包括柔顺隔膜变换器的流过式喷射系统的制作方法

包括柔顺隔膜变换器的流过式喷射系统的制作方法
【专利摘要】一种液体分配器（310），其包括基底（339）。基底的第一部分限定包含排出开口（326）的液体分配通道（312）。基底的第二部分限定空腔（390）的外边界。基底的其他部分限定液体供给通路（311）和液体返回通路（313）。液体源（324）提供从液体源通过液体供给通路、液体分配通路、液体返回通路并返回至液体源的连续的液体流。可选择性的致动转向器构件（320），以使得流过液体分配通路的液体的一部分转向而通过液体分配通路的排出出口。转向器构件包括MEMS变换构件。MEMS变换构件的第一部分锚定到基底上。MEMS变换构件的第二部分在空腔的至少一部分的上方延伸并可相对于空腔自由移动。柔顺隔膜（130）与MEMS变换构件接触地定位。柔顺隔膜的第一部分覆盖MEMS变换构件。柔顺隔膜的第二部分锚定到基底上，以使得柔顺隔膜形成液体分配通路的壁的一部分。所述壁与所述排出开口相反地定位。
【专利说明】包括柔顺隔膜变换器的流过式喷射系统
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及数字控制的流体分配系统领域，特别是涉及根据需要从连续液体流中喷射一定量液体的流过式液滴分配器。
【背景技术】
[0002]因为例如其无撞击的低噪声特性、使用普通纸和避免了调色剂的转印及定影，喷墨打印机已经被公认为是数字控制的电子打印界的卓越的竞争者。可以按需液滴喷墨(DOD)或连续喷墨(CIJ)对喷墨打印机构进行技术分类。
[0003]第一种技术，即“按需喷墨”(DOD)的喷墨打印利用例如热、压电或静电致动器的加压致动器提供撞击在记录表面上的墨滴。一种通常实践的按需喷墨技术利用热致动从喷嘴处喷射出墨滴。设置在喷嘴上或其附近的加热器将油墨充分加热至沸腾，从而形成蒸汽泡，其产生足够的内部压力以喷射墨滴。该喷墨形式通常被称为“热喷墨(TIJ)”。
[0004]通常被称为“连续”喷墨(CIJ)打印的第二种技术利用加压油墨源在压力下将油墨推出喷嘴产生连续的液体油墨射流。利用液滴形成机构扰动油墨流，以使得液体射流按预定方式分裂成墨滴。一种连续打印技术使用利用加热器的液体射流的热激励，以形成最后变为打印液滴和非打印液滴的液滴。通过选择性地使打印液滴和非打印液滴之一偏转并且捕获非打印液滴进行打印。已经研发出包括静电偏转、气流偏转和热偏转的用于选择性地偏转液滴的各种形式。
[0005]还已知结合按需喷墨打印和连续打印方面的打印系统。经常被称为流过式液滴分配器的这些系统当与按需喷墨打印系统相比时在没有连续打印系统的复杂性的情况下提供了增大的液滴喷射频率。
[0006]微机电系统(或MEMS)器件作为应用范围广泛的廉价、紧凑型器件变得日益普及。就这点而论，例如MEMS变换器的MEMS器件已经被结合到DOD和CIJ打印机构中。
[0007]MEMS变换器包括分别将电信号转换成运动或者将运动转换成电信号的致动器和传感器。典型地，MEMS变换器利用标准薄膜和半导体加工方法制成。由于研发出新的设计、方法和材料，扩展了 MEMS器件的用途和能力的范围。
[0008]MEMS变换器典型地表现出锚定到基底上并且在基底中的空腔上方延伸的特性。三种常见类型的变换器包括a)具有锚定的第一端部和在空腔上方悬伸的第二端部的悬臂梁；
b)具有在空腔的相反侧锚定到基底上的两端的双重锚定梁；以及c)围绕空腔的周边锚定的夹紧片。类型c)更通常地被称为夹紧隔膜，但是措词隔膜将以不同的含义在本文中使用，因此术语夹紧片被使用，以避免混淆。
[0009]传感器和致动器可用于感测或提供位移或者振动。例如，由司东尼公式给出了悬臂的端部响应应力σ的偏转量
[0010]Δ=3 O (1- V)L2/Et2(I),
[0011]其中V为泊松比，E为杨氏模量，L为梁长，并且t为悬臂梁的厚度。为了增大悬臂梁的偏转量，可以使用较长的梁长、较小的厚度、较高的应力、较低的泊松比或者较低的杨氏模量。由以下公式给出振动的谐振频率
[0012]co0=(k/m)1/2，(2)，
[0013]其中k为弹簧常数，m为质量。对于悬臂梁，由以下公式给出弹簧常数k
[0014]K=Ewt3/4L3(3)，
[0015]其中w为悬臂的宽度，并且其他参数在前面进行了定义。对于较低的谐振频率，可以使用较小的杨氏模量、较小的宽度、较小的厚度、较长的长度或者较大的质量。双重锚定梁典型地与具有类似几何形状和材料的悬臂梁相比具有较小的偏转量和较高的谐振频率。夹紧片典型地具有甚至更小的偏转量和甚至更高的谐振频率。
[0016]当将一种液体与另一种液体相比较时，从使用加热器的打印机构喷出或者由使用加热器的CIJ打印机构形成的例如油墨的液体的热激励是不一致的。例如稳定性和表面张力的一些液体特性相对于温度反应不同。因而，液体因受热激励的不同影响而经常产生不一致的水滴形成，其减少了供DOD打印机构或ClJ打印机构使用的液体形式的数量和种类。
[0017]因此，存在提供改善由液体成分在液体上形成液滴的可靠性和一致性并同时维持机构的独立喷嘴控制以便增加供这些机构使用的液体形式的数量和种类的喷射机构和喷射方法的持续需求。还存在有用于增强流过式液滴分配器的可靠性和性能的持续努力。

【发明内容】

[0018]根据本发明的一方面，液体分配器包括基底。基底的第一部分限定包含排出开口的液体分配通路。基底的第二部分限定空腔的外边界。基底的其他部分限定液体供给通路和液体返回通路。液体源提供从液体源通过液体供给通路、液体分配通路、液体返回通路并返回至液体源的连续的液体流。转向器构件被选择性地致动，以使得流过液体分配通路的液体的一部分转向而经过液体分配通路的排出开口。转向器构件包括MEMS变换构件。MEMS变换构件的第一部分锚定到基底 上。MEMS变换构件的第二部分在空腔的至少一部分的上方延伸并且能够相对于空腔自由移动。柔顺隔膜与MEMS变换构件接触地定位。柔顺隔膜的第一部分覆盖MEMS变换构件。柔顺隔膜的第二部分锚定到基底上，以使得柔顺隔膜形成液体分配通路的壁的一部分。所述壁与排出开口相反地定位。
【专利附图】

【附图说明】
[0019]在以下描述的本发明的示例性实施例的详细说明中，参考了附图，其中:
[0020]图1A是包括悬臂梁和位于空腔上方的柔顺隔膜的MEMS复合变换器的实施例的顶视图，并且图1B是其剖视图；
[0021]图2是类似于图1B的剖视图，其中悬臂梁被偏转；
[0022]图3是类似于图1A的实施例的顶视图，但是在空腔上方具有多个悬臂梁；
[0023]图4是类似于图3的实施例的顶视图，但是其中悬臂梁在其锚定端部处的宽度大于其自由端处的宽度；
[0024]图5是类似于图4的实施例的顶视图，但是另外包括具有不同形状的第二组悬臂梁；
[0025]图6是包括具有不同形状的不同的两组悬臂梁的另一实施例的顶视图；
[0026]图7是其中MEMS复合变换器包括双重锚定梁和柔顺隔膜的实施例的顶视图；[0027]图8A是图7的MEMS复合变换器处于其未偏转状态的剖视图；
[0028]图8B是图7的MEMS复合变换器处于其偏转状态的剖视图；
[0029]图9是其中MEMS复合变换器包括两个交叉的双重锚定梁和柔顺隔膜的实施例的顶视图；
[0030]图10是其中MEMS复合变换器包括夹紧片和柔顺隔膜的实施例的顶视图；
[0031]图1lA是图10的MEMS复合变换器处于其未偏转状态的剖视图；
[0032]图1lB是图10的MEMS复合变换器处于其偏转状态的剖视图；
[0033]图12A是类似于图1A的实施例的剖视图，但是还包括位于基底中的附加通孔；
[0034]图12B是结合了图12A中所示结构的流体喷射器的剖视图；
[0035]图13是类似于图10的实施例的顶视图，但是其中柔顺隔膜还包括孔；
[0036]图14是图13中所示实施例的剖视图；
[0037]图15是显示包括悬臂梁的MEMS复合变换器的实施例的附加构造细节的剖视图；
[0038]图16A是类似于图6的实施例的剖视图，但是还包括延伸到空腔中的附加质量块；
[0039]图16B是类似于图16A的实施例的剖视图，但是其中所述附加质量块位于柔顺隔膜的相反侧；
[0040]图17A至17E概要地图解了一种制造方法；
[0041]图18A和18B提供了可能为MEMS复合变换器的一部分的层的附加细节；
[0042]图19A和19B是根据本发明制造的液体分配器的示例性实施例的示意性剖视图；
[0043]图20A和20B分别是根据本发明制造的液体分配器的另一示例性实施例的示意性平面图和示意性剖视图；
[0044]图20C和20D是显示根据本发明制造的液体分配器的另一示例性实施例的图20A中所示的液体分配器的示意性剖视图；
[0045]图21A和21B分别是根据本发明制造的液体分配器的另一示例性实施例的示意性剖视图和示意性平面图；
[0046]图22A和22B分别是根据本发明制造的液体分配器的另一示例性实施例的示意性剖视图和示意性平面图；
[0047]图23A和23B是图19A和19B中所示的转向器构件的一部分的示意性局部剖视图；
[0048]图24A是根据本发明制造的液体分配器的另一示例性实施例的示意性剖视图；
[0049]图24B是根据本发明制造的液体分配器的另一示例性实施例的示意性剖视图；
[0050]图24C是根据本发明制造的液体分配器的另一示例性实施例的示意性剖视图；
[0051]图25A是根据本发明制造的液体分配器的另一示例性实施例的示意性剖视图；
[0052]图25B是根据本发明制造的液体分配器的另一示例性实施例的示意性剖视图；
[0053]图25C是根据本发明制造的液体分配器的另一示例性实施例的示意性剖视图；
[0054]图2?是显示图25C中所示的液体分配器的转向器构件的致动的示意性剖视图；
[0055]图25E是图25C中所示的液体分配器的转向器构件的示意性平面图；
[0056]图26A和26B是根据本发明制造的液体分配器的另一示例性实施例的转向器构件的示意性平面图；以及[0057]图27显示了描述使用本文描述的液体分配器喷射流体的方法的示例性实施例的方框图。
【具体实施方式】
[0058]本说明书特别地将关注形成根据本发明的装置的一部分或者更直接地与其结合的元件。应理解，未具体示出或者描述的元件可以采取本领域技术人员已知的各种形式。在以下的说明和附图中，在可能的情况下，相同的附图标记用于指示相同的元件。
