流体输送系统的致动器的制作方法

流体输送系统的致动器
1.本技术是中国发明专利申请(申请号：201780078592.0，申请日：2017年12月18日，发明名称：流体输送系统的致动器)的分案申请。
2.优先权声明
3.本技术要求2016年12月19日提交的美国临时申请no.62/436,276的优先权，其全部内容通过引用并入于此。
技术领域
4.本说明书涉及流体输送系统的致动器。


背景技术：

5.喷墨打印可使用包括多个喷嘴的喷墨打印头进行。墨水被引导至喷墨打印头，并且当被启用时，喷嘴喷射墨水液滴在基底上形成图案。打印头可以包括具有可变形致动器的流体输送系统，用于从打印头的泵送室喷射流体。致动器可以变形以改变泵送室的体积。当致动器被驱动时，体积的改变可引起流体从流体输送系统喷射。当变形时，致动器会经受材料应力。


技术实现要素：

6.在一方面，打印头包括支撑结构，其包括可变形部分，该可变形部分至少限定泵送室的顶部表面；和致动器，其设置在支撑结构的可变形部分上，其中沟槽限定在致动器的顶部表面中。
7.实施例可以包括一个或多个以下特征。
8.向致动器施加电压引起致动器沿着所述沟槽变形，从而引起可变形部分的变形，以便从泵送室喷射流体液滴。
9.致动器包括第一和第二电极以及在第一和第二电极之间的压电层，并且打印头包括控制器，用于向第一和第二电极之一施加电压以使可变形部分变形。
10.控制器配置成将电压施加到第一和第二电极中的一个，使得可变形部分远离泵送室变形。
11.沟槽远离致动器顶部表面的中央区域径向向外延伸。
12.打印头包括多个径向沟槽，每个径向沟槽远离致动器的顶部表面的中央区域径向向外延伸。
13.每个所述径向沟槽在所述径向沟槽与所述沟槽相交的点处垂直于所述沟槽取向。
14.所述沟槽与可变形部分的周边之间的距离大于所述沟槽与可变形部分的顶部表面的中央区域之间的距离。
15.所述沟槽与可变形部分的周边之间的距离小于所述沟槽与可变形部分的顶部表面的中央区域之间的距离。
16.沟槽和支撑结构的可变形部分的周边之间的距离是可变形部分的中央与可变形
部分的周边之间的距离的20％至80％。
17.所述沟槽沿致动器的顶部表面延伸，使得沟槽从可变形部分的周边向内偏移。
18.所述沟槽限定从可变形部分的周边的一部分向内偏移的环的至少一部分。
19.所述沟槽是第一沟槽，并且还包括限定在致动器的顶部表面中的第二沟槽，第二沟槽从第一沟槽径向向外延伸。
20.第二沟槽的第一端连接到第一沟槽，并且第二沟槽的第二端连接到限定在致动器的顶部表面中的第三沟槽，其中第三沟槽具有圆形形状。
21.所述沟槽的宽度为0.1微米至10微米。
22.所述沟槽限定具有第一端和第二端的曲线，曲线从可变形部分的周边的一部分向内偏移。
23.所述沟槽从致动器的顶部表面延伸穿过致动器的厚度到达支撑结构的可变形部分的顶部表面。
24.可变形部分包括氧化物层，且所述沟槽延伸到氧化物层的顶部表面。
25.所述沟槽与可变形部分的周边的至少一部分重叠。
26.所述沟槽是限定第一环的至少一部分的第一沟槽，并且其中，第二沟槽形成在致动器的顶部表面中，第二沟槽限定与第一环分离的第二环的至少一部分。
27.所述沟槽是第一沟槽，并且其中，第二沟槽形成在致动器的顶部表面中，第一沟槽和第二沟槽从致动器的顶部表面的中央区域径向向外延伸并且彼此平行。
28.所述沟槽是第一沟槽，并且其中，第二和第三沟槽形成在致动器的顶部表面中，第一沟槽从致动器的顶部表面的中央区域径向向外延伸，并且将第二沟槽连接到第三沟槽，并且第二沟槽和第三沟槽围绕致动器的顶部表面的至少一部分周向延伸。
29.所述沟槽是第一沟槽，其远离致动器的顶部表面的中央区域径向向外延伸，致动器还包括第二、第三和第四沟槽，第二沟槽跨越外表面周向延伸，第三沟槽远离致动器的中央径向向外延伸，且第四沟槽跨越外表面周向延伸，并且，第一沟槽和第二沟槽彼此连接，第三沟槽和第四沟槽彼此连接，并且第一沟槽和第二沟槽与第三沟槽和第四沟槽分离。
30.在一总体方面，一种设备包括储存器；和打印头，其包括支撑结构，支撑结构包括可变形部分，可变形部分至少限定泵送腔的顶部表面；流动路径，其从储存器延伸到泵送室，用于将流体从储存器输送到泵送室；和致动器，其设置在支撑结构的可变形部分上，其中沟槽限定在致动器的顶部表面中，其中，向致动器施加电压引起致动器沿着所述沟槽变形，从而引起支撑结构的可变形部分变形，以便从泵送室喷射流体液滴。
31.实施例可以包括一个或多个以下特征。
32.致动器包括第一和第二电极以及在第一和第二电极之间的压电层，并且打印头包括控制器，用于向第一和第二电极之一施加电压以使可变形部分变形。
33.控制器配置成将电压施加到第一和第二电极中的一个，使得可变形部分远离泵送室变形。
34.所述沟槽沿致动器的顶部表面延伸，使得沟槽从可变形部分的周边向内偏移。
35.所述沟槽限定具有第一端和第二端的曲线，曲线从可变形部分的周边的一部分向内偏移。
36.所述沟槽限定从可变形部分的周边的一部分向内偏移的环的至少一部分。
37.所述沟槽是第一沟槽，并且还包括限定在致动器的顶部表面中的第二沟槽，第二沟槽从第一沟槽径向向外延伸。
38.第二沟槽包括连接到第一沟槽的第一端和连接到第三沟槽的第二端，第三沟槽在致动器的顶部表面上限定圆形周边。
39.沟槽远离致动器顶部表面的中央区域径向向外延伸。
40.所述设备包括多个径向沟槽，每个径向沟槽远离致动器的顶部表面的中央区域径向向外延伸。
41.每个径向沟槽的路径垂直于所述沟槽。
42.所述沟槽与可变形部分的周边之间的距离小于所述沟槽与致动器的顶部表面的中央区域之间的距离。
43.所述沟槽从致动器的顶部表面延伸穿过致动器的厚度到达支撑结构的可变形部分的顶部表面。
44.所述沟槽的宽度为0.1微米至10微米。
45.所述沟槽与可变形部分的周边之间的距离大于所述沟槽与致动器的顶部表面的中央区域之间的距离。
46.所述沟槽和可变形部分的周边之间的距离是致动器的顶部表面的中央区域与可变形部分的周边之间的距离的20％至80％。
47.所述沟槽与可变形部分的周边重叠。
