CN104608493B - 用于高频率高温热气动致动的工作流体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热气动致动器,其可包括基材、在所述基材上形成的绝缘层、设置于流体室中的工作流体、通过包括可致动膜的装置层的至少一部分而与所述流体室分隔的油墨室和在所述绝缘层与所述流体室之间形成的加热元件。所述流体室中的工作流体的沸点温度在大于约100℃至约500℃的范围内。
Description
技术领域
本教导涉及喷墨印刷装置的领域,更特别地涉及用于喷墨印刷头致动器的工作流体。
背景技术
按需滴墨喷墨技术广泛用于印刷工业中。使用按需滴墨喷墨技术的打印机可使用热喷墨(TIJ)或压电(PZT)技术。相比于热喷墨印刷头,使用压电技术的印刷头制造更昂贵,但可使用更多种的油墨。对于相同的喷嘴数,压电印刷头相比于热印刷头也相对更大,这可能要求在印刷过程中喷射油墨的喷嘴的更宽间距,并导致更低的油墨滴密度和速度。低墨滴速度减小了墨滴速度变化的公差和方向性,这转而可降低图像品质和印刷速度。
压电喷墨印刷头可包括压电元件(即换能器)的阵列。形成阵列的一种方法可包括将覆盖压电层可拆离地结合至具有粘合剂的转移载体,并切割所述覆盖压电层以形成多个单独的压电元件。可使用多个切割锯进程以去除相邻压电元件之间的所有压电材料,以在每个压电元件之间提供正确的间距。
压电喷墨印刷头可通常还包括柔性隔膜,压电元件的阵列附接至所述柔性隔膜。当通常通过与电联接至电源的电极电连接而将电压施加至压电元件时,压电元件弯曲或偏转,从而导致隔膜屈曲,所述隔膜屈曲从室中通过喷嘴排出一定量的油墨。屈曲还通过开口从主油墨贮存器将油墨吸入室中,以替换排出的油墨。
热喷墨印刷头包括通过油墨通道而与喷嘴板内的喷嘴分隔的热能发生器或加热器元件(通常为电阻器)。每个加热器元件可单独地处理(addressed),使得电脉冲的激活将电阻器加热。热量从加热器传递至油墨,这导致气泡在油墨内形成。例如,水基油墨达到用于气泡成核的280℃的临界温度。成核的气泡或水蒸气将油墨与加热器元件热隔离,以防止热量进一步从电阻器传递至油墨,并停止电脉冲。成核的气泡膨胀,直至过量的热量从油墨扩散走。在蒸气气泡膨胀的过程中,油墨被推向喷嘴,并在喷嘴板的外部开始膨胀,但通过油墨的表面张力而作为弯月面容纳。
当电脉冲停止时,过量的热量从油墨扩散走,气泡开始收缩并坍塌。气泡与喷嘴之间的通道内的油墨开始向收缩的气泡移动,从而导致膨胀的油墨从喷嘴板分离并形成油墨液滴。在气泡膨胀过程中使油墨加速离开喷嘴提供了动量和速度以在基本上直线方向上从喷嘴向记录介质(如纸张)排出油墨液滴。一旦油墨从喷嘴喷射,通道可在足以使油墨能够再填充于通道内的延时之后再喷射(re-fired)。热印刷头设计描述于以全文引用的方式并入本文的美国专利6,315,398中。
另一类型的印刷头包括热气动致动器(TPA)的使用。TPA类似于热气动(TP)微泵,但不包括入口阀和出口阀。大多数印刷头依赖于表面张力、弯月面压力和油墨流动阻抗来管理流体流动。相比之下,利用TPA的使用的印刷头使用膜以分隔活性或泵送流体(例如活性流体,如被泵送出印刷头的油墨)和密封于每个致动器内的工作或捕集流体。由于油墨本身可能具有并非最佳的热特性,因此选择工作流体以获得其在装置操作过程中的改进的热性能。膜分隔工作流体,并防止其与泵送流体混合。TPA的下半部(在膜下方的部分)包括电阻加热器和工作流体,而TPA的上半部(在膜与喷嘴板之间的部分)包括泵送流体。可单独处理和激活在包括多个加热器的阵列中的加热器,使得其被通电以将工作流体加热至接近其临界温度的点。作为结果,成核位点在工作流体中出现,所述成核位点聚结而形成快速生长的蒸气气泡,如对于热喷墨中的但在工作流体中形成的气泡所述。气泡生长,使膜偏转,且活性流体在其流体通路中被加压。因此,膜为可致动的膜。压力脉冲使得活性流体以可用的方式(如从喷嘴中喷射并喷射至诸如纸张的记录介质上)移动或传输压力。用于混合喷墨印刷头的类似构造描述于以全文引用方式并入本文的美国专利No.5,539,437中。
