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打印頭流體通道薄膜鈍化層的制作方法

文檔序號:12283180閱讀:518來源:國知局
打印頭流體通道薄膜鈍化層的制作方法與工藝

流體噴射系統(tǒng)包括按需噴墨打印裝置,這些噴墨打印裝置通常是根據(jù)它們?nèi)绾螌⒁旱螐膰娔蛴☆^中噴射出的方式而進行分類。例如,熱泡式噴墨打印機中的打印頭利用加熱元件執(zhí)行器使在油墨填充室內(nèi)部的油墨(或其它流體)蒸發(fā)從而產(chǎn)生將油墨液滴從打印頭噴嘴中推出的氣泡。壓電式噴墨打印機中的打印頭利用壓電薄膜或陶瓷執(zhí)行器在油墨填充室內(nèi)部產(chǎn)生壓力脈沖,這些壓力脈沖將油墨(或其它流體)的液滴從打印頭噴嘴中推出。

壓電式打印頭比用于噴射某些流體(例如UV固化打印油墨)的熱敏打印頭更加合適,這些流體的較高粘度和/或化學組成會導致熱敏打印頭中的問題。熱敏打印頭更適合于噴射流體,這些流體的配制液可以在不發(fā)生機械或化學降解的情況下耐受沸點溫度。一般來說,利用壓力脈沖而不是蒸氣泡將液滴從打印頭中噴射出的方式允許壓電式打印頭適應更大范圍的流體。然而,另外的流體的使用會導致其它問題,例如流體對內(nèi)部打印頭部件(例如,壓電執(zhí)行器和驅(qū)動壓電執(zhí)行器的電極)更具有腐蝕性,并且/或者可與內(nèi)部打印頭部件發(fā)生化學反應。

附圖說明

下面參照附圖來描述實例,在附圖中:

圖1示出了適合于應用流體噴射裝置的示范性噴墨打印系統(tǒng),該流體噴射裝置包括覆蓋該裝置的內(nèi)表面的ALD(原子層沉積)薄膜鈍化層;

圖2示出了包括覆蓋打印頭內(nèi)表面的ALD薄膜鈍化層的示范性壓電式噴墨(PIJ)打印頭的局部剖面?zhèn)纫晥D;

圖3示出了包括覆蓋打印頭的內(nèi)表面和外表面的ALD薄膜鈍化層的示范性PIJ打印頭的局部剖面?zhèn)纫晥D;

圖4示出了制造包括覆蓋打印頭表面的ALD薄膜鈍化層260的PIJ打印頭的示范性方法的流程圖;

圖5示出了具體化為噴墨打印盒的示范性供給裝置的透視圖,該噴墨打印盒包括具有覆蓋打印頭表面的ALD薄膜鈍化層的打印頭;

圖6示出了具體化為介質(zhì)寬打印桿的示范性供給裝置的一部分,該打印桿包括具有覆蓋打印頭114表面的ALD薄膜鈍化層的打印頭。

在所有附圖中,相同的附圖標記指代相似但未必相同的元件。

具體實施方式

現(xiàn)有技術(shù)的壓電式噴墨(PIJ)打印頭裝置采用薄膜PZT(鋯鈦酸鉛)執(zhí)行器與利用集成電路和MEMS(微電子機械系統(tǒng))技術(shù)的混合技術(shù)所制造的精細微流體部件的組合。將這些薄膜PZT執(zhí)行器置于在保護腔內(nèi)部的大體上密閉的環(huán)境中,用以防止由于油墨和濕氣所造成的裝置退化(degradation)。各種幾何形狀已被用于執(zhí)行器自身以及微流體管道,這些微流體管道將油墨從供給貯液室引導至主動噴射室中,隨后將油墨以墨滴噴射流的形式從該裝置中噴射出。

