用于噴墨打印頭的低損耗電極連接的制作方法

文檔序號：2481928閱讀：266來源：國知局

專利名稱：用于噴墨打印頭的低損耗電極連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨打印機領(lǐng)域，并公開一種使用以微機電系統(tǒng)(MEMS ) 技術(shù)制造的打印頭的噴墨打印系統(tǒng)。
相關(guān)申請交互引用
涉及本發(fā)明的各種方法、系統(tǒng)以及設備在由本發(fā)明的申請人或者受讓人申請的下述美國專利/專利申請中公開
09/517539656685809/11276263319466246970644252509/517384
09/505951637435409/51760809/50514710/203564675783263341卯
674533109/51754110/20355910/20356010/63626310/63628310/866608
謂02889謂0283310/94065310/942858謂27181衡27162麗27163
10〃2724510/727204謂2723310〃27280麗27157謂27178薦27210
10/727257麗2723810/727251麗27159麗2718010/72717910/727192
10/727274麗2716410/72716110/727198麗2715810/75453610/754938
膨27227術(shù)72716010/93472011/212,70210/2965226795215■96535
09/57510910/29652509/57511009/607985639833263945736622923
674776010/18945910/88488110/94394110/94929411/03986611/123011
11/12301011/14476911/14823710/92284610/92284510/85452110/854522
10/854488■5448710/854503■5450410/85450910/85451010/854496
10/85449710/85449510/85449810/85451110/85451210/85452510/854526
10/854516■5450810/85450710/85451510/85450610/85450510/854493
10/85449410/854489麵544卯10/85449210/85449110/854528■54523
10/85452710/85452410/85452010/85451410/85451910/85451310/854499
■5450110/85450010/85450210/85451810/85451710/934628PLT046US
10/728804麗28952謂2880610/728834麗297卯10/72888410/728970
諮2878410/728783麗2892510〃28842麗2880310/728780麗28779
10/77318910〃73204諮73198諮73199麗731卯薪73201麗73191
10/77318310/77319510/77319610/77318610〃7320010/77318510/773192麗7319710/77320310/773187膨73202薪73188,73194麗73193
諮7318411/00811811/06075111/06080511/18801766231016406129
650591664578096550895645781210/29643464281336746105
10/40721210/40720710/68306410/6830416750卯164768636788336
11/09730811/09730911/09733511/09729911/09731011/09721311/210687
11/09721211/212637麗6027210〃6027310扁18710〃6018210腦188
10脂21810/76021710/760216諮6023310/76024610腦212麗60243
10/76020110/76018510腦253諮6025510脂20910腦208麗60194
10腦23810腦23410扁235麗60183諮6018910腦26210腦232
諮6023110腦20010腦1卯麗6019110脂22710腦20710腦181
10/81562510/81562410/81562810/91337510/91337310/91337410/913372
10/91337710/91337810/91338010/91337910/91337610/91338110/986402
11/17281611/17281511/17281411/00378611/00335411/00361611/003418
11/00333411/00360011/00340411/00341911/00370011/00360111/003618
11/00361511/00333711/00369811/00342011/00368211/00369911/071473
11/00346311/00370111/00368311/00361411趣70211/00368411/003619
11/00361710腦254謂6021010/76020210腦197萌6019810腦249
10腦26310腦19610/760247麗60223諮6026410脂24410/760245
10/760222麗6024810/760236謂60192諮6020310/76020410/760205
麗6020610扁267麗6027010/76025910/76027110/760275麗60274
10/76026810/76018410/76019510/76018610/76026110/76025811/014764
11/01476311/01474811/01474711/01476111/01476011/01475711/014714
11/01471311/01476211/01472411/01472311/01475611/01473611/014759
11/01475811/01472511/01473911/01473811/01473711/01472611/014745
11/01471211/01471511/01475111/01473511/01473411/01471911/014750
11/01474911/01474611/01476911/01472911/01474311/01473311/014754
11/01475511/01476511/01476611/01474011/01472011/01475311/014752
11/01474411/01474111/01476811/01476711/01471811/01471711/014716
11/01473211/01474211/09726811/09718511/09718409/57519709/575195
09/57515909/57513209/57512309/57514809/57513009/57516509/575153
09/57511809/57513109/57511609/57514409/57513909/5751866681045
672800009/57514509/57519209/57518109/57519309/57515609/575183
678919409/57515067891916644642650261466229996669385
654993509/575187672799665918846439706676011909/575198
62卯3496428155678501609/57517409/575163673759109/57515409/575129 09/575124 09/575188 09/575189 09/575162 09/575172 09/575170 09/575171 09/575161
在此通過引用將這些申請和專利的公開內(nèi)容納入本申請。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及以在氣泡形成液體中形成氣體或者形成蒸氣泡的方式噴射墨滴。US3，747，120 (Stemme)中主要描述了此原理。打印圖4象中的每個象素來自由一個或者多個墨水噴嘴噴射的墨滴。在近些年里，噴墨打印已變得越來越受歡迎，主要由于其^更宜和通用特性。在上面的交叉引用文件中詳細描述了用于噴墨打印的多種不同的方面和技術(shù)。
完全將加熱器元件浸入墨水中顯著地提高了打印頭效率。較少的熱量 It^下面的晶片基材中因此大多數(shù)輸入能量被用來產(chǎn)生噴射墨水的氣泡。
為了浸入加熱器，需JH吏其與墨7K腔室的底層間隔開，因此加熱器材料通常沉積在犧牲材料(SAC)層上，犧牲材料(SAC)層隨后通過釋放蝕刻方法除去。通過某種類型的永久平臺結(jié)構(gòu)，將在加熱器元件任何一端的觸點提升到SAC層的高度。所述觸點需要豎直部分或者傾斜部分，從而在CMOS驅(qū)動電路的頂部金屬層上的電極區(qū)域和加熱器元件之間建立電連接。然而，沉積在豎直表面或者傾斜表面上的加熱器材料比沉積在水平表面上加熱器材料薄。為了避免較薄部分的引起的不期望的電阻損耗，熱致動器的觸點部分需要相對大。較大的觸點占據(jù)晶片表面的很大區(qū)域并限制噴嘴的組裝密度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，其包括
形成在晶片基材上的墨水腔室的陣列，每個墨水腔室具有噴嘴孔和熱致動器，所述熱致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，從而所述元件懸置在所述腔室中；以及
驅(qū)動電路，其以平版方式沉積在晶片基材上，用于產(chǎn)生驅(qū)動信號，所
述驅(qū)動電路為每個致動器的觸點提供電極；
其中，所述觸點和加熱器元件共面，以4吏熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)。
平面熱致動器，其具有直接沉積在CMOS電極上的觸點和懸置的加熱器元件，避免由豎直表面或者傾斜表面所引起的熱點，從而在沒有較大電阻損耗增加的情況下，所述觸點可以是更小的結(jié)構(gòu)。低電阻損耗保護被懸置的加熱器元件的有效操作，并且對于在打印頭上密集的噴嘴組裝來說，小的觸點尺寸是方便的。
優(yōu)選地，所述加熱器元件是加熱器材料的長形條。在進一步的優(yōu)選形式中，所述電極是驅(qū)動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域。在特別的優(yōu)選形式中，所述打印頭進一步包括蝕刻在驅(qū)動電路中的在所述電極之間延伸的溝槽。
在第一方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，其包括
形成在晶片基材上的墨7jc腔室的陣列，每個墨7jc腔室具有噴嘴孔和熱致動器，所述熱致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，從而所述元件懸置在所述腔室中；以及
驅(qū)動電路，其以平版方式沉積在所述晶片基材上，用于產(chǎn)生驅(qū)動信號，所述驅(qū)動電路為每個致動器的觸點提供電極；
其中，所述觸點和加熱器元件共面，從而所述熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)。
平面熱致動器，其具有直接沉積在CMOS電極上的觸點和被懸置的加熱器元件，避免由豎直表面或者傾斜表面引起的熱點，從而在沒有較大電阻損耗增加的情況下，所述觸點可以是更小的結(jié)構(gòu)。低電阻損耗保護被懸置加熱器元件的有效操作，并且對于在打印頭上密集的噴嘴組裝來說，小的觸點尺寸是方〗更的。
任選地，所述加熱器元件是加熱器材料的長形條。
任選地，所述電極是驅(qū)動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在所述電極之間延伸。
任選地，每個墨水腔室具有多個噴嘴，其中在使用中，所述致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水。
任選地，每個墨水腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度設置為一行，并且噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則地間隔開。任選地，所述噴嘴是橢圓形的。
任選地，所述多個橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管
(FET )，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。
任選地，墨水腔室的陣列由在噴嘴板和下面的晶片基材之間延伸的側(cè) 壁來限定，每個腔室的其中一個側(cè)壁具有允許墨水填充所述腔室的開口；
所述墨7K腔室還包括在所述噴嘴板和下面的晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨7jC腔室的開口流體連通。
任選地，所述噴墨打印頭進一步包括多個限定在晶片基材中的墨7jC入
口；其中，每個所述墨水管道與至少一個墨7jc入口流體連通，所述墨水入
口用于接收墨水從而供給墨7jC腔室。
任選地，每個墨水管道與兩個墨水入口流體連通。
任選地，所述噴墨打印頭進一步包括至少一個延伸穿過每個墨水入口
的注墨特征，從而在墨7JC入口處的墨水彎月面的表面張力作用為將墨水從入口處吸出并部分地沿著朝向墨7JC腔室的流動路徑吸取墨水。
