專(zhuān)利名稱(chēng)：用于中等尺度流體系統(tǒng)的層疊歧管的制作方法
用于中等尺度流體系統(tǒng)的層疊歧管
背景技術(shù)：
光刻技術(shù)和其他制造方法的進(jìn)步，已經(jīng)允許在硅芯上制造非常小型的流體機(jī)構(gòu)。 也許最著名的例子就是噴墨打印頭芯，其通過(guò)使桌面打印機(jī)的制造成為可能，使得出現(xiàn)了革命性的桌面出版系統(tǒng)，而這些打印機(jī)能夠以高水平的細(xì)節(jié)和精確的色彩控制打印出文件。不幸的是，隨著制造的打印頭尺寸和容差越來(lái)越小，墨水傳送系統(tǒng)仍然必須始終清潔地從墨水源(一種宏觀(guān)的流體系統(tǒng))傳送流體給打印頭芯(一種微觀(guān)的流體系統(tǒng))。盡管可用低成本的模制塑性材料制作歧管結(jié)構(gòu)，但是這種模制的歧管結(jié)構(gòu)通常不能獲得尺寸不斷縮小的打印頭芯所要求的幾何結(jié)構(gòu)。隨著歧管部件整體尺寸的增加以便向大的打印頭陣列供墨，上述情況尤其明顯。模制塑性材料部件本身也不易于進(jìn)行二次加工來(lái)改進(jìn)平整度。盡管可通過(guò)模鑄或其他模制工藝來(lái)制作部件，所得到的歧管結(jié)構(gòu)在形成足夠小的幾何結(jié)構(gòu)或較大部件所要求的各類(lèi)特征尺寸上同樣存在困難。使用光刻法或激光刻蝕法可產(chǎn)生非常精細(xì)的特征結(jié)構(gòu)，但是這種方法太過(guò)昂貴而不適于使用。雖然它們可能實(shí)現(xiàn)所要求的尺寸，但是制造方法通常太過(guò)昂貴，這要么是因?yàn)樗玫牟牧?、處理時(shí)間、所需的投資資金，要么是因?yàn)檫@三個(gè)因素的結(jié)合。


圖1是一個(gè)包括打印頭組件的噴墨打印機(jī)的透視圖，該打印頭組件中含有根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的層疊墨水歧管。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的層疊歧管的透視圖。圖3是圖2層疊歧管的下側(cè)垂直投影圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的層疊歧管的局部下側(cè)垂直投影圖。圖5是一個(gè)流程圖，給出了制作根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的層疊歧管的方法。圖6示出了一個(gè)簡(jiǎn)化的包含孔洞的板陣列，這些孔洞被配置成在堆疊、固定好時(shí)， 形成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的層疊歧管。圖7是簡(jiǎn)化的層疊歧管的透視圖(包括該簡(jiǎn)化的層疊歧管的下側(cè))，該層疊歧管是通過(guò)堆疊和固定圖6中的板制成的。圖8是一個(gè)打印頭組件的分解透視圖，該打印頭組件包括有根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施
例的層疊歧管。圖9是完全組裝好的圖8的打印頭組件。圖10是圖9打印頭組件的局部放大圖。圖11是圖9打印頭組件的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式具有期望定向和/或幾何結(jié)構(gòu)的流體歧管通常是某種具體應(yīng)用所要求的，但是常規(guī)的模制和鑄造技術(shù)卻不能復(fù)制期望的特征。如本文所述，通過(guò)構(gòu)造出層疊歧管，可以很容易地用較低成本得到期望的定向和/或幾何結(jié)構(gòu)，特別是對(duì)小型歧管而言，例如當(dāng)歧管必須提供從毫米量級(jí)到微米量級(jí)(微米級(jí))的過(guò)渡部分時(shí)。