如上所述,意圖使用于壓電式打印頭的某些流體會腐蝕內(nèi)部打印頭部件(例如薄膜PZT執(zhí)行器和驅(qū)動這些執(zhí)行器的電極)并且/或者與這些部件發(fā)生化學反應。打印頭流體與這些部件之間的增加的物理相互作用可以經(jīng)過在打印頭結(jié)構(gòu)內(nèi)部所形成的微裂紋而產(chǎn)生。流體與某些打印頭部件之間的物理相互作用會導致受損壞或有缺陷的打印頭噴嘴。例如,由腐蝕所造成的電短路會使打印頭噴嘴的噴射性能下降,并且/或者致使打印頭噴嘴永久地存在缺陷。隨著時間的推移,由于受損壞和有缺陷噴嘴的數(shù)量增加,噴墨打印裝置的打印輸出的整體質(zhì)量會變差。

本文中所描述的示范性壓電式打印頭裝置包括遮蓋在整個打印頭內(nèi)部的表面的薄膜鈍化層。利用低溫(≤150℃)ALD(原子層沉積)薄膜鈍化技術(shù),將薄膜鈍化層施加到成品的MEMS結(jié)構(gòu)或者成品的打印頭上。該鈍化層均勻地遮蓋所有的內(nèi)表面(包括流體進口、流體通道、流體室、和下降部的內(nèi)部)直到噴嘴板中的噴嘴。

鈍化層通過將打印頭結(jié)構(gòu)中的微裂紋加以密封并且提供針對油墨或其它流體的耐化學性而改善噴嘴的健康狀態(tài)并且增加壓電執(zhí)行器的隔膜強度和可靠性。ALD鈍化顯著地防止會由于因打印頭流體與主動打印頭部件之間的物理接觸所造成的腐蝕而導致的電短路。這增加了噴嘴壽命并且減小缺失噴嘴的數(shù)量。鈍化層的均勻性也通過將塵埃、粉塵、或者可以由打印頭制造工藝所產(chǎn)生的其它物質(zhì)加以包封而降低不均勻和/或受污染表面的影響。這有助于防止這種材料在打印頭操作期間堵塞噴嘴和流體通道,以及改善表面濕潤并且具有在所有流體-表面界面上的低接觸角。這相應地使打印頭啟動過程更容易并且改善經(jīng)過打印頭的總體流體/油墨流動。

在一個實例中,打印頭包括具有結(jié)合到一起的多個芯片和噴嘴板的芯片堆疊。流體通道在整個芯片堆疊中延伸從而使流體能夠流入芯片堆疊中的底部芯片、經(jīng)過芯片堆疊、經(jīng)過噴嘴板中的噴嘴而流出。打印頭包括覆蓋流體通道的所有表面的薄膜鈍化層。

在另一個實例中,打印盒包括由多層芯片堆疊所限定的壓電式打印頭。流體通道構(gòu)成在整個芯片堆疊中的內(nèi)表面面積,從而使流體能夠從底部基板芯片流動到在頂部噴嘴板中的噴嘴。薄膜鈍化層遮蓋打印頭的所有表面面積。

在另一個實例中,打印桿包括用于支撐多個壓電式打印頭的打印頭組件。多個打印頭的每個打印頭具有形成于整個多層的芯片堆疊中的內(nèi)部流體通道,并且各打印頭中的內(nèi)部流體通道被在所有表面面積上的薄膜鈍化層所覆蓋。在一個實施例中,薄膜鈍化層包括通過原子層沉積工藝所形成的氧化鉿(HfO2)層。