任選地，每個墨水入口具有可透墨捕捉器和排氣口，可透墨捕捉器和排氣口的尺寸設計為使橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲
漏；其中在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處氣
泡排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨水腔室具有長形形狀，以《吏側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
任選地，所述噴墨打印頭進一步包括在每個墨7jC腔室的開口處的過濾
器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，在每排中的障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物不對齊。
任選地，所述噴嘴設置成多排，以使噴嘴中心共線并且沿著每排的噴
嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
任選地，所述噴嘴板具有外表面，所述外表面具有用于減少靜摩擦系數(shù)(已知為"靜態(tài)摩擦")的結(jié)構(gòu)。
在第二方面，本發(fā)明4^供一種噴墨打印頭，其包括墨水腔室的陣列；
分別形成在每個墨水腔室中的多個噴嘴；分別在每個墨水腔室中的致動器；以及
用于選擇性地給致動器提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電路，其中在使用中，所述致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水。
通過給所述腔室提供多個噴嘴，各噴嘴噴射較小體積的并且具有不同 4f^指引方向的墨滴。與單個較大的被餘溪指引的墨滴相比，在不同方向上,皮鐐溪指引的幾個小墨滴對打印質(zhì)量的有害性更小。
任選地，所述致動器是熱致動器，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，所述觸點與驅(qū)動電路提供的各個電極形成電連接，所述熱致動器為務沐平面結(jié)構(gòu)。
任選地，所述加熱器元件由加熱器材料的長形條形成，所述電極是驅(qū) 動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域，并且所述墨7jc腔室構(gòu)造成在腔室中由觸點來懸置所述加熱器元件。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在所述電極之間延伸。
任選地，所述溝槽的寬度至少是加熱器元件寬度的兩倍。
任選地，所述每個墨水腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度設置為一行，并且噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則地間隔開。
任選地，所述噴嘴是橢圓形的。
任選地，所述橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管 (FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。
任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。
任選地，墨水腔室的陣列由在噴嘴板和下面的晶片基材之間延伸的側(cè) 壁來限定，每個腔室的其中一個側(cè)壁具有允許墨水填充所述腔室的開口；在所述噴嘴板和下面的晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨水腔室的開口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括多個
限定在晶片基材中的多個墨7jC入口；其中，
每個所述墨水管道與至少一個墨7jC入口流體連通，所述墨7JC入口用于接收墨水以供給墨水腔室。
任選地，每個墨水管道與兩個墨水入口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括至少
一個延伸穿過每個墨水入口的注墨特征；從而在墨水入口處的墨水彎月面的表面張力作用為將墨水從入口處吸出并部分地沿著朝向墨水腔室的流動路徑抽取墨水。
任選地，每個墨7jc入口具有可透墨捕捉器和排氣口，所述可透墨捕捉器和排氣口的尺寸設計為使橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨
水滲漏；其中在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處它們排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨7jc腔室具有長形形狀，從而側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在每個墨水腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，每排中的所述障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
任選地，所述噴嘴設置為多排，以使噴嘴中心共線并且沿著每排的噴嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
任選地，所述噴嘴板具有外表面，所述外表面具有用于減少靜摩擦系數(shù)(已知為"靜態(tài)摩擦")的結(jié)構(gòu)。
在第三方面，本發(fā)明拔:供一種噴墨打印頭，包括
墨水腔室的陣列；
分別形成在每個腔室中的噴嘴；在每個墨水腔室中的用于通過噴嘴噴射墨水的致動器；其中，
至少兩個相鄰的腔室由可透墨屏障分開，所述可透墨屏障構(gòu)造成減少在所述腔室之間的射流串擾；以使至少一個相鄰腔室以從其它相鄰腔室流過可透墨屏障的墨水填充。
用于將墨水配送到所述陣列中每個墨水腔室的管道會占據(jù)相當大比例的晶片面積。這對于打印頭上的噴嘴密度是限制因素。通過4吏一些墨水腔室成為到達其它墨7jc腔室的墨水流動路徑的一部分，同時保證每個腔室充分免于射流串擾，能夠降低由墨水供應管道所損失的晶片面積的量。
為了增加噴嘴的密度，4吏用長形致動器也是有利的。窄的致動器允許墨水腔室變得更窄并且因此所述打印頭的整個單位單元至少在一個方向上更小。因此，相鄰噴嘴能夠靠攏，從而噴嘴組裝密度增加。然而，在長形致動器的情況下，形成的氣泡也同樣是長形的。當長形氣泡迫4吏墨水穿過在中央設置的圓形噴嘴開口時，會發(fā)生液壓損失。為了降低液壓損失，可沿著腔室長度在長形致動器上方i殳置兩個或更多個噴嘴開口。雖然這樣降低了涉及噴射墨水的液壓損失，但是在各噴嘴的墨水噴射過程之間有一定程度的射流串擾。通it^噴嘴之間設置可透墨屏障從而降低射流串擾，所述腔室變成兩個獨立的腔室。
任選地，所述致動器是熱致動器，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，所述觸點與由驅(qū)動電#供的各個電極形成電連接，所述熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)，并且每個致動器延伸穿過所述陣列中的至少兩個相鄰的墨水腔室，所述致動器構(gòu)造成通過其各個噴嘴同時W目鄰的墨水腔室中噴射墨水。
任選地，所述加熱器元件由加熱器材料的長形條形成，所述電極是驅(qū) 動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域，并且所述墨水腔室構(gòu)造成在腔室中由觸點來懸置所述加熱器元件。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在電極之間延伸。
任選地，每個墨水腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨。
任選地，每個墨水腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度設置為一行，并且所述噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則地間隔開。任選地，所述噴嘴是橢圓形的。任選地，所述橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管
(FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。
任選地，墨水腔室的陣列由在噴嘴板和下面的晶片基材之間延伸的側(cè) 壁來限定，每個腔室的其中一個側(cè)壁具有允許墨水填充所述腔室的開口；
在所述噴嘴板和下面的晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨 7K腔室的開口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括多個限定在晶片基材中的墨水入口；其中，
每個所述墨水管道與至少一個墨水入口流體連通，所述墨水入口用于接收墨水以供給墨水腔室。
任選地，每個墨水管道與兩個墨7JC入口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括至少
一個延伸穿過每個墨水入口的注墨特征；以^f吏在墨7JC入口處的墨水彎月面
的表面張力作用為將墨水從入口處吸出并部分地沿著朝向墨水腔室的流動路徑抽取墨水。
任選地，每個墨水入口具有可透墨捕捉器和排氣口，排氣口的尺寸設
計為使橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處氣泡排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨水腔室具有長形形狀，以使側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在每個墨水腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，每排中所述障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。任選地，所述噴嘴設置為多排，以使噴嘴中心共線并且沿著每排的噴
嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
任選地，所述噴嘴板具有外表面，所述外表面具有用于減少靜摩擦系數(shù)(已知為"靜態(tài)摩擦")的結(jié)構(gòu)。
在第四方面，本發(fā)明H供一種噴墨打印頭，包括
墨水腔室的陣列，每個腔室具有多個致動器和噴嘴，每個致動器對應于至少一個噴嘴；以及
用于選擇性的給致動器提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電路；其中，
單個驅(qū)動信號同時啟動位于一個墨水腔室中的多個致動器從而通過多個噴嘴噴射墨水。
通過在單個腔室中i殳置多個致動器，并且給每個致動器提供相應的一個噴嘴(或多個噴嘴)，各噴嘴噴射較小體積的具有不同的錯誤指引方向的墨滴。具有不同4^指引方向的較小墨滴產(chǎn)生任何可見的偽跡的可能性更小。所述腔室中的單個致動器可用來從所有噴嘴噴射墨水，然而，如果所迷致動器與所述噴嘴沒有對齊，則在墨水中會有液壓損失。提供多個致動器允許每個致動器與所有噴嘴對齊，從而最小化液壓損失并因此提高總的打印頭效率。
任選地，所述致動器是熱致動器，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，所述觸點與由驅(qū)動電#供的各個電極形成電連接，所述熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)。
任選地，所述加熱器元件由加熱器材料的長形條形成，所迷電極是驅(qū) 動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域，并且所述墨水腔室構(gòu)造成在所述腔室中由觸點來懸置所述加熱器元件。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在所述電極之間延伸。
任選地，每個墨水腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，所迷致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水。
任選地，每個墨水腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度i殳置為一行，并且所述噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則地被間隔開。任選地，所述噴嘴是橢圓形的。
任選地，所述橢圃形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管
(FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。
任選地，墨水腔室的陣列由在噴嘴板和下面的晶片基材之間延伸的側(cè) 壁來限定，每個腔室的其中一個側(cè)壁具有允許墨水填充所述腔室的開口；
在所述噴嘴板和下面晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨水腔室的開口流體連通。
另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括多個限定在晶片基材中的墨水開口；其中，
每個所述墨水管道與至少一個墨水入口流體連通，所述墨7jc入口用于接收墨水以供給墨水腔室。
