熱電阻器流體噴射組件制造技術

一種熱電阻器流體噴射組件包括：絕緣襯底以及形成在所述襯底上的第一電極和第二電極。具有變化寬度的多個獨立的電阻元件被平行布置在所述襯底上，并且在第一端電耦接到所述第一電極，在第二端電耦接到所述第二電極。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】熱電阻器流體噴射組件
技術介紹
噴墨打印裝置是提供流體滴按需滴落(DOD)噴射的流體噴射裝置的一個例子。在常規的DOD噴墨打印機中，打印頭通過多個噴嘴朝向打印介質(諸如一張紙)噴射流體滴(例如墨液)，以將圖像打印到印刷介質上。噴嘴通常被布置為一個或多個陣列，以便當打印頭和打印介質相對彼此移動時從噴嘴的適當的順序噴射使得在打印基質上打印字符或其它圖像。DOD噴墨打印機的一個例子是熱噴墨(TIJ)打印機。在TIJ打印機中，打印頭包括在流體填充腔中的電阻加熱元件，該流體填充腔蒸發流體，產生迫使流體滴排出打印頭噴嘴的快速膨脹氣泡。穿過加熱元件的電流產生熱量，蒸發腔內的小部分液體。隨著加熱元件冷卻，蒸汽氣泡崩潰，來自儲液器的更多液體被吸引到所述腔中，以備通過噴嘴噴射另一滴。不幸的是，TIJ打印頭的激發機制(S卩，過熱流體以形成蒸汽氣泡)的低的熱和電效率使得存在一些缺點(增加成本和降低TIJ打印頭的整體打印質量)。例如，一個缺點是由在電阻加熱元件激發表面上的殘留物(垢)累積導致的降低噴墨筆整個使用期間的激發性能。 另一個缺點是，當增加滴噴射率或激發速率(例如，增加圖像分辨率同時保持打印頁面吞吐量)時，打印頭會過熱，導致阻止進一步激發并對打印頭有潛在損害的氣阻狀態。另一個缺點是，驅動熱效率低下的電阻加熱元件的大電子器件和電源總線在TIJ打印頭中占據昂貴的硅空間。附圖說明 現通過舉例方式參照附圖來描述所提出的實施例，附圖中圖1示出了根據實施例的、適于合并流體噴射組件的噴墨筆的例子；圖2A示出了根據實施例的部分液體噴射組件的剖視圖；圖2B示出了根據實施例的、轉動90度的、圖2A的部分流體噴射組件的剖視圖；圖2C示出了根據實施例的、操作期間的部分流體噴射組件的剖視圖；圖2D示出了根據實施例的、并聯地電耦接在部分電路中的電阻加熱元件；圖3示出了根據實施例的、部分三維電阻器結構的例子的放大剖視圖；圖4A、4B和4C示出了根據實施例的、具有變化數量的電阻元件的電阻器結構的俯視圖；圖5示出了根據實施例的、具有電阻元件的電阻器結構的俯視圖，該電阻元件的寬度與元件之間的間隔尺寸相同；圖6A、6B、6C和6D示出了根據實施例的電阻器結構的俯視圖，所述電阻器結構的電阻元件寬度和元件之間的間隔具有各種不同的布局；圖7A、7B和7C示出了根據實施例的具有變化的梳齒高度大小的電阻器結構的剖視圖；圖8示出了根據實施例的電阻器結構的剖視圖，該電阻器結構的梳齒具有倒有斜角的拐角；圖9示出了根據實施例的基本流體噴射裝置的方框圖。具體實施方式技術問題和技術方案概述如上文指出的，熱噴墨(TIJ)裝置具有通常與TIJ打印頭激發機制的熱和電效率低下 相關的各種缺點。熱和電低下更具體地說表現為，TIJ電阻加熱元件的成核表面(即發生蒸 汽氣泡的形成的電阻器/流體分界面)上的溫度不一致，這導致了需要向加熱元件輸送更多 的能量。向TIJ電阻加熱元件增加激發能量以克服溫度不一致問題，然而，這會導致各種其 它問題。一個這樣的問題影響了 TIJ打印頭中的滴噴射率(即激發速率)。較高的噴射率是 有益的，因為這可以提供提高的圖像分辨率、加快的頁面吞吐量、或兩者。然而，從TIJ電阻 加熱元件的成核表面到流體(例如墨液)的能量傳輸的低效導致了殘留熱，其會增加打印頭 的溫度。增加滴噴射率增加了給定時間段內通過加熱元件輸送的能量大小。因此，通過增加 滴噴射率而產生的額外殘留熱導致打印頭溫度相應增加，這最終會導致氣阻狀態(過熱)， 其會阻止進一步的激發并對打印頭有潛在的損害。因此，能量從電阻加熱元件表面到墨液 的低效傳輸導致了需要限制或調整液體噴射率，這對例如高速出版市場很不利。能量從TIJ電阻加熱元件表面到墨液的低效傳輸還增加了噴墨打印系統的總成 本。需要大型的FETs和電源總線來輸送增加的能量，以驅動大量熱效率低下的TIJ電阻器。 較大的裝置和總線不僅占據有價值的硅空間，而且它們相關的電寄生現象最終還會限制打 印頭核芯縮小的量。因此，需要用較大的硅覆蓋面積來支撐低效的TIJ電阻器意味著，硅仍 然占許多噴墨打印系統總成本的很大百分比。增加到TIJ電阻器的激發能量以克服橫跨其成核表面的溫度不一致問題還產生 與在TIJ電阻器表面處所得的較高溫度有關的另一問題。