包括柔順隔膜變換器的流過(guò)式噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種液體分配器（310），其包括基底（339）?；椎牡谝徊糠窒薅ò懦鲩_口（326）的液體分配通道（312）?；椎牡诙糠窒薅涨唬?90）的外邊界?；椎钠渌糠窒薅ㄒ后w供給通路（311）和液體返回通路（313）。液體源（324）提供從液體源通過(guò)液體供給通路、液體分配通路、液體返回通路并返回至液體源的連續(xù)的液體流?？蛇x擇性的致動(dòng)轉(zhuǎn)向器構(gòu)件（320），以使得流過(guò)液體分配通路的液體的一部分轉(zhuǎn)向而通過(guò)液體分配通路的排出出口。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件包括MEMS變換構(gòu)件。MEMS變換構(gòu)件的第一部分錨定到基底上。MEMS變換構(gòu)件的第二部分在空腔的至少一部分的上方延伸并可相對(duì)于空腔自由移動(dòng)。柔順隔膜（130）與MEMS變換構(gòu)件接觸地定位。柔順隔膜的第一部分覆蓋MEMS變換構(gòu)件。柔順隔膜的第二部分錨定到基底上，以使得柔順隔膜形成液體分配通路的壁的一部分。所述壁與所述排出開口相反地定位。
【專利說(shuō)明】包括柔順隔膜變換器的流過(guò)式噴射系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及數(shù)字控制的流體分配系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及根據(jù)需要從連續(xù)液體流中噴射一定量液體的流過(guò)式液滴分配器。
【背景技術(shù)】
[0002]因?yàn)槔缙錈o(wú)撞擊的低噪聲特性、使用普通紙和避免了調(diào)色劑的轉(zhuǎn)印及定影，噴墨打印機(jī)已經(jīng)被公認(rèn)為是數(shù)字控制的電子打印界的卓越的競(jìng)爭(zhēng)者?？梢园葱枰旱螄娔?DOD)或連續(xù)噴墨(CIJ)對(duì)噴墨打印機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)分類。
[0003]第一種技術(shù)，即“按需噴墨”(DOD)的噴墨打印利用例如熱、壓電或靜電致動(dòng)器的加壓致動(dòng)器提供撞擊在記錄表面上的墨滴。一種通常實(shí)踐的按需噴墨技術(shù)利用熱致動(dòng)從噴嘴處噴射出墨滴。設(shè)置在噴嘴上或其附近的加熱器將油墨充分加熱至沸騰，從而形成蒸汽泡，其產(chǎn)生足夠的內(nèi)部壓力以噴射墨滴。該噴墨形式通常被稱為“熱噴墨(TIJ)”。
[0004]通常被稱為“連續(xù)”噴墨(CIJ)打印的第二種技術(shù)利用加壓油墨源在壓力下將油墨推出噴嘴產(chǎn)生連續(xù)的液體油墨射流。利用液滴形成機(jī)構(gòu)擾動(dòng)油墨流，以使得液體射流按預(yù)定方式分裂成墨滴。一種連續(xù)打印技術(shù)使用利用加熱器的液體射流的熱激勵(lì)，以形成最后變?yōu)榇蛴∫旱魏头谴蛴∫旱蔚囊旱巍Ｍㄟ^(guò)選擇性地使打印液滴和非打印液滴之一偏轉(zhuǎn)并且捕獲非打印液滴進(jìn)行打印。已經(jīng)研發(fā)出包括靜電偏轉(zhuǎn)、氣流偏轉(zhuǎn)和熱偏轉(zhuǎn)的用于選擇性地偏轉(zhuǎn)液滴的各種形式。
[0005]還已知結(jié)合按需噴墨打印和連續(xù)打印方面的打印系統(tǒng)。經(jīng)常被稱為流過(guò)式液滴分配器的這些系統(tǒng)當(dāng)與按需噴墨打印系統(tǒng)相比時(shí)在沒(méi)有連續(xù)打印系統(tǒng)的復(fù)雜性的情況下提供了增大的液滴噴射頻率。
[0006]微機(jī)電系統(tǒng)(或MEMS)器件作為應(yīng)用范圍廣泛的廉價(jià)、緊湊型器件變得日益普及。就這點(diǎn)而論，例如MEMS變換器的MEMS器件已經(jīng)被結(jié)合到DOD和CIJ打印機(jī)構(gòu)中。
[0007]MEMS變換器包括分別將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)或者將運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的致動(dòng)器和傳感器。典型地，MEMS變換器利用標(biāo)準(zhǔn)薄膜和半導(dǎo)體加工方法制成。由于研發(fā)出新的設(shè)計(jì)、方法和材料，擴(kuò)展了 MEMS器件的用途和能力的范圍。
[0008]MEMS變換器典型地表現(xiàn)出錨定到基底上并且在基底中的空腔上方延伸的特性。三種常見類型的變換器包括a)具有錨定的第一端部和在空腔上方懸伸的第二端部的懸臂梁；
b)具有在空腔的相反側(cè)錨定到基底上的兩端的雙重錨定梁；以及c)圍繞空腔的周邊錨定的夾緊片。類型c)更通常地被稱為夾緊隔膜，但是措詞隔膜將以不同的含義在本文中使用，因此術(shù)語(yǔ)夾緊片被使用，以避免混淆。
[0009]傳感器和致動(dòng)器可用于感測(cè)或提供位移或者振動(dòng)。例如，由司東尼公式給出了懸臂的端部響應(yīng)應(yīng)力σ的偏轉(zhuǎn)量
[0010]Δ=3 O (1- V)L2/Et2(I),
[0011]其中V為泊松比，E為楊氏模量，L為梁長(zhǎng)，并且t為懸臂梁的厚度。為了增大懸臂梁的偏轉(zhuǎn)量，可以使用較長(zhǎng)的梁長(zhǎng)、較小的厚度、較高的應(yīng)力、較低的泊松比或者較低的楊氏模量。由以下公式給出振動(dòng)的諧振頻率
[0012]co0=(k/m)1/2，(2)，
[0013]其中k為彈簧常數(shù)，m為質(zhì)量。對(duì)于懸臂梁，由以下公式給出彈簧常數(shù)k
[0014]K=Ewt3/4L3(3)，
[0015]其中w為懸臂的寬度，并且其他參數(shù)在前面進(jìn)行了定義。對(duì)于較低的諧振頻率，可以使用較小的楊氏模量、較小的寬度、較小的厚度、較長(zhǎng)的長(zhǎng)度或者較大的質(zhì)量。雙重錨定梁典型地與具有類似幾何形狀和材料的懸臂梁相比具有較小的偏轉(zhuǎn)量和較高的諧振頻率。夾緊片典型地具有甚至更小的偏轉(zhuǎn)量和甚至更高的諧振頻率。
[0016]當(dāng)將一種液體與另一種液體相比較時(shí)，從使用加熱器的打印機(jī)構(gòu)噴出或者由使用加熱器的CIJ打印機(jī)構(gòu)形成的例如油墨的液體的熱激勵(lì)是不一致的。例如穩(wěn)定性和表面張力的一些液體特性相對(duì)于溫度反應(yīng)不同。因而，液體因受熱激勵(lì)的不同影響而經(jīng)常產(chǎn)生不一致的水滴形成，其減少了供DOD打印機(jī)構(gòu)或ClJ打印機(jī)構(gòu)使用的液體形式的數(shù)量和種類。
[0017]因此，存在提供改善由液體成分在液體上形成液滴的可靠性和一致性并同時(shí)維持機(jī)構(gòu)的獨(dú)立噴嘴控制以便增加供這些機(jī)構(gòu)使用的液體形式的數(shù)量和種類的噴射機(jī)構(gòu)和噴射方法的持續(xù)需求。還存在有用于增強(qiáng)流過(guò)式液滴分配器的可靠性和性能的持續(xù)努力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]根據(jù)本發(fā)明的一方面，液體分配器包括基底。基底的第一部分限定包含排出開口的液體分配通路。基底的第二部分限定空腔的外邊界?；椎钠渌糠窒薅ㄒ后w供給通路和液體返回通路。液體源提供從液體源通過(guò)液體供給通路、液體分配通路、液體返回通路并返回至液體源的連續(xù)的液體流。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件被選擇性地致動(dòng)，以使得流過(guò)液體分配通路的液體的一部分轉(zhuǎn)向而經(jīng)過(guò)液體分配通路的排出開口。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件包括MEMS變換構(gòu)件。MEMS變換構(gòu)件的第一部分錨定到基底 上。MEMS變換構(gòu)件的第二部分在空腔的至少一部分的上方延伸并且能夠相對(duì)于空腔自由移動(dòng)。柔順隔膜與MEMS變換構(gòu)件接觸地定位。柔順隔膜的第一部分覆蓋MEMS變換構(gòu)件。柔順隔膜的第二部分錨定到基底上，以使得柔順隔膜形成液體分配通路的壁的一部分。所述壁與排出開口相反地定位。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]在以下描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，參考了附圖，其中:
[0020]圖1A是包括懸臂梁和位于空腔上方的柔順隔膜的MEMS復(fù)合變換器的實(shí)施例的頂視圖，并且圖1B是其剖視圖；
[0021]圖2是類似于圖1B的剖視圖，其中懸臂梁被偏轉(zhuǎn)；
[0022]圖3是類似于圖1A的實(shí)施例的頂視圖，但是在空腔上方具有多個(gè)懸臂梁；
[0023]圖4是類似于圖3的實(shí)施例的頂視圖，但是其中懸臂梁在其錨定端部處的寬度大于其自由端處的寬度；
[0024]圖5是類似于圖4的實(shí)施例的頂視圖，但是另外包括具有不同形狀的第二組懸臂梁；
[0025]圖6是包括具有不同形狀的不同的兩組懸臂梁的另一實(shí)施例的頂視圖；
[0026]圖7是其中MEMS復(fù)合變換器包括雙重錨定梁和柔順隔膜的實(shí)施例的頂視圖；[0027]圖8A是圖7的MEMS復(fù)合變換器處于其未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的剖視圖；
[0028]圖8B是圖7的MEMS復(fù)合變換器處于其偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的剖視圖；
[0029]圖9是其中MEMS復(fù)合變換器包括兩個(gè)交叉的雙重錨定梁和柔順隔膜的實(shí)施例的頂視圖；
[0030]圖10是其中MEMS復(fù)合變換器包括夾緊片和柔順隔膜的實(shí)施例的頂視圖；
[0031]圖1lA是圖10的MEMS復(fù)合變換器處于其未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的剖視圖；
[0032]圖1lB是圖10的MEMS復(fù)合變換器處于其偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的剖視圖；
[0033]圖12A是類似于圖1A的實(shí)施例的剖視圖，但是還包括位于基底中的附加通孔；
[0034]圖12B是結(jié)合了圖12A中所示結(jié)構(gòu)的流體噴射器的剖視圖；
[0035]圖13是類似于圖10的實(shí)施例的頂視圖，但是其中柔順隔膜還包括孔；
[0036]圖14是圖13中所示實(shí)施例的剖視圖；
[0037]圖15是顯示包括懸臂梁的MEMS復(fù)合變換器的實(shí)施例的附加構(gòu)造細(xì)節(jié)的剖視圖；
[0038]圖16A是類似于圖6的實(shí)施例的剖視圖，但是還包括延伸到空腔中的附加質(zhì)量塊；
[0039]圖16B是類似于圖16A的實(shí)施例的剖視圖，但是其中所述附加質(zhì)量塊位于柔順隔膜的相反側(cè)；
[0040]圖17A至17E概要地圖解了一種制造方法；
[0041]圖18A和18B提供了可能為MEMS復(fù)合變換器的一部分的層的附加細(xì)節(jié)；
[0042]圖19A和19B是根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的示例性實(shí)施例的示意性剖視圖；
[0043]圖20A和20B分別是根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的另一示例性實(shí)施例的示意性平面圖和示意性剖視圖；
[0044]圖20C和20D是顯示根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的另一示例性實(shí)施例的圖20A中所示的液體分配器的示意性剖視圖；
[0045]圖21A和21B分別是根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的另一示例性實(shí)施例的示意性剖視圖和示意性平面圖；
[0046]圖22A和22B分別是根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的另一示例性實(shí)施例的示意性剖視圖和示意性平面圖；
[0047]圖23A和23B是圖19A和19B中所示的轉(zhuǎn)向器構(gòu)件的一部分的示意性局部剖視圖；
[0048]圖24A是根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的另一示例性實(shí)施例的示意性剖視圖；
[0049]圖24B是根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的另一示例性實(shí)施例的示意性剖視圖；
[0050]圖24C是根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的另一示例性實(shí)施例的示意性剖視圖；
