專利名稱：帶有多孔捕集器的印刷頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及數(shù)字控制印刷(打印)系統(tǒng)領(lǐng)域，并且尤其涉及連續(xù)印刷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
連續(xù)噴墨印刷使用加壓的液體源，該液體源產(chǎn)生液滴流，部分液滴流被選擇為與印刷介質(zhì)接觸(通常被稱為“印刷液滴”)，而其他液滴流被選擇為被收集，并且被循環(huán)或者被排出(通常被稱為“非印刷液滴”)。例如，當(dāng)不期望印刷時(shí)，液滴被偏轉(zhuǎn)進(jìn)入捕集機(jī)構(gòu) (通常被稱為捕集器、攔截器、或溝槽)，并且被循環(huán)或者被排出。當(dāng)期望印刷時(shí)，液滴不被偏轉(zhuǎn)并且允許其撞擊到印刷介質(zhì)上。可替換地，被偏轉(zhuǎn)的液滴可以被允許撞擊印刷介質(zhì)，而不被偏轉(zhuǎn)的液滴被收集到捕集機(jī)構(gòu)中。印刷液滴的液滴定位精度是至關(guān)重要的，以便保持圖像品質(zhì)。積累在捕集器的液滴接觸表面上的液體可能對(duì)液滴定位精度產(chǎn)生不利影響。因此，存在持續(xù)的需要，以為這些類型的印刷系統(tǒng)提供改進(jìn)的捕集器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，一種印刷頭包括捕集器和負(fù)壓源。捕集器包括液滴接觸結(jié)構(gòu)。液滴接觸結(jié)構(gòu)包括多個(gè)孔眼(微孔)，當(dāng)相互比較時(shí)，所述多個(gè)孔眼中的每一個(gè)具有大體一致的尺寸。所述多個(gè)孔眼具有臨界壓力點(diǎn)，超過該臨界壓力點(diǎn)，空氣可以將液體移離所述多個(gè)孔眼。負(fù)壓源與液體接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼流體連通。負(fù)壓源包括壓力調(diào)節(jié)器， 以控制負(fù)壓，從而使得負(fù)壓保持低于液滴接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼的臨界壓力點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，一種印刷方法包括提供包括液滴接觸結(jié)構(gòu)的捕集器， 該液滴接觸結(jié)構(gòu)包括多個(gè)孔眼，當(dāng)相互比較時(shí)，所述多個(gè)孔眼中的每一個(gè)具有大體一致的尺寸，所述多個(gè)孔眼具有臨界壓力點(diǎn)，超過該臨界壓力點(diǎn)，空氣可以將液體移離所述多個(gè)孔眼；提供與液體接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼流體連通的負(fù)壓源；利用壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)負(fù)壓， 以使得負(fù)壓保持低于液滴接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼的臨界壓力點(diǎn)；從噴射模塊噴射液滴； 以及使得從噴射模塊噴出的一些液體微滴接觸液滴接觸結(jié)構(gòu)，所述液體微滴在接觸液滴接觸結(jié)構(gòu)之后將空氣移離所述多個(gè)孔眼。


本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述在下面參考附圖描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的印刷系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的示意性簡(jiǎn)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明制造的連續(xù)印刷頭的示例性實(shí)施例的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明制造的連續(xù)印刷頭的示例性實(shí)施例的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的液滴接觸結(jié)構(gòu)的示意性實(shí)施例的示意性側(cè)視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的液滴接觸結(jié)構(gòu)的示例性實(shí)施例的示意性側(cè)視圖，其中包括具有帶有變化橫截面的流體通道的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)；
圖6為根據(jù)本發(fā)明的液滴接觸結(jié)構(gòu)的示例性實(shí)施例的示意性頂視圖，其中包括定位在液滴接觸結(jié)構(gòu)外側(cè)的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)；圖7為根據(jù)本發(fā)明的液滴接觸結(jié)構(gòu)的示例性實(shí)施例的示意性側(cè)視圖，其中包括兩個(gè)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)；圖8㈧-(F)為根據(jù)本發(fā)明制造液滴接觸結(jié)構(gòu)的方法的示例性實(shí)施例的示意圖；圖9(A)_9(F)為根據(jù)本發(fā)明制造液滴接觸結(jié)構(gòu)的方法的另一示例性實(shí)施例的示意圖；圖IO(A)-IO(D)為根據(jù)本發(fā)明制造液滴接觸結(jié)構(gòu)的另一示例性實(shí)施例的示意圖；圖Il(A)-Il(E)為根據(jù)本發(fā)明制造液滴接觸結(jié)構(gòu)的方法的示例性實(shí)施例的示意圖，其中捕集器表面材料層被蝕刻并且形成用于在蝕刻加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層中使用的掩模；圖12(A)_12(D)為根據(jù)本發(fā)明制造液滴接觸結(jié)構(gòu)方法的示例性實(shí)施例的示意圖， 其中包括在捕集器表面材料層和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層之間使用蝕刻阻止層；圖13(A)_13(F)為根據(jù)本發(fā)明制造液滴接觸結(jié)構(gòu)的方法的示例性實(shí)施例的示意圖，其中包括在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層和基底之間使用蝕刻阻止層；圖14(A)_14(D)為根據(jù)本發(fā)明制造液滴接觸結(jié)構(gòu)的方法的另一示例性實(shí)施例的示意圖；以及圖15(A)_15(F)為液滴接觸結(jié)構(gòu)的孔眼的示例性布置的示意圖。