热气动致动器用作流体泵以及液滴喷射器,但它们的致动频率由于热累积而受限。例如,这种装置的操作伴随着基线温度上升,直至热输入与向环境的热损失匹配。在此时,装置达到升高稳态温度。然而,如果工作流体的沸点在稳态温度以下,则致动将停止,从而使得致动器不可操作。即,当致动器循环时,过量的热量升高工作流体的温度直至超过其沸点,在此时工作流体完全蒸发而不是仅一部分形成作用于膜的气泡。因此,由于装置在循环之间冷却所花费的时间长度,热气动致动在循环频率方面受限。
允许在高温下操作以改进频率响应的印刷头装置设计和制造过程是所需的。
发明内容
如下显示了简化概要,以提供对本教导的一个或多个实施例的一些方面的基本理解。所述概要并非广泛的概述,不旨在确定本教导的关键或决定性要素,也不旨在描述本公开的范围。相反,其主要目的仅在于以简化形式显示一个或多个概念以作为之后显示的详细说明的前序。
在本教导的一个实施例中,提供了一种热气动致动器,其包括:基材、在所述基材上形成的绝缘层、设置于流体室中的工作流体、通过包括可致动膜的装置层的至少一部分而与所述流体室分隔的油墨室、和在所述绝缘层与所述流体室之间形成的加热元件。所述流体室中的工作流体的沸点温度在大于约100℃至约500℃的范围内。
在本教导的另一实施例中,提供了一种用于形成热气动致动器的方法。所述方法可包括在基材上形成绝缘层、形成流体室、在所述绝缘层与所述流体室之间形成加热元件、形成包括可致动膜的装置层、形成通过所述装置层的至少一部分而与所述流体室分隔的油墨室、以及用工作流体至少部分填充所述流体室的一定体积。所述流体室中的工作流体的沸点温度在大于约100℃至约500℃的范围内。
在本教导的另一实施例中,提供了一种操作热气动致动器的方法。所述方法可包括提供热气动致动器,所述热气动致动器包括基材、在所述基材上形成的绝缘层、设置于流体室中的工作流体、通过包括可致动膜的装置层的至少一部分而与所述流体室分隔的油墨室、和在所述绝缘层与所述流体室之间形成的加热元件;激活所述加热元件以加热所述工作流体的至少一部分,使得至少蒸气气泡在所述流体室中形成;以及致动所述可致动膜,以使油墨从所述油墨室喷射。在所述方法中,所述流体室中的工作流体的沸点温度在大于约100℃至约500℃的范围内。
至少一个实施例的一个优点在于可通过将致动器保持在高温下而获得高频致动,由此产生更高的温度梯度用于热损失。因此,由于在操作过程中获得的更高的最大稳态温度,因此可将操作温度保持在恒定水平。因此,当在操作中时,通过将过量的热量供应至装置而将致动器通电,传递用以保持致动器中的温度的功率得以降低。
附图说明
引入并构成本说明书的一部分的附图示出了本教导的实施例,并与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中:
图1-6为显示了根据本教导的一个实施例的进程内结构的横截面;且
图7为根据本教导的一个实施例的打印机的立体显示。
应注意,附图的一些细节已被简化,并绘制是为促进对本教导的理解而不是为保持严格的结构准确度、细节和比例。
具体实施方式
