TWI460079B

TWI460079B - 具有活動頂板結構及密封橋的噴墨噴嘴總成

Info

Publication number: TWI460079B
Application number: TW097145764A
Authority: TW
Inventors: Gregory John Mcavoy; Kia Silverbrook
Original assignee: Zamtec Ltd
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2014-11-11
Also published as: TW201020123A

Description

具有活動頂板結構及密封橋的噴墨噴嘴總成

本發明有關印表機及特別是噴墨列印頭之領域。其主要被開發至改善高解析度列印頭中之列印品質及可靠性。

很多不同之列印型式已被發明，其大數量目前正在使用。習知之列印形式具有各種用於以相關標記媒體標記該列印媒體之方法。一般使用之列印形式包括偏置列印、雷射列印及拷貝裝置、點矩陣型撞擊式印表機、熱感紙印表機、錄影器、熱蠟式印表機、染料昇華印表機及該控制液滴式與連續供應式兩者噴墨式印表機。當考慮成本、速率、品質、可靠性、結構及操作之簡單性等時，每一型式之印表機具有它們自己之優點及問題。

近年來，噴墨式列印之領域已由於其之不貴及多用途之本質主要變得越發受歡迎，其中每一個別之墨水圖素係源自一或多個墨水噴嘴。

在噴墨式列印上之很多不同技術已被發明。對於該領域之觀察，可參考輸出硬拷貝裝置，編者R Dubeck及S Sherr，第207-220頁(1988年)以J Moore之名所發表之文章，“非撞擊式列印：導論及歷史透視”。

噴墨式印表機本身有很多不同型式。噴墨式列印中之墨水的連續液流之利用率可追溯到至少1929年就出現，其中以Hansell之名的美國專利第1,941,001號揭示連續液流之靜電噴墨式列印的一簡單形式。

以史威特之名的美國專利第3,596,275號亦揭示一連續噴墨式列印之製程，包括該步驟，其中該噴墨式液流係藉由一高頻靜電場所調節，以便造成點滴分離。此技術仍然被數個製造廠所利用，包括Elmjet及Scitex(亦看以史威特等人之名的美國專利第3,373,437號)。

壓電噴墨式印表機係亦一般利用之噴墨列印裝置的一形式。壓電系統被Kyser等人揭示於利用隔膜模式之操作的美國專利第3,946,398號(1970年)中；被Zolten揭示於美國專利第3,683,212號(1970年)中，其揭示壓電晶體之擠壓模式操作；Stemme於美國專利第3,747,120號(1972年)中揭示壓電操作的一彎曲模式；Howkins於美國專利第4,459,601號中揭示該噴墨式液流的一壓電推動模式致動；及Fischbeck於美國專利第4,584,590號中揭示壓電傳感器元件之剪切模式類型。

近來，熱噴墨式列印已變成非常受歡迎之噴墨式列印類型。

該等噴墨式列印技術包括那些由Endo等人在英國專利第GB 2,007,162號(1979年)及Vaught等人於美國專利第4,490,728號中所揭示者。前述兩參考案揭示噴墨式列印技術，其依靠一電熱致動器之激活，其導致在受限制的空間、諸如噴嘴中之氣泡的建立，藉此造成墨水由一連接至該被限制空間之孔口射出至相關之列印媒體上。利用該電熱致動器之列印裝置被諸如佳能及惠普之製造商所製成。

如能由該前面看見，很多不同型式之列印技術係可用的。理想上，一列印技術將具有許多想要之屬性。這些包括不貴之結構及操作、高速操作、安全及連續之長期操作等。每一技術可於成本、速率、品質、可靠性、用電、結構操作之簡單性、耐用性及消耗品之區域中具有它們自己之優點及缺點。

本申請人已敘述過多之噴墨列印頭，該等列印頭係利用微機電系統(MEMS)技術所製成。如於該申請人之稍早的美國申請案第11/685,084；11/763,443；及11/763,440號中所敘述，其內容係以引用的方式倂入本文中，一MEMS噴墨列印頭可包括一具有活動部分之噴嘴板。每一活動部分典型具有一界定在其中之噴嘴開口，以致該活動部分之致動導致墨水由該列印頭射出。