[0059]为清楚起见，示意性且未按比例地示出了本发明的示例性实施例。本领域普通技术人员能够容易地确定本发明的示例性实施例的元件的具体尺寸和相互联系。
[0060]在本文的描述中，本发明的示例性实施例提供了典型地用于喷墨打印系统的液体喷射部件。然而，许多其他应用也呈现出来，其使用喷墨打印头喷射需要以高空间精确度精密计量和沉积的液体(不同于油墨的其他液体)。因此，在本文的描述中，术语“液体”和“油墨”指可由如下所述的液体喷射系统或液体喷射系统的部件喷射的任何材料。
[0061]本发明的实施例包括多种类型的MEMS变换器，其包括MEMS变换构件和与MEMS变换构件接触地定位的柔顺(柔性)隔膜。注意到，在MEMS结构的某些定义中，规定MEMS部件的尺寸在I微米和100微米之间。虽然所述尺寸作为多个实施例的特征，但是可以设想，某些实施例包括上述范围之外的尺寸。
[0062]图1A显示了 MEMS复合变换器100的第一实施例的顶视图并且图1B显示了其剖视图(沿A-A’)，其中MEMS变换构件为在第一端部121锚定到基底110的第一表面111上的悬臂梁120。基底110的部分113限定空腔115的外边界114。在图1A和IB的实例中，空腔115呈大致圆柱形，并且为从基底110的第一表面111 (MEMS变换构件的一部分锚定到其上)延伸至与第一表面111相反的第二表面112的通孔。对于空腔115未一直延伸至第二表面112的其他实施例，可以预想到空腔115的其他形状。还预想到其中空腔的形状不是具有圆对称的圆柱形的其他实施例。悬臂梁120的一部分在空腔115的一部分的上方延伸(或延伸过空腔115的一部分)并且终止于第二端部122处。悬臂梁的长度L从锚定端部121延伸至自由端122。悬臂梁120在第一端部121处具有宽度W1并且在第二端部122处具有宽度w2。在图1A和IB的实例中，W1=W2，但是在如下所述的其他实施例中并非如此。
[0063]具有悬伸在空腔上方的锚定梁的MEMS变换器是众所周知的。MEMS复合变换器100区别于传统器件的特征在于与悬臂梁120接触地定位的柔顺隔膜130 (MEMS变换构件的一个实例)。柔顺隔膜包括覆盖MEMS变换构件的第一部分131、锚定到基底110的第一表面111上的第二部分132和悬垂在空腔115上而未接触MEMS变换构件的第三部分133。在第四区域134中，柔顺隔膜130被移除，以使得其未覆盖靠近悬臂梁120的第一端部121的MEMS变换构件的一部分，由此如以下更详细描述的那样可以形成电接触。在图1B所示的实例中，锚定到基底110上的柔顺隔膜130的第二部分132围绕空腔115的外边界114锚定。在其他实施例中，可以设想，第二部分132不完全围绕外边界114延伸。
[0064]在空腔115的至少一部分上方延伸的悬臂梁120的部分(包括端部122)可相对于空腔115自由移动。图2中示出了悬臂梁的常规类型的运动，其类似于图1B的视图，具有更高的放大比例，但是悬臂梁120的悬臂部分从图1B中所示的原始未偏转位置向上偏转一偏转量S=Az (z方向垂直于基底110的表面111的x-y平面)。例如，当施加电信号时，通过MEMS变换材料(例如压电材料、形状记忆合金或热双压电晶片材料)相对于其所附接的基准(参考)材料层扩展或收缩以致动模式提供所述弯曲运动，如下面进一步详细描述的那样。当释放从空腔向上的偏转(通过停止电信号)时，MEMS变换器典型地在松驰至其未偏转位置之前从空腔外移入到空腔内。某些类型的MEMS变换器具有被推入和推出空腔的能力，并且还可自由地移入和移出空腔。
[0065]柔顺隔膜130被诸如悬臂梁120的MEMS变换器构件偏转，从而与仅通过偏转不接触柔顺隔膜130的悬臂梁(传统器件)相比可提供更大的体积排量。柔顺隔膜130的期望特性是其具有比典型的MEMS变换材料的杨氏模量低得多的杨氏模量、断裂之前相对较大的延伸率、优良的化学耐性(用于与MEMS制造工艺的相容性)、高电阻率和与变换器及基底材料的良好粘附性。包括一些环氧树脂的一些聚合物很适合用作柔顺隔膜130。实例包括TMMR液体抗蚀剂或TMMF干膜，两者均为Tokyo Ohka Kogyo公司的产品。与氧化硅的大约70GPa的杨氏模量、压电PZT的大约IOOGPa的杨氏模量、钼族金属电极的大约160GPa的杨氏模量和氮化硅的大约300GPa的杨氏模量相比，固化TMMR或TMMF的杨氏模量为大约2GPa。因此，典型的MEMS变换构件的杨氏模量至少为柔顺隔膜130的杨氏模量的10倍，并且更典型地为柔顺隔膜130的杨氏模量的30倍以上。柔顺隔膜的低杨氏模量的有利之处在于，该设计可以使其对于覆盖MEMS变换构件的部分131的偏转量具有可忽略不计的影响，但是在靠近MEMS变换构件而不直接接触MEMS变换构件的柔顺隔膜130的部分133中易于被偏转。此外，因为柔顺隔膜130的杨氏模量比典型的MEMS变换构件的杨氏模量低得多，如果MEMS变换构件(例如，悬臂梁120)和柔顺隔膜130具有相当的尺寸，其对MEMS复合变换器100的谐振频率几乎没有影响。然而，如果MEMS变换构件远小于柔顺隔膜130，则可以显著降低MEMS复合变换器的谐振频率。另外，在固化TMMR或TMMF断裂之前的延伸率为大约5%，以便其能够在没有损坏的情况下进行大偏转。
[0066]在具有作为被柔顺隔膜130覆盖的MEMS变换构件的一个或多个悬臂梁120的MEMS复合变换器100的组群内存在许多实施例。该组群内的不同实施例在延伸过空腔115的一部分的多个悬臂梁120之间具有不同的位移量、不同的谐振频率或者不同的接合(耦接)量，并且从而非常适合于多种应用。
[0067]图3显示了具有四个作为MEMS变换构件的悬臂梁120的MEMS复合变换器100的顶视图，每个悬臂梁120包括锚定到基底110上的第一端部和悬伸于空腔115上方的第二端部122。为简化起见，图3中未示出例如其中移除了柔顺隔膜的部分134的一些细节。在该实例中，悬臂梁120的第一端部121的宽度W1 (参见图1A)均基本上彼此相等，并且悬臂梁120的第二端部122的宽度W2 (参见图1A)均基本上彼此相等。另外，在图3的实例中，wi=w2。柔顺隔膜130包括覆盖悬臂梁120的第一部分131 (从图1B中可更清楚地看出)、锚定到基底110上的第二部分132和悬伸于空腔115上方而未接触悬臂梁120的第三部分133。在该实例中，柔顺构件130提供了不同悬臂梁120之间的一些接合。另外，对于其中悬臂梁为致动器的实施例，致动所有四个悬臂梁120的结果导致与图1A、1B和2中所示的单一悬臂梁120相比增大的体积排量和柔顺隔膜130更对称的位移。
[0068]图4显示了类似于图3的实施例，但是对于四个悬臂梁120中的每个，锚定端部121处的宽度W1大于悬臂端部122处的宽度w2。对于其中悬臂梁120为致动器的实施例，图4的悬臂梁的致动效应提供了更大的柔顺隔膜130的体积排量，因为柔顺隔膜的更大部分直接接触悬臂梁120并由其支承。结果，悬伸于空腔115上方而未接触悬臂梁120的柔顺隔膜130的第三部分133在图4中比图3中小。这减小了当悬臂梁120被偏转时悬臂梁120之间的柔顺隔膜130的第三部分133的下垂量。
[0069]图5显示了类似于图4的实施例，其中除了第一宽度W1比第二宽度W2大的悬臂梁120a (MEMS变换构件的一个实例)的组之外，存在第一宽度 < 等于第二宽度w2’的第二组悬臂梁120b (交替地设置在第一组的元件之间)。此外，使第二组悬臂梁120b的尺寸小于第一组悬臂梁120a的尺寸，以使得第一宽度小于第一宽度W1，第二宽度w2’小于第二宽度W2，并且对于该组悬臂梁120b，锚定的第一端部121与自由的第二端部122之间的距离(长度)也更小。当第一组悬臂梁120a用作致动器并且第二组悬臂梁120b用作传感器时，这种配置是有益的。
[0070]图6显示了类似于图5的实施例，其中存在两组悬臂梁120c和120d，所述两组的元件交替地设置。然而，在图6的实施例中，悬臂梁120c和120d的长度L和L’(从锚定的第一端部121至自由的第二端部122的距离)分别小于横跨空腔115的尺寸D的20%。在该特定实例中，其中空腔115的外边界114呈圆形，D是空腔115的直径。另外，在图6的实施例中，对于悬臂梁120c和120d，长度L和L’彼此不同，第一宽度W1和W1 ’彼此不同，并且第二宽度W2和w2，彼此不同。当利用两组悬臂梁120c和120d的几何结构将柔顺隔膜130的运动转换为电信号并且期望其获得不同的偏转量或不同频率(参见【背景技术】中的公式1、2和3)时，所述实施例是有益的。
[0071]在图1A和3-6所示的实施例中，悬臂梁120 (MEMS变换构件的一个实例)围绕圆形空腔115基本上径向对称地设置。这在许多实施例中可能是优选类型的结构，但是可以设想具有非径向对称或非圆形空腔的其他实施例。对于包括多个如图3-6所示的MEMS变换构件的实施例，横跨空腔115的柔顺隔膜130在MEMS变换构件之间提供了 一定程度的接合。例如，当与单个致动器相比时，以上关于图4和5讨论的致动器可以配合，以提供更大的结合力和柔顺隔膜130的更大体积排量。以上关于图5和6讨论的感测元件(将运动转换为电信号)可以探测柔顺隔膜130的不同区域的运动。
[0072]图7以类似于图1A的顶视图显示了 MEMS复合变换器的实施例，但是其中MEMS变换构件是横跨空腔115延伸并且具有各自锚定到基底110上的第一端部141和第二端部142的双重锚定梁140。如图1A和IB的实施例中那样，柔顺隔膜130包括覆盖MEMS变换构件的第一部分131、锚定到基底110的第一表面111上的第二部分132和悬垂在空腔115上方而未接触MEMS变换构件的第三部分133。在图7的实例中，在第一端部141和第二端部142的上方移除柔顺隔膜130的一部分134，以便形成电接触，以使电流从第一端部141流至第二端部142。
[0073]图8A显示了 MEMS复合变换器的双重锚定梁140处于其未偏转状态的剖视图，其类似于图1B中所示的悬臂梁120的剖视图。在该实例中，仅移除了位于锚定的第二端部142处的柔顺隔膜130的一部分134，以便在MEMS变换构件的顶侧形成电接触，从而施加横跨MEMS变换构件的电压，如以下进一步详细论述的那样。类似于图1A和1B，空腔115呈大致圆柱形并且从基底110的第一表面111延伸至与第一表面111相反的第二表面112。