圖1示出了適合于應用流體噴射裝置的示范性噴墨打印系統(tǒng)100,該流體噴射裝置包括覆蓋該裝置內(nèi)表面的ALD(原子層沉積)薄膜鈍化層。在一些實例中,噴墨打印系統(tǒng)100包括掃描型系統(tǒng),其中將帶多個流體噴射噴嘴的流體噴射裝置(即,打印頭)安裝在穿越打印介質(zhì)寬度來回地掃描的滑架上。當滑架來回地掃描時噴嘴使打印流體沉積到打印介質(zhì)上,并且在垂直于滑架掃描移動的方向上的各次掃描之間使打印介質(zhì)逐步地行進。在一些實施例中,掃描的滑架支撐多個流體噴射裝置。在噴墨打印系統(tǒng)100的其它實例中,多個固定的流體噴射裝置跨越打印介質(zhì)的寬度,從而當打印介質(zhì)持續(xù)地行進時使打印流體沉積。這種打印系統(tǒng)包括例如具有打印桿的頁寬打印機和寬幅打印機,這些打印桿支撐跨越打印介質(zhì)全寬度的多個流體噴射裝置。

在一個實例中,噴墨打印系統(tǒng)100包括具有控制器104、安裝組件106、可更換的供給裝置108(例如,墨盒、油墨貯液室、打印桿)、介質(zhì)輸送組件110、和提供電力給噴墨打印系統(tǒng)100的各種電氣部件的電源112的打印引擎10。噴墨打印系統(tǒng)100還包括具體化為打印頭114的流體噴射裝置,該打印頭114將油墨或其它流體的液滴經(jīng)過多個噴嘴116(也被稱為孔口或孔)朝向打印介質(zhì)118噴射從而打印到打印介質(zhì)118上。在一些實例中,打印頭114包括油墨供給裝置108的一個整體部件,而在其它實例中,多個打印頭114可被安裝在由安裝組件106所支撐的介質(zhì)寬打印桿供給裝置108(未圖示)上并且流體連接(例如,經(jīng)由管)到外部流體供給貯液室(未圖示)。打印介質(zhì)118可以是任意類型的合適的片材或卷材,例如紙張、卡片紙、透明材料、聚脂薄膜、聚酯、膠合板、泡沫板、織物、帆布等。

在一個實例中,打印頭114包括壓電式噴墨打印頭,該壓電式噴墨打印頭利用壓電材料執(zhí)行器產(chǎn)生壓力脈沖從而將油墨液滴從噴嘴116中推出。在一個示范性實施例中,打印頭114包括由壓電驅(qū)動噴嘴116的大陣列所組成的多層結(jié)構(gòu),從而能夠?qū)崿F(xiàn)在工業(yè)印刷環(huán)境中的高速打印。打印頭114具有大約數(shù)毫米的厚度,并且可以具有變化的形狀以及變化的長度和寬度。噴嘴116通常是沿打印頭114而被布置在列或陣列中,使得來自噴嘴116的適當?shù)匕才彭樞虻挠湍珖娚鋵е庐敶蛴☆^114與打印介質(zhì)118相對于彼此移動時字符、符號、和/或其它圖形或圖像被打印到打印介質(zhì)118上。

安裝組件106相對于介質(zhì)輸送組件110而定位打印頭114,介質(zhì)輸送組件110相對于打印頭114而定位打印介質(zhì)118。因此,打印區(qū)120被限定在打印頭114與打印介質(zhì)118之間的區(qū)域中與噴嘴116相鄰的位置。在一個實例中,打印引擎102包括掃描型打印引擎。因此,安裝組件106包括用于使打印頭114相對于介質(zhì)輸送組件110移動從而對打印介質(zhì)118進行掃描的滑架。在另一個實例中,打印引擎102包括非掃描型打印引擎,該打印引擎可以包括打印頭114的單程頁寬陣列。這樣,安裝組件106將打印頭114固定在相對于打印介質(zhì)輸送組件110的規(guī)定位置,同時打印介質(zhì)輸送組件110相對于打印頭114而定位打印介質(zhì)118。

