专利名称：电喷雾发射器及其制作方法
技术领域：
本发明涉及电喷雾，并且特别涉及电喷雾发射器以及电喷雾发射器的阵列。
背景技术：
当液体表面上的静电カ克服表面张カ时发生电喷雾。某些条件下，在电喷雾装置的发射器产生泰勒锥。液体射流可从泰勒锥的顶端发射。电喷雾装置可由通过储存器供料的玻璃或金属毛细管形成。这样的装置在W02007/066122中描述。然而，基于毛细管的电喷雾装置可能难以制作、处理和清洁，或大量 制作。因此，需要ー种克服这些问题的电喷雾发射器。
发明内容
依照本发明的第一方面，提供ー种用于发射液体的电喷雾发射器，包括片，所述片具有通到在沿所述片延伸的平坦发射器表面上的孔ロ的通道；充电电极，所述充电电极可耦接到电源，并布置为将电荷施加到通入所述通道中的液体；以及控制电极，所述控制电极邻近所述通道，用于控制电喷雾发射。这提供ー种可更容易清洁且可更坚固的电喷雾发射器。所述片可以是平坦的、基本上平坦的，或弯曲的基片。平坦的发射器表面可以是无特征化的，或不存在凸起或喷嘴。孔ロ可在所述片的平面中，或在发射器表面的平面中。这改善其被有效清洁的能力，并且减少污垢和碎屑的积累。孔ロ可也与表面平齐，或凹入。可选地，控制电极可与发射器表面分开。发射器表面是装置上发生电喷雾的ー侧。该表面可能易于沾灰、污染或被液体润湿。在发射器表面上或附近具有控制电极对于改善装置的控制可能是有益的。然而，将控制电极置于远离发射器表面以保持其洁净或远离污染也可能是有益的。可选地，控制电极至少部分地围绕所述通道。例如，这可以是在通道周围的全环或部分环的形式。然而，也可使用其他形状或结构。可选地，控制电极嵌在所述片中。将控制电极嵌在片中可进ー步保护它或使装置更容易使用半导体エ业中所用的制造技术进行制作。因此，接收被射出液体的表面可具有悬浮电位并且不必须为电路的一部分或接地。嵌入控制电极可通过用另ー层(如，绝缘层)将其覆盖，或将其完全封闭在所述片内来实现。嵌入也包括将控制电极部分地安放在所述片的材料内，和/或将其放在与孔ロ、开ロ或出口相齐平或之后，其中液体通过该孔ロ、开ロ或出口从通道被发射。可选地，电喷雾发射器可还在所述片的发射器表面上包括绝缘层或非润湿性层或液体排斥层。该非润湿性或液体排斥层可通过排斥液体远离发射器表面上的孔ロ，而使装置更容易维护和洁净。优选地，非润湿性或疏水表面延伸直到孔ロ。
可选地，绝缘层或非润湿性层或液体排斥层为含氟聚合物材料。含氟聚合物可为，例如来自DuPont的Teflon,乙烯-四氟こ烯(ETFE)或氟化こ烯丙烯(FEP)。其他合适的材料也可使用，并且可取决于要被电喷雾的液体来选择。这些可替换的非润湿性层可包括但不限于疏水性材料。可选地，电喷雾发射器可还包括固定到发射器表面的保护电扱。保护电极可防止与形成在同一装置上的相 邻电喷雾发射器串扰。保护电极可从电源提供以合适的电压或接地。可选地，保护电极可围绕或环绕通道。保护电极可还围绕或环绕孔ロ。可选地，非润湿性层在保护电极与所述片之间，进一歩地其中非润湿性层在孔ロ周围暴露。实际上，保护电极中可有孔ロ，保护电极可形成为另外的完整平面或平坦层。保护电极中的该孔ロ可略大于通道中的孔ロ，以便所述片与保护电极之间的非润湿性层得以暴露。该结构保留了孔ロ周围的非润湿性层的益处以及保护电极的益处。可选地，控制电极与通道分开。控制电极可邻近通道形成，或可远离通道形成，以避免进ー步直接使流过通道的液体带电。可选地，通道可朝发射器表面上的孔ロ逐渐变细。換言之，通道的液体入口可大于在发射器表面处的孔ロ。优选地，直径可沿通道平滑改变。