[0051]圖25A是根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的另一示例性實(shí)施例的示意性剖視圖；
[0052]圖25B是根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的另一示例性實(shí)施例的示意性剖視圖；
[0053]圖25C是根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的另一示例性實(shí)施例的示意性剖視圖；
[0054]圖2?是顯示圖25C中所示的液體分配器的轉(zhuǎn)向器構(gòu)件的致動(dòng)的示意性剖視圖；
[0055]圖25E是圖25C中所示的液體分配器的轉(zhuǎn)向器構(gòu)件的示意性平面圖；
[0056]圖26A和26B是根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器的另一示例性實(shí)施例的轉(zhuǎn)向器構(gòu)件的示意性平面圖；以及[0057]圖27顯示了描述使用本文描述的液體分配器噴射流體的方法的示例性實(shí)施例的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058]本說(shuō)明書特別地將關(guān)注形成根據(jù)本發(fā)明的裝置的一部分或者更直接地與其結(jié)合的元件。應(yīng)理解，未具體示出或者描述的元件可以采取本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種形式。在以下的說(shuō)明和附圖中，在可能的情況下，相同的附圖標(biāo)記用于指示相同的元件。
[0059]為清楚起見，示意性且未按比例地示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員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聯(lián)系。
[0060]在本文的描述中，本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了典型地用于噴墨打印系統(tǒng)的液體噴射部件。然而，許多其他應(yīng)用也呈現(xiàn)出來(lái)，其使用噴墨打印頭噴射需要以高空間精確度精密計(jì)量和沉積的液體(不同于油墨的其他液體)。因此，在本文的描述中，術(shù)語(yǔ)“液體”和“油墨”指可由如下所述的液體噴射系統(tǒng)或液體噴射系統(tǒng)的部件噴射的任何材料。
[0061]本發(fā)明的實(shí)施例包括多種類型的MEMS變換器，其包括MEMS變換構(gòu)件和與MEMS變換構(gòu)件接觸地定位的柔順(柔性)隔膜。注意到，在MEMS結(jié)構(gòu)的某些定義中，規(guī)定MEMS部件的尺寸在I微米和100微米之間。雖然所述尺寸作為多個(gè)實(shí)施例的特征，但是可以設(shè)想，某些實(shí)施例包括上述范圍之外的尺寸。
[0062]圖1A顯示了 MEMS復(fù)合變換器100的第一實(shí)施例的頂視圖并且圖1B顯示了其剖視圖(沿A-A’)，其中MEMS變換構(gòu)件為在第一端部121錨定到基底110的第一表面111上的懸臂梁120?；?10的部分113限定空腔115的外邊界114。在圖1A和IB的實(shí)例中，空腔115呈大致圓柱形，并且為從基底110的第一表面111 (MEMS變換構(gòu)件的一部分錨定到其上)延伸至與第一表面111相反的第二表面112的通孔。對(duì)于空腔115未一直延伸至第二表面112的其他實(shí)施例，可以預(yù)想到空腔115的其他形狀。還預(yù)想到其中空腔的形狀不是具有圓對(duì)稱的圓柱形的其他實(shí)施例。懸臂梁120的一部分在空腔115的一部分的上方延伸(或延伸過(guò)空腔115的一部分)并且終止于第二端部122處。懸臂梁的長(zhǎng)度L從錨定端部121延伸至自由端122。懸臂梁120在第一端部121處具有寬度W1并且在第二端部122處具有寬度w2。在圖1A和IB的實(shí)例中，W1=W2，但是在如下所述的其他實(shí)施例中并非如此。
[0063]具有懸伸在空腔上方的錨定梁的MEMS變換器是眾所周知的。MEMS復(fù)合變換器100區(qū)別于傳統(tǒng)器件的特征在于與懸臂梁120接觸地定位的柔順隔膜130 (MEMS變換構(gòu)件的一個(gè)實(shí)例)。柔順隔膜包括覆蓋MEMS變換構(gòu)件的第一部分131、錨定到基底110的第一表面111上的第二部分132和懸垂在空腔115上而未接觸MEMS變換構(gòu)件的第三部分133。在第四區(qū)域134中，柔順隔膜130被移除，以使得其未覆蓋靠近懸臂梁120的第一端部121的MEMS變換構(gòu)件的一部分，由此如以下更詳細(xì)描述的那樣可以形成電接觸。在圖1B所示的實(shí)例中，錨定到基底110上的柔順隔膜130的第二部分132圍繞空腔115的外邊界114錨定。在其他實(shí)施例中，可以設(shè)想，第二部分132不完全圍繞外邊界114延伸。
[0064]在空腔115的至少一部分上方延伸的懸臂梁120的部分(包括端部122)可相對(duì)于空腔115自由移動(dòng)。圖2中示出了懸臂梁的常規(guī)類型的運(yùn)動(dòng)，其類似于圖1B的視圖，具有更高的放大比例，但是懸臂梁120的懸臂部分從圖1B中所示的原始未偏轉(zhuǎn)位置向上偏轉(zhuǎn)一偏轉(zhuǎn)量S=Az (z方向垂直于基底110的表面111的x-y平面)。例如，當(dāng)施加電信號(hào)時(shí)，通過(guò)MEMS變換材料(例如壓電材料、形狀記憶合金或熱雙壓電晶片材料)相對(duì)于其所附接的基準(zhǔn)(參考)材料層擴(kuò)展或收縮以致動(dòng)模式提供所述彎曲運(yùn)動(dòng)，如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣。當(dāng)釋放從空腔向上的偏轉(zhuǎn)(通過(guò)停止電信號(hào))時(shí)，MEMS變換器典型地在松馳至其未偏轉(zhuǎn)位置之前從空腔外移入到空腔內(nèi)。某些類型的MEMS變換器具有被推入和推出空腔的能力，并且還可自由地移入和移出空腔。
[0065]柔順隔膜130被諸如懸臂梁120的MEMS變換器構(gòu)件偏轉(zhuǎn)，從而與僅通過(guò)偏轉(zhuǎn)不接觸柔順隔膜130的懸臂梁(傳統(tǒng)器件)相比可提供更大的體積排量。柔順隔膜130的期望特性是其具有比典型的MEMS變換材料的楊氏模量低得多的楊氏模量、斷裂之前相對(duì)較大的延伸率、優(yōu)良的化學(xué)耐性(用于與MEMS制造工藝的相容性)、高電阻率和與變換器及基底材料的良好粘附性。包括一些環(huán)氧樹脂的一些聚合物很適合用作柔順隔膜130。實(shí)例包括TMMR液體抗蝕劑或TMMF干膜，兩者均為Tokyo Ohka Kogyo公司的產(chǎn)品。與氧化硅的大約70GPa的楊氏模量、壓電PZT的大約IOOGPa的楊氏模量、鉬族金屬電極的大約160GPa的楊氏模量和氮化硅的大約300GPa的楊氏模量相比，固化TMMR或TMMF的楊氏模量為大約2GPa。因此，典型的MEMS變換構(gòu)件的楊氏模量至少為柔順隔膜130的楊氏模量的10倍，并且更典型地為柔順隔膜130的楊氏模量的30倍以上。柔順隔膜的低楊氏模量的有利之處在于，該設(shè)計(jì)可以使其對(duì)于覆蓋MEMS變換構(gòu)件的部分131的偏轉(zhuǎn)量具有可忽略不計(jì)的影響，但是在靠近MEMS變換構(gòu)件而不直接接觸MEMS變換構(gòu)件的柔順隔膜130的部分133中易于被偏轉(zhuǎn)。此外，因?yàn)槿犴樃裟?30的楊氏模量比典型的MEMS變換構(gòu)件的楊氏模量低得多，如果MEMS變換構(gòu)件(例如，懸臂梁120)和柔順隔膜130具有相當(dāng)?shù)某叽?，其?duì)MEMS復(fù)合變換器100的諧振頻率幾乎沒(méi)有影響。然而，如果MEMS變換構(gòu)件遠(yuǎn)小于柔順隔膜130，則可以顯著降低MEMS復(fù)合變換器的諧振頻率。另外，在固化TMMR或TMMF斷裂之前的延伸率為大約5%，以便其能夠在沒(méi)有損壞的情況下進(jìn)行大偏轉(zhuǎn)。
[0066]在具有作為被柔順隔膜130覆蓋的MEMS變換構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)懸臂梁120的MEMS復(fù)合變換器100的組群內(nèi)存在許多實(shí)施例。該組群內(nèi)的不同實(shí)施例在延伸過(guò)空腔115的一部分的多個(gè)懸臂梁120之間具有不同的位移量、不同的諧振頻率或者不同的接合(耦接)量，并且從而非常適合于多種應(yīng)用。
[0067]圖3顯示了具有四個(gè)作為MEMS變換構(gòu)件的懸臂梁120的MEMS復(fù)合變換器100的頂視圖，每個(gè)懸臂梁120包括錨定到基底110上的第一端部和懸伸于空腔115上方的第二端部122。為簡(jiǎn)化起見，圖3中未示出例如其中移除了柔順隔膜的部分134的一些細(xì)節(jié)。在該實(shí)例中，懸臂梁120的第一端部121的寬度W1 (參見圖1A)均基本上彼此相等，并且懸臂梁120的第二端部122的寬度W2 (參見圖1A)均基本上彼此相等。另外，在圖3的實(shí)例中，wi=w2。柔順隔膜130包括覆蓋懸臂梁120的第一部分131 (從圖1B中可更清楚地看出)、錨定到基底110上的第二部分132和懸伸于空腔115上方而未接觸懸臂梁120的第三部分133。在該實(shí)例中，柔順構(gòu)件130提供了不同懸臂梁120之間的一些接合。另外，對(duì)于其中懸臂梁為致動(dòng)器的實(shí)施例，致動(dòng)所有四個(gè)懸臂梁120的結(jié)果導(dǎo)致與圖1A、1B和2中所示的單一懸臂梁120相比增大的體積排量和柔順隔膜130更對(duì)稱的位移。
[0068]圖4顯示了類似于圖3的實(shí)施例，但是對(duì)于四個(gè)懸臂梁120中的每個(gè)，錨定端部121處的寬度W1大于懸臂端部122處的寬度w2。對(duì)于其中懸臂梁120為致動(dòng)器的實(shí)施例，圖4的懸臂梁的致動(dòng)效應(yīng)提供了更大的柔順隔膜130的體積排量，因?yàn)槿犴樃裟さ母蟛糠种苯咏佑|懸臂梁120并由其支承。結(jié)果，懸伸于空腔115上方而未接觸懸臂梁120的柔順隔膜130的第三部分133在圖4中比圖3中小。這減小了當(dāng)懸臂梁120被偏轉(zhuǎn)時(shí)懸臂梁120之間的柔順隔膜130的第三部分133的下垂量。
[0069]圖5顯示了類似于圖4的實(shí)施例，其中除了第一寬度W1比第二寬度W2大的懸臂梁120a (MEMS變換構(gòu)件的一個(gè)實(shí)例)的組之外，存在第一寬度 < 等于第二寬度w2’的第二組懸臂梁120b (交替地設(shè)置在第一組的元件之間)。此外，使第二組懸臂梁120b的尺寸小于第一組懸臂梁120a的尺寸，以使得第一寬度小于第一寬度W1，第二寬度w2’小于第二寬度W2，并且對(duì)于該組懸臂梁120b，錨定的第一端部121與自由的第二端部122之間的距離(長(zhǎng)度)也更小。當(dāng)?shù)谝唤M懸臂梁120a用作致動(dòng)器并且第二組懸臂梁120b用作傳感器時(shí)，這種配置是有益的。
[0070]圖6顯示了類似于圖5的實(shí)施例，其中存在兩組懸臂梁120c和120d，所述兩組的元件交替地設(shè)置。然而，在圖6的實(shí)施例中，懸臂梁120c和120d的長(zhǎng)度L和L’(從錨定的第一端部121至自由的第二端部122的距離)分別小于橫跨空腔115的尺寸D的20%。在該特定實(shí)例中，其中空腔115的外邊界114呈圓形，D是空腔115的直徑。另外，在圖6的實(shí)施例中，對(duì)于懸臂梁120c和120d，長(zhǎng)度L和L’彼此不同，第一寬度W1和W1 ’彼此不同，并且第二寬度W2和w2，彼此不同。當(dāng)利用兩組懸臂梁120c和120d的幾何結(jié)構(gòu)將柔順隔膜130的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并且期望其獲得不同的偏轉(zhuǎn)量或不同頻率(參見【背景技術(shù)】中的公式1、2和3)時(shí)，所述實(shí)施例是有益的。
[0071]在圖1A和3-6所示的實(shí)施例中，懸臂梁120 (MEMS變換構(gòu)件的一個(gè)實(shí)例)圍繞圓形空腔115基本上徑向?qū)ΨQ地設(shè)置。這在許多實(shí)施例中可能是優(yōu)選類型的結(jié)構(gòu)，但是可以設(shè)想具有非徑向?qū)ΨQ或非圓形空腔的其他實(shí)施例。對(duì)于包括多個(gè)如圖3-6所示的MEMS變換構(gòu)件的實(shí)施例，橫跨空腔115的柔順隔膜130在MEMS變換構(gòu)件之間提供了 一定程度的接合。例如，當(dāng)與單個(gè)致動(dòng)器相比時(shí)，以上關(guān)于圖4和5討論的致動(dòng)器可以配合，以提供更大的結(jié)合力和柔順隔膜130的更大體積排量。以上關(guān)于圖5和6討論的感測(cè)元件(將運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào))可以探測(cè)柔順隔膜130的不同區(qū)域的運(yùn)動(dòng)。