48.所述沟槽是限定第一环的至少一部分的第一沟槽，并且其中，第二沟槽形成在致动器的顶部表面中，第二沟槽限定与第一环分离的第二环的至少一部分。
49.所述沟槽是第一沟槽，并且其中，第二沟槽形成在致动器的顶部表面中，第一沟槽和第二沟槽远离致动器的顶部表面的中央区域径向向外延伸并且彼此平行。
50.所述沟槽是第一沟槽，并且其中，第二和第三沟槽形成在致动器的顶部表面中，第一沟槽从致动器的顶部表面的中央区域径向向外延伸，并且将第二沟槽连接到第三沟槽，并且第二沟槽和第三沟槽跨越致动器的顶部表面周向延伸。
51.所述沟槽是第一沟槽，其远离致动器的顶部表面的中央区域径向向外延伸，致动器还包括第二、第三和第四沟槽，第二沟槽跨越致动器的顶部表面周向延伸，第三沟槽远离致动器的顶部表面的中央区域径向向外延伸，且第四沟槽跨越顶部表面周向延伸，并且，第一沟槽和第二沟槽彼此连接，第三沟槽和第四沟槽彼此连接，并且第一沟槽和第二沟槽与第三沟槽和第四沟槽分离。
52.在一总体方面，一种方法包括将电压施加到设置在可变形支撑结构上的压电致动器的电极上，所述支撑结构限定打印头的泵送室；响应于施加电压，使压电致动器沿着限定在压电致动器的顶部表面中的沟槽变形；以及通过由压电致动器的变形引起的支撑结构的可变形部分的变形，从泵送室喷射流体液滴。
53.实施例可以包括一个或多个以下特征。
54.施加电压包括施加电压以使致动器变形，使得泵送室的容积增加。
55.在一总体方面，一种方法包括将压电致动器设置在打印头的支撑结构上，所述支撑结构限定打印头的泵送室；和在致动器的顶部表面中形成沟槽。
56.实施例可以包括一个或多个以下特征。
57.形成所述沟槽包括形成所述沟槽，使得所述沟槽从所述可变形部分的周边向内偏移。
58.形成沟槽包括形成沟槽，使得沟槽限定具有第一端和第二端的曲线，该曲线从可变形部分的周边的一部分向内偏移。
59.形成沟槽包括形成沟槽，使得沟槽限定从可变形部分的周边的一部分向内偏移的环的至少一部分。
60.所述沟槽是第一沟槽，并且方法还包括在致动器的顶部表面中形成第二沟槽，第二沟槽从第一沟槽径向向外延伸。
61.该方法包括在外表面上形成限定圆形周边的第三沟槽，并且形成第二沟槽包括形成第二沟槽，使得第二沟槽从连接到第一沟槽的第一端延伸到连接到第三沟槽的第二端。
62.形成沟槽包括形成沟槽，使得沟槽远离致动器顶部表面的中央区域径向向外延伸。
63.所述方法包括形成多个径向沟槽，每个径向沟槽远离致动器的顶部表面的中央区域径向向外延伸。
64.形成径向沟槽包括形成多个沟槽，使得每个径向沟槽的路径垂直于所述沟槽。
65.形成所述沟槽包括形成所述沟槽，使得所述沟槽与可变形部分的周边之间的距离小于所述沟槽与致动器的顶部表面的中央区域之间的距离。
66.形成所述沟槽包括从致动器的顶部表面延伸穿过致动器的厚度到支撑结构的可变形部分的外表面形成所述沟槽。
67.形成所述沟槽包括形成所述沟槽，使得所述沟槽的宽度为0.1微米至10微米。
68.形成所述沟槽包括形成所述沟槽，使得所述沟槽与可变形部分的周边之间的距离大于所述沟槽与致动器的顶部表面的中央区域之间的距离。
69.形成所述沟槽包括形成所述沟槽，使得所述沟槽和可变形部分的周边之间的距离是致动器的顶部表面的中央区域与可变形部分的周边之间的距离的20％至80％。
70.形成所述沟槽包括形成所述沟槽，使得所述沟槽与所述可变形部分的周边重叠。
71.形成所述沟槽包括蚀刻致动器的外表面以形成所述沟槽。
72.在附图和以下描述中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节。
73.根据说明书、附图和权利要求，其他潜在的特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
74.图1是致动器的横截面透视图。
75.图2是打印头的横截面视图。
76.图3是打印头的一部分的横截面视图。
77.图4是流体喷射器的横截面视图。
78.图5a是沿着图3的线5a
‑
5a截取的打印头的一部分的横截面视图。
79.图5b是沿着图3的线5b
‑
5b截取的打印头的一部分的横截面视图。
80.图6a是流体输送系统的顶部视图。
81.图6b是图6a的流体输送系统的示意性侧视图。
82.图7是致动器的示例的顶部视图。
83.图8是致动器的示例的顶部视图。
84.图9是致动器的示例的顶部视图。
85.图10是流体输送系统的侧面示意图，其中流体输送系统的致动器被变形。
86.图11是制造致动器的过程的流程图。
87.图12至19是示例致动器的顶部视图。
88.在各附图中类似的附图标记和名称指示类似的元件。
具体实施方式
89.流体输送系统，例如用于喷墨打印机，可以具有高输出的致动器，其能够喷射大的液滴，例如具有0.1皮升至100皮升的液滴。高输出致动器可以使得液体喷射器的尺寸降低，同时维持从液体输送系统喷射给定液体尺寸的能力。更小的液体喷射器的生产成本通常更低，例如，因为它们在形成流体喷射器的材料库存上占据更少的空间。进一步，更小的流体喷射器可以具有更高的谐振周期，且因此可以实现更快的喷射。本文所述的使用高输出致动器的流体输送系统使用这样的致动器，其包括一个或多个形成在其中的沟槽，以有助于来自流体喷射器的增大的流体递送输出。
90.图1示出流体输送系统100的示例，例如用于图2所示的打印头200，其能够实现高的流体递送输出。特别地，图1示出流体输送系统100的横截面透视图，其包括打印头200的支撑结构102和致动器108。支撑结构102的可变形部分104(例如可变形膜)限定泵送室106。致动器108定位在支撑结构102的可变形部分104上。致动器108引起支撑结构102的可变形部分104变形，从而引起流体的液滴从泵送室106喷射。
91.致动器108包括沟槽布置，其包括形成在致动器108中，例如形成在致动器108的外表面112上的一个或多个沟槽。致动器108可以定位成使得致动器108固定在支撑结构102的可变形部分104的外侧的区域中。对此，当致动器108被启用时，致动器108在可变形部分104的区域中变形，但在可变形部分104以外的区域中基本上不经历变形。当致动器108由给定电压驱动时，沟槽110可以有助于可变形部分104的更大的变形。
