微流體噴射頭的維護閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制流體流經(jīng)噴射芯片的設(shè)備和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，一種噴射芯片包括基底、流動特征層、噴嘴板和一個或多個閥?；装ㄒ粋€或多個流體通道和一個或多個流體端口，每個流體端口與一個或多個流體通道中的至少一個連通。流動特征層被布置在基底上，且流動特征層包括一個或多個流動特征，每個流動特征與一個或多個流體端口中的至少一個連通。噴嘴層被布置在流動特征層上，且噴嘴層包括一個或多個噴嘴，每個噴嘴與一個或多個流動特征中的至少一個連通，使得由一個或多個流體通道、一個或多個流體端口、一個或多個流動特征和一個或多個噴嘴限定出一個或多個流體路徑。一個或多個閥選擇性地阻礙流體流經(jīng)一個或多個流體路徑。
[0003]在多個示例性實施例中，一個或多個閥布置在基底中。
[0004]在多個示例性實施例中，一個或多個閥布置在基底下方。
[0005]在多個示例性實施例中，在維護操作期間，一個或多個閥阻礙流體流經(jīng)一個或多個流體路徑的多個選擇的流體路徑。
[0006]在多個示例性實施例中，在噴出操作期間，一個或多個閥阻礙流體流經(jīng)一個或多個流體路徑的多個選擇的流體路徑。
[0007]在多個示例性實施例中，噴射芯片還包括布置在基底上的一個或多個噴射器元件。
[0008]在多個示例性實施例中，一個或多個閥包括沿一個或多個流體路徑中的至少一個布置的氣泡。
[0009]在多個示例性實施例中，一個或多個閥選擇性地阻礙流體流經(jīng)一個或多個流體端口中的至少一個。
[0010]在多個示例性實施例中，一個或多個閥包括柔性隔膜，柔性隔膜選擇性地阻礙流體流經(jīng)一個或多個流體路徑中的至少一個。
[0011]在多個示例性實施例中，柔性隔膜由彈性體形成。
[0012]在多個示例性實施例中，噴射芯片還包括氣動通道，氣動通道被構(gòu)造為沿一個或多個流體路徑中的至少一個生成壓差，使得柔性隔膜朝向較低壓力的區(qū)域偏斜。
[0013]在多個示例性實施例中，柔性隔膜構(gòu)造為與壁接合，以選擇性地阻礙流體流經(jīng)一個或多個流體路徑中的至少一個。
[0014]在多個示例性實施例中，該一個或多個閥包括雙金屬閥。
[0015]在多個示例性實施例中，雙金屬閥包括多種材料，每種材料具有不同的熱膨脹系數(shù)。
[0016]在多個示例性實施例中，雙金屬閥構(gòu)造為被加熱，使雙金屬閥沿多種材料中具有最低熱膨脹系數(shù)的材料的方向偏斜。
[0017]在多個示例性實施例中，雙金屬閥基本橫跨一個或多個流體端口中的至少一個延伸。
[0018]在多個示例性實施例中，雙金屬閥完全橫跨一個或多個流體端口中的至少一個延伸。
[0019]在多個示例性實施例中，雙金屬閥通過一個或多個安裝座與一個或多個流體端口中的至少一個間隔開。
[0020]在多個示例性實施例中，一個或多個閥中的至少一個可為壓電閥或靜電閥。
【附圖說明】
[0021]參照以下結(jié)合附圖的本發(fā)明的多個示例性實施例的詳細描述，將會更充分地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，在附圖中:
[0022]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的噴射芯片的側(cè)剖視圖；
[0023]圖1B是圖1A的噴射芯片中形成氣泡的側(cè)剖視圖；
[0024]圖1C是圖1B中具體指出的區(qū)域的放大視圖；
[0025]圖2A是制造根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的噴射芯片的第一順序側(cè)剖視圖；
[0026]圖2B是制造噴射芯片的第二順序側(cè)剖視圖；
[0027]圖2C是制造噴射芯片的第三順序側(cè)剖視圖；
[0028]圖2D是制造噴射芯片的第四順序側(cè)剖視圖；
[0029]圖2E是制造噴射芯片的第五順序側(cè)剖視圖；
[0030]圖2F是制造噴射芯片的第六順序側(cè)剖視圖；
[0031]圖2G是制造噴射芯片的第七順序側(cè)剖視圖；
[0032]圖2H是制造噴射芯片的第八順序側(cè)剖視圖；