[0072]圖7以類似于圖1A的頂視圖顯示了 MEMS復(fù)合變換器的實(shí)施例，但是其中MEMS變換構(gòu)件是橫跨空腔115延伸并且具有各自錨定到基底110上的第一端部141和第二端部142的雙重錨定梁140。如圖1A和IB的實(shí)施例中那樣，柔順隔膜130包括覆蓋MEMS變換構(gòu)件的第一部分131、錨定到基底110的第一表面111上的第二部分132和懸垂在空腔115上方而未接觸MEMS變換構(gòu)件的第三部分133。在圖7的實(shí)例中，在第一端部141和第二端部142的上方移除柔順隔膜130的一部分134，以便形成電接觸，以使電流從第一端部141流至第二端部142。
[0073]圖8A顯示了 MEMS復(fù)合變換器的雙重錨定梁140處于其未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的剖視圖，其類似于圖1B中所示的懸臂梁120的剖視圖。在該實(shí)例中，僅移除了位于錨定的第二端部142處的柔順隔膜130的一部分134，以便在MEMS變換構(gòu)件的頂側(cè)形成電接觸，從而施加橫跨MEMS變換構(gòu)件的電壓，如以下進(jìn)一步詳細(xì)論述的那樣。類似于圖1A和1B，空腔115呈大致圓柱形并且從基底110的第一表面111延伸至與第一表面111相反的第二表面112。
[0074]圖SB顯示了雙重錨定梁140處于其偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的剖視圖，其類似于圖2中所示的懸臂梁120的剖視圖。橫跨空腔115延伸的雙重錨定梁140的部分被向上并且遠(yuǎn)離圖8A的未偏轉(zhuǎn)位置偏轉(zhuǎn)，以便其提升柔順隔膜130的部分131。雙重錨定梁140的中部處或其附近的最大偏轉(zhuǎn)量示出為δ=Δζ。
[0075]圖9顯示了類似于圖7的實(shí)施例的頂視圖，但是具有在其第一端部141和第二端部142處錨定到基底110上的多個(gè)(例如兩個(gè))雙重錨定梁140。在該實(shí)施例中，兩個(gè)雙重錨定梁140均基本上橫跨圓形空腔115徑向地設(shè)置，并且因此兩個(gè)雙重錨定梁140在空腔上方在交叉區(qū)域143處彼此交叉?？梢栽O(shè)想其中雙重錨定梁未彼此交叉或者空腔不是圓形的其他實(shí)施例。例如，兩個(gè)雙重錨定梁可以彼此平行并且橫跨矩形空腔延伸。
[0076]圖10以類似于圖1A的頂視圖顯示了 MEMS復(fù)合變換器的實(shí)施例，但是其中MEMS變換構(gòu)件是橫跨空腔115的一部分延伸并且圍繞空腔115的外邊界114錨定到基底110上的夾緊片150。夾緊片150具有圓形的外邊界151和圓形的內(nèi)邊界152，因此其具有環(huán)形的形狀。如在圖1和IB的實(shí)施例中那樣，柔順隔膜130包括覆蓋MEMS變換構(gòu)件的第一部分131、錨定到基底110的第一表面111上的第二部分132和懸垂在空腔115上方而未接觸MEMS變換構(gòu)件的第三部分133。在第四區(qū)域134中，移除柔順隔膜130，以使得其未覆蓋MEMS變換構(gòu)件的一部分，以便如以下更詳細(xì)描述的那樣可以形成電接觸。
[0077]圖1lA顯示了 MEMS復(fù)合變換器的夾緊片150處于其未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的剖視圖，其類似于圖1B中所示的懸臂梁120的剖視圖。類似于圖1A和1Β，空腔115呈大致圓柱形并且從基底110的第一表面111延伸至與第一表面111相反的第二表面112。
[0078]圖1lB顯示了夾緊片150處于其偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的剖視圖，其類似于圖2中所示的懸臂梁120的剖視圖。橫跨空腔115延伸的夾緊片150的部分被向上并且遠(yuǎn)離圖1lA的未偏轉(zhuǎn)位置偏轉(zhuǎn)，以便其提升柔順隔膜130的部分131以及內(nèi)邊界152內(nèi)的部分133。內(nèi)邊界152處或其附近的最大偏轉(zhuǎn)量示出為δ=Λζ。
[0079]圖12Α顯示了具有橫跨空腔115的一部分延伸的懸臂梁120的復(fù)合MEMS變換器的實(shí)施例的剖視圖，其中空腔是從基底110的第二表面112延伸至第一表面111的通孔。如在圖1和IB的實(shí)施例中那樣，柔順隔膜130包括覆蓋MEMS變換構(gòu)件的第一部分131、錨定到基底110的第一表面111上的第二部分132和懸垂在空腔115上方而未接觸MEMS變換構(gòu)件的第三部分133。另外，在圖12Α的實(shí)施例中，基底還包括從基底110的第二表面112延伸至第一表面111的第二通孔116，其中第二通孔116位于空腔115附近。在圖12Α所示的實(shí)例中，沒(méi)有MEMS變換構(gòu)件在第二通孔116上方延伸。在基底110上形成一系列復(fù)合MEMS變換器的其他實(shí)施例中，第二通孔116可以是相鄰MEMS復(fù)合變換器的空腔。
[0080]圖12Α中所示的結(jié)構(gòu)可用于如圖12Β所示的流體噴射器200。在圖12Β中，在柔順隔膜130的錨定部分132上方形成分隔壁202。在其他實(shí)施例(未顯示)中，分隔壁202形成在基底110的第一表面111上已經(jīng)移除了柔順隔膜130的區(qū)域中。分隔壁202限定腔室201。噴嘴板204形成在分隔壁上方并且包括設(shè)置在懸臂梁120的第二端部122附近的噴嘴205。通孔116是流體連通至腔室201但未流體連通至空腔115的流體輸送件。流體通過(guò)流體輸送件(通孔116)供應(yīng)至腔室201。當(dāng)在電連接區(qū)域(未顯示)處向MEMS變換構(gòu)件(懸臂梁120)提供電信號(hào)時(shí)，懸臂梁120的第二端部122和柔順隔膜130的一部分被向上并且遠(yuǎn)離空腔115 (如圖2所示)偏轉(zhuǎn)，以便通過(guò)噴嘴205噴射流體滴。
[0081]圖13中所示的實(shí)施例類似于圖10的實(shí)施例，其中MEMS變換構(gòu)件是夾緊片150，但是另外，柔順隔膜130包括位于空腔115的中心處或其附近的孔135。如圖14中所圖解，MEMS復(fù)合變換器沿一平面設(shè)置，并且MEMS復(fù)合變換器的至少一部分可在該平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。特別是，圖13和14中的夾緊片150構(gòu)造成徑向地?cái)U(kuò)展和收縮，導(dǎo)致孔135如雙頭箭頭所示擴(kuò)展和收縮。所述實(shí)施例可用于連續(xù)流體噴射裝置的液滴產(chǎn)生器中，其中向空腔115提供加壓流體源，并且孔135是噴嘴。孔135的擴(kuò)展和收縮激勵(lì)流體流可控地分裂成微滴。可選地，可以在MEMS變換材料中與其上形成柔順隔膜130的部分131的側(cè)面相反的側(cè)面上形成柔順鈍化材料138。柔順鈍化材料138和柔順隔膜130的部分131 —起提供了 MEMS變換構(gòu)件(夾緊片150)與通過(guò)空腔115引導(dǎo)的流體的一定程度的隔離。
[0082]多種變換機(jī)構(gòu)和材料可用于本發(fā)明的MEMS復(fù)合變換器。一些MEMS變換機(jī)構(gòu)包括從未偏轉(zhuǎn)的MEMS復(fù)合變換器的平面的偏轉(zhuǎn)，其包括如圖2、8B和IlB所示的彎曲運(yùn)動(dòng)。包含彎曲的變換機(jī)構(gòu)典型地由接觸基準(zhǔn)材料162的MEMS變換材料160提供，如圖15中對(duì)于懸臂梁120所示的那樣。在圖15的實(shí)例中，MEMS變換材料160示出為位于基準(zhǔn)材料162的頂部，但是可替換地，基準(zhǔn)材料162可以位于MEMS變換材料160的頂部，這取決于是否希望導(dǎo)致MEMS變換構(gòu)件(例如，懸臂梁120)彎曲到空腔115中或者遠(yuǎn)離空腔115彎曲，并且是否導(dǎo)致MEMS變換材料160的擴(kuò)展超過(guò)或者小于基準(zhǔn)材料162的擴(kuò)展。
[0083]MEMS變換材料160的一個(gè)實(shí)例是加熱彎曲雙壓電晶片的高熱膨脹構(gòu)件。例如，如在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利N0.6，561，627中公開的那樣，鋁化鈦可能為高熱膨脹構(gòu)件。基準(zhǔn)材料162可以包括例如氧化硅或者氧化硅加氮化硅的絕緣體。當(dāng)電流脈沖通過(guò)鋁化鈦的MEMS變換材料160時(shí)，其引起鋁化鈦發(fā)熱并膨脹?；鶞?zhǔn)材料160不是自加熱的，并且其熱膨脹系數(shù)小于鋁化鈦的熱膨脹系數(shù)，因此鋁化鈦MEMS變換材料160以比基準(zhǔn)材料162更快的速度擴(kuò)展。結(jié)果，隨著MEMS變換材料被加熱，如圖15中所構(gòu)造的懸臂梁120將趨向于向下彎曲到空腔115中。雙作用熱彎曲致動(dòng)器可以包括兩個(gè)鋁化鈦MEMS變換層(轉(zhuǎn)向器層)和夾置在它們之間的基準(zhǔn)材料層，如共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利N0.6，464，347中所描述的那樣?？梢酝ㄟ^(guò)分別使電流脈沖通過(guò)上部轉(zhuǎn)向器層或者下部轉(zhuǎn)向器層選擇性地致動(dòng)進(jìn)入空腔115中或從其中出來(lái)的偏轉(zhuǎn)。
[0084]MEMS變換材料160的第二實(shí)例是例如鎳鈦合金的形狀記憶合金。類似于加熱彎曲的雙壓電晶片的實(shí)例，基準(zhǔn)材料162可以是例如氧化硅或者氧化硅加氮化硅的絕緣體。當(dāng)電流脈沖通過(guò)鎳鈦MEMS變換材料160時(shí)，其引起鎳鈦MEMS變換材料發(fā)熱。形狀記憶合金的特性是當(dāng)形狀記憶合金經(jīng)過(guò)相變時(shí)發(fā)生大變形。如果變形為擴(kuò)展變形，則當(dāng)基準(zhǔn)材料162未顯著擴(kuò)展時(shí)所述變形引起大且急劇的膨脹。結(jié)果，隨著形狀記憶合金MEMS變換材料160經(jīng)過(guò)其相變時(shí)，如圖15中所構(gòu)造的懸臂梁120將向下彎曲到空腔115中。偏轉(zhuǎn)將比如上所述的熱彎曲雙壓電晶片更急劇。
[0085]MEMS變換材料160的第三實(shí)例是壓電材料。壓電材料是特別有利的，因?yàn)槠淇梢员挥米髦聞?dòng)器或者傳感器。換句話說(shuō)，橫跨壓電MEMS變換材料160施加、典型地施加到壓電MEMS變換材料兩側(cè)的導(dǎo)電電極(未顯示)上的電壓可以弓I起膨脹或者收縮(取決于電壓是正電壓或負(fù)電壓和壓電系數(shù)的符號(hào)為正或負(fù))。雖然橫跨壓電MEMS變換材料160施加的電壓引起膨脹或者收縮，基準(zhǔn)材料162未擴(kuò)展或者收縮，從而導(dǎo)致其分別偏轉(zhuǎn)到空腔115中或者遠(yuǎn)離空腔115偏轉(zhuǎn)。然而，典型地，在壓電式復(fù)合MEMS變換器中，應(yīng)用單極性的電信號(hào)，因此壓電材料不會(huì)趨向于被偶極化或去極化。可以將基準(zhǔn)材料162夾在兩個(gè)壓電材料層之間，從而能夠在不偶極化或去極化壓電材料的情況下獨(dú)立控制偏轉(zhuǎn)到空腔115中或者遠(yuǎn)離空腔115偏轉(zhuǎn)。此外，賦予MEMS變換材料160的膨脹或者收縮產(chǎn)生可用于感測(cè)運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。存在多種類型的壓電材料。感興趣的一個(gè)組群包括例如鋯鈦酸鉛或者PZT的壓電陶瓷。
[0086]隨著MEMS變換材料160擴(kuò)展或者收縮，存在位于MEMS復(fù)合變換器的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)分量和從所述平面中移出的運(yùn)動(dòng)分量(例如彎曲)。如果MEMS變換材料160與基準(zhǔn)材料162的楊氏模量和厚度相當(dāng)，則彎曲運(yùn)動(dòng)(如圖2、8B和IlB中所示)將占據(jù)主導(dǎo)地位。換句話說(shuō)，如果MEMS變換材料160具有厚度h并且如果基準(zhǔn)材料具有厚度t2，如果t2>0.St1且t2〈2h，假設(shè)楊氏模量相當(dāng)，則彎曲運(yùn)動(dòng)趨向于占據(jù)主導(dǎo)地位。相反，如果t2〈0.，則MEMS復(fù)合變換器的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)(如圖13和14所示)趨向于占據(jù)主導(dǎo)地位。