通過(guò)在很大程度上消除制造技術(shù)對(duì)微米級(jí)接口的幾何結(jié)構(gòu)的影響，以及使用期望厚度的層疊件，使得層疊流體歧管的使用允許在塑性材料中或通過(guò)模鑄模制法不易實(shí)現(xiàn)的流體供給幾何結(jié)構(gòu)成為可能。具體地，通過(guò)利用層疊件的厚度(其用來(lái)確定微米級(jí)接口的尺寸)，可避免使用這種小特征通常所必須的昂貴的制造處理技術(shù)，例如激光或光刻法制造技術(shù)。本文所描述的層疊歧管在用作噴墨打印機(jī)的墨水歧管時(shí)特別有用。甚至當(dāng)打印頭的幾何結(jié)構(gòu)可能為微米級(jí)時(shí)，層疊歧管也可有效地將墨水源與對(duì)應(yīng)的打印頭芯連接起來(lái)。圖1示出了噴墨打印機(jī)10，其包括多個(gè)墨水源12、層疊墨水歧管14和噴墨打印頭 16。層疊歧管14為墨水從墨水源12流到對(duì)應(yīng)的噴墨打印頭16提供了流體通道，因此其同時(shí)與一流體接口(墨水源，典型地為毫米級(jí))和微米級(jí)流體接口(打印頭芯)進(jìn)行接口。圖2示出了一個(gè)示例性的層疊歧管18。層疊歧管18包括多個(gè)平行板20，這些板被布置成一個(gè)板堆垛22。板堆垛22中的各個(gè)板20由固定媒介M (如圖4所示)固定。板堆垛22中的至少一些板20含有一個(gè)或多個(gè)孔洞26。板20通常被平行地布置在板堆垛22中。也就是說(shuō)，每個(gè)板的平面與其他板的平面基本上平行。希望的情況是，每個(gè)板與完全平坦之間僅有較小偏差，而且每個(gè)板限定的平面可以稍微偏離與板堆垛22中每個(gè)其他板完全平行的狀態(tài)。如本文所述，板被布置成基本上平行，例如平行度在+/- ο度以?xún)?nèi)。在提到層疊板時(shí)所用的“孔洞”指的是，板材料中的任何孔、空穴、隙縫、縫槽或穿孔。孔洞可以有開(kāi)放的邊緣或邊界，特別是當(dāng)孔洞鄰近板的邊緣或延伸到板的邊緣時(shí)。當(dāng)孔洞整個(gè)地而且連續(xù)地由板的材料限定時(shí)，它就是一個(gè)封閉的或內(nèi)部的孔洞。各種孔洞可以是滿(mǎn)足所獲得的層疊歧管的操作要求所必須的任何大小或形狀。如圖2和圖3所示，堆疊板20中的各獨(dú)立孔洞沈都被定向和布置成，當(dāng)板處于有序的平行堆垛22中時(shí)，孔洞就在板堆垛22內(nèi)限定至少一個(gè)流體通道觀(guān)。典型地，流體通道 28在層疊歧管18的面32或側(cè)面34上將具有起點(diǎn)30，而在層疊歧管18的側(cè)面34’上將具有終點(diǎn)36。典型地，流體通道的起點(diǎn)30包括毫米級(jí)的接口，而終點(diǎn)包括微米級(jí)的接口。典型地，每個(gè)流體通道觀(guān)在平行板之間形成于層疊板堆垛中(或稱(chēng)，從層疊板堆垛中露出)。也就是說(shuō)，每個(gè)通道的終點(diǎn)36至少部分地由至少兩個(gè)平行板限定。如果兩相鄰板之間有足夠的空間，那么流體通道可在兩相鄰板之間離開(kāi)層疊歧管。例如，當(dāng)板間空間空置且沒(méi)有注入粘合劑時(shí)。更典型地，幫助限定了流體通道終點(diǎn)的平行板由對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)居間板的寬度的空間所分離，且由這些居間板中的孔洞形成。當(dāng)包括流體通道終點(diǎn)的側(cè)面34與平行板的平面呈直角時(shí)，流體通道沿與平行板的平面基本平行的方向形成于層疊板堆垛中。在層疊歧管的一個(gè)方面中，終點(diǎn)36位于歧管 34’的下側(cè)，而流體通道沿著與平行板的平面基本平行的方向形成于層疊板堆垛中。