譬如與傳統之熱氣泡成形列印頭比較，此型式之列印頭的優點係射出一墨水點滴所需之能量為小的。該申請人已經事先敘述特定之致動器設計與補充之致動方法如何由此等列印頭提供高效率之點滴射出(例如，看美國申請案第11/607,976及12/239,814號，其內容係以引用的方式倂入本文中)。

然而，具有'活動噴嘴'列印頭的一問題係它們在該列印頭的活動部分及固定不動部分之間需要一良好之流體密封。墨水應僅只被射出穿過該噴嘴開口，且不應由密封件漏出。如果該活動部分及該固定不動部分間之距離係小的，則表面張力可保留在噴嘴室內側之墨水。然而，當作一流體密封的墨水表面張力之使用係有問題的，且通常不能提供一可靠之密封，尤其是如果在噴嘴室內側之墨水歷經壓力突波。

於該申請人之稍早申請案第11/685,084；11/763,443；及11/763,440號中，已敘述有一用於噴嘴板之活動部分的機械式密封之製造方法。典型地，聚二甲基矽氧烷(PDMS)之撓性層係塗覆在該噴嘴板上方，其用作該列印頭的活動部分及固定不動部分間之密封膜。再者，該PDMS層提供一疏水性墨水射出表面，其以列印頭射流技術及最後列印品質之觀點係亦極想要的。

其將想要的是對於具有活動噴嘴之噴墨列印頭提供改良之機械式密封。其將特別想要的是提供在該列印頭之整個效率上具有最小衝擊的有效機械式密封。

於第一態樣中，本發明提供一噴墨列印頭用之噴嘴總成，該噴嘴總成包括：

一噴嘴室，其包括一頂板，在該頂板中界定一噴嘴開口，該頂板包括可相對一固定不動部分移動之活動部分，使得該活動部分相對該固定不動部分之移動造成墨水經過該噴嘴開口射出；一致動器，用於相對該固定不動部分移動該活動部分；及一密封構件，其被組構成為一跨越該活動部分及該固定不動部分之間的橋接件。

選擇性地，該密封構件係由聚合體材料所組成。

選擇性地，該聚合體材料係由聚二甲基矽氧烷(PDMS)所組成。

選擇性地，該密封構件係不在該活動部分及該固定不動部分間之空間。

選擇性地，該密封構件具有一非平面式輪廓，其被組構成用以有利於該活動部分之移動。

選擇性地，該密封構件於輪廓中包括至少一背脊及/或至少一溝槽。

選擇性地，該密封構件包括一隆起部分，該隆起部分突出被連接至該活動部分的密封構件之第一端部及被連接至該固定不動部分之密封構件的第二端部。

選擇性地，該密封構件係成波狀的。

選擇性地，該噴嘴開口被界定在該活動部分中。

選擇性地，該噴嘴開口被界定在該固定不動部分中。

選擇性地，該致動器係一熱彎曲致動器，包括：

第一主動元件，用於連接至驅動電路系統；及第二被動元件，其與該第一元件機械式地配合，使得當一電流係通過該第一元件時，該第一元件相對該第二元件膨脹，導致該致動器之彎曲。

選擇性地，該第一及第二元件係懸臂樑。

選擇性地，該熱彎曲致動器界定該頂板之活動部分的至少一部分。

選擇性地，該聚合體材料係塗覆在該頂板的一相當大部分上，使得該列印頭的一墨水射出面係疏水性的。

選擇性地，每一頂板形成該列印頭之噴嘴板的至少一部分，由於該聚合體塗層，每一頂板相對每一噴嘴室之內側表面具有一疏水性的外側表面。

選擇性地，該噴嘴室包括延伸於該頂板及一基板之間的側壁，使得該頂板係由該基板隔開。

選擇性地，該活動部分被組構成於該致動器之致動時移向該基板。

於另一態樣中，本發明提供一包括複數噴嘴總成之噴墨列印頭，每一噴嘴總成包括：

一噴嘴室，其包括一頂板，在該頂板中界定一噴嘴開口，該頂板包括可相對一固定不動部分移動之活動部分，使得該活動部分相對該固定不動部分之移動造成墨水經過該噴嘴開口射出；一致動器，用於相對該固定不動部分移動該活動部分；及一密封構件，其互連該活動部分及該固定不動部分，其中該密封構件具有一被組構成為有利於該活動部分之移動的非平面式輪廓。

