喷墨打印头的制作方法

本发明涉及喷墨打印头，且特别地但不排他地，涉及具有交错流体端口的喷墨打印头。

在喷墨打印机中，已知提供这样的喷墨打印头，其具有在基板上以阵列的形式彼此相邻布置的多个微滴产生单元，每个微滴产生单元具有流体室、喷嘴和与其相关联的致动器，由此致动器被控制以使流体微滴从喷嘴喷射到打印介质上。使用这样的功能，字符和图像可以以受控的方式打印在打印介质上。

为了增加喷墨打印机的分辨率，可能需要增加喷墨打印头内的喷嘴的数量。

然而，增加喷墨打印头中喷嘴的数量需要增加流体室的数量、致动器的数量和/或基板材料的尺寸，并因此产生工程、制造、设计和成本挑战。

例如，当增加固定尺寸的基板内的流体室的数量时，相邻流体室之间的距离减小。因此，相邻流体室之间可能存在较少的可用空间用于对电迹线(electricaltraces)进行走线，例如可能需要这些电迹线向对应的致动器提供信号(例如，驱动信号)。

考虑到减小的可用空间，尽管可以减小电迹线的宽度，但是减小电迹线的宽度会增加电迹线的电阻，且因此可能需要更大的信号来控制这样的致动器，这可能是不期望的。

此外，增加的电阻可能导致被吸引通过电迹线的具有减小的宽度的部分的增加的电流。

此外，增加的电流可能导致在电迹线的具有减小的宽度的部分内产生增加的热量(例如，局部发热)，从而导致由于例如烧坏和/或电熔断的原因的电迹线的故障。

应理解，一个或更多个电迹线的故障可能会不利地影响喷墨打印头的操作性能。例如，如果用于向致动器提供驱动信号的电迹线故障，则该执行器可能无法正常工作或根本不起作用。

此外，具有包括微米(μm)宽度尺寸的电迹线的喷墨打印头可能难以使用当前可用的制备技术制造(例如，低于4μm可能难以制造)，并且因此，与具有相对较宽轨迹的电迹线的喷墨打印头相比，可能具有较差的制造良率。此外，这样的电迹线可能易于开裂/失效，并且因此可能影响喷墨打印头的可靠性。

尽管可以增加电迹线的厚度以补偿减小的宽度，但是增加电迹线的厚度通常需要增加相邻流体端口之间的空间，这在固定尺寸的基板上可能导致基板上的相关联的喷嘴数量的减少，这又将导致分辨率的降低。

此外，增加电迹线的厚度意味着可能难以实现在电迹线上沉积保护覆盖层(例如，钝化材料)，这是由于电迹线的侧壁的竖直高度的增加。

因此，任何这种保护覆盖层可能不可靠，这可能导致其开裂。这样的开裂又可能导致流体与电迹线接触。与电迹线接触的流体是不期望的，这是因为由于例如流体和电迹线之间的电短路，流体可能导致电迹线失效。

可以增加保护覆盖层的厚度，以便充分地覆盖具有增加的厚度的电迹线的侧壁(例如，以减少保护稍后开裂的可能性)。然而，增加电迹线和/或保护覆盖层的厚度添加了沉积在其上的基板的表面的形貌(topography)。应理解，增加表面的形貌可能增加在其上沉积其它特征/元件的难度。例如，将封盖层牢固地结合到基板的表面可能更具挑战性。

本发明寻求解决上述问题。

在第一方面，提供了一种喷墨打印头，其包括流体室基板，该流体室基板具有在其中以阵列设置的至少两个微滴单元，该至少两个微滴单元包括：流体室；设置在流体室基板的第一表面处的第一流体端口，其中，该第一流体端口与流体室流体连通；喷嘴，其形成在设置在流体室基板的第二表面处的喷嘴层中并与流体室流体连通；振动板，其设置在流体室基板的第一表面处，振动板包括用于实现流体室内的压力波动的致动器；且其中，微滴单元围绕大体上在微滴单元的宽度方向上延伸的轴线彼此相邻地布置，其中，微滴单元的第一流体端口大体上在微滴单元的长度方向上彼此交错第一交错偏移距离，且其中，布线层(wiringlayer)在流体室基板的第一表面上方并且在第一流体端口之间延伸。

优选地，在第一流体端口之间延伸的布线层包括电迹线。

优选地，在第一流体端口之间延伸的布线层包括一个或更多个电迹线，其中，该一个或更多个电迹线中的至少一个配置为向微滴单元的相应致动器提供信号。

优选地，该一个或更多个电迹线的厚度小于2微米(μm)。

优选地，在第一流体端口之间延伸的布线层包括保护覆盖材料，其中，保护覆盖材料包括钝化材料(passivationmaterial)。

优选地，该至少两个微滴单元还包括设置在流体室基板的第一表面处的第二流体端口，且其中，相应的第二流体端口与相应的流体室流体连通，其中，相应的第二流体端口大体上在微滴单元的长度方向上彼此交错第二交错偏移距离，其中，布线层在流体室基板的第一表面上方并且在第二流体端口之间延伸。