具體實(shí)施例方式本說明書將尤其針對(duì)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的組成元件或更直接地與本發(fā)明的設(shè)備結(jié)合的元件?？梢岳斫猓瑳]有特別示出或描述的元件可以呈現(xiàn)本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的各種形式。在隨后的描述和附圖中，同樣的參考標(biāo)記用來表示同樣的元件。為清楚起見，本發(fā)明的示例性的實(shí)施例被示意性并且不按比例地圖示。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠容易地確定本發(fā)明的示例性實(shí)施例的元件的具體尺寸和相互連接關(guān)系。正如在此描述，本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種典型地用于噴墨印刷系統(tǒng)中的印刷頭和印刷頭部件。然而，出現(xiàn)許多其它應(yīng)用，其利用噴墨印刷頭射出液體(不同于油墨)，所述液體需要精細(xì)計(jì)量并且以高的空間精度沉積。因此，如這里所描述，術(shù)語(yǔ)“液體” 和“油墨”指可以被如下所述的印刷頭或印刷頭部件噴出的任何材料。參考圖1，連續(xù)噴墨印刷系統(tǒng)20包括圖像源22，例如掃描儀或提供光柵圖像數(shù)據(jù)、 頁(yè)面描述語(yǔ)言形式的外形輪廓圖像數(shù)據(jù)或其他形式數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。該圖像數(shù)據(jù)通過圖像處理單元M被轉(zhuǎn)化為半調(diào)色位像數(shù)據(jù)，該圖像處理單元M也在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)。多個(gè)液滴形成機(jī)構(gòu)控制電路26從圖像存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)并且將隨時(shí)間變化的電脈沖施加到與印刷頭30的一個(gè)或多個(gè)噴嘴相關(guān)聯(lián)的液滴形成裝置觀。這些脈沖在合適的時(shí)間被施加，并且被施加到合適的噴嘴，這樣從連續(xù)噴射流形成的液滴將在由圖像存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)指定的恰當(dāng)?shù)奈恢锰幵谟涗浗橘|(zhì)32上形成點(diǎn)。記錄介質(zhì)32通過記錄介質(zhì)輸送系統(tǒng)34相對(duì)于印刷頭39移動(dòng)，其通過記錄介質(zhì)輸送控制系統(tǒng)36被電子地控制，并且記錄介質(zhì)輸送控制系統(tǒng)36則被微控制器38控制。圖1 所示的記錄介質(zhì)輸送系統(tǒng)僅僅是示意性的，并且許多不同的機(jī)械配置是可行的。例如，傳送 (轉(zhuǎn)印)輥可以作為記錄介質(zhì)輸送系統(tǒng)34使用，以便于墨滴到記錄介質(zhì)32的傳送。這樣的傳送輥技術(shù)是本領(lǐng)域熟知的。在頁(yè)寬印刷頭的情況下，最方便的是將記錄介質(zhì)32移動(dòng)經(jīng)過靜止的印刷頭。然而，在掃描印刷系統(tǒng)的情況下，通常最方便的是沿著一個(gè)軸線(子掃描方向)移動(dòng)印刷頭并且沿著正交軸線(主掃描方向)以相對(duì)光柵運(yùn)動(dòng)移動(dòng)記錄介質(zhì)。油墨在壓力下被容納在油墨貯存器49中。在非印刷狀態(tài)，連續(xù)油墨噴射液滴流由于油墨捕集器42不能到達(dá)記錄介質(zhì)32，油墨捕集器42阻擋該液滴流并可能允許一部分油墨通過油墨循環(huán)單元44被循環(huán)利用。該油墨循環(huán)單元重新調(diào)整油墨并將其送回貯存器40。 這種油墨循環(huán)單元在本領(lǐng)域中是公知的。適于最佳操作的油墨壓力將取決于包括噴嘴的幾何尺寸和熱特性以及油墨的熱特性的因素的數(shù)目。恒定的油墨壓力可以在油墨壓力調(diào)節(jié)器 46的控制下通過將壓力施加到油墨貯存器40獲得?？商鎿Q地，油墨貯存器可以處于無壓力狀態(tài)或甚至處于降低壓力(真空)狀態(tài)，并且泵被使用，以在壓力下將油墨從油墨貯存器輸送到印刷頭30。在該實(shí)施例中，油墨壓力調(diào)節(jié)器46可以包括油墨泵控制系統(tǒng)。如圖1所示，捕集器42為通常稱作“刀刃”捕集器的捕集器。油墨通過油墨通道47被分配到印刷頭30。油墨優(yōu)選流動(dòng)穿過通過蝕刻穿透印刷頭30的硅基底到達(dá)其前表面形成的槽或孔，在所述前表面處設(shè)置多個(gè)噴嘴和液滴形成機(jī)構(gòu)，例如加熱器。當(dāng)印刷頭30由硅制造時(shí)，液滴形成機(jī)構(gòu)控制電路沈可以與印刷頭集成。 印刷頭30還包括偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(圖1中未示出)，其參考圖2和3更詳細(xì)地在下面描述。參考圖2，示出了連續(xù)液體印刷頭30的示意圖。印刷頭30的噴射模塊48包括形成在噴嘴板49上的噴嘴陣列或多個(gè)噴嘴50。在圖2中，噴嘴板49被附著到噴射模塊48 上。然而，如圖3所示，噴嘴板49可以與噴射模塊48集成。液體、例如油墨在壓力下通過陣列的每個(gè)噴嘴50噴射，以形成液體52的細(xì)線。在圖2中，噴嘴陣列或多個(gè)噴嘴延伸進(jìn)入圖面以及離開圖面延伸。噴射模塊48可操作，以形成通過各噴嘴的具有第一尺寸的液滴和具有第二尺寸的液滴。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，噴射模塊48包括液滴激發(fā)或液滴形成裝置觀，例如加熱器或壓電致動(dòng)器，即當(dāng)選擇性地激勵(lì)時(shí)，擾動(dòng)液體52、例如油墨的細(xì)線，以誘導(dǎo)各細(xì)線的一部分從細(xì)線斷開并且聚結(jié)，以形成液滴M、56。在圖2中，液滴形成裝置觀為在噴嘴50的一側(cè)或兩側(cè)位于噴嘴板49中的加熱器51。該類型的液滴形成裝置是已知的，并且已經(jīng)描述于例如在2002年10月1日授予 Hawkins等的美國(guó)專利No. 6,457，807B1 ；在2002年12月10日授予Jeanmaire的美國(guó)專利 No. 6，491，362B1 ；在 2003 年 1 月 14 日授予 Chwalek 等的美國(guó)專利 No. 6，505，921B2 ；在 2003年4月四日授予Jeanmaire等的美國(guó)專利No. 6，554，410B2 ；在2003年6月10日授予Jeanmaire等的美國(guó)專利No. 6，575，566B1 ；在2003年7月8日授予Jeanmaire等的美國(guó)專利 No. 6，588，888B2 ；在 2004 年 9 月 21 日授予 Jeanmaire 的美國(guó)專利 No. 6，793，328B2 ； 在2004年12月7日授予Jeanmaire等的美國(guó)專利No. 6，827，429B2 ；以及在2005年2月8 日授予Jeanmaire等的美國(guó)專利No. 6，851，796B2中。典型地，一個(gè)液滴形成裝置28與噴嘴陣列的每個(gè)噴嘴50相關(guān)聯(lián)。然而，液滴形成裝置觀可以與成組的噴嘴50或噴嘴陣列的所有噴嘴50相關(guān)聯(lián)。當(dāng)印刷頭30操作時(shí)，液滴M、56典型地被形成為多個(gè)尺寸，例如，形成第一尺寸的大液滴56和第二尺寸的小液滴M。大液滴56的質(zhì)量與小液滴M的質(zhì)量的比率典型地大約為2和10之間的整數(shù)。包括液滴M、56的液滴流58遵循液滴路徑或軌跡57。
