包括柔性膜換能器的連續(xù)噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種連續(xù)液體噴射系統(tǒng)，其包括基板（110），以及被固定到所述基板的噴孔板（315）。基板的多于一個(gè)部分限定液體腔室（310）。所述噴孔板包括MEMS換能組件。MEMS換能組件的第一部分被錨定于所述基板。MEMS換能組件的第二部分在所述液體腔室的至少一部分上延伸，并相對(duì)于所述液體腔室自由移動(dòng)。柔性膜（320）被定位接觸MEMS換能組件。所述柔性膜的第一部分覆蓋MEMS換能組件，以及所述柔性膜的第二部分被錨定于所述基板。所述柔性膜包括噴孔（135）。通過定位在噴孔板的柔性膜中的噴孔，在足以噴射液體的連續(xù)噴射物的壓力下，液體供給裝置向液體腔室提供液體。所述MEMS換能組件被選擇性致動(dòng)，以導(dǎo)致柔性膜的一部分相對(duì)于液體腔室位移，以促使液滴從液體噴射物脫落。
【專利說明】包括柔性膜換能器的連續(xù)噴射系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及數(shù)字控制的液體噴射系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及連續(xù)的液體噴射系統(tǒng)領(lǐng)域，在所述連續(xù)液體噴射系統(tǒng)中的液體流脫落為液滴，所述液滴中的至少某些被偏轉(zhuǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]噴墨印刷已變?yōu)閿?shù)字控制電子打印領(lǐng)域中公認(rèn)的突出競(jìng)爭(zhēng)者，這是因?yàn)槔缙浞菦_擊、低噪音特性，其使用普通紙以及其避免墨粉轉(zhuǎn)印和定影。噴墨打印機(jī)構(gòu)可以按照按需滴落噴墨(DOD)或連續(xù)噴墨(CIJ)技術(shù)分類。
[0003]第一種技術(shù)，“按需滴落”(DOD)噴墨打印利用增壓致動(dòng)器，例如熱、壓電或靜電致動(dòng)器，提供影響記錄表面的墨滴。一種普遍實(shí)行的按需滴落技術(shù)使用熱致動(dòng)器噴射來自噴嘴的墨滴。定位在噴嘴或接近噴嘴的加熱器將墨水充分加熱到沸騰，形成產(chǎn)生足以噴射墨滴的內(nèi)部壓力的氣泡。這種噴墨形式通常被稱為“熱噴墨(TIJ)”。
[0004]第二種技術(shù)通常被稱為“連續(xù)”噴墨(CIJ)打印，其使用加壓的墨源，通過在壓力下迫使墨水產(chǎn)生通過噴嘴的墨水連續(xù)液體噴射流。利用液滴形成機(jī)構(gòu)擾亂墨水流，使得液體噴射以可預(yù)見的方式分裂為墨滴。一種連續(xù)打印技術(shù)使用具有加熱器的液體噴射的熱刺激，以形成最終成為打印液滴和非打印液滴的液滴。通過選擇性偏轉(zhuǎn)打印液滴和非打印液滴中的一個(gè)并捕獲非打印液滴，發(fā)生打印。已經(jīng)開發(fā)出用于選擇性偏轉(zhuǎn)液滴的各種方法，其包括靜電偏轉(zhuǎn)，空氣偏轉(zhuǎn)和熱偏轉(zhuǎn)。
[0005]微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件正成為越來越流行的具有廣泛應(yīng)用范圍的低成本緊湊器件。用途包括壓力傳感器、加速計(jì)、陀螺儀、擴(kuò)音器、數(shù)字微鏡顯示器、微流體裝置、生物傳感器、化學(xué)傳感器以及其他應(yīng)用。
[0006]MEMS換能器包括致動(dòng)器和傳感器兩者。換句話說，它們通常將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為動(dòng)作，或它們將動(dòng)作轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。它們通常使用標(biāo)準(zhǔn)薄膜和半導(dǎo)體處理方法制作。隨著開發(fā)新的設(shè)計(jì)，方法和材料，可以擴(kuò)展MEMS器件的用途和功能范圍。
[0007]MEMS換能器的典型特征是被錨定到基板上并在基板的空腔上方延伸。這種換能器的三種典型類型包括a)懸臂梁，其具有被錨定的第一端部和在所述空腔上方懸臂的第二端部山)兩個(gè)端部在被空腔的相對(duì)兩側(cè)錨定到所述基板的雙錨定梁；以及c)被錨定圍繞空腔外圍的夾緊板。類型c)通常被稱為夾緊膜，但是術(shù)語(yǔ)膜在本文中將被用于不同的意義，因此使用詞語(yǔ)夾緊板，以避免混淆。
[0008]傳感器和致動(dòng)器可以被用于感測(cè)或提供位移或振動(dòng)。例如，響應(yīng)于應(yīng)力σ的懸臂端部偏轉(zhuǎn)量δ由斯托尼(Stoney)公式給出:
[0009]δ =3 σ (1-v)L2/Et2 (1)，
[0010]其中V是泊松比，E是楊氏模量，L是梁長(zhǎng)度，并且t是懸臂梁的厚度。為了增加懸臂梁的偏轉(zhuǎn)量，可以使用更長(zhǎng)的梁長(zhǎng)度，更小的厚度，更高的應(yīng)力，更低的泊松比，或更低的楊氏模量。無阻尼懸臂梁的振動(dòng)的諧振諧振頻率由下列公式給出:
[0011]F=ω0/2π =(k/m) 1/2/2 π(2),[0012]其中k是彈簧常數(shù)，并且m是質(zhì)量。對(duì)于固定寬度w的懸臂梁，彈簧常數(shù)k由下列公式給出:
[0013]k=Ewt3/4L3 (3)。
[0014]可以看出，振蕩懸臂梁的動(dòng)態(tài)質(zhì)量m大約是實(shí)際質(zhì)量PwtL的四分之一(P是梁材料的密度)，，因此在幾個(gè)百分比內(nèi)，無阻尼懸臂梁的振動(dòng)的諧振諧振頻率大約是:
[0015] t/2 31 L2) (E/ P )1/2 (4)。
[0016]對(duì)于更低的諧振諧振頻率，可以使用更低的楊氏模量、更小的厚度、更長(zhǎng)的長(zhǎng)度或更大的密度。與具有可比的幾何形狀和材料的懸臂梁相比，雙錨定梁通常具有更低的偏轉(zhuǎn)量和更高的諧振諧振頻率。夾緊板通常具有甚至更低的偏轉(zhuǎn)量和甚至更高的諧振頻率。
[0017]基于通常用于MEMS換能器的材料屬性和幾何形狀，偏轉(zhuǎn)量會(huì)是有限的，同樣頻率范圍也是有限的，因此，某些類型的期望用途是不可用的，或不以優(yōu)選的能源效率程度、空間緊湊或可靠性工作。例如，利用用于固定寬度的無阻尼懸臂梁的典型薄膜換能器材料，等式4說明，對(duì)于具有I到2微米厚度和大約20微米長(zhǎng)度的梁來說，可以獲得幾兆赫茲的諧振頻率。不過，對(duì)于厚度大約為I微米的梁，為了獲得IkHz的諧振頻率，會(huì)需要大約750微米的長(zhǎng)度。不僅該長(zhǎng)度長(zhǎng)到超過預(yù)期，而且具有該長(zhǎng)度和厚度的梁會(huì)有些脆弱。此外，典型的MEMS換能器單獨(dú)工作。對(duì)于某些應(yīng)用，MEMS換能器的獨(dú)立操作不能提供所期望的性能范圍。進(jìn)一步地，典型的MEMS換能器設(shè)計(jì)不提供密封的空腔，該密封的空腔能夠?qū)τ谀承┝黧w應(yīng)用是有益的。
[0018]當(dāng)一種液體與另一種液體比較時(shí)，液體的熱刺激，例如從DOD打印機(jī)構(gòu)噴射的墨水或通過CIJ打印機(jī)構(gòu)形成的墨水的熱刺激是不一致的。某些液體屬性，例如，穩(wěn)定性和表面張力相對(duì)于溫度反應(yīng)不同。
[0019]因此，液體被熱刺激不同地影響，這往往造成不一致的液滴形成，這降低用于DOD打印機(jī)構(gòu)或CIJ打印機(jī)構(gòu)的液體形成`的數(shù)量和類型。
[0020]因此，持續(xù)需要提供液體噴射機(jī)構(gòu)和噴射方法，其改善基于不同液體的液滴形成的可靠性或一致性，而同時(shí)保持所述機(jī)構(gòu)的單獨(dú)噴嘴控制，以便增加用于這些機(jī)構(gòu)的液體形成的數(shù)量和類型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，連續(xù)液體噴射系統(tǒng)包括基板和被固定到所述基板的噴孔板?；宓亩嘤谝粋€(gè)部分限定液體腔室。噴孔板包括MEMS換能組件。MEMS換能組件的第一部分被錨定于所述基板。MEMS換能組件的第二部分在所述液體腔室的至少一部分上延伸，并相對(duì)于所述液體腔室自由移動(dòng)。柔性膜被定位與MEMS換能組件相接觸。所述柔性膜的第一部分覆蓋MEMS換能組件，并且所述柔性膜的第二部分被錨定于所述基板。所述柔性膜包括噴孔。通過定位在噴孔板的柔性膜中的噴孔，在足以噴射液體的連續(xù)噴射物的壓力下，液體供給裝置向液體腔室提供液體。所述MEMS換能組件被選擇性致動(dòng)，以導(dǎo)致柔性膜的一部分相對(duì)于液體腔室位移，從而促使液滴從液體噴射物脫落。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]在下面展示的本發(fā)明示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述中，參考附圖，其中:[0023]圖1A是MEMS復(fù)合換能器的實(shí)施例的俯視圖，并且圖1B是其橫截面視圖，所述MEMS復(fù)合換能器包括懸臂梁和在空腔上方的柔性膜；
[0024]圖2是類似于圖1B的橫截面視圖，其中懸臂梁被偏轉(zhuǎn)；
[0025]圖3是類似于圖1A的實(shí)施例的俯視圖，但是具有在空腔上方的多個(gè)懸臂梁；
[0026]圖4是類似于圖3的實(shí)施例的俯視圖，但是懸臂梁在其錨定端的寬度比其自由端大；
[0027]圖5是類似于圖4的實(shí)施例的俯視圖，但是附加包括具有不同形狀的第二組懸臂梁；
[0028]圖6是包括形狀不同的兩組不同懸臂梁的另一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；
[0029]圖7是MEMS復(fù)合換能器包括雙錨定梁和柔性膜的實(shí)施例的俯視圖；
[0030]圖8A是圖7的MEMS復(fù)合換能器在其未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)下的橫截面視圖；
[0031]圖8B是圖7的MEMS復(fù)合換能器在其偏轉(zhuǎn)狀態(tài)下的橫截面視圖；
[0032]圖9是MEMS復(fù)合換能器包括兩個(gè)交叉雙錨定梁和柔性膜的實(shí)施例的俯視圖；
[0033]圖10是MEMS復(fù)合換能器包括夾緊板和柔性膜的實(shí)施例的俯視圖；
[0034]圖1lA是圖10的MEMS復(fù)合換能器在其未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)下的橫截面視圖；
[0035]圖1lB是圖10的MEMS復(fù)合換能器在其偏轉(zhuǎn)狀態(tài)下的橫截面視圖；
[0036]圖12A是類似于圖1A的實(shí)施例的橫截面視圖，但其還包括在所述基板中的附加通孑L ；
[0037]圖12B是合并有圖12A中所示結(jié)構(gòu)的流體噴射器的橫截面視圖；
[0038]圖13是類似于圖10的實(shí)施例的俯視圖，但是柔性膜還包括孔；
[0039]圖14是在圖13中示出實(shí)施例的橫截面視圖；
[0040]圖15是示出包括懸臂梁的MEMS復(fù)合換能器的實(shí)施例的附加結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的橫截面視圖；
[0041]圖16A是類似于圖6的實(shí)施例的橫截面視圖，但其還包括延伸到所述空腔中的附
著塊；
[0042]圖16B是類似于圖16A的實(shí)施例的橫截面視圖，但是附著塊在所述柔性膜的相反面上；
[0043]圖17A到17E示出制造方法的概述；
[0044]圖18A和18B提供可以是MEMS復(fù)合換能器的部分的層的附加細(xì)節(jié)；
[0045]圖19A是根據(jù)本發(fā)明制造的連續(xù)液體噴射系統(tǒng)的噴射模塊的示例性實(shí)施例的示意橫截面視圖；
[0046]圖19B是如圖19A所示的示例性實(shí)施例在液滴生成器在被致動(dòng)位置時(shí)的示意橫截面視圖；
[0047]圖20是根據(jù)本發(fā)明制造的連續(xù)液體噴射系統(tǒng)的噴射模塊的另一個(gè)示例性實(shí)施例的不意俯視圖；
[0048]圖21A是圖20中所示的示例性實(shí)施例的示意橫截面視圖；
[0049]圖21B是示出用于液滴形成的液滴生成器在平面中致動(dòng)的圖20中所示示例性實(shí)施例的示意橫截面視圖；
[0050]圖21C是示出用于液滴形成的液滴生成器在平面外致動(dòng)的圖20中所示示例性實(shí)施例的示意橫截面視圖；
[0051]圖22是噴射模塊的示例性實(shí)施例的示意橫截面視圖，其示出用于液滴形成和液滴轉(zhuǎn)向的液滴生成器在平面外的致動(dòng)；
[0052]圖23A是噴射模塊的另一個(gè)示例性實(shí)施例的示意橫截面視圖，其示出用于液滴形成和液滴轉(zhuǎn)向的液滴生成器在平面外的致動(dòng)；