优选地，分离间隙设置在布线层的侧壁和第一流体端口之间，和/或分离间隙设置在布线层和第二流体端口之间。

优选地，第一流体端口是流体入口端口，和/或其中，第二流体端口是流体出口端口。

优选地，微滴单元的相应的流体室、喷嘴和/或致动器大体上在微滴单元的长度方向上交错第一交错偏移距离或第二交错偏移距离。

优选地，交错偏移距离大于第一流体端口的最宽区域(wr)的长度。

优选地，第一交错偏移距离大体上等于第二交错偏移距离。

优选地，一个或更多个第一流体端口或第二流体端口被成形为具有映像对称性(reflectionsymmetry)。

优选地，第一流体端口大体上是：三角形、正方形、长方形、五边形、六边形、菱形、椭圆形或圆形。

优选地，第二流体端口大体上是：三角形、正方形、长方形、五边形、六边形、菱形、椭圆形或圆形。

优选地，一个或更多个第一流体端口或第二流体端口被成形为具有映像不对称性(reflectionasymmetry)。

优选地，布线层设置在流体室基板的第一表面上。

优选地，布线层设置在一个或更多个层上，该一个或更多个层设置在流体室基板的第一表面上。

在第二方面，提供了一种喷墨打印机，其包括本文权利要求1至23中任一项所述的喷墨打印头。

在第三方面，提供了流体室基板，该流体室基板具有在其中以阵列设置的至少两个微滴单元，该微滴单元包括：流体室；设置在流体室基板的第一表面处的第一流体端口，其中，该第一流体端口与流体室流体连通；喷嘴，其形成在设置在流体室基板的第二表面处的喷嘴层中并与流体室流体连通；和振动板，其设置在流体室基板的第一表面处，振动板包括用于实现流体室内的压力波动的致动器；且其中，微滴单元围绕大体上在微滴单元的宽度方向上延伸的轴线彼此相邻地布置，其中，微滴单元的第一流体端口大体上在微滴单元的长度方向上彼此交错第一交错偏移距离，且其中，布线层在流体室基板的第一表面上方并且在第一流体端口之间延伸。

图1a是示出根据实施方案的具有微滴产生单元的喷墨打印头的横截面的示意图；

图1b是示出图1a的喷墨打印头的俯视图的示意图，该喷墨打印头具有以非交错构型布置的微滴产生单元的阵列；

图1c是示出设置在图1b的微滴产生单元的两个相邻流体端口之间的电迹线的俯视图的示意图；

图2a是示出根据实施方案的图1a的喷墨打印头的俯视图的示意图，该喷墨打印头具有以交错构型布置的微滴产生单元的阵列；

图2b是示出根据实施方案的设置在图2a的微滴产生单元的相邻流体端口之间的电迹线的俯视图的示意图；

图2c是示出根据另外的实施方案的设置在图2a的微滴产生单元的相邻流体端口之间的多个电迹线的俯视图的示意图；

图3a(i)是示出根据实施方案的矩形流体端口的示意图；

图3a(ii)是示出根据另外的实施方案的六边形流体端口的示意图；

图3a(iii)是示出根据另外的实施方案的另一六边形流体端口的示意图；

图3a(iv)是示出根据另外的实施方案的圆形流体端口的示意图；

图3b是示出以非交错构型布置的多个矩形流体端口的示意图；

图3c是示出根据实施方案的以交错构型布置的图3b的多个矩形流体端口的示意图；

图3d是示出根据另外的实施方案的以交错构型布置的图3b的多个矩形流体端口的示意图；

图3e是示出根据另外的实施方案的以交错构型布置的图3b的多个矩形流体端口的示意图；

图4a是示出以非交错构型布置的六边形流体端口的示意图；

图4b是示出根据另外的实施方案的以交错构型布置的图4a的六边形流体端口的示意图；

图4c是示出以非交错构型布置的圆形流体端口的示意图；

图4d是示出根据另外的实施方案的以交错构型布置的图4c的圆形流体端口的示意图；

图5a是示出以非交错构型布置的具有映像对称性的流体端口的示意图；

图5b是示出根据实施方案的以交错构型布置的图5a的流体端口的示意图；

图5c是示出根据另外的实施方案的以交错构型布置的具有映像不对称性的流体端口的示意图；

图6a是示出具有微滴产生单元阵列的喷墨打印头的俯视图的示意图，微滴产生单元具有以非交错构型布置的相应的流体端口；以及

图6b是示出根据实施方案的具有微滴产生单元阵列的喷墨打印头的俯视图的示意图，微滴产生单元具有以交错构型布置的流体端口。

图1a是示出根据实施方案的顶部模式(roof-mode)的喷墨打印头50的横截面的示意图。然而，应理解，本发明不限于顶部模式的喷墨打印头。

在下面的描述中，喷墨打印头50被描述为薄膜喷墨打印头(thinfilminkjetprinthead)，其可以使用任何合适的制备工艺(例如，用于制造用于微机电系统(mems)的结构的那些工艺)来制备。

然而，如将理解的，喷墨打印头50不限于薄膜喷墨打印头，喷墨打印头50也不限于使用如上述的这些处理技术来制备造，并且可以使用任何合适的制备工艺。例如，喷墨打印头50可以是大型喷墨打印头(abulkinkjetprinthead)。