選擇性地，該列印頭之噴嘴板包括一聚合體塗層。

選擇性地，該聚合體塗層包括該等密封構件。

於第二態樣中，本發明提供一噴墨列印頭，其包括：

一固定不動部分；複數活動部分，用於墨水之射出；及複數密封構件，每一密封構件連接一個別之活動部分與該固定不動部分，其中每一密封構件被組構成為一跨越其個別之活動部分及該固定不動部分之間的橋接件。

選擇性地，一噴嘴板包括該複數活動部分及該固定不動部分。

選擇性地，該噴嘴板包括一撓性聚合體塗層，該塗層包括該等密封構件。

選擇性地，該聚合體塗層係疏水性的。

選擇性地，該聚合體塗層係由聚二甲基矽氧烷(PDMS)所組成。

選擇性地，該密封構件具有一非平面式輪廓，其被組構成用以有利於該活動部分之活動。

選擇性地，每一密封構件於輪廓中包括至少一背脊及/或至少一溝槽。

選擇性地，每一密封構件包括一隆起部分，該隆起部分突出被連接至該活動部分的密封構件之第一端部及被連接至該固定不動部分之密封構件的第二端部。

選擇性地，每一密封構件係成波狀的。

於另一態樣中，本發明提供一包括複數噴嘴總成之列印頭，每一噴嘴總成包括：

一噴嘴室，其包括一頂板，在該頂板中界定一噴嘴開口，該頂板包括可相對該固定不動部分移動的活動部分之一，使得該活動部分相對該固定不動部分之移動造成墨水經過該噴嘴開口射出；一致動器，用於相對該固定不動部分移動該活動部分；及該等密封構件之一橋接於該活動部分及該固定不動部分之間。