[0087]MEMS復(fù)合變換器100的一些實(shí)施例包括附接的質(zhì)量塊，以便調(diào)節(jié)例如諧振頻率(參見【背景技術(shù)】部分中的公式2)。例如，質(zhì)量塊118可以附接到懸垂在空腔115上方但未接觸MEMS變換構(gòu)件的柔順隔膜130的部分133上。在圖16A的剖視圖中所示包括多個(gè)懸臂梁120 (例如，圖6中所示結(jié)構(gòu))的實(shí)施例中，質(zhì)量塊118在柔順隔膜130的部分133下方延伸，因此其位于空腔115內(nèi)?？商鎿Q地，質(zhì)量塊118可以附著到柔順隔膜130的相反側(cè)上，如圖16B中所示。如果需要大的質(zhì)量塊，則圖16A的結(jié)構(gòu)可能特別有利。例如，當(dāng)如下所述蝕刻空腔115時(shí)，可以適當(dāng)?shù)亓舫龉杌?10的一部分。在所述結(jié)構(gòu)中，質(zhì)量塊118典型地延伸過(guò)空腔的整個(gè)深度。為了使MEMS復(fù)合變換器在不碰撞質(zhì)量塊118的情況下振動(dòng)，基底110典型地安裝到在空腔115下面包括凹口的安裝構(gòu)件(未顯示)上。對(duì)于圖16B中所示的結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)在柔順隔膜130上圖案化或敷設(shè)附加層來(lái)形成附接的質(zhì)量塊118。
[0088]已經(jīng)描述了 MEMS復(fù)合變換器的多種示例性結(jié)構(gòu)實(shí)施例，提供下文描述制造方法。圖17A至17E提供了一種制造方法的概述。如圖17A中所示，在基底110的第一表面111上沉積基準(zhǔn)材料162和變換材料160,所述基底110典型地為娃晶片。以下提供了關(guān)于材料和沉積方法的更多細(xì)節(jié)?？梢栽谑紫瘸练e基準(zhǔn)材料162 (如圖17A中所示)之后接著沉積變換材料160，或者可以倒轉(zhuǎn)次序。在某些情況中，可能不需要基準(zhǔn)材料。無(wú)論如何，可以說(shuō)變換材料160沉積在基底110的第一表面111上。接著圖案化并蝕刻變換材料160，因此在第一區(qū)域171中保留變換材料160并且在第二區(qū)域172中移除變換材料160，如圖17B中所示。還圖案化并蝕刻基準(zhǔn)材料162，因此在第一區(qū)域171中保留基準(zhǔn)材料162并且在第二區(qū)域172中移除基準(zhǔn)材料162，如圖17C中所示。
[0089]如圖17D所示，然后在第一區(qū)域171和第二區(qū)域172上沉積聚合物層(對(duì)于柔順隔膜130)，并且圖案化使得在第三區(qū)域173中保留聚合物并在第四區(qū)域174中移除聚合物。其中保留聚合物的第一部分173a與其中保留變換材料160的第一區(qū)域171的一部分重合(或一致)。其中保留聚合物的第二部分173b與其中移除了變換材料160的第二區(qū)域172的一部分重合。另外，其中移除了聚合物的第一部分174a與其中保留變換材料160的第一區(qū)域171的一部分重合。其中移除了聚合物的第二部分174b與其中移除了變換材料160的第二區(qū)域172的一部分重合。然后從基底110的第二表面112 (與第一表面111相反)至第一表面111蝕刻出空腔115，以使基底110的第一表面111處的空腔115的外邊界114與其中保留變換材料160的第一區(qū)域171相交，以便變換材料的第一部分(在該實(shí)例中包括懸臂梁120的第一端部121)錨定到基底110的第一表面111上，并且變換材料160的第二部分(包括懸臂梁120的第二端部122)在空腔115的至少一部分上方延伸。當(dāng)將變換材料160的第一部分錨定到基底110的第一表面111上時(shí)，可以理解，變換材料160可以與第一表面Ill直接接觸(未顯示)，或者變換材料160可以如圖17E所示地通過(guò)基準(zhǔn)材料162間接地錨定到第一表面111上。因而制造出MEMS復(fù)合變換器100。
[0090]基準(zhǔn)材料162可包括如圖18A中所圖解的若干層?？梢栽诨?10的第一表面111上沉積氧化硅的第一層163。氧化硅的沉積例如可以為熱過(guò)程或者可以為化學(xué)氣相沉積(包括低壓或者等離子增強(qiáng)CVD)。氧化硅是絕緣層并且還促進(jìn)氮化硅的第二層164的粘附。氮化硅可以通過(guò)LPCVD沉積并且提供抗張應(yīng)力部件，其在隨后蝕刻出空腔時(shí)有助于變換材料160保持基本上平坦形狀。氧化硅的第三層165有助于平衡應(yīng)力并且促進(jìn)可選底部電極層166的粘附，該底部電極層166典型地為用于壓電變換材料160情況的鉬(或者鈦/鉬)電極。鉬電極層典型地通過(guò)濺射沉積。
[0091]接下來(lái)將針對(duì)例如PZT的壓電陶瓷變換材料的情況描述變換材料160的沉積。一種有利的結(jié)構(gòu)是圖18B中所示的結(jié)構(gòu)，其中從頂部電極168至底部電極166橫跨PZT變換材料160施加電壓。PZT變換材料160上的期望效果是沿平行于基底110的表面111的χ-y平面的膨脹或者收縮。如上所述，所述膨脹或者收縮可分別引起偏轉(zhuǎn)到空腔115中或從空腔115中偏轉(zhuǎn)出來(lái)，或者基本上平面中運(yùn)動(dòng)，這取決于PZT變換材料160和基準(zhǔn)材料162的相對(duì)厚度和剛度。圖18A和18B中厚度不是按比例繪制的。典型地對(duì)于其中基準(zhǔn)材料162具有與MEMS變換材料160類似的剛度的彎曲應(yīng)用，與變換材料160 —樣，基準(zhǔn)材料162以大約I微米的厚度沉積，雖然對(duì)于平面中運(yùn)動(dòng)，基準(zhǔn)材料的厚度典型地為變換材料厚度的20%或者更小，如上所述。對(duì)于PZT，橫向壓電系數(shù)d31和e31在量值上相對(duì)大(并且如果在相對(duì)高的電場(chǎng)中被極化則可更大并且穩(wěn)定化)。為了定向PZT晶體，以使得橫向壓電系數(shù)d31和e31是與橫跨變換層的電壓和在x-y平面中的膨脹或者收縮有關(guān)的系數(shù)，期望PZT晶體的(001)平面平行于x-y平面(如圖18B所示，平行于底部鉬電極層166)。然而，PZT材料趨向于以其平面平行于在其上進(jìn)行沉積的材料的平面地定向。因?yàn)楫?dāng)在氧化硅上沉積時(shí)鉬底部電極層166典型地具有平行于x-y平面的(111)平面，籽晶層167、例如氧化鉛或者鈦酸鉛可以在底部電極層166上沉積，以提供其上沉積PZT變換材料160的(001)平面。然后，例如通過(guò)濺射在PZT變換材料160上沉積上部電極層168 (典型地為鉬)。
[0092]可以通過(guò)濺射實(shí)施PZT變換材料160的沉積。可替換地，可以通過(guò)溶膠-凝膠過(guò)程實(shí)施PZT變換材料160的沉積。在溶膠-凝膠過(guò)程中，將包括處于有機(jī)液體中的PZT粒子的前體材料施加到基底110的第一表面111上。例如，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)或旋壓基底110在第一表面上施加前體材料。然后在多個(gè)步驟中熱處理前體材料。在第一步中，在第一溫度下干燥前體材料。然后，在比第一溫度高的第二溫度下熱解前體材料，以便分解有機(jī)組分。然后，在比第二溫度高的第三溫度下使前體材料的PZT粒子結(jié)晶。典型地利用多個(gè)前體材料的薄層實(shí)施由溶膠-凝膠過(guò)程沉積PZT，以避免在所需最終厚度的材料中出現(xiàn)裂縫。
[0093]對(duì)于其中變換材料160為鋁化鈦以用于熱彎曲致動(dòng)器或者為例如鎳鈦合金的形狀記憶合金的實(shí)施例，可以通過(guò)濺射進(jìn)行沉積。另外，不需要例如頂部電極層166和底部電極層168的層以及軒晶層167。
[0094]為了圖案化如圖18A和18B中所示的材料疊層，光致抗蝕掩膜典型地在頂部電極層168上沉積并被圖案化，以僅覆蓋其中希望保留材料的那些區(qū)域。
[0095]然后，一次蝕刻至少一些材料層。例如，可以在單個(gè)步驟中使用利用氯基工藝氣體的等離子蝕刻來(lái)蝕刻頂部電極層168、PZT變換材料160、籽晶層167和底部電極層166?？商鎿Q地，所述單個(gè)步驟可包括濕蝕刻。取決于材料，可以在單個(gè)步驟中蝕刻余下的基準(zhǔn)材料162。然而，在某些實(shí)施例中，可以在隨后利用氟基工藝氣體的等離子蝕刻步驟中蝕刻氧化娃層163、165和氮化娃層164。
[0096]參照以上內(nèi)容，可以通過(guò)層壓例如TMMF的薄膜或者在例如TMMR的液體抗蝕材料上旋壓來(lái)實(shí)施柔順隔膜130的聚合物層的沉積。隨著用于柔順隔膜的聚合物層被施加同時(shí)變換器仍然由基底支承，可以利用壓力在沒(méi)有變換器橫梁斷裂風(fēng)險(xiǎn)的情況下將TMMF或者其他層壓薄膜施加到基底上。TMMR和TMMF的優(yōu)點(diǎn)是其可光致圖案化，以便不需要應(yīng)用附加的抗蝕材料。環(huán)氧聚合物還具有如上述的期望機(jī)械性能。
[0097]為了蝕刻空腔115 (圖17E)，將掩模層應(yīng)用到基底110的第二表面112上。圖案化掩模層，以暴露期望移除基底材料的第二表面112。所述暴露部分可不但包括空腔115的區(qū)域，而且包括流體噴射器200的通孔116的區(qū)域(參見圖12A和12B)。如以上相對(duì)于圖16A所論述，對(duì)于留下附著到柔順隔膜130的底部的質(zhì)量塊的情況，可以利用環(huán)形圖樣遮蓋空腔115的區(qū)域，以移除環(huán)形區(qū)域，同時(shí)留下附接至柔順隔膜130的基底110的一部分。對(duì)于其中基底110為硅的實(shí)施例，利用深度反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)工藝容易地實(shí)施基本上垂直壁(基底110的部分113，如包括圖1B的多個(gè)剖視圖所示)的蝕刻。典型地，用于硅的DRIE工藝使用SF6作為工藝氣體。
[0098]如上所述，MEMS復(fù)合變換器100特別適用的一種應(yīng)用是作為液滴產(chǎn)生器(通常也被稱為液滴形成機(jī)構(gòu))。以下參見圖19A-26B并且返回至圖1A-2更詳細(xì)地描述結(jié)合有如上所述的液滴產(chǎn)生器的流過(guò)式液體分配器310的示例性實(shí)施例。這些類型的液體分配器也通常被稱為連續(xù)按需液體分配器。
[0099]參見圖19A和19B，顯示了根據(jù)本發(fā)明制造的液體分配器310的示例性實(shí)施例。液體分配器310包括通過(guò)液體分配通路312與液體返回通路313流體連通的液體供給通路311。液體分配通路312包括轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320。液體供給通路311包括出口 321，而液體返回通路313包括入口 338。
[0100]液體分配通路312包括由上游邊緣318和下游邊緣319限定、直接通向大氣的排出開口 326。當(dāng)與傳統(tǒng)噴嘴相比時(shí)，排出開口 326是不同的，因?yàn)榕懦鲩_口 326的面積不決定噴射液滴的尺寸。相反，轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的致動(dòng)決定噴射液滴315的尺寸(體積)。典型地，形成的液滴的尺寸與通過(guò)轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的致動(dòng)排出的液體量成比例。排出開口 326的上游邊緣318還至少部分地限定液體供給通路311的出口 321，而排出開口 326的下游邊緣319還至少部分地限定液體返回通路313的入口 338。
[0101]限定排出開口 326的壁340包括表面354。表面354可為內(nèi)表面354A或外表面354B。在圖19A中，當(dāng)沿通過(guò)液體分配通路312的液體流327的方向觀察時(shí)，排出開口 326的上游邊緣318和下游邊緣319相對(duì)于表面354是垂直的。然而，當(dāng)沿通過(guò)液體分配通路312的液體流327的方向觀察時(shí)，排出開口 326的上游邊緣318和下游邊緣319之一或者兩者可相對(duì)于液體分配通路312的壁340的表面354傾斜(成角度)。據(jù)信提供具有斜度(角度)的下游邊緣319有助于促進(jìn)液滴噴射。在圖19B中，當(dāng)沿通過(guò)液體分配通路312的液體流327的方向觀察時(shí)，排出開口 326的上游邊緣318和下游邊緣319均是傾斜的。在以下更詳細(xì)地描述的圖21A和22A中，當(dāng)沿通過(guò)液體分配通路312的液體流327的方向觀察時(shí)，僅排出開口 326的下游邊緣319是傾斜的。[0102]由本發(fā)明的液體分配器310噴射的液體不需要穿過(guò)典型地具有較小面積的傳統(tǒng)噴嘴。這有助于減小排出開口 326被顆粒污染物污染或者阻塞的可能性。使用更大的排出開口 326 (與傳統(tǒng)的噴嘴相比)還減少了在不噴射液滴期間至少部分地由噴嘴中的蒸發(fā)所引起的潛在問(wèn)題。因?yàn)楫a(chǎn)生出具有更短拖尾長(zhǎng)度的液滴，所以更大的排出開口 326還減小了在液滴噴射期間形成衛(wèi)星式液滴的可能性。
[0103]例如定位在基底339上或其中的與液體分配通路312相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320可選擇性地致動(dòng)，以朝向液體分配通路312的排出開口 326使液體325的一部分轉(zhuǎn)向并使其通過(guò)排出開口 326，以便形成并噴射液滴315。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320包括如上所述的MEMS復(fù)合變換器100中的一個(gè)。在基底339中的空腔390上方延伸的MEMS復(fù)合變換器100在啟動(dòng)期間可選擇性地移入液體分配通路312和從其中移出，以使得流過(guò)液體分配通路312的液體的一部分朝向排出開口 326轉(zhuǎn)向。
