專(zhuān)利名稱(chēng)：流體噴射裝置及其制造方法
流體噴射裝置及其制造方法
背景技術(shù)：
噴墨打印技術(shù)用于許多商品中，例如計(jì)算機(jī)打印機(jī)、繪圖機(jī)、復(fù)印 機(jī)和傳真機(jī)。稱(chēng)為"按需噴墨"的一類(lèi)噴墨打印系統(tǒng)使用一個(gè)或多個(gè)噴墨筆 將墨滴噴射到紙片之類(lèi)的打印介質(zhì)上。也可以使用油墨以外的打印流體， 例如預(yù)調(diào)理劑和固定劑。通常將一個(gè)或多個(gè)噴墨筆安裝在可移動(dòng)的支架上， 該支架在打印介質(zhì)上來(lái)回移動(dòng)。當(dāng)噴墨筆在打印介質(zhì)上反復(fù)移動(dòng)時(shí)，它們 在控制器的指令下被激活，在合適的時(shí)間噴射打印流體的液滴。適當(dāng)?shù)剡x 擇噴射液滴的時(shí)機(jī)，可以在打印介質(zhì)上獲得所需的圖案。
噴墨筆通常包括至少一個(gè)流體噴射裝置，通常稱(chēng)為打印頭，該裝置具 有多個(gè)孔口或噴嘴，打印流體的液滴通過(guò)這些孔口或噴嘴噴出。與各噴嘴
相鄰的是含有將通過(guò)噴嘴噴出的打印流體的噴射腔(firing chamber)。可使用 合適的噴射機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)流體液滴通過(guò)噴嘴的噴出，例如熱氣泡或壓電式壓力 波等。在每次噴射后，打印流體從流體供應(yīng)室被遞送到噴射腔以重新填滿 噴射腔。
為了提高打印質(zhì)量和功能，希望能夠從一個(gè)打印頭噴出不同的打印流 體液滴。這可以通過(guò)進(jìn)行一些設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是使打印頭中的一些噴嘴 噴出較低重量的液滴，而另一些噴嘴噴出較高重量的液滴。但是，低液滴 重量噴嘴與高液滴重量噴嘴之間不同的構(gòu)造使得噴嘴總體性能的優(yōu)化變得 困難。例如，為高液滴重量噴嘴提供足夠的再充填速度的能力會(huì)受到讓低 液滴重量噴嘴產(chǎn)生足夠的液滴速率的能力的影響，反之亦然。因此，調(diào)和 填充速度和液滴速率之間的固有矛盾會(huì)限制單個(gè)打印頭模具上的雙液滴重 量范圍。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明


圖1是噴墨筆的透視圖。圖2是噴墨打印頭的透視圖。
圖3是沿圖2的線3-3得到的打印頭的截面圖。 圖4-8是說(shuō)明制造打印頭的第一實(shí)施方式的步驟的截面圖。 圖9-11是說(shuō)明制造打印頭的第二實(shí)施方式的步驟的截面圖。 圖12和13是說(shuō)明制造打印頭的第三實(shí)施方式的步驟的截面圖。
發(fā)明詳述
本發(fā)明的典型實(shí)施方式包括用于噴墨打印的打印頭形式的流體噴射裝 置。但是，應(yīng)注意本發(fā)明不限于噴墨打印頭，可以體現(xiàn)為用于許多應(yīng)用的 其它流體噴射裝置。
參考附圖，其中所有附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，圖l顯 示了具有打印頭12的示例性噴墨筆10。噴墨筆IO包括通常含有打印流體 供給部件的筆體14。文中所用的術(shù)語(yǔ)"打印流體"指用于打印過(guò)程的任何流 體，包括但不限于油墨、預(yù)調(diào)理劑、固定劑等。打印流體供給部件可包括 完全容納在筆體14中的流體儲(chǔ)存室，或者可包含在筆體14內(nèi)的與一個(gè)或 多個(gè)離軸(off-axis)流體儲(chǔ)存室流體連通的室(未示出)。