電子控制器104通常包括標準計算系統(tǒng)的部件,例如處理器、存儲器、固件、和用于與供給裝置108進行通信并控制供給裝置108的其它打印機電子器件、打印頭114、安裝組件106、和打印介質(zhì)輸送組件110。電子控制器104接收來自主機系統(tǒng)(例如計算機)的數(shù)據(jù)122,并且將數(shù)據(jù)122暫時地存儲于存儲器中。數(shù)據(jù)122代表例如要被打印的文件和/或文檔。因此,數(shù)據(jù)122構(gòu)成噴墨打印系統(tǒng)100的打印工作,該打印工作包括打印工作命令和/或命令參數(shù)。電子控制器104利用數(shù)據(jù)122來控制打印頭114從而以規(guī)定的圖案將墨滴從噴嘴116中噴射出,由此在打印介質(zhì)118上形成字符、符號、和/或其它圖形或圖像。

圖2示出了包括覆蓋打印頭114內(nèi)表面的ALD(原子層沉積)薄膜鈍化層的示范性壓電式噴墨(PIJ)打印頭114的局部剖面?zhèn)纫晥D。在此實例中,PIJ打印頭114包括具有整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210的壓電芯片堆疊200。更具體地,芯片堆疊200中的各層包括第一(即,底部)基板芯片202、第二電路芯片204(或ASIC芯片)、第三執(zhí)行器/室芯片206、和第四整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210。然而,打印頭114并不局限于這方面,在本文中其它的芯片堆疊和噴嘴板結(jié)構(gòu)是可行的和可想到的。例如,在其它實施例中,噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210可以是相互粘附或者附著的獨立結(jié)構(gòu)。此外,在PIJ打印頭114的其它實例中,可以存在不同的PIJ芯片堆疊方案,其中電路芯片204不是芯片堆疊200的一部分,而是位于芯片堆疊的附近并且通過焊線連接而聯(lián)接到芯片堆疊。在一個實例中,打印頭114還包括在整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210上表面上的非濕潤層211。非濕潤層211包括疏水性覆蓋物,從而有助于防止油墨在噴嘴116周圍形成墨漿。一般來說,示范性PIJ打印頭114中的多個芯片層從底部芯片到頂部芯片(即,從芯片202到芯片206)變窄,各芯片層使打印頭114內(nèi)部的不同功能成為可能。

芯片堆疊200中的各層,除了整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210和非濕潤層211,通常是由半導體材料(例如硅、鍺)或玻璃所構(gòu)成。另外,這些半導體層各自通常包括各種圖案化的薄膜。整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210通常是由SU8或另一種粘性聚合物所構(gòu)成。用化學惰性的膠粘劑(例如環(huán)氧樹脂,未圖示)將這些層粘結(jié)到一起。在圖示說明的實例中,芯片層構(gòu)成了流體通道,包括流體進入通道、流體端口、壓力室、流體歧管、流體通道、孔、下降部、和噴嘴;用于引導油墨或其它流體經(jīng)過芯片堆疊200、流動到壓力室212和從壓力室212中流出、再經(jīng)過噴嘴116而噴射出。各壓力室212可包括位于壓力室的底板218中的兩個流體端口(進口214、出口216)(即,相反的壓力室的噴嘴側(cè)),這兩個流體端口與油墨分配歧管(流入歧管220、流出歧管222)流體連通。壓力室212的底板218是由電路層204的表面所構(gòu)成。兩個流體端口(214、216)是在壓力室底板218的相反側(cè),其中它們刺穿電路層204芯片或者在電路層204芯片中形成孔,并且使油墨能夠循環(huán)流動經(jīng)過壓力室212。壓電執(zhí)行器224被設(shè)置在柔性隔膜240上。柔性隔膜240位于與壓力室底板218相對的位置并且作為壓力室212的頂部。因此,壓電執(zhí)行器224位于與噴嘴116相同的壓力室212的一側(cè)(即,在壓力室的頂部或頂側(cè)上)。

底部基板芯片202包括流體進入通道226,油墨能夠經(jīng)過該流體進入通道226再經(jīng)由油墨分配歧管(流入歧管220、流出歧管222)而流動到壓力室212和從壓力室212中流出。在一些實例中,基板芯片202支撐薄的柔性膜228,其中空氣隙230構(gòu)造成減小因例如由于相鄰噴嘴中的啟動暫態(tài)和油墨噴射所導致的經(jīng)過油墨分配歧管的脈沖油墨流動所造成的壓力波動。