任選地，每個墨水管道與兩個墨水入口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括至少
一個延伸穿過每個墨7K入口的注墨特征；以使在墨水入口處的墨水彎月面
的表面張力作用為將墨水從入口處吸出并部分地沿著朝向墨水腔室的流動i^f圣吸取墨水。
任選地，每個墨水入口具有可透墨捕捉器和排氣口，排氣口的尺寸設
計為使橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處氣泡排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨水腔室具有長形形狀，以4吏側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在每個墨7jc腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，所述每排的障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
任選地，所述噴嘴設置成多排，以使噴嘴中心共線并且沿著每排的噴嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
任選地，所述噴嘴板具有外表面，所述外表面具有用于減少靜摩擦系數(shù)(已知為"靜態(tài)摩擦")的結(jié)構(gòu)。
在第五方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，包括
墨水腔室的陣列，每個墨水腔室具有噴嘴和用于通過所述噴嘴噴射墨水的致動器；以及
用于可選擇性地給所述排的致動器提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電路；其中，在使用中，每個驅(qū)動信號同時啟動多個致動器。
通過用兩個或者更多個較小的腔室來替換單個較大的腔室，使得獨立的致動器處于相同的驅(qū)動電路(或者串連或者并聯(lián))中，每個噴嘴噴射較小體積的具有不同的4m指引方向的墨滴。具有不同指引方向的較小墨滴產(chǎn)生任何可見偽跡的可能性更小。
任選地，所述致動器是熱致動器并且同時啟動的多個致動器是所述同一驅(qū)動電路的一部分，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，所述觸點與由驅(qū)動電#供的各個電極形成電連接。
任選地，同時啟動的所述多個致動器是串連的。
任選地，所述熱致動器每個都具有整體平面結(jié)構(gòu)和懸置在墨水腔室中的加熱器元件。
任選地，每個墨水腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，所述致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水。
任選地，每個墨水腔室具有兩個噴嘴。
任選地，所述加熱器元件是校直的長形條并且在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度i殳置為一行。
任選地，所述噴嘴是橢圓形的。
任選地，所速橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管
(FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。任選地，墨水腔室的陣列由在噴嘴板和下面的晶片基材之間延伸的側(cè)
壁來限定，每個腔室的其中一個側(cè)壁具有允許墨水填充所述腔室的開口；
在所述噴嘴板和下面晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨水腔室的開口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括多個
限定在晶片基材中的墨7jC入口；其中，
每個所述墨水管道與至少一個墨水入口流體連通，所述墨7jC入口用于接收墨水以供給所述墨水腔室。
任選地，每個墨水管道與兩個墨水入口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括至少
一個延伸穿過每個墨7jc入口的注墨特征；以使在墨水入口處的墨水彎月面的表面張力作用為將墨水從入口處吸出并部分地沿著朝向墨水腔室的流
動5^圣抽取墨水。
任選地，每個墨7jC入口具有可透墨捕捉器和排氣口，排氣口的尺寸設
計為使得^t跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處氣泡排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨水腔室具有長形形狀，以4吏側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在每
個墨7K腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口
的流動方向延伸的多排障礙物，所述每排的障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
任選地，所述噴嘴設置為多排，以使噴嘴中心共線并且沿著每排的噴嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
任選地，所述噴嘴板具有外表面，所述外表面具有用于減少靜摩擦系數(shù)(被稱為"靜態(tài)摩擦")的結(jié)構(gòu)。
在第六方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，包括
噴嘴陣列和用于通過噴嘴噴射墨水的相應致動器，所述噴嘴設置為多排，以使所述噴嘴中心共線；其中，
沿著每排的所述噴嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
傳統(tǒng)地，所述噴嘴排與用于每排的在相對方向上延伸的致動器成對設置。所述排彼此交錯，從而打印分辨率(每英寸的點數(shù))是沿著每排的噴嘴節(jié)距(每英寸的噴嘴)的兩倍。通過將單位單元(重復腔室、噴嘴以及致動單元)的部件構(gòu)造為使得所述單元的總寬度減小的方式，在沒有犧牲任何打印分辨率(d.p丄)的情況下，能夠?qū)⑾嗤瑪?shù)目的噴嘴設置進單排中，而不是兩個交錯并Jbf目對的排中。一排驅(qū)動電路排簡化了 CMOS制造以及
與用于接收打印數(shù)據(jù)的打印工具控制器的連接?？商鎿Q地，在本發(fā)明中使用的單位單元構(gòu)造能設置進彼此交錯的相對排中，從而有效地加倍打印分
辨率，在優(yōu)選實施方式的情況下，打印分辨率達到3200d.p丄。
任選地，所述噴嘴節(jié)距是每英寸1600個噴嘴。
任選地，所述噴嘴是橢圓形的，并且所述排中的各噴嘴的短軸線對齊。
任選地，所述致動器是熱致動器，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，所述觸點與由驅(qū)動電^供的各個電極形成電連接，所述熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)。
任選地，所述加熱器元件由加熱器材料的長形條形成，所述電極是驅(qū) 動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域，并且所述墨水腔室構(gòu)造成在所述腔室中由觸點來懸置所述加熱器元件。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在所述電極之間延伸。
任選地，每個墨水腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，所述致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水；
任選地，每個墨水腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度設置為一行，并且所述噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則地間隔開。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管 (FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。
任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。
任選地，墨水腔室的陣列由在噴嘴板和下面的晶片基材之間延伸的側(cè)壁來限定，每個腔室的其中一個側(cè)壁具有允許墨水填充所述腔室的開口；
在所述噴嘴板和下面晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨水腔室的開口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括多個限定在晶片基材中的墨水開口；其中，
每個所述墨水管道與至少一個墨7jC入口流體連通，所述墨水入口用于接收墨水以供給墨7jC腔室。
任選地，每個墨水管道與兩個墨7jC入口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括至少一個延伸穿過每個墨水入口的注墨特征；以使在墨7jc入口處的墨水彎月面
的表面張力作用為將墨7jc從入口處吸出并部分地沿著朝向墨水腔室的流
動5M圣吸取墨水。
任選地，每個墨水入口具有可透墨捕捉器和排氣口，排氣口的尺寸設計為使得橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處氣泡排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨水腔室具有長形形狀，以4吏側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在每個墨7jc腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，所述每排的障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
任選地，所述噴嘴板具有外表面，所述外表面具有用于減少靜摩擦系數(shù)(被稱為"靜態(tài)摩擦")的結(jié)構(gòu)。
任選地，所述噴嘴板具有構(gòu)造為與噴嘴壓蓋機一起使用的外部表面，所述噴嘴壓蓋機在不使用時與所述打印頭掩^，并且當壓蓋M外部表面上分離時，由于在所^蓋機和所述外部表面之間的彎月面，在壓蓋機和外部表面之間的殘余墨水橫移過外部表面；其中，
所述外部表面具有槽結(jié)構(gòu)，所述槽結(jié)構(gòu)用于保留由彎液面沿著外部表面推動的至少一些殘余墨水。在第七方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，包括限定噴嘴陣列的噴嘴板；
致動器，其對應于陣列中每個噴嘴并用于通過噴嘴噴射墨水，其中，
所述噴嘴板具有外部表面，所述外部表面帶有用來減小靜摩擦系數(shù)的結(jié)構(gòu)。
通過降低靜摩擦系數(shù)，紙灰塵或者其它污染物堵塞噴嘴板中的噴嘴的可能性更小。靜摩擦或者如同已知的"靜態(tài)摩擦"使灰塵顆粒"粘附"在噴嘴板上并因此堵塞噴嘴。通過在噴嘴板的外部用凸起的結(jié)構(gòu)形成圖案，所述灰塵顆粒僅能接觸每個結(jié)構(gòu)的外末端。這減小了顆粒和所述噴嘴板之間的摩擦，從而使得任何接觸板的顆粒附連的可能性更小，并且如果附連的話，它們更可能由于打印頭維修清洗循環(huán)而被除掉。
任選地，所述結(jié)構(gòu)是等長度的垂直于噴嘴板平面延伸的柱形凸起。
任選地，所述致動器是熱致動器，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，所述觸點與由驅(qū)動電#供的各個電極形成電連接，所述熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)。
任選地，所述加熱器元件由加熱器材料的長形條形成，所述電極是驅(qū) 動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域，并且所述墨水腔室構(gòu)造成在所述腔室中由觸點來懸置所述加熱器元件。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在所述電極之間延伸。
任選地，每個墨水腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，所述致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水。
任選地，每個墨7JC腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度設置為一行，并且所述噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則地間隔開。
任選地，所述噴嘴是橢圓形的。
任選地，所述橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管
(FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。任選地，墨水腔室的陣列由在噴嘴板和下面的晶片基材之間延伸的側(cè)
壁來限定，每個腔室的其中一個側(cè)壁具有允許墨水填充所述腔室的開口；
在所述噴嘴板和下面晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨水腔室的開口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括多個限定在晶片基材中的墨水入口；其中，每個所述墨水管道與至少一個墨水入口流體連通，所述墨水入口用于接收墨水以供給墨水腔室。