92.在一些实施方式中，流体输送系统100形成图2所示的打印头200的部分。打印头200在一表面上喷射流体液滴，流体例如墨水、生物液体、聚合物、用于形成电子部件的液体、或其他类型的流体。打印头200包括一个或多个流体输送系统100，每个流体输送系统包括对应的支撑结构102和致动器108，如参考图1所描述的。
93.参考图2至4，打印头200包括联接至流体输送系统100的支撑结构102且联接至插入组件214的基底300。在一些情况中，基底300是整体的半导体本体，例如硅基底，其具有穿过其形成的通道，该通道限定用于流体通过基底300的流动路径。在一些实施方式中，特定的流体输送系统100的支撑结构102和基底300一起限定该流体输送系统的泵送室106。在一些实施方式中，支撑结构102是基底300的一部分。
94.打印头200包括壳体202，其内部体积被划分为流体供应室204和流体返回室206。在一些情况中，内部体积由划分结构208划分。划分结构208包括例如上划分器210和下划分器212。流体供应室204和流体返回室206的底部由插入组件214的顶部表面限定。
95.插入组件214可附接至壳体202，例如通过连结、摩擦或其他附接机制。插入组件
214包括例如上插入器216和下插入器218。下插入器218定位在上插入器216和基底300之间。上插入器216包括流体供应入口222和流体返回出口224。流体供应入口222和流体返回出口224例如形成为上插入器216中的孔。
96.流动路径226形成为连接流体供应室204至流体返回室206。流动路径226例如形成在上插入器216、下插入器218和基底300中。流动路径226允许流体从供应室204流动通过基底300到流体供应入口222中，如图3所示，到一个或多个流体喷射器306，用于从打印头200喷射流体。在一些实施方式中，流体输送系统100包括一个或多个流体喷射器306，使得流体输送系统100的致动器108在被驱动时，从泵送室106喷射流体通过流体喷射器306。流动路径226还允许来自流体喷射器306的流体流动到流体返回出口224中，并到返回室206中。尽管图2示出流动路径226为形成直线通道的单个流动路径，但在一些实施方式中，打印头200包括多个流动路径。替代或附加地，一个或多个流动路径不是直线的。
97.在流动路径226中，基底入口310接收来自供应室204的流体，延伸穿过基底300，特别是穿过支撑结构102，并将流体供应到一个或多个入口供给通道304。每个入口供给通道304通过对应的入口通道将流体供应到多个流体喷射器306。
98.每个流体喷射器306包括一个或多个喷嘴308，例如单个的喷嘴。喷嘴308形成在基底300的喷嘴层312中，例如在基底300的底部表面上。在一些示例中，喷嘴层312是基底300的一体部分。在一些示例中，喷嘴层312是沉积在基底300的表面上的层。流体选择性地从一个或多个流体喷射器306的喷嘴308喷射。流体例如是被喷射到一表面上以在该表面上打印图案的墨水。
99.流体沿着喷射器流动路径400流动穿过每个流体喷射器306。喷射器流动路径400包括例如泵送室入口通道402，泵送室106，下降部404，和出口通道406。泵送室入口通道402连接(例如流体连接)泵送室106至入口供给通道304。在一些示例中，泵送室入口通道402包括下降部410和泵送室入口412。下降部404连接至对应的喷嘴308。出口通道406连接下降部404至出口供给通道408。在一些示例中，基底出口(未示出)连接出口供给通道408至返回室206。
100.在图3和图4所示的示例中，诸如基底入口310、入口供给通道304和出口供给通道408的通道在同一平面中。在一些示例中，基底入口310、入口供给通道304和出口供给通道408中的一个或多个不是处于与其他通道相同的平面中。
101.参考图5a至5b，基底300包括形成在其中且平行于彼此延伸的多个入口供给通道304。每个入口供给通道304与至少一个基底入口310流体连通，该基底入口310从入口供给通道304延伸，例如，从入口供给通道304垂直延伸。多个出口供给通道408形成在基底300中，并且在一些情况下，彼此平行地延伸。每个出口供给通道408与至少一个基底出口(未示出)流体连通，该基底出口从出口供给通道408延伸，例如，从出口供给通道408垂直延伸。在一些示例中，入口供给通道304和出口供给通道408布置成交替的行。
102.基底包括多个流体喷射器306。流体沿着对应的喷射器流动路径400流过每个流体喷射器306，所述喷射器流动路径400包括上升部410、泵送室入口412、泵送室106和下降部404。每个上升部410连接到入口供给通道304中的一个。每个上升部410还通过泵送室入口412连接到对应的泵送室106。泵送室106连接到对应的下降部404，下降部404连接到相关联的喷嘴308。每个下降部404还通过对应的出口通道406连接到出口供给通道408中的一个。
例如，图4的流体喷射器306的横截面视图是沿图5a的线4
‑
4截取的。
103.在一些实施方式中，特定流动路径配置可以变化。在一些示例中，打印头200包括布置在平行列500中的多个喷嘴308。给定列500中的喷嘴308可以全部连接到相同的入口供给通道304和相同的出口供给通道408。也就是说，例如，给定列中的所有上升部410可以连接到相同的入口供给通道304，并且给定列中的所有下降部可以连接到相同的出口供给通道408。
104.在一些示例中，相邻列中的喷嘴308可以全部连接到相同的入口供给通道304或相同的出口供给通道408，但不是两者。在另一示例中，列500a中的每个喷嘴308连接到入口供给通道304a，且连接到出口供给通道408a。相邻列500b中的喷嘴308也连接到入口供给通道304a，但是连接到出口供给通道408b。
105.在一些示例中，喷嘴308的列可以以交替模式连接到相同的入口供给通道304或相同的出口供给通道408。关于打印头200的进一步细节可以在美国专利no.7,566,118中找到，其内容通过引用整体并入本文。