[0074]图SB显示了双重锚定梁140处于其偏转状态的剖视图，其类似于图2中所示的悬臂梁120的剖视图。横跨空腔115延伸的双重锚定梁140的部分被向上并且远离图8A的未偏转位置偏转，以便其提升柔顺隔膜130的部分131。双重锚定梁140的中部处或其附近的最大偏转量示出为δ=Δζ。
[0075]图9显示了类似于图7的实施例的顶视图，但是具有在其第一端部141和第二端部142处锚定到基底110上的多个(例如两个)双重锚定梁140。在该实施例中，两个双重锚定梁140均基本上横跨圆形空腔115径向地设置，并且因此两个双重锚定梁140在空腔上方在交叉区域143处彼此交叉。可以设想其中双重锚定梁未彼此交叉或者空腔不是圆形的其他实施例。例如，两个双重锚定梁可以彼此平行并且横跨矩形空腔延伸。
[0076]图10以类似于图1A的顶视图显示了 MEMS复合变换器的实施例，但是其中MEMS变换构件是横跨空腔115的一部分延伸并且围绕空腔115的外边界114锚定到基底110上的夹紧片150。夹紧片150具有圆形的外边界151和圆形的内边界152，因此其具有环形的形状。如在图1和IB的实施例中那样，柔顺隔膜130包括覆盖MEMS变换构件的第一部分131、锚定到基底110的第一表面111上的第二部分132和悬垂在空腔115上方而未接触MEMS变换构件的第三部分133。在第四区域134中，移除柔顺隔膜130，以使得其未覆盖MEMS变换构件的一部分，以便如以下更详细描述的那样可以形成电接触。
[0077]图1lA显示了 MEMS复合变换器的夹紧片150处于其未偏转状态的剖视图，其类似于图1B中所示的悬臂梁120的剖视图。类似于图1A和1Β，空腔115呈大致圆柱形并且从基底110的第一表面111延伸至与第一表面111相反的第二表面112。
[0078]图1lB显示了夹紧片150处于其偏转状态的剖视图，其类似于图2中所示的悬臂梁120的剖视图。横跨空腔115延伸的夹紧片150的部分被向上并且远离图1lA的未偏转位置偏转，以便其提升柔顺隔膜130的部分131以及内边界152内的部分133。内边界152处或其附近的最大偏转量示出为δ=Λζ。
[0079]图12Α显示了具有横跨空腔115的一部分延伸的悬臂梁120的复合MEMS变换器的实施例的剖视图，其中空腔是从基底110的第二表面112延伸至第一表面111的通孔。如在图1和IB的实施例中那样，柔顺隔膜130包括覆盖MEMS变换构件的第一部分131、锚定到基底110的第一表面111上的第二部分132和悬垂在空腔115上方而未接触MEMS变换构件的第三部分133。另外，在图12Α的实施例中，基底还包括从基底110的第二表面112延伸至第一表面111的第二通孔116，其中第二通孔116位于空腔115附近。在图12Α所示的实例中，没有MEMS变换构件在第二通孔116上方延伸。在基底110上形成一系列复合MEMS变换器的其他实施例中，第二通孔116可以是相邻MEMS复合变换器的空腔。
[0080]图12Α中所示的结构可用于如图12Β所示的流体喷射器200。在图12Β中，在柔顺隔膜130的锚定部分132上方形成分隔壁202。在其他实施例(未显示)中，分隔壁202形成在基底110的第一表面111上已经移除了柔顺隔膜130的区域中。分隔壁202限定腔室201。喷嘴板204形成在分隔壁上方并且包括设置在悬臂梁120的第二端部122附近的喷嘴205。通孔116是流体连通至腔室201但未流体连通至空腔115的流体输送件。流体通过流体输送件(通孔116)供应至腔室201。当在电连接区域(未显示)处向MEMS变换构件(悬臂梁120)提供电信号时，悬臂梁120的第二端部122和柔顺隔膜130的一部分被向上并且远离空腔115 (如图2所示)偏转，以便通过喷嘴205喷射流体滴。
[0081]图13中所示的实施例类似于图10的实施例，其中MEMS变换构件是夹紧片150，但是另外，柔顺隔膜130包括位于空腔115的中心处或其附近的孔135。如图14中所图解，MEMS复合变换器沿一平面设置，并且MEMS复合变换器的至少一部分可在该平面内运动。特别是，图13和14中的夹紧片150构造成径向地扩展和收缩，导致孔135如双头箭头所示扩展和收缩。所述实施例可用于连续流体喷射装置的液滴产生器中，其中向空腔115提供加压流体源，并且孔135是喷嘴。孔135的扩展和收缩激励流体流可控地分裂成微滴。可选地，可以在MEMS变换材料中与其上形成柔顺隔膜130的部分131的侧面相反的侧面上形成柔顺钝化材料138。柔顺钝化材料138和柔顺隔膜130的部分131 —起提供了 MEMS变换构件(夹紧片150)与通过空腔115引导的流体的一定程度的隔离。
[0082]多种变换机构和材料可用于本发明的MEMS复合变换器。一些MEMS变换机构包括从未偏转的MEMS复合变换器的平面的偏转，其包括如图2、8B和IlB所示的弯曲运动。包含弯曲的变换机构典型地由接触基准材料162的MEMS变换材料160提供，如图15中对于悬臂梁120所示的那样。在图15的实例中，MEMS变换材料160示出为位于基准材料162的顶部，但是可替换地，基准材料162可以位于MEMS变换材料160的顶部，这取决于是否希望导致MEMS变换构件(例如，悬臂梁120)弯曲到空腔115中或者远离空腔115弯曲，并且是否导致MEMS变换材料160的扩展超过或者小于基准材料162的扩展。
[0083]MEMS变换材料160的一个实例是加热弯曲双压电晶片的高热膨胀构件。例如，如在共同转让的美国专利N0.6，561，627中公开的那样，铝化钛可能为高热膨胀构件。基准材料162可以包括例如氧化硅或者氧化硅加氮化硅的绝缘体。当电流脉冲通过铝化钛的MEMS变换材料160时，其引起铝化钛发热并膨胀。基准材料160不是自加热的，并且其热膨胀系数小于铝化钛的热膨胀系数，因此铝化钛MEMS变换材料160以比基准材料162更快的速度扩展。结果，随着MEMS变换材料被加热，如图15中所构造的悬臂梁120将趋向于向下弯曲到空腔115中。双作用热弯曲致动器可以包括两个铝化钛MEMS变换层(转向器层)和夹置在它们之间的基准材料层，如共同转让的美国专利N0.6，464，347中所描述的那样。可以通过分别使电流脉冲通过上部转向器层或者下部转向器层选择性地致动进入空腔115中或从其中出来的偏转。
[0084]MEMS变换材料160的第二实例是例如镍钛合金的形状记忆合金。类似于加热弯曲的双压电晶片的实例，基准材料162可以是例如氧化硅或者氧化硅加氮化硅的绝缘体。当电流脉冲通过镍钛MEMS变换材料160时，其引起镍钛MEMS变换材料发热。形状记忆合金的特性是当形状记忆合金经过相变时发生大变形。如果变形为扩展变形，则当基准材料162未显著扩展时所述变形引起大且急剧的膨胀。结果，随着形状记忆合金MEMS变换材料160经过其相变时，如图15中所构造的悬臂梁120将向下弯曲到空腔115中。偏转将比如上所述的热弯曲双压电晶片更急剧。
[0085]MEMS变换材料160的第三实例是压电材料。压电材料是特别有利的，因为其可以被用作致动器或者传感器。换句话说，横跨压电MEMS变换材料160施加、典型地施加到压电MEMS变换材料两侧的导电电极(未显示)上的电压可以弓I起膨胀或者收缩(取决于电压是正电压或负电压和压电系数的符号为正或负)。虽然横跨压电MEMS变换材料160施加的电压引起膨胀或者收缩，基准材料162未扩展或者收缩，从而导致其分别偏转到空腔115中或者远离空腔115偏转。然而，典型地，在压电式复合MEMS变换器中，应用单极性的电信号，因此压电材料不会趋向于被偶极化或去极化。可以将基准材料162夹在两个压电材料层之间，从而能够在不偶极化或去极化压电材料的情况下独立控制偏转到空腔115中或者远离空腔115偏转。此外，赋予MEMS变换材料160的膨胀或者收缩产生可用于感测运动的电信号。存在多种类型的压电材料。感兴趣的一个组群包括例如锆钛酸铅或者PZT的压电陶瓷。
[0086]随着MEMS变换材料160扩展或者收缩，存在位于MEMS复合变换器的平面内的运动分量和从所述平面中移出的运动分量(例如弯曲)。如果MEMS变换材料160与基准材料162的杨氏模量和厚度相当，则弯曲运动(如图2、8B和IlB中所示)将占据主导地位。换句话说，如果MEMS变换材料160具有厚度h并且如果基准材料具有厚度t2，如果t2>0.St1且t2〈2h，假设杨氏模量相当，则弯曲运动趋向于占据主导地位。相反，如果t2〈0.，则MEMS复合变换器的平面内的运动(如图13和14所示)趋向于占据主导地位。
[0087]MEMS复合变换器100的一些实施例包括附接的质量块，以便调节例如谐振频率(参见【背景技术】部分中的公式2)。例如，质量块118可以附接到悬垂在空腔115上方但未接触MEMS变换构件的柔顺隔膜130的部分133上。在图16A的剖视图中所示包括多个悬臂梁120 (例如，图6中所示结构)的实施例中，质量块118在柔顺隔膜130的部分133下方延伸，因此其位于空腔115内。可替换地，质量块118可以附着到柔顺隔膜130的相反侧上，如图16B中所示。如果需要大的质量块，则图16A的结构可能特别有利。例如，当如下所述蚀刻空腔115时，可以适当地留出硅基底110的一部分。在所述结构中，质量块118典型地延伸过空腔的整个深度。为了使MEMS复合变换器在不碰撞质量块118的情况下振动，基底110典型地安装到在空腔115下面包括凹口的安装构件(未显示)上。对于图16B中所示的结构，可以通过在柔顺隔膜130上图案化或敷设附加层来形成附接的质量块118。
[0088]已经描述了 MEMS复合变换器的多种示例性结构实施例，提供下文描述制造方法。图17A至17E提供了一种制造方法的概述。如图17A中所示，在基底110的第一表面111上沉积基准材料162和变换材料160,所述基底110典型地为娃晶片。以下提供了关于材料和沉积方法的更多细节。可以在首先沉积基准材料162 (如图17A中所示)之后接着沉积变换材料160，或者可以倒转次序。在某些情况中，可能不需要基准材料。无论如何，可以说变换材料160沉积在基底110的第一表面111上。接着图案化并蚀刻变换材料160，因此在第一区域171中保留变换材料160并且在第二区域172中移除变换材料160，如图17B中所示。还图案化并蚀刻基准材料162，因此在第一区域171中保留基准材料162并且在第二区域172中移除基准材料162，如图17C中所示。