印刷頭30還包括氣流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)60，該氣流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)60引導(dǎo)氣流62、例如空氣經(jīng)過液滴軌跡57的一部分。該部分液滴軌跡被稱為偏轉(zhuǎn)區(qū)域64。隨著氣流62與液滴55、56 在偏轉(zhuǎn)區(qū)域中相互作用，其改變液滴軌跡。隨著液滴軌跡離開偏轉(zhuǎn)區(qū)域64，液滴軌跡相對(duì)于未偏轉(zhuǎn)液滴軌跡57以被稱為偏轉(zhuǎn)角的角度行進(jìn)。與大液滴56相比，小液滴M受到氣流的影響更大，這樣小液滴軌跡66從大液滴軌跡68偏離。也就是說，小液滴M的偏轉(zhuǎn)角大于大液滴56的偏轉(zhuǎn)角。氣流62提供了充足的液滴偏轉(zhuǎn)以及由此帶來的充足的大小液滴軌跡的偏離，這樣捕集器42(如圖1、3所示) 可以被定位為攔截小液滴軌跡66和大液滴軌跡68之一，因此遵循該軌跡的液滴被捕集器 42收集，而遵循其他軌跡的液滴避開捕集器并撞擊到記錄介質(zhì)32上(如圖1和3所示)。當(dāng)捕集器42定位為攔截大液滴軌跡68時(shí)，小液滴M被充分地偏轉(zhuǎn)，以避免與捕集器42接觸并撞擊印刷介質(zhì)。當(dāng)小液滴被印刷時(shí)，這被稱為小液滴印刷模式。當(dāng)捕集器42 定位為攔截小液滴軌跡66時(shí)，大液滴56為印刷液滴。這被稱為大液滴印刷模式。參考圖3，噴射模塊48包括噴嘴陣列或多個(gè)噴嘴50。液體、例如油墨通過通道47 供應(yīng)，其在壓力下通過陣列的各噴嘴50噴射，以形成液體52的細(xì)線。在圖3中，噴嘴陣列或多個(gè)噴嘴50延伸進(jìn)入圖面中以及離開圖面延伸。與噴射模塊48相關(guān)聯(lián)的液滴激發(fā)或液滴形成裝置28 (如圖1和2所示)選擇性地被激勵(lì)，以擾動(dòng)液體52的細(xì)線，從而誘導(dǎo)細(xì)線的一部分從細(xì)線斷開，以形成液滴。以這種方式，液滴被選擇性地形成為朝向記錄介質(zhì)32運(yùn)動(dòng)的大液滴和小液滴。氣流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)60的正壓氣流結(jié)構(gòu)61位于液滴軌跡57的第一側(cè)。正壓氣流結(jié)構(gòu) 61包括具有下壁74和上壁76的第一氣流管道72。氣流管道72以大約45°的向下角度 θ從正壓源92導(dǎo)引氣體向著液滴偏轉(zhuǎn)區(qū)域64供應(yīng)。可選的密封件84在噴射模塊48和氣流管道72的上壁76之間提供空氣密封。氣流管道72的上壁76不需要延伸到液滴偏轉(zhuǎn)區(qū)域64(如圖2所示)。在圖3中， 上壁76終止于噴射模塊48的壁96處。噴射模塊48的壁96充當(dāng)終止于液滴偏轉(zhuǎn)區(qū)域64 的上壁76的一部分。氣流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)60的負(fù)壓氣流結(jié)構(gòu)63位于液滴軌跡57的第二側(cè)。負(fù)壓氣流結(jié)構(gòu)包括位于捕集器和上壁82之間的第二氣流管道78，其從偏轉(zhuǎn)區(qū)域64排出氣流。第二管道 78與負(fù)壓源94相連，該負(fù)壓源94用于幫助排出流經(jīng)第二管道78的氣體?？蛇x的密封件 84在噴射模塊48和上壁82之間提供空氣密封。如圖3所示，氣流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)60包括正壓源92和負(fù)壓源94。然而，取決于預(yù)期的具體應(yīng)用，氣流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)60可以僅包括正壓源92和負(fù)壓源94中的一個(gè)。此外，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不限于氣流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。例如，可以使用靜電或熱偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。由第一氣流管道72供應(yīng)的氣體被導(dǎo)引進(jìn)入液滴偏轉(zhuǎn)區(qū)域64，在那里其使得大液滴56遵循大液滴軌跡58并且小液滴M遵循小液滴軌跡56。如圖3所示，小液滴軌跡66 被捕集器42的前表面90截?cái)唷Ｐ∫旱蜯接觸表面90并且流下表面90并流入位于或形成于捕集器和板88之間的液體返回管道86。被收集的液體被循環(huán)并返回到油墨貯存器40 以重復(fù)利用(如圖1所示)，或者被廢棄。大液滴56繞過捕集器42并移動(dòng)到記錄介質(zhì)32 上。可選擇地，捕集器42可以被定位成截?cái)啻笠旱诬壽E68。大液滴56接觸捕集器42并流入位于或形成于捕集器42內(nèi)的液體返回管道。被收集的液體被循環(huán)以重復(fù)使用，或者被廢棄。在一些實(shí)施例中，負(fù)壓源被附接至液體返回管道86，以有助于將油墨從管道中移除。 如圖3所示，捕集器42為通常稱為“Coanda”捕集器的捕集器。參考圖4，示出了捕集器42的示例性實(shí)施例，該捕集器42具有包括液滴接觸結(jié)構(gòu) 100的前表面90，其中非印刷液滴M撞擊在該前表面上。液滴接觸結(jié)構(gòu)100包括與液體返回管道86(截然)不同的多個(gè)孔眼(微孔)102，當(dāng)各孔眼102相互比較時(shí)，各孔眼具有大體一致的尺寸?？籽?02的二維布置的一些實(shí)例在圖15㈧-(F)中示出，盡管孔眼可以根據(jù)預(yù)期的具體應(yīng)用以多種其他設(shè)計(jì)布置。孔眼可以以相等的密度在捕集器的表面上布置(如圖 15 (A)-(F)所示)或者在捕集器表面的寬度或高度上具有變化的密度。此外，孔眼的形狀不限于圓形?？籽劭梢詾榉叫?如圖15(C)所示)、矩形(如圖15㈧和⑶所示)、橢圓形 (如圖15(D)所示)或適合于預(yù)期的具體應(yīng)用的任何其他形狀。返回參考圖4，所述多個(gè)孔眼102具有臨界壓力點(diǎn)，超過該臨界壓力點(diǎn)，空氣可以將液體移離所述多個(gè)孔眼。低于該臨界壓力點(diǎn)，空氣不能從孔眼中移離液體，結(jié)果空氣不能穿過孔眼，但液體可以自由地流過孔眼。該臨界壓力點(diǎn)為液體表面張力、液體與液滴接觸結(jié)構(gòu)100的潤(rùn)濕或接觸角、以及孔眼102的尺寸的函數(shù)。隨著其流過孔眼102，經(jīng)過孔眼102 的液體流被流體的粘滯曳力限制。通過保持液滴接觸結(jié)構(gòu)內(nèi)部的真空水平，以使得在孔眼上的壓降小于臨界壓力，油墨可以被拉動(dòng)穿過孔眼，而不吸取任何空氣經(jīng)過孔眼。通過以該方式消除空氣的吸取，例如在油墨返回線路中產(chǎn)生泡沫的問題可以減少或甚至消除。空氣可以將液體移離孔眼的臨界壓力和經(jīng)過孔眼的液體流量均取決于孔眼尺寸， 臨界壓力隨著孔眼尺寸和可以流經(jīng)孔眼的液體流量的增大而下降。因此，理想的是，具有大孔眼，以允許液體快速排出，并且理想的是，具有小孔眼或者孔眼至少小于一些極限尺寸， 以防止空氣的吸入。作為這些對(duì)立要求的結(jié)果，理想的是，孔眼具有小于對(duì)于使用的真空水平可使空氣吸入時(shí)的尺寸的大體一致的尺寸。如上所述，臨界壓力點(diǎn)取決于液體與液滴接觸結(jié)構(gòu)的潤(rùn)濕角，或至少取決于具有更多的可潤(rùn)濕表面而產(chǎn)生更高的臨界壓力的孔眼的壁的潤(rùn)濕角。因此，理想的是，孔眼的壁由高可潤(rùn)濕性材料制造。對(duì)于水基液體而言，例如，這意味著包括多個(gè)孔眼的液滴接觸結(jié)構(gòu)的部分由親水材料制造。