電路芯片204是在芯片堆疊200中的第二芯片并且位于基板芯片202的上方。在圖2中所示的實例中,電路芯片204附著到基板芯片202并且比基板芯片202窄,在其它實例中,電路芯片204的長度也可比基板芯片202短。電路芯片204包括油墨分配歧管,該油墨分配歧管包括油墨流入歧管220和油墨流出歧管222。流入歧管220提供經(jīng)由進口214進入壓力室212的油墨流動,同時出口216允許油墨離開壓力室212進入流出歧管222。在一些實例中,電路芯片204包括流體旁通通道232,該流體旁通通道232允許部分的油墨進入流入歧管220從而繞過壓力室212并且直接地流入流出歧管222再流動經(jīng)過旁通通道232。旁通通道232構(gòu)成具有適當尺寸的限流器,該限流器使通道變窄,以便在壓力室212內(nèi)部獲得期望的油墨流量并且維持壓力室進口214與出口216之間充分的壓力差。

電路芯片204還包括CMOS電路234,該CMOS電路234可以應用于例如ASIC(專用集成電路)234中。ASIC 234被制造在電路芯片204的上表面上,與執(zhí)行器/室芯片206相鄰。ASIC 234包括噴射控制電路,該噴射控制電路利用經(jīng)過導電電極225的信號而控制壓電執(zhí)行器224的壓力脈沖發(fā)送(即,啟動)。至少一部分的ASIC 234直接地位于在壓力室212的底板218上。因為ASIC 234被制造在室底板218上,所以它可以與在壓力室212內(nèi)部的油墨直接地接觸。然而,ASIC 234被埋在薄膜鈍化層260(下述)的下面,該薄膜鈍化層260包含介電材料,用以提供針對在壓力室212內(nèi)部的油墨的絕緣和保護。在一些實例中,ASIC 234包括溫度感測電阻(TSR)和加熱元件(例如電阻膜)。ASIC 234中的溫度感測電阻(TSR)和加熱器是用于以有利于經(jīng)過噴嘴116的墨滴噴射的期望的均勻程度而維持壓力室212內(nèi)部的油墨溫度。

在一些實例中,電路芯片204包括被制造在位于連接線238(下述)外側(cè)的芯片204邊緣上的壓電執(zhí)行器驅(qū)動電路/晶體管236(例如FET)。因此,驅(qū)動晶體管236是在與ASIC 234控制電路相同的電路芯片204上,并且是ASIC 234的一部分。驅(qū)動晶體管236是由ASIC 234中的控制電路所控制(即,開啟和關(guān)閉)。壓力室212和壓電執(zhí)行器224的性能對溫度變化敏感,并且具有在電路芯片204邊緣上的驅(qū)動晶體管236,從而使由晶體管236所產(chǎn)生的熱遠離壓力室212和執(zhí)行器224。

位于電路芯片204上方的芯片堆疊200中的下一層是執(zhí)行器/室芯片206(在下文中被稱為“執(zhí)行器芯片206”)。執(zhí)行器芯片206附著到電路芯片204并且比電路芯片204窄。在一些實例中,執(zhí)行器芯片206的長度也可比電路芯片204短。執(zhí)行器芯片206包括具有室底板218的壓力室212,該壓力室212包括相鄰的電路芯片204。如上所述,壓力室底板218還包括被制造在電路芯片204上的控制電路(例如ASIC 234),該控制電路構(gòu)成壓力室底板218。執(zhí)行器芯片206還包括位于與室底板218相對位置的薄膜柔性隔膜240(例如二氧化硅),其作為壓力室的頂部。壓電執(zhí)行器224是在該柔性隔膜240的上方并且附著到該柔性隔膜240。壓電執(zhí)行器224包括薄膜壓電導體與介電材料的堆疊,該堆疊響應于經(jīng)由導電電極225所施加的電壓而產(chǎn)生機械應力。當被啟動時,壓電執(zhí)行器224物理地膨脹或收縮,這導致壓電陶瓷與隔膜240的層壓物發(fā)生彎曲。隔膜240的彎曲使壓力室212內(nèi)部的油墨發(fā)生位移,從而在該壓力室中產(chǎn)生壓力波,由此經(jīng)過噴嘴116而噴射墨滴。在圖2中所示的實例中,柔性隔膜240和壓電執(zhí)行器224兩者被在壓力室212與噴嘴116之間延伸的下降部242分開。因此,壓電執(zhí)行器224包括具有在壓力室212各側(cè)上的區(qū)段的分置壓電執(zhí)行器224。