可选地，电喷雾发射器可还包括两个或更多个通道，每个通道具有对应的控制电扱。可有更多的电喷雾发射器在装置上，或形成在片上。每个电喷雾发射器可配置来发射相同或不同的液体。依照本发明的第二方面，提供ー种用于发射液体的电喷雾发射器，包括片，所述片具有通到在沿所述片延伸的平坦发射器表面上的孔ロ的通道；以及施加到所述片的所述发射器表面的非润湿性层或液体排斥层。非润湿性层可减小孔ロ周围的液体积累，并因此可帮助保持装置洁净。所述片可为平面的，并且可包括多个通道。依照本发明的第三方面，提供ー种用于发射液体的电喷雾发射器，包括片，所述片具有通向在沿所述片延伸的平坦发射器表面上的孔ロ的通道；充电电极，所述充电电极可耦接到电源，并且布置为将电荷施加到通入所述ー个或更多个通道中的液体；以及保护电极，所述保护电极施加到所述发射器表面。保护电极减小与相邻电喷雾发射器的串扰。保护电极可保持(或以适当限定的时间变化电压波形而变化，以减小通道串扰)在合适的电压或接地。所述片可为平面的或可包括多个通道。可选地，保护电极可围绕或环绕通道，或围绕或环绕电喷雾发射器的阵列的每个通道。可选地，保护电极与所述片的发射器表面上的孔ロ分开。可选地，控制电极和保护电极两者均可嵌在所述片中，保护电极与控制电极被非导电层或区域所分开，并且所述片的整个表面被非润湿性层或含氟聚合物膜覆盖(除孔ロ以外)。依照本发明的第四方面，提供ー种用于发射液体的电喷雾发射器，包括片，所述片具有通向在沿所述片延伸的平坦发射器表面上的孔ロ的通道，所述通道到具有液体供应入口 ；以及充电电极，所述充电电极在所述通道外侧并且可耦接到电源，并且布置为将电荷施加到通入通道中的液体，
其中所述孔ロ比所述通道的液体供应入口更窄。优选地，通道直径可沿通道平滑改变。所述片可为平面的，且可包括多个通道。可选地，通道可为逐渐变细的。依照本发明的第五方面，提供ー种由上文描述的任何电喷雾发射器形成的电喷雾发射器的阵列。明显地，本发明每个方面的可选或优选特征可容易地用于任何其他方面或实施方案。依照本发明的第六方面，提供一种制造电喷雾发射器的方法，包括步骤提供片；穿通所述片，以形成通向在沿所述片延伸的平坦表面上的孔ロ的通道；在所述片中接近所述通道提供凹槽；利用导体部分地填充所述凹槽以形成电极；以及将所述电极密封在所述凹槽内。因此，电极可嵌在装置内。这减少电击穿。凹槽可部分或完全围绕通道。通道可为圆柱形或锥形或两者的混合。可提供歧管(manifold)作为通道的液体供应路线。可选地，所述片中的凹槽和/或通道可以通过压纹、浇铸或注模的任ー种来提供。这提供简化的构建方法。而且，通道和凹槽可在同一制作步骤中制作。优选地，所述片可由非润湿性材料形成。可选地，所述片由非润湿性材料层与基片层的叠层形成。非润湿性材料可为含氟聚合物材料(如，FEP或类似物)。基片层可为塑料材料,如Kapton。通道可形成为通过基片层的锥形形式，但可为通过非润湿性层的圆柱形。可选地，凹槽可提供在非润湿性材料层中。凹槽可在非润湿性材料层与基片层之间的界面或界面之前停止。可选地，凹槽可提供在所述片中与孔ロ相反的侧上。換言之，凹槽可形成在所述片的与电喷雾发射侧相反ー侧上，并由此嵌入在装置内，远离使用中的任何暴露的表面。依照本发明的第七方面，提供一种制造电喷雾发射器的方法，包括步骤钻ー个或更多个孔通过基片；以聚合物光刻胶层涂覆所述基片，填充所述一个或更多个孔；利用光刻法在所述孔(ー个或多个)中产生通过所述光刻胶层的一个或更多个通道；以及形成歧管，所述歧管布置为供应所述通道以液体。