選擇性地，該噴嘴開口被界定在該活動部分中。

選擇性地，該噴嘴開口被界定在該固定不動部分中。

選擇性地，該致動器係一熱彎曲致動器，包括：

選擇性地，該第一及第二元件係懸臂樑。

選擇性地，該頂板及該等側壁係由可藉著CVD沈積之陶瓷材料所組成，該陶瓷材料係選自包括：氮化矽、氧化矽及氮氧化矽之群組。

於另一態樣中，本發明提供一包括根據申請專利範圍第1項之列印頭的噴墨印表機。

於第三態樣中，本發明提供具有一橋接在活動部分及固定不動部分間之密封構件的噴墨噴嘴總成之製造方法，該方法包括以下步驟：

(a)提供一局部製成之列印頭，其包括一以頂板密封之噴嘴室；

(b)蝕刻一穿過該頂板之通孔，以界定在該通孔的第一側面上之活動部分及在該通孔的第二側面上之固定不動部分；

(c)以犧牲材料之插塞插入該通孔；

(d)至少在該插塞上方沈積一撓性材料層；及

(e)移去該插塞，以提供使該密封構件橋接於該活動部分及該固定不動部分之間的噴墨噴嘴總成，其中該密封構件係由該撓性材料所組成。

選擇性地，該撓性材料係一聚合體材料。

選擇性地，該撓性材料係由聚二甲基矽氧烷(PDMS)所組成。

選擇性地，該插塞充填該通孔，使得該密封構件係不在該通孔。

選擇性地，該插塞具有一延伸出該通孔之頭部，該頭部呈現一用於該撓性材料之沈積的台架表面。

選擇性地，該密封構件係成波狀的。

於另一態樣中，本發明提供一方法，其另包括該步驟：

在移除該犧牲材料之前蝕刻一穿過該頂板之噴嘴開口。

選擇性地，該噴嘴開口被蝕刻穿過該活動部分。

選擇性地，該活動部分包括一熱彎曲致動器。

選擇性地，該熱彎曲致動器包括：

選擇性地，該撓性材料係一疏水性的材料，且其中該撓性材料之沈積係在該頂板的一相當大部分上方，使得該頂板係相對疏水性的。

選擇性地，該噴嘴室包括延伸於該頂板及一基板間之側壁，使得該頂板係由該基板隔開。

選擇性地，該活動部分被組構成於致動器之致動時移向該基板。

選擇性地，該撓性層於移除該插塞之前被覆蓋以犧牲保護金屬層。

選擇性地，該犧牲保護金屬層係在移除該插塞之後被移去。

選擇性地，該插塞係藉由將該噴嘴總成暴露至氧化電漿而移除。

於另一態樣中，本發明提供一使密封構件橋接於一活動部分及一固定不動部分之間的噴墨噴嘴總成，其中該密封構件係由沈積在該噴嘴總成之頂板上方的撓性材料所組成。

於活動部分及固定不動部分之間具有聚合物充填空間的噴嘴總成

圖1至16顯示用於我們的稍早美國申請案第11/763,440號中所敘述之噴墨噴嘴總成100的MEMS製造步驟之順序，該申請案係以引用的方式倂入本文中。圖15及16所示之已完成的噴墨噴嘴總成100利用熱彎曲致動，藉此一頂板之活動部分彎曲朝向一基板，導致墨水射出。

用於MEMS製造之起點係一標準之CMOS晶圓，並具有形成在一矽晶圓的上部中之CMOS驅動電路系統。在該MEMS製造製程之末端，此晶圓被切成個別之列印頭積體電路(ICs)，使每一IC包括致動器電路系統及複數噴嘴總成。

如圖1及2所示，基板1具有一形成於其上部中之電極2。該電極2係一對鄰接電極(陽極與接地)之一，用於供給電力至該噴墨噴嘴100之致動器。該等電極承接來自基板1的上層中之CMOS驅動電路系統(未示出)的電力。

圖1及2所示之另一電極3係用於供給電力至一鄰接之噴墨噴嘴。大致上，該等圖面顯示用於噴嘴總成之MEMS製造步驟，該噴嘴總成係噴嘴總成陣列之一。以下之敘述集中在用於這些噴嘴總成之一的製造步驟。然而，當然應了解對於形成在該晶圓上之所有噴嘴總成，對應之步驟被同時地施行。在此一鄰接之噴嘴總成被局部地顯示在該等圖面中，這用於本目的可被暫時地忽視。據此，該電極3及該鄰接之噴嘴總成之所有特色將不在此被詳細地敘述。實際上，為了清楚故，一些MEMS製造步驟將不被顯示在鄰接之噴嘴總成上。

於圖1及2所示步驟之順序中，二氧化矽之8微米層係最初沈積於該基板1上。二氧化矽之深度界定一用於該噴墨噴嘴的噴嘴室5之深度。在SiO₂ 層的沈積之後，其被蝕刻至界定壁面4，該等壁面將變成該噴嘴室5之側壁，其最清楚地顯示在圖2中。

如圖3及4所示，該噴嘴室5係接著以用作隨後沈積步驟之犧牲台架的光阻劑或聚醯亞胺6充填。該聚醯亞胺6係使用標準之技術旋轉製成至該晶圓上、UV硬化及/或烤硬、且接著遭受化學機械平面化(CMP)，並停止在該SiO₂ 壁面4的頂部表面。

於圖5及6中，形成該噴嘴室5之頂板構件7以及往下延伸直至該等電極2之高傳導性連接器支柱8。最初，1.7微米之SiO₂ 層係沈積於該聚醯亞胺6及壁面4上。此SiO₂ 層界定該噴嘴室5的一頂板7。其次，一對通孔係使用一標準之各向異性的DRIE往下直至該等電極2形成在該壁面4中。此蝕刻經過個別之通孔暴露該對電極2。其次，該等通孔使用無電鍍被充填以高傳導性之金屬、諸如銅。所沈積之銅支柱8係遭受CMP，停止在該SiO₂ 頂板構件7上，以提供一平面式結構。其能被看出於該無電銅電鍍期間所形成之銅連接器支柱8與個別之電極2相合，以上至該頂板構件7提供一線性傳導路徑。

於圖7及8中，金屬墊片9係藉由最初沈積0.3微米之鋁層至該頂板構件7及連接器支柱8所形成。任何高傳導性金屬(例如鋁、鈦等)可被使用，且應被沈積具有大約0.5微米或更少之厚度，以便不會太猛烈地撞擊在該噴嘴總成之整個平面性上。