整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210附著在執(zhí)行器芯片206的上方。整體結(jié)構(gòu)210可以比執(zhí)行器芯片206窄,在一些實例中其長度也可比執(zhí)行器芯片206短。整體結(jié)構(gòu)210構(gòu)成在壓電執(zhí)行器224上方的蓋腔244,該蓋腔244將執(zhí)行器224封閉。蓋腔244是保護執(zhí)行器224的密封腔。盡管蓋腔244未開孔,但該密封空間提供充分的開放空間和間隙從而在不影響執(zhí)行器224移動的情況下允許壓電執(zhí)行器224發(fā)生彎曲。蓋腔244可具有與執(zhí)行器224相對的有羅紋上表面246,該有羅紋上表面246增加腔的容積和表面積(以便增加對水和不利于薄膜pzt長期性能的其它分子的吸收)。有羅紋表面246被設(shè)計用于強化蓋腔244的上表面,以便它可以更好地阻止由于打印頭的處理和維修(例如,擦拭)所造成的損傷。加羅紋有助于減小整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210的厚度并且縮短下降部242的長度。

整體噴嘴板和蓋結(jié)構(gòu)210還包括下降部242。下降部242是經(jīng)過整體結(jié)構(gòu)210的通道,該通道在壓力室212與噴嘴116(也被稱為孔口或孔)之間延伸,從而在由執(zhí)行器224所產(chǎn)生壓力波而導致的噴射事件期間使油墨能夠從壓力室212中行進并從噴嘴116中噴射出。如上所述,在圖2的實例中,下降部242和噴嘴116位于壓力室212內(nèi)的中心,由此將在壓力室212的兩側(cè)之間的壓電執(zhí)行器224和柔性隔膜240分開。噴嘴116是形成于整體結(jié)構(gòu)210中。

如上所述,圖2中所示的示范性PIJ打印頭114包括覆蓋打印頭114內(nèi)表面的ALD(原子層沉積)薄膜鈍化層260。在一個實例中,利用低溫(例如,≤150攝氏度)ALD工藝將薄膜鈍化層260施加到完全制成的打印頭114上。亦即,在壓電芯片堆疊200的所有的層和部件與整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210已被制造并結(jié)合到一起而形成成品打印頭114之后,將鈍化層260施加到打印頭114上。

ALD施加的薄膜鈍化層260包括可以由各種介電材料所構(gòu)成的保護介電層;這些介電材料包括例如氧化鉿(HfO2)、二氧化鋯(ZrO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氮化鉿硅(HfSi3N4)、氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)等。此外,利用低溫ALD工藝形成鈍化層260避免整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210的退化,該整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210如上所述通常是由SU8粘性聚合物所構(gòu)成。

如圖2中所示,薄膜鈍化層260被沉積在整個打印頭114的內(nèi)部,并且覆蓋或遮蓋形成于芯片堆疊200內(nèi)部的整個流體通道,包括流體進入通道、流體端口、壓力室、流體歧管、流體通道、孔、下降部、和噴嘴。因此,鈍化層260遮蓋或覆蓋打印頭114的所有內(nèi)表面(包括所有垂直和水平表面),這些內(nèi)表面包括例如噴嘴116的內(nèi)壁、下降部242的壁,壓力室212的側(cè)壁和頂壁和底壁、流體端口(即,進口214和出口216)的壁、流入歧管220和流出歧管222的壁、流體旁通通道232的壁、和流體進入通道226的壁。