任選地，每個墨水管道與兩個墨7JC入口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括至少一個延伸穿過每個墨7jc入口的注墨特征；以4吏在墨7jc入口處的墨水彎月面
的表面張力作用為將墨7JC從入口處吸出并部分地沿著朝向墨水腔室的流
動游45吸取墨水。
任選地，每個墨水入口具有可透墨捕捉器和排氣口，排氣口的尺寸設計為使橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中，在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處氣泡排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨水腔室具有長形形狀，以使側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在每個墨水腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，所述每排的障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
任選地，所述噴嘴設置為多排，以使噴嘴中心共線并且沿著每排的噴嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
在第八方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，包括
墨水腔室的陣列，每個墨水腔室具有噴嘴和用于通過噴嘴噴射墨水的致動器；
與墨水腔室流體連通的多個墨水入口；以及
至少一個延伸穿過每個墨水入口的注墨特征；以使在墨水入口處的墨水彎月面的表面張力作用為將墨水從入口吸出并部分地沿著朝向墨水腔室的流動路徑吸取墨水。
通過將注墨特征引M口孔平面內(nèi)，能使在墨水彎月面中的表面張力改變方向從而沿著預期的流動路徑拖拉墨水，而不是將墨水推回到入口處。
任選地，墨水腔室的陣列由在噴嘴板和晶片基材之間延伸的側(cè)壁限定，所述墨水入口是所述晶片基材中的孔，并且所述注墨特征是至少部分位于所述墨7jC入口周界內(nèi)并朝向噴嘴板延伸的柱體。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括用來給所述致動器選擇性地提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電路，其中所述致動器是熱致動器，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，所述觸點與由驅(qū)動電#供的各個電極形成電連接，所述熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)。
任選地，所述加熱器元件由加熱器材料的長形條形成，所述電極是驅(qū) 動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域，并且所述墨水腔室構(gòu)造成在所述腔室中由觸點來懸置所述加熱器元件。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在所述電極之間延伸。
任選地，每個墨水腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，所述致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水。
任選地，每個墨水腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度設置為一行，并且所述噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則地間隔開。
任選地，所述噴嘴是橢圓形的。
任選地，所述橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管 (FET),所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。
任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。
任選地，每個腔室的其中一個側(cè)壁具有允許墨水填充所述腔室的開在所述噴嘴板和下面的晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨水腔室的開口流體連通。
任選地，每個墨水管道與至少一個墨水入口流體連通，所述墨水入口用來接收墨水以供給所述墨水腔室。
任選地，每個墨水管道與兩個墨水入口流體連通。
任選地，每個墨水入口具有墨7JC滲透和排氣口，排氣口的尺寸設計為
使得橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中，在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處氣泡排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨7jC腔室具有長形形狀，以使側(cè)壁中的兩個相對于其它
側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在每
個墨7JC腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，所述每排的障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
任選地，所述噴嘴設置為多排，以使噴嘴中心共線并且沿著每排的噴
嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
任選地，所述噴嘴板具有外表面，所述外表面具有用于減少靜摩擦系數(shù)(被稱為"靜態(tài)摩擦")的結(jié)構(gòu)。
在九方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，包括
長形墨水腔室的陣列，每個墨7jc腔室具有噴嘴、通過噴嘴噴射墨水的致動器以及使墨水填充所述腔室的側(cè)壁開口；其中，
所述開口在所述腔室的其中一個長側(cè)壁中。
將所述墨水腔室構(gòu)造為^f吏它們具有減少墨水填充時間的側(cè)部入口，所 t、口較寬，因此填充流速較高。
任選地，所述墨水腔室由在噴嘴板和晶片基材之間延伸的側(cè)壁來限定，并且所述致動器是熱致動器，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的長形加熱器元件。
在另一方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，所述墨打印頭進一步包括用于可選擇性地給熱致動器提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電路，從而它們的觸點與由驅(qū)動電i^供的各個電極形成電連接，其中，所述熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)。
任選地，所述加熱器元件由加熱器材料的長形條形成，所述電極是驅(qū) 動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域，并且所述墨7jC腔室構(gòu)造成在所述腔室中由觸點來懸置所述加熱器元件。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在所述電極之間延伸。
任選地，每個墨7jc腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，所述致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水；
任選地，每個墨水腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度設置為一行，并且所述噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則地間隔開。
任選地，所述噴嘴是橢圓形的。
任選地，所述橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管 (FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。
任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。
在另一方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在噴嘴板和下面的晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨7jC腔室的開口流體連通。
在另一方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包
括多個限定在晶片基材中的墨7jc入口；其中，每個墨水管道與至少一個墨水入口流體連通，所述墨水入口用于接收墨水以供給墨水腔室。
任選地，每個墨水管道與兩個墨7JC入口流體連通。
任選地，每個墨7JC入口具有墨水滲透和排氣口，排氣口的尺寸設計為
使得橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中，在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處氣泡排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨7jC腔室具有長形形狀，以使側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在每個墨水腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，所述每排的障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
任選地，所述噴嘴設置為多排，以使噴嘴中心共線并且沿著每排的噴
嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
任選地，所述噴嘴板具有外表面，所述外表面具有用于減少靜摩擦系數(shù)(被稱為"靜態(tài)摩擦")的結(jié)構(gòu)。
在第十方面，本發(fā)明拔:供一種噴墨打印頭，包括
墨7jc腔室的陣列，每個墨水腔室具有噴嘴、用于通過噴嘴噴射墨水的致動器、允許墨水填充所述腔室的入口開口、以及在入口開口處的過濾器結(jié)構(gòu)；其中，
所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，所述每排的障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
當墨水iiA腔室時過濾所述墨7JC會除去所述污染物和氣泡，但是這樣也妨礙進入所述腔室的墨水流。本發(fā)明使用在流動路徑中具有多排障礙物的過濾器結(jié)構(gòu)。所述多排彼此偏移從而引起湍流。i^t噴嘴填充速度具有最小的影響，但是所述障礙物可能保留住氣泡或者其它污染物。
任選地，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有兩排障礙物。
任選地，所述墨水腔室的陣列由在噴嘴板和晶片基材之間延伸的側(cè)壁限定，并且所述障礙物是在晶片基材和噴嘴板之間延伸的柱體。
任選地，所述致動器是熱致動器，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的長形加熱器元件。
在另一方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括用于可選擇性地給熱致動器提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電路，以使它們的觸點與由驅(qū)動電5^供的各個電極形成電連接，其中所述熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)。任選地，所述加熱器元件由加熱器材料的長形條形成，所述電極是驅(qū) 動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域，并且所述墨水腔室構(gòu)造成在所述腔室中由觸點來懸置所述加熱器元件。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在所述電^L之間延伸。
任選地，每個墨水腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，所述致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水。
任選地，每個墨7jc腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度設置為一行，并且所述噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則的間隔開。
任選地，所述噴嘴是橢圓形的。
任選地，所述橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管 (FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。
任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。