[0104]如圖19A和19B所示,液體供給通路311、液體分配通路312和液體返回通路313部分地由基底339的一些部分限定?；?39的這些部分也可以被稱為液體供給通路311、液體分配通路312和液體返回通路313中的一個(gè)或多個(gè)的壁。壁340限定排出開口 326并且還部分地限定液體供給通路311、液體分配通路312和液體返回通路313?；?39的一些部分還限定液體供給通道342和液體返回通道344。此外，基底339的這些部分可以被稱為液體供給通道342和液體返回通道344的壁。如圖19A和19B所示，液體供給通道342和液體返回通道344垂直于液體供給通路311、液體分配通路312和液體返回通路313。
[0105]液體源324流體連通地連接至液體分配器310。液體源324向液體分配器310供應(yīng)液體325。在操作期間，由例如泵的調(diào)控壓力供給源316加壓的液體325以連續(xù)方式從液體源324流過(guò)液體供給通道342、液體供給通路311、液體分配通路312、液體返回通路313、液體返回通道344并返回至液體源324(由箭頭327表示)。當(dāng)需要液體325的液滴315時(shí)，致動(dòng)轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320，導(dǎo)致連續(xù)地流過(guò)液體分配通路312的液體325的一部分被推向并通過(guò)排出開口 326。典型地，調(diào)控壓力供給源316流體連通地定位在液體源324與液體供給通路311之間并且提供高于大氣壓力的正壓力。
[0106]可選地，可以將例如泵的調(diào)控真空供給源317結(jié)合到液體分配器310的液體輸送系統(tǒng)中，以便更好地控制流過(guò)液體分配器310的液體。典型地，調(diào)控真空供給源317流體連通地定位在液體返回通路313與液體源324之間并提供低于大氣壓力的真空(負(fù))壓力。
[0107]液體返回通路313或液體返回通道344可以可選性地包括例如過(guò)濾器的多孔構(gòu)件322，其除了提供流過(guò)液體分配器310的液體的顆粒過(guò)濾之外，有助于與轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的致動(dòng)和被轉(zhuǎn)向并通過(guò)排出開口 326的液體325的一部分有關(guān)地調(diào)節(jié)液體流和液體返回通路313中的壓力變化。這減小了在轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320致動(dòng)期間或者之后除了噴射的液滴315之外的液體溢出液體分配通路312的排出開口 326的可能性。當(dāng)多孔構(gòu)件322包含在液體分配器310中時(shí)，還減小了空氣被吸入液體返回通道344中的可能性。
[0108]多孔構(gòu)件322典型地在用于制造液體分配器310的制造過(guò)程期間被整體地形成在液體返回通路313中?？商鎿Q地，多孔構(gòu)件322可以由金屬或者聚合物材料制成并且被插入到液體返回通路313中或者附接到限定液體返回通路313的一個(gè)或多個(gè)壁上。如圖19A和19B所示，多孔構(gòu)件322定位在液體返回通路313中液體返回通路313與液體返回通道344相交的區(qū)域中。因此，液體返回通道344包括多孔構(gòu)件322或者液體返回通路313包括多孔構(gòu)件322?？商鎿Q地，多孔構(gòu)件322可以定位在如19A和19B所示的位置的下游的液體返回通道344中。
[0109]不論多孔構(gòu)件322整體成形或單獨(dú)制造，多孔構(gòu)件322的孔具有基本上一致的孔徑尺寸。可替換地，多孔構(gòu)件322的孔的孔徑尺寸包括一定的梯度變化，以便能夠更有效地調(diào)節(jié)或適應(yīng)通過(guò)液體分配器310的液體流(例如，當(dāng)沿液體行進(jìn)的方向觀察時(shí)，多孔構(gòu)件322的上游部分處具有更大孔徑尺寸(或者，更小孔徑尺寸)，多孔構(gòu)件的下游部分處的尺寸減小(或者增大))。多孔構(gòu)件322的孔的具體結(jié)構(gòu)典型地取決于預(yù)期的具體應(yīng)用。以下更詳細(xì)地論述了本發(fā)明的該方面的示例性實(shí)施例。
[0110]典型地，多孔構(gòu)件322的位置依據(jù)所預(yù)期的具體應(yīng)用而變化。如圖19A和19B中所示，多孔構(gòu)件322平行于液體325在液體分配通路312中的流動(dòng)方向327地定位在液體返回通路313中，以使多孔構(gòu)件322的開口(孔)的中心軸線基本上垂直于液體分配通路中的液體流327。多孔構(gòu)件322在與液體分配通路312的排出開口 326以一定距離間隔的位置處定位在液體返回通路313中。多孔構(gòu)件322還在鄰近液體分配通路312的排出開口 326的下游邊緣319的位置處定位在液體返回通路313中。如上所述，因?yàn)榇髿鈮毫εc由調(diào)控真空供給源317所提供的負(fù)壓力之間的差值小于多孔構(gòu)件322的彎液面壓力，所以減小了空氣被吸入液體返回通道344中的可能性。
[0111]另外，液體返回通路313包括使液體返回通路313通向大氣的通氣口 323。通氣口323有助于與轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的致動(dòng)和被轉(zhuǎn)向并通過(guò)排出開口 326的液體325的一部分有關(guān)地調(diào)節(jié)液體流和液體返回通路313中的壓力變化。這減小了在轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320致動(dòng)期間或之后出現(xiàn)不期望的溢出液體分配通路312的排出開口 326的液體(除了液滴315之外的液體)的可能性。在液體確實(shí)溢出排出開口 326的情況中，通氣口 323還起到為溢出液體提供返回至液體返回通路313的路徑的排放口的作用。因而，術(shù)語(yǔ)“通氣口”和“排放口”在本文中互換地使用。
[0112]液體分配器310典型地通過(guò)已知的半導(dǎo)體制造技術(shù)(例如，CMOS電路制造技術(shù)、微機(jī)械結(jié)構(gòu)(MEMS)制造技術(shù)或者兩者的組合)由半導(dǎo)體材料(例如，硅)形成。可替換地，液體分配器310通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何制造技術(shù)由任何材料形成。
[0113]類似于傳統(tǒng)的按需噴墨打印頭，本發(fā)明的液體分配器310僅當(dāng)需要時(shí)形成液滴，從而消除了對(duì)流槽和液滴偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的需求，所述液滴偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將所形成的一些液滴引導(dǎo)至流槽中，同時(shí)將其他液滴引導(dǎo)至打印接收介質(zhì)。本發(fā)明的液體分配器使用在壓力下通過(guò)液體分配通路312連續(xù)地供應(yīng)例如油墨的液體的液體源。所供應(yīng)的油墨壓力作為噴射液滴的主要?jiǎng)恿Γ员阌捎湍炊菄娮焯幍囊旱螄娚渲聞?dòng)器提供大部分的液滴動(dòng)量。換句話說(shuō)，通過(guò)液體分配器的連續(xù)的加壓液體流提供了形成液滴和液體/液滴穿過(guò)排出開口所需的動(dòng)量。與連續(xù)液體噴射系統(tǒng)形成對(duì)比,通過(guò)液體分配器310的連續(xù)液體流相對(duì)于液體分配器310是內(nèi)在或處于內(nèi)部的，其中在所述連續(xù)液體噴射系統(tǒng)中，通過(guò)噴嘴噴射的液體射流相對(duì)于連續(xù)液體噴射系統(tǒng)是在外面噴射的。
[0114]參見圖20A-20D并回到圖19A和19B，顯示了液體分配器310的附加的示例性實(shí)施例。在作為液體分配器310的平面圖的圖20A中，壁346和壁348限定當(dāng)垂直于液體流327的方向觀察時(shí)(圖20B中所示)液體分配通路312的寬度和當(dāng)垂直于液體流327的方向觀察時(shí)(圖20B中所示)液體供給通路311和液體返回通路313的寬度。在圖20A中還包括了轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的MEMS變換構(gòu)件(例如，懸臂梁120)和柔順隔膜130。另外，圖20A中示出了當(dāng)沿液體流327的方向觀察時(shí)(圖20B中所示)和當(dāng)垂直于液體流327的方向觀察時(shí)(圖20B中所示)相對(duì)于液體分配通路312的長(zhǎng)度和寬度的排出開口 326的長(zhǎng)度和寬度。
[0115]在圖20B-20D中，顯示了 MEMS變換構(gòu)件(例如，懸臂梁120)和轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的柔順隔膜130相對(duì)于液體供給通路311的出口 321和排出開口 326的上游邊緣318的位置。在圖20B中，轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的上游邊緣350位于液體供給通路311的出口 321和排出開口 326的上游邊緣318處。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的下游邊緣352位于排出開口 326的下游邊緣319和液體返回通路313的入口 338的上游。在圖20C中，轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的上游邊緣350位于液體供給通路311的出口 321和排出開口 326的上游邊緣318的下游的液體分配通路312中。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的下游邊緣352位于排出開口 326的下游邊緣319和液體返回通路313的入口 338的上游。在圖20D中，轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的上游邊緣350位于液體供給通路311的出口 321和排出開口 326的上游邊緣318的下游的液體分配通路311中。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的下游邊緣352位于排出開口 326的下游邊緣319和液體返回通路313的入口 338的上游。依據(jù)預(yù)期的應(yīng)用，利用轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320相對(duì)于出口 321和入口 338的位置控制或調(diào)節(jié)噴射液滴315的特征(例如，軌跡角度、體積或者速度)。
[0116]參見圖21A-22B并回到圖19A和19B，液體分配通路312包括第一壁340。壁340包括表面354 (內(nèi)表面354A或外表面354B)。第一壁340的一部分限定排出開口 326。液體分配通路312還包括與第一壁340相反地定位的第二壁380。液體分配通路312的第二壁380沿液體供給通路311的一部分和液體返回通路313的一部分延伸。液體供給通道342貫穿第二壁380延伸并且與液體供給通路311流體連通。液體供給通道342包括多孔構(gòu)件322。液體返回通道344貫穿第二壁380延伸并且與液體返回通路313流體連通。液體返回通路包括多孔構(gòu)件322。液體源324供應(yīng)液體，所述液體從液體供給通道342通過(guò)液體供給通路311、液體分配通路312、液體返回通路313流至液體返回通道344并返回至液體源324。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320選擇性地偏轉(zhuǎn)流過(guò)液體分配通路312的排出開口 326的液體的一部分。
[0117]如圖21A-22B所示，多孔構(gòu)件322定位在液體供給通路311中液體供給通路311與液體供給通道342相交的區(qū)域中。因此，液體供給通道342包括多孔構(gòu)件322或者液體供給通路311包括多孔構(gòu)件322?？商鎿Q地，多孔構(gòu)件322可以定位在如21A-22B中所示的位置的上游的液體供給通道344中。此外，如圖21A-22B中所示，多孔構(gòu)件322定位在液體返回通路313中液體返回通路313與液體返回通道344相交的區(qū)域中。因此，液體返回通道344包括多孔構(gòu)件322或者液體返回通路313包括多孔構(gòu)件322?？商鎿Q地，多孔構(gòu)件322可以定位在如21A-22B中所示的位置的下游的液體返回通道344中。