[0089]如图17D所示，然后在第一区域171和第二区域172上沉积聚合物层(对于柔顺隔膜130)，并且图案化使得在第三区域173中保留聚合物并在第四区域174中移除聚合物。其中保留聚合物的第一部分173a与其中保留变换材料160的第一区域171的一部分重合(或一致)。其中保留聚合物的第二部分173b与其中移除了变换材料160的第二区域172的一部分重合。另外，其中移除了聚合物的第一部分174a与其中保留变换材料160的第一区域171的一部分重合。其中移除了聚合物的第二部分174b与其中移除了变换材料160的第二区域172的一部分重合。然后从基底110的第二表面112 (与第一表面111相反)至第一表面111蚀刻出空腔115，以使基底110的第一表面111处的空腔115的外边界114与其中保留变换材料160的第一区域171相交，以便变换材料的第一部分(在该实例中包括悬臂梁120的第一端部121)锚定到基底110的第一表面111上，并且变换材料160的第二部分(包括悬臂梁120的第二端部122)在空腔115的至少一部分上方延伸。当将变换材料160的第一部分锚定到基底110的第一表面111上时，可以理解，变换材料160可以与第一表面Ill直接接触(未显示)，或者变换材料160可以如图17E所示地通过基准材料162间接地锚定到第一表面111上。因而制造出MEMS复合变换器100。
[0090]基准材料162可包括如图18A中所图解的若干层。可以在基底110的第一表面111上沉积氧化硅的第一层163。氧化硅的沉积例如可以为热过程或者可以为化学气相沉积(包括低压或者等离子增强CVD)。氧化硅是绝缘层并且还促进氮化硅的第二层164的粘附。氮化硅可以通过LPCVD沉积并且提供抗张应力部件，其在随后蚀刻出空腔时有助于变换材料160保持基本上平坦形状。氧化硅的第三层165有助于平衡应力并且促进可选底部电极层166的粘附，该底部电极层166典型地为用于压电变换材料160情况的钼(或者钛/钼)电极。钼电极层典型地通过溅射沉积。
[0091]接下来将针对例如PZT的压电陶瓷变换材料的情况描述变换材料160的沉积。一种有利的结构是图18B中所示的结构，其中从顶部电极168至底部电极166横跨PZT变换材料160施加电压。PZT变换材料160上的期望效果是沿平行于基底110的表面111的χ-y平面的膨胀或者收缩。如上所述，所述膨胀或者收缩可分别引起偏转到空腔115中或从空腔115中偏转出来，或者基本上平面中运动，这取决于PZT变换材料160和基准材料162的相对厚度和刚度。图18A和18B中厚度不是按比例绘制的。典型地对于其中基准材料162具有与MEMS变换材料160类似的刚度的弯曲应用，与变换材料160 —样，基准材料162以大约I微米的厚度沉积，虽然对于平面中运动，基准材料的厚度典型地为变换材料厚度的20%或者更小，如上所述。对于PZT，横向压电系数d31和e31在量值上相对大(并且如果在相对高的电场中被极化则可更大并且稳定化)。为了定向PZT晶体，以使得横向压电系数d31和e31是与横跨变换层的电压和在x-y平面中的膨胀或者收缩有关的系数，期望PZT晶体的(001)平面平行于x-y平面(如图18B所示，平行于底部钼电极层166)。然而，PZT材料趋向于以其平面平行于在其上进行沉积的材料的平面地定向。因为当在氧化硅上沉积时钼底部电极层166典型地具有平行于x-y平面的(111)平面，籽晶层167、例如氧化铅或者钛酸铅可以在底部电极层166上沉积，以提供其上沉积PZT变换材料160的(001)平面。然后，例如通过溅射在PZT变换材料160上沉积上部电极层168 (典型地为钼)。
[0092]可以通过溅射实施PZT变换材料160的沉积。可替换地，可以通过溶胶-凝胶过程实施PZT变换材料160的沉积。在溶胶-凝胶过程中，将包括处于有机液体中的PZT粒子的前体材料施加到基底110的第一表面111上。例如，可以通过旋转或旋压基底110在第一表面上施加前体材料。然后在多个步骤中热处理前体材料。在第一步中，在第一温度下干燥前体材料。然后，在比第一温度高的第二温度下热解前体材料，以便分解有机组分。然后，在比第二温度高的第三温度下使前体材料的PZT粒子结晶。典型地利用多个前体材料的薄层实施由溶胶-凝胶过程沉积PZT，以避免在所需最终厚度的材料中出现裂缝。
[0093]对于其中变换材料160为铝化钛以用于热弯曲致动器或者为例如镍钛合金的形状记忆合金的实施例，可以通过溅射进行沉积。另外，不需要例如顶部电极层166和底部电极层168的层以及轩晶层167。
[0094]为了图案化如图18A和18B中所示的材料叠层，光致抗蚀掩膜典型地在顶部电极层168上沉积并被图案化，以仅覆盖其中希望保留材料的那些区域。
[0095]然后，一次蚀刻至少一些材料层。例如，可以在单个步骤中使用利用氯基工艺气体的等离子蚀刻来蚀刻顶部电极层168、PZT变换材料160、籽晶层167和底部电极层166。可替换地，所述单个步骤可包括湿蚀刻。取决于材料，可以在单个步骤中蚀刻余下的基准材料162。然而，在某些实施例中，可以在随后利用氟基工艺气体的等离子蚀刻步骤中蚀刻氧化娃层163、165和氮化娃层164。
[0096]参照以上内容，可以通过层压例如TMMF的薄膜或者在例如TMMR的液体抗蚀材料上旋压来实施柔顺隔膜130的聚合物层的沉积。随着用于柔顺隔膜的聚合物层被施加同时变换器仍然由基底支承，可以利用压力在没有变换器横梁断裂风险的情况下将TMMF或者其他层压薄膜施加到基底上。TMMR和TMMF的优点是其可光致图案化，以便不需要应用附加的抗蚀材料。环氧聚合物还具有如上述的期望机械性能。
[0097]为了蚀刻空腔115 (图17E)，将掩模层应用到基底110的第二表面112上。图案化掩模层，以暴露期望移除基底材料的第二表面112。所述暴露部分可不但包括空腔115的区域，而且包括流体喷射器200的通孔116的区域(参见图12A和12B)。如以上相对于图16A所论述，对于留下附着到柔顺隔膜130的底部的质量块的情况，可以利用环形图样遮盖空腔115的区域，以移除环形区域，同时留下附接至柔顺隔膜130的基底110的一部分。对于其中基底110为硅的实施例，利用深度反应离子蚀刻(DRIE)工艺容易地实施基本上垂直壁(基底110的部分113，如包括图1B的多个剖视图所示)的蚀刻。典型地，用于硅的DRIE工艺使用SF6作为工艺气体。
[0098]如上所述，MEMS复合变换器100特别适用的一种应用是作为液滴产生器(通常也被称为液滴形成机构)。以下参见图19A-26B并且返回至图1A-2更详细地描述结合有如上所述的液滴产生器的流过式液体分配器310的示例性实施例。这些类型的液体分配器也通常被称为连续按需液体分配器。
[0099]参见图19A和19B，显示了根据本发明制造的液体分配器310的示例性实施例。液体分配器310包括通过液体分配通路312与液体返回通路313流体连通的液体供给通路311。液体分配通路312包括转向器构件320。液体供给通路311包括出口 321，而液体返回通路313包括入口 338。
[0100]液体分配通路312包括由上游边缘318和下游边缘319限定、直接通向大气的排出开口 326。当与传统喷嘴相比时，排出开口 326是不同的，因为排出开口 326的面积不决定喷射液滴的尺寸。相反，转向器构件320的致动决定喷射液滴315的尺寸(体积)。典型地，形成的液滴的尺寸与通过转向器构件320的致动排出的液体量成比例。排出开口 326的上游边缘318还至少部分地限定液体供给通路311的出口 321，而排出开口 326的下游边缘319还至少部分地限定液体返回通路313的入口 338。
[0101]限定排出开口 326的壁340包括表面354。表面354可为内表面354A或外表面354B。在图19A中，当沿通过液体分配通路312的液体流327的方向观察时，排出开口 326的上游边缘318和下游边缘319相对于表面354是垂直的。然而，当沿通过液体分配通路312的液体流327的方向观察时，排出开口 326的上游边缘318和下游边缘319之一或者两者可相对于液体分配通路312的壁340的表面354倾斜(成角度)。据信提供具有斜度(角度)的下游边缘319有助于促进液滴喷射。在图19B中，当沿通过液体分配通路312的液体流327的方向观察时，排出开口 326的上游边缘318和下游边缘319均是倾斜的。在以下更详细地描述的图21A和22A中，当沿通过液体分配通路312的液体流327的方向观察时，仅排出开口 326的下游边缘319是倾斜的。[0102]由本发明的液体分配器310喷射的液体不需要穿过典型地具有较小面积的传统喷嘴。这有助于减小排出开口 326被颗粒污染物污染或者阻塞的可能性。使用更大的排出开口 326 (与传统的喷嘴相比)还减少了在不喷射液滴期间至少部分地由喷嘴中的蒸发所引起的潜在问题。因为产生出具有更短拖尾长度的液滴，所以更大的排出开口 326还减小了在液滴喷射期间形成卫星式液滴的可能性。
[0103]例如定位在基底339上或其中的与液体分配通路312相关联的转向器构件320可选择性地致动，以朝向液体分配通路312的排出开口 326使液体325的一部分转向并使其通过排出开口 326，以便形成并喷射液滴315。转向器构件320包括如上所述的MEMS复合变换器100中的一个。在基底339中的空腔390上方延伸的MEMS复合变换器100在启动期间可选择性地移入液体分配通路312和从其中移出，以使得流过液体分配通路312的液体的一部分朝向排出开口 326转向。
[0104]如图19A和19B所示,液体供给通路311、液体分配通路312和液体返回通路313部分地由基底339的一些部分限定。基底339的这些部分也可以被称为液体供给通路311、液体分配通路312和液体返回通路313中的一个或多个的壁。壁340限定排出开口 326并且还部分地限定液体供给通路311、液体分配通路312和液体返回通路313。基底339的一些部分还限定液体供给通道342和液体返回通道344。此外，基底339的这些部分可以被称为液体供给通道342和液体返回通道344的壁。如图19A和19B所示，液体供给通道342和液体返回通道344垂直于液体供给通路311、液体分配通路312和液体返回通路313。