在毛細(xì)作用力、壓差或任何其他適當(dāng)動(dòng)力的幫助下，可促使流體沿流體通道流動(dòng)。 當(dāng)層疊歧管被基本豎直地定向時(shí)，重力會(huì)幫助流體在流體通道內(nèi)流動(dòng)。另外，通道內(nèi)的氣泡引起的液流中斷會(huì)被最小化或避免，因?yàn)榱黧w通道基本豎直的定向加之橫截面的幾何輪廓可允許流體通道內(nèi)的氣泡逸出歧管。固定媒介M可以是用來(lái)將各個(gè)板20牢固地結(jié)合成一個(gè)整體式層疊歧管18的任何媒介或工具。該固定媒介可以完全是機(jī)械式的，例如夾子或夾具組件。替代性地，固定媒介可以是用來(lái)將層疊堆垛中的各個(gè)板彼此固定在一起的離散物質(zhì)。在圖4中，固定媒介M 是一種粘合劑，它填充了板堆垛22里的板間空間38。當(dāng)固定媒介為粘合劑時(shí)，可以通過(guò)噴涂法、浸漬法或其他任何適宜的施涂方法將粘合劑施涂成薄膜。在所公開(kāi)的歧管的一個(gè)方面中，堆疊的板被浸漬到粘合劑中，粘合劑通過(guò)毛細(xì)作用芯吸到板堆垛的板間空間中。因此，粘合劑對(duì)可被選擇成能夠完全芯吸到板間空間中，而不會(huì)堵塞板中的孔洞26。因而，固定媒介M會(huì)與板20本身一起在層疊歧管18內(nèi)限定出流體通道觀(guān)。層疊歧管的這些板可額外擁有一個(gè)或多個(gè)間距特征(stand off featuresMO，如圖4所示。這些間距特征由板20自身的材料形成，用來(lái)在各個(gè)板20之間形成確定的、可復(fù)制的間距。替代性地或額外地，在各個(gè)板被并入層疊歧管前，可將離散的間距特征添加或附著到各個(gè)板上。間距特征40有助于在板20間形成均勻或一致的間距42。層疊板本身的厚度可以一致的，或者也可以是變化的。例如，與層疊板堆垛中的其他各板相比，位于流體通道的相鄰終點(diǎn)之間的板可被選擇成稍薄一點(diǎn)，以便例如在打印頭芯上容納相距的特別緊密的特征。板的厚度和間距特征可被選擇成，使得所得到的層疊歧管具有大約1060微米至大約400微米或更小的板距幾何結(jié)構(gòu)。層疊歧管的終點(diǎn)開(kāi)口的寬度可以是大約12微米至大約1毫米。本文所公開(kāi)的層疊歧管一般被配置成向匹配的流體組件供應(yīng)流體。該匹配的流體組件可具有極小的流體特征，因而，層疊歧管的制作必須與其所匹配的流體組件相對(duì)應(yīng)、相配，并且能向其交叉供給。例如，流體通道的終點(diǎn)開(kāi)口可與硅芯匹配，該硅芯是噴墨打印機(jī)的一個(gè)構(gòu)件，例如噴墨打印頭。所公開(kāi)的歧管的層疊結(jié)構(gòu)所能提供的終點(diǎn)開(kāi)口比模制或模鑄法所能獲得的終點(diǎn)開(kāi)口小。層疊歧管的制造
圖5中在44處給出了一種制造本文所描述的層疊歧管的代表性方法，其包括在46 處，制作多個(gè)具有期望幾何結(jié)構(gòu)的板；在48處，在至少一些板中形成孔洞；在50處，將板布置成層疊板堆垛；以及在52處，通過(guò)向制作好的板施加固定媒介而將板固定在層疊板堆垛中，從而使得板中的孔洞在層疊板堆垛中限定出至少一個(gè)流體通道，該流體通道在平行板之間形成于層疊板堆垛中。這種制造方法可進(jìn)一步包括對(duì)層疊板堆垛的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面進(jìn)行機(jī)加工M。更進(jìn)一步地，在制作好的板中形成孔洞的步驟可包括在板中同時(shí)地或順序地形成間距物。