在另一方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在噴嘴板和下面的晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨水腔室的開口流體連通。
在另一方面，本發(fā)明拔:供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括多個限定在晶片基材中的墨水入口；其中，每個墨水管道與至少一個墨 7jc入口流體連通，所述墨水入口用于接收墨水以供給墨水腔室。
任選地，每個墨水管道與兩個墨水入口流體連通。
任選地，每個墨水入口具有墨水滲透和排氣口，墨水滲透和排氣口的大小設計為使得橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中，在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處氣泡排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨7jc腔室具有長形形狀，以使側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
任選地，所述噴嘴設置為多排，以使噴嘴中心共線并且沿著每排的噴嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
在第十一方面，本發(fā)明提供一種與噴嘴壓蓋機一起使用的噴墨打印
頭，當不使用打印頭時，噴嘴壓蓋M合打印頭，所述噴墨打印頭包括
噴嘴板，其限定噴嘴的陣列并具有與所述壓蓋機掩^的外表面；從而，
當壓蓋機從所述外表面上脫離時，由于在所述壓蓋機和外表面之間的
彎月面，在壓蓋機和外表面之間的殘余墨;d^移過所述外表面；其中，
所述外表面具有用于保留至少一些由彎月面沿著外表面推動的殘余墨的槽結(jié)構(gòu)。
橫向于壓蓋機脫離噴嘴板的方向的槽結(jié)構(gòu)會除去和保留彎月面中的一些墨水。然而，所述槽并不收集彎月面中的所有墨水，但是它們確實大大降低了具有不同顏色墨水的噴嘴污染的級別。
任選地，所述槽結(jié)構(gòu)是一系列蝕刻在噴射不同顏色墨水的噴嘴之間的噴嘴板的外表面中的方棱槽。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括用來可選擇性地給致動器提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電路，其中所述致動器是熱致動器，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，所述觸點與由驅(qū) 動電M供的各個電極形成電連接，所述熱致動器為務沐平面結(jié)構(gòu)。
任選地，所述加熱器元件由加熱器材料的長形條形成，所述電極是驅(qū) 動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域，并且所述墨水腔室構(gòu)造成在所述腔室中由觸點來懸置所述加熱器元件。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在所述電極之間延伸。
任選地，每個墨7jc腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，所述致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水。
任選地，每個墨7jc腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度設置為一行，并且所述噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則地間隔開。
任選地，所述噴嘴是橢圓形的。
任選地，所述橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管(FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。
任選地，所述墨水腔室的陣列由在噴嘴板和下面的晶片基材之間延伸的側(cè)壁限定，每個腔室的其中一個側(cè)壁具有用來允許墨水填充所述腔室的開口；
在噴嘴板和下面的晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨水腔室的開口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括限定
在晶片基材中的多個墨7jc入口；其中每個墨水管道與至少一個墨水入口流
體連通，所述墨7jC入口用來接收墨水以供應墨7K腔室。
任選地，每個墨水管道與兩個墨水入口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括至少一個延伸穿過每個墨水入口的注墨特征；以使在墨7jc入口處的墨水彎月面的表面張力作用為將墨水從入口處吸出并部分地沿著朝著墨水腔室的流動,^l取墨水。
任選地，每個墨水入口具有可透墨捕捉器和排氣口，排氣口的尺寸設計為使得橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中，在4吏用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處它們排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨7jc腔室具有長形形狀，以使側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在每個墨水腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，所述每排的障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
任選地，所述噴嘴設置為多排，以使噴嘴中心共線，并且沿著每排的噴嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
在第十二方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，包括噴嘴的陣列以及用來通過噴嘴噴射墨水的相應致動器；
多個與所述噴嘴流體連通的墨水入口孔，每個墨7jc入口孔具有可透墨捕捉器和排氣口，排氣口的尺寸設計為使得橫跨排氣口的墨水彎月面的表
面張力阻止墨水滲漏；其中在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到達排氣口，在排氣口處氣泡排出到環(huán)境中。
通過在墨7jC入口處捕捉氣泡并指引它們到達小的排氣口，可以在沒有任何墨7jC滲漏的情況下有效地將它們從墨流中除去。所述捕捉器也能用作
入口注墨特征(下文有述)。
在另一方面，本發(fā)明拔:供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括墨水腔室的陣列，每個墨水腔室具有至少一個噴嘴和至少一個致動器，所述腔室由在噴嘴板和下面的晶片基材之間延伸的側(cè)壁限定，每個腔室的其中一個側(cè)壁具有允許墨水填充所述腔室的開口；其中，每個墨水入口孔與多個墨7jc腔室的開口流體連通。
在另一方面，^^供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括多個在所述晶片基材和噴嘴板之間的墨水管道，其中每個墨水入口孔與多個墨水腔室的開口流體連通。
任選地，每個墨水管道與至少兩個墨7JC入口孔流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括用來可選擇性地給致動器提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電路，其中所述致動器是熱致動器，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，所述觸點與由驅(qū) 動電路提供的各個電極形成電連接，所述熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)。
任選地，所述加熱器元件由加熱器材料的長形條形成，所述電極是驅(qū) 動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域，并且所述墨水腔室構(gòu)造成在所述腔室中由觸點來懸置所述加熱器元件。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在所述電極之間延伸。
任選地，每個墨水腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，所述致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水。
任選地，每個墨水腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度設置為一行，并且所述噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則地間隔開。任選地，所述噴嘴是橢圓形的。
任選地，所述橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管
(FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。
任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。
任選地，每個墨水管道與兩個墨水入口流體連通。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括至少一個延伸穿過每個墨7K入口的注墨特征；以4吏在墨水入口處的墨水彎月面的表面張力作用為將墨水從入口處吸出并部分地沿著朝向墨水腔室的流動5M圣抽取墨水。
任選地，每個墨水入口具有可透墨捕捉器和排氣口，排氣口的尺寸設
計為使得橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中，在使
用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處氣泡排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨水腔室具有長形形狀，以使側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于^f吏墨水填充所述腔的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在每個墨水腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，所述每排的障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
任選地，所述噴嘴設置為多排，以使噴嘴中心共線并且沿著每排的噴
嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
在第十三方面，本發(fā)明提供一種噴墨打印頭，包括
墨水腔室的陣列，其由在噴嘴板和下面的晶片基材之間延伸的側(cè)壁限定，每個腔室具有在噴嘴板中的噴嘴以及通過噴嘴噴射墨水的致動器，每
個腔室的其中一個側(cè)壁具有用來允許墨水填充所述腔室的開口；
在所述噴嘴板和下面的晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個墨
7K腔室的開口流體連通；以及
限定在所述基材中的多個墨7jc入口；其中，所述墨水管道與多個墨7jC入口流體連通，所述流體入口用來接收墨水以填充所述墨水腔室。
通過引入提供幾個噴嘴的墨水管道，所述墨水管道本身由幾個墨水入口供給，這樣降低所述噴嘴因入口堵塞而缺少墨水的機率。如果一個入口被堵塞，則所述墨水管道會從晶片中的其它入口吸取較多的墨水。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括用來可選擇地給致動器提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電路，其中所述致動器是熱致動器，每個致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，所述觸點與由驅(qū) 動電#供的各個電極形成電連接，所述熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)。
任選地，所述加熱器元件由加熱器材料的長形條形成，所述電極是驅(qū) 動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域，并且所述墨水腔室構(gòu)造成在所述腔室中由觸點來懸置所述加熱器元件。
任選地，蝕刻在驅(qū)動電路中的溝槽在所述電^L之間延伸。
任選地，每個墨水腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，所述致動器通過腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水。
任選地，每個墨7jc腔室具有兩個噴嘴。
任選地，在每個腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度設置為一行，并且所述噴嘴的中心軸線沿著加熱器元件規(guī)則地間隔開。
任選地，所述噴嘴是橢圓形的。
任選地，所述橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