盡管在成核表面處的整體溫度增 加保持了所噴射的流體滴的一定所需特性(諸如滴重量、滴速度、滴軌跡和滴形狀)，但是它 還具有增加結垢的不利影響。結垢是電阻器的表面上殘留物(垢)的累積。隨著時間推移，結 垢不利地影響流體滴的特性(諸如滴重量、滴速度、滴軌跡和滴形狀)，并且最終降低了 TIJ 打印系統的整體打印質量。解決TIJ電阻加熱元件中的熱效率低下和不一致問題的現有方案包括改變TIJ電 阻器和噴射流體(墨液)兩者。然而，這類方案具有缺點。例如，一個懸掛式電阻器設計允 許從浸沒在流體中的薄膜電阻器的兩側進行加熱，通過增加暴露于流體的電阻器表面區域 的大小，提高了熱量/能量傳輸效率。然而，當在滴噴射期間暴露與激烈的成核進程時，脆 弱的薄膜梁可能是不可靠的，并且需要專門的制造工藝，這增加了成本。另一個例子是面 包圈形狀的電阻器，該電阻器的中心區被移除，據稱這可以提高電阻器效率并且去除了 TIJ 電阻器常見的熱點。然而，基于彎曲的“面包圈”幾何形狀的電氣路徑長度變化導致了電流 擁擠和電流密度一致性問題，這最終引起了導致電阻器上溫度不一致的熱點。解決結垢問 題的現有方案主要涉及調整墨液配方，以確定在打印頭使用期間不易起反應的化學化合作 用。然而，此方案會顯著增加成本，同時縮小了可用于TIJ打印頭中的流體/墨液選擇面， 這最終會限制TIJ打印系統可獲得的打印市場。本公開的實施例主要通過使用平行延伸的多個電阻元件來幫助克服TIJ裝置中 與TI J電阻器成核表面上溫度不一致有關的缺點(例如，熱和電效率低下)，其中獨立地設定 所述多個電阻元件的寬度和間隔，以實現成核表面上溫度一致。所得的TIJ電阻器結構是 具有形成在各個脊或“梳齒”之間的凹槽或溝道的三維結構。電阻元件的三維表面及可變 的寬度和間隔有助于提高TIJ電阻器成核表面上的溫度一致性，并且增大了每單位面積電 阻器材料的成核表面區域。更大的成核表面區域和提高的成核表面上的溫度一致性顯著提 高了 TIJ電阻器結構和流體之間的能量或熱量傳輸效率。提高的熱效率和一致性又會降低 噴射每個滴所需的能量大小，這產生了許多益處，包括例如，增加滴噴射率而不導致氣阻 狀態的能力，減小FET和電源總線寬度以能夠進行更大程度的核芯縮小并降低硅成本的能 力，以及降低結垢，其改善了 TIJ打印頭使用期間內的滴噴射性能。在一個示例性實施例中，熱電阻器流體噴射組件包括絕緣襯底，第一和第二電極 形成在所述襯底上。具有變化的寬度的多個獨立的電阻元件被平行布置在襯底上，并且所 述電阻元件在第一端電耦接到第一電極，在第二端電耦接到第二電極。在另一實施例中，流體噴射裝置包括具有電阻器結構的流體噴射組件，該電阻器 結構具有多個電阻元件。電阻器結構形成為頂層，即一個不平整的成核表面，該不平整的成 核表面具有被凹陷的溝道分隔的凸脊，以在被加熱元件加熱時蒸發流體。每個凸脊的寬度 與成核表面下面的相關電阻元件相對應。在另一實施例中，熱電本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種熱電阻器流體噴射組件，包括 絕緣襯底； 形成在所述襯底上的第一電極和第二電極；以及 具有變化的寬度的多個獨立的電阻元件，所述電阻元件被平行布置在所述襯底上，并且在第一端電耦接到所述第一電極，在第二端電耦接到所述第二電極。2.根據權利要求1所述的熱電阻器流體滴噴射器，進一步包括在每兩個獨立的電阻元件之間的間隔，每個間隔具有相等的寬度。3.根據權利要求1所述的熱電阻器流體滴噴射器，進一步包括在每兩個獨立的電阻元件之間的間隔，其中，至少兩個間隔具有不相等的寬度。4.根據權利要求1所述的熱電阻器流體滴噴射器，其中，所述電阻元件形成電阻器結構，并且所述電阻元件的變化的寬度朝向所述電阻器結構的邊緣變寬且朝向所述電阻器結構的中心變窄。5.根據權利要求1所述的熱電阻器流體滴噴射器，其中，所述電阻元件形成電阻器結構，并且所述電阻元件的變化的寬度朝向所述電阻器結構的邊緣變窄且朝向所述電阻器結構的中心變寬。6.根據權利要求1所述的熱電阻器流體滴噴射器，進一步包括與每個獨立的電阻元件相關聯的三維梳齒結構，每個梳齒結構具有形成在相關聯的電阻元件上方的脊和形成在所述相關聯的電阻元件的任一側的間隔中的溝道。7.根據權利要求4所述的熱電阻器流體滴噴射器，其中，每個梳齒結構具有從所述脊的頂部延伸到所述溝道的頂部的高度。8.根據權利要求7所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：BD鐘，GP庫克，D弗拉德爾，
申請(專利權)人：惠普發展公司，有限責任合伙企業，
類型：
國別省市：