喷墨打印头50包括流体室基板2和喷嘴层4。

流体室基板2包括微滴产生单元6，以下称为“微滴单元”，由此微滴单元6包括流体室10和经由流体供应通道12与其流体连通的流体入口端口13。

流体入口端口13设置在流体室基板2的顶部表面19中，朝向流体室10的沿其长度的一端。

在此实施方案中，流体(以下称为“墨(ink)”)从流体入口端口13供应到流体室10。在此实施方案中，微滴单元6还包括流体通道14，流体通道14设置在流体室基板2内，与流体供应通道12和流体室10流体连通，并且布置成提供墨在流体供应通道12和流体室10间流动的路径。

此外，微滴单元6包括与流体室10流体连通的流体出口端口16，由此墨可以经由流体通道14和形成在流体室基板2中的流体返回通道15从流体室10流动到流体出口端口16。

在此实施方案中，流体出口端口16设置在流体室基板2的顶部表面19中，朝向流体室10的与设置有流体入口端口13的端部相对的一端。

在替代的实施方案中，流体入口端口13和/或流体出口端口16可以设置在流体室10内，由此墨通过流体入口端口13和/或流体出口端口16直接流入流体室10中。

应理解，喷墨打印头包括具有流体入口端口13和流体出口端口16的微滴单元6，由此流体沿流体室10的长度从流体入口端口13连续地流动到流体出口端口16，该喷墨打印头可以被认为在环流模式下运行，以下称为“通流(through-flow)”模式。

在通流模式中，墨从流体入口端口13流动到流体室10的流速优选地被选择为使得在打印循环过程的任何时间(例如，在从喷嘴18喷射流体的过程中)，从流体入口端口13供应到流体室10的墨的体积超过从喷嘴18喷射的墨的体积。

应理解，在替代的实施方案中，可以从流体端口13和16将墨供应到流体室10，或者喷墨打印头可以不设置流体端口16和/或墨返回端口15，使得大体上供应到流体室10的全部墨从喷嘴18喷射出。在这样的实施方案中，应理解，该设备可以被认为是以非通流模式运行。

流体室基板2可以包括硅(si)，并且可以例如由硅晶片制造，而设置在流体室基板2中的特征，包括流体室10、流体供应通道12/15、流体端口13/16以及流体通道14，可以使用任何合适的制备工艺形成，例如，蚀刻工艺，诸如深反应离子蚀刻(drie)或化学蚀刻。在一些实施方案中，流体室基板2的特征可以由添加工艺(additiveprocess)形成，例如，化学气相沉积(cvd)技术(例如，等离子体增强cvd(pecvd))、原子层沉积(ald)，或者该特征可以使用蚀刻和/或添加工艺的组合形成。

喷嘴层4设置在流体室基板2的底部表面17处，由此“底部”被取为流体室基板2的其上具有喷嘴层的一侧。

在一些实施方案中，喷嘴层4可以例如通过结合工艺(例如，使用粘合剂)附接(直接地或间接地)到流体室基板2的底部表面17。

应理解，根据设备的制造工艺和所需特征，喷嘴层4和流体室基板2的底部表面17之间可能存在其它材料/层(例如，钝化材料、粘合材料)。

在一些实施方案中，打印头的各种特征的表面可以涂覆有保护性或功能性材料，例如，诸如合适的钝化或润湿材料。这样的表面可以包括例如入口端口13的内表面、出口端口16的内表面和/或流体室10的表面和/或喷嘴18的表面。

喷嘴层4可以具有例如在10μm和200μm之间的厚度，但是应理解，可以根据需要使用在所述范围之外的任何合适的厚度。

喷嘴层4可以包括任何合适的材料，并且可以包括与流体室基板2相同的材料。喷嘴层4可以包括例如金属(例如，电镀ni)、半导体(例如，硅)、合金(例如，不锈钢)、玻璃(例如，sio2)、树脂材料或聚合物材料(例如，聚酰亚胺、su8)。

在一些实施方案中，喷嘴层4可以由流体室基板2制备。

微滴单元6还包括与流体室10流体连通的喷嘴18，由此喷嘴18使用任何合适的工艺(例如，化学蚀刻、drie、激光烧蚀)形成在喷嘴层4中。喷嘴包括喷嘴入口18i和喷嘴出口18o。喷嘴出口18o的直径可以例如在5μm和100μm之间，但是喷嘴出口18o的直径可以例如根据特定应用所需在该范围之外。

此外，本领域技术人员将理解，喷嘴18可以根据需要采取任何合适的形式和形状，由此，例如，喷嘴入口18i可以具有大于喷嘴出口18o的直径。

在替代的实施方案中，喷嘴入口18i的直径可以等于或小于喷嘴出口18o的直径。

微滴单元6还包括设置在流体室基板2的顶部表面19上并被布置成覆盖流体室10的振动板20。应理解，流体室基板2的顶部表面19被认为是流体腔基板2的与底部表面17相对的表面。

振动板20是可变形的以在流体室10中产生压力波动，从而改变流体室10内的体积，使得墨可以经由喷嘴18例如作为微滴从流体室10排出，和/或用于将墨例如经由流体入口端口13和流体出口端口16吸到流体室中。

振动板20可以包括任何合适的材料，例如，诸如金属、合金、介电材料和/或半导体材料。合适的材料的示例包括氮化硅(si3n4)、二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、二氧化钛(tio2)、硅(si)或碳化硅(sic)。应理解，振动板20可以另外地或可选地包括多层材料。