依照本发明的第八方面，提供一种制造电喷雾发射器的方法，包括步骤利用光刻法施加图案(电路或其他特征)到基片；利用聚合物层(例如，光刻胶)涂覆所述基片；使用所施加的图案作为掩模，烧蚀一个或更多个通道通过所述基片和所述聚合物层；以及形成歧管，所述歧管布置为供应所述通道以液体。所述方法可用来生产单个、多个电喷雾发射器，或电喷雾发射器的阵列。可选地，制作方法还可包括在所述通道的开ロ周围施加非润湿性层的步骤。金属层也可被施加到通道(ー个或多个)以充当电极。依照第九方面，提供通过前文描述的制作方法生产的电喷雾发射器或电喷雾发射器的阵列。制作方法可用来生产上文描述的任何电喷雾发射器。
应注意，上文描述的任何特征均可用于本发明的任何具体方面或实施方案。
本发明可以多种方式付诸实践，并且现将仅以实施例的方式并參考附图来描述实施方案，附图中图I仅以举例的方式示出根据ー个示例性实施方案的电喷雾发射器的横截面示意图；图Ia示出根据另ー实施方案的电喷雾发射器的横截面示意图；图2示出另外的示例性实施方案的横截面示意图；图3示出电喷雾发射器阵列的平面图；图4示出另外的示例性实施方案的横截面示意图；图5示出图4的电喷雾发射器的阵列；图6示出包括电极布局的电喷雾发射器的阵列的平面图；图7示出图6中示出的电喷雾发射器的平面图的部分放大视图；图8示出另外的示例性实施方案的横截面示意图；图9示出另外的示例性实施方案的横截面示意图；图10示出另外的示例性实施方案的横截面示意图；图ll(a-e)示出一系列横截面示意图，举例说明制作电喷雾发射器的方法；图12示出由图11 (a_e)中示出的制作方法形成的电喷雾发射器的横截面示意图；图13(a_e)示出一系列横截面示意图，举例说明制作电喷雾发射器的可选方法；以及图14示出由图13(a_e)中示出的制作方法形成的电喷雾发射器的横截面示意图。应注意，附图是为了简要而举例说明的，并且不一定按比例绘制。
具体实施例方式图I示出电喷雾发射器10的横截面示意图。示出了单个电喷雾发射器10，尽管单个装置上可能形成有许多电喷雾发射器。液体导管85供应待发射到通道65中的液体，如由箭头C所示。液体导管85可供应单ー电喷雾发射器10，如图I中所示，或者液体导管85可供应与单一液体导管85连通的许多单独的电喷雾发射器10。而且，若干个单独的液体导管85可布置来供应不同的液体类型到单个装置上的一个或更多个电喷雾发射器10。电荷可通过充电电极80而被施加到液体。这些充电电极80可延伸到液体导管85中，或放置在另ー合适位置，并且它们可为各种形状，例如锥形。充电电极80可在形成流体流动通过的通道85或65的材料的一个或任何面上。具体地，尖头充电电极80可用来施加电荷到液体，液体根据需要可为导电或非导电的。通道65形成在片或基片40中，片或基片40可由合适的材料形成，如硅或塑料材料(如，Kapton)。非润湿性层或绝缘层30可被施加到所述片40。非润湿性层30可为疏水材料，如FEP或其他聚酰亚胺，或耐液体润湿的其他材料。可选择非润湿性层30以在ー定程度上排斥待电喷雾的任何特定液体，包括水和非水基液体。因此，术语润湿不限于水。非润温性层30防止通道65中的孔ロ 55变得被液体蒸发或在电喷雾表面75上干燥时形成的液体或沉淀物堵塞。如图I中所示，非润湿性层30围绕孔ロ 55，液体可通过该孔ロ 55从泰勒锥60的顶端70被发射。层30可为绝缘层而不是非润湿性层，或者可为绝缘层以及非润湿性层。非润湿性层30可形成为单层或更厚，并且可为疏水涂层，如全氟辛基三こ氧基硅烷(PFOTES)，以提供容易清洁性和发射液体 的弯液面，以使其不沾湿(wet-over)。