[0053]圖23B是噴射模塊的另一個(gè)示例性實(shí)施例的示意橫截面視圖，其示出用于液滴形成和液滴轉(zhuǎn)向的液滴生成器在平面外的致動(dòng)；
[0054]圖24A是噴射模塊的另一個(gè)示例性實(shí)施例的示意橫截面視圖，其示出用于液滴形成和增加的液滴轉(zhuǎn)向控制的液滴生成器在平面外的致動(dòng)；
[0055]圖24B是噴射模塊的另一個(gè)示例性實(shí)施例的示意橫截面視圖，其示出用于液滴形成和增加的液滴轉(zhuǎn)向控制的液滴生成器在平面外的致動(dòng)；
[0056]圖25-27B示出根據(jù)本發(fā)明制造的連續(xù)液體噴射系統(tǒng)的示例性實(shí)施例；
[0057]圖28-30示出根據(jù)本發(fā)明制造的連續(xù)液體噴射系統(tǒng)的另一個(gè)示例性實(shí)施例；以及
[0058]圖31示出利用本文所述的連續(xù)液體噴射系統(tǒng)，連續(xù)噴射液體的方法的示例性實(shí)施例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059]本描述特別針對(duì)形成根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一部分的元件，或與所述設(shè)備更直接配合的元件。應(yīng)當(dāng)理解，未明確示出或描述的元件可以采用本領(lǐng)域中技術(shù)人員公知的各種形式。在下列描述和繪圖中，在所有可能的地方，使用相同的標(biāo)號(hào)指定相同的元件。
[0060]為了清楚起見，本發(fā)明的示例性實(shí)施例被示意說明，并且未按比例繪制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠容易確定本發(fā)明的示例性實(shí)施例的元件的具體尺寸和互連。
[0061]如本文所述，本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供通常被用于噴墨打印系統(tǒng)中的液體噴射部件。不過，正在出現(xiàn)許多其他應(yīng)用，其使用噴墨打印頭發(fā)出需要以高空間精度精細(xì)計(jì)量和沉積的液體(不是墨水)。因此，如本文所述的，術(shù)語(yǔ)“液體”和“墨水”指的是可以由下述液體噴射系統(tǒng)或液體噴射系統(tǒng)部件噴射的任何材料。
[0062]本發(fā)明的實(shí)施例包括各種類型的MEMS換能器，其包括MEMS換能組件和被定位與MEMS換能組件接觸的柔性膜。需要注意的是，在MEMS結(jié)構(gòu)的某些定義中，MEMS部件的大小被規(guī)定在I微米與100微米之間。雖然這樣的尺寸表征若干實(shí)施例，但是可以假設(shè)，某些實(shí)施例會(huì)包括所述范圍之外的尺寸。
[0063]圖1A示出MEMS復(fù)合換能器100的第一實(shí)施例的俯視圖，以及圖1B示出其(沿A-A’)橫截面視圖，其中所述MEMS換能組件是在第一端部121被錨定到基板110的第一表面111的懸臂梁120。基板110的多于一個(gè)部分113限定空腔115的外部邊界114。在圖1A和IB的例子中，空腔115基本上是圓柱形的，并且是從基板110的第一表面111(MEMS換能組件的一部分被錨定到該表面)延伸到與所述第一表面111相對(duì)的第二表面112的通孔。在其他實(shí)施例中，可以設(shè)想空腔115的其他形狀，并且空腔115不一直延伸到第二表面112。在其他實(shí)施例中，還可以設(shè)想空腔形狀不是圓對(duì)稱的圓柱形。懸臂梁120的一部分在空腔115的一部分上方延伸，并在第二端部122終止。所述懸臂梁的長(zhǎng)度L從錨定端部121延伸到自由端部122。懸臂梁120具有在第一端部121的寬度W1和在第二端部122的寬度w2。在圖1A和IB的例子中，W1=W2,但是在下面描述的其他實(shí)施例中，并不是上述情況。
[0064]具有懸在空腔上方的錨定梁的MEMS換能器是眾所周知的。MEMS復(fù)合換能器100和常規(guī)器件的區(qū)別特征是被定位與懸臂梁120接觸的柔性膜130(MEMS換能組件的一個(gè)例子)。柔性膜包括覆蓋MEMS換能組件的第一部分131，被錨定到基板110的第一表面111的第二部部分132，以及懸于空腔115之上，而又不接觸MEMS換能組件的第三部分133。在第四區(qū)域134中，清除柔性膜130，使得其不覆蓋接近懸臂梁120的第一端部121的MEMS換能組件的一部分，以便可以進(jìn)行電接觸，如下面更詳細(xì)討論的。在圖1B示出的例子中，被錨定到基板110的柔性膜130的第二部分132被環(huán)繞錨定在空腔115的外圍邊界114。在其他實(shí)施例中，可以設(shè)想第二部分132不會(huì)完全圍繞外圍邊界114延伸。
[0065]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)相對(duì)于空腔115自由移動(dòng)。懸臂梁的常見移動(dòng)類型在圖2中示出，圖2與圖1B的視圖類似，以更高放大倍率顯示，但是其中懸臂梁120的懸臂部分從圖1B所示的初始未偏轉(zhuǎn)位置向上偏轉(zhuǎn)δ=Δζ的偏轉(zhuǎn)量(ζ方向垂直于基板110的表面11的x-y平面)。如下面將進(jìn)一步詳細(xì)討論的，例如在致動(dòng)模式中，通過MEMS換能材料(例如壓電材料，或形狀記憶合金，或熱雙晶片材料)提供這樣的彎曲運(yùn)動(dòng)，當(dāng)施加電信號(hào)時(shí)，MEMS換能材料相對(duì)于其附著的參考材料層膨脹或收縮。當(dāng)釋放空腔外的向上偏轉(zhuǎn)時(shí)(通過停止該電信號(hào))，在所述MEMS換能器放松到其未偏轉(zhuǎn)位置之前，所述MEMS換能器通常從所述空腔外面移動(dòng)到所述空腔中。某些類型的MEMS換能器具有被驅(qū)動(dòng)進(jìn)出空腔的性能，而且能夠自由移動(dòng)進(jìn)出空腔。
[0066]柔性膜130被MEMS換能器組件，例如懸臂梁120偏轉(zhuǎn)，從而提供的體積排量(volumetric displacement)比通過只偏轉(zhuǎn)不與柔性膜130接觸的(常規(guī)設(shè)備的)懸臂梁提供的大。柔性膜130的理想特性是其具有比典型MEMS換能材料的楊氏模量小得多的楊氏模量、裂開前相對(duì)大的伸長(zhǎng)率、優(yōu)良的耐化學(xué)性(針對(duì)與MEMS制造工藝的兼容性)、高電阻率、以及對(duì)換能器和基板材料的良好粘附性。某些聚合物，包括某些環(huán)氧樹脂，能很好適于用作柔性膜130。例子包括TMMR液體抗蝕劑或TMMF干膜，兩者均是東京應(yīng)化工業(yè)公司(Tokyo Ohka Kogyo C0.)的產(chǎn)品。固化的TMMR或固化的TMMF的楊氏模量大約是2GPa，與其相比較，氧化硅的楊氏模量大約是70GPa，PZT壓電片的楊氏模量大約是lOOGPa，鉬金屬電極的楊氏模量大約是160GPa，以及氮化硅的楊氏模量大約是300GPa。因此，典型MEMS換能組件的楊氏模量是柔性膜130的楊氏模量的至少10倍，更典型地，是柔性膜130的楊氏模量的30倍。柔性膜的低楊氏模量的好處是，所述設(shè)計(jì)允許柔性膜對(duì)其覆蓋MEMS換能組件的部分131的偏轉(zhuǎn)量具有忽略不計(jì)的作用，但是在接近MEMS換能組件而不直接接觸MEMS換能組件的柔性膜130的第三部分133中容易偏轉(zhuǎn)。而且，由于柔性膜130的楊氏模量比典型MEMS換能組件的楊氏模量小得多，所以如果MEMS換能組件(例如，懸臂梁120)和柔性膜130具有可比的尺寸，則柔性膜130對(duì)MEMS復(fù)合換能器100的諧振頻率具有很小的影響。不過，如果MEMS換能組件比柔性膜130小得多，則MEMS復(fù)合換能器的諧振頻率可以明顯降低。此外，固化的TMMR或固化的TMMF在分裂前的伸長(zhǎng)率大約是5%，因此，其能夠進(jìn)行大偏轉(zhuǎn)而沒有損傷。
[0067]在具有一個(gè)或更多懸臂梁120作為柔性膜130覆蓋的MEMS換能組件的MEMS復(fù)合換能器100族系中，有許多實(shí)施例。該族系中的不同實(shí)施例具有在空腔115的一部分上方延伸的多個(gè)懸臂梁120之間的不同的位移量或不同的諧振頻率或不同的耦合量，從而非常適合于各種各樣的應(yīng)用。
[0068]圖3示出具有四個(gè)懸臂梁120的MEMS復(fù)合換能器100的俯視圖，其中四個(gè)懸臂梁120作為MEMS換能組件，每個(gè)懸臂梁120包括被錨定到基板110的第一端部，以及在空腔115上方懸臂的第二端部122。為了簡(jiǎn)化起見，某些細(xì)節(jié)，例如柔性膜被清除的部分134未在圖3中示出。在這個(gè)例子中，四個(gè)懸臂梁120的第一端部121的寬度W1 (參見圖1A)全部是彼此基本相等的，并且四個(gè)懸臂梁120的第二端部122的寬度W2 (請(qǐng)參見圖1A)全部是彼此基本相等的。此外，在圖3的例子中，wi=w2。柔性膜130包括覆蓋懸臂梁120的第一部分131 (在圖1B中可以更清楚地看到)、被錨定到基板110的第二部分132，以及懸在空腔115之上而又不接觸懸臂梁120的第三部分133。在這個(gè)例子中的柔性膜130提供不同懸臂梁120之間的某個(gè)耦合。此外，對(duì)于懸臂梁是致動(dòng)器的實(shí)施例來說，比起圖1A、圖1B和圖2所示的單個(gè)懸臂梁120，致動(dòng)所有四個(gè)懸臂梁120的效果產(chǎn)生柔性膜130的增加的體積位移和更加對(duì)稱的位移。
[0069]圖4示出類似于圖3的實(shí)施例，但是對(duì)于四個(gè)懸臂梁120中的每個(gè)來說，錨定端部121的寬度W1比懸臂端部122的寬度W2大。對(duì)于懸臂梁120是致動(dòng)器的實(shí)施例來說，致動(dòng)圖4的懸臂梁的效果提供柔性膜130的更大體積位移，這是因?yàn)槿嵝阅さ母蟛糠种苯咏佑|懸臂梁120，并由懸臂梁120支持。結(jié)果，圖4中懸在空腔115之上而又不接觸懸臂梁120的柔性膜130的第三部分133比圖3中的小。這降低了在懸臂梁120被偏轉(zhuǎn)的時(shí)候，懸臂梁120之間柔性膜130的第三部分133中的下垂量。
[0070]圖5示出類似于圖4的實(shí)施例，其中，除了具有第一寬度W1比第二寬度W2大的懸臂梁組120a (MEMS換能組件的一個(gè)例子)之外，還具有第一寬度Wl’等于第二寬度w2’的第二組懸臂梁120b (被交替布置在第一組的元件之間)。而且，第二組懸臂梁120b的尺寸比第一組懸臂梁120a小，使得第一寬度Wl’比第一寬度W1小，第二寬度w2’比第二寬度W2小，以及被錨定的第一端部121之間和自由第二端部122之間的距離(長(zhǎng)度)對(duì)于懸臂梁組120b也更小。當(dāng)?shù)谝唤M懸臂梁120a被用作致動(dòng)器并且第二組懸臂梁120b被用作傳感器時(shí)，這樣的布置是有利的。
[0071]圖6示出類似于圖5的實(shí)施例，其中有兩個(gè)懸臂梁組120c和120d，其中兩個(gè)組的元件被交替布置。然而，在圖6的實(shí)施例中，懸臂梁120c和120d的長(zhǎng)度L和L’(從被錨定的第一端部121到自由第二端部122的距離)分別比跨越空腔115的尺寸D小20%。在這個(gè)特定實(shí)施例中，空腔115的外圍邊界114是圓形的，D是空腔115的直徑。此外，在圖6的實(shí)施例中，對(duì)于懸臂梁120c和120d來說，長(zhǎng)度L和L’是彼此不同的，第一寬度W1和W1’是彼此不同的，并且第二寬度W2和《2’是彼此不同的。當(dāng)兩組懸臂梁120c和120d的幾何形狀被用于將柔性膜130的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)時(shí)，這樣的實(shí)施例是有益的，并且其對(duì)于拾取不同的偏轉(zhuǎn)量或在不同的頻率拾取是理想的(參見【背景技術(shù)】章節(jié)中的等式1、2和3)。
[0072]在圖1A和圖3-6的實(shí)施例中，懸臂梁120(MEMS換能組件的一個(gè)例子)圍繞圓形空腔115徑向基本對(duì)稱布置。在許多實(shí)施例中，這可以是優(yōu)選的配置類型，但是在其他的實(shí)施例中，可以設(shè)想具有非徑向?qū)ΨQ或非圓形空腔。對(duì)于如圖3-6所示包括多個(gè)MEMS換能組件的實(shí)施例來說，跨越空腔115的柔性膜130提供在MEMS換能組件之間的一定程度的耦合。例如，當(dāng)與單個(gè)致動(dòng)器相比時(shí)，上面關(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)合力和柔性膜130的更大體積位移。上面關(guān)于圖5和圖6討論的感測(cè)元件(將運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào))可以檢測(cè)柔性膜130的不同區(qū)域的運(yùn)動(dòng)。