任選地，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管 (FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。
任選地，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓是2.5伏。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括至少一個延伸穿過每個墨水入口的注墨特征；以使在墨水入口處的墨水彎月面的表面張力作用為將墨水從入口處吸出并部分地沿著朝向墨水腔室的流動5M ^L取墨水。
任選地，每個墨水入口具有可透墨捕捉器和排氣口，排氣口的尺寸設計為使得橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中，在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到排氣口，在排氣口處氣泡排出到環(huán)境中。
任選地，所述墨水腔室具有長形形狀，以4吏側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的開口在其中的一個長側(cè)壁中。
在另一方面，提供一種噴墨打印頭，所述噴墨打印頭進一步包括在每個墨水腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，所述每排的障礙物被間隔開，以4吏它們與相鄰排里的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
任選地，所述噴嘴設置為多排，以使噴嘴中心共線并且沿著每排的噴
嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
任選地，所述噴嘴板具有外表面，所述外表面具有用于減少靜摩擦系數(shù)(被稱為"靜態(tài)摩擦")的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的打印頭包括多個噴嘴、還有腔室以及一個或者多個對應于每個噴嘴的加熱器元件。所述打印頭的最小重復單元具有給一個或多個腔室供給墨水的墨水供應入口。通過重復這些單個單元形成整個噴嘴陣列。在此，這種單個單元稱作"單位單元"。
而且，術(shù)語"墨水"用來表示任何可噴射的液體，并不受限于含有彩色染料的普通墨水。無顏色的墨水的示例包括定色液、紅外吸收墨水、功能性化學制劑、膠粘劑、生物流體、藥劑、水和其它溶劑等等。所述墨水或者可噴射液體不必是嚴格的液體，可以包括固體顆粒懸浮液。

現(xiàn)在僅參考附圖通過示例來闡述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其中，
圖1示出在根據(jù)本發(fā)明的打印頭上的MEMS噴嘴陣列的部分制造的單位單元，所述單位單元沿圖3中的A-A截?。?br> 圖2是圖1中部分制造的單位單元的立體圖3示出與加熱器元件溝槽的蝕刻相關(guān)聯(lián)的掩模；
圖4是在溝槽蝕刻之后的單位單元的剖視圖；圖5是圖4所示的單位單元的立體圖6是與圖7所示的犧牲光刻膠沉積相關(guān)聯(lián)的掩模；
圖7示出在犧牲光刻膠溝槽沉積之后的單位單元，其中具有在犧牲材料的邊緣和所述溝槽的側(cè)壁之間的間隙的放大圖8是圖7所示的單位單元的立體圖9示出在犧牲光刻膠的重新流動而封閉沿著溝槽側(cè)壁的間隙之后的單位單元；
圖IO是圖9所示的單位單元的立體圖11是示出加熱器材料層沉積的剖視圖12是示出在圖11中的單位單元的立體圖13是與圖14中示出的加熱器材料的金屬蝕刻相關(guān)聯(lián)的掩模；
圖14是示出成形加熱致動器的金屬蝕刻的剖視圖15是圖14中示出的單位單元的立體圖16是與圖17中示出的蝕刻相關(guān)聯(lián)的掩模；
圖17示出光刻膠層的沉積和隨后對CMOS驅(qū)動層頂部上的鈍化層的墨^C入口蝕刻；
圖18是圖17所示的單位單元的立體圖19示出穿過鈍化層和CMOS層到下面的硅晶片的氧化蝕刻；
圖20是圖19所示的單位單元的立體圖21是深度各向異性蝕刻進硅晶片的墨水入口；
圖22是圖21所示的單位單元的立體圖23是與圖24所示的光刻膠蝕刻相關(guān)聯(lián)的掩模；
圖24示出為所述腔室室頂和側(cè)壁形成開口的光刻膠蝕刻；
圖25是圖24所示的單位單元的立體圖26示出所述側(cè)壁和風險材料的沉積；
圖27是圖26所示的單位單元的立體圖；圖28是與圖29所示的噴嘴凸緣蝕刻相關(guān)聯(lián)的掩模；
圖29示出形成噴嘴孔凸緣的室頂層蝕刻；
圖30是圖29所示的單位單元的立體圖31是與圖32示出的噴嘴孔蝕刻相關(guān)聯(lián)的掩模；
圖32示出形成橢圓形噴嘴孔的室頂材料蝕刻；
圖33是圖32所示的單位單元的立體圖34示出第一和第二犧牲層的氧等離子體釋放蝕刻；
圖35是圖34所示的單位單元的立體圖36示出在^^放蝕刻后的單位單元，以及晶片的相對側(cè)；
圖37是圖36所示的單位單元的立體圖38是與圖39示出的反向蝕刻相關(guān)聯(lián)的掩模；
圖39示出反向蝕刻進晶片的墨水供應槽道；
圖40是圖39所示的單位單元的立體圖41示出通過后側(cè)蝕刻的晶片薄化；
圖42是圖41所示的單位單元的立體圖43是在根據(jù)本發(fā)明的打印頭上的噴嘴陣列的局部立體圖44示出單位單元的平面視圖45示出圖44中單位單元的立體圖46是兩個單位單元的示意性平面視圖，其中兩個單位單元已經(jīng)被移走室頂層，但是僅用輪廓線示出某些室頂層特征。
圖47是兩個單位單元的示意性平面視圖，其中兩個單位單元已經(jīng)被移走室頂層，但是僅以輪廓線示出噴嘴開口；
圖48是在所述腔室的側(cè)壁上具有墨水入口孔的單位單元的局部示意性平面視圖49是單位單元的示意性平面視圖，其中單位單元的室頂層已經(jīng)被移走，但是僅以輪廓線示出噴嘴開口；
圖50是具有靜摩擦減小結(jié)構(gòu)和紙灰塵顆粒的噴嘴板的局部平面視圖；圖51是具有殘余墨水槽的噴嘴板的局部平面視圖52是示出依照用來避免夾條(stringer)的現(xiàn)有技術(shù)的SAC1光刻膠沉積的局部剖視圖53是示出沉積在圖52中的SAC1光刻膠平臺上的加熱器材料層的沉積的局部剖視圖；以及
圖54是在每個腔室中具有多個噴嘴與致動器的單位單元的局部示意性剖視圖。
具體實施例方式
在接下來的描述中，相應的參考標號涉;M目應零件。為了方便，各參考標號所表示的特征如下所列。
MNNMPN系列零件列表
1 噴嘴單位單元
2 硅晶片
3 在CMOS金屬層中的最頂部鋁金屬層
4 鈍化層
5 CVD氧化物層
6 在最頂部鋁金屬層3中的墨水入口開口
7 在最頂部鋁金屬層3中的蝕坑開口
8 蝕坑
9 電極
10 SAC1光刻膠層
11 加熱器材料(TiAlN)
12 熱致動器
13 光刻膠層
14 蝕刻穿過光刻膠層的墨水入口開口
15 墨水入口通道
16 SAC2光刻膠層
17 腔室側(cè)壁開口
18 前槽道注墨特征
19 在墨水入口處的屏障結(jié)構(gòu)20 腔室室頂層
21 室頂
22 側(cè)壁
23 墨水管道
24 噴嘴腔室
25 橢圓形噴嘴凸緣
25 (a)內(nèi)唇部 25 (b )外唇部
26 噴嘴孔
27 墨^C供應槽道
28 觸點
29 加熱器元件
30 氣泡箱
32 氣泡滯留結(jié)構(gòu)
34 可透墨結(jié)構(gòu)
36 放氣孔
38 墨水腔室
40 雙排過濾器
42 紙灰塵
44 墨7贈
46 在SAC1和溝槽側(cè)壁之間的間隙
48 溝槽側(cè)壁
50 SAC1繞著溝槽邊緣的凸起唇部
52 加熱器材料的較薄傾斜部分
54 在串連的加熱器元件之間的冷點
56 噴嘴板
58 柱狀凸起
60 側(cè)壁墨水開口
62 墨水填充開口
MEMS制造工藝
MEMS制造工藝在CMOS處理完成后在硅晶片上構(gòu)造噴嘴結(jié)構(gòu)。圖 2是噴嘴單位單元100在CMOS處理完成后、并在MEMS處理之前的剖面立體圖。
在晶片的CMOS處理過程中，向硅晶片2上沉積四個金屬層，所述金屬層散置于夾層介電(ILD)層之間。所述四個金屬層稱為Ml層、M2 層、M3層和M4層，并且在CMOS處理過程中被按順序地構(gòu)建在晶片上。這些CMOS層為操作所述打印頭提供所有的驅(qū)動電路和邏輯電路。
在完成的打印頭中，每個加熱器元件致動器經(jīng)由限定在最外面的M4 層中的一對電極連接到CMOS。因此，所述M4CMOS層是用于晶片的隨后MEMS處理的基礎。所述M4層還沿著每個打印頭集成電路的縱向邊緣限定焊接區(qū)。這些焊接區(qū)(未示出)允許經(jīng)由自焊接區(qū)延伸的絲焊將所述CMOS連接到微處理器。
圖1和圖2示出鋁M4層3,該鋁M4層3具有沉積在其上的鈍化層 4。(在這些圖中僅示出M4層的MEMS特征，M4層的主要CMOS特征設置在噴嘴單位單元的外部)。所述M4層3具有1微米的厚度，并且自身沉積在2微米的CVD氧化物層5上。如圖1和圖2所示，所述M4層3 具有墨水入口開口 6和蝕坑開口 7。這些開口限定隨后在MEMS處理過程中形成的墨水入口和蝕坑的位置。
在單位單元1的MEMS處理過程開始之前，通過蝕刻穿過鈍化層4 來限定沿著每個打印頭集成電路的縱向邊緣的焊接區(qū)。這種蝕刻暴露出在焊接區(qū)位置處的M4層3。對于這一步驟，所述噴嘴單位單元1由光刻膠完全it掩，因此不受蝕刻的影響。
參照圖3至圖5, MEMS處理過程的第一階段蝕刻出經(jīng)由鈍化層4和 CVD氧化層5的蝕坑8。使用由圖3所示的暗色調(diào)蝕坑^^所曝光的光刻膠層(未示出)來限定這種蝕刻。從M4層3的頂部測量，蝕坑8具有2 微米的深度。在蝕刻蝕坑8的同一時間，借助于穿過鈍化層4而部分地暴露M4層3的方式在蝕坑的兩側(cè)限定電極9。在完成的噴嘴中，所述加熱器元件橫跨蝕坑8而懸置于電極9之間。
在下一步驟中(圖6至圖8)，對所述蝕坑8填充由光刻膠10構(gòu)成的第一犧牲層("SAC1")。先將2微米的高粘性光刻膠層旋涂到晶片上，然后使用圖6所示的暗色調(diào)^膜曝光。所述SAC1光刻膠10形成平臺，所述平臺用于橫跨在蝕坑8兩側(cè)的電極9的加熱器材料的隨后沉積。因此，SAC 1 光刻膠10具有與電極9的上表面齊平的平坦上表面很重要。同時，SAC1光刻膠必須完全填充蝕坑8，以避免橫跨蝕^伸并且使電極9短路的導電加熱器材料的"夾條"。
通常，當用光刻膠填充溝槽時，有必要對溝槽周界外側(cè)的光刻膠進行曝光，從而確保光刻膠填充到溝槽的壁，因此避免在隨后沉積步驟中的"夾條"。然而，這種技術(shù)導致繞著溝槽周界產(chǎn)生光刻膠的凸起(或者釘狀) 邊緣。這是不期望的，因為在隨后的沉積步驟中，材料會不均勻地沉積在凸起邊緣上—一在邊緣上的豎直表面或者傾斜表面將會比填充溝槽的光刻膠的水平平坦表面接收更少的沉積材料。結(jié)果使在材料沉積薄的區(qū)域內(nèi) 具有"電阻熱點"。
如7所示，本處理過程使用圖6所示的掩模對在蝕坑8 (例如，在0.5 微米內(nèi))周壁的內(nèi)側(cè)的SAC1光刻膠10進行精確的曝光。這樣保證SAC1 光刻膠IO的平坦上表面并且避免繞著蝕坑8的周界凸緣產(chǎn)生光刻膠的任何釘狀區(qū)域。
在SAC1光刻膠10的曝光之后，通過加熱，所述光刻膠重新流動。重新流動所述光刻膠使其流到蝕坑8的壁處，從而精確地填充蝕坑的壁。圖9和圖10示出在重新流動后的SAC1光刻膠。所述光刻膠具有平坦的上表面并與形成電極9的M4層3的上表面齊平。在重新流動之后，對所述 SAC1光刻膠進行U.V.固化和/或烤干，從而避免在加熱器材料的隨后沉積步驟中的任何重新流動。
圖ll和圖12示出在將0.5微米的加熱器材料11沉積到8入<:1光刻膠 IO上之后的單位單元。由于上述的重新流動處理過程，所述加熱器材料ll 得以均勻沉積并沉積為位于電極9和SAC1光刻膠IO上方的平面層。所述加熱器材料可由任何合適的導電材料構(gòu)成，例如TiAl、TiN、TiAlN、TiAlSiN 等。典型的加熱器材料沉積處理過程可包括按順序沉積100 A的TiAl種子層、2500A的TiAlN層、另一 IOOA的TiAl種子層以及最后再一 2500A的 TiAlN層。
參考圖13至15,在下一個步驟中，蝕刻加熱器材料ll的層從而限定熱致動器12。每一個致動器12具有觸點28,觸點28與SAC1光刻膠兩側(cè) 的各個電極9建立電連接。加熱器元件29在其相應觸點28之間跨設。
這種蝕刻由使用圖13所示的暗色調(diào)掩模曝光的光刻膠層(未示出) 來限定。如圖15所示，加熱器元件12是i^i殳在一對電極9之間的線性梁。然而，所述加熱器元件12可以選擇性地采取其它構(gòu)造，例如在申請人的美國專利號為6,755,509的專利中公開的那些構(gòu)造，在此通過引用將該專利的內(nèi)容納入本申請。例如，具有中央空缺部分的加熱器元件29構(gòu)造對于最小化在墨水噴射過程中氣泡破裂時作用在加熱器材料上的空穴力的有害效果是有利的。也可采用其它形式的空穴保護方法，例如"氣泡排氣，，以及使用自身鈍化材料。在美國專利申請(我們的巻號為MTC001US)中詳細討論了這些空穴處理技術(shù)。
在接下來的順序步驟中，經(jīng)由鈍化層4、氧化層5和硅晶片2蝕刻用于噴嘴的墨7K入口。在CMOS處理過程中，每個金屬層具有穿過其進行蝕刻的墨7jC入口開口 (參見例如圖1中M4層3中的開口 6)，用于為這個墨水入口蝕刻做準備。這些金屬層連同散布的ILD層形成用于墨水入口的密封環(huán)，從而阻止墨水滲透進CMOS層。
參考圖16至18，光刻膠13的較厚層被旋涂在晶片上并且使用圖16 所示的暗色調(diào)掩模而進行曝光。光刻膠13的所需厚度取決于對用來蝕刻墨水入口的深反應離子蝕刻(DRIE)的選擇。在光刻膠13中限定墨水入口開口 14，所述晶片為l^的蝕刻步驟做好準備。
在第一蝕刻步驟中(圖19和20 )，介電層(鈍化層4和氧化層5 )被蝕刻穿透一直到下面的硅晶片。也可使用任何標準的氧化蝕刻(例如 (VC4F8等離子體)。