[0118]如圖21A和21B中所示，多孔構(gòu)件322包括具有相同尺寸的孔?？商鎿Q地，多孔構(gòu)件322包括相互比較時(shí)尺寸變化的孔。如圖22A和22B中所示，孔徑尺寸沿通過(guò)液體分配通路312的液體流327的方向單調(diào)地變化，以提供有差別的液體流動(dòng)阻力。可替換地，多孔構(gòu)件322的孔在其他示例性實(shí)施例中被不同地成形(或成形為具有不同形狀)，以提供有差別的液體流動(dòng)阻力。在圖21B-22B中，已經(jīng)從各個(gè)“B”圖中移除了排放口 323，以便可以更清楚地看到液體返回通道344和多孔構(gòu)件322。
[0119]參見圖19A和20B，限定排出開口 326的壁340包括表面354。表面354可為內(nèi)表面354A或外表面354B。當(dāng)沿通過(guò)液體分配通路312的液體流327的方向觀察時(shí)，排出開口326的下游邊緣319垂直于液體分配通路312的壁340的表面354。
[0120]排出開口 326的下游邊緣319可包括其他特征。例如，如圖20A中所示，當(dāng)從垂直于壁340的表面354的方向觀察時(shí)，排出開口 326的下游邊緣319的中央部分是平直的。當(dāng)下游邊緣319的中央部分是平直的時(shí)，在某些示例性實(shí)施例中倒圓下游邊緣319的角部356，以提供機(jī)械穩(wěn)定性并減少壁340中的應(yīng)力誘導(dǎo)裂紋。然而據(jù)信，更優(yōu)選的是，當(dāng)從如圖21B和22B所示的垂直于壁340的表面354的方向觀察時(shí)，排出開口 326的下游邊緣319被構(gòu)造成包括或具有曲率半徑，以提高液體分配器310的液滴噴射性能。曲率半徑在某些實(shí)施例中在沿彎曲弧段的不同位置處而不同。在此情況下，曲率半徑可包括或具有多個(gè)曲率半徑。
[0121]參見圖20A，當(dāng)從垂直于液體分配通路312的壁340的表面354的方向觀察時(shí)，排出開口 326包括沿通過(guò)液體分配通路312的液體流327的方向的中心線358。當(dāng)從垂直于液體分配通路312的壁340的表面354的方向觀察時(shí)，排出開口 326包括沿通過(guò)液體分配通路312的液體流327的方向的中心線360。如圖20A中所示，液體分配通路312和排出開口 326共用該中心線358、360。
[0122]據(jù)信更優(yōu)選的是，構(gòu)造排出開口 326的下游邊緣319，以使得如圖21B和22B所示，其朝向排出開口 326的中心線358呈錐形地變化，以便提高液體分配器310的液滴噴射性能。當(dāng)從垂直于壁340的表面354的方向觀察時(shí)，錐形的頂點(diǎn)362可包括或具有曲率半徑，以提供機(jī)械穩(wěn)定性并且減少壁340中的應(yīng)力誘導(dǎo)裂紋。
[0123]在某些示例性實(shí)施例中，排出開口 326的總體形狀關(guān)于排出開口 326的中心線358對(duì)稱。在其他示例性實(shí)施例中，液體分配通路312的總體形狀關(guān)于液體分配通路312的中心線360對(duì)稱。然而據(jù)信，當(dāng)液體分配通路312的總體形狀和排出開口 326的總體形狀均關(guān)于共用中心線358、360對(duì)稱時(shí)可以獲得最佳的液滴噴射性能。
[0124]參見圖19A、21B和22B，液體分配通路312具有垂直于通過(guò)液體分配通路312的液體流327的方向的寬度364。排出開口 326也具有垂直于通過(guò)液體分配通路312的液體流327的方向的寬度366。排出開口 326的寬度366小于液體分配通路312的寬度364。
[0125]在本文所描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，液體分配通路312的寬度364在相對(duì)于轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320位于下游的位置處較大。另外，液體返回通路313寬于液體分配通路312在液體分配通路312的上游邊緣318處的寬度。液體返回通路313也寬于液體供給通路311在其出口 321處的寬度。該特征有助于控制排出開口 326中的液體的彎月面高度，以減少或者甚至防止液體溢出。
[0126]在圖20A中所示的示例性實(shí)施例中，排出開口 326的寬度366沿排出開口 326的長(zhǎng)度保持不變，直至遇到排出開口的下游邊緣319。然而，排出開口 326的寬度366在其他實(shí)施例中是變化的。例如，在圖21B和22B所示的示例性實(shí)施例中，當(dāng)與排出開口 326在轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320附近的位置處的寬度366相比時(shí)，排出開口 326在相對(duì)于轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的下游和相對(duì)于排出開口的下游邊緣319的上游的位置處的寬度366更大。根信該結(jié)構(gòu)有助于獲得最佳的液滴噴射性能。
[0127]參見圖21A和22A，限定排出開口 326的壁340包括表面354。表面354可為內(nèi)表面354A或外表面354B。當(dāng)沿通過(guò)液體分配通路312的液體流327的方向327觀察時(shí)，排出開口 326的下游邊緣319相對(duì)于液體分配通路312的壁340的表面354傾斜(成角度)。據(jù)信提供具有斜度(角度)的下游邊緣319有助于促進(jìn)液滴噴射。
[0128]回到圖19A-22B，顯示出液體返回通路313具有比液體分配通路312的橫截面積大的橫截面積。該特征也有助于使與轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的致動(dòng)有關(guān)的壓力變化最小，并且使轉(zhuǎn)向并通過(guò)排出開口 326的液體325的一部分最少，其減小了隨著轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的致動(dòng)空氣被吸入液體返回通路或者液體溢出排出開口 326的可能性。
[0129]液體供給通路311包括具有橫截面積的出口 321。液體分配通路312包含排出開口 326，該排出開口 326包括鄰近液體返回通路313的端部319。液體分配通路312也具有橫截面積。位于排出開口 326的端部319處的液體分配通路312的一部分的橫截面積大于液體供給通路311的出口 321的橫截面積。該特征有助于使與轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的致動(dòng)有關(guān)的壓力變化最小，并且使朝向排出開口 326的液體325的一部分的偏轉(zhuǎn)最少，其減小在轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320致動(dòng)期間空氣被吸入液體返回通路313或者液體溢出排出開口 326的可能性。
[0130]參見圖23A和23B并回到圖1A-2和19A-22B，基底339的第一部分368限定液體分配通路312，并且基底339的第二部分370限定空腔390的外邊界。基底339的其他部分372,374限定液體供給通路311和液體返回通路313。液體源324連續(xù)地供應(yīng)從液體源324通過(guò)液體供給通路311、液體分配通路312、液體返回通路313并返回液體源324的液體325的液流。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320被選擇性地致動(dòng)，以使得流過(guò)液體分配通路312的液體325的一部分轉(zhuǎn)向而經(jīng)過(guò)液體分配通路312的排出開口 326。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320與排出開口 326相反(或相對(duì))地設(shè)置在液體分配通路312中。
[0131]轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320包括MEMS變換構(gòu)件和柔順隔膜130。在圖1A-2和19A-23B中，MEMS變換構(gòu)件包括懸臂梁120。MEMS變換構(gòu)件的第一部分121錨定到基底339上，MEMS變換構(gòu)件的第二部分122在形成于基底339中的空腔390的至少一部分的上方延伸。MEMS變換構(gòu)件的第二部分122可相對(duì)于空腔390自由移動(dòng)。當(dāng)被致動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320移動(dòng)到液體分配通路312中。典型地，柔順隔膜130為由如上所述的聚合物中的一種制成的柔順聚合物隔膜。然而，取決于預(yù)期的具體應(yīng)用，柔順隔膜130可為如上所述的柔順隔膜中的任何一種。
[0132]柔順隔膜130接觸MEMS變換構(gòu)件地定位。柔順隔膜130的第一部分131覆蓋MEMS變換構(gòu)件，并且柔順隔膜130的第二部分132錨定到基底339上，以使得柔順隔膜130形成液體分配通路312的壁376中與排出開口 326相反的部分。
[0133]在某些示例性實(shí)施例中，當(dāng)柔順隔膜130橫跨基底339延伸以覆蓋液體供給通道342或液體返回通道344時(shí)，在柔順隔膜130的一部分中構(gòu)造多孔構(gòu)件322。
[0134]液體325的連續(xù)流沿方向327流動(dòng)。如圖23A所示，錨定到基底339上的MEMS變換構(gòu)件的第一部分121為MEMS變換構(gòu)件相對(duì)于液體流的方向327的上游部分378。如圖23B所示，錨定到基底339上的MEMS變換構(gòu)件的第一部分121為MEMS變換構(gòu)件相對(duì)于液體流的方向327的下游部分382。當(dāng)如圖23B所示地定位時(shí)，應(yīng)將懸臂梁120的第二部分122設(shè)置在排出開口 326的上游邊緣318的下游，以確保均勻一致的液滴噴射。懸臂梁120的第一部分121可以依據(jù)預(yù)期的應(yīng)用設(shè)置在排出開口 326的下游邊緣319的上游或者下游。
[0135]在液體分配器310的某些示例性實(shí)施例中，空腔390充以例如空氣的氣體。當(dāng)充以空氣時(shí)，空腔390可以與大氣通氣。在液體分配器310的其他示例性實(shí)施例中，空腔390充以例如由液體分配器310噴射的液體的液體或者空腔390具有流過(guò)其的液體。當(dāng)空腔390包括液體時(shí)，其有助于均衡轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320兩側(cè)的壓力。
[0136]參見圖24A-24C并回到圖1A-2和19A-23B，空腔390與液體供給通路311和液體返回通路313液體連通地相連。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320在致動(dòng)期間可選擇性地移入液體分配通路312和從其中移出。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320包括面向液體分配通路312的第一側(cè)320A和面向空腔390的第二側(cè)320B。
[0137]轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320包括MEMS變換構(gòu)件和柔順隔膜。在圖24A-24C中，MEMS變換構(gòu)件包括懸臂梁120。柔順隔膜130接觸MEMS變換構(gòu)件地定位。柔順隔膜130的第一部分131覆蓋MEMS變換構(gòu)件，并且柔順隔膜130的第二部分132錨定到限定液體分配通路312的基底339的壁的一部分上。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320與排出開口 326相反地定位。典型地，柔順隔膜130為由如上所述的聚合物中的一種制成的柔順聚合物隔膜。然而，取決于預(yù)期的具體應(yīng)用，柔順隔膜130可為如上所述的柔順隔膜中的任何一種，。
[0138]可選地，絕緣材料覆蓋MEMS變換構(gòu)件中與接觸柔順隔膜的MEMS變換構(gòu)件的表面相反的表面。例如，當(dāng)空腔390充以液體或者具有通過(guò)其的液體流時(shí)，如以上參見圖14所述，可在MEMS變換材料中與其上形成柔順隔膜130的部分131的側(cè)面相反的側(cè)面上包括柔順鈍化材料138。柔順鈍化材料138和柔順隔膜130的部分131 —起提供MEMS變換構(gòu)件(例如，懸臂梁120)相對(duì)于引導(dǎo)通過(guò)空腔390的流體的保護(hù)。
[0139]在圖24A所示的示例性實(shí)施例中，第二液體供給通路331經(jīng)過(guò)空腔390將液體325供應(yīng)至液體供給通路311和第二液體供給通路331共用的液體返回通路313。第一液體供給通路311和第二液體供給通路331物理上彼此不同(或物理上彼此區(qū)分)。
