[發明專利]成形后具有更均勻溫度分布的熱致動器

無效

• 申請號: 00806403.2
• 申請日: 2000-04-20
• 公開（公告）號: CN1347387A
• 公開（公告）日: 2002-05-01
• 發明（設計）人: K·西爾弗布魯克
• 申請（專利權）人: 西爾弗布魯克研究有限公司
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B41J2/05
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 沙捷

發明領域

本發明涉及一種用于微機電裝置中的熱致動器。本發明在此被描述為一種噴墨打印機，但本發明也適合應用在其它微機電裝置上，如微機電泵。

發明背景

微機電裝置越來越變得廣為人知，并且，通常使用半導體制造技術制造。有關微機電裝置的述評，可參考刊登在1998年12月出版的IEEE?Spectrum第24頁至第33頁的S.Tom?Picraux和Paul?J.McWhorter所寫的“The?Broad?Sweep?of?Integrated?Micro?Systems”一文。

微機電裝置的一種類型是噴墨打印裝置，墨水通過墨水噴射噴嘴腔噴出。已知有許多形式的噴墨打印裝置。有關該領域的概況，請參考J.Moore的文章“Non-Impact?Printing：Introduction?andHistorical?Perspective”Output?Hard?Copy?Devices，編輯R.Dubeck和S.Sherr，第207-220頁(1988)。

本發明的申請人最近開發了一種新型噴墨打印機，被稱為微機電噴墨(Micro?Electro?Mechanical?Inkjet)(MEMJET)技術。在MEMJET技術的一個實施例中，墨水被一個葉片或活塞從噴墨噴嘴腔噴出，而該葉片或活塞被一個機電致動器移向噴射噴嘴腔，以從噴射噴嘴腔噴出墨滴。

本發明涉及一種被使用在MEMJET技術和其它微機電裝置中的熱致動器。

發明概述

本發明廣義地定義為提供一種用于微機電裝置的熱致動器。該致動器包括第一傳導材料臂，一端安裝在基底，而其另一端連接到或集成到一個可移動元件上。使用時，令第一臂流過電流而被加熱，并且第一臂沿其長度方向成形，其形狀具有在臂上集中加熱于與基底結合處相鄰區域的作用。該熱致動器最好包括第二臂，伸展在基底和可移動元件之間，并且使得在第一臂被加熱時，第一臂相對于第二臂伸長，并施加一偏轉力在可移動元件上。

第二臂最好通過一個聯接裝置被聯接到第一臂，并且這個聯接裝置最好位于第一臂兩端的中部。此外，第一臂最好在其兩端中部，帶有一個熱沉。

本發明還提供一種液體噴射器，包括一個噴嘴腔、一個在該腔的一壁上的液體噴射孔、一個位于腔內的液體噴射葉片以及一個通過開在該腔另一壁上的進入孔伸入腔中的熱致動器。熱致動器本身包括第一傳導材料臂，一端安裝在基底，而另一端連接到一個液體噴射葉片。使用時，令第一臂流過電流而被加熱，并且第一臂沿其長度方向成形，其形狀具有在臂上集中加熱于與基底結合處相鄰區域的作用。在噴射器的使用中，當第一臂被加熱時，就使液體噴射葉片從第一位置移動到第二位置，從而使液體通過液體噴射孔噴出。

附圖的簡要說明

現僅通過實例，并參考附圖描述本發明的優選實施方案，雖然其它方案可能也歸于本發明的范圍。

圖1至圖3圖解示出熱致動器裝置的工作；

圖4至圖6圖解示出熱致動器的第一種形式；

圖7至圖8圖解示出熱致動器的第二種形式；

圖9至圖10圖解示出熱致動器的第三種形式；

圖11圖解示出另一種熱致動器；

圖12示出圖11方案的距離溫度圖；

圖13圖解示出另一種形式的熱致動器；

圖14示出圖13方案的距離溫度圖；

圖15圖解示出另一種形式的熱致動器；

圖16示出熱致動器的俯視圖；

圖17示出熱致動器的側視圖；

圖18示出三種不同致動器方案的距離溫度圖

圖19示出一種熱致動器的替換方案；

圖20示出半導體掩膜，用于制造包含本發明特征的熱噴墨打印頭噴嘴；和

圖21示出使用了圖20掩膜制造的熱致動器裝置。

優選和其它實施例的描述

如圖1所示，所提供的噴墨裝置1包括一個噴嘴腔2，該腔通常裝滿墨水以便在帶有升高邊緣的噴墨噴嘴4中形成一個彎月液面3。噴嘴腔2中的墨水通過墨水供應渠道5供應。

墨水通過連接到噴嘴葉片8的熱致動器7從噴嘴腔2噴出。熱致動器7包括兩個臂10和11，下臂11被連接到一個電流源，以便提供使下臂11加熱的電流。

當需要從噴嘴腔2噴出液滴時，下臂11被加熱，以便能使該臂相對于上臂10迅速伸長。這一迅速的伸長又使得噴嘴腔2中的葉片8向上迅速移動。