优选地，该层厚度可在约I U m与20 ii m之间。例如,该层可形成为12 ii m厚。作为另外的实施例，非润湿性层30可由光刻胶材料形成，如PTFE或类似材料。基片40可形成来为装置提供足够的刚度。例如，基片可为几十个iim厚，如90iim，优选为40-50 iim，或者更优选为25 iim厚。基片40可由例如Kapton (来自DuPont)形成。保护电极层20可放在非润湿性层30的顶面上，以防止与可能存在于多电喷雾发射器上的其他发射通道(如可形成为电喷雾发射器10的阵列的那些)的电串扰。非润湿性层30可在孔ロ 55周围暴露出，形成在孔ロ 55周围的疏水或液体排斥环90。保护电极层20在一些实施方案中可能不存在。当存在时，保护电极层20可具有在5 ii m以下的厚度，并且优选为2-3 u m。液体可从在发射器表面75处的通道65的孔ロ 55被发射。对于多电喷雾发射器装置，许多孔ロ 55可同时或根据具体所需模式从发射器表面75发射液体。控制电极50可嵌在所述片40内，并且在通道65周围形成。控制电极50可与通道65隔开由箭头B指示的距离。而且，控制电极50可封闭在电喷雾发射器内，并且与发射器表面75隔开由箭头A指示的距离。图I中示出的实施方案中，控制电极50与非润湿性层接触，并且还被其覆盖。可替代地，控制电极50可嵌在电喷雾发射器10的其他层内，或形成片40的层内。使控制电极50与发射器表面75隔开有助于更容易清洁和维护装置，并提供无高电压电极的暴露的发射器表面75。然而,在可替代的实施方案中，控制电极50可暴露在发射器表面75上。控制电极50可以如下方式控制电喷雾。可以将使得能发生电喷雾的电压以上的电压施加到充电电极80。然而，施加相同信号的电压到控制电极则可防止电喷雾发生。例如，1800V的电压可被施加到充电电极80，并且300V的电压可被施加到控制电极50。这些条件下并且利用特别配置的发射器和液体，由于带电控制电极50与孔ロ 55接近而防止发射，因此电喷雾不发生。减小控制电极50上的电压到0V，例如(或施加负电压)，则可允许电喷雾开始。这些是针对特定配置的示例性电压，并且可使用不同的布置。而且，可施加各种波形到充电电极80和/或控制电极50，以提供不同的电喷雾模式。具有各种不同性质(如，粘度)的不同液体可能需要不同的电压。恒定电压，例如300V，可被施加到保护电极20(优选为导体)。这改善了电喷雾发射器与可形成在同一所述片40上的任何附近的电喷雾发射器的电隔离。而且，可改变施加到保护电极的电压，以改变装置的特性。可选实施方案可包括改变距离A’对B的比率。改变该比率可避免与接收电喷雾液体的任何表面的相互作用。这种接收表面还可放在离孔ロ 55不同距离处，例如l-2mm。对于硅基装置，电极可由非晶硅形成，或由掺杂エ序形成。电极之间的绝缘区域可由氧化硅形成。已知的图案化和蚀刻技术可用来制造电喷雾发射器10或发射器的阵列。
