔn)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中向任一對相鄰液滴形成換能器施加的液滴形成能量脈沖序列在時間上被偏移時間偏移量ts，其中所述時間偏移量是大液滴時間周期τm的一部分q以使得ts＝qτm，且0.2≤q≤0.8。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中向任一對相鄰液滴形成換能器施加的液滴形成能量脈沖序列在時間上被偏移近似為一半大液滴時間周期的時間偏移量ts＝0.5τm。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述對應(yīng)多個連續(xù)的液體流、噴嘴以及被施加對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列的液滴形成換能器被分成第一和第二叉指型組，并且向所述第一組施加的液滴形成能量脈沖序列相對于所述第二組在時間上被偏移時間偏移量ts，其中所述時間偏移量是大液滴時間周期τm的一部分q以使得ts＝qτm，且0.2≤q≤0.8。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中倍數(shù)m是等于2、3、4或5的整數(shù)。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在單位液滴周期期間從噴嘴發(fā)射的液體具有等于流速度vd乘以單位時間周期τ0除以有效噴嘴直徑Dn的小液滴生成比L，L＝τ0vd/Dn，且其中存在第一交叉小液滴生成比L1，L1被定義為使得當(dāng)q近似等于三分之一時相鄰流中形成的印刷液滴之間的最小對角線印刷液滴分隔距離Szy等于噴嘴分隔距離Sn的兩倍的小液滴生成比的值，即L1＝27(1/2)Sn/mDn，并且所述小液滴生成比被選擇為等于或小于第一交叉小液滴生成比，即L≤L1。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在時間上顯著偏移向緊接相鄰的液滴形成換能器施加的對應(yīng)液滴形成能量脈沖序列以致相鄰和緊接相鄰的液滴流中形成的印刷液滴沿噴嘴陣列方向不對準(zhǔn)。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中向任三個相鄰液滴形成換能器施加的液滴形成能量脈沖序列在時間上相對彼此被偏移第一和第二時間偏移量ts1和ts2，其中所述第一和第二時間偏移量是大液滴時間周期τm的第一部分和第二部分即q1和q2以使得ts1＝q1τm，ts2＝q2τm，其中0.2≤q1≤0.8且0.2≤q2≤0.8。9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述對應(yīng)多個連續(xù)的液體流、噴嘴以及被施加對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列的液滴形成換能器被分成第一、第二和第三叉指型組，并且向所述第二組施加的液滴形成能量脈沖序列相對于所述第一組在時間上被偏移第一時間偏移量ts1；向所述第三組施加的液滴形成能量脈沖序列相對于所述第一組在時間上被偏移第二時間偏移量ts2；其中所述第一和第二時間偏移量是大液滴時間周期τm的第一部分和第二部分即q1和q2以使得ts1＝q1τm，ts2＝q2τm，其中0.2≤q1≤0.8且0.2≤q2≤0.8。10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述倍數(shù)m是等于2、3、4或5的整數(shù)。11、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在單位液滴周期期間從噴嘴發(fā)射的液體具有等于流速度vd乘以單位時間周期τ0除以有效噴嘴直徑Dn的小液滴生成比L，L＝τ0vd/Dn，且其中存在第一交叉小液滴生成比L1，L1被定義為使得當(dāng)q1近似等于三分之一且q2近似等于三分之二時相鄰流中形成的印刷液滴之間的最小對角線印刷液滴分隔距離Szy等于噴嘴分隔距離Sn的兩倍的小液滴生成比的值，即L1＝27(1/2)Sn/mDn，并且所述小液滴生成比被選擇為等于或大于第一交叉小液滴生成比，即L≥L1。12、一種使用液體液滴發(fā)射器根據(jù)液體圖案數(shù)據(jù)形成撞擊接收介質(zhì)的印刷液滴的液體圖案的方法，所述液體液滴發(fā)射器從多個噴嘴以流速度vd沿流方向發(fā)射多個連續(xù)的液體流，所述多個噴嘴具有有效直徑Dn并且沿噴嘴陣列方向以噴嘴間距Sn排列，所述多個連續(xù)的液體流通過被施加對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列的對應(yīng)多個液滴形成換能器而分裂成多個印刷和非印刷液滴流，所述方法包括通過在單位時間周期τ0期間施加印刷液滴形成能量脈沖來形成印刷液滴，以及通過在大液滴時間周期τm期間施加非印刷液滴形成能量脈沖來形成非印刷液滴，其中所述大液滴時間周期是所述單位時間周期的m倍，即τm＝mτ0，且m≥2；形成所述對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列以便根據(jù)所述液體圖案數(shù)據(jù)形成非印刷液滴和印刷液滴；使向相鄰液滴形成換能器施加的對應(yīng)液滴形成能量脈沖序列在時間上顯著偏移時間偏移量ts，其中所述時間偏移量是所述單位液滴時間周期τ0的一部分q以使得ts＝qτ0，且0.2≤q≤0.8。