薄膜鈍化層260有助于改善各噴嘴的健康狀態(tài)和使用壽命,一般來說,通過將形成于各表面中的微裂紋加以密封并強化該表面而提供針對流體油墨的腐蝕和/或化學反應的耐性。例如,鈍化層260密封并且強化構(gòu)成上表面(或頂部)且支撐壓電執(zhí)行器224的柔性隔膜240。因此,鈍化層260有助于防止腐蝕性油墨進入保護腔244,并且與壓電執(zhí)行器224和導電電極225物理接觸。

另外,薄膜鈍化層260是均勻的膜,該膜是通過ALD工藝在一個時間被施加到所制造打印頭114表面上的一個分子層。鈍化層260的均勻表面通過將塵埃、粉塵、或可由打印頭制造工藝所產(chǎn)生的其它物質(zhì)加以包封而減小非均勻和/或受污染打印頭表面的影響。因此將污染物和其它物質(zhì)密封于鈍化層260中,由此在打印頭操作期間防止污染物和其它物質(zhì)堵塞噴嘴和流體通道。鈍化層260的均勻性也改善表面濕潤并且具有在流體-表面界面上的低接觸角,由此使打印頭打印過程更加容易并且改善經(jīng)過打印頭114的總體流體/油墨流動。

鈍化層260的均勻性是由于形成鈍化層260的低溫ALD工藝所造成。ALD工藝是在打印頭114的制造已完成后實施,并且該工藝通常包括兩種不同化學前體的順序且重復的沉積。這些前體在一個時間以順序的方式與打印頭114表面發(fā)生反應一次。各前體與打印頭表面的反應是自限制性的,使打印頭表面反復地暴露于氣相化學前體中從而以均勻的方式堆積薄膜鈍化層260。在一些實例中,薄膜鈍化層的厚度約為200埃。使打印頭表面暴露于兩種氣相化學前體的各暴露循環(huán),將厚度約為1埃的一個分子層施加到薄膜鈍化層260上。因此,在一些實例中,使ALD工藝循環(huán)大約200次,從而獲得厚度約為200埃的鈍化層260。

在一些實例中,ALD施加的薄膜鈍化層260覆蓋PIJ打印頭114的內(nèi)表面和外表面兩者。這可以由于普通的ALD工藝所造成,其中將制成的打印頭114置于壓力室內(nèi),反復地如上所述以順序的方式用氣相化學前體進行浸漬?;瘜W前體與打印頭114的外表面及內(nèi)表面發(fā)生反應。因此,如圖3中所示,在一些實例中打印頭114包括被薄膜鈍化層260所覆蓋的外表面300。在此實例中,除了被覆蓋的打印頭114內(nèi)表面外,在整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210的上/外表面300上的非濕潤層211也已被薄膜鈍化層260所覆蓋。

圖4示出了制造包括覆蓋打印頭114表面的ALD(原子層沉積)薄膜鈍化層260的PIJ打印頭114的示范性方法的流程圖。示范性方法400與本文中參照圖1-圖3和圖5-圖6所描述的實例相關(guān)。方法400開始于方框402,其中制造PIJ打印頭114。制造PIJ打印頭114的細節(jié)在本文中未有描述,但通常包括:形成各層的芯片堆疊200連同它們各自的流體通道(例如,通道、端口、歧管、室)和圖案化薄膜,從而形成整體噴嘴板與蓋結(jié)構(gòu)210(例如,由SU8或者另一種粘性聚合物所構(gòu)成),和將各層結(jié)合到一起從而形成PIJ打印頭114,如上面參照圖2所描述。在打印頭114的制造完成之后,方法400在方框404繼續(xù)通過低溫ALD工藝將薄膜鈍化層施加到所制成打印頭的所有內(nèi)表面。在一些實例中,也可以將薄膜鈍化層施加到所制成打印頭的外表面。ALD工藝包括將兩種氣相化學物質(zhì)以順序和重復的方式施加到打印頭114的各表面從而堆積薄膜鈍化層。