现在将详细参照本教导的示例性实施例,其实例在附图中进行说明。只要有可能,将在整个附图中使用相同的附图标记以表示相同或类似的部分。
如本文所用,除非另外指出,词语“打印机”涵盖为了任意目的进行打印输出功能的任意设备,如数字复印机、造书机、传真机、多功能机、静电照相装置等。
本教导的一个实施例可包括印刷头,所述印刷头包括使用多个热气动致动器(TPA)以通过多个喷嘴而将油墨喷射至诸如纸张的记录介质上。每个TPA的工作流体可通过可致动膜而与泵送流体分隔,并可具有高沸点和低热导率。选择工作流体,使得掺入这种工作流体的TPA可在高温下(例如约100℃以上,如在约115℃下)操作,以改进频率响应。
如上以引用方式并入的美国专利6,315,398和美国专利No.5,539,437各自分别公开了印刷装置。可在本教导的一个实施例的过程中形成的进程内结构显示于图1-6中。图1显示了一个示例性加热器晶片10,其可由本领域普通技术人员形成,并在本教导的一个实施例中使用,尽管可预期其他加热器设计。应了解,在附图中的每一个中显示的实施例为一般性的示意显示,可添加其他部件或者可去除或修改已有的部件。
图1的加热器晶片10包括基材12,如半导体(硅、砷化镓等)基材,其可包括各种其他结构,如在其上和/或在其中(为了简化,未单独显示)形成的离子掺杂区域、介电层和导电层。此外,釉下层14(例如介电绝缘层,如二氧化硅(SiO2))可作为隔离区域形成。可随后使用例如多晶硅、金属或金属合金的化学气相沉积(CVD)而在釉下层14上形成图案化电阻器16(即电阻加热元件),所述图案化电阻器16可构造为作为用于加热工作流体的加热器运行。在一个实施例中,电阻加热元件可由铂或铝形成。
应了解,尽管仅一个电阻器16示于图1中,但多个电阻器16以及图1-6的其他结构可在基材12上重复并同时作为电阻器阵列形成,其中一个电阻器16与每个喷嘴52或油墨室56相关(图5,如下所述)。此外,在另一实施例中,加热器晶片10的每个电阻器16可由基材12内的一个或多个植入区域(为了简化,未单独显示)提供,而不是作为如图1所示的覆盖基材12的分开的单独的层。因此可了解,附图为示意性显示,可添加其他结构部件或者可去除或修改已有的结构部件和/或加工阶段。因此,电阻器阵列的每个电阻器16作为用于从喷嘴喷射油墨的致动器的部分形成。因此,电阻器阵列为构造为从喷嘴的阵列喷射油墨的致动器阵列的部分。
随后,使介电层18(例如磷硅酸盐玻璃(PSG))形成、平面化和图案化以为电阻器16留下接触开口。接着,使诸如钽的材料的介电钝化层20和保护层22形成和图案化,如所示。介电钝化层20在装置使用过程中防止电阻器16与可能腐蚀性的工作流体之间的物理接触,而保护层22保护钝化层20免于类似的油墨接触。在其他实施例中,可省略介电钝化层20和/或保护层22,使得加热元件暴露并构造为直接接触部分工作流体。
为了完成图1的加热器晶片10,使用例如溅射或CVD沉积电极层(例如铝或其他导体的层),随后蚀刻所述电极层以形成第一电极23和第二电极24,使得电阻器阵列中的每个电阻器16为可单独处理的。
接着,如图2所示,使支座层(standofflayer)26(例如PSG、SiO2、SU-8光致抗蚀材料等)形成、平面化和图案化,如所示。支座层26可充当提供稳定平面基底以用于随后加工的釉上钝化层以及用于工作流体的容纳结构,如下所述。支座层26也可用于限定工作流体室40的高度(图4)。在一个实施例中,支座层26可具有约0.025μm至约2.5μm之间或约0.1μm至约0.2μm之间厚的厚度,尽管取决于装置设计而可预期其他厚度。