在第二蝕刻步驟(圖21和圖22)中，使用相同的光刻膠掩模13，將墨水入口 15蝕刻為在硅晶片2中深度達25微米。對于這種蝕刻，也可使用任何標準的各向異性DRIE——例如Bosch蝕刻(見美國專利第 6,501,893和6,284,148號)。在蝕刻墨7jC入口 15之后，通過等離子體灰化方法將光刻膠層13除去。
在下一個步驟中，用光刻膠填塞墨水入口 15并且在SAC1光刻膠10 和鈍化層4的頂部上建立光刻膠16的第二犧牲層("SAC2")。所述SAC2 光刻膠16用作用于室頂材料隨后沉積的平臺，室頂材料的隨后沉積形成用于每個噴嘴腔室的室頂和側(cè)壁。參考圖23至25， a 6微米的高粘性光刻 M被旋涂在晶片上并且使用圖23所示的暗色調(diào)掩模進行曝光。
如圖23和25所示，所述掩模曝光SAC2光刻膠16中與腔室側(cè)壁和用于墨水管道側(cè)壁位置對應的側(cè)壁開口 17。此外，開口 18和19分別相鄰于被填塞的入口 15和噴嘴腔室出口而進行膝光。在隨后的室頂沉積步驟中，這些開口 18和19會由室頂材料填充，并且在本發(fā)明的噴嘴設計中這些開口 18和19提供獨特的優(yōu)點。特別地，由室頂材料填充的開口 18用作注墨特征，其有助于將墨水^V口 15吸入到每個噴嘴腔室中。下面對此進行更詳細的描述。由室頂材料填充的開口 19用作過濾器結(jié)構(gòu)和射流串擾屏障。這些有助于阻止氣泡^/v噴嘴腔室中，并且有助于傳播熱致動器12 產(chǎn)生的壓力脈沖。
參考圖26和27，在下一個階段通過PECVD方法在SAC2光刻膠16 上沉積3微米的室頂材料20。室頂材料20填充SAC2光刻膠16中的開口 17、 18和19，從而形成具有室頂21和側(cè)壁22的噴嘴腔室24。在室頂, 料20的沉積過程中，也形成給每個噴嘴腔室提供墨水的墨水管道23。此外，同時還形成所有注墨特征和過濾器結(jié)構(gòu)(未示出在圖26和27中)。所述室頂21 — 一每個室頂都對應于相應的噴嘴腔室24—一橫跨位于一排中的相鄰噴嘴腔室，從而形成連續(xù)的噴嘴板。所述室頂材料20可由任何合適的材料一一例如氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氮化鋁等構(gòu)成。
參考圖28至30，下一個階段通過蝕刻掉2微米的室頂材料20來限定室頂21中的橢圓形噴嘴凸緣25。這種蝕刻使用由圖28所示的暗色調(diào)凸緣掩模所曝光的光刻膠層(未示出)來限定。所述橢圓形凸緣25包括兩個共軸線凸緣唇部25a和25b，凸緣唇部25a和25b設置在與它們相應的熱致動器12上方。
參考圖31至33，下一個階段通過蝕刻穿過材料20的由凸緣25界定的剩余部分，從而在室頂21中限定橢圓形噴嘴孔26。這種蝕刻使用由圖 31所示的暗色調(diào)室頂掩模所曝光的光刻膠層(未示出)來限定。所述橢圓形噴嘴孔26設置在熱致動器12上方，如圖33所示。
現(xiàn)在所有的MEMS噴嘴特征完全形成，下一個階段通過02等離子體灰化方法來除去SAC1和SAC2光刻膠層10和16 (圖34和35 )。在灰化后，所述熱致動器12懸置在蝕坑8上方的單一平面內(nèi)。觸點28和加熱器元件29的共面沉積提供與電極9的有效電連接。
圖36和圖37示出在灰化SAC1光刻膠層10和SAC2光刻膠層16后的硅晶片2的整個厚度(150微米)。
參考圖38至40，一旦晶片的前側(cè)MEMS處理過程完成，就使用標準的各向異性DRIE從晶片的后側(cè)蝕刻墨水供應槽道27，從而與墨水入口 15相遇。這種后側(cè)蝕刻使用由圖38所示的暗色調(diào)4^模所曝光的光刻膠層 (未示出)來限定。墨7JC供應槽道27使晶片后側(cè)和墨水入口 15之間流體連接。
最后，參考圖41和42，通it^側(cè)蝕刻使所述晶片變薄135微米。圖 43示出在完成的打印頭集成電路的剖面立g圖中的相鄰三排噴嘴。每排噴嘴具有沿著其長度延伸并^排中多個墨水入口 15供應墨水的相應墨 7JC供應槽道27。所述墨7jC入口又給每排的墨水管道23供應墨水，并且每個噴嘴腔室接收來自那排共用墨水管道的墨水。
具體實施方式

的特征和優(yōu)點
下文在合適的副標題下方討論本發(fā)明實施方式的某些特定特征以及這些特征的優(yōu)點。除非上下文明確排除某些圖并明確指出相關(guān)的那些圖，否則可i人為這些特征與涉及本發(fā)明的所有附圖相關(guān)。
低損耗電極
如圖41和圖42所示，加熱器元件29懸置在所述腔室內(nèi)。這樣確保當對所述腔室注墨時加熱器元件浸入在墨水中。完全將加熱器元件浸入在墨水中顯著得提高了打印頭效率。更加少的熱量^下面的晶片基材中，從而更多的輸入能量被用來產(chǎn)生噴射墨水的氣泡。
為了懸置加熱器元件，所述觸點可用來將所述元件支撐到升高位置。本質(zhì)上，在加熱器元件任何一端的觸點可以具有豎直部分或者傾斜部分，從而將CMOS驅(qū)動上的各個電極連接到處于升高位置的所述元件。然而，沉積在豎直表面或者傾斜表面上的加熱器材料比沉積在水平表面上的加熱器材料薄。為了避免由較薄部分引起的不期望的電阻損耗，熱致動器的觸點部分需凍^較大。較大的觸點占據(jù)晶片表面上的非常大的面積并限制噴嘴組裝密度。
為了浸入加熱器，本發(fā)明在電極9之間蝕刻有蝕坑或者溝槽8，從而降低腔室底板的高度。如上所述，光刻膠層(SAC) 10 (見圖9)沉積在溝槽8中從而為加熱器元件提供平臺。然而，在溝槽8中沉積SAC10并用加熱器材料層筒單對SAC10進行覆蓋，會導致在SAC10和溝槽8的側(cè)壁 48之間的間隙46中形成夾條(如關(guān)于圖7先前所描述的)。之所以形成間隙是因為難以精確地將所述掩模與溝槽8的側(cè)壁匹配。通常，當經(jīng)掩模的光刻膠被曝光時，在蝕坑的側(cè)面和SAC之間形成間隙46。當所述加熱器材料層沉積時，其填充這些間隙從而形成"夾條"(如同所知道的)。在金屬蝕刻(其形成加熱器元件)和釋放蝕刻(最后除去SAC)之后，所述夾 M持在溝槽8中。所述夾條會使所述加熱器短路以使加熱器不能產(chǎn)生氣泡。
現(xiàn)參考圖52和53,其示出用于避免夾條的"傳統(tǒng)"技術(shù)。通過制造使SAC曝光地稍微大于溝槽8的UV掩模，所述SAC10會沉積在側(cè)壁48 之上從而沒有間隙形成。遺憾的是，這樣產(chǎn)生圍繞溝槽頂部的凸起唇部50。當沉積加熱器材料層11時(見圖53)，在唇部50的豎直表面或者傾斜表面52上的加熱器材料層11較薄。在進行金屬蝕刻和釋放蝕刻之后，所以這些薄的唇部結(jié)構(gòu)52保留并因為局部薄化增加了電阻而引起"熱點"。這些熱點影響加熱器的操作并且通常降低加熱器壽命。
如上所述，申請人已發(fā)現(xiàn)重新流動SAC10會封閉間隙46,從而使得在電極9之間的平臺是完全平坦的。這使得整個熱致動器12是平坦的。具有直接沉積在CMOS電極9上的觸點并具有懸置的加熱器元件29的熱致動器的平面結(jié)構(gòu)避免了由豎直表面或者傾斜表面所引起的熱點，從而在沒有較大電阻損耗增加的情況下所述觸點可以具有更小的結(jié)構(gòu)。低電阻損耗保持懸置加熱器元件的高效操作，并且小觸點尺寸便于在打印頭上緊密地組裝噴嘴。
用于每個腔室的多個噴嘴
參考圖49,所示出的單位單元具有兩個獨立的墨水腔室38，每個腔室具有在相應一對觸點28之間延伸的加熱器元件29。可透墨結(jié)構(gòu)34設置在墨水填充開口中，從而所述墨水能ii^所述腔室，但是在啟動時，所述結(jié)構(gòu)34提供足夠的液壓阻力從而將任何回流或者射流串擾降低到可接受的水平。
墨7jC從晶片的相反側(cè)穿過墨水入口 15而供給。注墨特征(priming features) 18延伸i^^V口開口，從而墨水彎月面不會將自身釘在開口的周緣并且不會阻止墨水流動。來自入口 15的墨水填充向單位單元的兩個腔室38供墨的側(cè)部墨水管道23。
代M個腔室具有單個噴嘴的形式，每個腔室38具有兩個噴嘴25。當所述加熱器元件29啟動時(形成氣泡)，噴射出兩個墨滴；>^每個噴嘴 25噴出一個墨滴。每個單獨的墨滴比在腔室只具有一個噴嘴的情況噴射的單個墨滴具有更小的體積。通過同時從單個腔室中噴射出多個墨滴提高了打印質(zhì)量。
每個噴嘴在噴射的墨滴中有一定程度的錯誤指引方向。取決于錯誤指引方向的程度，這對打印質(zhì)量來說是有害的。通過給腔室提供多個噴嘴，每個噴嘴噴射更小體積的墨滴，并且這些墨滴具有不同的錯誤指引方向。與被餘溪指引的單個較大墨滴相比，在不同方向上^L錯誤指引的幾個小墨滴對打印質(zhì)量的損害較小。申請人已發(fā)現(xiàn)，眼睛能夠平均每個小墨滴的錯誤指引方向并有效地"看到，，來自單個墨滴的具有極小的總g指引方向的圓點。
多個噴嘴腔室也能比單個噴嘴腔室更高效地噴射墨滴。所述加熱器元件29是長形的懸臂TiAlN梁，并且其形成的氣泡同樣是長形的。由長形氣泡產(chǎn)生的壓力脈沖M使墨水噴射穿it4中央設置的噴嘴。然而，來自壓力脈沖的一些能量消散在與氣泡的幾何形狀和噴嘴的幾何形狀之間的不匹配性相關(guān)聯(lián)的液壓損失中。
沿著加熱器元件29的長度間隔開的幾個噴嘴25降低了氣泡形狀和墨
7m噴射通過的噴嘴結(jié)構(gòu)之間的幾何差異性。這樣又降低了對墨水噴射的
液壓阻力并且因此提高了打印頭效率。
經(jīng)由相鄰墨水腔室填充墨水腔室
參考圖46,示出兩個相對的單位單元。在這個實施方式中，單位單元具有四個墨7JC腔室38。所述腔室由側(cè)壁22和可透墨結(jié)構(gòu)34限定。每個腔室具有其自己的加熱器元件29。所述加熱器元件29成對設置并串連。在每一對加熱器元件29之間是具有較低電阻或者較大熱耗散的"冷點，，54。這樣確保氣泡在冷點54處不會成核，因此所述冷點形成用于每對加熱器元件的外觸點28之間的共用觸點。所述可透墨結(jié)構(gòu)34使墨水在墨滴噴射后填充腔室38，但是阻礙來自每個加熱器元件29的壓力脈沖從而降低在相鄰腔室之間的射流串擾?？梢?理解的是,這個實施方式與以上討論的在圖49中所示的實施方式具有許多相似點。然而，本發(fā)明的實施方式有效地將圖49中的較長的腔室分成兩個獨立的腔室。這進一步調(diào)整了由加熱器元件29形成的氣泡的幾何形狀與噴嘴25的形狀，從而降低了在墨滴噴射過程中的液壓損失。這可在不降低噴嘴密度的情況下獲得，但是這樣確實給制造過程增加了一些復雜性。
用于將墨水配送到陣列中每個墨水腔室的管道(墨水入口 15和供應管道23)會占據(jù)相當大比例的晶片面積。il^于在打印頭上的噴嘴密度來說是一個限制因素。通過4吏一些墨7K腔室成為到達其它墨7JC腔室的墨水流動路徑的一部分，同時保持每個腔室充分擺脫射流串擾，降低了墨水供應管道所占據(jù)的晶片面積損失量。
具有多個致動器和相應噴嘴的墨水腔室
參考圖54，所示出的單位單元具有兩個腔室38;每個腔室具有兩個加熱器元件29和兩個噴嘴25。以上關(guān)于圖49所示的實施方式討論了通過每個腔室使用多個噴嘴來有效減少墨滴4^指引方向。通過參考圖46所示的實施方式在上面討論了將單個長形腔室分成多個獨立腔室的附加好處，每個獨立腔室具有各自的致動器。本實施方式在每個腔室中使用多個噴嘴和多個致動器來在極大地降低復雜設計的情況下獲得具有圖46中實施方式的大多數(shù)優(yōu)點。由于具有簡單的設計，因此降低了單位單元的整個尺寸從而允許更大的噴嘴密度。在所示出的實施方式中，單位單元的覆蓋區(qū)是 64微米長16微米寬。
所述可透墨結(jié)構(gòu)34是在通向每個腔室38的墨水填充開口處的單個柱體，而不是如圖46實施方式所示的三個間隔開的柱體。所述單個柱體具有這樣的橫截面輪廓即該橫截面輪廓對填充流動的阻力更小，但是對由于啟動壓力脈沖所致的突然回流具有更大的阻力?？赏瑫r沉積在每個腔室中的兩個加熱器元件、連同觸點28和冷點特征54。來自共用墨7jc入口 15和供應管道23的墨水供給兩個腔室38。這些特征也^^蓋區(qū)得以減小，下面將更詳細地討論這些特征。所述注墨特征18與腔室側(cè)壁22和壁墨水管道23中的一個已制造成一體。這些特征的雙重目的本質(zhì)簡化了制造并有助于保持設計緊湊。
用于每個驅(qū)動電路的多個腔室和多個噴嘴
在圖54中，所述致動器串聯(lián)，因此通過同一驅(qū)動信號而一致地啟動從而簡化了 CMOS驅(qū)動電路。在圖46的單位單元中，在相鄰噴嘴中的致動器在同一驅(qū)動電路內(nèi)串聯(lián)。當然，在相鄰腔室中的致動器也能并聯(lián)。相反地，如果在每個腔室中的致動器在獨立的電路中，那么CMOS驅(qū)動電路會更加復雜并且所述單位單元的覆蓋區(qū)尺寸會增加。在通過用多個更小的墨滴替代的方式解決墨滴餘溪指引方向的打印頭^1計中，將幾個致動器和其各自的噴嘴結(jié)合入共用的驅(qū)動電路在打印頭IC制造和噴嘴密度兩個方面都是有效的處理方法。
高密度的熱噴墨打印頭
降低單位單元寬度使打印頭能夠具有噴嘴圖案，先前要具有這樣的噴嘴圖案需要降低噴嘴密度。當然，更低的噴嘴密度對打印頭尺寸和/或打印質(zhì)量具有相應的影響。
傳統(tǒng)地，噴嘴排與每排的在相對方向上延伸的致動器成對設置。所述多個排相對于彼此錯開以使打印分辨率(每英寸點數(shù))是沿著每排的噴嘴節(jié)距(每英寸的噴嘴)的兩倍。通過將單位單元的部件構(gòu)造為使得所述單位的整個寬度減小的方式，在不犧牲任何打印分辨率(d.p.i)的情況下，能夠?qū)⑾嗤瑪?shù)目的噴嘴設置進單排中而不是兩個錯開并且相對的排中。附圖中所示的實施方式獲得在每個線性排中每英寸大于1000個噴嘴的噴嘴節(jié)距。在這個噴嘴節(jié)距，當考慮兩個相對錯開的排時，打印頭的打印分辨率優(yōu)于照相(1600 dpi )，并且具有足夠的容量用于多余噴嘴、閉塞噴嘴補償?shù)鹊龋@樣確保打印頭的操作壽命保持為令人滿意。如上所述，圖54 所示的實施方式具有16微米寬的覆蓋區(qū)，因此沿著一個排的噴嘴節(jié)距是每英寸大約1600個噴嘴。因此，兩個偏移錯開的排產(chǎn)生大約3200d,p丄的分辨率。