图Ia示出没有保护电极层20的可替代实施方案。该实施方案中，非润湿性或绝缘体层30得以完全暴露。作为另外的可替代方案，非润湿性或绝缘体层30可不存在。该情形中，控制电极50可被暴露、部分暴露或嵌入片40内。图2示出可替代的电喷雾发射器100。类似特征已被提供以与图I中那些相同的附图标记，并且不再描述。该实施方案与图I中示出的类似，除了通过片40和非润湿性层30的通道65’朝着发射器表面75中的孔ロ 55逐渐变细。因此，通道65’可为例如截头锥形。该逐渐变细或变窄的孔ロ 55提供改善的高频电喷雾发射(受益于较小的孔ロ55)，同时由于通道65’的较宽的开ロ或液体供应入口，而减小了来自液体导管85的液体流动通过通道65’的液压阻杭。尽管图2中示出逐渐变细的通道65’，具有比液体供应入口直径E更小的孔ロ 55直径D的其他结构的通道65也可具有益处。如图2中所示，进入通道65的液体可能已通过在通道外侧的充电电极(ー个或多个)80而带电。然而，液体充电电 极(ー个或多个)80或者可设置在通道65’内。图3示出从发射器表面75观察的图I或图2中所示电喷雾发射器的阵列的平面图。该实施例中保护电极20延伸跨越发射器表面75。然而，非润湿性表面30可在每个孔ロ 55周围暴露，并或者被保护电极20覆盖。通过片40的孔ロ 55以行的形式来形成，所述行可以是错位的行，以改善接收表面上液滴的分辨率。然而，可使用其他阵列结构。该图中未示出电连接。图4示出另外的示例性电喷雾发射器200的横截面示意图。该图按比例绘制。该实施例中的通道65’为截头锥形或逐渐变细的。然而，控制电极50与发射器表面75齐平，并且对环境开ロ，并且形成直至孔ロ 55的边缘。而且，控制电极与非润湿性层30水平。该图中未示出液体导管。然而，液体可从液体供应入口被引入到通道65’。非润湿性层30(该实施例中为FEP)的厚度为12.5pm，并且从示出该特定示例装置的比例绘图中可衍生出其他特征的合适尺寸。图4可用于非导电性流体，并且具有逐渐变细或非逐渐变细的通道。图5示出电喷雾发射器10的阵列的平面图。孔ロ 55以行和列的形式示出，其之一由线A-A标识。电喷雾发射器10的行错位，以允许在单个电喷雾发射器10之间设置电连接。图6示出电喷雾发射器10阵列的表面上，或嵌入该装置中的电连接的结构。每个电连接允许单个电喷雾发射器10単独或独立地受控制。装置的小部分标记为区域300。图7示出图6的区域300的放大视图，并且含有十二个单个电喷雾发射器10，每个具有孔ロ 55。图7中示出的电连接320连接到每个控制电极50。这些电连接320布置为电喷雾发射器10之间的光栅图案。电连接320和控制电极50可位于发射器表面75上，或嵌入装置内。图8-10示出可使用压纹、浇铸或注模技术制作的示例性电喷雾发射器的示意图。图8示出另外的示例性电喷雾发射器400的部分的示意性横截面图。该实施例中，非润湿性层由层压在Kapton基片140上的两层FEP30U30形成。可替换地，可使用单层的FEP或其他非润湿性材料。一旦形成层压结构，孔ロ 55可通过非润湿性层(ー层或多层)30、130压纹。凹槽170可通过顶部非润湿性层30形成，或在单个非润湿性层的情形中，部分通过该层形成。图8的横截面视图中，该凹槽170呈环的形式。凹槽可延伸以与阵列中的其他发射器连通。凹槽170底部中的金属层50’可引入(如,通过蒸发)以形成控制电极。凹槽170中的金属层50’可通过用合适的填料，如光刻胶(如SU8)填充凹槽170的剰余部分来嵌入。可通过从下侧(从图8中所示的底部)激光烧蚀产生通道165来与孔ロ 55连通。激光烧蚀可用来形成锥形通道165。图9示出另外的示例性电喷雾发射器420的部分的示意性横截面图。该实施例具有与參考图8所描述的类似结构。然而，该实施例中孔ロ 55和凹槽170两者均通过非润湿性层30 (如FEP)的压纹至基片140 (如Kapton)的表面(即到这两个层之间的界面)来形成。因此，该实施例更多地取决于界面(如，FEP/Kapton)的整体性，以防止电击穿，但更容易制作。