随后,可将膜层32和支撑层34附接至图2结构,如图3所示。在一个实施例中,膜层32和支撑层34可为包括其他层(如埋层33,例如氧化埋层)的绝缘体上硅(SOI)晶片30的部分。因此,在一个实施例中,SOI晶片30可包括可致动膜32,例如厚度为约1.0μm至约20μm之间或约10μm至约12μm之间的单晶第一硅层。SOI晶片还可包括厚度为约0.01μm至约5.0μm之间厚的介电层33,如氧化物层,例如氧化埋层。SOI晶片还可包括厚度为约500μm至约800μm之间的第二硅层34,例如硅操作层(即硅操作晶片)。氧化埋层33插入膜层32与操作层34之间,并物理分隔膜层32与操作层34。可使用粘合剂(如环氧树脂(如旋涂、蒸发、蒸气沉积、喷雾等环氧树脂)、树脂粘合剂、或可与工作流体适当相容并满足加工条件的其他材料)将可致动膜32附接至支座层26。此外,可使用例如丝网印刷、接触印刷等将粘合剂36施用至膜层32和/或支座层26。在另一实施例中,可使用阳极或熔融结合或银、金等的金属扩散将膜层32附接至支座层26。如图3A所示,可任选地将硅操作层34的一部分35去除或平面化以使SOI晶片变薄,例如减少硅操作层34的随后蚀刻的蚀刻时间。部分35的去除也可用于限定油墨室56的高度(图5)。操作层34的部分35可在附接至支座层26之前或之后去除,但在附接之后由图2结构的提供至SOI晶片30的另外的支撑可在薄化过程中降低或消除对SOI晶片的损坏。可使用化学湿蚀刻或干蚀刻、机械干蚀刻、化学机械平面化(CMP)或磨损过程来进行薄化。
在另一实施例中,可分别附接可致动膜层32和支撑层34。例如,膜32可为聚合物层、金属层(如不锈钢层)、硅层或使用粘合剂36附接至支座层26的足够薄且柔性以在压力下偏转(如下所述)的另一层。在实施例中,用于可致动膜层32的材料可选自玻璃、陶瓷和氧化物或氮化物。在附接膜32之后,可使用合适的沉积技术将支撑层34(例如氧化物或氮化物)沉积于膜32上。此外,可任选地将支撑层34去除或平面化,以使支撑层34晶片变薄,例如减少支撑层34的随后蚀刻的蚀刻时间。支撑层34的一部分的去除也可用于限定油墨室56的高度(图5)。可使用化学湿蚀刻或干蚀刻、机械干蚀刻、化学机械平面化(CMP)或磨损过程来进行薄化。在其中可致动膜32和支撑层34分开附接的可选择的过程中,可通过银扩散结合将作为可致动膜的钛箔结合至支座层26。
随后,图案化光致抗蚀层38可在支撑层34的上方形成,使得图案化光致抗蚀层38在覆盖工作流体室40的位置处暴露支撑层34,如图3B所示。电阻器16的阵列内的每个工作流体室40类似地由图案化光致抗蚀层38暴露。
接着,进行硅操作层34和任选的氧化物层33的各向异性蚀刻,以在硅操作层34和任选的氧化物层33内形成多个凹部,其中一个凹部在每个电阻器16的上方形成,如图4所示。在一个实施例中,氧化埋层33可在硅操作层34的蚀刻过程中用作蚀刻停止件。在另一实施例中,埋层33在支撑层34的蚀刻过程中用作蚀刻停止件,膜32在埋层33的蚀刻过程中用作蚀刻停止件。在蚀刻完成之后,去除图案化光致抗蚀层38,以产生类似于图4所示的结构。应了解,根据本教导的一个实施例形成的装置可包括为了简化而未显示的本领域已知的各种其他结构,如允许油墨供给歧管分布于印刷头上的结构。