通過具有適合的孔眼尺寸、 結(jié)構(gòu)的表面面積、以及液體潤(rùn)濕特性的適當(dāng)?shù)囊旱谓佑|結(jié)構(gòu)100，可以在液滴接觸結(jié)構(gòu)100 上的壓降超過臨界壓力點(diǎn)之前獲得穿過液滴接觸結(jié)構(gòu)100的任何期望的液體流量。為了維持合適的壓降，負(fù)壓源104與液體接觸結(jié)構(gòu)100的多個(gè)孔眼102流體連通。 負(fù)壓源104包括壓力調(diào)節(jié)器106，該壓力調(diào)節(jié)器用來控制負(fù)壓，以使得負(fù)壓保持低于液滴接觸表面100的多個(gè)孔眼102的臨界壓力點(diǎn)。將單個(gè)負(fù)壓源104與壓差調(diào)節(jié)器一起使用允許根據(jù)需要真空水平在低于臨界壓力點(diǎn)的一定壓力范圍內(nèi)隨著時(shí)間的推移而變化，以適應(yīng)變化或不同的運(yùn)行條件(例如，當(dāng)較大量的液體與捕集器接觸面接觸時(shí)和當(dāng)較少量的液體與捕集器表面接觸時(shí))，同時(shí)仍維持液滴接觸結(jié)構(gòu)100上的期望壓降?？商鎿Q地，由負(fù)壓源提供的負(fù)壓可以在整個(gè)印刷頭操作期間維持在低于液體接觸結(jié)構(gòu)的多個(gè)孔眼的臨界壓力點(diǎn)的大體恒定的壓力水平。在印刷頭操作期間，非印刷液滴M撞擊液滴接觸結(jié)構(gòu)100并且通過孔眼102被拖入到該結(jié)構(gòu)中。包括孔眼102的表面90應(yīng)當(dāng)是薄的，以最小化表面上的流動(dòng)阻抗，因?yàn)榇罅鲃?dòng)阻抗限制液體從液滴接觸結(jié)構(gòu)100的移除率并且可最終影響印刷品質(zhì)。捕集器表面90優(yōu)選由諸如二氧化硅、氮化硅、碳化硅的介電材料，諸如鉭的金屬，聚合物材料，或硅構(gòu)成， 盡管其它材料可以根據(jù)預(yù)期的具體應(yīng)用使用。為了支撐薄的多孔液滴接觸表面90并提供剛性，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)108與液滴接觸結(jié)構(gòu) 100機(jī)械接觸，如圖4所示。正如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“機(jī)械接觸”指所述結(jié)構(gòu)彼此機(jī)械耦合， 但不是必須直接接觸。該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)應(yīng)由柔性材料制成，其提供增強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，而不增加太多的流動(dòng)阻抗。適合的柔性材料的例子為諸如鉭的金屬、諸如聚酰亞胺或SU-8(可從 Microchem公司，牛頓，馬薩諸塞州購(gòu)得)的聚合物或介電材料，盡管根據(jù)具體的應(yīng)用其它材料可以適用。根據(jù)預(yù)期的應(yīng)用，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)108包括通過流體回流管線與循環(huán)單元或廢料箱流體連通的多個(gè)流體通道110。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)108的流體通道110包括大于液滴接觸結(jié)構(gòu) 100中的孔眼102的尺寸的開口。開口的大尺寸導(dǎo)致比液滴接觸結(jié)構(gòu)100的多個(gè)孔眼102 的流體阻抗低的流體阻抗，使得流體更快速并且更容易地通過流體通道110。在圖4中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)108位于液滴接觸結(jié)構(gòu)100的內(nèi)部側(cè)(內(nèi)側(cè))。由于典型地非印刷液滴M不始終在捕集器42的前表面90的頂部撞擊前表面90， 在一些實(shí)施例中，在液滴撞擊區(qū)域以上的捕集器表面可以包括非多孔區(qū)段111。在一些實(shí)施例中，所有來自撞擊捕集器的前表面90的液滴的液體通過孔眼102從捕集器表面移除。在其它實(shí)施例中，例如圖4中所示，僅僅來自撞擊捕集器前表面的液滴的一部分液體通過孔眼102被抽出。在這樣的實(shí)施例中，邊緣112的半徑使得流體能夠從該表面流下以圍繞邊緣流動(dòng)并進(jìn)入液體返回管道86。進(jìn)入液體返回管道的液體從這里被抽出并借助于附加真空源114返回到油墨貯存器。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)108可以為一個(gè)連續(xù)層，如圖4所示，但是，如圖5所示，其不必均勻一致，并且可由具有變化厚度的多層組成(通常稱為階梯式或?qū)盈B式)。換句話說，加強(qiáng)結(jié)構(gòu) 108的流體通道110可以沿液體通道的長(zhǎng)度具有變化的橫截面。圖5中的實(shí)施例例如可以利用多層蝕刻制造。多層蝕刻工藝的使用還允許根據(jù)預(yù)期的具體應(yīng)用在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)中形成橫向流動(dòng)通道。在一些實(shí)施例、例如圖6中所示的一個(gè)實(shí)施例中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)108位于液滴接觸結(jié)構(gòu) 100的外部側(cè)(外側(cè))。此外，在其它實(shí)施例、如圖7中的實(shí)施例中，可以包括兩個(gè)加強(qiáng)結(jié)構(gòu) 108A和108B。當(dāng)包括兩個(gè)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)時(shí)，一個(gè)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)108B可以位于液滴接觸結(jié)構(gòu)100的外側(cè)，并且一個(gè)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)108A可以位于液滴接觸結(jié)構(gòu)100的內(nèi)側(cè)。為了使在非印刷液滴撞擊捕集器的前表面時(shí)可能產(chǎn)生的噴霧最小化，優(yōu)選將位于液滴接觸結(jié)構(gòu)100的外側(cè)的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)108與液滴的軌跡對(duì)齊。然而，其它幾何形狀也可以被使用。在一些實(shí)施例中，液滴接觸結(jié)構(gòu)可以與流體源流體連通。根據(jù)預(yù)期的具體應(yīng)用，流體源可以包括油墨貯存器、清潔流體貯存器或其它流體源。當(dāng)液滴接觸結(jié)構(gòu)與流體源流體連通時(shí)，流體可以被引入到液滴接觸結(jié)構(gòu)中，以維持孔眼的濕潤(rùn)或利用新的流體重新填滿孔眼。例如，在啟動(dòng)序列期間，清潔流體可以被引入到液滴接觸結(jié)構(gòu)和孔眼中，以便溶解任何干油墨并洗掉任何殘?jiān)?，同時(shí)潤(rùn)濕孔眼，以加強(qiáng)通過孔眼接觸液滴接觸結(jié)構(gòu)的液滴的吸收。有利地，本發(fā)明的捕集器通過減小的液滴接觸表面使液體移除率最大化，同時(shí)維持了結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性。此外，本發(fā)明的捕集器減少了積結(jié)在捕集器的液滴接觸表面上的液體并減少了空氣吸入捕集器的可能性。