[0073]圖7示出類似于圖1A的MEMS復(fù)合換能器的實(shí)施例的俯視圖，但是MEMS換能組件是延伸超過空腔115的雙錨定梁140，并且其具有被分別錨定到基板110的第一端部141和第二端部142。如圖1A和IB的實(shí)施例所示，柔性膜130包括覆蓋MEMS換能組件的第一部分131，被錨定到基板110的第一表面111的第二部分132，以及懸于115之上而又不接觸MEMS換能組件的第三部分133。在圖7的例子中，柔性膜130的部分134被從第一端部141和第二端部142上方清除，以便進(jìn)行電接觸以從第一端部141向第二端部142傳遞電流。
[0074]圖8A示出MEMS復(fù)合換能器的雙錨定梁140在其未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的橫截面視圖，其類似于在圖1B中示出的懸臂梁120的橫截面視圖。在這個(gè)例子中，僅在錨定的第二端部142清除柔性膜130的部分134，以便在MEMS換能組件的頂面上進(jìn)行電接觸，從而施加(或感測(cè))MEMS換能組件兩端的電壓，如將在下面詳細(xì)描述的。類似于圖1A和1B，空腔115基本是圓柱形的，并從基板110的第一表面111延伸到與第一表面111相對(duì)的第二表面112。
[0075]圖8B示出雙錨定梁140在其偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的橫截面視圖，其類似于在圖2中示出的懸臂梁120的橫截面視圖。跨越空腔115延伸的雙錨定梁140的部分向上偏轉(zhuǎn)，并離開圖8A的未偏轉(zhuǎn)位置，因此其舉起柔性膜130的部分131。在雙錨定梁140中部或接近雙錨定梁140中部的最大偏轉(zhuǎn)被示為δ=Λζ。
[0076]圖9示出類似于圖7實(shí)施例的實(shí)施例的俯視圖，但是其中多個(gè)(例如，兩個(gè))雙錨定梁140在其第一端部141和第二端部142被錨定到基板110。在這個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)雙錨定梁140都跨越圓形空腔115基本徑向布置，因此，兩個(gè)雙錨定梁140在空腔上方在交叉區(qū)域143彼此交叉?？梢栽O(shè)想其他實(shí)施例，其中多個(gè)雙錨定梁彼此不交叉或空腔不是圓的。例如，兩個(gè)雙錨定梁可以是彼此平行的，并跨矩形空腔延伸。
[0077]圖10示出類似于圖1A的MEMS復(fù)合換能器的實(shí)施例的俯視圖，但是MEMS換能組件是跨越空腔115的一部分延伸，并且圍繞空腔115的外圍邊界114被錨定到基板110的夾緊板150。夾緊板150具有圓形的外圍邊界151和圓形的內(nèi)部邊界152，因此，其具有環(huán)形的形狀。如圖1A和IB的實(shí)施例中一樣，柔性膜130包括覆蓋MEMS換能組件的第一部分131，被錨定到基板110的第一表面111的第二部分132，以及懸于空腔115之上而又不接觸MEMS換能組件的第三部分133。在第四區(qū)域134中，柔性膜130被清除，使得其不覆蓋MEMS換能組件的一部分，以便可以進(jìn)行電接觸，如下面更詳細(xì)討論的。
[0078]圖1lA示出夾緊板150MEMS復(fù)合換能器在其未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的橫截面視圖，其類似于在圖1B中示出的懸臂梁120的橫截面視圖。類似于圖1A和1Β，空腔115基本是圓柱形的，并從基板Iio的第一表面111延伸到與第一表面111相對(duì)的第二表面112。
[0079]圖1lB示出夾緊板150在其偏轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的橫截面視圖，其類似于在圖2中示出的懸臂梁120的橫截面視圖。跨越空腔115延伸的夾緊板150的部分向上偏轉(zhuǎn)，并離開圖1lA的未偏轉(zhuǎn)位置，因此其舉起柔性膜130的部分131和在內(nèi)部邊界152中的部分133。在內(nèi)部邊界152或接近內(nèi)部邊界152的最大偏轉(zhuǎn)被示為δ=Δζ。
[0080]圖12Α示出MEMS換能器的實(shí)施例的橫截面視圖，其中所述MEMS換能器具有跨越空腔115的一部分延伸的懸臂梁120，其中空腔是從基板110的第二表面112到第一表面111的通孔。如圖1A和IB的實(shí)施例中一樣，柔性膜130包括覆蓋MEMS換能組件的第一部分131、被錨定到基板110的第一表面111的第二部分132，以及懸于空腔115之上而又不接觸MEMS換能組件的第三部分133。此外，在圖12A的實(shí)施例中，基板進(jìn)一步包括從基板110的第二表面112到第一表面111的第二通孔116，其中第二通孔116被定位在接近空腔115的位置。在圖12A所示的例子中，沒有MEMS換能組件在第二通孔116上方延伸。在復(fù)合MEMS換能器陣列在基板110上形成的其他實(shí)施例中，第二通孔116可以是毗鄰MEMS復(fù)合換能器的空腔。
[0081]如圖12A所示的配置可以被用于如圖12B所示的流體噴射器200中。在圖12B中，隔斷壁202在柔性膜130的錨定部分132上方形成。在其他實(shí)施例中(未示出)，隔斷壁202在基板110的第一表面111上柔性膜130已經(jīng)被清除的區(qū)域中形成。隔斷壁202限定腔室201。噴嘴板204在隔斷壁上方形成，并且包括被布置接近懸臂梁120的第二端部122的噴嘴205。通孔116是被流體連接到腔室201而非被流體連接到腔室115的流體饋送裝置。流體通過流體饋送裝置(通孔116)被提供給空腔201。當(dāng)提供電信號(hào)給在電氣連接區(qū)域(未示出)的MEMS換能組件(懸臂梁120)時(shí)，懸臂梁120的第二端部122和柔性膜130的一部分被向上偏轉(zhuǎn)并離開空腔115 (如圖2所示)，以便流體滴通過噴嘴205被噴射。
[0082]如圖13所示的實(shí)施例類似于圖10的實(shí)施例，其中MEMS換能組件是夾緊板150，但是另外，柔性膜130包括在空腔115中心或接近空腔115中心的孔135。如圖14所示，MEMS復(fù)合換能器沿平面布置，并且MEMS復(fù)合換能器的至少一部分在所述平面內(nèi)是可移動(dòng)的。尤其是，圖13和14中的夾緊板150經(jīng)配置徑向膨脹和收縮，導(dǎo)致孔135擴(kuò)大和收縮，如雙箭頭所示。這樣的實(shí)施例可以被用于連續(xù)流體噴射裝置的液滴生成器，其中增壓流體源被提供給空腔115，并且孔135是噴嘴。孔135的擴(kuò)大和收縮刺激流體流分裂為微滴的可控分裂?？蛇x地，柔性鈍化材料138可以在MEMS換能材料的一側(cè)上形成，該側(cè)與柔性膜130的部分131形成于其上的側(cè)面相對(duì)。柔性鈍化材料138和柔性膜130的部分131 —起提供MEMS換能組件(夾緊板150)和被引導(dǎo)穿過空腔115的流體的一定程度隔離。
[0083]各種換能機(jī)制和材料可以被用于本發(fā)明的MEMS復(fù)合換能器。某些MEMS換能機(jī)制包括在未偏轉(zhuǎn)MEMS復(fù)合換能器的平面外的偏轉(zhuǎn)，其包括如圖2、圖8B和圖1lB所示的彎曲運(yùn)動(dòng)。包括彎曲的換能機(jī)制通常由接觸參考材料162的MEMS換能材料160提供，如圖15中為懸臂梁120所示的。在圖15的例子中，MEMS換能材料160被示出在參考材料162的頂面上，但是可替代地，根據(jù)是否想要使MEMS換能組件(例如，懸臂梁120)彎曲到空腔115中或彎曲離開空腔115，以及是否使MEMS換能材料160比參考材料162膨脹的多或少，參考材料162可以在MEMS換能材料的頂面上。
[0084]MEMS換能材料160的一個(gè)例子是熱彎曲雙壓電晶片的高熱膨脹組件。鈦鋁可以是高熱膨脹組件，例如，如在共同受讓的美國(guó)專利N0.6561627中公開的。參考材料162可以包括絕緣體，例如氧化硅或氧化硅加氮化硅。當(dāng)電流脈沖穿過鈦鋁MEMS換能材料160時(shí)，其使鈦鋁加熱并膨脹。參考材料160不是自加熱的，并且其熱膨脹系數(shù)小于鈦鋁的熱膨脹系數(shù)，因此，鈦鋁MEMS換能材料160以比參考材料162快的速率膨脹。結(jié)果，在MEMS換能材料160被加熱的時(shí)候，如圖15中配置的懸臂梁120會(huì)趨向于向下彎曲到空腔115中。雙動(dòng)熱彎曲致動(dòng)器可以包括兩個(gè)鈦鋁MEMS換能層(偏轉(zhuǎn)器層)，并且參考材料層夾在其之間，如共同受讓的美國(guó)專利N0.6464347所述的。分別使電流脈沖通過上偏轉(zhuǎn)器層或下偏轉(zhuǎn)器層，可以選擇性致動(dòng)到空腔115中或到空腔外的偏轉(zhuǎn)。
[0085]MEMS換能材料160的第二個(gè)例子是形狀記憶合金，例如鎳鈦合金。類似于熱彎曲雙壓電晶片的例子，參考材料162可以是絕緣體，例如氧化硅，或氧化硅加上氮化硅。當(dāng)電流脈沖通過鎳鈦MEMS換能材料160時(shí)，其使鎳鈦加熱。形狀記憶合金的特性是當(dāng)形狀記憶合金通過相變時(shí)發(fā)生大的變形。如果所述變形是膨脹，這樣的變形會(huì)導(dǎo)致大且陡峭的膨脹，而參考材料162不明顯膨脹。結(jié)果，在形狀記憶合金MEMS換能材料160通過其相變的時(shí)候，如圖15中配置的懸臂梁120會(huì)趨向于向下彎曲到空腔115中。偏轉(zhuǎn)會(huì)比上述的熱彎曲雙壓電晶片的偏轉(zhuǎn)更陡峭。
[0086]MEMS換能材料160的第三個(gè)例子是壓電材料。由于壓電材料可以被用作致動(dòng)器或傳感器，所以，壓電材料是特別有利的。換句話說，施加在壓電MEMS換能材料160兩端的電壓可以導(dǎo)致膨脹或收縮(根據(jù)所述電壓是正的還是負(fù)的以及壓電系數(shù)符號(hào)是正的還是負(fù)的)，其中所述電壓通常被施加在壓電MEMS換能材料的兩個(gè)側(cè)面上的導(dǎo)電電極(未示出)上。雖然在壓電MEMS換能材料160兩端施加的電壓導(dǎo)致膨脹或收縮，但參考材料162不膨脹或收縮，從而分別導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)到空腔115中或偏轉(zhuǎn)離開空腔115。通常在壓電復(fù)合MEMS換能器中，雖然會(huì)施加電信號(hào)的單極性，因此，壓電材料不趨向于變成無極性的。在兩個(gè)壓電材料層之間夾有參考材料162是可能的，從而無需使壓電材料去極性就能夠?qū)崿F(xiàn)偏轉(zhuǎn)到空腔115中或偏轉(zhuǎn)離開空腔115的單獨(dú)控制。而且，賦予MEMS換能材料160的膨脹或收縮產(chǎn)生可以被用于感測(cè)運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。存在各種類型的壓電材料。其中感興趣的一個(gè)族包括壓電陶瓷，例如鋯鈦酸鉛或PZT。
[0087]在MEMS換能材料160膨脹或收縮時(shí)，在MEMS復(fù)合換能器的平面內(nèi)存在運(yùn)動(dòng)分量，并且在所述平面外存在運(yùn)動(dòng)分量(例如彎曲)。如果MEMS換能材料160和參考材料162的楊氏模量和厚度是可比的，則彎曲運(yùn)動(dòng)(如圖2、圖SB和圖1lB中的情況)將占主導(dǎo)地位。換句話說，如果MEMS換能材料160具有厚度h，并且如果參考材料具有厚度t2，假設(shè)兩者具有可比較的楊氏模量,如果t2>0.St1并且t2〈2h，那么彎曲運(yùn)動(dòng)會(huì)傾向于占主導(dǎo)地位。相反，如果t2〈0.，那么在MEMS復(fù)合換能器(如圖13和14中的情況)的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)會(huì)傾向于占主導(dǎo)地位。
[0088]MEMS復(fù)合換能器100的某些實(shí)施例包括附著塊，以便調(diào)節(jié)例如諧振頻率(參見【背景技術(shù)】中的等式2)。塊118可以被附著到例如柔性膜130的部分133，所述部分133懸在空腔115之上而又不與MEMS換能組件接觸。在如圖16A的橫截面視圖中所示包括多個(gè)懸臂梁120(例如圖6所示的配置)的實(shí)施例中，塊118在柔性膜130的部分133的下面延伸，因此，其被定位在空腔115內(nèi)?？商娲?，塊118可以被粘附到柔性膜130的反面，如圖16B所示。如果需要大的塊，則圖16A的配置會(huì)是特別有利的。例如，當(dāng)空腔115被如下所述那樣蝕刻時(shí)，硅基板110的一部分會(huì)保留在原處。在這樣的配置中，塊118通常延伸空腔的整個(gè)深度。為了在不碰撞塊118的情況下使MEMS復(fù)合換能器振動(dòng)，基板110通常被安裝在安裝件(未示出)中，所述安裝件包括在空腔115下面的凹陷。對(duì)于圖16B所示的配置，通過使柔性膜130上方的附加層圖案化的方式，可以形成附著塊118。