图10示出另外的示例性电喷雾发射器430的部分的示意性横截面图。该实施例 中，基片与非润湿性层合并为FEP的单一片材料440。凹槽170’是从下侧形成的(如，通过压纹)，即与电喷雾表面(如图10中所示的较低部分)相反的侧。而且，孔口和通道265在单个压纹步骤中形成，该步骤可与形成凹槽170’的压纹步骤合井。通道/孔ロ 170’在该图中示为锥形，但可替换地可具有直边。或者，凹槽170可形成在与电喷雾表面相同的一侦1K任一种情形中，凹槽170底部中的金属层50’可被引入(如通过蒸发)，以形成控制电极。凹槽170中的金属层50’可通过用合适的填料，如光刻胶(如SU8)，填充凹槽170的剩余部分而被嵌入。图8-10中所示的实施例中，液体导管85可形成在这些图中所示的电喷雾部件与歧管(未在这些图中示出)之间。该液体导管85可与通道165、265连通，以供应液体到电喷雾发射器400、420、430。该歧管可采取独立于形成液体导管85的基片140的板或盖的形式。图8-10中所示实施例相对于前文实施例，即层叠结构装置，的优点包括控制电极50’可嵌入装置内，使其更耐电击穿。这允许控制电极50’放置为更接近孔ロ 55，这将减小产生足够的电场所需的电压。这还简化了所需的驱动电子设备。层叠结构实施例可能更容易在层之间的界面处被击穿。在嵌入实施例中，没有将电极连接到流体的界面。图8-10中所示实施例的制作可得以进ー步简化。这些装置可由非润湿性含氟塑料材料(如FEP或类似物)来制作。层叠结构实施例可包括FEP的层或Kapton (或其他基片材料)的层一一这两种材料类型可能要求不同的过程来产生孔ロ 55和通道65。例如，激光切割FEP可能是困难的。然而，Kapton的激光切割可能是简单的。使用压纹、浇铸或注模技术制作装置提供若干额外的优点电子轨道(尤其是用在电喷雾发射器的阵列中)可形成为凹槽170—一这些可被金属化(如通过蒸发)，并填充另ー种高击穿材料(如SU8抗蚀剂)。顶表面上的任何金属可然后被蚀刻棹，以留下期望的图案。这减少了对通过光刻使电极形成图案的需要，光刻可能是更昂贵并且复杂的过程。孔ロ 55可由模具限定，并因此改善了孔ロ 55形状的限定。这些优点可简化生产并提高质量和产率。
图11示出制作电喷雾发射器阵列的方法的步骤(a_e)的示意图。步骤a中，使用光刻法，使电路510在基片500 (例如Kapton)上图案化。在步骤b中使用激光钻孔(或其他钻孔)通过基片500钻洞或孔520。施加光刻胶(如SU8) 530到基片500，并填充或部分填充激光钻孔520 (步骤c)。使用光刻技术通过光刻胶530蚀刻喷嘴或通道565 (步骤d)。与在步骤b中的激光钻孔相比，这提供了对孔的更精细的容差。可在通道565中的开ロ或孔ロ的周围施加可选的非润湿性层570 (步骤e)。针对非导电的液体或墨，可施加金属涂层到通道565的内侧表面。图12示出带液体歧管585的所得组装装置完成品的示意图。该图中未示出电连接。
图13示出制作电喷雾发射器的阵列的另一方法的步骤(a-d)的示意图。步骤a中，再次使用光刻法使电路510在基片500 (如Kapton)上图案化。该过程期间，可在基片500的相反侧上使另外的电路、特征或掩模600图案化。施加光刻胶(如SU8)或其他聚合物层530’到基片500，而无任何钻洞或孔。使用电路或特征600作为掩模，烧蚀(如通过激光烧蚀)喷嘴或通道565穿过层530和基片500。该烧蚀限定通道565的大小和位置。