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該多孔捕集器通過使用光刻掩模的多步蝕刻方法制造?？傮w上，捕集器表面材料層設(shè)置在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層上。如前面所討論，適于捕集器表面材料層的材料包括但不限于諸如二氧化硅、氮化硅、碳化硅的介電材料，諸如鉭的金屬，聚合物材料或硅。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層為薄的柔性材料層，其提供加強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度而不增加太多的流體阻力。柔性材料的實(shí)例為諸如鉭的金屬、諸如聚酰亞胺或SU-8的聚合物和介電材料。每層的具體材料取決于預(yù)期的具體應(yīng)用。在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層上提供捕集器表面材料層的步驟可以根據(jù)預(yù)期的具體應(yīng)用和選擇的特定材料通過兩層的層壓或沉積工藝獲得。第一蝕刻工藝用于在捕集器表面材料層中形成孔眼，并且第二蝕刻工藝用于在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層中形成開口。這些步驟可以按照各種順序執(zhí)行，正如下面將描述的那樣。具體的蝕刻工藝根據(jù)捕集器表面材料層和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層的選定材料來選擇。捕集器表面90的孔眼102和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層中的開口借助于材料去除工藝流體連通，并且加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與捕集器表面90機(jī)械接觸。因此，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可以直接與捕集器表面接觸，如圖4-7所示，或者加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可以與允許與捕集器表面90機(jī)械耦合的其他層接觸，如圖12所示。制造方法的一個(gè)示例性實(shí)施例如圖S(A)-(F)所示。在圖8㈧中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116被遮蓋并在第一側(cè)118蝕刻，以在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116中形成開口 120。這些開口 120對(duì)應(yīng)于流體返回通道110。未被蝕刻掉的材料122對(duì)應(yīng)于圖4中的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)108。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的第一側(cè)118上的開口 120可以隨后填充犧牲材料層124。該犧牲材料層可以為諸如聚酰亞胺或由其他材料構(gòu)成的聚合物。隨后，例如化學(xué)機(jī)械拋光(或CMP)的平面化工藝用來去除犧牲材料層124的超出的厚度，以使其降至與加強(qiáng)材料層116的第一側(cè) 118處于同樣的高度水平，如圖8(B)所示。當(dāng)開口已經(jīng)被填滿時(shí)，捕集器表面材料層1 通過沉積或?qū)訅汗に嚤辉O(shè)置，如圖8(C)所示。根據(jù)預(yù)期的具體應(yīng)用，其他工藝可以被使用，只要其充分地將各層結(jié)合在一起。如圖8(D)所示，捕集器表面材料層1 通過使用光刻掩模被遮蓋并且該層被蝕刻，在捕集器表面中形成孔眼102。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的第二側(cè)1 隨后利用光刻掩模遮蓋并被蝕刻，以形成液體移除歧管(集管)130，如圖8 (E)所示。在圖 8(F)中，材料去除工藝用來釋放犧牲材料層IM并且流體連通加強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的開口 120(現(xiàn)在的流體通道110)和捕集器表面的孔眼102。當(dāng)諸如聚酰亞胺的聚合物被用作犧牲材料層時(shí)，氧等離子體可用來去除該層。當(dāng)其他材料用作犧牲材料層時(shí)，其他去除工藝對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的?，F(xiàn)在參考圖9 (A)-(F)，示出了該方法的另一示例性實(shí)施例。如上所述，在圖9 (A) 中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116被遮蓋并且在第一側(cè)118上蝕刻，以形成加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116中的開口 120。此外，這些開口 120對(duì)應(yīng)于流體返回通道110。未被蝕刻掉的材料122對(duì)應(yīng)于圖 5中的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)108的一部分。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的第一側(cè)118上的開口 120可以隨后填充有犧牲材料層124。隨后，諸如化學(xué)機(jī)械拋光(或CMP)的平面化工藝用來去除犧牲材料層124的超出的厚度，以使其降至與加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的第一側(cè)118處于同樣的高度水平，如圖9(B)所示。當(dāng)開口 120已經(jīng)被充滿時(shí)，捕集器表面材料層通過沉積或?qū)訅汗に囋O(shè)置(未示出)。捕集器表面材料層126利用光刻掩模遮蓋并且該層被蝕刻，如圖9(C)所示，在捕集器表面中形成孔眼102。在圖9(D)中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的第二側(cè)1 利用第三光刻掩模遮蓋并蝕刻，以在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的背側(cè)(或第二側(cè))1 中形成開口 132。 這些開口 132的橫截面不同于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的第一側(cè)118中蝕刻的開口 120的橫截面。在圖9(E)中，第四光刻掩模用來再次遮蓋加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的第二側(cè)128，并且其隨后被再次蝕刻，以形成液體移除歧管130。材料去除工藝用來釋放犧牲材料層124，流體連通加強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的開口 132和120(現(xiàn)在的流體通道110)和捕集器表面的孔眼102(如圖 9(F)所示)。如上所述，將使用的具體的材料去除工藝取決于選定用于犧牲材料層的特定材料。不是必須在施加捕集器表面材料層之前在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層中蝕刻開口，如參考圖 IO(A)-(D)描述的示例性實(shí)施例所示。