[0089]已經(jīng)描述MEMS復(fù)合換能器的各種示例性結(jié)構(gòu)實(shí)施例，從而提供描述制造方法的背景。圖17A到17E提供制造方法的概述。如圖17A所示，參考材料162和換能材料160被沉積在基板110的第一表面111上，所述基板通常是硅晶片。關(guān)于材料和沉積方法的進(jìn)一步細(xì)節(jié)在下面被提供。參考材料162可以在沉積換能材料160后被首先沉積(如圖17A所示)，或者次序可以被顛倒。在某些情況下，可能不需要參考材料。在任何情況下，可以說換能材料160被沉積在基板110的第一表面111上方。接著，換能材料160被圖案化和蝕刻，以便如圖17B所示，換能材料160被保留在第一區(qū)域171中并在第二區(qū)域172中被清除。參考材料162也被圖案化和蝕刻，以便如圖17C所示，參考材料被保留在第一區(qū)域171中并在第二區(qū)域172中被清除。
[0090]如圖17D所示，接著，聚合物層(用于柔性膜130)被沉積在第一和第二區(qū)域171和172上方，并被圖案化，使得聚合物被保留在第三區(qū)域173中并在第四區(qū)域174中被清除。聚合物被保留的第一部分173a與換能材料160被保留的第一區(qū)域171的部分是一致的。聚合物被保留的第二部分173b與換能材料160被清除的第二區(qū)域172的部分是一致的。此外，聚合物被清除的第一部分174a與換能材料160被保留的第一區(qū)域171的部分是一致的。聚合物被清除的第二部分174b與換能材料160被清除的第二區(qū)域172的部分是一致的。接著，從基板110的第二表面112 (與第一表面111相對(duì))到第一表面111蝕刻空腔115，使得在基板110的第一表面111的空腔115的外圍邊界114與換能材料160被保留的第一區(qū)域171交叉，以便換能材料160的第一部分(在這個(gè)例子中，包括懸臂梁120的第一端部121)被錨定到基板110的第一表面111，并且換能材料160的第二部分(包括懸臂梁120的第二端部122)在空腔115的至少一部分之上延伸。當(dāng)認(rèn)為換能材料160的第一部分被錨定到基板110的第一表面111時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，換能材料160可以與第一表面111直接接觸(未示出)，或者如圖17E所示，換能材料160可以通過參考材料162被間接錨定到第一表面111。從而制造出MEMS復(fù)合換能器100。
[0091]如圖18A所示，參考材料162可以包括若干層。氧化硅的第一層163可以被沉積在基板110的第一表面111上。氧化硅的沉積可以是例如熱處理，或者其可以是化學(xué)氣相沉積(包括低壓或等離子體增強(qiáng)CVD)。氧化硅是絕緣層，并且還促進(jìn)氮化硅的第二層164的粘合。氮化硅可以通過LPCVD被沉積，并且提供張應(yīng)力分量，其有助于當(dāng)空腔被隨后蝕刻掉以后，換能材料160保留基本平坦的形狀。氧化硅的第三層165有助于平衡應(yīng)力，以及促進(jìn)可選的底部電極層166的粘合,對(duì)于壓電換能材料160的情況,底部電極層166通常是鉬(或鈦/鉬)。鉬電極層通常通過濺射被沉積。
[0092]下一步將描述壓電陶瓷換能材料，例如PZT的情況下?lián)Q能材料160的沉積。一個(gè)有利配置如圖18B中所示，其中，在從頂部電極168到底部電極166的PZT換能材料160兩端施加電壓。PZT換能材料160上的預(yù)期效果是沿平行于基板110的表面111的x-y平面的膨脹或收縮。如上所述，根據(jù)PZT換能材料160和參考材料162的相對(duì)厚度和剛度，這樣的膨脹或收縮會(huì)分別導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)到空腔115中，或偏轉(zhuǎn)到空腔115外，或者是基本平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。在圖18A和18B中，厚度未按比例繪制。通常，對(duì)于參考材料162具有與MEMS換能材料160可比的剛度的彎曲應(yīng)用，參考材料162像換能材料160 —樣，被沉積為厚度大約I微米，但是對(duì)于平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，如上所述，參考材料厚度通常是換能材料厚度的20%或更少。對(duì)于PZT，橫向壓電系數(shù)d31和e31在幅值上相對(duì)大(如果在相對(duì)高的電場(chǎng)中被極化，其可以被做的更大且穩(wěn)定)。為了定向PZT晶體使得橫向壓電系數(shù)d31和e31是關(guān)于換能層兩端的電壓和在χ-y平面中膨脹或收縮的系數(shù)，期望PZT晶體的(001)平面平行于x-y平面(平行于底部鉬電極層166，如圖18B所示)。不過，PZT材料會(huì)傾向于將其平面定向平行于所述材料被沉積在其上的材料平面。當(dāng)鉬底部電極層166被沉積在氧化硅上時(shí)，由于鉬底部電極層166通常具有平行于x-y平面的其(111)平面，籽晶層167，例如氧化鉛或鈦酸鉛可以被沉積在底部電極層166上方，以便提供在其上沉積PZT換能材料160的(001)平面。接著，上部電極層168 (通常是鉬)通過，例如濺射被沉積在PZT換能材料160上方。
[0093]PZT換能材料160的沉積可以通過濺射完成。可替代地，PZT換能材料160的沉積可以通過溶膠-凝膠工藝完成。在溶膠-凝膠工藝中，將包括有機(jī)液體中的PZT顆粒的前體材料施加到基板Iio的第一表面111上。例如，所述前體材料可以通過旋轉(zhuǎn)基板110而被施加在第一表面111上。接著，所述前體材料以若干步驟被加熱處理。在第一步驟中，所述前體材料在第一溫度下進(jìn)行干燥。隨后，所述前體材料在比第一溫度高的第二溫度下被裂解，以便分解有機(jī)成分。接著，所述前體材料的PZT顆粒在比第二溫度高的第三溫度下結(jié)晶。通常利用多個(gè)前體材料薄層完成通過溶膠-凝膠工藝沉積PZT，以便避免所需最終厚度的材料的裂開。
[0094]對(duì)于換能材料160是用于熱彎曲致動(dòng)器的鈦鋁或例如鎳鈦合金的形狀記憶合金的實(shí)施例來說，沉積可以通過濺射完成。此外，例如頂部和底部電極層166和168的層，以及籽晶層167是不要求的。
[0095]為了使圖18A和18B所示的材料堆形成圖案，光刻膠掩膜通常被沉積在頂部電極層168之上并被形成圖案，以便僅覆蓋期望保留材料的那些區(qū)域。接著，至少某些材料層被同時(shí)蝕刻。例如，利用基于氯的處理氣體的等離子體蝕刻可以被用于在單個(gè)步驟中蝕刻頂部電極層168、PZT換能材料160、籽晶層167和底部電極層166。可替代地，單個(gè)步驟可以包括濕法蝕刻。取決于材料，參考材料162的剩余部分可以在單個(gè)步驟中蝕刻。不過，在某些實(shí)施例中，氧化娃層163和165以及氮化娃層164可以在隨后的利用基于氯的處理氣體的等離子體蝕刻步驟中被蝕刻。
[0096]沉積用于柔性膜130的聚合物層可以通過層疊膜，例如TMMF完成，或在例如上述被稱為TMMR的液體抗蝕材料上旋轉(zhuǎn)完成。由于在換能器仍然由基板支持時(shí)施加用于柔性膜的聚合物層，所以可以使用壓力向所述結(jié)構(gòu)施加TMMF或其他層疊膜，而沒有破壞換能器梁的風(fēng)險(xiǎn)。TMMR和TMMF的優(yōu)點(diǎn)是它們是可光刻圖案的(photopatternable)，因此，不需要應(yīng)用附加的光阻材料。環(huán)氧聚合物進(jìn)一步具有如上所述的期望機(jī)械特性。
[0097]為了蝕刻空腔115 (圖17E)，將掩膜層施加到基板110的第二表面112上。所述掩膜層被圖案化，以暴露第二表面112，在此處期望清除基板材料。被暴露部分不僅可以包括空腔115的區(qū)域，也包括流體噴射器200的通孔116的區(qū)域(參見圖12A和12B)。對(duì)于上述關(guān)于圖16A所討論的留下粘附到柔性膜130的底部的塊的情況，空腔115的區(qū)域可以被環(huán)狀圖案掩蓋，以便清除環(huán)狀的區(qū)域，而保留被附著到柔性膜130的基板110的部分。對(duì)于基板110是硅的實(shí)施例，利用深度反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)工藝，垂直壁(基板110的部分113，如包括圖1B的若干橫截面視圖中所示)的蝕刻很容易被完成。通常，用于硅的DRIE工藝使用SF6作為處理氣體。
[0098]如上所述，MEMS復(fù)合換能器100特別適用的一個(gè)應(yīng)用是連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300中的液滴生成器395 (而且，通常被稱為液滴形成機(jī)構(gòu))。下面將參考19-31以及上述的圖13和14，更詳細(xì)描述連續(xù)液體噴射系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。當(dāng)被用作連續(xù)液體噴射系統(tǒng)中的液滴生成器395 (液滴形成機(jī)構(gòu))時(shí)，MEMS復(fù)合換能器100被包括在連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300的噴射模塊305中(下面將更詳細(xì)描述)。
[0099]大體參考圖19A-31以及上述的圖13和14，噴射模塊305包括基板110和噴孔板315?；宓亩嘤谝粋€(gè)部分110限定液體腔室310。噴孔板315包括MEMS復(fù)合換能器100，其包括MEMS換能組件(在某些示例性實(shí)施例中，是第一 MEMS換能組件)以及柔性膜320。噴孔板被固定到基板110。通常，柔性膜320是由上述聚合物中的一種制成的柔性聚合物膜。不過，柔性膜320可以是如上所述柔性膜中的任意一個(gè)，取決于設(shè)想的具體應(yīng)用。
[0100]MEMS換能組件的第一部分121、151被錨定到基板110，以及MEMS換能組件的第二部分122、152在液體腔室310的至少一部分之上延伸。MEMS換能組件的第二部分122、152相對(duì)于液體腔室310自由運(yùn)動(dòng)。在圖13、14、19A和19B中，MEMS換能組件包括夾緊板150。在圖20-23B中，MEMS換能組件包括懸臂梁120。
[0101]柔性膜320被定位接觸MEMS換能組件。柔性膜320的第一部分131覆蓋MEMS換能組件，并且柔性膜320的第二部分132被錨定于基板110。柔性膜320包括噴孔135。
[0102]連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300包括液體供給裝置325 (例如，在圖25和28示出的液體容器335和液體壓力調(diào)節(jié)器370)，在足以噴射液體的連續(xù)噴射物405 (圖26A和29中示出)的壓力下，液體供給裝置325通過被定位于噴孔板315的柔性膜320的噴孔135 (圖19A和19B中示出)，向液體腔室310提供液體。MEMS換能組件被選擇性致動(dòng)，以促使柔性膜320的一部分相對(duì)于液體腔室310位移，導(dǎo)致液滴(在圖X和Y中示出)從液體噴射物(在圖X和Y中示出)脫落。
[0103]參考圖13、14、19A和19B，MEMS復(fù)合換能器100包括夾緊板150形式的一個(gè)MEMS換能組件。噴孔板315的柔性膜320被初始定位在平面中，例如垂直于通過噴孔135的液體噴射物噴射的方向的平面中(利用箭頭330示出)。在圖14中，MEMS換能組件——夾緊板150經(jīng)配置在柔性膜320的平面中被致動(dòng)。如上所述，MEMS換能組件移動(dòng)主要在缺乏參考材料的平面中進(jìn)行，或參考材料具有比MEMS換能材料小的剛度。由于MEMS換能組件是環(huán)繞噴孔135的夾緊板150，所以MEMS換能組件的平面中致動(dòng)(如圖14的箭頭所示)調(diào)整噴孔135的幾何形狀，導(dǎo)致液滴從液體噴射物脫落。在圖19A和19B中，MEMS換能組件——夾緊板150經(jīng)配置在柔性膜320的平面外被致動(dòng)，參考材料具有類似于如上所述換能材料的剛度。液滴生成器395在圖19A靜態(tài)示出。MEMS換能組件的膨脹或收縮促使柔性膜320 (以及MEMS換能組件)偏轉(zhuǎn)到液體腔室310中或液體腔室310之外(如圖19B所示)，導(dǎo)致液滴從液體噴射物脫落。MEMS夾緊板換能組件150在圖19A靜態(tài)示出，以及在圖19B中被致動(dòng)，柔性膜320 (以及MEMS換能組件)偏轉(zhuǎn)到液體腔室310之外。
[0104]參考圖20-23B，MEMS復(fù)合換能器100包括多個(gè)MEMS換能組件，第一 MEMS換能組件(如上所述)以及類似的第二 MEMS換能組件。類似于第一 MEMS換能組件，第二 MEMS換能組件的第一部分121被錨定于基板110。第二 MEMS換能組件的第二部分122在液體腔室310的至少一部分之上延伸。第二 MEMS換能組件的第二部分122相對(duì)于液體腔室310可自
由移動(dòng)。