在簡(jiǎn)化的示意圖中，圖6-7示出了由板堆垛的各個(gè)板限定的孔洞與所獲得的層疊歧管的流體通道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖6示出的是已制作好的板20 (包括孔洞沈)的簡(jiǎn)單陣列，而圖7示出的是由圖6的板形成的完成的層疊歧管，其中示出了單個(gè)流體通道起點(diǎn)30 和終點(diǎn)36。圖6還示出了幫助組裝的定位特征。通過(guò)級(jí)進(jìn)模沖壓，可形成定位孔58，這些孔被配置成在尺寸和位置上與對(duì)應(yīng)的定位特征(例如銷(xiāo)60)匹配，以便恰當(dāng)?shù)囟ㄏ蚋靼?，并幫助將其固定在堆垛中。任何可被機(jī)加工、模制或使用其它方式制成具有必要孔洞和厚度的材料，均可用來(lái)制造本文所描述的層疊歧管。層疊板可由高溫材料(例如金屬、陶瓷、玻璃等)或較低溫度材料例如聚合物制成。通過(guò)認(rèn)真選擇層疊材料的熱特性，歧管可被制成與硅打印頭芯的熱膨脹系數(shù)和/或剛度密切匹配。每類(lèi)材料均有一定的優(yōu)點(diǎn)，但是，在制作層疊歧管時(shí)，它們可能要求不同的固定媒介或方法。在所公開(kāi)的歧管的一個(gè)方面中，層疊板由不銹鋼、玻璃、 陶瓷或聚合物材料制成。可使用由耐化學(xué)性材料制成的板，以便使所得到的歧管具有耐化學(xué)性。例如，這種板可以用耐化學(xué)性不銹鋼(如SS 316L)制成。替代性地，材料可被選擇成具有選定的熱膨脹系數(shù)(CTE)，以便與相配的流體組件匹配。例如，當(dāng)相配的流體組件是硅芯時(shí)，板可由合金、碳化硅、或氮化硅制成，其中合金例如是KOVAR (柯伐合金，一種鎳-鈷鐵合金)或INVAR (因瓦合金，一種鎳鋼合金)?？锥纯捎扇魏闻c板的材料兼容并能形成期望尺寸孔洞的方法在板中形成，該方法例如為光刻法、銑削法、沖孔法和/或模制法。在該方法的一個(gè)方面中，是用機(jī)械沖壓法在所選擇的金屬板中形成期望的孔洞。具體地，級(jí)進(jìn)模沖壓可以提供低成本制作方法，其在直接的材料成本上很經(jīng)濟(jì)，而且其與堆疊層疊設(shè)計(jì)的結(jié)合可允許形成孔洞以及任選的間距特征，它們具有制作所述流體歧管必需的精細(xì)結(jié)構(gòu)。得到的歧管可用于實(shí)現(xiàn)任何尺寸和規(guī)模的打印頭墨水歧管。更進(jìn)一步地，剛性歧管結(jié)構(gòu)可使得打印桿(print bar)的制造成為可能，這些打印桿能較好地適于承受那些在給打印桿蓋上蓋帽以及使用打印桿時(shí)產(chǎn)生的負(fù)載和應(yīng)力。通過(guò)向制作好的各板施加固定媒介，將板固定在層疊板堆垛中。任何可以將單個(gè)板固定在統(tǒng)一的層疊歧管中的固定媒介都是適宜的固定媒介。固定媒介可包括粘合劑或其他物質(zhì)或物理處理例如熱處理和/或壓力法。板還可以用銅焊、軟焊或擴(kuò)散結(jié)合法來(lái)任選地固定。替代性地或額外地，板還可由物理手段或裝置固定，例如支架、安裝件或緊固件。 固定前，各板可被布置成堆垛，或者可在將各板布置成期望堆垛之前、甚至在板中形成孔洞之前，向板施加固定媒介。固定媒介可以實(shí)質(zhì)上即刻起作用，或者通過(guò)施加熱能或者替代性的激活劑來(lái)激活。在這種制造方法的一個(gè)方面中，固定媒介被施用在層疊板堆垛的第一面上，而用于所選擇的固定媒介的激活劑被施用在相對(duì)的面上，使得在與相鄰板接觸時(shí)，固定媒介可被激活，從而固定住這些層疊板。固定媒介的選擇可因?qū)盈B板的所選成分而異。雖然任何適宜的固定媒介都可用來(lái)將各板固定成單一的層疊歧管，但是，通過(guò)將板堆垛部分地或完全地浸入粘合劑池中可能更有益處，在粘合劑池中，粘合劑可被選擇成能夠芯吸到板的板間空間中。當(dāng)粘合劑完全穿透板堆垛組件時(shí)，可從粘合劑中取出該組件， 可去除所有多余的粘合劑，然后粘合劑可被固化。