在圖10(A)中，捕集器表面材料層1 通過沉積或?qū)訅汗に囋O(shè)置在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的第一側(cè)118上。正如先前說明的那樣，根據(jù)預(yù)期的具體應(yīng)用，可以使用其他工藝將各層充分結(jié)合在一起。捕集器表面材料層126利用第一光刻掩模遮蓋并且該層被蝕刻，在捕集器表面中形成孔眼102，如圖10(B)所示。接著，在圖 10(C)中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的第二側(cè)1 利用第二光刻掩模遮蓋并被蝕刻，以在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的背側(cè)(或第二側(cè))1 上形成開口 132。這些開口 132限定加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的流體通道110的位置。隨后，在圖I(KD)中，附加的光刻掩模用于遮蓋加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的第二側(cè)128，并且加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的該第二側(cè)128隨后也被蝕刻，以形成液體返回歧管 130。該最后的蝕刻工藝額外地流體連通加強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的開口(現(xiàn)在的流體通道110)和捕集器表面的孔眼102。此外，在該方法的一些實(shí)施例、例如圖Il(A)-Il(E)的示例性實(shí)施例中，捕集器表面材料層可以被首先蝕刻，從而形成蝕刻加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層中使用的掩模。當(dāng)使用該方法時(shí)， 捕集器表面材料層1 通過沉積或?qū)訅菏┘拥郊訌?qiáng)結(jié)構(gòu)材料層108上，如圖Il(A)所示。 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層為薄的柔性材料層，其提供加強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度而不增加太多的流動(dòng)阻力。柔性材料的實(shí)例為諸如鉭的金屬或者諸如聚酰亞胺或SU-8的聚合物。在圖Il(B)中，第一光刻掩模被施加并且捕集器表面材料層1 被蝕刻，在捕集器表面中形成孔眼102。在第一蝕刻工藝完成后，經(jīng)蝕刻的捕集器表面材料層形成在第二蝕刻工藝期間使用的掩模，以如圖11 (C)所示使用各向異性(非均勻)蝕刻工藝或使用各向同性(均勻)蝕刻工藝(未示出)蝕刻穿過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層108的流體通道。當(dāng)采用各向異性蝕刻工藝時(shí)，流體通道具有大體上與捕集器表面層中的孔眼相同的一致橫截面。當(dāng)采用各向同性蝕刻工藝時(shí)，各層的材料特性的差別將導(dǎo)致加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層中的開口(流體通道)大于捕集器表面材料層中的開口(孔眼)。由于各向同性蝕刻的特性，穿過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層的厚度的流體通道的橫截面變化。而且，不能使用單一的各向同性蝕刻工藝產(chǎn)生小于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層的厚度的流體通道橫截面?？商鎿Q地，可以使用兩步蝕刻工藝，以通過各向同性蝕刻工藝和隨后的各向異性蝕刻工藝蝕刻加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層108。在圖Il(D)中，采用各向異性蝕刻工藝，以蝕刻穿過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層108。隨后在圖Il(E)中，采用各向同性蝕刻工藝，以增大穿過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層108蝕刻的流體通道的橫截面。與單一各向同向蝕刻工藝相比，在兩步蝕刻工藝中形成的穿過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層的厚度的流體通道的橫截面更均勻一致。此外，高縱橫比流體通道(橫截面寬度小于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層的厚度)可以利用兩步蝕刻工藝形成。在該方法的一些實(shí)施例中，為了蝕刻工藝的更高精度，采用蝕刻阻止件。蝕刻阻止件為不被用來蝕刻另一材料層的蝕刻工藝蝕刻的材料。例如當(dāng)利用DRIE工藝蝕刻硅時(shí)，二氧化硅或氮化硅可以用作蝕刻阻止件。該蝕刻阻止材料可以隨后通過使用不損害硅的蝕刻工藝去除。當(dāng)使用蝕刻阻止件時(shí)，蝕刻的深度將通過蝕刻阻止件的位置或深度控制，而不是僅僅通過時(shí)間控制。在圖12(A)_12(D)所示的示例性實(shí)施例中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116直接與蝕刻阻止層134的第一表面接觸。蝕刻阻止層134的第二表面直接與捕集器表面材料層1 接觸， 如圖12(A)所示。因此，由于被蝕刻的層的可變厚度，在沒有蝕刻阻止件處，蝕刻可以變化， 蝕刻阻止件確保了層被蝕刻到一致的深度。參考圖12(B)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116利用光刻掩模遮蓋并且隨后被蝕刻到蝕刻阻止層134。在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116中蝕刻的開口對(duì)應(yīng)于流體通道110。同樣，如圖12(C)所示，捕集器表面材料層1 利用光刻掩模遮蓋并且隨后被蝕刻到蝕刻阻止層134。蝕刻在捕集器表面材料層126中的開口對(duì)應(yīng)于捕集器表面中的孔眼102。最終，如圖12(D)所示，光刻掩模從捕集器表面材料層1 和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116 的表面去除，并且蝕刻阻止層134被除去，以流體連通捕集器表面的孔眼102和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的開口(流體通道)110。用于蝕刻阻止層去除的具體必要工藝取決于選擇為蝕刻阻止件的特定材料，并且其對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。然而，蝕刻阻止層的位置不限于位于捕集器表面材料層和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層之間。 例如，如圖13(A)-(F)所示，蝕刻阻止層134可以位于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116和基底136之間。 基底例如可以為硅，盡管根據(jù)預(yù)期的具體應(yīng)用其他材料可以被使用。當(dāng)蝕刻阻止層134位于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116和基底136之間時(shí)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的開口(其變成為流體通道110)通過利用光刻掩模遮蓋加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116和蝕刻到蝕刻阻止層134產(chǎn)生。