在步骤d，可在通道565中的开ロ或孔ロ周围施加可选的非润湿性层570 (在烧蚀步骤之前或之后)。图14示出带有液体歧管585的所得组装装置完成品的示意图。该图中未示出电连接。两种方法的电路510均可为装置的内部电极层。对以上实施方案的特征的许多组合、变更或改变对本领域技术人员将是显而易见的，并且将形成本发明的一部分。如将由本领域技术人员所认识到的，以上实施方案的细节可以变化，而不偏离本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书限定。例如，层的相对厚度和尺寸可以改变。片可为诸如硅的半导体基片。任何实施方案的通道可为逐渐变细的或非逐渐变细的。发射器表面不必须为平坦的，或者可为光滑或无特征的或不存在凸起的。发射器表面不必须延伸在整个片上，而可至少部分地延伸在片上，或在片的部分上。片可为但不是必须为平面的。下方的电极支撑结构层可含有嵌入的控制电极50。该电极支撑结构可形成基片40的全部或部分，并且可为几十个厚。影响该尺寸的设计要求可为针对机械稳定性的层的刚性。保护电极20可进ー步増加机械稳定性。一个实施例中，两个元件可形成电极支撑结构30 ii m厚Kapton层，其没有嵌入的电极；以及 90 y m厚度的单独的PCB层结构。嵌入的电极50的厚度可为几个ym,如 5 iim,并且在一个实施例中，厚度为38 y m。孔ロ可具有在几十个Pm范围内的尺寸。优选地，它们的直径可在30iim到50iim的范围内，但也可大至IOOiim,例如。可选地,系统可利用小至 m的孔ロ直径操作,然而，这样的小直径孔ロ可能会遭受堵塞。控制电极50的直径可取决于电喷雾发射器10的阵列的节距。控制电极50可具有与以下条件相匹配的最小直径，该最小直径比电喷雾发射器10的孔ロ 55大，同时防止通过非导电的电极支撑结构或基片40放电。例如，可使用具有IOOiim电极宽度的400 iim直径控制电极55。在更高节距密度的电喷雾阵列中，电极直径可为比孔ロ 55大 20iim，如50到70 ii m直径。控制电极55宽度可在10到20 y m的范围，例如。流体性质可与我们在申请人较早申请(即，EP06820456. 9和EP08750639. 0)中已确认的那些相似。已经测试的流体具有表I中所示的性质。表I
权利要求
1.ー种用于发射液体的电喷雾发射器，包括 片，所述片具有通到在沿所述片延伸的平坦发射器表面上的孔ロ的通道； 充电电扱，所述充电电极可耦接到电源，并布置为将电荷施加到通入所述通道中的液体；以及 控制电极，所述控制电极接近所述通道，用于控制电喷雾发射。
2.权利要求I所述的电喷雾发射器，其中所述控制电极与所述发射器表面间隔开。
3.权利要求I或2所述的电喷雾发射器，其中所述控制电极至少部分地围绕所述通道。
4.根据任一前述权利要求所述的电喷雾发射器，其中所述控制电极嵌入所述片中。
5.根据任一前述权利要求所述的电喷雾发射器，还包括在所述片的所述发射器表面上的非润湿性层。
6.权利要求5所述的电喷雾发射器，其中所述非润湿性层为含氟聚合物材料。
7.根据任一前述权利要求所述的电喷雾发射器，还包括固定到所述发射器表面的保护电极。
8.权利要求7所述的电喷雾发射器，其中所述保护电极围绕所述通道。
9.权利要求8的在引用权利要求5或6时的所述电喷雾发射器，其中所述非润湿性层在所述保护电极和所述片之间，进一歩地其中所述非润湿性层围绕所述孔ロ暴露出。
10.根据任一前述权利要求所述的电喷雾发射器，其中所述控制电极与所述通道间隔开。
