[发明专利]用于中等尺度流体系统的层叠歧管

说明书

背景技术

光刻技术和其他制造方法的进步，已经允许在硅芯上制造非常小型的流体机构。也许最著名的例子就是喷墨打印头芯，其通过使桌面打印机的制造成为可能，使得出现了革命性的桌面出版系统，而这些打印机能够以高水平的细节和精确的色彩控制打印出文件。

不幸的是，随着制造的打印头尺寸和容差越来越小，墨水传送系统仍然必须始终清洁地从墨水源（一种宏观的流体系统）传送流体给打印头芯（一种微观的流体系统）。 

尽管可用低成本的模制塑性材料制作歧管结构，但是这种模制的歧管结构通常不能获得尺寸不断缩小的打印头芯所要求的几何结构。随着歧管部件整体尺寸的增加以便向大的打印头阵列供墨，上述情况尤其明显。模制塑性材料部件本身也不易于进行二次加工来改进平整度。尽管可通过模铸或其他模制工艺来制作部件，所得到的歧管结构在形成足够小的几何结构或较大部件所要求的各类特征尺寸上同样存在困难。

使用光刻法或激光刻蚀法可产生非常精细的特征结构，但是这种方法太过昂贵而不适于使用。虽然它们可能实现所要求的尺寸，但是制造方法通常太过昂贵，这要么是因为所用的材料、处理时间、所需的投资资金，要么是因为这三个因素的结合。

附图说明

图1是一个包括打印头组件的喷墨打印机的透视图，该打印头组件中含有根据本发明一个实施例的层叠墨水歧管。

图2是根据本发明一个实施例的层叠歧管的透视图。

图3是图2层叠歧管的下侧垂直投影图。

图4是根据本发明一个实施例的层叠歧管的局部下侧垂直投影图。

图5是一个流程图，给出了制作根据本发明一个实施例的层叠歧管的方法。

图6示出了一个简化的包含孔洞的板阵列，这些孔洞被配置成在堆叠、固定好时，形成根据本发明一个实施例的层叠歧管。

图7是简化的层叠歧管的透视图（包括该简化的层叠歧管的下侧），该层叠歧管是通过堆叠和固定图6中的板制成的。

图8 是一个打印头组件的分解透视图，该打印头组件包括有根据本发明一个实施例的层叠歧管。

图9是完全组装好的图8的打印头组件。

图10是图9打印头组件的局部放大图。

图11是图9打印头组件的横截面图。

具体实施方式

具有期望定向和/或几何结构的流体歧管通常是某种具体应用所要求的，但是常规的模制和铸造技术却不能复制期望的特征。如本文所述，通过构造出层叠歧管，可以很容易地用较低成本得到期望的定向和/或几何结构，特别是对小型歧管而言，例如当歧管必须提供从毫米量级到微米量级（微米级）的过渡部分时。通过在很大程度上消除制造技术对微米级接口的几何结构的影响，以及使用期望厚度的层叠件，使得层叠流体歧管的使用允许在塑性材料中或通过模铸模制法不易实现的流体供给几何结构成为可能。具体地，通过利用层叠件的厚度（其用来确定微米级接口的尺寸），可避免使用这种小特征通常所必须的昂贵的制造处理技术，例如激光或光刻法制造技术。

本文所描述的层叠歧管在用作喷墨打印机的墨水歧管时特别有用。甚至当打印头的几何结构可能为微米级时，层叠歧管也可有效地将墨水源与对应的打印头芯连接起来。

图1示出了喷墨打印机10，其包括多个墨水源12、层叠墨水歧管14和喷墨打印头16。层叠歧管14为墨水从墨水源12流到对应的喷墨打印头16提供了流体通道，因此其同时与一流体接口（墨水源，典型地为毫米级）和微米级流体接口（打印头芯）进行接口。

图2示出了一个示例性的层叠歧管18。层叠歧管18包括多个平行板20，这些板被布置成一个板堆垛22。板堆垛22中的各个板20由固定媒介24（如图4所示）固定。板堆垛22中的至少一些板20含有一个或多个孔洞26。

板20通常被平行地布置在板堆垛22中。也就是说，每个板的平面与其他板的平面基本上平行。希望的情况是，每个板与完全平坦之间仅有较小偏差，而且每个板限定的平面可以稍微偏离与板堆垛22中每个其他板完全平行的状态。如本文所述，板被布置成基本上平行，例如平行度在+/-10度以内。

在提到层叠板时所用的“孔洞”指的是，板材料中的任何孔、空穴、隙缝、缝槽或穿孔。孔洞可以有开放的边缘或边界，特别是当孔洞邻近板的边缘或延伸到板的边缘时。当孔洞整个地而且连续地由板的材料限定时，它就是一个封闭的或内部的孔洞。各种孔洞可以是满足所获得的层叠歧管的操作要求所必须的任何大小或形状。