振动板20可以使用任何合适的技术形成，例如，诸如ald、溅射、电化学工艺和/或cvd技术。应理解，对应于流体端口13/16的孔21可以例如在形成振动板20的过程中使用图案化技术/掩模技术设置在振动板20中。

应理解，孔21可以具有与流体端口13/16相同的形状，或者可以具有不同的形状。

在一些实施方案中，振动板可以由流体室基板2形成。

振动板20的厚度可以是根据应用所需的任何合适的厚度，例如，在0.3μm和10μm之间。然而，本领域技术人员将理解，与更柔性的振动板相比，过硬的振动板可能需要向设置在其上的致动器提供相对较大的信号，以便获得特定的变形量，而与更刚性的振动板相比，过于柔性的振动板可能会影响设备的可靠性和/或特定性能参数。

微滴单元6还包括作为机电能量源的致动器22，该致动器22设置在振动板20上并被布置成使振动板20变形。

在以下实施方案中，致动器22被描绘为包括位于两个电极之间的压电元件24的压电致动器22。然而，应理解，可以使用能够使振动板20变形的任何合适类型的致动器或电极构型。

压电元件24可以例如包括锆钛酸铅(pzt)，但是可以使用任何合适的材料。

下部电极26设置在振动板20上。压电元件24使用任何合适的制备技术设置在下部电极26上。例如，溶胶-凝胶沉积技术和/或ald可以用于在下部电极26上沉积连续的压电材料层，以形成压电元件24。

上部电极28设置在压电元件24上，在压电元件24的与下部电极26相对的一侧处。下部电极26和上部电极28可以包括任何合适的材料，例如，铱(ir)、钌(ru)、铂(pt)、镍(ni)、氧化铱(ir2o3)、ir2o3/ir、铝(al)以及/或金(au)。下部电极26和上部电极28可以使用任何合适的技术形成，例如，诸如溅射技术。

应理解，除了上部电极28/下部电极26和压电元件24之外，还可以根据需要设置另外的材料/层(未示出)。例如，可以在上部电极28和压电元件24之间设置钛(ti)粘合材料，以改善它们之间的粘合性。此外，可以在下部电极26和振动板20之间设置粘合层。

布线层30设置在振动板20上，由此布线层30可以包括例如两个或更多个电迹线32a/32b，以将压电致动器22的上部电极28和/或下部电极26连接到驱动电路(未示出)。电迹线32a/32b可以具有在0.01μm和2μm之间的厚度，且优选地在0.1μm和1μm之间，且更优选地在0.3μm和0.7μm之间。

电迹线32a/32b优选地包括具有合适导电性的导电材料，例如，铜(cu)、金(ag)、铂(pt)、铱(ir)、铝(al)、氮化钛(tin)。

应理解，电迹线32a/32b可以从驱动电路(未示出)向电极26/28提供信号。

布线层30可以包括另外的材料(未示出)，例如，钝化材料33，以保护电迹线32a/32b例如免受环境的影响，减少电迹线的氧化，和/或在打印头的操作过程中，防止电迹线32a/32b接触墨等。

附加地或替代地，钝化材料33可以包括介电材料，该介电材料设置成例如当电迹线32a/32b一个堆叠在另一个顶上或彼此相邻设置时将电迹线32a/32b彼此电绝缘。

钝化材料可以包括任何合适的材料，例如：sio2、al2o3。

如本领域技术人员将理解的，布线层30还可以包括电连接结构，例如电气通孔(未示出)，以例如通过钝化材料33将布线层30中的电迹线32a/32b与电极26/28电连接。

布线层30还可以包括粘合材料(未示出)，以在例如电迹线32a/32b、钝化材料33、电极和/或振动板20之间提供改善的结合。

布线层30内的材料(例如，电迹线/钝化材料/粘合材料等)可以使用任何合适的制备技术提供，例如沉积/机械加工技术，例如，溅射、cvd、pecvd、ald、激光消融等。此外，可以根据需要使用任何合适的图案化技术(例如，在溅射和/或蚀刻过程中提供掩模)。

如本领域技术人员将理解的，当在上部电极28和下部电极26之间施加电压时，在压电元件24中产生应力，使得压电致动器22在振动板20上变形。流体室10中的压力依据振动板20的相应位移而变化。使用这样的功能，可以通过用适当的信号驱动压电致动器22从喷嘴18排出墨微滴。该信号可以由驱动电路(未示出)提供，例如为电压波形。

如下所述，喷墨打印头50可以包括多个微滴单元6。因此，流体室基板2包括沿着其长度方向设置在每个微滴单元6之间的分隔壁31。

如本领域技术人员将理解的，喷墨打印头50可以包括此处未描述的另外的特征。例如，封盖基板(未示出)可以设置在流体室基板2的顶上，例如设置在顶部表面19、振动板20和/或布线层30上，以覆盖压电致动器22并且在喷墨打印头50的操作过程中保护压电致动器22。封盖基板还可以界定流体通道，该流体通道用于将墨例如从墨储存器供应到流体入口端口13，并且用于接受流体出口端口16的墨。例如，封盖层可以用作墨歧管。

此外，可以在流体室基板2的顶部表面19上设置此处未描述的附加层/材料。例如，可以在致动器22和振动板20之间，在布线层30和振动板20之间和/或在振动板20和顶部表面19之间设置这样的附加层/材料。孔可以设置在附加层/材料中，对应流体端口13/16和/或振动板20的孔。