這可以在一個(gè)步驟中完成(未示出)，或者，如圖13(A)中的示例性實(shí)施例所示，第一光刻掩模可以被施加并且加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116可以蝕刻特定的一段時(shí)間，但在到達(dá)蝕刻阻止層134之前停止，從而在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116中形成開口 120。隨后，如圖13(B)所示，另一光刻掩模被使用， 并且加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層被蝕刻到蝕刻阻止層134。該兩步蝕刻工藝形成開口 120(以及隨后的流體通道110)，其中沿開口 120的長(zhǎng)度具有變化的橫截面。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的開口 120隨后填充犧牲材料層124。隨后，諸如化學(xué)機(jī)械拋光(或CMP)的平面化工藝用來除去犧牲材料層124的超出的厚度，以使其降至與加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的第一側(cè)118處于相同的高度水平，如圖13(C)所示。當(dāng)開口 120被充滿時(shí)，捕集器表面材料層1 可以隨后通過沉積或?qū)訅汗に囋O(shè)置。根據(jù)預(yù)期的具體應(yīng)用，可以使用其他工藝，只要其充分將層結(jié)合在一起。根據(jù)上述其他實(shí)施例所述，捕集器表面材料層126利用光刻掩模遮蓋并且該層被蝕刻， 以在捕集器表面中形成孔眼102(如圖13⑶所示)。此外，基底136可以被遮蓋并且被蝕刻，以形成例如液體移除歧管130，如圖13(E)所示。蝕刻阻止層134和犧牲材料層124隨后被除去，將捕集器表面的孔眼102、流體通道110和液體移除歧管130流體連通。然而，在被附著到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)上時(shí)，液體返回歧管130不需要被蝕刻。例如，液體返回歧管可以附著在各自已經(jīng)形成的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)/捕集器表面組件上。在圖14(A)_14(D)中所示的示例性實(shí)施例中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116直接與捕集器表面材料層126接觸。如圖14(A)所示，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層被提供。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116的一個(gè)例子為硅。在圖14(B)中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層利用光刻掩模遮蓋并隨后蝕刻穿透。對(duì)于硅加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116而言，DRIE蝕刻工藝可以用來在晶片開口的高縱橫比。蝕刻在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116中的開口對(duì)應(yīng)于流體通道110。參考圖14(C)，諸如聚酰亞胺或干照片成像用聚合物材料的薄干膜材料被層壓或粘結(jié)在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層116上。最后，如圖14(D)所示，光刻掩模被應(yīng)用，以蝕刻捕集器表面材料層126中的捕集器表面的孔眼102。該最后的蝕刻流體連通捕集器表面的孔眼102和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的開口(流體通道)110。圖15 (A)-15 (E)示出了液滴接觸結(jié)構(gòu)的孔眼的示例性布置方式。在圖15 (A)中，孔眼為沿基本上平行于液滴方向延伸的長(zhǎng)槽。在圖15(B)中，孔眼為基本上垂直于液滴方向延伸的長(zhǎng)槽。在圖15(C)中，孔眼具有方形或矩形形狀。在圖15(D)中，孔眼為橢圓形。在圖15(E)中，孔眼為以方形圖案布置的圓。在圖15(F)中，孔眼為以六邊形圖案布置的圓。 其他形狀或模式也是可行的。在下面的例子中，相應(yīng)于圖12㈧到12⑶的制造步驟，提供了本發(fā)明的制造方法的示例性實(shí)施例并且沒有包括本發(fā)明所有可能的實(shí)施例。絕緣體上硅(“S0I”)晶片被選擇為具有下列構(gòu)造具有厚度為25 μ m的硅層(“捕集器表面材料層”)、厚度為Iym的二氧化硅層(“蝕刻阻止材料層”)以及厚度為350μπι 的第二硅層(“加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層”)。SOI晶片被氧化，以在捕集器表面材料層和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層中的每一個(gè)上形成2 μ m的二氧化硅層。晶片通過光刻被圖案化，以限定用于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層的蝕刻圖案。RIE用于在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層上蝕刻二氧化硅，以形成用于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層的蝕刻掩模。DRIE隨后用于蝕刻加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層。當(dāng)蝕刻達(dá)到蝕刻阻止材料層時(shí)蝕刻停止。該步驟在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層中形成流體通道。晶片同樣通過光刻被圖案化，以限定用于捕集器表面材料層的光刻圖案。反應(yīng)離子蝕刻(“RIE”)用于在捕集器表面材料層蝕刻二氧化硅，以形成用于捕集器表面材料層的蝕刻掩模。深反應(yīng)離子蝕刻(“DRIE”)隨后用于蝕刻捕集器表面材料層。當(dāng)蝕刻到達(dá)蝕刻阻止材料層時(shí)蝕刻停止。該步驟在捕集器表面材料層中形成孔眼尺寸為大約3 μ m到大約 5μπι的孔眼。RIE用于蝕刻掉暴露的二氧化硅。RIE為在蝕刻阻止材料層中去除材料以將捕集器表面材料層中的孔眼機(jī)械耦合到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層中的流體通道的材料去除工藝。部件列表
20連續(xù)噴墨印刷系統(tǒng)
22圖像源
24圖像處理單元
26機(jī)構(gòu)控制電路
28裝置
30印刷頭
32記錄介質(zhì)
34記錄介質(zhì)輸送系統(tǒng)
36記錄介質(zhì)輸送控制系統(tǒng)
38微控制器
40貯存器
42捕集器
44循環(huán)單元
46壓力調(diào)節(jié)器
47通道