[0105]除了其相對(duì)于第一 MEMS換能組件(如上所述)的配置以外，柔性膜320同樣被定位接觸第二 MEMS換能組件。柔性膜的第一部分131覆蓋第二 MEMS換能組件，并且柔性膜320的第二部分132被錨定于基板110。在圖20-23B中，第一 MEMS換能組件是懸臂梁120，以及第二 MEMS換能組件是懸臂梁120。第一 MEMS換能組件和第二 MEMS換能組件相對(duì)于柔性膜320的噴孔135被對(duì)稱定位。
[0106]當(dāng)MEMS復(fù)合換能器100包括多個(gè)MEMS換能組件時(shí)，當(dāng)與不包括多個(gè)MEMS換能組件的噴射模塊相比時(shí)，噴射模塊305的能力增加。當(dāng)如此配置時(shí)，噴射模塊305具有僅從通過噴孔135噴出的液體噴射物產(chǎn)生(形成)液滴或從通過噴孔135噴出的液體噴射物產(chǎn)生液滴以及使來自通過噴孔135噴出的液體噴射物的液滴轉(zhuǎn)向的能力。
[0107]參考圖21A、21B和21C，當(dāng)期望僅產(chǎn)生液滴時(shí)，MEMS復(fù)合換能器100的相對(duì)于柔性膜320的噴孔135對(duì)稱定位的多個(gè)MEMS換能組件被同時(shí)致動(dòng)。所述多個(gè)MEMS換能組件的同時(shí)致動(dòng)不改變通過噴孔135被噴射的液體噴射物的軌跡。通常情況下，當(dāng)噴孔板315的初始位置在垂直于通過噴孔135的液體噴射物噴射的方向(如箭頭330所示)的平面中時(shí)，液體噴射物的軌跡垂直于噴孔板315。
[0108]液滴生成器395在圖21A靜態(tài)示出。多個(gè)MEMS換能組件的致動(dòng)是要么在相對(duì)于柔性膜320的平面中的相同方向(如圖21B所示)，要么在相對(duì)于柔性膜320的平面外的相同方向(如圖21C所示)。再次，這里所指的平面是其中噴孔板315的柔性膜320被初始定位的平面，例如垂直于通過噴孔135的液體噴射物噴射的方向(利用箭頭330示出)的平面。和上面所述的夾緊板配置一樣，多個(gè)MEMS換能組件的平面內(nèi)致動(dòng)調(diào)整噴孔135的幾何形狀，導(dǎo)致液滴從液體噴射物脫落?？商娲兀ㄟ^膨脹或收縮具有恰當(dāng)剛度的參考材料的多個(gè)MEMS換能組件在平面外的致動(dòng)，導(dǎo)致柔性膜320 (以及MEMS換能組件)偏轉(zhuǎn)到液體腔室310中或液體腔室310之外，促使液滴從液體噴射物脫落。MEMS換能組件120在圖21A靜態(tài)示出，并且在圖21C中致動(dòng)，其中柔性膜320 (以及MEMS換能組件)偏轉(zhuǎn)到液體腔室310之外。
[0109]參考圖22-23B，當(dāng)期望產(chǎn)生液滴和使液滴轉(zhuǎn)向時(shí)，MEMS復(fù)合換能器100的相對(duì)于柔性膜320的噴孔135對(duì)稱定位的多個(gè)MEMS換能組件被同時(shí)在不同方向，例如相反方向致動(dòng)，或異步致動(dòng)。多個(gè)MEMS換能組件的致動(dòng)在相對(duì)于柔性膜320的平面外。再次，這里所指的平面是其中噴孔板315的柔性膜320被初始定位的平面，例如垂直于通過噴孔135的液體噴射物噴射的方向(利用箭頭330示出)的平面。
[0110]通過同時(shí)在不同方向，例如相反方向或異步膨脹或收縮多個(gè)MEMS換能組件的平面外致動(dòng)，導(dǎo)致柔性膜320 (以及MEMS換能組件)偏轉(zhuǎn)到液體腔室310中或液體腔室310之外，這促使被噴射液體噴射物的偏轉(zhuǎn)，并促使液滴從液體噴射物脫落。除了從液體噴射物產(chǎn)生液滴以外，通過多個(gè)MEMS換能組件或多個(gè)MEMS換能組件中一個(gè)的平面外致動(dòng)，被噴射液體噴射物的初始軌跡被改變。
[0111]通常情況下，當(dāng)噴孔板315的初始位置在垂直于通過噴孔135的液體噴射物噴射的方向(如箭頭330所示)的平面中時(shí)，液體噴射物的初始軌跡垂直于噴孔板315。例如，當(dāng)多個(gè)MEMS換能組件以相反方向被同時(shí)致動(dòng)時(shí)，液體噴射物的軌跡被改變，使得液體噴射物的軌跡相對(duì)于液體噴射物的初始軌跡或噴孔板315的初始位置處于非垂直角度。從偏轉(zhuǎn)的液體噴射物脫落的液滴沿著液體噴射物的被改變軌跡行進(jìn)。在圖22中，一對(duì)實(shí)線箭頭示出致動(dòng)液滴生成器的一個(gè)路線，以及一對(duì)虛線箭頭示出致動(dòng)液滴生成器的另一個(gè)路線。當(dāng)?shù)谝?MEMS換能組件相對(duì)于第二 MEMS換能組件被異步致動(dòng)時(shí)，發(fā)生類似的結(jié)果。在圖23A中，第一 MEMS換能組件被其自身以實(shí)線箭頭指示的方向致動(dòng),或以虛線箭頭所指示的方向致動(dòng)，以便實(shí)現(xiàn)在第一方向的液滴轉(zhuǎn)向。第二MEMS換能組件被其自身以實(shí)線箭頭指示的方向致動(dòng)，或以虛線箭頭所指示的方向致動(dòng)，以便實(shí)現(xiàn)在第二方向的液滴轉(zhuǎn)向。因此，液滴轉(zhuǎn)向由MEMS復(fù)合換能器100和噴射模塊305的液滴生成器實(shí)現(xiàn)。[0112]使液滴轉(zhuǎn)向的能力提供幾種益處。例如，液滴轉(zhuǎn)向可以被用于區(qū)分打印液滴和非打印液滴?？商娲?，通過糾正由噴孔板315上灰塵、污垢或碎屑的累積造成或由噴射模塊305中的制造缺陷導(dǎo)致的液體噴射物不夠筆直，液滴轉(zhuǎn)向可以被用于保持打印質(zhì)量。
[0113]分別參考圖24A和24B以及前面的圖3和4，相對(duì)于噴孔135對(duì)稱定位附加MEMS換能組件例如懸臂梁120，可以提高噴射模塊305控制液滴轉(zhuǎn)向的能力。如圖24A和24B所示，四個(gè)MEMS換能組件被包括在噴孔板315中，這提供了在沿每個(gè)MEMS換能組件的定位方向以及毗鄰MEMS換能組件之間的方向的液滴轉(zhuǎn)向。
[0114]此外，當(dāng)與圖24A所示的噴射模塊的頻率響應(yīng)比較時(shí)，圖24B所示的噴射模塊的頻率響應(yīng)增加，這是因?yàn)榕c圖24A所示的MEMS換能組件相對(duì)于柔性膜320的占用和接觸面積相比較，通過占用和接觸柔性膜320的更大面積，圖24B所示的被包括在噴孔板中的MEMS換能組件加固噴孔板315。
[0115]如上所述，從液體噴射物脫落的液滴是沿第一路徑行進(jìn)的多個(gè)液滴中的一個(gè)。連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300包括偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和捕捉器。偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)被定位以偏轉(zhuǎn)沿第一路徑行進(jìn)的多個(gè)液滴中的被選擇液滴，使得所述被選擇液滴沿第二路徑開始行進(jìn)。捕捉器被定位以截取沿第一路徑和第二路徑中的一個(gè)行進(jìn)的液滴。
[0116]利用這些類型的液滴生成器產(chǎn)生的液滴可以使用靜電偏轉(zhuǎn)或氣體流偏轉(zhuǎn)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。當(dāng)靜電偏轉(zhuǎn)被包括在連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300中時(shí)，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通常包括一個(gè)電極或兩個(gè)電極。當(dāng)使用一個(gè)電極時(shí)，所述電極電氣充電并偏轉(zhuǎn)被選擇的液滴，使得被偏轉(zhuǎn)的液滴沿第二路徑開始行進(jìn)。當(dāng)使用兩個(gè)電極時(shí)，第一電極電氣充電被選擇的液滴，并且第二電極偏轉(zhuǎn)被選擇的液滴，使得被偏轉(zhuǎn)的液滴沿第二路徑開始行進(jìn)。當(dāng)氣體流偏轉(zhuǎn)被包括在連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300中時(shí)，多個(gè)液滴中的每個(gè)液滴具有第一尺寸和第二尺寸中的一個(gè)，以及偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括氣體流，其至少偏轉(zhuǎn)具有第一尺寸的液滴，使得具有第一尺寸的液滴沿第二路徑開始行進(jìn)。連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300的這些方面將在下面參考圖25-30更詳細(xì)描述。
[0117]參考圖25-27B，其示出利用靜電偏轉(zhuǎn)來偏轉(zhuǎn)所選擇液滴的連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300的示例性實(shí)施例。連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300包括液體容器335，其將墨水連續(xù)泵送到打印頭375，打印頭375最終產(chǎn)生例如墨、液滴的連續(xù)液體流。連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300從圖像源接收數(shù)字化的圖像過程數(shù)據(jù)，所述圖像源例如是掃描儀，數(shù)碼照相機(jī)，計(jì)算機(jī)或提供光柵圖像數(shù)據(jù)的其他數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)源，以頁(yè)面描述語(yǔ)言形式或其他數(shù)字圖像數(shù)據(jù)形式概述圖像數(shù)據(jù)。來自圖像源340的圖像數(shù)據(jù)被定期發(fā)送到圖像處理器345。圖像處理器345處理圖像數(shù)據(jù)，并且包括用于存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。圖像處理器345通常是光柵圖像處理器(RIP)。所述RIP或其他類型圖像處理器345將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為像素映射的圖像頁(yè)面圖像，用于打印。在圖像處理器345中的圖像數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在圖像處理器345的圖像存儲(chǔ)器中，并被定期發(fā)送到液滴或刺激控制器350，液滴或刺激控制器350產(chǎn)生隨時(shí)間改變的電氣刺激脈沖模式，以促使液滴流形成通過包括在噴射模塊305中的每個(gè)噴嘴孔噴出的液體噴射物。這些刺激脈沖以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和適當(dāng)?shù)念l率被施加到與噴射模塊305的每個(gè)噴孔關(guān)聯(lián)的液滴生成器(多于一個(gè))。
[0118]噴射模塊305和打印頭375的偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)355彼此密切配合工作，以便確定液體，例如墨液滴是否被打印在由圖像存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)指定的記錄介質(zhì)360的適當(dāng)位置上，或通過液體回收單元365被偏轉(zhuǎn)和回收。在回收單元365中的液體被引導(dǎo)返回容器335。在壓力下，液體被分發(fā)通過打印頭375中噴射模塊305的背部表面到噴射模塊305中的液體通道，其包括在硅基板中形成的腔室或增壓室。可替代地，液體腔室在歧管片中形成，其中硅基板被固定到歧管片。液體優(yōu)選從腔室穿過蝕刻通過噴射模塊305的硅基板的凹槽或孔流向其前表面，多個(gè)噴孔和關(guān)聯(lián)的液滴生成器位于此處。適合最佳操作的液體壓力取決于若干因素，其包括噴孔幾何形狀和液體的流體動(dòng)態(tài)屬性。在壓力調(diào)節(jié)器370的控制下，通過向容器335施加壓力，實(shí)現(xiàn)恒定的液體壓力。