打印頭12安裝在筆 體14的外表面上，與打印流體供給部件流體連通。打印頭12通過(guò)在其中 形成的多個(gè)噴嘴16噴出打印流體液滴。盡管圖1中只顯示了較少數(shù)目的噴 嘴16，但是如打印頭領(lǐng)域中常見(jiàn)的打印頭12可具有兩列或更多列噴嘴，每 列具有IOO個(gè)以上噴嘴。設(shè)置合適的電連接器18(例如巻帶自動(dòng)結(jié)合(tape automated bonding),"軟排帶(flex tape)"),用于打印頭12的信號(hào)輸入和輸 出。
參考圖2和圖3，打印頭12包括基底20，沉積在基底20上的薄膜疊 層22，以及沉積在薄膜疊層22上的流體層組件24。在基底20中形成至少 一個(gè)油墨進(jìn)料口 26，噴嘴16設(shè)置在油墨進(jìn)料口 26的周?chē)?。噴?6形成在 流體層組件24中，包括一組低滴液重量噴嘴16a和一組高液滴重量噴嘴 16b。在圖示實(shí)施方式中，低液滴重量噴嘴16a設(shè)置在油墨進(jìn)料口 26的第 一側(cè)的第一列中(圖3的左側(cè))，高液滴重量噴嘴16b設(shè)置在油墨進(jìn)料口 26 的第二側(cè)的第二列中(圖3的右側(cè))。與各噴嘴16a、 16b連接的是噴射腔28，在油墨進(jìn)料口 26與噴射腔28 之間形成流體連通的進(jìn)料通道30，以及用于通過(guò)噴嘴16a、 16b噴出打印流 體液滴的流體噴射器32。在圖示實(shí)施方式中，流體噴射器32是電阻器或類(lèi) 似的加熱元件。應(yīng)注意，雖然在此僅僅以例舉的形式描述了熱活性電阻器， 但是本發(fā)明可包括其它類(lèi)型的流體噴射器，例如壓電激勵(lì)器。噴嘴16a和 16b、噴射腔28、進(jìn)料通道30和油墨進(jìn)料口 26形成在流體層組件24中， 該組件以多層形式制造(如下文所述)。電阻器32容納在沉積在基底20上的 薄膜疊層22中。如本領(lǐng)域中已知的，薄膜疊層22通?？砂ㄑ趸瘜?、電 導(dǎo)層、電阻層、鈍化層和空穴層或它們的亞組合。盡管圖2和3顯示了一 種普通的打印頭結(jié)構(gòu)即在一個(gè)共同的油墨進(jìn)料口周?chē)袃膳艊娮欤窃?本發(fā)明的實(shí)施中還可以形成其它結(jié)構(gòu)。
流體層組件24具有面對(duì)基底20的第一側(cè)34和背對(duì)基底20的第二側(cè) 36。在圖示實(shí)施方式中，第二側(cè)36是非平坦或階梯式的。在此情況中，流 體層組件24包括在第二側(cè)36上形成的臺(tái)階或凸起部分38，這樣流體層組 件24包括較厚的凸起部分38和較薄的基底部分40。
在基底部分40中形成低液滴重量噴嘴16a，在凸起部分38中形成高液 滴重量噴嘴16b。高液滴重量噴嘴16b比低液滴重量噴嘴16a具有更大的截 面積，以提供較大的液滴重量。此外，因?yàn)橥蛊鸩糠?8比基底部分40厚， 所以高液滴重量噴嘴16b比低液滴重量噴嘴16a更長(zhǎng)或更深。如圖3所示， 噴嘴16a、 16b具有基本垂直的孔形狀。也就是說(shuō)，噴嘴的孔壁基本與第一 側(cè)34和第二側(cè)36垂直。噴嘴16a、 16b可任選地具有錐形孔形狀。如果噴 嘴具有錐形孔形狀，則優(yōu)選是收斂錐形，噴嘴開(kāi)口在第一側(cè)34比在第二側(cè) 36大。
為了從噴嘴16a、 16b之一噴出液滴，將打印流體通過(guò)相連的通道30 從油墨進(jìn)料口 26(與打印流體供給部件(未示出)流體連通)引入相連的噴射 腔28中。相連的電阻器32在脈沖電流下被激活。電阻器32產(chǎn)生的熱量足 以在燃料室28中形成蒸汽泡，從而迫使液滴通過(guò)噴嘴16a、 16b。在各液滴 噴出后，從進(jìn)料口 26通過(guò)進(jìn)料通道30向噴射腔28再填充打印流體。