[0105]液体源324流体连通地连接至液体分配器310。液体源324向液体分配器310供应液体325。在操作期间，由例如泵的调控压力供给源316加压的液体325以连续方式从液体源324流过液体供给通道342、液体供给通路311、液体分配通路312、液体返回通路313、液体返回通道344并返回至液体源324(由箭头327表示)。当需要液体325的液滴315时，致动转向器构件320，导致连续地流过液体分配通路312的液体325的一部分被推向并通过排出开口 326。典型地，调控压力供给源316流体连通地定位在液体源324与液体供给通路311之间并且提供高于大气压力的正压力。
[0106]可选地，可以将例如泵的调控真空供给源317结合到液体分配器310的液体输送系统中，以便更好地控制流过液体分配器310的液体。典型地，调控真空供给源317流体连通地定位在液体返回通路313与液体源324之间并提供低于大气压力的真空(负)压力。
[0107]液体返回通路313或液体返回通道344可以可选性地包括例如过滤器的多孔构件322，其除了提供流过液体分配器310的液体的颗粒过滤之外，有助于与转向器构件320的致动和被转向并通过排出开口 326的液体325的一部分有关地调节液体流和液体返回通路313中的压力变化。这减小了在转向器构件320致动期间或者之后除了喷射的液滴315之外的液体溢出液体分配通路312的排出开口 326的可能性。当多孔构件322包含在液体分配器310中时，还减小了空气被吸入液体返回通道344中的可能性。
[0108]多孔构件322典型地在用于制造液体分配器310的制造过程期间被整体地形成在液体返回通路313中。可替换地，多孔构件322可以由金属或者聚合物材料制成并且被插入到液体返回通路313中或者附接到限定液体返回通路313的一个或多个壁上。如图19A和19B所示，多孔构件322定位在液体返回通路313中液体返回通路313与液体返回通道344相交的区域中。因此，液体返回通道344包括多孔构件322或者液体返回通路313包括多孔构件322。可替换地，多孔构件322可以定位在如19A和19B所示的位置的下游的液体返回通道344中。
[0109]不论多孔构件322整体成形或单独制造，多孔构件322的孔具有基本上一致的孔径尺寸。可替换地，多孔构件322的孔的孔径尺寸包括一定的梯度变化，以便能够更有效地调节或适应通过液体分配器310的液体流(例如，当沿液体行进的方向观察时，多孔构件322的上游部分处具有更大孔径尺寸(或者，更小孔径尺寸)，多孔构件的下游部分处的尺寸减小(或者增大))。多孔构件322的孔的具体结构典型地取决于预期的具体应用。以下更详细地论述了本发明的该方面的示例性实施例。
[0110]典型地，多孔构件322的位置依据所预期的具体应用而变化。如图19A和19B中所示，多孔构件322平行于液体325在液体分配通路312中的流动方向327地定位在液体返回通路313中，以使多孔构件322的开口(孔)的中心轴线基本上垂直于液体分配通路中的液体流327。多孔构件322在与液体分配通路312的排出开口 326以一定距离间隔的位置处定位在液体返回通路313中。多孔构件322还在邻近液体分配通路312的排出开口 326的下游边缘319的位置处定位在液体返回通路313中。如上所述，因为大气压力与由调控真空供给源317所提供的负压力之间的差值小于多孔构件322的弯液面压力，所以减小了空气被吸入液体返回通道344中的可能性。
[0111]另外，液体返回通路313包括使液体返回通路313通向大气的通气口 323。通气口323有助于与转向器构件320的致动和被转向并通过排出开口 326的液体325的一部分有关地调节液体流和液体返回通路313中的压力变化。这减小了在转向器构件320致动期间或之后出现不期望的溢出液体分配通路312的排出开口 326的液体(除了液滴315之外的液体)的可能性。在液体确实溢出排出开口 326的情况中，通气口 323还起到为溢出液体提供返回至液体返回通路313的路径的排放口的作用。因而，术语“通气口”和“排放口”在本文中互换地使用。
[0112]液体分配器310典型地通过已知的半导体制造技术(例如，CMOS电路制造技术、微机械结构(MEMS)制造技术或者两者的组合)由半导体材料(例如，硅)形成。可替换地，液体分配器310通过现有技术中已知的任何制造技术由任何材料形成。
[0113]类似于传统的按需喷墨打印头，本发明的液体分配器310仅当需要时形成液滴，从而消除了对流槽和液滴偏转机构的需求，所述液滴偏转机构将所形成的一些液滴引导至流槽中，同时将其他液滴引导至打印接收介质。本发明的液体分配器使用在压力下通过液体分配通路312连续地供应例如油墨的液体的液体源。所供应的油墨压力作为喷射液滴的主要动力，以便由油墨源而非喷嘴处的液滴喷射致动器提供大部分的液滴动量。换句话说，通过液体分配器的连续的加压液体流提供了形成液滴和液体/液滴穿过排出开口所需的动量。与连续液体喷射系统形成对比,通过液体分配器310的连续液体流相对于液体分配器310是内在或处于内部的，其中在所述连续液体喷射系统中，通过喷嘴喷射的液体射流相对于连续液体喷射系统是在外面喷射的。
[0114]参见图20A-20D并回到图19A和19B，显示了液体分配器310的附加的示例性实施例。在作为液体分配器310的平面图的图20A中，壁346和壁348限定当垂直于液体流327的方向观察时(图20B中所示)液体分配通路312的宽度和当垂直于液体流327的方向观察时(图20B中所示)液体供给通路311和液体返回通路313的宽度。在图20A中还包括了转向器构件320的MEMS变换构件(例如，悬臂梁120)和柔顺隔膜130。另外，图20A中示出了当沿液体流327的方向观察时(图20B中所示)和当垂直于液体流327的方向观察时(图20B中所示)相对于液体分配通路312的长度和宽度的排出开口 326的长度和宽度。
[0115]在图20B-20D中，显示了 MEMS变换构件(例如，悬臂梁120)和转向器构件320的柔顺隔膜130相对于液体供给通路311的出口 321和排出开口 326的上游边缘318的位置。在图20B中，转向器构件320的上游边缘350位于液体供给通路311的出口 321和排出开口 326的上游边缘318处。转向器构件320的下游边缘352位于排出开口 326的下游边缘319和液体返回通路313的入口 338的上游。在图20C中，转向器构件320的上游边缘350位于液体供给通路311的出口 321和排出开口 326的上游边缘318的下游的液体分配通路312中。转向器构件320的下游边缘352位于排出开口 326的下游边缘319和液体返回通路313的入口 338的上游。在图20D中，转向器构件320的上游边缘350位于液体供给通路311的出口 321和排出开口 326的上游边缘318的下游的液体分配通路311中。转向器构件320的下游边缘352位于排出开口 326的下游边缘319和液体返回通路313的入口 338的上游。依据预期的应用，利用转向器构件320相对于出口 321和入口 338的位置控制或调节喷射液滴315的特征(例如，轨迹角度、体积或者速度)。
[0116]参见图21A-22B并回到图19A和19B，液体分配通路312包括第一壁340。壁340包括表面354 (内表面354A或外表面354B)。第一壁340的一部分限定排出开口 326。液体分配通路312还包括与第一壁340相反地定位的第二壁380。液体分配通路312的第二壁380沿液体供给通路311的一部分和液体返回通路313的一部分延伸。液体供给通道342贯穿第二壁380延伸并且与液体供给通路311流体连通。液体供给通道342包括多孔构件322。液体返回通道344贯穿第二壁380延伸并且与液体返回通路313流体连通。液体返回通路包括多孔构件322。液体源324供应液体，所述液体从液体供给通道342通过液体供给通路311、液体分配通路312、液体返回通路313流至液体返回通道344并返回至液体源324。转向器构件320选择性地偏转流过液体分配通路312的排出开口 326的液体的一部分。
[0117]如图21A-22B所示，多孔构件322定位在液体供给通路311中液体供给通路311与液体供给通道342相交的区域中。因此，液体供给通道342包括多孔构件322或者液体供给通路311包括多孔构件322。可替换地，多孔构件322可以定位在如21A-22B中所示的位置的上游的液体供给通道344中。此外，如图21A-22B中所示，多孔构件322定位在液体返回通路313中液体返回通路313与液体返回通道344相交的区域中。因此，液体返回通道344包括多孔构件322或者液体返回通路313包括多孔构件322。可替换地，多孔构件322可以定位在如21A-22B中所示的位置的下游的液体返回通道344中。
[0118]如图21A和21B中所示，多孔构件322包括具有相同尺寸的孔。可替换地，多孔构件322包括相互比较时尺寸变化的孔。如图22A和22B中所示，孔径尺寸沿通过液体分配通路312的液体流327的方向单调地变化，以提供有差别的液体流动阻力。可替换地，多孔构件322的孔在其他示例性实施例中被不同地成形(或成形为具有不同形状)，以提供有差别的液体流动阻力。在图21B-22B中，已经从各个“B”图中移除了排放口 323，以便可以更清楚地看到液体返回通道344和多孔构件322。
[0119]参见图19A和20B，限定排出开口 326的壁340包括表面354。表面354可为内表面354A或外表面354B。当沿通过液体分配通路312的液体流327的方向观察时，排出开口326的下游边缘319垂直于液体分配通路312的壁340的表面354。
[0120]排出开口 326的下游边缘319可包括其他特征。例如，如图20A中所示，当从垂直于壁340的表面354的方向观察时，排出开口 326的下游边缘319的中央部分是平直的。当下游边缘319的中央部分是平直的时，在某些示例性实施例中倒圆下游边缘319的角部356，以提供机械稳定性并减少壁340中的应力诱导裂纹。然而据信，更优选的是，当从如图21B和22B所示的垂直于壁340的表面354的方向观察时，排出开口 326的下游边缘319被构造成包括或具有曲率半径，以提高液体分配器310的液滴喷射性能。曲率半径在某些实施例中在沿弯曲弧段的不同位置处而不同。在此情况下，曲率半径可包括或具有多个曲率半径。