11.根据任一前述权利要求所述的电喷雾发射器，其中所述通道朝向所述发射器表面上的所述孔ロ逐渐变细。
12.根据任一前述权利要求所述的电喷雾发射器，还包括两个或更多个通道，每个所述通道具有对应的控制电扱。
13.ー种用于发射液体的电喷雾发射器，包括 片，所述片具有通到在沿所述片延伸的平坦发射器表面上的孔ロ的通道；以及 非润湿性层，所述非润湿性层施加到所述片的所述发射器表面。
14.ー种用于发射液体的电喷雾发射器,包括 片，所述片具有通到在沿所述片延伸的平坦发射器表面上的孔ロ的通道； 充电电极，所述充电电极可耦接到电源，并且布置为将电荷施加到通入所述通道中的液体；以及 保护电极，所述保护电极施加到所述发射器表面。
15.权利要求14所述的电喷雾发射器，其中所述保护电极围绕所述通道。
16.权利要求14或15所述的电喷雾发射器，其中所述保护电极与所述片的所述发射器表面上的所述孔ロ间隔开。
17.ー种用于发射液体的电喷雾发射器，包括 片，所述片具有通到在沿所述片延伸的平坦发射器表面上的孔ロ的通道，所述通道具有液体供应入ロ ；以及 在所述通道外侧的充电电极，所述充电电极可耦接到电源并布置为将电荷施加到通入所述通道中的液体， 其中所述孔ロ比所述通道的所述液体供应入ロ更窄。
18.权利要求17所述的电喷雾发射器，其中所述通道为逐渐变细的。
19.权利要求1-18之任一项所述的电喷雾发射器的阵列。
20.一种制造电喷雾发射器的方法，包括以下步骤 提供片； 穿透所述片，以形成通到在沿所述片延伸的平坦表面上的孔ロ的通道； 提供在所述片中接近所述通道的凹槽； 利用导体部分地填充所述凹槽，以形成电极；以及 将所述电极密封在所述凹槽内。
21.权利要求20所述的方法，其中所述片中的所述凹槽和/或通道通过任意的压纹、浇铸或注模来提供。
22.权利要求20或21所述的方法，其中所述片由非润湿性材料形成。
23.权利要求20或21所述的方法，其中所述片由非润湿性材料层与基片层的叠层形成。
24.权利要求23所述的方法，其中在所述非润湿性材料层中提供所述凹槽。
25.根据权利要求20-24之任一项所述的方法，其中在所述片中与所述孔ロ相反的侧上提供所述凹槽。
26.—种制造电喷雾发射器的方法，包括以下步骤 钻孔穿过基片； 利用光刻胶层涂覆所述基片以填充所述孔； 使用光刻法在所述孔中产生穿过所述光刻胶层的通道；以及 形成歧管，所述歧管布置为向所述通道供应液体。
27.一种制造电喷雾发射器的方法，包括步骤 利用光刻法将图案施加到基片； 利用聚合物层涂覆所述基片； 使用所施加的图案作为掩模，烧蚀穿过所述基片和所述聚合物层的通道；以及 形成歧管，所述歧管布置为向所述通道供应液体。
28.权利要求26或27所述的方法，还包括围绕所述通道的开ロ施加非润湿性层的步骤。
全文摘要
一种用于发射液体的电喷雾发射器(10)，包括片(40)，所述片具有通向在沿所述片(40)延伸的平坦发射器表面上的孔口(55)的通道(65)。可耦接到电源并布置为将电荷施加到通入所述通道(65)中的液体的充电电极(80)。接近所述通道(65)用于控制电喷雾发射的控制电极(50)，所述控制电极可嵌在所述片中。非润湿性层或绝缘层(30)可施加到所述片。
文档编号B05B5/025GK102655940SQ201080057582
公开日2012年9月5日 申请日期2010年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者约翰·P·W·施塔克, 马克·理查德·谢泼德 申请人:玛丽皇后与西田学院