專利名稱：微機電設備墨噴嘴中的密封的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微機電(MEM)設備中的密封。本發(fā)明可應用于一種類型的噴嘴中，制造這種類型的噴嘴時將可應用于微機電系統(tǒng)(MEM)和金屬氧化物半導體(“CMOS”)集成電路中的技術結合起來，以及今后在該應用的上下文中描述本發(fā)明。然而，應該理解，本發(fā)明能夠更廣泛地應用于其他類型的MEM設備內(nèi)的密封。
共同未決的專利申請在下面共同未決的專利申請中公開了與本發(fā)明相關的各種方法，系統(tǒng)與設備，這些共同未決的專利申請是本發(fā)明的申請人或者受讓人與本發(fā)明申請同時遞交申請的PCT/AU00/00518，PCT/AU00/00519， PCT/AU00/00520，PCT/AU00/00521，PCT/AU00/00522， PCT/AU00/00523，PCT/AU00/00524，PCT/AU00/00525， PCT/AU00/00526，PCT/AU00/00527，PCT/AU00/00528， PCT/AU00/00529，PCT/AU00/00530，PCT/AU00/00531， PCT/AU00/00532，PCT/AU00/00533，PCT/AU00/00534， PCT/AU00/00535，PCT/AU00/00536，PCT/AU00/00537， PCT/AU00/00538，PCT/AU00/00539，PCT/AU00/00540， PCT/AU00/00541，PCT/AU00/00542，PCT/AU00/00543， PCT/AU00/00544，PCT/AU00/00545，PCT/AU00/00547， PCT/AU00/00546，PCT/AU00/00554，PCT/AU00/00556， PCT/AU00/00557，PCT/AU00/00558，PCT/AU00/00559， PCT/AU00/00560，PCT/AU00/00561，PCT/AU00/00562， PCT/AU00/00563，PCT/AU00/00564，PCT/AU00/00565， PCT/AU00/00566，PCT/AU00/00567， PCT/AU00/00568， PCT/AU00/00569，PCT/AU00/00570， PCT/AU00/00571， PCT/AU00/00572，PCT/AU00/00573， PCT/AU00/00574， PCT/AU00/00575，PCT/AU00/00576， PCT/AU00/00577， PCT/AU00/00578，PCT/AU00/00579， PCT/AU00/00581， PCT/AU00/00580，PCT/AU00/00582， PCT/AU00/00587， PCT/AU00/00588，PCT/AU00/00589， PCT/AU00/00583， PCT/AU00/00593，PCT/AU00/00590， PCT/AU00/00591， PCT/AU00/00592，PCT/AU00/00584， PCT/AU00/00585， PCT/AU00/00586，PCT/AU00/00594， PCT/AU00/00595， PCT/AU00/00596，PCT/AU00/00597， PCT/AU00/00598， PCT/AU00/00516，PCT/AU00/00517， PCT/AU00/00511， PCT/AU00/00501，PCT/AU00/00502， PCT/AU00/00503， PCT/AU00/00504，PCT/AU00/00505， PCT/AU00/00506， PCT/AU00/00507，PCT/AU00/00508， PCT/AU00/00509， PCT/AU00/00510，PCT/AU00/00512， PCT/AU00/00513， PCT/AU00/00514，PCT/AU00/00515。
這些共同未決的專利申請的公開內(nèi)容在這里被用作交叉參考。