由于與較窄單位單元相關(guān)聯(lián)的特別優(yōu)點的實現(xiàn)，所以申請人集中精力在識別和結(jié)合多個特4i^而降低打印頭中的結(jié)構(gòu)相關(guān)尺寸方面。例如，申請人已開發(fā)出橢圓形噴嘴、從腔室中轉(zhuǎn)移墨水入口、更好的幾何邏輯以及
更短的驅(qū)動FETs (場效應晶體管)這些特征，從而得到所示出的一些實施方式。每個貢獻特征都需要從本領(lǐng)域常用智慧出發(fā)，例如降低FET驅(qū)動電壓一一從廣泛使用的傳統(tǒng)5V降至2.5V,從而減小晶體管的長度。
減小靜摩擦的打印頭表面
靜摩擦或者如已知的"靜態(tài)摩擦"使灰塵顆粒"粘附"在噴嘴板上并且因此堵塞噴嘴。圖50示出噴嘴板56的一部分。為了清楚起見，還示出噴嘴孔26和噴嘴凸緣25。噴嘴板的外表面由柱形凸起58形成圖案，所述柱狀凸起58 vM4l表面開始延伸一段短距離。所述噴嘴板還能由其它表面結(jié) 構(gòu)一一例如間隔很近的脊、^或者H^一一形成圖案。然而，用于所示出的形成圖案的柱形凸起的合適UV掩樹艮容易制造，并且將柱體蝕刻進外表面是件簡單的事情。
通過降低靜摩擦系數(shù)，紙灰塵或者其它污染物堵塞噴嘴板中的噴嘴的可能性更小。用凸起結(jié)構(gòu)在噴嘴板的外表面形成圖案限制了灰塵顆粒接觸的表面面積。如果顆粒僅能接觸每個結(jié)構(gòu)的外末端，那么在顆粒和噴嘴板之間的摩擦是最小的，因此附連的可能性更小。如果顆粒確實附連，它們很可能由于打印頭維修循環(huán)而被除去。
入口注墨特征
參考圖47，示出的兩個單位單元在彼此相反方向上延伸。所述墨水入口通道15經(jīng)由側(cè)向墨水管道23給四個腔室38提供墨水。穿過微米級管道一一例如墨水入口 15 ——來將墨水配送到在噴墨打印頭中的獨立 MEMS噴嘴會因為不會在微米級的流動中產(chǎn)生的因素而復雜化?？尚纬蓮?月面，根據(jù)孔的幾何形狀，彎月面能將自身強有力地"釘"在孔的唇部上。這在打印頭一一例如放出所捕捉的氣泡但是保留墨水的放氣孔一一中是有用的，但是如果阻止流向一些腔室的墨水的情況下則還是有問題的。當初始用墨水對打印頭注墨時，這非?？赡馨l(fā)生。如果墨水彎月面釘在墨水入口開口處，那么由此入口供應的腔室不注墨。
為了預防這一點，兩個注墨特征18形成為它們延/f申穿it/V口孔15的平面。所述注墨特征18是從噴嘴板(未示出)的內(nèi)部延伸到入口 15周界的柱體。每個柱體18的一部分位于所述周界內(nèi)，從而在墨7JC入口處的墨水彎月面的表面張力在注墨特征18處形成，以使>^口吸出墨水。這樣從所述周界部分上"移開"彎月面M墨水朝著墨水腔室流動。
所述注墨特征18能采取許多形式，只要它們具有橫向于孔平面延伸的表面即可。此夕卜，注墨特征可以是如圖54所示的其它噴嘴特征的整^p 分。
側(cè)面ij^墨水的腔室
參考圖48,示出幾個相鄰的單位單元。在這個實施方式中，所述長形加熱器元件29平行于墨水配送管道23延伸。因此，所述長形墨7JC腔室38 也與墨水管道23對齊。側(cè)壁開口 60將腔室38連接到墨水管道23。將墨 7jC腔室構(gòu)造為使它們具有側(cè)面入口減少了墨7K填充時間。所述入口較寬，因此填充流速較高。側(cè)壁開口 60具有可透墨結(jié)構(gòu)34從而使射流串擾保持在可接受的水平。
用于墨水腔室的入口過濾器
再次參考圖47,每個腔室38的墨水填充開口具有過濾器結(jié)構(gòu)40，從而捕捉氣泡或者其它污染物。墨水中的氣泡或者固體污染物對MEMS噴嘴結(jié)構(gòu)來說是有害的。所述固體污染物能明顯地堵塞噴嘴開口，而氣泡是高度可壓縮的，如果氣泡被捕捉在墨7JC腔室中，則會吸收來自致動器的壓力脈沖。這會顯著地抑制從受影響的噴嘴進行墨水噴射。通過提供橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物形式的過濾器結(jié)構(gòu)40，并4吏每排障礙物被間隔為它們與相鄰排中的障礙物關(guān)于流動方向互不對齊，所述污染物不太可能進入腔室38，同時墨水填充流速不會過度減小。所述多個排彼此偏移并且所引起的湍流對噴嘴填充速度具有最,J、的影響，但是氣泡或者其它污染物會沿相對彎曲的流動路徑而行,這樣增加它們被障礙物40留住的機率。
所示出的實施方式使用兩排柱體形式的障礙物40,所述障礙物40在晶片基材和噴嘴板之間延伸。在多色噴墨打印頭中的色彩之間的表面屏障
現(xiàn)參考圖51，示出用于例如上述的示出在圖46中的單位單元的噴嘴 56外表面。所述噴嘴孔26直接設置在加熱器元件(未示出)的上方，并且在墨水管道23上方(見圖46)在噴嘴板56中形成一系列方棱墨^Mt44。
噴墨打印機通常具有維護站，當不使用時該維護站給打印頭加帽。為了從噴嘴板上除去多余的墨水，壓蓋機可以脫開以從噴嘴板的外表面上脫離下來。這促^吏在壓蓋機表面和噴嘴板外部之間形成墨水彎月面。通過使用接觸角滯后方法，潤濕噴嘴板外部的大部分墨水能夠得到收集并且由壓
蓋機和噴嘴板之間的彎月面吸取，接觸角滯后方法涉;s^彎月面中的表面
張力接觸所&面的角度(對于更多細節(jié)，見申請人共同未決的USSN(我們的案號為FND007US)，在此通過引用將其納入本申請)。在壓蓋機從噴嘴板完全脫離的時候，所述墨水方便地沉積為大墨珠。遺憾的是，一些墨水保留在噴嘴板上。因為彎月面從噴嘴板的整個表面吸取墨水，那么如果打印頭是多色打印頭，則剩余在給定噴嘴孔中或者周圍的殘余墨水可能與噴嘴所噴射的墨水顏色不同。由來自另一噴嘴的墨水在一個噴嘴中所引起的墨水污染會在打印中產(chǎn)生可視的偽影。
橫向于壓蓋機脫離噴嘴板的方向延伸的槽結(jié)構(gòu)44會除去和保留彎月面中的一些墨水。然而所述槽不會收集彎月面中的所有墨水，它們確實極大地降低了不同顏色墨水的噴嘴污染等級。
氣泡捕捉器
由墨水攜帶的氣泡對于打印頭操作來說非常有害。空氣一一或者確切
地說是通常的氣體— 一是高度可壓縮的，并會吸收來自致動器的壓力脈沖。如果被捕捉的氣泡響應于致動器簡單地進行壓縮，那么不會從噴嘴噴射出墨水。使用有力的墨水流可將被捕捉的氣泡從打印頭上清除，但是被清除的墨水需要被吸千并且有力的墨流很可能會引入新的氣泡。
在圖46所示的實施方式中，在墨水入口 15處具有氣泡捕捉器。所述捕捉器由氣泡滯留結(jié)構(gòu)32以及在室頂層中形成的排氣口 36形成。所述氣泡滯留結(jié)構(gòu)是繞著入口 15的周界間隔開的一系列柱體32。如上所述，所述注墨特征18具有雙重目的并且方便地形成氣泡滯留結(jié)構(gòu)的一部分。在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到達排氣口，在排氣口處氣泡進入大氣中。通過在墨7jC入口處捕捉氣泡并且指引它們到達小的排氣口，氣泡會被有效地從墨水流中除去，而不發(fā)生任何墨水泄漏。
多個墨水入口流動路徑
經(jīng)由從晶片一側(cè)延伸到另一側(cè)的管道給噴嘴供應墨水使更多的晶片面積(在墨水噴射側(cè))具有噴嘴而不是復雜的墨水配送系統(tǒng)。然而，深度蝕刻的穿過晶片的微米級孔容易由污染物或者氣泡堵塞。這使得由受影響的入口所供應的噴嘴極度缺乏墨水。
如圖48清楚示出的，根據(jù)本發(fā)明的打印頭具有至少兩個墨水入口 15，所述兩個墨水入口 15經(jīng)由在噴嘴板和下面的晶片之間的墨水管道23來供應每個腔室38。
引進供應幾個腔室38并且自身由幾個墨7JC入口 15供應的墨水管道 23，降低了噴嘴因入口堵塞而缺乏墨的機率。如果一個入口 15被堵塞，則所述墨水管道會從晶片中的其它入口吸取更多的墨水。
盡管已經(jīng)在上文參考具體實施方式

描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應該理解本發(fā)明還能夠以許多其它形式來實施。
權(quán)利要求
1. 一種噴墨打印頭，包括形成在晶片基材上的墨水腔室的陣列，每個所述墨水腔室具有噴嘴孔和熱致動器，所述熱致動器具有在兩個觸點之間延伸的加熱器元件，以使所述元件懸置在所述腔室中；以及驅(qū)動電路，其以平版方式沉積在晶片基材上，用于產(chǎn)生驅(qū)動信號，所述驅(qū)動電路給每個致動器的所述觸點提供電極；其中，所述觸點和加熱器元件共面，以使所述加熱致動器為整體平面結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨打印頭，其中，所述加熱器元件是加熱器材料的長形條。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴墨打印頭，其中，所述電極是驅(qū)動電路的最頂部金屬層的暴露區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴墨打印頭，其中，蝕刻進所述驅(qū)動電路的溝槽在所述電極之間延伸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨打印頭，其中，每個墨水腔室具有多個噴嘴；其中在使用中，所述致動器通過所述腔室中的所有噴嘴同時噴射墨水。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴墨打印頭，其中，每個所述墨7JC腔室具有兩個噴嘴。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴墨打印頭，其中，在每個所述腔室中的噴嘴平行于加熱器元件的長度i殳置為一行，并且所述噴嘴的中心軸線沿著所述加熱器元件規(guī)則地間隔開。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨打印頭，其中，所述噴嘴是橢圓形的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴墨打印頭，其中，所述橢圓形噴嘴的長軸線對齊。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其中，所述驅(qū)動電路具有用于每個熱致動器的驅(qū)動場效應晶體管(FET)，所述驅(qū)動FET的驅(qū)動電壓小于5伏。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的噴墨打印頭，其中，所述驅(qū)動FET的驅(qū) 動電壓是2.5伏。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其中，所述墨7JC腔室的陣列由在噴嘴板和下面的晶片基材之間延伸的側(cè)壁限定，每個腔室的其中一個側(cè)壁具有使墨水填充所述腔室的開口；在所述噴嘴板和下面的晶片之間的墨水管道，所述墨水管道與多個所述墨水腔室的開口流體連通。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴墨打印頭，進一步包括限定在晶片基材中的多個墨水入口；其中，每個墨水管道與至少一個所述墨水入口流體連通，所述墨水入口接收墨水以供給所述墨水腔室。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴墨打印頭，其中，每個墨水管道與兩個所述墨水入口流體連通。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴墨打印頭，進一步包括至少一個延伸穿過每個所述墨7jc入口的注墨特征；以<吏在所述墨水入口處的墨水彎月面的表面張力作用為將墨水從所述入口吸出并部分地沿著朝向所述墨水腔室的流動路徑吸取墨水。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴墨打印頭，其中，每個所述墨水入口具有可透墨捕捉器和排氣口，所述排氣口的尺寸設計為使得橫跨排氣口的墨水彎月面的表面張力阻止墨水滲漏；其中在使用中，所述可透墨捕捉器指引氣泡到達所述排氣口，在所述排氣口處所述氣泡排出到環(huán)境中。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴墨打印頭，其中，所述墨水腔室具有長形形狀，從而所述側(cè)壁中的兩個相對于其它側(cè)壁是長的，并且用于使墨水填充所述腔室的所述開口在其中一個長側(cè)壁中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴墨打印頭，進一步包括在每個墨7JC腔室的開口處的過濾器結(jié)構(gòu)，所述過濾器結(jié)構(gòu)具有橫向于經(jīng)過開口的流動方向延伸的多排障礙物，在每排中所述障礙物被間隔開，以使它們與相鄰排中的障礙物關(guān)于流動方向不對齊。
19.根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨打印頭，其中，所述噴嘴設置成多排，以使噴嘴中心共線，并且沿著每排的噴嘴節(jié)距大于每英寸1000個噴嘴。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴墨打印頭，其中，所述噴嘴板具有外表面，所述外表面具有用于降低靜摩擦系數(shù)(已知為"靜態(tài)摩擦")的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種噴墨打印頭，其具有平面熱致動器(12)、直接沉積在CMOS電極上的觸點(28)、以及被懸置的加熱器元件(29)，所述噴墨打印頭避免了由豎直表面或者傾斜表面引起的熱點，從而在沒有較大電阻損耗增加的情況下，所述觸點(28)可以是更小的結(jié)構(gòu)。低電阻損耗保護懸置加熱器元件(29)的有效操作，并且小觸點面積對于在打印頭上的緊密的噴嘴組裝來說是便利的。
文檔編號B41J2/05GK101287605SQ200580051817
公開日2008年10月15日申請日期2005年10月10日優(yōu)先權(quán)日2005年10月10日
發(fā)明者卡·西爾弗布魯克申請人:西爾弗布魯克研究有限公司

完整全部詳細技術(shù)資料下載