一旦形成并固定，如果需要，可對(duì)當(dāng)前的層疊板堆垛作進(jìn)一步的機(jī)加工。例如，剛性層疊板堆垛的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面可被機(jī)加工到用常規(guī)模塑歧管結(jié)構(gòu)不可能實(shí)現(xiàn)的平整度。 使用聚合物板可使得層疊板堆垛的側(cè)面可被機(jī)加工或以其他方式形成為具有更好的平整度，但是，使用更剛性的板材料(例如金屬或陶瓷材料)可以獲得更高的精度。關(guān)于打印機(jī)制造的進(jìn)一步的方面，更高的平整度會(huì)進(jìn)一步減少硅芯尺寸。由于硅芯和層疊歧管之間的接觸區(qū)域更加平整，因而降低了用粘合劑將該芯固定在歧管結(jié)構(gòu)上時(shí)堵塞一個(gè)或多個(gè)流體通道的可能性?？墒褂枚喾N制造方法來(lái)制作所公開(kāi)的層疊歧管結(jié)構(gòu)，它們采用了多種材料和制造技術(shù)。下例被用來(lái)作為一個(gè)具有代表性的方法。
層疊流體歧管的示例性制造方法
利用有適宜厚度的預(yù)設(shè)尺寸的不銹鋼板，可以通過(guò)使用級(jí)進(jìn)模裝置形成多個(gè)有期望進(jìn)給幾何結(jié)構(gòu)和期望的孔洞尺寸及數(shù)目的板。用來(lái)制作層疊歧管的不銹鋼板可以薄達(dá)12微米。在沖孔操作期間，可通過(guò)局部模切或其他適宜方法在所中形成任何期望的間距特征。也可通過(guò)級(jí)進(jìn)模沖壓來(lái)形成任何有助于組裝的定位特征。定位特征可被配置成與對(duì)應(yīng)的對(duì)齊特征相匹配，該對(duì)齊特征可任選地集成到組裝夾具中。完成各板制作后，對(duì)板進(jìn)行清潔，以保證板的表面沒(méi)有制造用油或污染物留存。如果期望的話(huà)，還可對(duì)板作進(jìn)一步的處理，以便提高潤(rùn)濕性和附著性，例如通過(guò)氧等離子體處理法、硝酸處理法或類(lèi)似的活化處理法。然后，按照適當(dāng)?shù)捻樞驅(qū)⒅谱骱玫陌宥询B在夾具中。通過(guò)簡(jiǎn)單地正確堆疊各板(依賴(lài)于這些板的總尺寸)或者通過(guò)與板中形成的定位特征匹配的一個(gè)或多個(gè)對(duì)齊特征，可以完成各板的對(duì)齊。例如，可通過(guò)在板中形成兩個(gè)配置成與夾具中的兩個(gè)對(duì)齊銷(xiāo)匹配的孔洞， 來(lái)正確地對(duì)齊板堆垛，但也可想到多種額外的對(duì)齊輔助裝置。當(dāng)板被正確堆疊和對(duì)齊時(shí)，整個(gè)板堆垛被暫時(shí)夾住或以其他方式固定住。當(dāng)板堆垛被保持為適當(dāng)對(duì)齊的同時(shí)，板堆垛可被永久地固定在一起形成單一的層疊歧管。如上所述，可用多種方法固定板堆垛，例如從擴(kuò)散結(jié)合和微型焊接到施加合適的粘合材料等多種方法，這些方法可在將板布置成期望的堆疊形式之前或之后進(jìn)行。在該例中，通過(guò)將板堆垛部分地或全部地浸入粘合劑池中以使粘合劑被芯吸到板的板間空間中的方式來(lái)固定該層疊歧管。一旦粘合劑充分滲入板堆垛組件，就可從粘合劑中取出該組件，去除掉所有多余的粘合劑，然后粘合劑固化。固化的類(lèi)型取決于所用粘合劑的類(lèi)型。就熱粘合劑而言，可以通過(guò)將板堆垛組件放入爐子中將其加熱至發(fā)生固化所必需的溫度，來(lái)固化粘合劑。可以使用其他類(lèi)型的固化方式，只要該方式與板堆垛組件兼容。例如，為了防止熱固化步驟中粘合劑在板堆垛上或板堆垛中流動(dòng)，可將粘合劑配制成雙固化配方，其中，通過(guò)紫外線(xiàn)暴露法來(lái)進(jìn)行初始固化以穩(wěn)定粘合劑，然后再進(jìn)行熱固化以永久地固定粘合劑?！