[0119]在液體噴射操作期間，例如在墨水打印操作期間，通過記錄介質(zhì)輸送系統(tǒng)380，記錄介質(zhì)360相對(duì)于打印頭375移動(dòng)，其中所述記錄介質(zhì)輸送系統(tǒng)380包括圖25所示的多個(gè)輸送棍，其被輸送控制系統(tǒng)385電子控制。優(yōu)選基于微處理器并以眾所周知的方式合適編程的邏輯控制器390提供控制信號(hào)，用于輸送控制系統(tǒng)385與壓力調(diào)節(jié)器370和刺激控制器350的配合。刺激控制器350包括液滴控制器，其提供用于產(chǎn)生來自打印頭375的各個(gè)液滴的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，液滴根據(jù)從形成為圖像處理器345的一部分的圖像存儲(chǔ)器獲得的圖像數(shù)據(jù)行進(jìn)到記錄介質(zhì)360。圖像數(shù)據(jù)包括原始圖像數(shù)據(jù)，從圖像處理算法生成以改善打印圖像質(zhì)量的附加圖像數(shù)據(jù)，或來自液滴位移糾正的數(shù)據(jù)，其中液滴位移糾正的數(shù)據(jù)可以從許多源生成，例如從噴射模塊305中每個(gè)噴孔噴出的液體的轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果，這對(duì)于打印頭表征和圖像處理領(lǐng)域中技術(shù)人員來說是眾所周知的。因此，圖像處理器345中的信息被認(rèn)為是代表液滴噴射的普通數(shù)據(jù)源，例如要被打印的墨液滴的期望位置和要被收集回收的那些液滴的識(shí)別。
[0120]取決于預(yù)計(jì)的應(yīng)用，用于接收器輸送控制的不同機(jī)械配置被使用。例如，當(dāng)打印頭375是頁(yè)面寬度打印頭375時(shí)，將記錄介質(zhì)360移動(dòng)通過靜止的打印頭375是方便的。另一方面，在掃描類型打印系統(tǒng)中，以相對(duì)光柵運(yùn)動(dòng)沿一個(gè)軸(主掃描方向)移動(dòng)打印頭375以及沿正交軸(副掃描方向)移動(dòng)記錄介質(zhì)是更加方便的。
[0121]液滴形成脈沖由通常被稱為液滴控制器的刺激控制器350提供，并且液滴形成脈沖通常是通過電連接器被發(fā)送到打印頭375的電壓脈沖，這在信號(hào)傳輸領(lǐng)域中是眾所周知的。一旦打印液滴形成，打印液滴穿過空氣行進(jìn)到記錄介質(zhì)360,并撞擊到記錄介質(zhì)360的特定像素區(qū)域上，而非打印液滴被下述的捕捉器收集。
[0122]參考圖26A和26B，其示出連續(xù)液體噴射打印頭375。液滴生成器395促使液滴400從通過噴孔135噴射的液體噴射物405脫落。選擇液滴400為打印液滴410或非打印液滴415取決于液滴相對(duì)于電荷電極電壓脈沖的脫落階段，其中電荷電極電壓脈沖被施加于是偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)425的一部分的電荷電極420。電荷電極420由充電脈沖源430可變偏置,其中充電脈沖源430提供具有固定頻率的周期性充電脈沖序列。
[0123]充電脈沖串優(yōu)選包括矩形電壓脈沖，其具有相對(duì)于打印頭375是接地的低電平，以及高電平，在液滴400脫落的時(shí)候，充分偏置這些電平以對(duì)液滴400充電。高電平電壓與低電平電壓之間的電位差的示例性值范圍是50到200伏，更優(yōu)選是90到150伏。在隨著液滴400從電荷電極420前面的液體噴射物脫落(如圖3A所示)，相對(duì)高電平電壓或電位被施加到電荷電極420時(shí)，液滴400獲取電荷，并向捕捉器435偏轉(zhuǎn)。沖擊捕捉器435的面部440的液滴415在捕捉器435的面部440上形成液態(tài)膜445。
[0124]當(dāng)液滴400、415從液體噴射物405脫落，而電荷電極或多于一個(gè)電極420的電位被提供具有非零幅值的電壓或電位時(shí)，發(fā)生偏轉(zhuǎn)。接著，液滴400獲取保留在液滴表面上的感應(yīng)電荷。單個(gè)液滴400上的電荷具有與電荷電極的電荷相反的極性,并且具有取決于電壓幅值和電荷電極與液滴400從液體噴射物405脫離瞬間時(shí)的液滴400之間的耦合容量的幅值。這個(gè)耦合容量部分取決于電荷電極420與正脫落時(shí)的液滴400之間的間距。一旦被充電液滴400已經(jīng)從液體噴射物405脫離，液滴400就接近捕捉器面部440行進(jìn)，其中捕捉器面部440通常由導(dǎo)體或電介質(zhì)構(gòu)成。在液滴400表面上的電荷要么感應(yīng)表面電荷密度電荷(用于由導(dǎo)體構(gòu)成的捕捉器435)，要么感應(yīng)極化密度電荷(用于由電介質(zhì)構(gòu)成的捕捉器435)。在捕捉器435中感應(yīng)的電荷產(chǎn)生等于由假想電荷(極性相反，幅值相同)產(chǎn)生的電場(chǎng)分布，其中假想電荷位于捕捉器435內(nèi)、等于捕捉器435與液滴400之間距離的距離。在本領(lǐng)域中，在捕捉器435中的這些假想電荷被稱為圖像電荷。由捕捉器面部440施加在被充電液滴400上的力等于由所述圖像電荷單獨(dú)產(chǎn)生的力，并且促使被充電液滴400偏轉(zhuǎn)且因此離開其路徑，以及以與液滴電荷的平方成正比和與液滴質(zhì)量成反比的速率沿著朝向捕捉器面部440的軌跡加速。在這個(gè)實(shí)施例中，在捕捉器435上感應(yīng)的電荷分布組成偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)425的一部分。在其他實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)425包括生成電場(chǎng)的一個(gè)或更多附加電極，其中被充電液滴穿過所述電場(chǎng)，以便使被充電液滴偏轉(zhuǎn)。例如，在捕捉器上部接地部分前面的單個(gè)偏置電極在美國(guó)專利US4245226中使用和描述。一對(duì)附加電極在美國(guó)專利US6273559中使用和描述。
[0125]參考圖26B，當(dāng)電荷電極420的電位在相對(duì)低電平或零時(shí)，出現(xiàn)液滴400從液體噴射物405的脫落點(diǎn)，此時(shí)液滴400 ；410不獲取電荷。液滴400、410沿通常是未偏轉(zhuǎn)路徑的軌跡行進(jìn)，并撞擊記錄介質(zhì)360。
[0126]參考圖27A和27B，其示出類似于參考圖26A和26B所述的打印頭375。不過在這個(gè)實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)425還包括遠(yuǎn)離(第一)電荷電極420，位于噴射陣列405的相對(duì)面的第二電荷電極420A。第二電荷電極420A和第一電荷電極420 —樣從電荷脈沖源430接收相同充電脈沖，以及像第一電荷電極420 —樣，被恒定保持在相同電勢(shì)。添加被偏置到與第一電荷電極420 —樣電位的第二電荷電極420A產(chǎn)生電荷電極420與420A之間具有非常均勻電場(chǎng)的區(qū)域。這些電荷電極之間的液滴脫落點(diǎn)的放置使得液滴充電和隨后的液滴偏轉(zhuǎn)對(duì)相對(duì)于充電電極的脫落位置的小變化或電極幾何形狀的小變化很不敏感。因此，這個(gè)配置非常適合用于具有長(zhǎng)噴孔135陣列的打印頭375。
[0127]偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)425還包括偏轉(zhuǎn)電極450。被偏置的偏轉(zhuǎn)電極450與捕捉器面部440之間的電位產(chǎn)生液滴400必須穿過的電場(chǎng)。充電的非打印液滴415被這個(gè)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，并且沖擊捕捉器面部440。圖27A和27B還示出當(dāng)液滴400脫落時(shí)，在相應(yīng)時(shí)間在電荷電極420和第二電荷電極420A上的電壓或電位。在充電電極420和420A上的電位的周期性與被提供給定位在每個(gè)噴孔135的液滴生成器395的脈沖刺激信號(hào)同步。
[0128]可替代地，利用各個(gè)充電電極可以實(shí)現(xiàn)靜電偏轉(zhuǎn)，其中一個(gè)電極與噴孔陣列的對(duì)應(yīng)一個(gè)噴孔135關(guān)聯(lián)。單獨(dú)關(guān)聯(lián)的電極要么如上參考圖26A和26B所述，單獨(dú)充電和偏轉(zhuǎn)被選擇的液滴，要么如上參考圖27A和27B所述，結(jié)合分開的偏轉(zhuǎn)電極充電和偏轉(zhuǎn)被選擇的液滴。這些類型的靜電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)已經(jīng)在于2007年9月25日授予Katerberg的美國(guó)專利N0.7273270 ;以及在2010年3月9日授予Piatt等人的美國(guó)專利N0.7673976中描述。
[0129]參考圖28-30，其示出利用氣體流偏轉(zhuǎn)來偏轉(zhuǎn)液滴的連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300的示例性實(shí)施例。連續(xù)液體噴射系統(tǒng)300包括圖像源340，例如掃描儀，或提供光柵圖像數(shù)據(jù)，以頁(yè)面描述語(yǔ)言形式或其他數(shù)字圖像數(shù)據(jù)形式概述圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。圖像數(shù)據(jù)由圖像處理單元345轉(zhuǎn)換為半色調(diào)位圖圖像數(shù)據(jù)，圖像處理單元345還將圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。多個(gè)控制電路455讀取圖像存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，并將隨時(shí)間變化的電脈沖施加于液滴生成器395，液滴生成器395中的每個(gè)與打印頭375的噴孔關(guān)聯(lián)。脈沖在適當(dāng)時(shí)間被施加，并且被施加給合適的液滴生成器395，以便從連續(xù)液體噴射物脫落的液滴在記錄介質(zhì)360的由圖像存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)指定的合適位置上形成點(diǎn)。
[0130]記錄介質(zhì)360被記錄介質(zhì)輸送系統(tǒng)380相對(duì)于打印頭375移動(dòng)，其中記錄介質(zhì)輸送系統(tǒng)380由記錄介質(zhì)輸送控制系統(tǒng)385電子控制,記錄介質(zhì)輸送控制系統(tǒng)385由微控制器390控制。在圖28示出的記錄介質(zhì)輸送系統(tǒng)380僅僅是示意圖，許多不同的機(jī)械配置是可能的。例如，在某些應(yīng)用中，轉(zhuǎn)印棍被用作記錄介質(zhì)輸送系統(tǒng)380,以促進(jìn)液滴到記錄介質(zhì)360的轉(zhuǎn)移。這樣的轉(zhuǎn)印輥技術(shù)在本領(lǐng)域中是眾所周知的。當(dāng)打印頭375是頁(yè)面寬度打印頭375時(shí)，將記錄介質(zhì)360移動(dòng)通過靜止的打印頭375是最方便的。不過當(dāng)打印頭375是掃描類型打印頭時(shí)，在相對(duì)光柵運(yùn)動(dòng)中打印頭375沿一個(gè)軸(主掃描方向)移動(dòng)，以及記錄介質(zhì)360沿正交軸(副掃描方向)移動(dòng)通常是最方便的。
[0131]在壓力下，液體，例如墨水被包含在液體供給裝置335中。在非打印狀態(tài)，由于收集液滴供回收單元365回收的捕捉器435,連續(xù)液滴流不能夠到達(dá)記錄介質(zhì)360?；厥諉卧?65修復(fù)液體，并將其饋回容器335。這樣的回收單元在本領(lǐng)域中是眾所周知的。適合最佳操作的液體壓力取決于若干因素，其包括噴孔幾何形狀和液體的屬性。在液體壓力調(diào)節(jié)器370的控制下，通過向容器335施加壓力，實(shí)現(xiàn)恒定的液體壓力?？商娲兀萜?35可以被保持在不加壓，或甚至在減壓下(真空)，而泵被用于在壓力下將液體從容器335傳送到打印頭375。在這個(gè)示例性實(shí)施例中，壓力調(diào)節(jié)器370通常包括液體泵控制系統(tǒng)。如圖28所示，捕捉器435是通常被稱為“刃狀”捕捉器的捕捉器類型。
[0132]液體通過位于噴射模塊305中的液體通道，被分布通過打印頭375的背面。液體優(yōu)選從蝕刻通過打印頭375的硅基板的凹槽或孔流向其正表面，多個(gè)噴孔和關(guān)聯(lián)的液滴生成器位于所述正表面。當(dāng)打印頭375由硅制成時(shí)，液滴生成器控制電路455可以與打印頭375集成在一起。打印頭375還包括偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，下面將參考圖29和30更詳細(xì)描述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
[0133]參考圖29，其示出連續(xù)液體噴射打印頭375的示意圖。打印頭375的噴射模塊305包括在噴孔板315中形成的噴嘴孔135的陣列或多個(gè)噴嘴孔135。在圖29中，噴孔板315被固定到噴射模塊305。不過如圖30所示，噴孔板315是噴射模塊305的組成部分。液體例如墨水在壓力下被噴射通過陣列的每個(gè)噴孔135，以形成液體的噴射物405。在圖29中，噴孔135的陣列或多個(gè)噴孔135延伸到該圖內(nèi)外。