在這些高速頁寬噴墨打印機中，從電阻材料中部分地形成一個致動器并且將電流施加于該桿上以便相對于基底移動該桿，從而在一張紙張上產(chǎn)生一個圖像。該桿連至一個漿葉以便當該桿移動時將該漿葉移動從而將一滴墨滴噴至紙上。為噴出墨滴，該漿葉伸展入一個具有噴嘴孔的噴嘴腔，漿葉的移動促使墨滴從噴嘴孔內(nèi)噴出。因此致動器和漿葉必須相對于噴嘴腔移動以便噴出墨滴。此外，考慮到致動器和漿葉相對于噴嘴腔的移動的必要性，必須在致動器伸入噴嘴腔的地方進行密封，以便在打印機操作時墨不至于欺騙性地從腔內(nèi)泄漏。
該第二壁優(yōu)選地形成于連至致動器的塊上。
該塊優(yōu)選地實際上是矩形配置。
優(yōu)選地，該第二壁在垂直于致動器移動方向的方向內(nèi)具有一個寬度，該寬度實際上與腔壁的直邊緣部分長度相同。
優(yōu)選地，該致動器包括一個上半桿部分和一個下半桿部分，該上半桿部分具有一個開口及該塊的一部分包括一個凸緣，它伸出通過所述開口以方便于將該塊連至該操作桿。
該第二壁優(yōu)選地離開腔壁的邊緣部分一個距離，當該致動器位于靜止位置時，該距離小于1微米。
該致動器優(yōu)選地連至安排于腔內(nèi)的一個漿葉，用于在致動器移動時以水滴形式噴出液體。
優(yōu)選地，該致動器被支撐于一個支撐結構的一端，以及用于操作該設備的電路元件是被埋嵌于支撐結構之內(nèi)或之上的CMOS結構內(nèi)的。
優(yōu)選地，通過同時淀積來形成腔壁和具有第二壁的塊，其中該塊具有一個上表面，當致動器位于靜止位置時，該上表面實際上與該腔平行。
優(yōu)選地，在邊緣部分上形成一個唇邊，它向外伸出腔外，該第二壁也有一個伸出腔外的唇邊。
優(yōu)選實施例的描述如
圖1和其他相關附圖中大約放大3000倍的圖形所表示的，單個墨噴嘴設備1被顯示為通過將MEMS和CMOS技術相結合而制造的芯片的一部分。該完整的噴嘴設備包括一個支撐結構，它具有一個硅基底20、一個金屬氧化物半導體層21、一個鈍化層22和一個非腐蝕介質(zhì)鍍層/腔形成層29?？梢詤⒄找陨洗_認的國際專利申請?zhí)朠CT/AU00/00338的關于噴嘴設備制造的公開內(nèi)容。在由相同的本發(fā)明申請人提出申請的題為“微機電設備中的移動傳感器”(MJ12)的共同未決申請中更全面地公開了該設備的操作。這兩個申請的公開內(nèi)容在說明書中被用作參考。
該噴嘴設備包括一個連至一個墨源(未示出)的墨腔24。如以下將描述的，層29形成一個腔壁23，它具有一個用于將墨滴自包含于腔24內(nèi)的墨25中噴出的噴嘴孔13。如圖1中所示，壁23一般是圓柱形配置，該小孔13實際上位于圓柱形壁23的中部。該壁23具有一個直邊緣部分10，它形成壁23周圍的一部分。
如圖3中所示，該腔24也由一個周圍側壁23a、一個下側壁23b、一個基壁(未示出)和一個基底20的邊緣部分39所形成。一個致動器28形成于層22上，及支撐部分23c形成于致動器28的一端。
致動器28在制造設備時被淀積，以及能夠相對于基底20和支撐部分23c通過鉸鏈轉動。致動器28包括外桿部分和內(nèi)桿部分31和32。桿28的內(nèi)桿部分32是一個與CMOS層21接觸的電觸點，用于向部分32提供電流以便通過熱彎曲將桿28自圖2中所示位置移動至圖3中所示極端位置，以使墨滴D通過小孔13噴至紙上(未示出)。因此，層22包括用于向部分32和其他電路提供電流的電源電路，以便操作附圖中所示噴嘴，如同以上共同未決的專利申請中所描述的那樣。
一個塊8安裝于致動器28上并且包括一個凸緣部分50，該凸緣部分50伸展穿過部分31中的開口52以便于將該塊8固定于致動器28上。致動器28攜帶一個安排于腔24內(nèi)的漿葉27，它可如圖1和3中所示地隨著致動器移動，以便噴出墨滴D。
周圍壁23a、腔壁23、塊8和支撐部分23c全部都通過將用于形成層29的材料進行淀積和將保護材料腐蝕而形成，從而形成腔24、噴嘴孔23、分離塊8和塊8與支撐部分23c之間的空間。在基底20上淀積時也形成下半壁部分23b。
層22的端邊22a與壁23的邊10之間的空間形成一個致動器孔54，當致動器28處于如圖1和2中所示靜止狀態(tài)中時，它實際上全部被壁9所關閉。當處于圖1和2中所示靜止位置中時，壁23的邊緣部分10離開壁9一段距離，該距離小于1微米，以便形成壁9與邊10之間的細槽。
