微流体喷射头的维护阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及控制流体流经喷射芯片的设备和方法。
【发明内容】
[0002]根据本发明的一个示例性实施例，一种喷射芯片包括基底、流动特征层、喷嘴板和一个或多个阀。基底包括一个或多个流体通道和一个或多个流体端口，每个流体端口与一个或多个流体通道中的至少一个连通。流动特征层被布置在基底上，且流动特征层包括一个或多个流动特征，每个流动特征与一个或多个流体端口中的至少一个连通。喷嘴层被布置在流动特征层上，且喷嘴层包括一个或多个喷嘴，每个喷嘴与一个或多个流动特征中的至少一个连通，使得由一个或多个流体通道、一个或多个流体端口、一个或多个流动特征和一个或多个喷嘴限定出一个或多个流体路径。一个或多个阀选择性地阻碍流体流经一个或多个流体路径。
[0003]在多个示例性实施例中，一个或多个阀布置在基底中。
[0004]在多个示例性实施例中，一个或多个阀布置在基底下方。
[0005]在多个示例性实施例中，在维护操作期间，一个或多个阀阻碍流体流经一个或多个流体路径的多个选择的流体路径。
[0006]在多个示例性实施例中，在喷出操作期间，一个或多个阀阻碍流体流经一个或多个流体路径的多个选择的流体路径。
[0007]在多个示例性实施例中，喷射芯片还包括布置在基底上的一个或多个喷射器元件。
[0008]在多个示例性实施例中，一个或多个阀包括沿一个或多个流体路径中的至少一个布置的气泡。
[0009]在多个示例性实施例中，一个或多个阀选择性地阻碍流体流经一个或多个流体端口中的至少一个。
[0010]在多个示例性实施例中，一个或多个阀包括柔性隔膜，柔性隔膜选择性地阻碍流体流经一个或多个流体路径中的至少一个。
[0011]在多个示例性实施例中，柔性隔膜由弹性体形成。
[0012]在多个示例性实施例中，喷射芯片还包括气动通道，气动通道被构造为沿一个或多个流体路径中的至少一个生成压差，使得柔性隔膜朝向较低压力的区域偏斜。
[0013]在多个示例性实施例中，柔性隔膜构造为与壁接合，以选择性地阻碍流体流经一个或多个流体路径中的至少一个。
[0014]在多个示例性实施例中，该一个或多个阀包括双金属阀。
[0015]在多个示例性实施例中，双金属阀包括多种材料，每种材料具有不同的热膨胀系数。
[0016]在多个示例性实施例中，双金属阀构造为被加热，使双金属阀沿多种材料中具有最低热膨胀系数的材料的方向偏斜。
[0017]在多个示例性实施例中，双金属阀基本横跨一个或多个流体端口中的至少一个延伸。
[0018]在多个示例性实施例中，双金属阀完全横跨一个或多个流体端口中的至少一个延伸。
[0019]在多个示例性实施例中，双金属阀通过一个或多个安装座与一个或多个流体端口中的至少一个间隔开。
[0020]在多个示例性实施例中，一个或多个阀中的至少一个可为压电阀或静电阀。
【附图说明】
[0021]参照以下结合附图的本发明的多个示例性实施例的详细描述，将会更充分地理解本发明的特征和优点，在附图中:
[0022]图1A是根据本发明的一个示例性实施例的喷射芯片的侧剖视图；
[0023]图1B是图1A的喷射芯片中形成气泡的侧剖视图；
[0024]图1C是图1B中具体指出的区域的放大视图；
[0025]图2A是制造根据本发明的一个示例性实施例的喷射芯片的第一顺序侧剖视图；
[0026]图2B是制造喷射芯片的第二顺序侧剖视图；
[0027]图2C是制造喷射芯片的第三顺序侧剖视图；
[0028]图2D是制造喷射芯片的第四顺序侧剖视图；
[0029]图2E是制造喷射芯片的第五顺序侧剖视图；
[0030]图2F是制造喷射芯片的第六顺序侧剖视图；