图1b是示出喷墨打印头50的俯视图的示意图，其具有以非交错构型设置在流体室基板2中的微滴单元6a-6d阵列，由此微滴单元6a-6d可以形成在单个流体室基板2内，由分隔壁31分离，而图1c是更详细地示出相应的微滴单元6a和6b的流体端口13a/13b的示意图。

尽管在图1b中仅示意性地示出了四个微滴单元6a-6d，但是应理解，喷墨打印头50可以包括任何合适数量的微滴单元，例如，喷墨打印头50可以包括三百个微滴单元，该微滴单元布置成提供每英寸300个喷嘴(300npi)。

在替代的实施方案中，微滴单元6的数量可以增加，例如，提供上至600或1200npi。应理解，设置的微滴单元的具体数量可以取决于应用要求和工程约束，例如，流体室基板的尺寸。

在图1b中，多个微滴单元6a-6d沿在微滴单元的宽度方向(w)上延伸的轴线(a-a')布置成一行，由此相邻的微滴单元相对于彼此布置成非交错构型。

由于相邻的微滴单元6a-6d相对于彼此布置成非交错构型，各个流体室10a-10d、喷嘴18a-18d、流体通道14a-14d(均由图1b中的虚线所示)、压电致动器22a-22d以及流体端口13a-13d/16a-16d也相对于彼此布置成非交错构型(如b-b'和c-c'所示)。

应理解，布线层30的电迹线32在相邻的流体端口13a-13d/16a-16d之间从压电致动器22a-22d延伸到驱动电路(未示出)。

在图1b和图1c的说明性示例中，流体端口13a-13d/16a-16d之间的电迹线32的宽度受到相邻流体端口13a-13d/16a-16d的最近点之间的距离(在图1c中表示为(g))的限制。因此，可以看出，电迹线32包括在相邻流体端口13a-13d/16a-16d之间的减小部分34。

此外，根据应用，可能在流体端口13a-13d/16a-16d和电迹线32之间提供分离间隙36，例如，以便在喷墨打印头50的操作过程中，当墨进入/离开流体端口13a-13d/16a-16d时，降低墨接触电迹线32的可能性。分离间隙36可以减小墨进入/离开流体端口13a-13d/16a-16d和电迹线之间的短路的可能性，从而增加喷墨打印头的可靠性。

为了增加流体端口和电迹线之间的分离间隙36，可以进一步减小减小部分34处的电迹线32的宽度，从而导致电迹线32的电阻增加，如上所述，这可能需要较大的信号，并且例如由于增加的电流被吸引穿过狭窄部分，可能导致在狭窄部分内的局部热产生，导致电迹线32故障的风险增加。

替代地，可以减小流体端口的横截面面积，这又可能由于增加的流动阻力和惯性而影响进入与其连通的流体室中的墨的流动，这又可能不利地影响打印性能。

在此实施方案中，电迹线32被沉积为具有微米级厚度的薄膜材料，因此，应理解，电迹线的一部分(例如，减小部分)的电阻(r)与该部分的宽度成反比，且由下式给出：

其中：

r是电迹线的一部分的电阻；

l是该部分的长度；

w是该部分的宽度；以及

rs是片电阻((欧姆(ω)/平方(sq))，且由下式给出：

其中：

ρ是该部分的电阻率；以及

t是该部分的厚度。

尽管此实施方案的电迹线32的电阻(r)可以与其厚度(t)的变化成反比变化，但是应理解，对于薄膜，根据需要增加厚度以达到合适的电阻值可能是不可能的。

因此，减小部分34处的电迹线32的宽度的减小将导致减小部分34的电阻增加，除非适当地改变其材料特性(例如，导电性能)以补偿减小的宽度。

然而，通常，这种补偿将需要额外的处理复杂性、设计约束、制造能力和/或产生更高的成本。

如上所述，与具有相对较低电阻的电迹线相比，具有较高电阻的电迹线可能需要经由电迹线32向压电致动器22a-22d提供更大的信号(例如，电压、功率)，这对于喷墨打印头可能是低效的和不期望的，并且可能导致电迹线32的故障(例如，由于烧坏)，并且因此导致喷墨打印头的操作性能的降低。

在一些示例中，可以增加电迹线32的厚度以降低其电阻。然而，如上，可能需要在其上设置钝化材料33，由此增加电迹线32的厚度可能导致在其上产生竖直侧壁，该侧壁可能难以用钝化材料33覆盖。

此外，可以增加相邻流体端口13a-13d/16a-16d之间的距离(g)，使得其间的减小部分34的宽度可以增加。然而，这样的构型可能减少可以设置在流体室基板2内的微滴单元的数量，从而减少喷墨打印头50内的喷嘴的数量。因此，可能减小喷墨打印头50的分辨率，这可能导致可实现的打印质量的降低。

尽管可以增加流体室基板2的尺寸以适应相邻微滴单元之间的增加的宽度，但是增加流体室基板2的尺寸可能导致材料和处理成本的增加，并且妨碍集成到现有打印机中的便利性。

图2a是示出根据实施方案的喷墨打印头50的俯视图的示意图，其具有以交错构型布置的微滴单元6a-6d的阵列；图2b是示出设置在微滴单元6a-6d的相邻流体端口13a/13b之间的电迹线32的俯视图的示意图；而图2c是示出设置在微滴单元6a-6d的相邻流体端口13a/13b之间的多个电迹线32a/32b的俯视图的示意图。以上用于描述特征的编号将在下文用于描述相似的特征。