[0134]多個(gè)控制電路455讀取圖像存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，并將隨時(shí)間變化的電脈沖施加于每個(gè)液滴生成器395，以從每個(gè)液體噴射物形成具有第一尺寸(或體積)465的液滴400和具有第二尺寸(或體積)470的液滴。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，噴射模塊305包括如上所述的液滴生成器(或液滴形成裝置)395，當(dāng)液滴生成器395被激活時(shí)，其干擾液體的每個(gè)噴射物405，例如墨水的噴射物405，以誘導(dǎo)每個(gè)噴射物的部分從噴射物脫落并且聚合以便形成液滴465和470。一個(gè)液滴生成器395與噴孔陣列的每個(gè)噴孔135關(guān)聯(lián)。利用控制電路455，將隨時(shí)間變化的電脈沖施加于每個(gè)液滴生成器395是已知的，其中某些方面已經(jīng)在下列的一個(gè)或更多專利中描述，例如在2002年12月10日授予Jeanmaire的美國(guó)專利N0.6491362B1;在2003年4月29日授予Jeanmaire等人的美國(guó)專利N0.6554410B2;在2003年6月10日授予Jeanmaire等人的美國(guó)專利N0.6575566B1;在2003年7月8日授予Jeanmaire等人的美國(guó)專利N0.6588888B2;在2004年9月21日授予Jeanmaire的美國(guó)專利N0.6793328B2;以及在2005年2月8日授予Jeanmaire等人的美國(guó)專利N0.6851796B2。
[0135]當(dāng)打印頭375在工作時(shí)，液滴465、470以多種尺寸或體積形成，例如，具有第一尺寸或體積的液滴(小液滴)465，以及具有第二尺寸或體積的液滴(大液滴)470。大液滴470的質(zhì)量對(duì)小液滴465的質(zhì)量的比率通常是2到10之間的整數(shù)。包括液滴465和470的液滴流475沿液滴路徑或軌跡480行進(jìn)。
[0136]打印頭375還包括氣體流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)485，其引導(dǎo)氣體流490，例如空氣通過氣體流導(dǎo)管515、520，并穿過通常被稱為偏轉(zhuǎn)區(qū)495的液滴軌跡480的一部分。由于氣體流490與液滴465、470在偏轉(zhuǎn)區(qū)495相互作用，其改變液滴軌跡。在液滴465、470穿出偏轉(zhuǎn)區(qū)495的時(shí)候，它們正行進(jìn)在相對(duì)于未偏轉(zhuǎn)軌跡480具有一定角度(常常被稱為偏轉(zhuǎn)角)的改變軌跡上。
[0137]小液滴465比大液滴470更容易受氣體流影響，因此，所產(chǎn)生的小液滴軌跡500偏離大液滴軌跡505。也就是說，小液滴465的偏轉(zhuǎn)角大于大液滴470的偏轉(zhuǎn)角。氣體流490提供足夠的液滴偏轉(zhuǎn)，因此，促使小液滴與大液滴軌跡的足夠偏離，使得被定位截取沿小液滴軌跡500和大液滴軌跡505中的一個(gè)行進(jìn)的液滴的捕捉器435 (圖28和30所示)收集沿軌跡中的一個(gè)行進(jìn)的液滴，而又允許跟隨其他軌跡的液滴撞擊記錄介質(zhì)360 (圖28和30所示)。
[0138]參考圖30，氣體流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)485的正壓力氣體流結(jié)構(gòu)510被定位在液滴軌跡480的第一側(cè)上。正壓力氣體流結(jié)構(gòu)510包括第一氣體流導(dǎo)管515，其包括下壁525和上壁530。氣體流導(dǎo)管515將由正壓力源535提供的氣體流490以相對(duì)于液體噴射物405大約45ο的向下角Θ向液滴偏轉(zhuǎn)區(qū)495 (圖2所不)引導(dǎo)?？蛇x的(多于一個(gè))密封件540提供噴射模塊305與氣體流導(dǎo)管515的上壁530之間的流體密封。
[0139]氣體流導(dǎo)管515的上壁530不需要向液滴偏轉(zhuǎn)區(qū)495延伸(如圖29所示)。在圖30中，上壁530在噴射模塊305的壁545結(jié)束。噴射模塊305的壁545充當(dāng)在液滴偏轉(zhuǎn)區(qū)495結(jié)束的上壁530的一部分。
[0140]氣體流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)485的負(fù)壓力氣體流結(jié)構(gòu)550被定位在液滴軌跡480的第二面上。負(fù)壓力氣體流結(jié)構(gòu)550包括被定位在捕捉器435與上壁555之間的第二氣體流導(dǎo)管520，其將氣體流從偏轉(zhuǎn)區(qū)495排出。第二導(dǎo)管520被連接到負(fù)壓力源560，其有助于消除流過第二導(dǎo)管520的氣體?？蛇x的密封件540提供噴射模塊305與上壁555之間的流體密封。
[0141]如圖30中所示，氣體流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)485包括正壓力源535和負(fù)壓力源560。不過取決于預(yù)計(jì)的特定應(yīng)用，氣體流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)485僅包括正壓力源535和負(fù)壓力源560中的一個(gè)。
[0142]在操作中，由第一氣體流導(dǎo)管515提供的氣體被引導(dǎo)到液滴偏轉(zhuǎn)區(qū)495中，在此其促使大液滴470遵循大液滴軌跡505，以及小液滴465遵循小液滴軌跡500。如圖30所示，沿小液滴軌跡500行進(jìn)的液滴465被捕捉器435的正面部440截取。小液滴465接觸面部440，并從面部440向下流并進(jìn)入到位于捕捉器435與板570之間或在捕捉器435與板570之間形成的液體返回導(dǎo)管565中。被收集的液體要么被回收，要么返回到容器335 (圖1所示)，供再使用或丟棄。大液滴470繞過捕捉器435，并行進(jìn)到記錄介質(zhì)360?？商娲兀蹲狡?35可以被定位截取沿大液滴軌跡505行進(jìn)的液滴470。大液滴470接觸捕捉器435，并流入到位于捕捉器435中或在捕捉器435中形成的液體返回導(dǎo)管565中。被收集的液體要么被回收供再使用，要么被丟棄。小液滴465繞過捕捉器435，并行進(jìn)到記錄介質(zhì)360。
[0143]如圖30所示，捕捉器435是通常被稱為“附壁效應(yīng)(Coanda)”捕捉器的捕捉器類型。不過，圖28所示的“刃狀”捕捉器和圖30所示的“附壁效應(yīng)”捕捉器是可互換的，并且任一可以被使用，通常根據(jù)預(yù)計(jì)的應(yīng)用選擇?？商娲?，捕捉器435可以是任何合適的設(shè)計(jì)，其包括但不限于多孔面捕捉器，分割邊緣捕捉器，或上述捕捉器的任意組合。
[0144]參考圖31，其示出利用上述的連續(xù)液體噴射系統(tǒng)連續(xù)噴射液體的方法的示例性實(shí)施例。所述方法開始于步驟600。
[0145]在步驟600中，提供連續(xù)液體噴射系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括基板，以及被固定到基板的噴孔板?；宓亩嘤谝粋€(gè)部分限定液體腔室。噴孔板包括MEMS換能組件。MEMS換能組件的第一部分被錨定于基板。MEMS換能組件的第二部分在液體腔室的至少一部分之上延伸。MEMS換能組件的第二部分相對(duì)于液體腔室自由移動(dòng)。柔性聚合物膜被定位接觸MEMS換能組件。柔性聚合物膜的第一部分覆蓋MEMS換能組件，以及柔性聚合物膜的第二部分被錨定于基板。柔性聚合物膜包括噴孔。步驟600后面跟隨的是步驟605。
[0146]在步驟605中，通過被定位在噴孔板的柔性聚合物膜中的噴孔，在足以噴射液體的連續(xù)噴射物的壓力下，由液體供給裝置提供液體。步驟605后面跟隨的是步驟610。
[0147]在步驟610中，通過選擇性致動(dòng)MEMS換能組件，這促使柔性聚合物膜的一部分相對(duì)于液體腔室位移，從而導(dǎo)致液滴從液體噴射物脫落。步驟610后面跟隨的是步驟615和步驟625。
[0148]在步驟625中，可選地，形成的液滴由MEMS換能組件轉(zhuǎn)向。步驟625后面跟隨的是步驟615。
[0149]在步驟615中，液滴是沿第一路徑行進(jìn)的多個(gè)液滴中的一個(gè)。被適當(dāng)定位的偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)沿第一路徑行進(jìn)的多個(gè)液滴中的被選擇液滴，使得所述被選擇液滴沿第二路徑開始行進(jìn)。步驟615后面跟隨的是步驟620。
[0150]在步驟620中，被適當(dāng)定位的捕捉器截取沿第一路徑和第二路徑中的一個(gè)行進(jìn)的液滴。
[0151]部件列表
[0152]100 MEMS復(fù)合換能器
[0153]110 基板
[0154]111基板的第一表面
[0155]112基板的第二表面
[0156]113基板的多于一個(gè)部分(限定空腔的外部邊界)
[0157]114外部邊界
[0158]115 空腔
[0159]116通孔(流體入口)
[0160]118 塊[0161]120懸臂梁
[0162]121(懸臂梁的)錨定端部
[0163]122(懸臂梁的)懸臂端部
[0164]130柔性膜
[0165]131柔性膜的覆蓋部分
[0166]132柔性膜的錨定部分
[0167]133懸于空腔之上的柔性膜的部分 [0168]134柔性膜被清除的部分
[0169]135(在柔性膜中的)孔，噴孔
[0170]138柔性鈍化材料
[0171]140雙錨定梁
[0172]141第一錨定端部
[0173]142第二錨定端部
[0174]143交叉區(qū)域
[0175]150夾緊板
[0176]151(夾緊板的)外部邊界
[0177]152(夾緊板的)內(nèi)部邊界
[0178]160MEMS 換能材料
[0179]162參考材料
[0180]163(參考材料的)第一層
[0181]164(參考材料的)第二層
[0182]165(參考材料的)第三層
[0183]166底部電極層
[0184]167籽晶層
[0185]168頂部電極層
[0186]171第一區(qū)域(換能材料被保留的區(qū)域)
[0187]172第二區(qū)域(換能材料被清除的區(qū)域)
[0188]200流體噴射器
[0189]201腔室
[0190]202分隔壁
[0191]204噴嘴板
[0192]205噴嘴
[0193]300連續(xù)液體噴射系統(tǒng)
[0194]305噴射模塊
[0195]310液體腔室
[0196]315噴孔板
[0197]320柔性膜
[0198]325液體供給裝置
[0199]330液體噴射箭頭[0200]335液體容器
[0201]340圖像源
[0202]345圖像處理器
[0203]350刺激控制器
[0204]355偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
[0205]360記錄介質(zhì)
[0206]365液體回收單元
[0207]370壓力調(diào)節(jié)器
[0208]375打印頭
[0209]380記錄介質(zhì)輸送系統(tǒng)
[0210]385記錄介質(zhì)輸送控制系統(tǒng)
[0211]390邏輯控制器
[0212]395液滴生成 器
[0213]400液滴
[0214]405液體噴射物
[0215]410打印液滴
[0216]415非打印液滴
[0217]420電荷電極
[0218]420A第二電荷電極
[0219]425偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
[0220]430充電脈沖源
[0221]435捕捉器
[0222]440面部
[0223]445液體膜
[0224]450偏轉(zhuǎn)電極
[0225]455多個(gè)控制電路
[0226]460液體通道
[0227]465液滴
[0228]470液滴
[0229]475液滴流
[0230]480軌跡
[0231]485氣體流偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
[0232]490氣體流
[0233]495偏轉(zhuǎn)區(qū)
[0234]500小液滴軌跡
[0235]505大液滴軌跡
[0236]510正壓力氣體流結(jié)構(gòu)
[0237]515氣體流導(dǎo)管
[0238]520氣體流導(dǎo)管[0239]525下壁
[0240]530上壁
[0241]535正壓力源
[0242]545壁
[0243]550負(fù)壓力氣體流結(jié)構(gòu)
[0244]555上壁
[0245]560負(fù)壓力源
[0246]565液體返回導(dǎo)管 [0247]570板