┱澈蟿┠蹋绻枰匾蛘呦Ｍ脑?huà)，可進(jìn)一步對(duì)層疊歧管進(jìn)行機(jī)加工。 為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，機(jī)加工時(shí)，可將層疊歧管保留在固定機(jī)構(gòu)中，以便增加層疊歧管的安全性， 使操作更加方便。例如，當(dāng)層疊歧管固定在夾具里時(shí)，層疊歧管可以留在夾具中，而層疊歧管的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面可被加工平整。雖然對(duì)層疊歧管的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面進(jìn)行機(jī)加工可方便地與中等尺度或小尺度的流體特征相連，但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，層疊歧管可以任何有益于其預(yù)期應(yīng)用的方式進(jìn)行機(jī)加工。例如，層疊歧管的一側(cè)可被機(jī)加工成一微小角度，或可被機(jī)加工成具有凹面或凸面。本公開(kāi)并不限制對(duì)層疊歧管作這種進(jìn)一步的改進(jìn)。一旦完成期望的機(jī)加工，可從固定機(jī)構(gòu)中取出層疊歧管并加以清潔?？梢杂贸暡ǚㄇ鍧?，或者可以將其浸入相容的溶劑中進(jìn)行清潔，或者通過(guò)其他任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行清潔。然后，可將完成的層疊歧管裝入期望機(jī)構(gòu)中，例如噴墨打印機(jī)或其他微流體設(shè)備。分解視8示出了一個(gè)示例性的打印頭組件62，其包含有層疊歧管64。打印頭組件62在圖8中被定向成，使得打印頭組件的硅芯面朝上，以便更清楚地示出該組件的有關(guān)細(xì)節(jié)。但是，在操作中，打印頭組件與硅芯一起典型地是被定向成朝向介質(zhì)，其通常是朝下的。按期望的順序和定向來(lái)對(duì)齊層疊板66，而且其具有形成期望流體通道的適當(dāng)?shù)目锥?68，以及被配置成定位特征70的孔洞。層疊歧管64由層疊歧管安裝件72括于其間并與之相連，該安裝件集成有各獨(dú)立墨水源與流體通道起點(diǎn)之間的接口，其中所述流體通道由用于每一類(lèi)墨水的層疊歧管限定而成。圖8還示出了附在層疊歧管64上的硅芯74。硅芯74以如下方式結(jié)合到層疊歧管上，該方式使得在由層疊歧管限定的流體通道的終點(diǎn)與硅芯本身的流體特征之間形成必要的接口。硅芯被示為與柔性電路76相連，這允許打印頭控制器具有連到硅芯的電連接。圖9以相應(yīng)的非分解圖的形式示出了圖8的打印頭組件62。為清楚起見(jiàn)，打印頭組件同樣被定向成使得硅芯朝上。圖9中，層疊歧管至少部分地由緊固件78固定在層疊歧管安裝件72內(nèi)。圖10示出了處于其操作定向的打印頭組件62的一部分，其中硅芯74的方向朝下。圖11是圖9打印頭組件的橫截面，其特別示出了層疊歧管安裝件內(nèi)的墨水供應(yīng)管道80以及它們與層疊歧管66的流體通道82的接口。所述層疊歧管的好處
本文公開(kāi)的層疊流體歧管較其他類(lèi)型的層疊歧管而言具有實(shí)質(zhì)性的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)使用級(jí)進(jìn)模沖壓來(lái)制作層疊歧管時(shí)，整體成本因?yàn)槭褂盟苄圆牧掀绻芏懈?jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)可獲得用于打印目的的非常精細(xì)的特征和更緊密的槽距進(jìn)給。