高液滴重量噴嘴16b由于更長(zhǎng)且具有更大的截面積，因此能夠在不降低再填充速度或滴液速率的情況下噴出較大的液滴。類(lèi)似地，低液滴重量
噴嘴16a由于較短且具有較小的截面積，因此可以在不犧牲再填充速度或 液滴速率的情況下噴出較小的液滴。因此，打印頭12在單個(gè)打印頭模具上
提供極佳的雙液滴重量范圍。
參考圖4-8，描述了一種制造噴墨打印頭12的方法。該方法從基底20 開(kāi)始，基底20通常是單晶硅或多晶硅晶片。其它可能的基底材料包括砷化 鎵、玻璃、二氧化硅、陶瓷或半導(dǎo)體材料?；?0可具有第一平坦表面42 和背對(duì)第一表面的第二平坦表面44。薄膜疊層22以任意合適的方式形成或 沉積在基底20的第一表面42上，許多這類(lèi)技術(shù)是本領(lǐng)域眾所周知的。如 上所述，薄膜疊層22包括流體噴射器32，通常包括氧化層、電導(dǎo)層、電阻 層、鈍化層和空穴層中的一些或全部。
接著，在薄膜疊層22上形成最終限定噴嘴16a和16b、燃料室28和進(jìn) 料通道30的流體層組件24。在圖4-8的實(shí)施方式中，流體層組件24制造 成三層室層、第一孔層和第二孔層。這三層由任何合適的可光成像的材 料制成。一種合適的材料是商業(yè)界公知的名為SU8的可光聚合的環(huán)氧樹(shù)脂， 可從許多來(lái)源購(gòu)得，包括麻薩諸塞州牛頓市的微化學(xué)公司(MicroChem Corporation of Newton, Massachusetts) 。 SU8是負(fù)性光刻膠材料，表示該材 料在正常情況下可溶于顯影溶液，但是在暴露于電磁輻射(例如紫外輻射) 后就變得不溶于顯影溶液。這三層全部都可以由相同的材料制成，或者其 中的一層或多層由不同的可光成像的材料制成。例如，在該實(shí)施方式中， 所有三層都包含負(fù)性光刻膠材料。但是，應(yīng)注意也可以另行選用正性光刻 膠材料。在此情況中，用于光成像步驟的掩模圖案將是反的。
流體層組件24的制造從以下步驟開(kāi)始如圖4所示，將光刻膠材料層 施加到薄膜疊層22上至所需的深度，以提供室層46。然后使選擇的部分通 過(guò)第一掩模48暴露于電磁輻射，從而使室層46成像，所述第一掩模48掩 蓋室層46中隨后要去除的區(qū)域，而不掩蓋要保留的區(qū)域。因?yàn)槭覍?6是 負(fù)性光刻膠材料(舉例而言)，受到輻射的部分發(fā)生聚合交聯(lián)，在圖中用雙陰 影線表示，該部分變得不溶。在圖示實(shí)施方式中，室層46中將去除的區(qū)域 是對(duì)應(yīng)于噴射腔28和進(jìn)料通道30的室層46的中心區(qū)域。在暴光后，室層46顯影以除去未暴光的室層材料，留下暴光的交聯(lián)的 材料。如圖5所示，這樣產(chǎn)生顯影的區(qū)域或空位50。除去室層材料產(chǎn)生的 空位50最終將形成噴射腔28和進(jìn)料通道30。可以使用任何合適的顯影技 術(shù)使室層46顯影，包括例如使用合適的試劑或顯影溶液，例如丙二醇單甲 醚乙酸酯(PGME A)或乳酸乙酯。
參考圖6，施加犧牲性填充材料52以填充空位50。然后使該填充材料 52平坦化，例如通過(guò)光阻回蝕(resist etch back, REM)方法或化學(xué)機(jī)械拋光 (CMP)法進(jìn)行。該平坦化處理除去了任何多余的填充材料，使空位50中的 填充材料52與室層46的上表面齊平。接著，將另一光刻膠材料層施加到 室層46的上表面上至所需的深度，以提供第一孔層54。填充材料52保持 第一孔層材料在空位50之外。第一孔層54可以由與室層46相同的材料制 成，但不是必須的。
