[发明专利]成形后具有更均匀温度分布的热致动器

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于微机电装置中的热致动器。本发明在此被描述为一种喷墨打印机，但本发明也适合应用在其它微机电装置上，如微机电泵。

发明背景

微机电装置越来越变得广为人知，并且，通常使用半导体制造技术制造。有关微机电装置的述评，可参考刊登在1998年12月出版的IEEE Spectrum第24页至第33页的S.Tom Picraux和Paul J.McWhorter所写的“The Broad Sweep of Integrated Micro Systems”一文。

微机电装置的一种类型是喷墨打印装置，墨水通过墨水喷射喷嘴腔喷出。已知有许多形式的喷墨打印装置。有关该领域的概况，请参考J.Moore的文章“Non-Impact Printing：Introduction andHistorical Perspective”Output Hard Copy Devices，编辑R.Dubeck和S.Sherr，第207-220页(1988)。

本发明的申请人最近开发了一种新型喷墨打印机，被称为微机电喷墨(Micro Electro Mechanical Inkjet)(MEMJET)技术。在MEMJET技术的一个实施例中，墨水被一个叶片或活塞从喷墨喷嘴腔喷出，而该叶片或活塞被一个机电致动器移向喷射喷嘴腔，以从喷射喷嘴腔喷出墨滴。

本发明涉及一种被使用在MEMJET技术和其它微机电装置中的热致动器。

发明概述

本发明广义地定义为提供一种用于微机电装置的热致动器。该致动器包括第一传导材料臂，一端安装在基底，而其另一端连接到或集成到一个可移动元件上。使用时，令第一臂流过电流而被加热，并且第一臂沿其长度方向成形，其形状具有在臂上集中加热于与基底结合处相邻区域的作用。该热致动器最好包括第二臂，伸展在基底和可移动元件之间，并且使得在第一臂被加热时，第一臂相对于第二臂伸长，并施加一偏转力在可移动元件上。

第二臂最好通过一个联接装置被联接到第一臂，并且这个联接装置最好位于第一臂两端的中部。此外，第一臂最好在其两端中部，带有一个热沉。

本发明还提供一种液体喷射器，包括一个喷嘴腔、一个在该腔的一壁上的液体喷射孔、一个位于腔内的液体喷射叶片以及一个通过开在该腔另一壁上的进入孔伸入腔中的热致动器。热致动器本身包括第一传导材料臂，一端安装在基底，而另一端连接到一个液体喷射叶片。使用时，令第一臂流过电流而被加热，并且第一臂沿其长度方向成形，其形状具有在臂上集中加热于与基底结合处相邻区域的作用。在喷射器的使用中，当第一臂被加热时，就使液体喷射叶片从第一位置移动到第二位置，从而使液体通过液体喷射孔喷出。

附图的简要说明

现仅通过实例，并参考附图描述本发明的优选实施方案，虽然其它方案可能也归于本发明的范围。

图1至图3图解示出热致动器装置的工作；

图4至图6图解示出热致动器的第一种形式；

图7至图8图解示出热致动器的第二种形式；

图9至图10图解示出热致动器的第三种形式；

图11图解示出另一种热致动器；

图12示出图11方案的距离温度图；

图13图解示出另一种形式的热致动器；

图14示出图13方案的距离温度图；

图15图解示出另一种形式的热致动器；

图16示出热致动器的俯视图；

图17示出热致动器的侧视图；

图18示出三种不同致动器方案的距离温度图

图19示出一种热致动器的替换方案；

图20示出半导体掩膜，用于制造包含本发明特征的热喷墨打印头喷嘴；和

图21示出使用了图20掩膜制造的热致动器装置。

优选和其它实施例的描述

如图1所示，所提供的喷墨装置1包括一个喷嘴腔2，该腔通常装满墨水以便在带有升高边缘的喷墨喷嘴4中形成一个弯月液面3。喷嘴腔2中的墨水通过墨水供应渠道5供应。

墨水通过连接到喷嘴叶片8的热致动器7从喷嘴腔2喷出。热致动器7包括两个臂10和11，下臂11被连接到一个电流源，以便提供使下臂11加热的电流。

当需要从喷嘴腔2喷出液滴时，下臂11被加热，以便能使该臂相对于上臂10迅速伸长。这一迅速的伸长又使得喷嘴腔2中的叶片8向上迅速移动。