[0140]在圖24B所示的示例性實(shí)施例中，液體供給通路311為第一液體供給通路,并且液體返回通路313為第一液體返回通路。液體分配器310還包括與空腔390液體連通的第二液體供給通路331。第一液體供給通路311和第二液體供給通路331物理上彼此不同。第二流體返回通路334與空腔390液體連通。第一液體返回通路313和第二液體返回通路334物理上彼此不同。液體源324供應(yīng)從液體源324通過(guò)第一液體供給通路311、液體分配通路312、第一液體返回通路313并返回液體源324的液體325的連續(xù)流。液體源325也供應(yīng)從液體源324通過(guò)第二液體供給通路331、空腔390、第二液體返回通路334并返回液體源324的液體325的連續(xù)流。
[0141]相對(duì)于彼此設(shè)計(jì)液體分配通路312和空腔390的尺寸，以平衡轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的兩側(cè)的液體壓力。保持第一液體供給通路311與第二液體供給通路331物理上彼此分離并且保持第一液體返回通路313與第二液體返回通路334物理上彼此分離有助于促進(jìn)轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的兩側(cè)的壓力平衡。
[0142]在圖24C所示的示例性實(shí)施例中，液體供給通路311為第一液體供給通路,并且液體返回通路313為第一液體返回通路。液體分配器310還包括與空腔390液體連通的第二液體供給通路331。第一液體供給通路311和第二液體供給通路331物理上彼此不同。第二流體返回通路334與空腔390液體連通。第一液體返回通路313和第二液體返回通路334物理上彼此不同。
[0143]液體源324為第一液體源。液體源324供應(yīng)從液體源324通過(guò)第一液體供給通路311、液體分配通路312、第一液體返回通路313并返回液體源324的液體325的連續(xù)流。液體分配器310還包括第二液體源386，該第二液體源386供應(yīng)從第二液體源386通過(guò)第二液體供給通路331、空腔390、第二液體返回通路334并返回至第二液體源386的液體325的連續(xù)流。在該實(shí)施例中，液體325為由第一液體源324供應(yīng)的第一液體。第二液體源386通過(guò)空腔390供應(yīng)第二液體384。依據(jù)預(yù)期的應(yīng)用，第一液體325和第二液體384彼此相對(duì)比時(shí)具有相同的成分特性或者具有不同的成分特性。
[0144]在操作期間，由例如泵的第二調(diào)控壓力源335加壓至大氣壓力以上的第二液體384從第二液體源386以連續(xù)方式流過(guò)(由箭頭388表示)第二液體供給通路331、空腔390、第二液體返回通路334并返回至第二液體源386?？蛇x地，可以包括例如泵的第二調(diào)控真空源336，以更好地控制通過(guò)液體分配器310的第二液體384的流動(dòng)。典型地，第二調(diào)控真空源336流體連通地定位在第二液體返回通路334與第二液體源386之間并且提供低于大氣壓力的真空(負(fù))壓力。
[0145]使用調(diào)控壓力源316并可選地使用調(diào)控真空源317，第一液體源324調(diào)節(jié)第一液體325移動(dòng)通過(guò)液體分配通路312的速度，而使用第二調(diào)控壓力源335并可選地使用第二調(diào)控真空源336，第二液體源386調(diào)節(jié)第二液體384移動(dòng)通過(guò)空腔390的速度，以平衡轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的兩側(cè)的液體壓力。這有助于使液體流特征的差異最小，其所述差異可能在操作期間不利地影響液體的轉(zhuǎn)向和液滴的形成。
[0146]如上所述，還通過(guò)適當(dāng)?shù)卮_定液體分配通路312和空腔390相互彼此的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的兩側(cè)的液體壓力平衡。此外，保持第一液體供給通路311與第二液體供給通路331彼此物理分離并且保持第一液體返回通路313與第二液體返回通路334彼此物理分離有助于促進(jìn)轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的兩側(cè)的壓力平衡。
[0147]參見圖25A-25E并且回到圖1A-2和19A-24C，顯示了流過(guò)式液體分配器310的另一示例性實(shí)施例。基底339的第一部分368限定液體分配通路312，并且基底339的第二部分370限定液體供給通路311和液體返回通路313。液體分配通路312包含排出開口 326。液體源324連續(xù)地供應(yīng)從液體源324通過(guò)液體供給通路311、液體分配通路312、液體返回通路313并返回至液體源324的液體325的液流。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320被選擇性地致動(dòng)，以使得流過(guò)液體分配通路312的液體325的一部分轉(zhuǎn)向而經(jīng)過(guò)液體分配通路312的排出開口 326。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320定位在包含排出開口 326的液體分配通路312的壁340上。
[0148]轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320包括MEMS變換構(gòu)件和柔順隔膜。在圖25A-25D中，MEMS變換構(gòu)件包括懸臂梁120。MEMS變換構(gòu)件的第一部分121錨定到包含排出開口 326的液體分配通路312的壁340上。MEMS變換構(gòu)件的第二部分延伸到鄰近排出開口 326的液體分配通路312的一部分中。MEMS變換構(gòu)件的第二部分可相對(duì)于排出開口 326自由移動(dòng)。當(dāng)被致動(dòng)時(shí)，取決于轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的定位位置，轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320朝向液體分配通路312移動(dòng)或者朝向出口 326移動(dòng)。
[0149]柔順隔膜130接觸MEMS變換構(gòu)件地定位。柔順隔膜130的第一部分131將MEMS變換構(gòu)件與通過(guò)液體分配通路312的液體325的連續(xù)流327分隔。柔順隔膜130的第二部分132錨定到包含排出開口 326的液體分配通路312的壁340上。典型地，柔順隔膜130為由如上所述的聚合物中的一種制成的柔順聚合物隔膜。然而，取決于預(yù)期的具體應(yīng)用，柔順隔膜130可為如上所述的柔順隔膜中的任何一種。
[0150]可選地，絕緣材料覆蓋與MEMS變換構(gòu)件接觸柔順隔膜的表面相反的MEMS變換構(gòu)件的表面。例如，如以上參考圖14所述，在與設(shè)置柔順隔膜130的第一部分131的側(cè)面相反的MEMS變換構(gòu)件的側(cè)面可包括柔順鈍化材料138。柔順鈍化材料138和柔順隔膜130的第一部分131 —起提供相對(duì)于通過(guò)液體分配通路312或排出開口 326引導(dǎo)的流體的MEMS變換構(gòu)件(例如，懸臂梁120)的保護(hù)。
[0151]液體325的連續(xù)流沿方向327流動(dòng)。如圖25A所示，轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320定位在包含排出開口 326的液體分配通路312的壁340的相對(duì)于液體流的方向327的上游。在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)被致動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的自由端朝向出口 326 (圖25D中所示)移動(dòng)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向器構(gòu)件彎曲離開液體分配通路312。鄰近轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320的向外彎曲部分移動(dòng)通過(guò)液體分配通路312的液體流中的至少一部分將保持附著于彎曲的轉(zhuǎn)向器構(gòu)件上，從而使得所述流的一部分流向出口 326并形成噴射液滴315。如圖25B所示，轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320定位在包含排出開口 326的液體分配通路312的壁340的相對(duì)于液體流的方向327的下游側(cè)。在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)被致動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320朝向液體分配通路312移動(dòng)(圖2?中所示)。隨著轉(zhuǎn)向器構(gòu)件的自由端浸入通過(guò)液體分配通路的液體流中，所述流的一部分被轉(zhuǎn)向器構(gòu)件切下并朝向出口 326引導(dǎo)，從而形成噴射液滴315。在圖2?和圖25E所示的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320包括第一 MEMS變換構(gòu)件和第二 MEMS變換構(gòu)件，其中的一個(gè)定位在排出開口 326的上游側(cè)并且另一個(gè)定位在排出開口 326的下游側(cè)?？梢元?dú)立地或一起致動(dòng)第一和第二 MEMS變換構(gòu)件，以使得液體流的一部分朝向出口偏轉(zhuǎn)，從而噴射出液滴315。
[0152]參見圖26A和26B，在某些實(shí)施例中，柔順隔膜130限定排出開口 326的周邊392的一部分。在其他實(shí)施例中，柔順隔膜包括孔口 394。MEMS變換構(gòu)件的第一部分121和柔順隔膜130的第二部分132錨定到包含排出開口 326的液體分配通路312的壁340的部分(例如，上游壁部分或者下游壁部分)上。柔順隔膜130的第三部分396錨定到包含排出開口 326的液體分配通路312的壁340的另一部分(例如，分別為下游壁部分或上游壁部分)上。在該結(jié)構(gòu)中，柔順隔膜130的孔口 394限定排出開口 326的周邊392?？卓?394可以設(shè)置在柔順隔膜130的第二部分132與柔順隔膜130的第三部分396之間。
[0153]在圖25C、2?和25E中，轉(zhuǎn)向器構(gòu)件320包括第一 MEMS變換構(gòu)件和第二 MEMS變換構(gòu)件。第二 MEMS變換構(gòu)件與第一 MEMS變換構(gòu)件相反地定位。第二 MEMS變換構(gòu)件的第一部分398錨定到包含排出開口 326的液體分配通路312的壁340的另一部分上。如圖所示，第一和第二 MEMS變換構(gòu)件中的每一個(gè)包括懸臂梁120，第二 MEMS變換構(gòu)件的第一部分398錨定到壁340中與其中第一 MEMS變換構(gòu)件的第一部分121錨定到壁340上的位置(上游壁部分)相反的部分(下游壁部分)上。
[0154]MEMS變換構(gòu)件的第二部分400延伸到鄰近排出開口 326的液體分配通路312的一部分中。第二 MEMS變換構(gòu)件的第二部分400可相對(duì)于排出開口 326自由移動(dòng)。柔順隔膜130接觸第二 MEMS變換構(gòu)件地定位。柔順隔膜130的第四部分402將第二 MEMS變換構(gòu)件與通過(guò)液體分配通路312的液體325的連續(xù)流327分隔。如圖所示，柔順隔膜130的第三部分396錨定到液體分配通路312的壁340的下游壁部分上，并且柔順隔膜130的第二部分132錨定到液體分配通路312的壁340的上游壁部分上。
[0155]柔順隔膜130初始時(shí)定位在一平面中。MEMS變換構(gòu)件和第二 MEMS變換構(gòu)件構(gòu)造成被致動(dòng)而從柔順隔膜130的平面中移出。如圖2?所示，第一 MEMS變換構(gòu)件和第二 MEMS變換構(gòu)件沿相反方向致動(dòng)。錨定至液體分配通路312的壁340的上游壁部分的第一 MEMS變換構(gòu)件在被致動(dòng)時(shí)朝向出口 326移動(dòng)。錨定至液體分配通路312的壁340的下游壁部分的第二 MEMS變換構(gòu)件在被致動(dòng)時(shí)朝向液體分配通路312移動(dòng)。
[0156]參見圖27，顯示了一種利用如上所述的液體分配器噴射液體的方法的示例性實(shí)施例。所述方法從步驟500開始。
[0157]在步驟500中，提供液體分配器。液體分配器包括基底和轉(zhuǎn)向器構(gòu)件。基底的第一部分限定包含排出開口的液體分配通路，基底的第二部分限定空腔的外邊界。基底的其他部分限定液體供給通路和液體返回通路。轉(zhuǎn)向器構(gòu)件包括MEMS變換構(gòu)件。MEMS變換構(gòu)件的第一部分錨定到基底上。MEMS變換構(gòu)件的第二部分在空腔的至少一部分的上方延伸并且可相對(duì)于空腔自由移動(dòng)。與MEMS變換構(gòu)件接觸地定位柔順隔膜。柔順隔膜的第一部分覆蓋MEMS變換構(gòu)件。柔順隔膜的第二部分錨定到基底上，以使得柔順隔膜形成液體分配通路的壁的一部分。所述壁與排出開口相反地定位。步驟500后跟隨有步驟505。