然后使選擇的部分通過(guò)第二掩模56暴露于電磁輻射，從而使第一孔層 54成像，所述第二掩模56掩蓋第一孔層54中隨后要去除的區(qū)域，而不掩 蓋要保留的區(qū)域。第一孔層54中要去除的區(qū)域是將成為噴嘴16a、 16b的 未暴光的可溶材料的一系列較小區(qū)域。在圖示實(shí)施方式中，該區(qū)域包括將 成為低液滴重量噴嘴16a的一系列第一區(qū)域58a(在圖6中僅顯示了一個(gè))和 將成為高液滴重量噴嘴16b的下部分的一系列第二區(qū)域58a(在圖中僅顯示 了一個(gè))。第一和第二區(qū)域58a、 58b與相應(yīng)的流體噴射器32對(duì)齊。第二掩 模56可以圖案化，使得第一區(qū)域58a的截面積小于第二區(qū)域58b的截面積， 這樣高液滴重量噴嘴16b將比低液滴重量噴嘴16a具有更大的截面積。例 如，第一區(qū)域58a的尺寸可以為直徑等于13微米，第二區(qū)域58b的尺寸可 以為直徑等于20微米。
暴光在預(yù)定的焦距偏移(即光成像系統(tǒng)的標(biāo)稱(chēng)焦距長(zhǎng)度與晶片的相對(duì) 定位之間的差異)下進(jìn)行，提供所需形狀的區(qū)域58a和58b，由此得到所需 形狀的噴嘴16a和16b的孔。在圖示實(shí)施例中，暴光在較高的焦距偏移(例 如約7-15微米)下進(jìn)行。在該方法中，第一孔層54通常在該點(diǎn)不顯影。
參考圖7，將另一光刻膠材料層施加到第一孔層54上至所需的深度， 以提供第二孔層60。第二孔層60可以由與室層46和/或第一孔層54相同的材料制成，但不是必須的。然后使選擇的部分通過(guò)第三掩模62暴露于電
磁輻射，從而使第二孔層60成像，所述第三掩模62掩蓋第二孔層60中隨 后要去除的區(qū)域，而不掩蓋要保留的區(qū)域。要去除的第二孔層60的區(qū)域包 括未暴光的可溶材料的一系列第三區(qū)域58c，所述各第三區(qū)域58c在相應(yīng)的 第一孔層54中的第二區(qū)域58b中的一個(gè)區(qū)域之上并與之對(duì)齊。第三區(qū)域58b 的尺寸類(lèi)似于第二區(qū)域58b，并且具有類(lèi)似的收斂形狀。
第二孔層60包括圍繞第三區(qū)域58c的較大的區(qū)域64，進(jìn)行電磁輻射， 發(fā)生聚合交聯(lián)，使該區(qū)域材料變得不溶于顯影溶液。隨后不用去除的區(qū)域 64成為流體層組件24的凸起部分38。區(qū)域64通常覆蓋第二孔層60的整 個(gè)長(zhǎng)度方向，寬度與凸起部分的所需寬度基本相同，可以是例如150微米， 或者可以是模具的一半以上。第二孔層60在區(qū)域64以外的部分是額外要 除去的部分，因此不暴露于電磁輻射。
如圖8所示，在第一孔層54和第二孔層60經(jīng)過(guò)暴光之后，它們可以 一起顯影(同樣使用任何合適的顯影技術(shù))，以除去未暴光的可溶的孔層材 料，留下經(jīng)過(guò)暴光的不溶的材料。這樣得到由室層46、第一孔層54和第二 孔層60共同組成的流體層組件24，其中第一孔層54的保留部分構(gòu)成基底 部分40，第二孔層60的保留部分形成凸起部分38。這樣在第二側(cè)36上形 成凸起部分38，在基底部分40中形成低液滴重量噴嘴16a，在凸起部分38 中形成高液滴重量噴嘴16b。另外，填充室層46中的空位50的填充材料 52也要除去，留下基本閉合的、限定與噴嘴16a和16b流體連通的噴射腔 28和進(jìn)料通道30的空間。然后使用任何合適的技術(shù)在基底20中形成油墨 進(jìn)口26，所述技術(shù)包括濕蝕刻、干蝕刻、深反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)、激光加 工等。