106.再次参考图3，每个流体喷射器306具有对应的致动器108，例如压电致动器、电阻加热器或其他类型的致动器。每个流体喷射器306的泵送室106紧邻对应的致动器108。每个致动器108构造成选择性地致动以对对应的泵送室106加压，例如通过以对泵送室106加压的方式变形。当泵送室106被加压时，流体从连接到加压泵送室的喷嘴308喷射。
107.参考图6a至6b，致动器108包括例如压电层314，例如锆钛酸铅(pzt)层。压电层314可具有约50μm或更小的厚度，例如，约1μm至约25μm，例如，约2μm至约5μm。在图3的示例中，压电层314是连续的。在一些示例中，压电层314是不连续的。压电层314，如果是不连续的，则包括两个或更多个断开部分，其通过例如在制造期间的蚀刻或锯切步骤形成。
108.在一些实施方案中，致动器108包括第一和第二电极。压电层314位于第一和第二电极之间。第一电极例如是驱动电极316，第二电极例如是接地电极318。驱动电极316和接地电极318例如由导电材料(例如，金属)形成，导电材料例如铜、金、钨、氧化铟锡(ito)、钛、铂或导电材料的组合。驱动电极316和接地电极318的厚度为例如约3μm或更小，约2μm或更小，约0.23μm，约0.12μm，约0.5μm。在一些实施方式中，驱动电极316和接地电极318的尺寸不同。接地电极318的厚度例如是驱动电极316的厚度的100％至300％。在一个示例中，接地电极318具有0.23μm的厚度，并且驱动电极316具有0.12μm的厚度。
109.支撑结构102定位在致动器108和泵送室106之间，从而将接地电极318与泵送室106中的流体隔离。在一些示例中，支撑结构102是与基底300分离的层。在一些示例中，支撑结构102与基底300是整体的。尽管图6a和6b描绘了位于支撑结构102和压电层314之间的接地电极318，但是在一些实施方式中，驱动电极316位于支撑结构102和压电层314之间。
110.为了致动压电致动器108，可以在驱动电极316和接地电极318之间施加电压以向压电层314施加电压。施加的电压在压电致动器上引起极性，该极性使压电层314偏转，这又使支撑结构102变形，例如使支撑结构102的可变形部分104变形。支撑结构102的可变形部分104的偏转引起泵送室106的体积变化，从而在泵送室106中产生压力脉冲。压力脉冲通过下降部404传播到相应的喷嘴308，从而使得流体液滴从喷嘴308喷出。
111.在一些实施方式中，打印头200包括控制器600，以将电压施加到驱动电极316，以使支撑结构102的可变形部分104变形。控制器600例如操作驱动器602，例如可控电压源，以
调制施加到驱动电极316的电压。施加的电压使支撑结构102的可变形部分104变形可选择的量。在一些实施方式中，电压施加到驱动电极316，使得支撑结构102的可变形部分104远离泵送室106变形。施加的电压例如导致接地电极318和驱动电极316之间的电压差，例如极性，其使压电层314朝向驱动电极316偏转。在这方面，如果接地电极318定位在可变形部分104和压电层314之间，则可变形部分104远离泵送室106变形。
112.在一些实施方式中，支撑结构102由单层硅(例如，单晶硅)形成。在一些实施方式中，支撑结构102由以下材料形成：另一种半导体材料、一层或多层氧化物(例如氧化铝(alo2)或氧化锆(zro2))、玻璃、氮化铝、碳化硅、其他陶瓷或金属、绝缘衬底上的硅或其他材料。支撑结构102例如由具有顺应性的惰性材料形成，使得当致动器108被驱动时，支撑结构102的可变形部分104足够地弯曲以喷射流体液滴。在一些示例中，支撑结构102利用粘合部分302固定到致动器108。在一些示例中，基底300、喷嘴层312和可变形部分104中的两个或更多个形成为整体。
113.在一些实施方式中，致动器包括沟槽布置，该沟槽布置包括形成在致动器的外表面中的一个或多个沟槽。沟槽可采用多种形状，例如图7
‑
9中所示的那些形状。这里描述的沟槽的示例可以在操作致动器期间实现从泵送室喷射更大量的流体，而不会在致动器上产生更大的环向应力。图10描绘了流体输送系统1000的致动器1002的操作的示例。当被驱动时，致动器1002偏转，使得从泵送室1004喷射流体通过喷嘴(未示出)。当致动器1002变形时，泵送室1004膨胀以喷射流体。在一些情况下，如本文所述，在给定泵送室1004用于喷射流体的体积膨胀量的情况下，形成在致动器1002上的沟槽减小了致动器1002中的环向应力的量。
114.如图10的插图1006所示，沟槽1008形成在支撑结构102的可变形部分104的周边1010内。在一些实施方式中，沟槽1008从致动器1002的外表面1014延伸到可变形部分104的外表面1016。在一些实施方式中，可变形部分104包含氧化物层1018，且可变形部分104的外表面1016为氧化物层1018的外表面。
115.在致动器1002的操作期间，其中致动器1002被驱动以使可变形部分104变形，沟槽1008通过周向延伸用作铰链。特别地，当致动器1002偏转时，沟槽1008的位置确定致动器1002的曲率的拐点的位置。拐点对应于致动器1002的曲率改变符号的点，例如致动器1002从向内弯曲变为向外弯曲或从向外弯曲变为向内弯曲的点。就此而言，沟槽1008位于周边1010附近或可变形部分104的中央1020附近。通过以这种方式定位，致动器1002的更大部分沿相同方向弯曲，例如向内弯曲或向外弯曲。结果，致动器1002可以实现更大幅度的变形，从而导致泵送室1004的更大可实现的体积膨胀。如果沟槽1008位于周边1010附近，则可变形部分104在沟槽1008和中央1020之间的区域中的变形大于没有沟槽的可变形部分的变形。如果沟槽1008位于中央1020附近，则可变形部分104在周边1010和沟槽1008之间的区域中的变形大于没有沟槽的可变形部分的变形。因此，当致动器1002被驱动时，沟槽1008可以增加可以从泵送室1004喷射的流体量。特别地，从泵送室1004喷射的每滴流体具有0.01ml至80ml的体积。