在一個實例中,低溫ALD工藝包括用第一化學前體浸漬制成的打印頭,如在方框406中所示。第一化學前體可以包括例如鉿、鋯、鋁、鈦、和硅的氣相物。用前體浸漬打印頭可以包括將打印頭置于室內(nèi)部并且使打印頭變化到特定的溫度(例如150攝氏度或以下)。然后,可以用化學前體的氣相物填充壓力室從而浸漬打印頭。然后,該方法可以繼續(xù)沖洗來自壓力室和打印頭的第一化學前體,如在方框408中所示。如在方框410中所示,方法400可以繼續(xù)以與第一化學前體同樣的方式用第二化學前體浸漬制成的打印頭。第二化學前體可以包括例如氧氣或氮化物。方法400然后可以繼續(xù)沖洗來自壓力室和打印頭的第二化學前體,如在方框412中所示。第一和第二化學前體的浸漬和沖洗包括單次ALD循環(huán),其中使厚度約為1埃的薄膜鈍化層260的一個分子層形成于打印頭表面上。因此,如圖4的流程圖中所示,可以重復方法400從而使鈍化層260的其它層堆積到期望的厚度。如上所述,在一個實例中,薄膜鈍化層的厚度約為200埃,這將會包括實施方法400大約200次從而完成200次ALD循環(huán)。

圖5示出了具體化為噴墨打印盒500的示范性供給裝置108的透視圖,該噴墨打印盒500包括包含覆蓋打印頭114的各表面的ALD薄膜鈍化層260的打印頭114。打印盒500是適用于掃描型噴墨打印裝置100的供給裝置108的一個例子。在此實例中,打印盒500包括由盒殼體504所支撐的打印頭組件502。盒殼體504可以容納打印流體,例如油墨。打印頭組件502包括四個打印頭114,這些打印頭114以交錯配置(其中各打印頭114與相鄰的打印頭重疊)被布置在縱向地跨越打印頭組件502的一行中。盡管四個打印頭114被圖示為采用打印頭組件502的交錯配置,但在其它實例中可存在更多或更少的以相同或不同配置而使用的打印頭114。

打印盒500經(jīng)過油墨端口506流體連接到油墨供給裝置(未圖示)從而能夠補充殼體504內(nèi)部的油墨。打印盒500經(jīng)由電觸頭508電性連接到控制器104(圖1)。電觸頭508形成于附著到殼體504的柔性電路510中。被埋入柔性電路510中的信號跡線(未圖示)將電觸頭508連接到在各打印頭114上的相應電觸頭(未圖示)。在各打印頭114上的油墨噴射噴嘴116經(jīng)過沿盒殼體504底部的柔性電路510中的開口而暴露。

圖6示出了具體化為介質(zhì)寬打印桿600的示范性供給裝置108的一部分,該介質(zhì)寬打印桿600包括包含覆蓋打印頭114表面的ALD薄膜鈍化層260的打印頭114。介質(zhì)寬打印桿600是適用于頁寬或?qū)挿鎳娔蛴⊙b置100的供給裝置108的一個例子。在此實例中,打印桿600支撐包括多個打印頭114的打印頭組件602。盡管未具體說明,但在一些實例中打印桿600可以包括其它部件,例如印刷電路板、芯片載體、歧管、流體室等。在圖6中,這種部件通常被圖示為在殼體604中。

在一些實例中,如圖6中所示,可以以交錯配置(其中各打印頭114與相鄰的打印頭114重疊)將多個打印頭114布置在縱向地跨越打印桿600的一行中。盡管十個打印頭114被圖示為采用交錯配置,但打印桿600的其它例子可以包括采用相同或不同配置的更多或更少的打印頭114。

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