現(xiàn)在參考圖9-11,描述了制造噴墨打印頭12的另一種方法。制備基底 20、薄膜疊層22和室層46(包括空位50和填充材料52)的初始步驟與上文 所述基本相同，在此不再重復(fù)。如同第一實(shí)施方式中所述，構(gòu)成流體層組 件24的各層可由任何合適的可光成像的材料形成。例如，該實(shí)施方式中的 各層也描述為包含負(fù)性光刻膠材料，但是也可以另行選用正性光刻膠材料。
如圖9所示，在室層46被施加和處理后，將光刻膠材料層施加到室層
946的上表面上至所需的深度，以提供第一孔層54。填充材料52同樣保持 第一孔層材料在室層46的空位50之外。第一孔層54可以由與室層46相 同的材料制成，但不是必須的。
然后使選擇的部分通過(guò)第四掩模66暴露于電磁輻射，從而使第一孔層 54成像，所述第四掩模66掩蓋第一孔層54的某些區(qū)域，而不掩蓋要保留 的區(qū)域。沒(méi)有掩蓋并因此暴露于輻射的區(qū)域發(fā)生聚合交聯(lián)，變得不溶于顯 影溶液。在該暴光過(guò)程中，除了將成為低液滴重量噴嘴16a的第一系列較 小的可溶材料58a的區(qū)域(在圖9中僅僅顯示了一個(gè))外，第一孔層54的整 個(gè)左側(cè)(如圖9所示)進(jìn)行暴光。在圖示實(shí)施方式中，第一區(qū)域58a與相應(yīng)的 流體噴射器32對(duì)齊，利用合適的焦距偏移形成，以提供收斂的形狀。第一 孔層54的右側(cè)在此時(shí)不進(jìn)行暴光。
參考圖10，使選擇的部分通過(guò)第五掩模68暴露于電磁輻射，從而使 第一孔層54進(jìn)一步成像，所述第五掩模68掩蓋第一孔層54的某些區(qū)域， 而不掩蓋要保留的區(qū)域。在該暴光過(guò)程中，除了將成為高液滴重量噴嘴16b 的第二系列較小的可溶材料58b的區(qū)域(在圖10中僅僅顯示了一個(gè))外，第 一孔層54的之前沒(méi)有經(jīng)歷暴光的整個(gè)右側(cè)進(jìn)行暴光。在圖示實(shí)施方式中， 第二區(qū)域58b與相應(yīng)的流體噴射器32對(duì)齊，利用低焦距偏移(例如約等于 或小于4微米)形成，以提供發(fā)散(divergent)的形狀。這樣可以防止填充材 料52和未暴光的第一孔層材料發(fā)生任何混合。
第四掩模66和第五掩模68可以圖案化，使得第一區(qū)域58a比第二區(qū) 域58b小，這樣高液滴重量噴嘴16b將比低液滴重量噴嘴16a具有更大的 截面積。例如，第一區(qū)域58a的尺寸可以為直徑等于13微米，第二區(qū)域58b 的尺寸可以為直徑等于20微米。在該方法中，第一孔層54通常在該點(diǎn)不 顯影。
參考圖11，將另一光刻膠材料層施加到第一孔層54上至所需的深度， 以提供第二孔層60。第二孔層60可以由與室層46和/或第一孔層54相同 的材料制成，但不是必須的。然后使選擇的部分通過(guò)第六掩模70暴露于電 磁輻射，從而使第二孔層60成像，所述第六掩模70掩蓋第二孔層60中隨 后要去除的區(qū)域，而不掩蓋要保留的區(qū)域。選擇的第一孔層54的部分通過(guò)
10該暴光也會(huì)發(fā)生交聯(lián)，因而減少了第二區(qū)域58b中可溶材料的量。要去除
的第二孔層60的區(qū)域包括可溶材料的一系列第三區(qū)域58c，所述各第三區(qū) 域58c在相應(yīng)的第一孔層54中的第二區(qū)域58b中的一個(gè)區(qū)域之上并與之對(duì) 齊。利用焦距偏移形成該第三區(qū)域58c，由此提供收斂的形狀。