如上，喷墨打印头50包括如前所述的微滴单元6a-6d的阵列。

在图2a中，相邻的微滴单元6a-6d围绕大体上在微滴单元6a-6d的宽度方向(w)上延伸的轴线(d-d')在流体室基板2中成排地布置，从而相邻的微滴单元6a-6d在大体上垂直于微滴单元6a-6d的宽度方向的方向上(即，在其长度方向(l)上)彼此偏移交错偏移距离(o)布置成交错构型。

因此，如图2a所示，相应的流体室10a-10d、喷嘴18a-18d、流体通道14a-14d(均由图2a中的虚线示出)、压电致动器22a-22d以及流体端口13a-13d/16a-16d也相对于彼此以交错偏移距离(o)交错。

在一些实施方案中，相邻的微滴单元6a-6d的仅某些特征可以相对于彼此交错。

例如，相邻的微滴单元6a-6d的相应的流体入口端口13a-13d和/或流体出口端口16a-16d可以相对于彼此交错，而诸如流体室10a-10d、喷嘴18a-18d、流体通道14a-14d和/或压电致动器22a-22d的其它特征可以相对于彼此不交错。

此外，在一些实施方案中，相邻的微滴单元的特征可以相对于相应的微滴单元的其它特征以不同的交错偏移距离(o)交错。例如，相邻的微滴单元的流体入口端口13a-13d可以以交错偏移距离例如((o)μm+/-xμm)交错，而其它特征，如流体室10a-10d、喷嘴18a-18d、流体通道14a-14d、压电致动器22a-22d和/或流体出口端口16a-16d可以以第二交错偏移距离((o)μm+/-yμm)交错。

相比于非交错构型，相邻的流体端口13a-13d/16a-16d相对于彼此交错增加了交错的相邻端口13a-13d/16a-16d之间的最近点之间的距离。

这样的功能在图2b中示出，由此流体端口13a/13b彼此偏移交错偏移距离(o)。如图2b所示，交错构型的相邻流体端口13a/13b的最近点之间的距离(g')大于在图1b和图1c中示意性地示出的非交错构型的相邻流体端口的最近点之间的距离(g)。

因此，应理解，与电迹线32的在布置成非交错构型的相邻流体端口之间通过的减小部分的宽度相比，电迹线32的在布置成交错构型的相邻流体端口13a/13b之间通过的减小部分34的宽度可以增加。

还将理解，在相邻的流体端口“之间通过”被认为包括这样的配置，其中布线层设置在与流体端口13a-13d/16a-16d不同的平面上。例如，如上，布线层可以设置在振动板的顶上，而流体端口13a-13d/16a-16d可以设置在流体室基板2的顶部表面上。

此外，与非交错构型相比，在交错构型中电迹线32的减小部分34的长度可能更短。

因此，电迹线32的相应电阻在其减小部分34处可以减小，并且因此沿电迹线32的长度电迹线32的相应电阻减小。

附加地或替代地，相比于非交错构型，当使用交错构型时，可以在流体端口13a-13d和电迹线32之间提供更大的分离间隙36(例如，6μm-15μm)，而同时保持电迹线32的减小部分34具有类似或更低的电阻。

因此，应理解，与以非交错构型布置的流体端口相比，交错构型允许通过增加电迹线32在减小部分34处的宽度和/或通过缩短减小部分34的长度，使电迹线32的电阻沿其长度减小。

此外，由于与非交错构型相比，在交错构型中，电迹线32的宽度在相邻的流体端口之间可以增加，因此可以减小电迹线32的厚度，以实现与以非交错构型布置的流体端口之间的电迹线相比类似或较低的电阻。

这样的构型允许在电迹线32上提供钝化材料的更可靠的覆盖，从而降低其故障的可能性，并且因此改善喷墨打印头的可靠性。此外，减小钝化材料的厚度允许减少基板的其上沉积有电迹线和钝化材料的表面的形貌。

附加地或替代地，相邻流体端口13a/13b之间的增加的宽度提供了增加的空间，以在其间提供更多数量的电迹线。

例如，如图2c所示，多个电迹线32a/32b可以走线通过相邻的流体端口13a/13b。在一些实施方案中，电迹线32a/32b可以布置在与流体室基板的顶部表面平行的相同的水平平面上，或者可以沿不同的水平平面布置。如上，电迹线32a/32b可以被钝化材料33分离，并且可以包括堆叠在其顶上的另外的电迹线(未示出)。

例如，根据所需的npi和/或由材料和/或可用空间施加的限制，例如流体室基板可能是固定尺寸，合适的交错偏移距离(o)可以例如在1μm和1000μm之间。

尽管图2a和图2b的流体端口13a-13d/16a-16d大体上被描绘为正方形，但是流体端口可以是任何合适的形状。

例如，流体端口可以大体上是：矩形、圆形、椭圆形、三角形、菱形、五边形或六边形形状。

图3a(i)-3a(iv)是示出流体端口13a-13d的示意图，其中(a)是流体端口的最宽区域(wr)的长度，并且其中(a)≥0μm。可以看出，对于矩形和六边形流体端口(分别如图3a(i)-3a(iii)所示)，(a)大于0μm，而对于图3a(iv)的圆形流体端口，(a)大体上等于0μm。