[0248]600提供連續(xù)液體噴射系統(tǒng)
[0249]605提供被加壓的液體
[0250]610液滴形成
[0251]615被選擇的液滴偏轉(zhuǎn)
[0252]620液滴截取
[0253]625可選的液滴轉(zhuǎn)向
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)液體噴射系統(tǒng)，其包括: 基板，所述基板的多于一個(gè)部分限定液體腔室； 被固定到所述基板的噴孔板，所述噴孔板包括: MEMS換能組件，所述MEMS換能組件的第一部分被錨定于所述基板，所述MEMS換能組件的第二部分在所述液體腔室的至少一部分之上延伸，所述MEMS換能組件的第二部分相對(duì)于所述液體腔室自由移動(dòng)；以及 被定位接觸所述MEMS換能組件的柔性膜，所述柔性膜的第一部分覆蓋所述MEMS換能組件，并且所述柔性膜的第二部分被錨定于所述基板，所述柔性膜包括噴孔；以及 液體供給裝置，其向所述液體腔室提供液體，通過定位在所述噴孔板的柔性膜中的噴孔，所述液體在足以噴射所述液體的連續(xù)噴射物的壓力下被提供，所述MEMS換能組件是選擇性可致動(dòng)的，以促使所述柔性膜的一部分相對(duì)于所述液體腔室位移，以便促使液滴從所述液體噴射物脫落。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述柔性膜被定位在平面中，其中所述MEMS換能組件經(jīng)配置在所述柔性膜的所述平面中被致動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，所述MEMS換能組件環(huán)繞所述噴孔，其中所述MEMS換能組件的致動(dòng)調(diào)整所述噴孔的幾何形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述柔性膜被定位在平面中，其中所述MEMS換能組件經(jīng)配置在所述柔性膜的所述平面外被致動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述MEMS換能組件是第一MEMS換能組件，所述噴孔板包括: 第二 MEMS換能組件，所述第二 MEMS換能組件的第一部分被錨定于所述基板，所述第二MEMS換能組件的第二部分在所述液體腔室的至少一部分之上延伸，所述第二 MEMS換能組件的第二部分相對(duì)于所述液體腔室自由移動(dòng)，所述柔性膜被定位接觸所述第二 MEMS換能組件，所述柔性膜的第一部分覆蓋所述第二 MEMS換能組件，并且所述柔性膜的第二部分被錨定于所述基板。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述第一MEMS換能組件和所述第二 MEMS換能組件相對(duì)于所述柔性膜的噴孔被對(duì)稱定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，所述柔性膜被定位在平面中，其中所述第一MEMS換能組件和所述第二 MEMS換能組件經(jīng)配置在所述柔性膜的所述平面中被致動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，所述柔性膜被定位在平面中，其中所述第一MEMS換能組件和所述第二 MEMS換能組件經(jīng)配置在所述柔性膜的所述平面外被致動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述第一MEMS換能組件和第二 MEMS換能組件在相同方向被致動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述第一MEMS換能組件和第二 MEMS換能組件在相反方向被致動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述液滴是沿第一路徑行進(jìn)的多個(gè)液滴中的一個(gè)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括:偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其被定位以偏轉(zhuǎn)沿所述第一路徑行進(jìn)的所述多個(gè)液滴中被選擇的液滴，使得所述被選擇的液滴沿第二路徑開始行進(jìn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括: 電極，其電氣充電并偏轉(zhuǎn)被選擇的液滴，使得被偏轉(zhuǎn)的液滴沿所述第二路徑開始行進(jìn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括: 第一電極，其電氣充電被選擇的液滴；以及 第二電極，其偏轉(zhuǎn)被選擇的液滴，使得被偏轉(zhuǎn)的液滴沿所述第二路徑開始行進(jìn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，所述多個(gè)液滴中的每個(gè)液滴具有第一尺寸和第二尺寸中的一個(gè)，所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括: 氣體流，其至少偏轉(zhuǎn)具有所述第一尺寸的液滴，使得具有所述第一尺寸的液滴沿所述第二路徑開始行進(jìn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 捕捉器，其被定位以截取沿所述第一路徑和所述第二路徑中的一個(gè)行進(jìn)的液滴。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述柔性膜是柔性聚合物膜。
17.—種連續(xù)噴射液體的方法，其包括: 提供連續(xù)液體噴射系統(tǒng)，所述連續(xù)液體噴射系統(tǒng)包括: 基板，所述基板的多于一個(gè)部分限定液體腔室； 被固定到所述基板的噴孔板，所述噴孔板包括: MEMS換能組件，所述MEMS換能組件的第一部分被錨定于所述基板，所述MEMS換能組件的第二部分在所述液體腔室的至少一部分之上延伸，所述MEMS換能組件的第二部分相對(duì)于所述液體腔室自由移動(dòng)；以及 被定位接觸所述MEMS換能組件的柔性膜，所述柔性膜的第一部分覆蓋所述MEMS換能組件，并且所述柔性膜的第二部分被錨定于所述基板，所述柔性膜包括噴孔；以及 通過被定位在所述噴孔板的柔性膜中的噴孔，在足以噴射液體的連續(xù)噴射物的壓力下，利用液體供給裝置提供液體；以及 選擇性致動(dòng)所述MEMS換能組件，這促使所述柔性聚合物膜的一部分相對(duì)于所述液體腔室位移，從而導(dǎo)致液滴從所述液體噴射物脫落。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，所述柔性膜被定位在平面中，其中選擇性致動(dòng)所述MEMS換能組件包括在所述柔性膜的所述平面中致動(dòng)所述MEMS換能組件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，所述MEMS換能組件環(huán)繞所述噴孔，其中致動(dòng)所述MEMS換能組件調(diào)整所述噴孔的幾何形狀。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，所述柔性膜被定位在平面中，其中選擇性致動(dòng)所述MEMS換能組件包括在所述柔性膜的所述平面外致動(dòng)所述MEMS換能組件。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，所述MEMS換能組件是第一MEMS換能組件，所述噴孔板包括: 第二 MEMS換能組件，所述第二 MEMS換能組件的第一部分被錨定于所述基板，所述第二 MEMS換能組件的第二部分在所述液體腔室的至少一部分之上延伸，所述第二 MEMS換能組件的所述第二部分相對(duì)于所述液體腔室自由移動(dòng)，所述柔性膜被定位接觸所述第二 MEMS換能組件，所述柔性膜的第一部分覆蓋所述第二 MEMS換能組件，并且所述柔性膜的第二部分被錨定于所述基板。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第一MEMS換能組件和所述第二 MEMS換能組件相對(duì)于所述柔性膜的噴孔被對(duì)稱定位。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，所述柔性膜被定位在平面中，所述方法進(jìn)一步包括: 在所述柔性膜的所述平面中同時(shí)選擇性致動(dòng)所述第一 MEMS換能組件和選擇性致動(dòng)所述第二 MEMS換能組件。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，所述柔性膜被定位在平面中，所述方法進(jìn)一步包括: 在所述柔性膜的所述平面外同時(shí)選擇性致動(dòng)所述第一 MEMS換能組件和選擇性致動(dòng)所述第二 MEMS換能組件。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中致動(dòng)所述第一MEMS換能組件和同時(shí)選擇性致動(dòng)所述第二 MEMS換能組件包括在相同方向同時(shí)致動(dòng)所述第一 MEMS換能組件和所述第二 MEMS換能組件。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中致動(dòng)所述第一MEMS換能組件和同時(shí)選擇性致動(dòng)所述第二 MEMS換能組件進(jìn)一步包括通過在相反方向同時(shí)致動(dòng)所述第一 MEMS換能組件和所述第二 MEMS換能組件，促使從所述液滴噴射物脫落的所述液滴的轉(zhuǎn)向。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，所述柔性膜被定位在平面中，所述方法進(jìn)一步包括: 通過在所述柔性膜的所述平面外選擇性致動(dòng)所述第一 MEMS換能組件和第二 MEMS換能組件中的一個(gè)，促使從所述液滴噴射物脫落的所述液滴的轉(zhuǎn)向。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，所述液滴是沿第一路徑行進(jìn)的多個(gè)液滴中的一個(gè)，所述方法進(jìn)一步包括: 提供偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；以及 利用所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)沿所述第一路徑行進(jìn)的所述多個(gè)液滴中被選擇的液滴，使得所述被選擇的液滴沿第二路徑開始行進(jìn)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中偏轉(zhuǎn)沿所述第一路徑行進(jìn)的所述多個(gè)液滴中被選擇的液滴包括利用單個(gè)電極電氣充電和偏轉(zhuǎn)所述被選擇的液滴，使得被偏轉(zhuǎn)的液滴沿所述第二路徑開始行進(jìn)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中偏轉(zhuǎn)沿所述第一路徑行進(jìn)的所述多個(gè)液滴中被選擇的液滴包括利用第一電極電氣充電所述被選擇的液滴和利用第二電極偏轉(zhuǎn)所述被選擇的液滴，使得被偏轉(zhuǎn)的液滴沿所述第二路徑開始行進(jìn)。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，所述多個(gè)液滴中的每個(gè)液滴具有第一尺寸和第二尺寸中的一個(gè)，其中偏轉(zhuǎn)沿所述第一路徑行進(jìn)的所述多個(gè)液滴中被選擇的液滴包括，利用氣體流至少偏轉(zhuǎn)具有所述第一尺寸的液滴，使得具有所述第一尺寸的液滴沿所述第二路徑開始行進(jìn)。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其進(jìn)一步包括: 利用捕捉器截取沿所述第一路徑和所述第二路徑中的一個(gè)行進(jìn)的液滴。
33.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中選擇性致動(dòng)所述MEMS換能組件還促使從所述液體噴射物脫落的所述液滴的轉(zhuǎn)向。
34.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述柔性膜是柔性聚合物膜。
【文檔編號(hào)】B41J2/03GK103619598SQ201280030136
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月19日
【發(fā)明者】M·F·鮑默爾, J·D·哈夫曼, H·V·潘查瓦格, J·M·葛瑞絲, Y·謝, Q·楊, D·P·特勞爾尼基特, J·A·萊本斯 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司