[0031]图2G是制造喷射芯片的第七顺序侧剖视图；
[0032]图2H是制造喷射芯片的第八顺序侧剖视图；
[0033]图21是图2A至图2H中形成的喷射芯片的阀被致动的侧剖视图；
[0034]图3A是具有根据本发明的一个示例性实施例的阀的喷射芯片的侧剖视图；
[0035]图3B是图3A的喷射芯片的阀被致动的侧剖视图；
[0036]图4A是制造根据本发明一个示例性实施例的喷射芯片的第一顺序侧剖视图；
[0037]图4B是制造喷射芯片的第二顺序侧剖视图；
[0038]图4C是制造喷射芯片的第三顺序侧剖视图；
[0039]图4D是图4A至图4C中形成的喷射芯片的阀被致动的侧剖视图；
[0040]图5A是根据本发明的一个示例性实施例的喷射芯片的侧剖视图；以及
[0041]图5B是5B的喷射芯片的阀被致动的侧剖视图。
【具体实施方式】
[0042]本申请的多个示例性实施例涉及控制流体经过喷射芯片(例如微流体喷射头)的设备和方法。喷射芯片可被构造为从其中存储和/或喷射和/或引导例如墨水的流体。喷射芯片可例如被应用在喷墨打印机。
[0043]喷射芯片可被设置为多种构造以适合特殊的使用需要。在多个实施例中，多个喷射芯片可被设置为形成一种打印头，这种打印头能够跨过介质(例如一张纸)的表面的长度和/或宽度移动，以将流体顺序地投射在介质的多个部分上。在这样的实施例中，多个喷射芯片可形成扫描打印头。在多个实施例中，多个喷射芯片可被设置为形成一种打印头，这种打印头可基本上在介质的宽度上延伸。在这样的实施例中，多个喷射芯片可形成页宽式打印头。在页宽式打印头中，可出现基本上更多数量(例如二十倍的)的喷射芯片。因此，例如在维护操作期间，页宽式打印头可构造为使用更大量的墨水。
[0044]在多个实施例中，为了促进形成打印头的喷射芯片的适当和/或连续的性能，维护操作可包括使擦拭构件沿喷射芯片的一部分经过，以取出脏污的、不适当的、或其它不想要的流体，以清除杂物，和/或使这些打印头就绪。这样的操作的示例性实施例被描述在美国专利申请公开第2013/0215191号中。在这样的实施例中，擦拭构件可具有通过喷射芯片吸墨水，因而消耗储存在喷射芯片中或与喷射芯片相关的墨水的效果。在对页宽式打印头实施擦拭操作的多个实施例中，大量的墨水会以这样的方式被消耗，例如，与扫描式打印头相比会增加二十倍的墨水消耗。在多个实施例中，与特定的打印头相关联的所有喷射芯片在特定维护操作期间可能不必需要维护。因此，由于打印头中的紧公差和/或几何形状，选择性地擦拭某些打印头而同时隔离开其它打印头可能是不可行的。因此，期望提供一种微机电系统(MEMS)以抑制(例如降低、最小化、和/或阻止)维护操作期间无意的和/或非必要的墨水损失。
[0045]参照图1A，图1不出了喷射芯片(大体由附图标记100表不)的一个不例性实施例的剖视图。喷射芯片100可包括基底110、多个流体喷射器元件120、流动特征层130、和/或喷嘴层140。在多个实施例中，喷射芯片100可具有不同构造。
[0046]基底110可由半导体材料(例如硅片)形成。一个或多个流体端口 112可为通过加工基底110的一些部分而沿基底110的顶面形成的孔。如本文所述，举几个例子，加工喷射芯片的一些部分可例如包括如研磨的机械变形、化学蚀刻、或由光刻胶图案化所需的结构。可加工基底I1的背侧，以形成分别与流体端口 112流体连通的一个或多个流体通道114。流体通道114可与墨水源(例如墨水储存器)流体连通。
[0047]—个或多个喷射器元件120可被设置在基底110上。喷射器元件120可包括一种或多种传导和/或抗性(resistive)材料，使得当向喷射器元件120供电时，致使热量在喷射器元件120上和/或附近累积。在