在層疊歧管可用金屬或陶瓷制作的情況下，它們可展示出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強(qiáng)度，尤其是用不銹鋼制作時(shí)。與用LCP (液晶聚合物)或其他塑性材料制作的塑模歧管相比，當(dāng)至于相同載荷下時(shí)，具有相同幾何結(jié)構(gòu)的不銹鋼層疊歧管和塑性材料歧管相比顯示出明顯較小的偏轉(zhuǎn)。所公開(kāi)的層疊歧管的可比較橫截面的額外的剛性，對(duì)于某一給定的偏轉(zhuǎn)，允許制造出跨度更大的打印桿，因而使得能夠制造出用于大型打印機(jī)的較長(zhǎng)打印桿。由層疊歧管限定的流體通道的尺寸(特別是每個(gè)流體通道的終點(diǎn))，至少部分地是由用來(lái)組裝該歧管的板的厚度以及用來(lái)將板結(jié)合成單一層疊組件的固定媒介決定的。通過(guò)適當(dāng)選擇板的材料以及固定媒介，可以獲得小于1毫米的槽距幾何結(jié)構(gòu)。，當(dāng)制造相應(yīng)的硅芯時(shí)(該硅芯用于制造進(jìn)行噴墨打印的打印頭)，這種精細(xì)的間距允許獲得類(lèi)似的小的尺寸。硅用量的潛在減少顯著節(jié)約了打印系統(tǒng)的總體制造成本。通過(guò)使用本文所公開(kāi)的層疊流體歧管，可容易地以較低成本連接毫米級(jí)至微米級(jí)的流體系統(tǒng)，而且不需要成本較高的光刻工藝或昂貴的材料。
權(quán)利要求
1.一種層疊歧管(18)，包括多個(gè)平行板(20)，其被布置在層疊板堆垛(22)中；以及固定媒介(24)，其將所述板固定在所述層疊板堆垛(22)中；其中，所述板中的至少一些包含有一個(gè)或多個(gè)孔洞(26)，所述孔洞在它們各自的板中被定向成，使得當(dāng)所述板被布置成層疊板堆垛時(shí)，所述孔洞限定出至少一個(gè)流體通道(28);其中，所述流體通道(28)在平行板之間形成于層疊板堆垛中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊歧管，其中，所述流體通道沿著平行于所述平行板的平面的方向形成于所述層疊板堆垛中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊歧管，其中，所述層疊板堆垛(22)限定了多個(gè)離散的流體通道(28)，每個(gè)流體通道具有處于所述層疊板堆垛的一個(gè)面上的起點(diǎn)(30)；以及終點(diǎn) (36)，所述終點(diǎn)至少部分地由至少兩個(gè)平行板限定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊歧管，其中，所述固定媒介(24)是粘合劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊歧管，其中，所述平行板(20)進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)間距特征(40 )，所述間距特征被配置成保持預(yù)定的板間間距(42 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊歧管，其中，每個(gè)流體通道終點(diǎn)(36)均有約12微米至約1毫米的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊歧管，其中所述平行板(20)為不銹鋼、玻璃、陶瓷、或聚合物材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊歧管，每一流體通道(28)的起點(diǎn)(30)與流體源(12，80) 相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊歧管，其中，每一流體通道(28)的起點(diǎn)(30)直接或間接地與流體墨水源(12，80)相連，而每一流體通道(28)的終點(diǎn)(36)直接或間接地與打印頭芯 (74)相連。