該等金屬墊片9係於熱彈性主動樑構件之預定'彎曲區域'中定位在該等連接器支柱8上方及在該頂板構件7上。

於圖9及10中，熱彈性主動樑構件10(即第一主動元件)係形成在該SiO₂ 頂板7上方。由於被熔合至該主動樑構件10，該SiO₂ 頂板構件7的一部分用作一機械式熱彎曲致動器的下被動樑構件16(即第二被動元件)，其被該主動樑構件10及該被動樑構件16所界定。該熱彈性主動樑構件10可為由任何合適之熱彈性材料、諸如氮化鈦、氮化鈦鋁及鋁合金所組成。如於該申請人在2002年12月4日提出之稍早美國申請案第11/607,976號中所說明，其內容係以引用的方式併入本文中，釩-鋁合金係一較佳材料，因為它們結合高熱膨脹係數、低密度及高楊氏模數之有利性質。

為形成該主動樑構件10，1.5微米之主動樑材料層係最初藉由標準PECVD所沈積。該樑材料接著使用一標準之金屬蝕刻法被蝕刻，以界定該主動樑構件10。在完成該金屬蝕刻之後及如圖9及10所示，該主動樑構件10包括一局部之噴嘴開口11及一樑元件12，該樑元件係在每一端部經由該等連接器支柱8電連接至陽極及接地電極2。該平面式樑元件12由第一(陽極)連接器支柱之頂部延伸，且彎曲約180度，以返回至第二(接地)連接器支柱之頂部。

仍參考圖9及10，該等金屬墊片9被定位至有利於潛在較高電阻的區域中之電流流動。一金屬墊片9被定位在該樑元件12的一彎曲區域，且被夾在該主動樑構件10及該被動樑構件16之間。其他金屬墊片9被定位在該等連接器支柱8之頂部及該樑元件12的端部之間。

參考圖11及12，該SiO₂ 頂板構件7接著被蝕刻，以完全界定該頂板的一噴嘴開口13及一活動部分14。該活動部分14包括一熱彎曲致動器15，其本身係由該主動樑構件10及該在下面的被動樑構件16所組成。該噴嘴開口13被界定於該頂板之活動部分14中，以致該噴嘴開口於致動期間隨著該致動器移動。諸組構係亦可能的，藉此該噴嘴開口13係相對於該活動部分14固定不動的，如在申請人之美國申請案第11/607,976號中所敘述，其係以引用的方式倂入本文中。

一環繞著該頂板的活動部分14之周邊空間或間隙17由該頂板之固定不動部分18分開該活動部分。當致動該致動器15時，此間隙17允許該活動部分14彎曲進入該噴嘴室5及朝向該基板1。

參考圖13及14，可光佈圖的疏水性聚合物層19接著被沈積在該整個噴嘴總成上方，且被光佈圖至重新界定該噴嘴開口13。

使用可光佈圖的聚合物以塗覆噴嘴總成之陣列係廣泛地敘述於吾人在2007年3月12日提出之稍早美國申請案第11/685,084號、及在2007年4月27日提出之第11/740,925號，其內容係以引用的方式倂入本文中。典型地，該疏水性聚合物係聚二甲基矽氧烷(PDMS)或聚全氟丙烯(PFPE)。此等聚合物係特別有利的，因為它們係可光佈圖的，具有高疏水性、及低楊氏模數。

如於該前述之美國申請案中所說明，倂入該疏水性聚合物的MEMS製造步驟之正確順序係相當有彈性的。譬如，其完美可施行的是在沈積該疏水性聚合物之後蝕刻該噴嘴開口13，並使用該聚合物當作一用於該噴嘴蝕刻之罩幕。將了解MEMS製造步驟的正確順序上之變化係充分地在該熟練之人士的範圍內，且再者被包括在本發明之範圍內。

該疏水性聚合物層19施行數個功能。首先，其充填該間隙17，以於該頂板7的活動部分14及固定不動部分18之間提供一機械式密封。倘若該聚合物具有一充分低之楊氏模數，該致動器仍然能夠彎曲朝向該基板1，而防止墨水於致動期間經過該間隙17溢出。其次，該聚合物具有一高疏水性，其使氾濫離開該等相對親水性噴嘴室及至該列印頭的墨水射出面21之墨水的傾向減至最小。第三，該聚合物用作一保護層，其有利於列印頭維護。

最後及如圖15及16所示，墨水供給通道20係由該基板1之背部蝕刻穿過至該噴嘴室5。雖然該墨水供給通道20被顯示為與圖15及16中之噴嘴開口13對齊，其當然可被定位成由該噴嘴開口偏置。