116.如本文所述，致动器1002是压电致动器，其响应于电压差而变形，电压差例如是在其电极1022,1024之间保持的极性。如图10所示，为了操作致动器1002，将第一电压v1施加到致动器1002的电极1022。将第二电压v2施加到致动器1002的电极1024，以保持电极1022,
1024之间的极性。控制器1025例如操作驱动器1027以施加第一电压v1，并且控制器1025操作驱动器1027以施加第二电压v2。所述极性使致动器1002沿着沟槽1008变形，使得由支撑结构102限定的泵送室1004例如通过流体喷射器306喷射流体液滴。
117.在一些情况下，第一电压v1是地电压，第二电压v2是由电压源(例如，驱动器1027)施加的电压。在这方面，电极1022对应于接地电极，电极1024对应于接地电极。
118.在一些实施方式中，第二电压v2在被施加时使致动器1002以增加泵送室1004的体积的方式变形。当第二电压v2减小时，泵送室1004的体积减小，从而导致喷射流体液滴。
119.虽然图10描绘了沟槽1008为周向延伸的沟槽，但是在一些实施方式中，除了包括沟槽1008之外，致动器1002还包括径向延伸的沟槽、圆形沟槽或如本文所述的其他沟槽。如本文所述，沟槽的各种布置可以在由给定电压驱动时增加致动器的偏转量并且减小由致动器的给定量的偏转引起的环向应力。参考图7，在示例中，致动器700包括沟槽布置，沟槽布置包括沟槽702。沟槽702是径向延伸的沟槽，例如，远离支撑结构的可变形部分的中央704径向向外延伸的沟槽等。如本文所述，径向延伸的沟槽702可以减小通过致动器700的环向应力，沟槽702延伸通过致动器700。
120.在一些实施方式中，沟槽布置包括多个径向延伸的沟槽。沟槽702例如是多个径向延伸的沟槽702中的一个。径向延伸的沟槽702例如相对于彼此成角度。每个径向延伸的沟槽702例如径向向外远离中央704延伸。中央704对应于例如可变形部分104的几何形心。
121.在沟槽布置包括多个沟槽的实施方式中，在一些示例中，沟槽702穿过致动器700的分布取决于可变形部分的周边712的曲率。每个沟槽702沿着穿过周边712的相应轴线延伸。相应的轴线例如从可变形部分的中央704延伸并穿过周边712。在一些实施方式中，如果周边712包括低曲率部分和高曲率部分，则致动器700在高曲率部分中的每单位长度的沟槽数量不同于低曲率部分中每单位长度的沟槽数量。特别地，高曲率部分中的每单位长度的沟槽数量可以大于低曲率部分中的每单位长度的沟槽数量。周边712的最高曲率部分可以对应于可变形部分的具有最高环向应力的部分。因此，靠近高曲率部分的更多数量的沟槽702可以减小这些部分附近的较高环向应力。
122.在一些实施方式中，致动器700的沟槽布置包括沟槽708，例如周向沟槽。沟槽708例如相对于周边712向内(例如，朝向可变形部分的中央704)偏移。沟槽708限定了从周边712的一部分向内偏移的环。在一些示例中，由沟槽708限定的环的形状可以跟随可变形部分的周边712。在一些实施方式中，沟槽708的中央与可变形部分的中央704重合，例如，由沟槽708围成的区域的几何形心与可变形部分的几何形心重合。沟槽708定位成使得致动器700从周边712到沟槽708的沿着从中央704延伸的半径的变形大于在没有这种沟槽的致动器中预期的变形。
123.由沟槽708限定的环可以是围绕致动器700的中央704的连续环。在这方面，沟槽708将致动器700分成中央内部711a和围绕中央内部711b的外部711b。沟槽702径向延伸穿过外部711b。中央内部711a相对于外部711b是不连续的，并且通过沟槽708与外部711b分离。
124.在一些情况下，沟槽708与可变形部分的周边712之间的距离714大于沟槽708与可变形部分的中央704之间的距离716。在一些情况下，沟槽和周边712之间的距离714是沟槽708和中央704之间的距离716的20％至80％。
125.在一些实施方式中，致动器700的电极(例如，驱动电极316)定位在致动器700的外表面上，且在沟槽708与可变形部分的周边712之间。在这方面，致动器700的电极是具有内周边和外周边的环。环形电极的厚度(例如，内周边和外周边之间的距离)可以等于或小于沟槽708与可变形部分的周边712之间的距离714。与致动器700不具有沟槽布置的情况相比，致动器700的沟槽布置能够使致动器700的电极定位成更靠近可变形部分的中央704。
126.参照图7，在一些实施方式中，致动器700的沟槽布置包括沟槽702和沟槽708二者。沟槽702例如在沟槽702与沟槽708相遇的点处垂直于沟槽708。如果致动器700包括多个沟槽702，则多个沟槽702中的每一个在沟槽702与沟槽708相遇的点处垂直于沟槽708。在一些实施方式中，致动器700仅包括一个或多个径向延伸的沟槽702而没有周向沟槽708。在一些示例中，致动器700仅包括周向沟槽708而没有径向延伸的沟槽702。
127.类似于图7的致动器700，图8中示出的致动器800包括沟槽布置，其包括一个或多个径向延伸的沟槽802。每个径向延伸的沟槽802包括第一端804和第二端806。第一端804例如靠近由周边810限定的可变形部分的中央808。第二端806例如靠近可变形部分的周边。致动器700的沟槽布置包括沟槽812，沟槽812在致动器800的外表面813上具有圆周边。沟槽802沿着长度朝向周边810径向延伸，并且沟槽812的宽度例如大于沟槽802的宽度。沟槽812的宽度大于例如沟槽812所连接的沟槽802的宽度。沟槽812在致动器800的外表面813上具有例如圆形或椭圆形的周边。如果沟槽812具有圆形或椭圆形的周边，则在一些情况下，周边的直径大于沟槽802的宽度。
128.沟槽802的第二端806处的沟槽812可以减小致动器800在沟槽802的第二端806附近经受的应力。例如，当致动器800变形时，沟槽812的圆形几何形状可以减小沟槽802的第二端806处的应力集中的幅度。