[0158]在步驟505中，由液體源提供通過(guò)液體供給通路、液體分配通路、液體返回通路并返回至液體源的連續(xù)的液體流。步驟505后跟隨有步驟510。
[0159]在步驟510中，當(dāng)期望噴射液滴時(shí)，選擇性地致動(dòng)所述轉(zhuǎn)向器構(gòu)件，以使得流過(guò)液體分配通路的液體的一部分轉(zhuǎn)向而經(jīng)過(guò)液體分配通路的排出開口。
[0160]部件列表
[0161]100MEMS復(fù)合變換器
[0162]110 基底
[0163]111基底的第一表面
[0164]112基底的第二表面
[0165]113基底部分(限定空腔的外邊界)
[0166]114外邊界
[0167]115 空腔
[0168]116通孔(流體入口)
[0169]118質(zhì)量塊
[0170]120懸臂梁
[0171]121 (懸臂梁的)錨定端部
[0172]122 (懸臂梁的)懸臂端部
[0173]130柔順隔膜
[0174]131柔順隔膜的覆蓋部分
[0175]132柔順隔膜的錨定部分
[0176]133懸垂在空腔上的柔順隔膜的部分
[0177]134其中移除了柔順隔膜的部分
[0178]135 (柔順隔膜中的)孔
[0179]138柔順鈍化材料
[0180]140雙重錨定梁
[0181]141第一錨定端部
[0182]142第二錨定端部
[0183]143交叉區(qū)域[0184]150夾緊片
[0185]151 (夾緊片的)外邊界
[0186]152 (夾緊片的)內(nèi)邊界
[0187]160MEMS 變換材料
[0188]162基準(zhǔn)材料
[0189]163 (基準(zhǔn)材料的)第一層
[0190]164 (基準(zhǔn)材料的)第二層
[0191]165 (基準(zhǔn)材料的)第三層
[0192]166底部電極層
[0193]167籽晶層
[0194]168頂部電極層
[0195]171 (其中保留變換材料的)第一區(qū)域
[0196]172 (其中移除變換材料的)第二區(qū)域
[0197]200流體噴射器
[0198]201 腔室
[0199]202分隔壁
[0200]204噴嘴板
[0201]205 噴嘴
[0202]310液體分配器
[0203]311液體供給通路
[0204]312液體分配通路
[0205]313液體返回通路
[0206]315 液滴
[0207]316調(diào)控壓力供給源
[0208]317調(diào)控真空供給源
[0209]318上游邊緣
[0210]319下游邊緣
[0211]320轉(zhuǎn)向器構(gòu)件
[0212]320A 第一側(cè)
[0213]320B 第二側(cè)
[0214]321 出口
[0215]322多孔構(gòu)件
[0216]323通氣孔
[0217]324液體源
[0218]325 液體
[0219]326 排出開口
[0220]327箭頭、流動(dòng)方向
[0221]331第二液體供給通路
[0222]334第二液體返回通路[0223]335第二調(diào)控壓力源
[0224]336第二調(diào)控真空源
[0225]338 入 口
[0226]339 基底
[0227]340 壁
[0228]342液體供給通道
[0229]344液體返回通道
[0230]346 壁
[0231]348 壁
[0232]350上游邊緣
[0233]352下游邊緣
[0234]354 表面
[0235]354A 內(nèi)表面
[0236]354B 外表面
[0237]356 角部
[0238]358中心線
[0239]360中心線
[0240]362 頂點(diǎn)
[0241]364 寬度
[0242]366 寬度
[0243]368 第一部分
[0244]370 第二部分
[0245]372其他部分
[0246]374其他部分
[0247]376 壁
[0248]378上游部分
[0249]380 第二壁
[0250]382下游部分
[0251]384 第二液體
[0252]386第二液體源
[0253]388 箭頭
[0254]390 空腔
[0255]392排出開口周邊
[0256]394 孔 口
[0257]396第三部分
[0258]398 第一部分
[0259]400 第二部分
[0260]402第四部分
【權(quán)利要求】
1.一種液體分配器,其包括: 基底，所述基底的第一部分限定包含排出開口的液體分配通路，所述基底的第二部分限定空腔的外邊界，并且所述基底的其他部分限定液體供給通路和液體返回通路； 液體源，其提供從所述液體源通過(guò)所述液體供給通路、所述液體分配通路、所述液體返回通路并返回至所述液體源的連續(xù)的液體流；以及 轉(zhuǎn)向器構(gòu)件，其可選擇性地致動(dòng)，以使得流過(guò)所述液體分配通路的流體的一部分轉(zhuǎn)向而經(jīng)過(guò)所述液體分配通路的排出開口，所述轉(zhuǎn)向器構(gòu)件包括: MEMS變換構(gòu)件，所述MEMS變換構(gòu)件的第一部分錨定到所述基底上，所述MEMS變換構(gòu)件的第二部分在所述空腔的至少一部分的上方延伸，所述MEMS變換構(gòu)件的第二部分可相對(duì)于所述空腔自由移動(dòng)；以及 柔順隔膜，其與所述MEMS變換構(gòu)件接觸地定位，所述柔順隔膜的第一部分覆蓋所述MEMS變換構(gòu)件，并且所述柔順隔膜的第二部分錨定到所述基底上，以使得所述柔順隔膜形成所述液體分配通路的壁的一部分，所述壁與所述排出開口相反地定位。
2.如權(quán)利要求1所述的分配器，其特征在于，所述連續(xù)的液體流沿一方向流動(dòng)，其中相對(duì)于液體流動(dòng)方向，錨定到所述基底上的所述MEMS變換構(gòu)件的第一部分為所述MEMS變換構(gòu)件的上游部分。
3.如權(quán)利要求1所述的分配器，其特征在于，所述連續(xù)的液體流沿一方向流動(dòng)，其中相對(duì)于所述液體流動(dòng)方向，錨定到所述基底上的所述MEMS變換構(gòu)件的第一部分為所述MEMS變換構(gòu)件的下游部分。
4.如權(quán)利要求1所述 的分配器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向器構(gòu)件可選擇性地移動(dòng)到所述液體分配通路中。
5.如權(quán)利要求1所述的分配器，其特征在于，所述空腔充以氣體。
6.如權(quán)利要求1所述的分配器，其特征在于，所述空腔充以液體。
7.如權(quán)利要求6所述的分配器，其特征在于，所述空腔與所述液體供給通路和所述液體返回通路液體連通地相連。
8.如權(quán)利要求6所述的分配器，其特征在于，所述液體供給通路為第一液體供給通路，所述液體返回通路為第一液體返回通路，所述分配器還包括: 與所述空腔液體連通的第二液體供給通路，第一液體供給通路和第二液體供給通路物理上彼此不同； 與所述空腔液體連通的第二液體返回通路，第一液體返回通路和第二液體返回通路物理上彼此不同，其中所述液體源提供從所述液體源通過(guò)第一液體供給通路、液體分配通路、第一液體返回通路并返回至所述液體源的連續(xù)的液體流，并且提供從所述液體源通過(guò)第二液體供給通路、所述空腔、第二液體返回通路并返回至所述液體源的連續(xù)的液體流。
9.如權(quán)利要求8所述的分配器，其特征在于，相對(duì)于彼此設(shè)計(jì)所述液體分配通路和所述空腔的尺寸，以平衡所述轉(zhuǎn)向器構(gòu)件的兩側(cè)的液體壓力。
10.如權(quán)利要求6所述的分配器，其特征在于，所述液體供給通路為第一液體供給通路，所述液體返回通路為第一液體返回通路，所述液體源為第一液體源，所述分配器還包括: 與所述空腔液體連通的第二液體供給通路，第一液體供給通路和第二液體供給通路物理上彼此不同； 與所述空腔液體連通的第二液體返回通路，第一液體返回通路和第二液體返回通路物理上彼此不同， 第二液體源提供從第二液體源通過(guò)第二液體供給通路、所述空腔、第二液體返回通路并返回至第二液體源的連續(xù)的液體流。
11.如權(quán)利要求10所述的分配器，其特征在于，所述液體為第一液體，其中第二液體源提供通過(guò)所述空腔的第二液體。
12.如權(quán)利要求11所述的分配器，其特征在于，第一液體和第二液體彼此不同。
13.如權(quán)利要求10所述的分配器，其特征在于，第一液體源調(diào)節(jié)第一液體移動(dòng)通過(guò)所述液體分配通路的速度，并且第二液體源調(diào)節(jié)第二液體移動(dòng)通過(guò)所述空腔的速度，以平衡所述轉(zhuǎn)向器構(gòu)件的兩側(cè)的液體壓力。
14.如權(quán)利要求10所述的分配器，其特征在于，相對(duì)于彼此設(shè)計(jì)所述液體分配通路和所述空腔的尺寸，以平衡所述轉(zhuǎn)向器構(gòu)件的兩側(cè)的液體壓力。
15.如權(quán)利要求1所述的分配器，其特征在于，還包括: 定位在所述液體供給通路和所述液體返回通路中的至少一個(gè)中的多孔構(gòu)件，所述多孔構(gòu)件包含在相對(duì)于所述空腔遠(yuǎn)離地設(shè)置的柔順隔膜的一部分中。
16.如權(quán)利要求1所述的分配器，其特征在于，所述柔順隔膜為柔順聚合物隔膜。
17.—種從液體分配器噴射液體的方法,其包括: 提供液體分配器，所述液體分配器包括: 基底，所述基底的第一部分限定包含排出開口的液體分配通路，所述基底的第二部分限定空腔的外邊界，并且所述基底的其他部分限定液體供給通路和液體返回通路；以及 轉(zhuǎn)向器構(gòu)件，所述轉(zhuǎn)向器構(gòu)件包括: MEMS變換構(gòu)件，所述MEMS變換構(gòu)件的第一部分錨定到所述基底上，所述MEMS變換構(gòu)件的第二部分在所述空腔的至少一部分的上方延伸，所述MEMS變換構(gòu)件的第二部分可相對(duì)于所述空腔自由移動(dòng)；以及 柔順隔膜，其與所述MEMS變換構(gòu)件接觸地定位，所述柔順隔膜的第一部分覆蓋所述MEMS變換構(gòu)件，所述柔順隔膜的第二部分錨定到所述基底上，以使得所述柔順隔膜形成所述液體分配通路的壁的一部分，所述壁與所述排出開口相反地定位； 提供從液體源通過(guò)所述液體供給通路、所述液體分配通路、所述液體返回通路并返回至所述液體源的連續(xù)的液體流；以及 選擇性地致動(dòng)所述轉(zhuǎn)向器構(gòu)件，以使得流過(guò)所述液體分配通路的流體的一部分轉(zhuǎn)向而經(jīng)過(guò)所述液體分配通路的排出開口。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)的液體流沿一方向流動(dòng)，其中相對(duì)于液體流動(dòng)方向，錨定到所述基底上的所述MEMS變換構(gòu)件的第一部分為所述MEMS變換構(gòu)件的上游部分。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)的液體流沿一方向流動(dòng)，其中相對(duì)于液體流動(dòng)方向，錨定到所述基底上的所述MEMS變換構(gòu)件的第一部分為所述MEMS變換構(gòu)件的下游部分。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，選擇性地致動(dòng)所述轉(zhuǎn)向器構(gòu)件包括選擇性地將所述轉(zhuǎn)向器構(gòu)件移動(dòng)到所述液體分配通路中。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述空腔包括通向大氣的通氣孔。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括: 向所述空腔提供連續(xù)的液體流。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，向所述空腔提供連續(xù)的液體流包括從所述液體源向所述空腔提供連續(xù)的液體流。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述液體源為第一液體源，所述方法還包括: 提供第二液體源，其中向所述空腔提供連續(xù)的液體流包括從所述第二液體源向所述空腔提供連續(xù)的液體流。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述液體為第一液體，其中第二液體供給源提供通過(guò)所述空腔的第二液體。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，第一液體和第二液體彼此不同。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，還包括: 利用第一液體源調(diào)節(jié)第一液體移動(dòng)通過(guò)所述液體分配通路的速度；以及利用第二液體源調(diào)節(jié)第二液體移動(dòng)通過(guò)所述空腔的速度，以平衡所述轉(zhuǎn)向器構(gòu)件的兩側(cè)的液體壓力。
28.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述柔順隔膜為柔順聚合物隔膜。
【文檔編號(hào)】B41J2/14GK103476590SQ201280019295
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月19日
【發(fā)明者】C·R·埃林格爾, J·A·卡特博格, J·D·赫夫曼 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司