第二孔層60包括圍繞第三區(qū)域58c的較大的區(qū)域64，進(jìn)行電磁輻射， 發(fā)生聚合交聯(lián)，使該區(qū)域材料變得不溶于顯影溶液。隨后不用去除的區(qū)域 64成為流體層組件24的凸起部分38。區(qū)域64通常覆蓋第二孔層60的整 個(gè)長(zhǎng)度方向，寬度與凸起部分的所需寬度基本相同，可以是例如150微米。 第二孔層60在區(qū)域64以外的部分是額外要除去的部分，因此不暴露于電 磁輻射。
在第一孔層54和第二孔層60經(jīng)過(guò)暴光之后，它們可以一起顯影(同樣 可采用任何合適的顯影技術(shù))，以除去未暴光的可溶的孔層材料，留下經(jīng)過(guò) 暴光的不溶的材料。這樣得到由室層46、第一孔層54和第二孔層60共同 組成的流體層組件24，該組件在第二側(cè)36上形成凸起部分38，在基底部 分40中形成低液滴重量噴嘴16a，在凸起部分38中形成高液滴重量噴嘴 16b。另外，填充室層46中的空位50的填充材料52也要除去，留下基本 閉合的、限定與噴嘴16a和16b流體連通的噴射腔28和進(jìn)料通道30的空 間。然后采用任何合適的技術(shù)在基底20中形成油墨進(jìn)口 26，所述技術(shù)包括 濕蝕刻、干蝕刻、深反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)、激光加工等。
現(xiàn)在參考圖12和圖13，描述了制造噴墨打印頭12的另一種方法。同 樣，制備基底20、薄膜疊層22和室層46(包括空位50和填充材料52)的初 始步驟與上文所述基本相同，在此不再重復(fù)。如同前兩個(gè)實(shí)施方式中所述， 構(gòu)成流體層組件24的各層可由任何合適的可光成像的材料形成。例如，該 實(shí)施方式中的各層也描述為包含負(fù)性光刻膠材料，但是也可以另行選用正 性光刻膠材料。
如圖12所示，在室層46被施加和處理后，將光刻膠材料層施加到室 層46的上表面上至所需的深度，以提供第一孔層54。填充材料52同樣保 持第一孔層材料在室層46的空位50之外。第一孔層54可以由與室層46 相同的材料制成，但不是必須的。然后使選擇的部分通過(guò)第七掩模72暴露于電磁輻射，從而使第一孔層
54成像，所述第七掩模72掩蓋第一孔層54的某些區(qū)域，而不掩蓋要保留 的區(qū)域。沒(méi)有掩蓋并因此暴露于輻射的區(qū)域發(fā)生聚合交聯(lián)，變得不溶于顯 影溶液。在該暴光過(guò)程中，除了將成為低液滴重量噴嘴16a的第一系列較 小的可溶材料58a的區(qū)域(在圖12中僅僅顯示了一個(gè))外，第一孔層54的整 個(gè)左側(cè)(如圖12所示)進(jìn)行暴光。在圖示實(shí)施方式中，第一區(qū)域58a與相應(yīng) 的流體噴射器32對(duì)齊。第一孔層54的右側(cè)在此時(shí)不進(jìn)行暴光。
參考圖13，將另一光刻膠材料層施加到第一孔層54上至所需的深度(在 第一孔層54顯影之前)，以提供第二孔層60。第二孔層60可以由與室層 46和/或第一孔層54相同的材料制成，但不是必須的。然后使選擇的部分 通過(guò)第八掩模74暴露于電磁輻射，從而使第二孔層60成像，所述第八掩 模74掩蓋第二孔層60中隨后要去除的區(qū)域，而不掩蓋要保留的區(qū)域。該 暴光步驟也使之前沒(méi)有暴光的第一孔層54的右側(cè)部分中的某些區(qū)域暴光。 第一孔層54和第二孔層60中要除去的區(qū)域包括將成為高液滴重量噴嘴16b 的第二系列的第一孔層54中可溶材料的較小區(qū)域58b和第三系列的第二孔 層60中可溶材料的較小區(qū)域58c(在圖13中僅僅各顯示了一個(gè))。