10.一種制造層疊歧管的方法(44)，包括a)制作多個(gè)具有期望幾何結(jié)構(gòu)的板G6)；b)在至少一些所述板中形成孔洞G8)；c)將所述板布置成層疊板堆垛(50)；且d)通過(guò)向所述板施加固定媒介，將所述板固定在所述層疊板堆垛中(52)；其中，所述板中的所述孔洞在所述層疊板堆垛內(nèi)限定了至少一個(gè)流體通道，所述流體通道在平行板之間形成于所述層疊板堆垛中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，固定所述板包括將粘合劑芯吸到所述板的非穿孔區(qū)域之間，并在所述層疊板堆垛內(nèi)固化所述粘合劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，將制作好的板布置成(50)層疊板堆垛(22)， 使得所述孔洞(26)限定出多個(gè)流體通道(28)，每個(gè)流體通道具有處于所述層疊板堆垛 (22)的一個(gè)面上的起點(diǎn)(30);以及終點(diǎn)(36)，所述終點(diǎn)至少部分地由至少兩個(gè)平行板限定。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，將制作好的板布置成(50)層疊板堆垛(22)， 使得所述孔洞(26)限定出多個(gè)流體通道(28)，每個(gè)流體通道分別地在平行板之間進(jìn)入和露出。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，制作G6)多個(gè)板包括制作多個(gè)不銹鋼板；而且，形成(48)孔洞包括利用機(jī)械沖壓法在至少一些制作好的板中形成孔洞。
15. 一種噴墨打印機(jī)(10)，包括 多個(gè)墨水儲(chǔ)存器(12); 至少一個(gè)打印頭芯(74);以及至少一個(gè)層疊墨水歧管(14，66)，其包括多個(gè)平行板(20)，所述平行板被布置在層疊板堆垛(22，64)中；以及固定媒介(24)，其將所述板固定在所述層疊板堆垛中；其中，所述板中的至少一些包含有一個(gè)或多個(gè)孔洞(26，68)，所述孔洞在它們各自的板中被定向成，使得當(dāng)所述板被布置成層疊板堆垛時(shí)，所述孔洞限定出至少一個(gè)流體通道(28，82)；而且其中，每個(gè)流體通道均具有與墨水儲(chǔ)存器(12)流體連通的起點(diǎn)(30)，每個(gè)流體通道具有至少部分地由至少兩個(gè)平行板限定的終點(diǎn)(36)，而且所述終點(diǎn)與所述打印頭芯(74)流體連通； 從而使得，來(lái)自每個(gè)墨水儲(chǔ)存器(12)的墨水由至少一個(gè)層疊歧管(14，66)輸送到至少一個(gè)打印頭芯(74)。
全文摘要
層疊歧管及其制造。層疊歧管(18)包括平行布置的板(20)，它們形成板堆垛(22)，其中固定媒介(24)固定層疊板堆垛中的板。至少一些板包含有孔洞(26)，所述孔洞在它們各自的板中被定向成，使得當(dāng)板被布置成板堆垛(22)時(shí)，所述孔洞限定出流體通道，所述流體通道在平行板之間形成于層疊板堆垛。所述層疊歧管用作噴墨打印機(jī)(10)的墨水歧管(14)是特別有益的。
文檔編號(hào)B41J2/14GK102548766SQ200980161911
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者A.R.阿瑟, C.阿肖夫, R.A.赫勒克森 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)