在形成类似于图4所示的结构之后,形成具有多个喷嘴52的合适的喷嘴板50,并使用例如粘合剂54将其结合至SOI晶片30的顶部,如图5所示。喷嘴板50可为硅、玻璃、各种金属中的一种或多种(如不锈钢)、聚合物、或它们的组合。在另一实施例中,使用熔融或另一方法将喷嘴板50附接至SOI晶片30。附接喷嘴板50形成由膜32、支撑层34和喷嘴板50限定的油墨室56,并完成致动器58的阵列。在具有介入特征(如歧管、油墨路线层和/或插入喷嘴板50与支撑层34之间的其他层)的印刷头中,喷嘴板50可通过与所述介入特征接触或直接附接至所述介入特征而间接附接至支撑层34,而不是直接附接至支撑层34。
在完成类似于图5所示的结构之后,可继续加工以形成完整的热气动致动器TIJ印刷头。这可包括用工作流体60填充流体室40(图6),并用油墨62填充油墨室56。
膜层32作为热气动致动器膜32而在完整的印刷头中提供和起作用,以在致动器阵列的一个或多个(如多个)单独的致动器上分隔工作流体室40与油墨室56。可选择工作流体60,使得工作流体的沸腾温度可在大于约100℃至约500℃的范围内(其可在环境压力下),例如在约150℃至约350℃的范围内(其可在环境压力下)。工作流体的一些例子提供于如下表1中。在一些实施例中,可用作工作流体的材料可为满足预定MSDS健康等级、防火等级和反应性等级的那些。例如,工作流体可选自MSDS健康危害等级为0、1或2,MSDS防火等级为0或1,和/或MSDS反应性等级为0的材料。
表1
在一个实施例中,选择工作流体,使得工作流体的临界温度在约250℃至约700℃范围内,例如约350℃至约600℃范围内。在一个实施例中,基材12的热导率可大于工作流体60的热导率,所述工作流体60的热导率可小于约0.2W/m-K。可选择工作流体60,使得工作流体的闪点大于或等于约60℃,因为(但不限于特定理论)据信闪点低于60℃的材料被认为是易燃的。在一个实例中,工作流体可包括1,3-丁二醇、1-癸醇、丙二酸二乙酯、二己基醚、邻苯二甲酸二甲酯、1-十二烷醇、正十七烷、正十六烷、水杨酸甲酯、正十五烷、苯乙醇、2-吡咯烷酮、正十四烷、四氢糠醇、三甘醇或它们的组合。为了获得所需的商业特性,根据MSDS健康危害评级、MSDS防火危害评级和/或MSDS反应性评级,工作流体可为非卤化的,可不导致严重的健康危害,并可不严重腐蚀性或反应性。
各种油墨62(如水性和非水性油墨、UV油墨、凝胶油墨、导电油墨和生物流体)可用于本教导的实施例中。
在使用如图6所示的印刷头的过程中,可通过在两个电极23、24上施加电压而单独处理电阻器16,这产生电阻器16的加热。一旦电阻器16达到临界温度,工作流体60例如通过形成可聚结的多个气泡而开始蒸发,并形成气泡64,这使工作流体室40加压。工作流体室40内的所得压力导致膜32偏转,由此减小油墨室56的体积。体积减小使得油墨62从喷嘴52作为油墨滴66喷射,油墨滴66由此沉积至记录介质(为了简化,未单独显示)上。由于工作流体的沸腾温度可在大于约100℃至约500℃的范围内,因此相比于常规印刷头,印刷头可以以更高的频率操作。例如,在一个实施例中,热气动致动器保持在低于工作流体的沸点温度的稳态温度下。作为一个例子,印刷头可在例如115℃的稳态温度目标下和大于450℃的峰值温度目标下操作。可提供脉冲宽度为例如约5微秒的电信号,以将印刷头的加热元件通电。印刷头可以以约7kHz的频率至约10kHz的频率操作,但可不限于这些频率。
图7显示了包括打印机壳体72的打印机70,包括本教导的一个实施例的至少一个印刷头74已安装至所述打印机壳体72中。壳体72可包围印刷头74。在操作过程中,油墨76从一个或多个印刷头74中喷射。印刷头74根据数码指令操作,以在印刷介质78(如纸片材、塑料等)上产生所需图像。印刷头74可在扫描运动中相对于印刷介质78前后移动,以逐列产生印刷图像。或者,印刷头74可保持固定,印刷介质78相对于印刷头74移动,从而在单程中产生如印刷头74那样宽的图像。印刷头74可比印刷介质78更窄,或与印刷介质78一样宽。在另一实施例中,印刷头74可打印至中间表面(如转鼓、带或drelt(为了简化而未显示)),以用于随后转印至印刷介质。