在蝕刻該墨水供給通道之後，充填該噴嘴室5之聚醯亞胺6係使用例如O₂ 電漿以提供該噴嘴總成100而藉由灰化(前側灰化或背部灰化的其中之一)被移去。

雖然未在上面敘述，金屬薄膜(例如鈦或鋁)可被用來於最後階段之MEMS處理期間保護該聚合物層19，如吾人之稍早的美國申請案第11/740,925及11/946,840號中所敘述，其內容係以引用的方式倂入本文中。典型地，該保護金屬薄膜係於蝕刻該噴嘴開口13之前沈積在該聚合物層19上。在已完成所有蝕刻及氧化光阻劑移除步驟(“灰化步驟”)之後，該保護金屬薄膜可使用簡單之HF或H₂ O₂ 沖洗被移去。

在活動部分及固定不動部分之間具有聚合物橋接空間的噴嘴總成

於上述該噴嘴總成100中，該聚合物層19充填該頂板7的活動部分14及固定不動部分18間之間隙。雖然這提供一良好之機械式密封及可被輕易地製成，該密封之組構不可避免地撞擊在該噴嘴總成之整個性能及效率上。

翻至圖17至22，已概要地顯示有製造步驟之另一選擇的順序，其導致一改良的密封構件橋接於該活動部分14及固定不動部分18之間。為了簡單性，圖17至22中之概要圖示不顯示該致動器之詳細部件。然而，將了解圖17係圖9及10所示該局部形成'噴嘴總成之概要代表圖，其係用於製造步驟之此另一選擇的順序之起點。為了清楚故，類似參考數字將被使用，以意指該噴嘴總成中之對應部件。

然後參考至圖17，顯示有一具有充填以聚醯亞胺6之噴嘴室5的局部形成之噴嘴總成。包括一熱彎曲致動器(在圖17中未示出)之頂板7在該噴嘴室5上方形成一蓋子。

於圖18中，一通孔被蝕刻進入該頂板7。該通孔界定該頂板7的活動部分14及固定不動部分18間之間隙17。

其次參考圖19，該間隙17被以諸如光阻劑的犧牲材料之插塞30充填。該插塞30具有犧牲台架之作用，用於在隨後之步驟中沈積一聚合體密封構件。特別地是，該插塞30之上表面界定該密封構件之輪廓。該插塞30之組構及其上表面之輪廓可被傳統之光微影技術所控制。譬如，可於該光阻劑之曝光期間藉由調整一聚焦參數形成該插塞30之傾斜側壁。

在形成該插塞30之後，該局部形成之噴嘴總成係接著被塗覆以一撓性聚合體材料層19。典型地，該聚合體材料係聚二甲基矽氧烷(PDMS)。如在圖20中所示，該PDMS層19配合該噴嘴總成之上表面的輪廓。

一保護之鋁薄膜31隨後被沈積在該PDMS層19上方。該鋁薄膜31保護該PDMS層19，使其不遭受一用於移除聚醯亞胺6之氧化電漿(圖22)。

現在參考圖21，該噴嘴開口13係接著被蝕刻穿過該鋁薄膜31、該PDMS層19、及該頂板7所界定。在不同階段，此蝕刻可需要不同之蝕刻化學組成，以便蝕刻穿過所有三層。

最後及參考圖22，該噴嘴總成係遭受一移去該聚醯亞胺6及光阻劑插塞30之氧化電漿(例如O₂ 電漿)。在氧化移除該聚醯亞胺6及插塞30之後，該保護之鋁層31係藉由在HF或H₂ O₂ 中之洗滌所移去。

圖22所示之已完成的噴嘴總成200具有一橋接越過該頂板7的活動部分14及固定不動部分18間之間隙17的密封構件32。顯著地是，該密封構件32不會充填該間隙17，且係實際上，完全地不在於該活動部分14及該固定不動部分18間之空間。

該密封構件32具有一橋接件之輪廓，在此一端部係連接至該活動部分14，且該另一端部係連接至該固定不動部分18。再者，該橋接件大體上採取單一拱橋之形式，具有一突出於該橋接件之每一端部的背脊或隆起部分33。當然，視該插塞30之上表面的輪廓而定，該密封構件可另一選擇地採取一跨接於該活動部分14及固定不動部分18間之簡單樑橋接件的形式。