图3b是示出以非交错构型布置的相邻流体端口13a-13d之间的距离(g)的示意图。应理解，在非交错构型中，交错偏移距离(o)大体上等于0μm。如将进一步理解的，电迹线32的设置在相邻流体端口13a-13d之间的减小部分34的宽度将受(g)限制，而减小部分34的长度将受(a)限制。

图3c-图3e是示出以交错构型布置的相邻流体口13a-13d之间的距离(g')的示意图，其中交错偏移距离(o)>0μm。

从图3c将理解，当交错偏移距离(o)小于或等于流体端口13a-13d的最宽区域(wr)的长度时，距离(g')大体上等于(g)(即，当(o)≤(a)时，(g')≈(g))。然而，应理解，与非交错构型中设置在流体端口之间的电迹线相比，这样的构型(即，0μm<(o)≤a)允许电迹线32具有设置在交错构型的交错流体端口13a-13d之间的较短长度的减小部分34。

从图3d和图3e将理解，当交错偏移距离(o)大于流体端口的最宽区域(wr)的长度(a)时，距离(g')大于距离(g)(即，当(o)>(a)时，(g')>(g))，从而将理解，(g')与(o)成比例，使得随着(o)增加，(g')也增加。因此，还将理解，随着(o)的增加，可以增加设置在相邻的流体端口13a-13d之间的电迹线32的宽度，从而减小电迹线32的电阻，并且因此电迹线的故障(例如，由于烧坏)的可能性减小，从而提高喷墨打印头的可靠性。附加地或替代地，可以在流体端口13a-13d和电迹线32之间提供更大的分离间隙36，从而降低在喷墨打印头的操作过程中墨接触电迹线32的可能性。

此外，应理解，随着(o)增加，距离(g')可以增加，使得其大于相对于彼此不交错的两个流体端口之间的距离(p)。

图4a是以非交错构型布置的大体上六边形的流体端口13a-13d的示意图，而图4b是根据另外的实施方案的以交错构型布置的图4a的大体上六边形的流体端口13a-13d的示意图。图4c是以非交错构型布置的大体上圆形的流体端口13a-13d的示意图；而图4d是根据另外的实施方案的以交错构型布置的大体上圆形的流体端口13a-13d的示意图。

如图4a和图4c所示，相应的流体端口13a-13d布置成非交错构型，由此交错偏移距离(o)大体上等于(0)零微米(即，(o)≈0μm)，并且相邻的流体端口13a&13b、13b&13c以及13c&13d在其最近点之间分开距离(g)。

在图4b和图4d中，相邻的流体端口13a-13d相对于彼此以交错偏移距离(o)交错，其中(o)>0μm。

如上所述，当(o)>(a)时，相对于彼此以交错构型布置的相邻流体端口13a-13d的最近点之间的距离(g')大于非交错构型中的相邻流体端口的最近点之间的距离(g)(即，当(o)>(a)时，(g')>(g))。

将进一步理解，当使用大体上六边形的流体端口(参见例如图3a(ii)、图3a(iii)、图4a以及图4b)时，与具有大体上相等的横截面面积的大体上正方形的流体端口(参见例如图2a和图2b)或具有大体上相等的横截面面积的大体上矩形的流体端口(参见例如图3a(i)和图3b-图3e)相比，需要较小的交错偏移距离(o)以提供相邻流体端口之间的距离(g')大体上类似的增加。

因此，应理解，与正方形或矩形流体端口相比，大体上六边形的流体端口提供了改进的空间效率。

类似地，当使用大体上圆形的流体端口(参见例如图4c和图4d)时，相比于具有大体上相等的横截面面积的大体上六边形的流体端口，需要较小的交错偏移距离(o)来提供相邻流体端口之间的距离(g')的大体上类似的增加。

通常，已经阅读本说明书的本领域技术人员将会理解，这种功能是由于当(o)>(a)时，因为(o)增加而使(g')增加的结果。

因此，应理解，当(o)>(a)时，随着(o)增加，设置在相邻的流体端口13a-13d之间的电迹线32的宽度可能增加，从而降低电迹线32的电阻。因此，电迹线的故障(例如，由于烧坏)的可能性降低，从而增加喷墨打印头的可靠性。附加地或替代地，可以在流体端口和电迹线之间提供更大的分离间隙，从而降低在打印头的操作过程中墨接触电迹线的可能性。附加地或替代地，可以减小电迹线和/或设置在这样的电迹线顶上的钝化材料的厚度。

尽管图2a-图4d的流体端口13a-13d/16a-16d被描绘为具有映像对称性，但是具有映像不对称性的流体端口也可以以交错构型设置。

图5a是示出微滴单元(未示出)的具有围绕映像轴线(ra)的映像对称性的流体端口13a-13d的示意图，其中流体端口13a-13d相对于彼此布置成非交错构型。

如前所述，距离(g)设置在以非交错构型布置的相邻流体端口13a-13d的最近点之间。还将理解，如前所述的大体上正方形、矩形、六边形以及圆形的流体端口包括围绕映像轴线(ra)的映像对称性。