[0121]参见图20A，当从垂直于液体分配通路312的壁340的表面354的方向观察时，排出开口 326包括沿通过液体分配通路312的液体流327的方向的中心线358。当从垂直于液体分配通路312的壁340的表面354的方向观察时，排出开口 326包括沿通过液体分配通路312的液体流327的方向的中心线360。如图20A中所示，液体分配通路312和排出开口 326共用该中心线358、360。
[0122]据信更优选的是，构造排出开口 326的下游边缘319，以使得如图21B和22B所示，其朝向排出开口 326的中心线358呈锥形地变化，以便提高液体分配器310的液滴喷射性能。当从垂直于壁340的表面354的方向观察时，锥形的顶点362可包括或具有曲率半径，以提供机械稳定性并且减少壁340中的应力诱导裂纹。
[0123]在某些示例性实施例中，排出开口 326的总体形状关于排出开口 326的中心线358对称。在其他示例性实施例中，液体分配通路312的总体形状关于液体分配通路312的中心线360对称。然而据信，当液体分配通路312的总体形状和排出开口 326的总体形状均关于共用中心线358、360对称时可以获得最佳的液滴喷射性能。
[0124]参见图19A、21B和22B，液体分配通路312具有垂直于通过液体分配通路312的液体流327的方向的宽度364。排出开口 326也具有垂直于通过液体分配通路312的液体流327的方向的宽度366。排出开口 326的宽度366小于液体分配通路312的宽度364。
[0125]在本文所描述的本发明的示例性实施例中，液体分配通路312的宽度364在相对于转向器构件320位于下游的位置处较大。另外，液体返回通路313宽于液体分配通路312在液体分配通路312的上游边缘318处的宽度。液体返回通路313也宽于液体供给通路311在其出口 321处的宽度。该特征有助于控制排出开口 326中的液体的弯月面高度，以减少或者甚至防止液体溢出。
[0126]在图20A中所示的示例性实施例中，排出开口 326的宽度366沿排出开口 326的长度保持不变，直至遇到排出开口的下游边缘319。然而，排出开口 326的宽度366在其他实施例中是变化的。例如，在图21B和22B所示的示例性实施例中，当与排出开口 326在转向器构件320附近的位置处的宽度366相比时，排出开口 326在相对于转向器构件320的下游和相对于排出开口的下游边缘319的上游的位置处的宽度366更大。根信该结构有助于获得最佳的液滴喷射性能。
[0127]参见图21A和22A，限定排出开口 326的壁340包括表面354。表面354可为内表面354A或外表面354B。当沿通过液体分配通路312的液体流327的方向327观察时，排出开口 326的下游边缘319相对于液体分配通路312的壁340的表面354倾斜(成角度)。据信提供具有斜度(角度)的下游边缘319有助于促进液滴喷射。
[0128]回到图19A-22B，显示出液体返回通路313具有比液体分配通路312的横截面积大的横截面积。该特征也有助于使与转向器构件320的致动有关的压力变化最小，并且使转向并通过排出开口 326的液体325的一部分最少，其减小了随着转向器构件320的致动空气被吸入液体返回通路或者液体溢出排出开口 326的可能性。
[0129]液体供给通路311包括具有横截面积的出口 321。液体分配通路312包含排出开口 326，该排出开口 326包括邻近液体返回通路313的端部319。液体分配通路312也具有横截面积。位于排出开口 326的端部319处的液体分配通路312的一部分的横截面积大于液体供给通路311的出口 321的横截面积。该特征有助于使与转向器构件320的致动有关的压力变化最小，并且使朝向排出开口 326的液体325的一部分的偏转最少，其减小在转向器构件320致动期间空气被吸入液体返回通路313或者液体溢出排出开口 326的可能性。
[0130]参见图23A和23B并回到图1A-2和19A-22B，基底339的第一部分368限定液体分配通路312，并且基底339的第二部分370限定空腔390的外边界。基底339的其他部分372,374限定液体供给通路311和液体返回通路313。液体源324连续地供应从液体源324通过液体供给通路311、液体分配通路312、液体返回通路313并返回液体源324的液体325的液流。转向器构件320被选择性地致动，以使得流过液体分配通路312的液体325的一部分转向而经过液体分配通路312的排出开口 326。转向器构件320与排出开口 326相反(或相对)地设置在液体分配通路312中。
[0131]转向器构件320包括MEMS变换构件和柔顺隔膜130。在图1A-2和19A-23B中，MEMS变换构件包括悬臂梁120。MEMS变换构件的第一部分121锚定到基底339上，MEMS变换构件的第二部分122在形成于基底339中的空腔390的至少一部分的上方延伸。MEMS变换构件的第二部分122可相对于空腔390自由移动。当被致动时，转向器构件320移动到液体分配通路312中。典型地，柔顺隔膜130为由如上所述的聚合物中的一种制成的柔顺聚合物隔膜。然而，取决于预期的具体应用，柔顺隔膜130可为如上所述的柔顺隔膜中的任何一种。
[0132]柔顺隔膜130接触MEMS变换构件地定位。柔顺隔膜130的第一部分131覆盖MEMS变换构件，并且柔顺隔膜130的第二部分132锚定到基底339上，以使得柔顺隔膜130形成液体分配通路312的壁376中与排出开口 326相反的部分。
[0133]在某些示例性实施例中，当柔顺隔膜130横跨基底339延伸以覆盖液体供给通道342或液体返回通道344时，在柔顺隔膜130的一部分中构造多孔构件322。
[0134]液体325的连续流沿方向327流动。如图23A所示，锚定到基底339上的MEMS变换构件的第一部分121为MEMS变换构件相对于液体流的方向327的上游部分378。如图23B所示，锚定到基底339上的MEMS变换构件的第一部分121为MEMS变换构件相对于液体流的方向327的下游部分382。当如图23B所示地定位时，应将悬臂梁120的第二部分122设置在排出开口 326的上游边缘318的下游，以确保均匀一致的液滴喷射。悬臂梁120的第一部分121可以依据预期的应用设置在排出开口 326的下游边缘319的上游或者下游。
[0135]在液体分配器310的某些示例性实施例中，空腔390充以例如空气的气体。当充以空气时，空腔390可以与大气通气。在液体分配器310的其他示例性实施例中，空腔390充以例如由液体分配器310喷射的液体的液体或者空腔390具有流过其的液体。当空腔390包括液体时，其有助于均衡转向器构件320两侧的压力。
[0136]参见图24A-24C并回到图1A-2和19A-23B，空腔390与液体供给通路311和液体返回通路313液体连通地相连。转向器构件320在致动期间可选择性地移入液体分配通路312和从其中移出。转向器构件320包括面向液体分配通路312的第一侧320A和面向空腔390的第二侧320B。
[0137]转向器构件320包括MEMS变换构件和柔顺隔膜。在图24A-24C中，MEMS变换构件包括悬臂梁120。柔顺隔膜130接触MEMS变换构件地定位。柔顺隔膜130的第一部分131覆盖MEMS变换构件，并且柔顺隔膜130的第二部分132锚定到限定液体分配通路312的基底339的壁的一部分上。转向器构件320与排出开口 326相反地定位。典型地，柔顺隔膜130为由如上所述的聚合物中的一种制成的柔顺聚合物隔膜。然而，取决于预期的具体应用，柔顺隔膜130可为如上所述的柔顺隔膜中的任何一种，。
[0138]可选地，绝缘材料覆盖MEMS变换构件中与接触柔顺隔膜的MEMS变换构件的表面相反的表面。例如，当空腔390充以液体或者具有通过其的液体流时，如以上参见图14所述，可在MEMS变换材料中与其上形成柔顺隔膜130的部分131的侧面相反的侧面上包括柔顺钝化材料138。柔顺钝化材料138和柔顺隔膜130的部分131 —起提供MEMS变换构件(例如，悬臂梁120)相对于引导通过空腔390的流体的保护。
[0139]在图24A所示的示例性实施例中，第二液体供给通路331经过空腔390将液体325供应至液体供给通路311和第二液体供给通路331共用的液体返回通路313。第一液体供给通路311和第二液体供给通路331物理上彼此不同(或物理上彼此区分)。
[0140]在图24B所示的示例性实施例中，液体供给通路311为第一液体供给通路,并且液体返回通路313为第一液体返回通路。液体分配器310还包括与空腔390液体连通的第二液体供给通路331。第一液体供给通路311和第二液体供给通路331物理上彼此不同。第二流体返回通路334与空腔390液体连通。第一液体返回通路313和第二液体返回通路334物理上彼此不同。液体源324供应从液体源324通过第一液体供给通路311、液体分配通路312、第一液体返回通路313并返回液体源324的液体325的连续流。液体源325也供应从液体源324通过第二液体供给通路331、空腔390、第二液体返回通路334并返回液体源324的液体325的连续流。
[0141]相对于彼此设计液体分配通路312和空腔390的尺寸，以平衡转向器构件320的两侧的液体压力。保持第一液体供给通路311与第二液体供给通路331物理上彼此分离并且保持第一液体返回通路313与第二液体返回通路334物理上彼此分离有助于促进转向器构件320的两侧的压力平衡。
[0142]在图24C所示的示例性实施例中，液体供给通路311为第一液体供给通路,并且液体返回通路313为第一液体返回通路。液体分配器310还包括与空腔390液体连通的第二液体供给通路331。第一液体供给通路311和第二液体供给通路331物理上彼此不同。第二流体返回通路334与空腔390液体连通。第一液体返回通路313和第二液体返回通路334物理上彼此不同。