129.在一些实施方式中，沟槽812是多个沟槽812中的一者，例如，沟槽布置包括多个沟槽812。每个沟槽812定位在对应的径向延伸沟槽802的第二端处。在一些示例中，致动器800包括沟槽814，其类似于参考图7描述的沟槽708。在这方面，致动器800的沟槽布置包括三个互连的沟槽，例如沟槽802、沟槽812和沟槽814。
130.在一些实施方式中，沟槽802、814的宽度为0.1微米至10微米，例如0.1微米至1微米，以及1微米至10微米。在一些实施方式中，沟槽812的宽度为0.1微米至100微米，例如0.1微米至1微米、1微米至10微米，以及10微米至100微米。
131.虽然致动器700、800的示例分别包括沟槽708、814，其相比于可变形部分的周边更接近可变形部分的中央，但是在一些实施方式中，如图9所示，致动器900包括沟槽布置，沟槽布置包括沟槽902，沟槽902相比于可变形部分的中央906更靠近可变形部分的周边904。如图9所示，沟槽902位于可变形部分的周边904的外侧。替代地或附加地，沟槽902定位在周边904的内侧。在一些实施方式中，周边904和沟槽902彼此重叠。
132.在一些情况下，沟槽902和周边904重叠。沟槽902布置在致动器900上，使得沟槽902跟随并重叠可变形部分的周边904。通过沿着周边904定位，沟槽902可以减小可变形部分的周边904可以支撑的力矩量。结果，可变形部分响应于给定电压而变形更大的量。在一些实施方式中，致动器900的电极(例如，驱动电极316)定位在致动器700的外表面上，且在沟槽902与可变形部分的周边904之间。在这方面，致动器900的电极是圆形板，其半径近似等于距离913，例如，具有距周边904距离911的周边。
133.在一些情况下，沟槽902限定具有第一端908和第二端910的曲线。第一端908例如靠近电连接器912，电连接器912将电极914连接到电气系统915以将电压施加到电极914，例如，电连接器912将电极914连接到控制器600和驱动器602，如结合图6所述。在这方面，电极914在可变形部分的中央906处定位在致动器的外表面922上。第二端910例如靠近泵送室入口930，例如泵送室入口412。泵送室入口例如在靠近沟槽902的第二端910的位置处延伸穿过基底，例如基底300，以连接到泵送室932，例如泵送室106。
134.在一些实施方式中，沟槽902是包括沟槽902和另一沟槽916的沟槽布置的一部分。沟槽布置包括例如一组不连续的沟槽，这些沟槽延伸使得沟槽相对于周边904的部分偏移。沟槽902和沟槽916例如限定在外表面922上的内部区域924和外部区域926。在一些情况下，电极914定位在内部区域924中，并且沟槽902和沟槽916定位成使得电连接器912能够从内部区域924经过到外部区域926。沟槽902和沟槽916定位成使得致动器900沿着从中央906延伸的半径的变形从外部区域926到内部区域924急剧增大。较高的变形位于靠近沟槽和沟槽916的区域。在这方面，在一些情况下，沟槽902和沟槽916定位成使得较高变形区域与泵送室入口930隔离。
135.沟槽916具有第一端918和第二端920。沟槽916的第一端918例如靠近泵送室入口930，并且沟槽916的第二端920例如靠近电连接器912。沟槽916的第一端918和沟槽902的第二端在致动器的外表面922上限定间隙。电连接器912穿过间隙。电连接器912可能易于由于变形而损坏。间隙可以减小电连接器912的区域中的变形，从而降低在致动器900被驱动时损坏电连接器912的风险。沟槽916的第二端920和沟槽902的第一端908在致动器的外表面922上限定间隙。基底的泵送室入口930在间隙的位置处延伸穿过基底。泵送室入口930附近区域中的变形可导致流动动力学，其减少从泵送室喷射的流体量。该间隙可以减小泵送室入口930附近区域中的可变形部分的变形，从而增加从泵送室喷射的流体的输出。在一些实施方式中，致动器900包括单个沟槽902，其中沟槽的第一端908和第二端910均靠近电连接器912和/或泵送室入口930。
136.图11描绘了制造流体输送系统的过程1100，例如，本文所述的流体输送系统之一，包括压电致动器和支撑结构。在操作1102处，将压电致动器定位在支撑结构上。在操作1104处，在致动器的外表面上形成沟槽。例如，沟槽可以通过干法或湿法蚀刻、机械锯切或其他工艺形成。
137.已经描述了许多实施方式。然而，在其他实施方式中存在各种修改。
138.图7
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9示出了在致动器的外表面中形成的沟槽的各种布置，在其他实施方式中，沟槽的布置可以变化。例如，图12
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19示出了沟槽的替代布置。图12
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18所示的致动器包括支撑构件，例如连接部，其将致动器的内部连接到致动器的外部。这些支撑构件可以加强位于致动器和致动器附接于其上的下面的支撑结构之间的连接。特别地，这些支撑构件可以在致动器变形时防止分层。另外，支撑构件可以强化致动器以防止破损。例如，支撑构件的存在可以防止致动器的中央区域破裂。
139.在图12中，致动器1200包括从致动器1200的中央1204径向向外延伸的多个径向延伸的沟槽1202a、1202b、1202c、1202d和1202e(统称为沟槽1202)。在一些示例中，径向延伸的沟槽1202围绕致动器1200的分布可以类似于关于图7描述的径向延伸的沟槽702的分布。致动器1200包括一个或多个周向延伸的沟槽1208a、1208b，其将径向延伸的沟槽1202彼此
连接。与致动器700的沟槽708不同，沟槽708形成围绕致动器1200的中央1204的闭合环，沟槽1208a、1208b不彼此连接。在这方面，致动器1200不包括连续环的沟槽。在图12的示例中，周向延伸的沟槽1208a连接到径向延伸的沟槽1202a、1202e，并且周向延伸的沟槽1208b连接到径向延伸的沟槽1202b、1202c；但是，其他布置也是可能的。如图12所示，在一些实施方案中，沟槽中的一个或多个(例如，沟槽1202d)未连接到任何其他径向延伸的沟槽1202b