[0033]圖21是圖2A至圖2H中形成的噴射芯片的閥被致動的側(cè)剖視圖；
[0034]圖3A是具有根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的閥的噴射芯片的側(cè)剖視圖；
[0035]圖3B是圖3A的噴射芯片的閥被致動的側(cè)剖視圖；
[0036]圖4A是制造根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的噴射芯片的第一順序側(cè)剖視圖；
[0037]圖4B是制造噴射芯片的第二順序側(cè)剖視圖；
[0038]圖4C是制造噴射芯片的第三順序側(cè)剖視圖；
[0039]圖4D是圖4A至圖4C中形成的噴射芯片的閥被致動的側(cè)剖視圖；
[0040]圖5A是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的噴射芯片的側(cè)剖視圖；以及
[0041]圖5B是5B的噴射芯片的閥被致動的側(cè)剖視圖。
【具體實施方式】
[0042]本申請的多個示例性實施例涉及控制流體經(jīng)過噴射芯片(例如微流體噴射頭)的設(shè)備和方法。噴射芯片可被構(gòu)造為從其中存儲和/或噴射和/或引導(dǎo)例如墨水的流體。噴射芯片可例如被應(yīng)用在噴墨打印機。
[0043]噴射芯片可被設(shè)置為多種構(gòu)造以適合特殊的使用需要。在多個實施例中，多個噴射芯片可被設(shè)置為形成一種打印頭，這種打印頭能夠跨過介質(zhì)(例如一張紙)的表面的長度和/或?qū)挾纫苿?，以將流體順序地投射在介質(zhì)的多個部分上。在這樣的實施例中，多個噴射芯片可形成掃描打印頭。在多個實施例中，多個噴射芯片可被設(shè)置為形成一種打印頭，這種打印頭可基本上在介質(zhì)的寬度上延伸。在這樣的實施例中，多個噴射芯片可形成頁寬式打印頭。在頁寬式打印頭中，可出現(xiàn)基本上更多數(shù)量(例如二十倍的)的噴射芯片。因此，例如在維護操作期間，頁寬式打印頭可構(gòu)造為使用更大量的墨水。
[0044]在多個實施例中，為了促進形成打印頭的噴射芯片的適當(dāng)和/或連續(xù)的性能，維護操作可包括使擦拭構(gòu)件沿噴射芯片的一部分經(jīng)過，以取出臟污的、不適當(dāng)?shù)?、或其它不想要的流體，以清除雜物，和/或使這些打印頭就緒。這樣的操作的示例性實施例被描述在美國專利申請公開第2013/0215191號中。在這樣的實施例中，擦拭構(gòu)件可具有通過噴射芯片吸墨水，因而消耗儲存在噴射芯片中或與噴射芯片相關(guān)的墨水的效果。在對頁寬式打印頭實施擦拭操作的多個實施例中，大量的墨水會以這樣的方式被消耗，例如，與掃描式打印頭相比會增加二十倍的墨水消耗。在多個實施例中，與特定的打印頭相關(guān)聯(lián)的所有噴射芯片在特定維護操作期間可能不必需要維護。因此，由于打印頭中的緊公差和/或幾何形狀，選擇性地擦拭某些打印頭而同時隔離開其它打印頭可能是不可行的。因此，期望提供一種微機電系統(tǒng)(MEMS)以抑制(例如降低、最小化、和/或阻止)維護操作期間無意的和/或非必要的墨水損失。
[0045]參照圖1A，圖1不出了噴射芯片(大體由附圖標(biāo)記100表不)的一個不例性實施例的剖視圖。噴射芯片100可包括基底110、多個流體噴射器元件120、流動特征層130、和/或噴嘴層140。在多個實施例中，噴射芯片100可具有不同構(gòu)造。
[0046]基底110可由半導(dǎo)體材料(例如硅片)形成。一個或多個流體端口 112可為通過加工基底110的一些部分而沿基底110的頂面形成的孔。如本文所述，舉幾個例子，加工噴射芯片的一些部分可例如包括如研磨的機械變形、化學(xué)蝕刻、或由光刻膠圖案化所需的結(jié)構(gòu)?？杉庸せ譏1的背側(cè)，以形成分別與流體端口 112流體連通的一個或多個流體通道114。流體通道114可與墨水源(例如墨水儲存器)流體連通。
[0047]—個或多個噴射器元件120可被設(shè)置在基底110上。噴射器元件120可包括一種或多種傳導(dǎo)和/或抗性(resistive)材料，使得當(dāng)向噴射器元件120供電時，致使熱量在噴射器元件120上和/或附近累積。在