[0143]液体源324为第一液体源。液体源324供应从液体源324通过第一液体供给通路311、液体分配通路312、第一液体返回通路313并返回液体源324的液体325的连续流。液体分配器310还包括第二液体源386，该第二液体源386供应从第二液体源386通过第二液体供给通路331、空腔390、第二液体返回通路334并返回至第二液体源386的液体325的连续流。在该实施例中，液体325为由第一液体源324供应的第一液体。第二液体源386通过空腔390供应第二液体384。依据预期的应用，第一液体325和第二液体384彼此相对比时具有相同的成分特性或者具有不同的成分特性。
[0144]在操作期间，由例如泵的第二调控压力源335加压至大气压力以上的第二液体384从第二液体源386以连续方式流过(由箭头388表示)第二液体供给通路331、空腔390、第二液体返回通路334并返回至第二液体源386。可选地，可以包括例如泵的第二调控真空源336，以更好地控制通过液体分配器310的第二液体384的流动。典型地，第二调控真空源336流体连通地定位在第二液体返回通路334与第二液体源386之间并且提供低于大气压力的真空(负)压力。
[0145]使用调控压力源316并可选地使用调控真空源317，第一液体源324调节第一液体325移动通过液体分配通路312的速度，而使用第二调控压力源335并可选地使用第二调控真空源336，第二液体源386调节第二液体384移动通过空腔390的速度，以平衡转向器构件320的两侧的液体压力。这有助于使液体流特征的差异最小，其所述差异可能在操作期间不利地影响液体的转向和液滴的形成。
[0146]如上所述，还通过适当地确定液体分配通路312和空腔390相互彼此的尺寸来实现转向器构件320的两侧的液体压力平衡。此外，保持第一液体供给通路311与第二液体供给通路331彼此物理分离并且保持第一液体返回通路313与第二液体返回通路334彼此物理分离有助于促进转向器构件320的两侧的压力平衡。
[0147]参见图25A-25E并且回到图1A-2和19A-24C，显示了流过式液体分配器310的另一示例性实施例。基底339的第一部分368限定液体分配通路312，并且基底339的第二部分370限定液体供给通路311和液体返回通路313。液体分配通路312包含排出开口 326。液体源324连续地供应从液体源324通过液体供给通路311、液体分配通路312、液体返回通路313并返回至液体源324的液体325的液流。转向器构件320被选择性地致动，以使得流过液体分配通路312的液体325的一部分转向而经过液体分配通路312的排出开口 326。转向器构件320定位在包含排出开口 326的液体分配通路312的壁340上。
[0148]转向器构件320包括MEMS变换构件和柔顺隔膜。在图25A-25D中，MEMS变换构件包括悬臂梁120。MEMS变换构件的第一部分121锚定到包含排出开口 326的液体分配通路312的壁340上。MEMS变换构件的第二部分延伸到邻近排出开口 326的液体分配通路312的一部分中。MEMS变换构件的第二部分可相对于排出开口 326自由移动。当被致动时，取决于转向器构件320的定位位置，转向器构件320朝向液体分配通路312移动或者朝向出口 326移动。
[0149]柔顺隔膜130接触MEMS变换构件地定位。柔顺隔膜130的第一部分131将MEMS变换构件与通过液体分配通路312的液体325的连续流327分隔。柔顺隔膜130的第二部分132锚定到包含排出开口 326的液体分配通路312的壁340上。典型地，柔顺隔膜130为由如上所述的聚合物中的一种制成的柔顺聚合物隔膜。然而，取决于预期的具体应用，柔顺隔膜130可为如上所述的柔顺隔膜中的任何一种。
[0150]可选地，绝缘材料覆盖与MEMS变换构件接触柔顺隔膜的表面相反的MEMS变换构件的表面。例如，如以上参考图14所述，在与设置柔顺隔膜130的第一部分131的侧面相反的MEMS变换构件的侧面可包括柔顺钝化材料138。柔顺钝化材料138和柔顺隔膜130的第一部分131 —起提供相对于通过液体分配通路312或排出开口 326引导的流体的MEMS变换构件(例如，悬臂梁120)的保护。
[0151]液体325的连续流沿方向327流动。如图25A所示，转向器构件320定位在包含排出开口 326的液体分配通路312的壁340的相对于液体流的方向327的上游。在该结构中，当被致动时转向器构件320的自由端朝向出口 326 (图25D中所示)移动导致转向器构件弯曲离开液体分配通路312。邻近转向器构件320的向外弯曲部分移动通过液体分配通路312的液体流中的至少一部分将保持附着于弯曲的转向器构件上，从而使得所述流的一部分流向出口 326并形成喷射液滴315。如图25B所示，转向器构件320定位在包含排出开口 326的液体分配通路312的壁340的相对于液体流的方向327的下游侧。在该结构中，当被致动时，转向器构件320朝向液体分配通路312移动(图2?中所示)。随着转向器构件的自由端浸入通过液体分配通路的液体流中，所述流的一部分被转向器构件切下并朝向出口 326引导，从而形成喷射液滴315。在图2?和图25E所示的实施例中，转向器构件320包括第一 MEMS变换构件和第二 MEMS变换构件，其中的一个定位在排出开口 326的上游侧并且另一个定位在排出开口 326的下游侧。可以独立地或一起致动第一和第二 MEMS变换构件，以使得液体流的一部分朝向出口偏转，从而喷射出液滴315。
[0152]参见图26A和26B，在某些实施例中，柔顺隔膜130限定排出开口 326的周边392的一部分。在其他实施例中，柔顺隔膜包括孔口 394。MEMS变换构件的第一部分121和柔顺隔膜130的第二部分132锚定到包含排出开口 326的液体分配通路312的壁340的部分(例如，上游壁部分或者下游壁部分)上。柔顺隔膜130的第三部分396锚定到包含排出开口 326的液体分配通路312的壁340的另一部分(例如，分别为下游壁部分或上游壁部分)上。在该结构中，柔顺隔膜130的孔口 394限定排出开口 326的周边392。孔口 394可以设置在柔顺隔膜130的第二部分132与柔顺隔膜130的第三部分396之间。
[0153]在图25C、2?和25E中，转向器构件320包括第一 MEMS变换构件和第二 MEMS变换构件。第二 MEMS变换构件与第一 MEMS变换构件相反地定位。第二 MEMS变换构件的第一部分398锚定到包含排出开口 326的液体分配通路312的壁340的另一部分上。如图所示，第一和第二 MEMS变换构件中的每一个包括悬臂梁120，第二 MEMS变换构件的第一部分398锚定到壁340中与其中第一 MEMS变换构件的第一部分121锚定到壁340上的位置(上游壁部分)相反的部分(下游壁部分)上。
[0154]MEMS变换构件的第二部分400延伸到邻近排出开口 326的液体分配通路312的一部分中。第二 MEMS变换构件的第二部分400可相对于排出开口 326自由移动。柔顺隔膜130接触第二 MEMS变换构件地定位。柔顺隔膜130的第四部分402将第二 MEMS变换构件与通过液体分配通路312的液体325的连续流327分隔。如图所示，柔顺隔膜130的第三部分396锚定到液体分配通路312的壁340的下游壁部分上，并且柔顺隔膜130的第二部分132锚定到液体分配通路312的壁340的上游壁部分上。
[0155]柔顺隔膜130初始时定位在一平面中。MEMS变换构件和第二 MEMS变换构件构造成被致动而从柔顺隔膜130的平面中移出。如图2?所示，第一 MEMS变换构件和第二 MEMS变换构件沿相反方向致动。锚定至液体分配通路312的壁340的上游壁部分的第一 MEMS变换构件在被致动时朝向出口 326移动。锚定至液体分配通路312的壁340的下游壁部分的第二 MEMS变换构件在被致动时朝向液体分配通路312移动。
[0156]参见图27，显示了一种利用如上所述的液体分配器喷射液体的方法的示例性实施例。所述方法从步骤500开始。
[0157]在步骤500中，提供液体分配器。液体分配器包括基底和转向器构件。基底的第一部分限定包含排出开口的液体分配通路，基底的第二部分限定空腔的外边界。基底的其他部分限定液体供给通路和液体返回通路。转向器构件包括MEMS变换构件。MEMS变换构件的第一部分锚定到基底上。MEMS变换构件的第二部分在空腔的至少一部分的上方延伸并且可相对于空腔自由移动。与MEMS变换构件接触地定位柔顺隔膜。柔顺隔膜的第一部分覆盖MEMS变换构件。柔顺隔膜的第二部分锚定到基底上，以使得柔顺隔膜形成液体分配通路的壁的一部分。所述壁与排出开口相反地定位。步骤500后跟随有步骤505。
[0158]在步骤505中，由液体源提供通过液体供给通路、液体分配通路、液体返回通路并返回至液体源的连续的液体流。步骤505后跟随有步骤510。
[0159]在步骤510中，当期望喷射液滴时，选择性地致动所述转向器构件，以使得流过液体分配通路的液体的一部分转向而经过液体分配通路的排出开口。
[0160]部件列表
[0161]100MEMS复合变换器
[0162]110 基底
[0163]111基底的第一表面
[0164]112基底的第二表面
[0165]113基底部分(限定空腔的外边界)
[0166]114外边界
[0167]115 空腔
[0168]116通孔(流体入口)
[0169]118质量块
[0170]120悬臂梁
[0171]121 (悬臂梁的)锚定端部
[0172]122 (悬臂梁的)悬臂端部
[0173]130柔顺隔膜
[0174]131柔顺隔膜的覆盖部分
[0175]132柔顺隔膜的锚定部分
[0176]133悬垂在空腔上的柔顺隔膜的部分
[0177]134其中移除了柔顺隔膜的部分
[0178]135 (柔顺隔膜中的)孔
[0179]138柔顺钝化材料
[0180]140双重锚定梁
[0181]141第一锚定端部
[0182]142第二锚定端部
[0183]143交叉区域[0184]150夹紧片
[0185]151 (夹紧片的)外边界
[0186]152 (夹紧片的)内边界
[0187]160MEMS 变换材料
[0188]162基准材料
[0189]163 (基准材料的)第一层
[0190]164 (基准材料的)第二层