‑
e，且未连接到任何其他周向延伸的沟槽(例如，沟槽1208a、1208b)。
140.因为致动器1200不包括形成连续环的沟槽，致动器1200的中央内部1211a通过在沟槽1208a、1208b之间延伸的连接部1213a、1213b连接到致动器1200的外部1211b。在图12的示例中，连接部1213a将沟槽1202d与沟槽1208a、1202b分开，并且连接部1213a、1213b进一步将沟槽1208a、1208b彼此分开；然而，连接部也可以放置在相对于沟槽的其他位置。通过连接到外部1211b，中央部分1211a可以更容易地保持附接到下面的支撑结构，这是因为连接部1213a、1213b提供的支撑，连接部1213a、1213b将中央部分1211a连接到外部1211b。在一些实施方式中，连接部1213a、1213b的宽度是致动器1200的沟槽的宽度的0.5到10倍，该沟槽和本文所述的其他沟槽宽度类似。
141.在图13中，致动器1300包括从致动器1300的中央1304径向向外延伸的多个径向延伸的沟槽1302a、1302b、1302c、1302d和1302e(统称为沟槽1302)。在一些示例中，致动器1300与致动器1200的不同之处在于，周向延伸的沟槽1308a、1308b彼此不连接，并且与径向延伸的沟槽1302分离。在一些示例中，与致动器1200的沟槽1202不同，每个径向延伸的沟槽1302可以连接到其他径向延伸的沟槽1302中的至少一个。致动器1300包括连接沟槽1309a、1309b，其将径向延伸的沟槽1302彼此连接。例如，连接沟槽1309b将径向延伸的沟槽1302a、1302b彼此连接，并且连接沟槽1309a将径向延伸的沟槽1302c
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1302e彼此连接；但是，其他布置也是可能的。在一些实施方式中，连接沟槽1309a、1309b是周向延伸的沟槽，而在其它实施方式中，连接沟槽1309a、1309b远离致动器1300的中央1304弯曲。
142.在一些示例中，如致动器1200的中央部分1211a，致动器1300的中央部分1311a可通过连接部1313a、1313b、1313c、1313d连接到致动器1300的外部1311b。连接部1313a在沟槽1308a和连接沟槽1309a之间延伸，连接部1313b在沟槽1308b和连接沟槽1309a之间延伸，连接部1313c在沟槽1308b和连接沟槽1309b之间延伸，并且连接部1313d在沟槽1308a和连接沟槽1309b之间延伸。通过连接到外部1311b，中央部分1311a可以更容易地保持附接到下面的支撑结构，这是因为连接部1313a、1313b、1313c、1313d提供的支撑，连接部1313a、1313b、1313c、1313d将中央部分1311a连接到外部1311b。
143.在图14中，致动器1400包括从致动器1400的中央1404径向向外延伸的多个径向延伸的沟槽1402a、1402b、1402c、1402d和1402e(统称为沟槽1402)。在一些示例中，致动器1400可以类似于致动器1300，周向延伸的沟槽1408a、1408b相对于彼此是不连续的。在一些示例中，与致动器1300的周向延伸的沟槽1308a、1308b不同，沟槽1408a、1408b可以各自连接到径向延伸的沟槽1402中的至少一个。例如，径向延伸的沟槽1402e连接到周向延伸的沟槽1408a，且径向延伸的沟槽1402c连接到周向延伸的沟槽1408b。径向延伸的沟槽1402a、1402b通过连接沟槽1409彼此连接。如图14所示，径向延伸的沟槽1402d不与任何其他径向延伸的沟槽连接，也不与任何周向沟槽1408a连接。利用这种沟槽布置，连接部1413a、1413b、1413c将致动器1400的中央内部1411a连接到致动器1400的外部1411b。连接部1413a
将径向延伸的沟槽1402d与周向沟槽1408a、1408b分开，并将周向沟槽1408a、1408b彼此分开。连接部1413b将沟槽1402a、1402b和连接沟槽1409与周向沟槽1408a分开，并且连接部1413c将沟槽1402a、1402b和连接沟槽1409与周向沟槽1408b分开。
144.在图15的示例中，致动器1500与致动器1400的不同之处在于，周向沟槽1508a连接到连接沟槽1509a，连接沟槽1509a又将周向沟槽1508a连接到径向延伸的沟槽1502a、1502b。这些沟槽形成第一组沟槽。周向沟槽1508b连接到连接沟槽1509b，连接沟槽1509b又将周向沟槽1508b连接到径向延伸的沟槽1502c、1502d、1502e。这些沟槽形成第二组沟槽。在一些示例中，如致动器1400的周向沟槽1408a、1408b，周向沟槽1508a、1508b可彼此分离。在这方面，第一组沟槽与第二组沟槽分离。连接部1513a、1513b将致动器1500的中央内部1511a与致动器1500的外部1511b连接，并将第一组沟槽与第二组沟槽分开。
145.在图16的示例中，致动器1600与致动器1500的不同之处在于，致动器1600包括将第一组沟槽连接到第二组沟槽的连接沟槽1609c。第一组沟槽包括直接连接到连接沟槽1609a的周向沟槽1608a，连接沟槽1609a将周向沟槽1608a连接到径向延伸的沟槽1602a、1602b。第二组沟槽包括直接连接到连接沟槽1609b的周向沟槽1608b，连接沟槽1609b将周向沟槽1608b连接到径向延伸的沟槽1602c、1602d、1602e。连接沟槽1609c将周向沟槽1608a直接连接到周向沟槽1608b，从而将第一组沟槽连接到第二组沟槽。在一些实施方式中，连接沟槽1609c延伸穿过致动器1600的中央1606，从中央1606沿多个径向方向径向向外延伸到周向沟槽1608a、1608b。在这方面，连接部1613a、1613b的宽度大于连接部1513a、1513b的宽度，例如，比连接部1513a，1513b的宽度大2至15倍。此外，与致动器1500的内部1511a不同，致动器1600的内部被分成通过连接沟槽1609c与第二内部1611b分开的第一内部1611a。连接部1613a将第一内部1611a连接到致动器1600的外部1611c，并且连接部1613b将第二内部1611b连接到外部1611c。