該密封構件32具有勝過圖15及16所示具體實施例之若干優點，在此該間隙17被完全地充填以該聚合體材料19。首先，藉由減少該活動部分14及該固定不動部分18間之聚合物的整個體積，對該活動部分14之往下運動朝向該基板1有遠較小之阻抗。此外，該密封構件之輪廓係特別設計成適於有利於該活動部分14之往下運動。既然該密封構件32採取一撓性橋接件之形式，具有一比該活動部分14及固定不動部分18間之距離較長的長度，該活動部分14於致動期間之任何往下運動可被該橋接件結構以該聚合物材料之最小撓曲或延伸而輕易地調節。因此，該密封構件32對該活動部分14之移動提供最小阻抗，而仍然提供一優異之密封。藉由使對該活動部分14之移動的阻抗減至最小，該噴嘴總成200、及包括此等噴嘴總成的列印頭之整個效率被改善。

當然，該密封構件32之其他組構係在本發明之範圍內。譬如，如圖23所示，該密封構件32可為一具有複數背脊41及溝槽42之成波狀的結構40。應了解該成波狀的結構40可輕易地調節該活動部分14之移動。

此領域中之普通工作者應了解可對本發明作成極多之變化及/或修改，如在該等特定具體實施例中所示，而未由如概括地敘述的本發明之精神與範圍脫離。因此，該等正在考慮中之具體實施例在所有方面將被考慮為說明性及非限制性的。

1．．．基板

2．．．電極

3．．．電極

4．．．壁面

5．．．噴嘴室

6．．．聚醯亞胺

7．．．頂板構件

8‧‧‧連接器支柱

9‧‧‧金屬墊片

10‧‧‧主動樑構件(第一主動元件)

11‧‧‧噴嘴開口

12‧‧‧樑元件

13‧‧‧噴嘴開口

14‧‧‧活動部分

15‧‧‧熱彎曲致動器

16‧‧‧被動樑構件(第二被動元件)