图5b是示出具有围绕映像轴线(ra)的映像对称性并且相对于彼此布置成交错构型的流体端口13a-13d的示意图。

如前所述，流体端口13a-13d的交错偏移距离(o)>0在以交错构型布置的相邻流体端口之间提供了距离(g')。

图5c是示出微滴单元(未示出)的具有围绕映像轴线(ra)的映像不对称性的流体端口113a-113d的示意图，其中流体端口113a-113d相对于彼此布置成交错构型。交错偏移距离(o)>0在具有映像不对称性并且相对于彼此布置成交错构型的相邻的流体端口113a-113d之间提供距离(g”)。

应理解，相比于流体端口13a-13d，具有映像不对称性并且布置成偏移(o)的交错构型，并且具有与图5a和图5b所示的流体端口13a-13d大体上类似的横截面面积的流体端口113a-113d，可以在相邻流体端口113a-113d的最近点之间提供增加的距离(g”)。因此，对于特定的偏移距离(o)，(g”)>(g’)。

因此，应理解，相比于布置成交错或非交错构型的具有映像对称性并且具有大体上类似的横截面面积的流体端口，相对于彼此布置成交错构型的具有映像不对称性的流体端口在打印头基板内提供改善的空间效率。

因此，应理解，当(g”)>(g’)时，可以增加设置在相邻流体端口之间的电迹线的宽度，从而减小电迹线的电阻。因此，电迹线的故障(例如，由于烧坏)的可能性降低，从而增加喷墨打印头的可靠性。

附加地或替代地，可以在流体端口和电迹线之间提供更大的分离间隙，从而降低在打印头的操作过程中墨接触电迹线的可能性。附加地或替代地，可以减小设置在这样的电迹线顶上的钝化材料的厚度。

图6a是示出根据说明性示例的具有微滴单元6a-6k阵列的喷墨打印头100的俯视图的示意图，该微滴单元具有布置成非交错构型的大体上矩形的流体端口13a-13k。提供例如包括如前所述的电迹线32的布线层，以将来自驱动电路(未示出)的信号(例如，驱动信号)提供给压电致动器22a-22k。

在打印头100中，相邻流体端口13a/13b之间的距离(g)大体上等于20μm。在相邻的流体端口13a-13k之间通过的狭窄部分34处，电迹线32的宽度大体上等于10μm，由此在电迹线32和相应的流体端口13a-13k之间提供大约5μm的分离间隙36。电迹线32的厚度例如可以在0.1μm和2μm之间。

图6b是示出根据实施方案的具有微滴单元6a-6k阵列的喷墨打印头150的俯视图的示意图。在此实施方案中，微滴单元6a-6k包括根据实施方案的布置成交错构型的大体上六边形的流体端口13a-13k。

在此实施方案中，相邻的微滴单元6a-6k在微滴单元6的长度方向上彼此偏移交错偏移距离(o)，其中交错偏移距离(o)可以例如大体上等于100μm。然而，应理解，可以使用任何合适的交错偏移距离(o)。

在打印头150中，相邻流体端口13a/13b之间的距离(g’)大体上等于30μm。在相邻的流体端口13a/13b之间通过的狭窄部分34处，电迹线32的宽度大体上等于20μm，由此在电迹线32和相应的流体端口13a/13b之间提供大约5μm的分离间隙36。如上，电迹线32的厚度可以在0.1μm和2μm之间。

因此，应理解，通过用大体上六边形的流体端口(如图3a(ii)所示)替换大体上矩形的流体端口(如图3a(i)所示))，并且将相邻流体端口相对于彼此以交错偏移距离(o)交错，交错构型中相邻流体端口的最近点之间的距离大于非交错构型中相邻流体端口的最近点之间的距离(即，对于(o)，g<g')。因此，与非交错构型相比，可以在交错构型的相邻流体端口之间设置更宽的电迹线，同时在具有固定面积的基板内保持大体上相同，或者提供增加数量的微滴单元，使得喷墨打印头的分辨率保持大体上相似或增加。

此外，应理解，尽管相邻的流体端口13a/13b可以相对于彼此交错，但是彼此不直接相邻的流体端口可以相对于彼此布置成非交错构型(如图2a、图3c-图3e、图4b、图4d、图5b、图5c以及图6b所示)，或这样的流体端口也可以根据应用按照需要相对于彼此布置成交错构型。

此外，尽管已经关于使用薄膜技术制备的打印头描述了本发明，但是应理解，本发明也可以应用于使用不同技术制备的打印头，例如，大型加工技术(bulk-machiningtechniques)。

还应理解，上述实施方案中描述的喷墨打印头可以并入到喷墨打印机中，由此喷墨打印机可以包括驱动喷墨打印头所需的硬件和软件部件。例如，喷墨打印机可以包括墨储存器、墨泵和用于管理供应到流体室/来自流体室的墨的阀，而喷墨打印机还可以包括电子电路和软件(例如，程序、波形)，用于向喷墨打印头的各个致动器提供信号以根据需要产生和控制微滴。

此外，应理解，用于控制将墨从微滴单元喷射到打印介质上的任何信号应考虑例如喷墨打印头中设置在相邻的微滴发生器单元之间的交错偏移距离，并应与例如喷射脉冲宽度和介质速度同步。

还应理解，本发明不限于上述实施方案，并且可以在本发明的范围内进行各种修改和改进。