尽管列出了本教导较广范围的数值范围和参数为近似值,在具体实例中列出的数值尽可能精确地进行报道。然而,任何数值固有地含有必然源于在它们各自的测试测量中所出现的标准偏差的某些误差。此外,本文公开的所有范围应理解为涵盖其中包括的任何和所有子范围。例如,“小于10”的范围可包括在最小值0和最大值10之间的任何和所有子范围(包括最小值0和最大值10),即,具有等于或大于0的最小值和等于或小于10的最大值的任何和所有子范围,例如1至5。在某些情况中,对于参数所述的数值可采用负值。在此情况中,称为“小于10”的范围的示例值可采取负值,例如-1、-2、-3、-10、-20、-30等。
尽管已关于一个或多个实施说明了本教导,但在不偏离所附权利要求书的精神和范围的情况下可对所示实例进行改变和/或修改。例如,应了解尽管过程描述为一系列动作或事件,但本教导不受限于这些动作或事件的顺序。一些动作可以以不同的顺序发生和/或与除了本文描述的那些的其他动作或事件同时发生。而且,可能并不需要所有的过程阶段来实施根据本教导的一个或多个方面或实施例的方法。应了解,可添加结构部件和/或加工阶段,或者可去除或修改已有的结构部件和/或加工阶段。此外,本文描述的动作中的一个或多个可在一个或多个分开的动作和/或阶段中进行。此外,就术语“包括”、“具有”或它们的变体用于具体实施方式和权利要求书中而言,这些术语旨在以类似于术语“包含”的方式而为包括的。术语“……中的至少一种”用于意指可选择所列项目中的一个或多个。此外,在本文的讨论和权利要求书中,关于两种材料(一种在另一种“上”)使用的术语“在……上”意指材料之间至少一些接触,而“在……上方”意指材料邻近,但可能具有一个或多个另外的介入材料,从而接触是可能的但并非所需的。如本文所用,“在……上”和“在……上方”均不暗示任何方向性。术语“适形”描述涂布材料,其中下方材料的角度由适形材料保持。术语“约”表示所列的值可略微变化,只要变化不导致过程或结构与所示实施例不一致。最后,“示例性”表示描述用作例子而不暗示其为理想的。考虑本文公开的说明书和实践,本教导的其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。说明书和实例旨在被认为是仅为示例性的,本教导的真正范围和精神由如下权利要求书表示。
本申请中所用的相对位置的术语基于与工件的常规平面或工作表面平行的平面限定,而无论工件的取向如何。本申请中所用的术语“水平”或“横向”定义为与工件的常规平面或工作表面平行的平面,而无论工件的取向如何。术语“竖直”指与水平垂直的方向。诸如“在……上”、“侧面”(如“侧壁”中)、“更高”、“更低”、“在……上方”、“顶部”和“在……下”的术语相对于在工件的顶面上的常规平面或工作表面限定,而无论工件的取向如何。
Claims (17)
1.一种热气动致动器,其包括:
基材;
在所述基材上形成的绝缘层;
设置于流体室中的非卤化的工作流体;
通过包括可致动膜的装置层的至少一部分而与所述流体室分隔的油墨室;
在所述绝缘层与所述流体室之间形成的加热元件,和
蚀刻形成在所述加热元件之上的电极层而形成的第一电极和第二电极,所述第一电极和第二电极使得所述加热元件为可单独处理的,
其中所述流体室中的工作流体的沸点温度在大于100℃小于等于500℃的范围内,和