[0191]165 (基准材料的)第三层
[0192]166底部电极层
[0193]167籽晶层
[0194]168顶部电极层
[0195]171 (其中保留变换材料的)第一区域
[0196]172 (其中移除变换材料的)第二区域
[0197]200流体喷射器
[0198]201 腔室
[0199]202分隔壁
[0200]204喷嘴板
[0201]205 喷嘴
[0202]310液体分配器
[0203]311液体供给通路
[0204]312液体分配通路
[0205]313液体返回通路
[0206]315 液滴
[0207]316调控压力供给源
[0208]317调控真空供给源
[0209]318上游边缘
[0210]319下游边缘
[0211]320转向器构件
[0212]320A 第一侧
[0213]320B 第二侧
[0214]321 出口
[0215]322多孔构件
[0216]323通气孔
[0217]324液体源
[0218]325 液体
[0219]326 排出开口
[0220]327箭头、流动方向
[0221]331第二液体供给通路
[0222]334第二液体返回通路[0223]335第二调控压力源
[0224]336第二调控真空源
[0225]338 入 口
[0226]339 基底
[0227]340 壁
[0228]342液体供给通道
[0229]344液体返回通道
[0230]346 壁
[0231]348 壁
[0232]350上游边缘
[0233]352下游边缘
[0234]354 表面
[0235]354A 内表面
[0236]354B 外表面
[0237]356 角部
[0238]358中心线
[0239]360中心线
[0240]362 顶点
[0241]364 宽度
[0242]366 宽度
[0243]368 第一部分
[0244]370 第二部分
[0245]372其他部分
[0246]374其他部分
[0247]376 壁
[0248]378上游部分
[0249]380 第二壁
[0250]382下游部分
[0251]384 第二液体
[0252]386第二液体源
[0253]388 箭头
[0254]390 空腔
[0255]392排出开口周边
[0256]394 孔 口
[0257]396第三部分
[0258]398 第一部分
[0259]400 第二部分
[0260]402第四部分
【权利要求】
1.一种液体分配器,其包括: 基底，所述基底的第一部分限定包含排出开口的液体分配通路，所述基底的第二部分限定空腔的外边界，并且所述基底的其他部分限定液体供给通路和液体返回通路； 液体源，其提供从所述液体源通过所述液体供给通路、所述液体分配通路、所述液体返回通路并返回至所述液体源的连续的液体流；以及 转向器构件，其可选择性地致动，以使得流过所述液体分配通路的流体的一部分转向而经过所述液体分配通路的排出开口，所述转向器构件包括: MEMS变换构件，所述MEMS变换构件的第一部分锚定到所述基底上，所述MEMS变换构件的第二部分在所述空腔的至少一部分的上方延伸，所述MEMS变换构件的第二部分可相对于所述空腔自由移动；以及 柔顺隔膜，其与所述MEMS变换构件接触地定位，所述柔顺隔膜的第一部分覆盖所述MEMS变换构件，并且所述柔顺隔膜的第二部分锚定到所述基底上，以使得所述柔顺隔膜形成所述液体分配通路的壁的一部分，所述壁与所述排出开口相反地定位。
2.如权利要求1所述的分配器，其特征在于，所述连续的液体流沿一方向流动，其中相对于液体流动方向，锚定到所述基底上的所述MEMS变换构件的第一部分为所述MEMS变换构件的上游部分。
3.如权利要求1所述的分配器，其特征在于，所述连续的液体流沿一方向流动，其中相对于所述液体流动方向，锚定到所述基底上的所述MEMS变换构件的第一部分为所述MEMS变换构件的下游部分。
4.如权利要求1所述 的分配器，其特征在于，所述转向器构件可选择性地移动到所述液体分配通路中。
5.如权利要求1所述的分配器，其特征在于，所述空腔充以气体。
6.如权利要求1所述的分配器，其特征在于，所述空腔充以液体。
7.如权利要求6所述的分配器，其特征在于，所述空腔与所述液体供给通路和所述液体返回通路液体连通地相连。
8.如权利要求6所述的分配器，其特征在于，所述液体供给通路为第一液体供给通路，所述液体返回通路为第一液体返回通路，所述分配器还包括: 与所述空腔液体连通的第二液体供给通路，第一液体供给通路和第二液体供给通路物理上彼此不同； 与所述空腔液体连通的第二液体返回通路，第一液体返回通路和第二液体返回通路物理上彼此不同，其中所述液体源提供从所述液体源通过第一液体供给通路、液体分配通路、第一液体返回通路并返回至所述液体源的连续的液体流，并且提供从所述液体源通过第二液体供给通路、所述空腔、第二液体返回通路并返回至所述液体源的连续的液体流。
9.如权利要求8所述的分配器，其特征在于，相对于彼此设计所述液体分配通路和所述空腔的尺寸，以平衡所述转向器构件的两侧的液体压力。
10.如权利要求6所述的分配器，其特征在于，所述液体供给通路为第一液体供给通路，所述液体返回通路为第一液体返回通路，所述液体源为第一液体源，所述分配器还包括: 与所述空腔液体连通的第二液体供给通路，第一液体供给通路和第二液体供给通路物理上彼此不同； 与所述空腔液体连通的第二液体返回通路，第一液体返回通路和第二液体返回通路物理上彼此不同， 第二液体源提供从第二液体源通过第二液体供给通路、所述空腔、第二液体返回通路并返回至第二液体源的连续的液体流。
11.如权利要求10所述的分配器，其特征在于，所述液体为第一液体，其中第二液体源提供通过所述空腔的第二液体。
12.如权利要求11所述的分配器，其特征在于，第一液体和第二液体彼此不同。
13.如权利要求10所述的分配器，其特征在于，第一液体源调节第一液体移动通过所述液体分配通路的速度，并且第二液体源调节第二液体移动通过所述空腔的速度，以平衡所述转向器构件的两侧的液体压力。
14.如权利要求10所述的分配器，其特征在于，相对于彼此设计所述液体分配通路和所述空腔的尺寸，以平衡所述转向器构件的两侧的液体压力。
15.如权利要求1所述的分配器，其特征在于，还包括: 定位在所述液体供给通路和所述液体返回通路中的至少一个中的多孔构件，所述多孔构件包含在相对于所述空腔远离地设置的柔顺隔膜的一部分中。
16.如权利要求1所述的分配器，其特征在于，所述柔顺隔膜为柔顺聚合物隔膜。
17.—种从液体分配器喷射液体的方法,其包括: 提供液体分配器，所述液体分配器包括: 基底，所述基底的第一部分限定包含排出开口的液体分配通路，所述基底的第二部分限定空腔的外边界，并且所述基底的其他部分限定液体供给通路和液体返回通路；以及 转向器构件，所述转向器构件包括: MEMS变换构件，所述MEMS变换构件的第一部分锚定到所述基底上，所述MEMS变换构件的第二部分在所述空腔的至少一部分的上方延伸，所述MEMS变换构件的第二部分可相对于所述空腔自由移动；以及 柔顺隔膜，其与所述MEMS变换构件接触地定位，所述柔顺隔膜的第一部分覆盖所述MEMS变换构件，所述柔顺隔膜的第二部分锚定到所述基底上，以使得所述柔顺隔膜形成所述液体分配通路的壁的一部分，所述壁与所述排出开口相反地定位； 提供从液体源通过所述液体供给通路、所述液体分配通路、所述液体返回通路并返回至所述液体源的连续的液体流；以及 选择性地致动所述转向器构件，以使得流过所述液体分配通路的流体的一部分转向而经过所述液体分配通路的排出开口。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述连续的液体流沿一方向流动，其中相对于液体流动方向，锚定到所述基底上的所述MEMS变换构件的第一部分为所述MEMS变换构件的上游部分。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述连续的液体流沿一方向流动，其中相对于液体流动方向，锚定到所述基底上的所述MEMS变换构件的第一部分为所述MEMS变换构件的下游部分。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，选择性地致动所述转向器构件包括选择性地将所述转向器构件移动到所述液体分配通路中。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述空腔包括通向大气的通气孔。
22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括: 向所述空腔提供连续的液体流。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，向所述空腔提供连续的液体流包括从所述液体源向所述空腔提供连续的液体流。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述液体源为第一液体源，所述方法还包括: 提供第二液体源，其中向所述空腔提供连续的液体流包括从所述第二液体源向所述空腔提供连续的液体流。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述液体为第一液体，其中第二液体供给源提供通过所述空腔的第二液体。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，第一液体和第二液体彼此不同。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括: 利用第一液体源调节第一液体移动通过所述液体分配通路的速度；以及利用第二液体源调节第二液体移动通过所述空腔的速度，以平衡所述转向器构件的两侧的液体压力。
28.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述柔顺隔膜为柔顺聚合物隔膜。
【文档编号】B41J2/14GK103476590SQ201280019295
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年4月4日 优先权日:2011年4月19日
【发明者】C·R·埃林格尔, J·A·卡特博格, J·D·赫夫曼 申请人:伊斯曼柯达公司