48噴射模塊49噴嘴板50多個(gè)噴嘴51加熱器52 液體54 液滴56 液滴57 軌跡58液滴流60氣流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)61正壓氣流結(jié)構(gòu)62 氣體63負(fù)壓氣流結(jié)構(gòu)64偏轉(zhuǎn)區(qū)域66小液滴軌跡68大液滴軌跡72第一氣流管道74 下壁76 上壁78第二氣流管道82 上壁84密封件86液體返回管道88 板90前表面92正壓源94負(fù)壓源96 壁100液滴接觸結(jié)構(gòu)102 孔眼104負(fù)壓源106壓力調(diào)節(jié)器108加強(qiáng)結(jié)構(gòu)110流體通道111非多孔區(qū)段112具有半徑的邊緣114附加真空源116加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層118加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層的第一側(cè)
120加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層的第
122通過蝕刻剩下的材料
124犧牲材料層
126捕集器表面材料層
128加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層的第
130液體移除歧管
132加強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料層的第
134蝕刻阻止層
136基底
權(quán)利要求
1.一種印刷頭，其包括捕集器，其包括液滴接觸結(jié)構(gòu)，該液滴接觸結(jié)構(gòu)包括多個(gè)孔眼，當(dāng)相互比較時(shí)，所述多個(gè)孔眼中的每一個(gè)具有大體一致的尺寸，所述多個(gè)孔眼具有臨界壓力點(diǎn)，超過該臨界壓力點(diǎn)，空氣可使液體移離所述多個(gè)孔眼；以及負(fù)壓源，其與所述液體接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼流體連通，該負(fù)壓源包括壓力調(diào)節(jié)器， 該壓力調(diào)節(jié)器控制負(fù)壓，以使得該負(fù)壓保持低于所述液體接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼的臨界壓力點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的印刷頭，其特征在于，捕集器進(jìn)一步包括物理上不同于所述液滴接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼的液體返回管道。
3.如權(quán)利要求2所述的印刷頭，其特征在于，捕集器進(jìn)一步包括與所述液體返回管道流體連通的負(fù)壓源。
4.如權(quán)利要求1所述的印刷頭，其特征在于，進(jìn)一步包括與所述液滴接觸結(jié)構(gòu)接觸的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)流體通道，通過所述流體通道可以移除來自于所述多個(gè)孔眼的液體。
5.如權(quán)利要求4所述的印刷頭，其特征在于，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)流體通道包括開口， 所述開口具有與所述液滴接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼相比較低的流體阻抗。
6.如權(quán)利要求4所述的印刷頭，其特征在于，所述加強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括具有第一壁厚的第一層和具有第二壁厚的第二層，第一壁厚不同于第二壁厚。
7.如權(quán)利要求4所述的印刷頭，其特征在于，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)為位于液滴接觸結(jié)構(gòu)的第一側(cè)的第一加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，捕集器進(jìn)一步包括位于液滴接觸結(jié)構(gòu)的第二側(cè)的第二加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的印刷頭，其特征在于，所述多個(gè)孔眼以二維圖案布置。
9.如權(quán)利要求1所述的印刷頭，其特征在于，包括所述多個(gè)孔眼的液滴接觸結(jié)構(gòu)的部分由親水材料制成。
10.如權(quán)利要求1所述的印刷頭，其特征在于，液滴接觸結(jié)構(gòu)位于還包括非多孔區(qū)段的捕集器的表面上。
11.如權(quán)利要求1所述的印刷頭，其特征在于，進(jìn)一步包括液體源，其與液滴接觸結(jié)構(gòu)液體連通，以向所述多個(gè)孔眼提供液體。
12.如權(quán)利要求1所述的印刷頭，其特征在于，由負(fù)壓源提供的負(fù)壓保持在低于液滴接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼的臨界壓力點(diǎn)的基本上恒定的壓力水平。
13.如權(quán)利要求1所述的印刷頭，其特征在于，由負(fù)壓源提供的負(fù)壓隨著時(shí)間推移在低于液滴接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼的臨界壓力點(diǎn)的一定壓力范圍內(nèi)變化。
14.一種印刷方法，其包括提供捕集器，該捕集器包括液滴接觸結(jié)構(gòu)，該液滴接觸結(jié)構(gòu)包括多個(gè)孔眼，當(dāng)相互比較時(shí)，所述多個(gè)孔眼中的每一個(gè)具有大體一致的尺寸，所述多個(gè)孔眼具有臨界壓力點(diǎn)，超過該臨界壓力點(diǎn)，空氣可以將液體移離所述多個(gè)孔眼；提供負(fù)壓源，該負(fù)壓源與液體接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼流體連通；利用壓力調(diào)節(jié)器控制負(fù)壓，以使得該負(fù)壓保持低于液滴接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼的臨界壓力點(diǎn)；從噴射模塊噴射液滴；以及使從噴射模塊噴出的一些液體微滴與液滴接觸結(jié)構(gòu)接觸，在接觸液滴接觸結(jié)構(gòu)之后， 所述液體微滴將空氣移離所述多個(gè)孔眼。
全文摘要
一種印刷頭，其包括捕集器(42)和負(fù)壓源(104)。該捕集器包括液滴接觸結(jié)構(gòu)(100)。該液滴接觸結(jié)構(gòu)包括多個(gè)孔眼(102)，當(dāng)相互比較時(shí)，所述多個(gè)孔眼中的每一個(gè)具有大體一致的尺寸。所述多個(gè)孔眼具有臨界壓力點(diǎn)，超過該臨界壓力點(diǎn)，空氣可以將液體移離所述多個(gè)孔眼。負(fù)壓源與液體接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼流體連通。該負(fù)壓源包括壓力調(diào)節(jié)器(106)，以控制負(fù)壓，從而使得該負(fù)壓保持低于液滴接觸結(jié)構(gòu)的所述多個(gè)孔眼的臨界壓力點(diǎn)。
文檔編號(hào)B41J2/185GK102427949SQ201080022147
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者C-F·徐, Q·楊, S·關(guān), Y·謝 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司