其中所述工作流体的闪点大于60℃。
2.根据权利要求1所述的热气动致动器,其还包括设置于所述油墨室中的油墨。
3.根据权利要求1所述的热气动致动器,其中所述基材的热导率大于所述工作流体的热导率。
4.根据权利要求1所述的热气动致动器,其中所述工作流体的热导率小于0.2W/m-K。
5.根据权利要求1所述的热气动致动器,其中所述工作流体的沸点温度在150℃至350℃的范围内。
6.根据权利要求1所述的热气动致动器,其中所述工作流体选自苯甲酸苄酯、1,3-丁二醇、1-癸醇、丙二酸二乙酯、二己基醚、邻苯二甲酸二甲酯、1-十二烷醇、正十七烷、正十六烷、水杨酸甲酯、正十五烷、苯乙醇、2-吡咯烷酮、正十四烷、四氢糠醇或三甘醇。
7.根据权利要求1所述的热气动致动器,其中所述可致动膜包含不锈钢。
8.一种用于形成热气动致动器的方法,其包括:
在基材上形成绝缘层;
形成流体室;
在所述绝缘层与所述流体室之间形成加热元件;
蚀刻形成在所述加热元件之上的电极层以形成第一电极和第二电极,使得所述加热元件为可单独处理的,
形成包括可致动膜的装置层;
通过所述装置层的至少一部分形成与所述流体室分隔的油墨室;和
用非卤化的工作流体至少部分填充所述流体室的一定体积,
其中所述流体室中的所述工作流体的沸点温度在大于100℃小于等于500℃的范围内,和
其中所述工作流体的闪点大于约60℃。
9.根据权利要求8所述的方法,还包括用油墨至少部分填充所述油墨室的一定体积。
10.根据权利要求8所述的方法,其中所述基材的热导率大于所述工作流体的热导率。
11.根据权利要求8所述的方法,其中所述工作流体的热导率小于0.2W/m-K。
12.根据权利要求8所述的方法,其中所述工作流体的沸点温度在150℃至350℃的范围内。
13.根据权利要求8所述的方法,其中所述工作流体选自苯甲酸苄酯、1,3-丁二醇、1-癸醇、丙二酸二乙酯、二己基醚、邻苯二甲酸二甲酯、1-十二烷醇、正十七烷、正十六烷、水杨酸甲酯、正十五烷、苯乙醇、2-吡咯烷酮、正十四烷、四氢糠醇或三甘醇。
14.根据权利要求8所述的方法,其中所述可致动膜包含不锈钢。
15.一种操作热气动致动器的方法,所述方法包括:
提供热气动致动器,所述热气动致动器包括
基材;
在所述基材上形成的绝缘层;
设置于流体室中的非卤化的工作流体;
通过包括可致动膜的装置层的至少一部分而与所述流体室分隔的油墨室;
在所述绝缘层与所述流体室之间形成的加热元件,和
蚀刻形成在所述加热元件之上的电极层而形成的第一电极和第二电极,所述第一电极和第二电极使得所述加热元件为可单独处理的,
其中所述流体室中的工作流体的沸点温度在大于100℃小于等于500℃的范围内;和
其中所述工作流体的闪点大于约60℃;
激活所述加热元件以加热所述工作流体的至少一部分,使得至少蒸气气泡在所述流体室中形成;以及
致动所述可致动膜,以使油墨从所述油墨室喷射,
其中所述热气动致动器保持在低于所述工作流体的沸点温度的稳态温度下。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述工作流体的热导率小于0.2W/m-K。
17.根据权利要求15所述的方法,其中所述工作流体选自苯甲酸苄酯、1,3-丁二醇、1-癸醇、丙二酸二乙酯、二己基醚、邻苯二甲酸二甲酯、1-十二烷醇、正十七烷、正十六烷、水杨酸甲酯、正十五烷、苯乙醇、2-吡咯烷酮、正十四烷、四氢糠醇或三甘醇。
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