因此，在 兩次暴光之間，除了第一區(qū)域58a和第二區(qū)域58b以外，整個(gè)第一孔層54 暴露于輻射。在圖示實(shí)施方式中，第二區(qū)域58b和第三區(qū)域58c互相對(duì)齊 并且與相應(yīng)的流體噴射器32對(duì)齊。第七掩模72和第八掩模74可以圖案化， 使得第一區(qū)域58a比第二區(qū)域58b和第三區(qū)域58c小，這樣高液滴重量噴 嘴16b將比低液滴重量噴嘴16a具有更大的截面積。例如，第一區(qū)域58a 的尺寸可以為直徑等于13微米，第二區(qū)域58b和58c的尺寸可以為直徑等 于20微米。
第二孔層60包括圍繞第二區(qū)域58b的較大的區(qū)域64，進(jìn)行電磁輻射， 發(fā)生聚合交聯(lián)，使該區(qū)域材料變得不溶于顯影溶液。隨后不用去除的區(qū)域 64成為流體層組件24的凸起部分38。區(qū)域64通常覆蓋第二孔層60的整 個(gè)長(zhǎng)度方向，寬度與凸起部分的所需寬度基本相同，可以是例如150微米。 區(qū)域64優(yōu)選足夠大，以重疊(如圖13所示)在第一暴光步驟中暴光的第一孔 層54的部分。第二孔層60的其余部分是額外要除去的部分，因此不暴露于電磁輻射。
在第一孔層54和第二孔層60經(jīng)過(guò)暴光之后，它們可以一起顯影(同樣
可采用任何合適的顯影技術(shù))，以除去未暴光的可溶的孔層材料，留下經(jīng)過(guò)
暴光的不溶的材料。這樣得到由室層46、第一孔層54和第二孔層60共同 組成的流體層組件24，該組件在第二側(cè)36上形成凸起部分38，在基底部 分40中形成低液滴重量噴嘴16a，在凸起部分38中形成高液滴重量噴嘴 16b。另外，填充室層46中的空位50的填充材料52也要除去，留下基本 閉合的、限定與噴嘴16a和16b流體連通的噴射腔28和進(jìn)料通道30的空 間。然后采用任何合適的技術(shù)在基底20中形成油墨進(jìn)口 26，所述技術(shù)包括 濕蝕刻、干蝕刻、深反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)、激光加工等。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式

，但是應(yīng)注意在不背離所附權(quán) 利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種流體噴射裝置(12)，其包括基底(20)；安裝在所述基底(20)上的流體層組件(24)，所述流體層組件(24)具有面向所述基底(20)的第一側(cè)(34)和背對(duì)所述基底(20)的第二側(cè)(36)，所述流體層組件(24)包括形成在所述第二側(cè)(36)上的凸起部分(38)；在所述流體層組件(24)的除所述凸起部分(38)以外的部分中形成的第一噴嘴(16a)；在所述流體層組件(24)的凸起部分(38)中形成的第二噴嘴(16b)，所述第二噴嘴(16b)比所述第一噴嘴(16a)具有更大的截面積。
2. 如權(quán)利要求l所述的流體噴射裝置(12)，其特征在于，所述第二噴 嘴(16b)比所述第一噴嘴(16a)長(zhǎng)。
3. 如權(quán)利要求l所述的流體噴射裝置(12)，其特征在于，還包括與所 述第一噴嘴(16a)相連的第一流體噴射器(32)和與所述第二噴嘴(Mb)相連的 第二流體噴射器(32)。
4. 如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置(12)，其特征在于，所述流體噴 射裝置(12)是噴墨打印頭。