146.在图17的示例中，致动器1700包括径向延伸的沟槽1702a
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1702i和连接沟槽1709a、1709b。在一些示例中，径向延伸的沟槽1702a
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1702e可以类似于关于图13描述的径向延伸的沟槽1302a
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1302e，并且连接沟槽1709a、1709b类似于连接沟槽1309a、1309b。类似于周向沟槽1308a、1308b，周向沟槽1708a、1708b与径向延伸的沟槽1702a
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1702e分离。在一些示例中，与周向沟槽1308a、1308不同，周向沟槽1708a、1708b可以连接到径向延伸的沟槽1702f
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1702i。具体地，周向沟槽1708a连接到径向延伸沟槽1702f和径向延伸沟槽1702i，并且周向沟槽1708b连接到径向延伸沟槽1702g和径向延伸沟槽1702h。径向延伸的沟槽1702f
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1702i分别平行于径向延伸的沟槽1702a
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1702c、1702e径向向外延伸。连接部1713a
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1713d位于径向延伸的沟槽1702f
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1702i和径向延伸的沟槽1702a
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1702c、1702e之间，并将致动器1700的中央内部1711a连接到致动器1700的外部1711b。在这方面，连接部1713a
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1713d径向向外延伸并且终止于致动器1700的周边1612附近。
147.在图18的示例中，致动器1800包括径向延伸的沟槽1802a
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1802g，其类似于致动器1700的径向延伸的沟槽1702c
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1702i。在一些示例中，致动器1800可包括类似于周向沟槽1708a、1708b的周向沟槽1808a、1808b。在一些示例中，致动器1800不包括类似于致动器1700的连接沟槽1709a的连接沟槽，并且包括类似于致动器1700的连接沟槽1708b的连接沟槽1809。致动器1800与致动器1700的不同之处可在于，致动器1800不包括类似于致动器1700的径向延伸的沟槽1702a、1702b的沟槽。结果，虽然致动器1800包括类似于致动器1700
的连接部1713c、1713d的连接部1813b、1813c，但致动器1800不包括类似于连接部1713a、1713b的连接部。相反，致动器1800包括连接部1813a，其将致动器1800的内部1811a连接到致动器1800的外部1811b。连接部1813a类似于致动器1200的连接部1213b。
148.图19示出了致动器1900的示例，致动器1900包括径向延伸的沟槽1902a、1902b、1902c、1902d、1902e(统称为径向延伸的沟槽1902)，其类似于致动器1200的径向延伸的沟槽1202a
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1202e。在一些示例中，与沟槽1202不同，沟槽1902通过中央沟槽1903彼此连接。代替包括像致动器1200的中央内部1211a的中央内部，致动器1900包括将径向延伸的沟槽1902彼此连接的中央沟槽1903。结果，致动器1900不包括中央内部，这样的中央内部部分可能有从下面的支撑结构分层的风险。
149.在一些实施方式中，本文描述的致动器是压电单晶片(unimorphs)。在这方面，这种实施方式中的致动器包括单个有源层和单个无源层。致动器108例如包括支撑结构102。在这方面，压电层314对应于有源层，并且支撑结构102(例如，支撑结构102的可变形部分104)对应于无源层。
150.在一个具体示例中，打印头具有服务于16个流体喷射器的供给通道(例如，入口供给通道304或出口供给通道408)(因此，存在与供给通道相关联的16个弯月面(menisci))。供给通道的宽度为0.39mm，深度为0.27mm，且长度为6mm。硅喷嘴层312的厚度为30μm，且喷嘴层312的模量为186e9pa。每个弯月面的半径为例如7至25μm。水基墨水的典型体积模量约为b＝2e9 pa，且典型的表面张力约为0.035n/m。
151.相应地，其他实施方式在权利要求的范围内。