當致動器28上下移動以便自腔24中噴射墨滴D時，平面壁9相對于壁23的邊10上下移動，從而保持與壁23的邊10的緊密相距關系?？紤]到壁9與邊10的鄰近性，當壁9相對于邊10上下移動時，在壁9與邊10之間形成一個彎月形部分M。該彎月形部分M的形成在壁9與邊10之間形成一個密封，從而能夠減少自腔24內(nèi)泄漏和浸潤墨的可能性。在層22上形成的支撐凸緣56與在其上形成塊8的致動器28的部分58之間也形成一個彎月形部分M2。當處于靜止位置中時，該部分58靠在凸緣54上。該彎月形部分M2的形成也能減少致動器28和漿葉27移動時墨泄漏和浸潤的可能性。在致動器孔54的各邊(未示出)與用于形成小孔54的壁23a的各邊(未示出)之間也形成一個彎月形部分(未示出)。
如圖3中所示，邊緣部分10可以攜帶一個唇邊80，以及壁9也可攜帶一個唇邊82，以便進一步減少墨自腔24中浸潤至塊8或壁23的上表面的可能性。唇邊80可以完全伸展在壁23周圍，以及類似的唇邊也可被提供于小孔13上。
參照圖5和6，該漿葉27通過一個自塊8向外伸展的結構部分120連至致動器28的其余部分。該結構部分120能夠包括一個增強結構以便增強結構部分120的強度，因而也增強漿葉27與致動器28其余部分的連接部分的強度。
圖5顯示增強結構的一個實施例，在此實施例中該部分120由包圍于保護材料124周圍的氮化鈦層122和123所形成。在圖6中所示第二實施例中，該層122是一個包圍于保護材料126、127和128周圍的波紋狀層。圖5和6中所示結構能夠增強用于連接塊8與漿葉27的結構部分120的強度。
權利要求
1.一種微機電設備，包括一個液體腔，用于盛放液體，該液體腔具有第一腔壁，該腔壁具有一個大體上直的周圍邊緣部分；一個腔壁內(nèi)的輸出孔，用于允許液體從腔內(nèi)排出，一個部分地由腔壁的所述邊緣部分所限定的致動器孔；一個穿過致動器孔伸入所述腔的致動器，它能夠移動以便從腔內(nèi)通過輸出孔排放液體；一個由致動器承載并且至少覆蓋一部分所述致動器孔的第二壁，該第二壁大體上是平面的，并且當致動器移動以便自腔內(nèi)排放液體時能夠相對于腔壁的邊緣部分而移動，且其中，當致動器在腔內(nèi)移動以便從腔內(nèi)排放液體時，該第二壁相對于邊緣部分保持緊密相距關系地移動，以便由腔內(nèi)液體在邊緣部分與第二壁之間形成一個彎月形部分，從而在第二壁與邊緣部分之間形成密封。
2.權利要求1的設備，其中該第二壁實際上全部覆蓋致動器孔。
3.權利要求1的設備，其中該第二壁形成于連至致動器的塊上。
4.權利要求3的設備，其中該塊大體上是矩形配置。
5.權利要求1的設備，其中該第二壁在垂直于致動器移動方向的方向內(nèi)具有一個寬度，該寬度實際上與腔壁的直邊緣部分長度相同。
6.權利要求1的設備，其中該致動器包括一個上半桿部分和一個下半桿部分，該上半桿部分具有一個開口及該塊的一部分包括一個凸緣，它伸出通過所述開口以方便于將該塊連至該操作桿。
7.權利要求1的設備，其中該第二壁離開腔壁的邊緣部分一個距離，當該致動器位于靜止位置時，該距離小于1微米。
8.權利要求1的設備，其中該致動器連至安排于腔內(nèi)的一個漿葉，用于在致動器移動時以水滴形式噴出液體。
9.權利要求1的設備，其中該致動器被支撐于一個支撐結構的一端，以及用于操作該設備的電路元件被埋嵌于支撐結構之內(nèi)或之上的CMOS結構內(nèi)。
10.權利要求3的設備，其中通過同時淀積來形成腔壁和具有第二壁的塊，以及其中該塊具有一個上表面，當致動器位于靜止位置時，該上表面實際上與該腔平行。
11.權利要求1的設備，其中在邊緣部分上形成一個唇邊，它向外伸出腔外，該第二壁也有一個伸出腔外的唇邊。
全文摘要
一個埋嵌于墨噴嘴中的微機電設備具有一個致動器,該致動器用于移動一個噴墨槳葉,當熱感應電流流過時,該致動器(28)被打開。該槳葉(27)位于一個墨腔(24)內(nèi),及該致動器(28)穿過腔(24)內(nèi)的致動器孔(54)。該腔(24)部分地由墨腔(24)的上半壁(23)上的一個直邊緣部分(10)所形成。該致動器(28)攜帶一個第二平面壁(9),用于覆蓋致動器孔(54),同時當致動器28和槳葉(27)移動以便噴射墨滴(D)時,第二平面壁(9)能夠相對于邊緣部分(10)移動。當致動器(28)移動時,第二壁(9)相對于邊緣部分(10)移動,在邊緣部分(10)與第二壁(9)之間形成一個彎月形部分(M),它在第二壁(9)與腔壁(23)的邊緣部分(10)之間形成一個密封。
文檔編號B41J2/14GK1371323SQ00812130
公開日2002年9月25日 申請日期2000年5月24日 優(yōu)先權日1999年6月30日
發(fā)明者卡·西爾弗布魯克 申請人:西爾弗布魯克研究股份有限公司