13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中向任一對相鄰液滴形成換能器施加的液滴形成能量脈沖序列在時間上被偏移近似為一半單位時間周期的時間偏移量ts＝0.5τ0。14、根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述對應(yīng)多個連續(xù)的液體流、噴嘴以及被施加對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列的液滴形成換能器被分成第一和第二叉指型組，并且向所述第一組施加的液滴形成能量脈沖序列相對于所述第二組在時間上被偏移時間偏移ts，其中所述時間偏移量是單位液滴時間周期τ0的一部分q以使得ts＝qτ0，且0.2≤q≤0.8。15、根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述倍數(shù)m是等于2、3、4或5的整數(shù)。16、根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在單位液滴周期期間從噴嘴發(fā)射的液體具有等于流速度vd乘以單位時間周期的單位流長度λ0，λ0＝vdτ0以及具有等于單位流長度除以有效噴嘴直徑Dn的小液滴生成比L，L＝λ0/Dn，且其中存在第二交叉小液滴生成比L2，L2被定義為使得單位流長度等于噴嘴間距的小液滴生成比的值，即L2＝Sn/Dn，并且所述小液滴生成比被選擇為等于或大于第二交叉小液滴生成比，即L≥L2。。17、一種用于在接收器襯底上敷設(shè)圖案化的液體層的液滴沉積設(shè)備，包括液體液滴發(fā)射器，所述液體液滴發(fā)射器從多個噴嘴沿流方向以流速度vs發(fā)射多個連續(xù)的液體流，所述多個噴嘴具有有效直徑Dn并且沿噴嘴陣列方向以噴嘴間距Sn排列；對應(yīng)多個液滴形成換能器，向其施加對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列以生成具有顯著不同體積的非印刷液滴和印刷液滴；相對運動設(shè)備，適于在印刷方向上以印刷速度vPM相對于所述接收器襯底移動所述液體液滴發(fā)射器；控制器，適于根據(jù)液體圖案數(shù)據(jù)生成由在非印刷液滴時間周期τnp內(nèi)的非印刷液滴形成能量脈沖和在印刷液滴時間周期τp內(nèi)的印刷液滴形成能量脈沖組成的液滴形成能量脈沖序列，且其中所述非印刷液滴時間周期顯著不同于所述印刷液滴時間周期以使得非印刷液滴體積顯著不同于印刷液滴體積；液滴偏轉(zhuǎn)設(shè)備，適于根據(jù)印刷液滴和非印刷液滴的顯著不同的體積使印刷液滴和非印刷液滴偏轉(zhuǎn)以遵循不同的飛行路徑；其中所述控制器還適于在時間上顯著偏移向相鄰液滴形成換能器施加的對應(yīng)液滴形成能量脈沖序列以致相鄰液滴流中形成的印刷液滴沿噴嘴陣列方向不對準(zhǔn)。18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的液滴沉積設(shè)備，其中向任一對相鄰液滴形成換能器施加的液滴形成能量脈沖序列在時間上被偏移時間偏移量ts，其中所述時間偏移量是印刷液滴時間周期τp的一部分q以使得ts＝qτp，且0.2≤q≤0.8；且其中對應(yīng)的這對噴嘴相對于彼此沿印刷方向被位移噴嘴偏移距離Sns，所述噴嘴偏移距離是時間偏移ts的相當(dāng)大部分q3乘以印刷速度vPM，即Sns＝q3tsvPM，0.2≤q3≤1.2。19、根據(jù)權(quán)利要求17所述的液滴沉積設(shè)備，其中所述對應(yīng)多個連續(xù)的液體流、噴嘴以及被施加對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列的液滴形成換能器被分成第一和第二叉指型組，并且向所述第一組施加的液滴形成能量脈沖序列相對于所述第二組在時間上被偏移時間偏移量ts，其中所述時間偏移量是印刷液滴時間周期τp的一部分q以使得ts＝qτp，且0.2≤q≤0.8；且其中所述第一和第二叉指型組相對彼此沿印刷方向被位移噴嘴偏移距離Sns，所述噴嘴偏移距離是時間偏移ts的相當(dāng)大部分q3乘以印刷速度vPM，即Sns＝q3tsvPM，0.2≤q3≤1.2。20、根據(jù)權(quán)利要求17所述的液滴沉積設(shè)備，其中所述液滴偏轉(zhuǎn)設(shè)備生成具有與流方向垂直的分量的空氣流，并且所述液滴形成換能器包括將熱能傳到對應(yīng)液體流的電阻性加熱器。全文摘要一種形成印刷液滴的液體圖案的方法包括通過在單位時間周期t0期間施加非印刷液滴形成能量脈沖來形成非印刷液滴(84)，以及通過在大液滴時間周期tm期間施加印刷液滴形成能量脈沖來形成印刷液滴(87)，其中所述大液滴時間周期是單位時間周期的m倍，即tm＝mt0，且m≥2；以及形成對應(yīng)多個液滴形成能量脈沖序列以便根據(jù)液體圖案數(shù)據(jù)形成非印刷液滴和印刷液滴。文檔編號B41J2/03GK101636274SQ200880009050公開日2010年1月27日申請日期2008年3月7日優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日發(fā)明者R·C·布羅斯特申請人:伊斯曼柯達(dá)公司