5. —種制造流體噴射裝置(12)的方法，所述方法包括 將第一光刻膠材料層(54)施加到基底(20)上；使所述第一層(54)的部分暴露于電磁輻射，以在所述第一層(54)中形成 可溶材料的第一和第二區(qū)域(58a，58b)，所述可溶材料的第一區(qū)域(58a)小于 所述可溶材料的第二區(qū)域(58b);將第二光刻膠材料層(60)施加到所述第一層(54)上；使所述第二層(60)的部分暴露于電磁輻射，以形成可溶材料的第三區(qū)域 (58c)和圍繞所述可溶材料的第三區(qū)域(58c)的不可溶材料區(qū)域(64)，所述可 溶材料的第三區(qū)域(58c)與所述可溶材料的第二區(qū)域(58b)對(duì)齊；以及除去可溶材料，使得所述可溶材料的第一區(qū)域(58a)限定第一噴嘴 (16a)，所述可溶材料的第二和第三區(qū)域(58b， 58c)—起限定第二噴嘴(16b)，所述不可溶材料的區(qū)域(64)限定凸起部分(38)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述使第一層(54)暴光包 括形成所述可溶材料的第一區(qū)域(58a)的第一暴光步驟和形成所述可溶材料 的第二區(qū)域(58b)的第二暴光步驟。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一暴光步驟在產(chǎn)生 所述可溶材料的第一區(qū)域(58a)的收斂形狀的焦距偏移下進(jìn)行，所述第二暴 光步驟在產(chǎn)生所述可溶材料的第二區(qū)域(58b)的發(fā)散形狀的焦距偏移下進(jìn) 行。
8. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在將所述第二層(60)施加 于所述第一層(54)之前，使所述第一層(54)暴光。
9. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在將所述第二層(60)施加 于所述第一層(54)之前，使所述第一層(54)的第一部分暴光，在將所述第二 層(60)施加于所述第一層(54)之后，使所述第一層(54)的第二部分暴光。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一層(54)的所述第 二部分和所述第二層(60)的部分一起暴光。
全文摘要
流體噴射裝置(12)包括安裝在基底(20)上的流體層組件(24)，流體層組件(24)具有在背對(duì)基底(20)的一側(cè)(36)上形成的凸起(38)。在凸起部分(38)以外的流體層組件(24)的部分中形成第一噴嘴(16a)，在凸起部分(38)中形成較大的第二噴嘴。一種制造流體噴射裝置(12)的方法，包括將第一光刻膠材料層(54)施加到基底(20)上，將第二光刻膠材料層(60)施加到第一層(54)上。依次曝光，形成了將成為第一噴嘴(16a)的第一層(54)中的可溶材料的第一區(qū)域(58a)和將聯(lián)合形成第二噴嘴(16b)的分別在第一和第二層(54，60)中的可溶材料的第二和第三區(qū)域(58b，58c)。第二層(60)中的不溶材料區(qū)域(64)將成為凸起部分(38)。
文檔編號(hào)B41J2/21GK101495318SQ200780028737
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者B·D·鄭, J·H·唐納德森, M·哈格, T·R·斯特蘭德 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)