17‧‧‧間隙

18‧‧‧固定不動部分

19‧‧‧聚合物

20‧‧‧墨水供給通道

21‧‧‧墨水射出面

30‧‧‧插塞

31‧‧‧薄膜

32‧‧‧密封構件

33‧‧‧隆起部分

40‧‧‧成波狀的結構

41‧‧‧背脊

42‧‧‧溝槽

100‧‧‧噴墨噴嘴總成

200‧‧‧噴嘴總成

現在將僅只參考所附圖面經由範例敘述本發明之選擇性具體實施例，其中：

圖1係在諸步驟的第一順序之後局部製成的噴墨噴嘴總成之側面剖視圖，其中噴嘴室側壁被形成；

圖2係圖4所示該局部製成之噴墨噴嘴總成的一透視圖；

圖3係在諸步驟的第二順序之後局部製成的噴墨噴嘴總成之側面剖視圖，其中該噴嘴室係以聚醯亞胺充填；

圖4係圖3所示該局部製成之噴墨噴嘴總成的一透視圖；

圖5係在諸步驟的第三順序之後局部製成的噴墨噴嘴總成之側面剖視圖，其中該等連接器支柱係形成直至一室頂板；

圖6係圖5所示該局部製成之噴墨噴嘴總成的一透視圖；

圖7係在諸步驟的第四順序之後局部製成的噴墨噴嘴總成之側面剖視圖，其中傳導性金屬板被形成；

圖8係圖7所示該局部製成之噴墨噴嘴總成的一透視圖；

圖9係在諸步驟的第五順序之後局部製成的噴墨噴嘴總成之側面剖視圖，其中一熱彎曲致動器之主動樑構件被形成；

圖10係圖9所示該局部製成之噴墨噴嘴總成的一透視圖；

圖11係在諸步驟的第六順序之後局部製成的噴墨噴嘴總成之側面剖視圖，其中一包括該熱彎曲致動器之活動頂板部分被形成；

圖12係圖11所示該局部製成之噴墨噴嘴總成的一透視圖；

圖13係在諸步驟的第七順序之後局部製成的噴墨噴嘴總成之側面剖視圖，其中疏水性聚合物層被沈積及光佈圖；

圖14係圖13所示該局部製成之噴墨噴嘴總成的一透視圖；

圖15係一完全形成之噴墨噴嘴總成的側面剖視圖；

圖16係圖15所示該噴墨噴嘴總成之剖面的透視圖；

圖17係圖9及10所示該局部製成之噴墨噴嘴總成的一概要側面剖視圖；

圖18係在蝕刻一通孔以界定一室頂板之活動及固定不動部分之後，圖17所示該局部製成之噴墨噴嘴總成的一概要側面剖視圖；

圖19係在以光阻劑的插塞充填該通孔之後，圖18所示該局部製成之噴墨噴嘴的一概要側面剖視圖；

圖20係在沈積一聚合物層及一保護金屬層之後，圖19所示該局部製成之噴墨噴嘴的一概要側面剖視圖；

圖21係在蝕刻一噴嘴開口之後，圖20所示該局部製成之噴墨噴嘴的一概要側面剖視圖；

圖22係一根據本發明之噴墨噴嘴總成的概要側面剖視圖；及

圖23係另一選擇密封構件之概要側面剖視圖。

1．．．基板

5．．．噴嘴室

14．．．活動部分

17．．．間隙

18．．．固定不動部分

19．．．聚合物

32．．．密封構件

33．．．隆起部分

200．．．噴嘴總成

Claims

一種噴墨列印頭用之噴嘴總成，該噴嘴總成包括：噴嘴室，其包括頂板，該頂板中界定出噴嘴開口，該頂板包括可相對固定不動部分移動之活動部分，使得該活動部分相對該固定不動部分之移動造成墨水經過該噴嘴開口射出；致動器，用於相對該固定不動部分移動該活動部分；及密封構件，其被組構成跨越該活動部分及該固定不動部分之間的橋接件；其中該密封構件具有非平面式輪廓，其被組構成有助於該活動部分之活動。
如申請專利範圍第1項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該密封構件係由聚合體材料所組成。
如申請專利範圍第1項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該聚合體材料係由聚二甲基矽氧烷(PDMS)所組成。
如申請專利範圍第1項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該密封構件係不在該活動部分及該固定不動部分間之空間。
如申請專利範圍第1項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該密封構件於輪廓中包括至少一背脊及/或至少一溝槽。
如申請專利範圍第4項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該密封構件包括隆起部分，該隆起部分突出被連接至該活動部分的密封構件之第一端部及被連接至該固定不動部分之密封構件的第二端部。
如申請專利範圍第1項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該密封構件係成波狀的。
如申請專利範圍第1項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該噴嘴開口被界定在該活動部分中。
如申請專利範圍第1項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該噴嘴開口被界定在該固定不動部分中。
如申請專利範圍第1項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該致動器係熱彎曲致動器，包括：第一主動元件，用於連接至驅動電路系統；及第二被動元件，其與該第一元件機械式地配合，使得當電流係通過該第一元件時，該第一元件相對該第二元件膨脹，導致該致動器之彎曲。
如申請專利範圍第10項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該第一及第二元件係懸臂樑。
如申請專利範圍第10項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該熱彎曲致動器界定該頂板之活動部分的至少一部分。
如申請專利範圍第2項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該聚合體材料係塗覆在該頂板的一相當大部分上，使得該列印頭的墨水射出面係疏水性的。
如申請專利範圍第12項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中每一頂板形成該列印頭之噴嘴板的至少一部分，由於該聚合體塗層，每一頂板相對每一噴嘴室之內側表面具有疏水性的外側表面。
如申請專利範圍第1項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該噴嘴室包括延伸於該頂板及基板之間的側壁，使得該頂板係由該基板隔開。
如申請專利範圍第14項的噴墨列印頭用之噴嘴總成，其中該活動部分被組構成於該致動器之致動時移向該基板。
一種包括複數噴嘴總成之噴墨列印頭，每一噴嘴總成包括：噴嘴室，其包括頂板，在該頂板中界定噴嘴開口，該頂板包括可相對固定不動部分移動之活動部分，使得該活動部分相對該固定不動部分之移動造成墨水經過該噴嘴開口射出；致動器，用於相對該固定不動部分移動該活動部分；及密封構件，其互連該活動部分及該固定不動部分，其中該密封構件具有被組構成為有助於該活動部分之移動的非平面式輪廓。
如申請專利範圍第17項之包括複數噴嘴總成之噴墨列印頭，其中該列印頭之噴嘴板包括聚合體塗層。
如申請專利範圍第18項之包括複數噴嘴總成之噴墨列印頭，其中該聚合體塗層包括該等密封構件。