CN100542816C - 堆栈式喷墨头芯片结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种堆栈式喷墨头芯片结构，由堆栈流体结构和致动组件所组成，组成堆栈流体结构的多个板材中至少一个板材的接合面具有调节孔，可用以增加接合面的结合强度、容纳溢出的粘接剂和减少温度所导致的结构变形，同时亦可一并改善以蚀刻方式制造喷孔或流道的蚀刻速率不均的困扰。

Description

堆栈式喷墨头芯片结构

技术领域

本发明涉及一种喷墨头芯片结构，特别涉及一种堆栈式喷墨头芯片的接着结构。

背景技术

目前喷墨打印头的主要技术为压电式喷墨头和热气泡式喷墨头，其差异主要在用以推动墨水的致动器分别为热气泡式或压电式。热气泡式致动器乃利用加热器将墨水瞬间气化，产生高压气泡推动墨水由喷嘴射出。压电致动器是利用压电陶磁因施加电压产生形变的原理，挤压液体产生高压而将液体喷出。其中，相对热气泡式，压电式喷墨头不会因为高温气化产生化学变化，影响颜色品质的状况，并且由于没有反复高热应力，故而具有极佳的耐久性。

由于压电陶瓷材料于驱动之后的应变并不大，需要特别的流道设计才能够将微液滴喷出，一般传统压电式喷墨头的制造方法，是将多片预先加工的板材，经过设计和堆栈以得到特殊的流体结构。板材的加工多以湿式蚀刻方式为主，然而一般在蚀刻花纹有极大变化时，如需在同一板材同时蚀刻大面积的流道图案和小尺寸的喷孔，会有蚀刻速度不稳定的现象，即为蚀刻加工公差。其原因在于邻近流道图案的喷孔会被大面积的流道抢夺反应离子，使其蚀刻速度低于其它部位的喷孔。

并且，在组装多片板材的过程中，必须使板材之间能够精确的对位接合。由于压电材料为陶瓷材料，其板材间的接合方式可以通过多层生胚的堆栈和烧结的方式来完成，如美国第6134761号专利所述的多层喷墨头的制造方法，是堆栈多层陶瓷生胚以形成具有致动器、墨水流道和腔体的流体结构，并加以烧结，再以粘接剂接合喷孔片和流体结构。然而，陶瓷生胚的对位结合在经过烧结之后，容易使精确度产生问题，同时，生胚于堆栈时如有缝隙或气泡，将使流体结构的强度产生问题。

另外，一般常使用环氧树脂或焊锡等粘接剂进行部份板材的接合，如美国第5598196号专利所述的压电式喷墨头，是以焊锡方式接合覆盖板材和流体结构，同时利用焊锡提供对外的电性连接。但是使用粘接剂进行接合的涂布控制精度的要求非常严格，否则容易产生连接缝隙、脱落或是粘接剂份量太多而挤压出来堵塞流道或喷嘴的问题。因此，为了增加板材之间的结合紧密度，如美国第6037707号专利所述，为压电陶瓷致动器的电极和压电陶瓷层的结合结构，于压电陶瓷层的上表面制作粗糙表面增加接合面积，再利用粘接剂来接合压电陶瓷层的上表面以及可变形的电极层，使两者紧密贴合。近似的原理亦可应用于喷孔片的贴合，如美国第5855713号专利所述，于喷孔片的表面以激光剥削方式制造出微孔(micro cavities)，再以粘接剂贴合喷孔片于流体结构以提升结合强度。

发明内容

为了解决对位以及阻塞产生的种种问题，往往使制做过程更加复杂而困难。本发明提供一种堆栈式喷墨头芯片结构，利用结构设计来解决粘接剂阻塞、接着强度不够和连接缝隙等问题，同时亦可一并改善以蚀刻方式制造喷孔或流道的蚀刻速率不均的困扰。

本发明的堆栈式喷墨头芯片结构，由一堆栈流体结构和一致动组件所组成。堆栈流体结构含有一个以上的流体信道、墨水腔以及喷孔，流体沟道提供流体灌入并且流入墨水腔，而墨水腔受压之后将流体由喷孔喷出，堆栈流体结构由多个板材堆栈而成，板材具有一个以上通孔并互相导通以组成流体沟道、墨水腔和喷孔，于多个板材中至少一个板材的接合面具有一个以上的调节孔。而致动组件则连结于堆栈流体结构，用以对墨水腔施压。其中，设置有调节孔的板材其板材间的接触面积减少，于相同压合应力的情形下可以使可以提高单位面积的接合应力，调节孔亦增加了整个堆栈流体结构的热涨冷缩程度，可以缓冲温度或压力所造成的变形。而且上述的堆栈流体结构还包括粘接剂，涂布于板材的接合面以增加板材之间的接合强度，调节孔可以容纳溢出于接合面的粘接剂，避免堵塞流体沟道或喷孔。调节孔也能够作为接合面的箝制机构，可进一步增加接合面的接合强度。

此外，本发明的堆栈式喷墨头芯片结构，其设置有调节孔的板材可以利用

湿式蚀刻方式同时制作调节孔和通孔，一般来说，板材的各个通孔如面积尺寸变化很大时，容易产生蚀刻速度不稳定的情形，然而，如同时蚀刻调节孔，即可平衡整体的蚀刻速率，达到精准控制蚀刻精度的目的。

附图说明

图1为设置有调节孔的板材示意图；

图2为本发明第一实施例的结构示意图；及

图3至图5为本发明第一实施例的局部放大示意图。

附图标记说明

100         堆栈流体结构        110       喷孔片

111         流体沟道            112       墨水腔

113         喷孔                120       板材

121         调节孔              122       通孔

123         粘接剂              200       致动组件

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，配合附图详细说明如下：

本发明所公开的堆栈式喷墨头芯片结构，配合设置有调节孔的板材来制作堆栈式喷墨头芯片结构。利用调节孔设计来解决粘接剂阻塞、接着强度不够和连接缝隙等问题。同时，本发明的结构易于加工组合，能降低制程的成本和困难度。

请参考图1，其为设置有调节孔的板材示意图。板材120含有多个通孔122和调节孔121，多个通孔122可分为面积尺寸较大的流道通孔以及尺寸较小的喷孔，调节孔121则配合流道通孔和喷孔的位置均匀分布于板材120的接合面。其中，调节孔可以依不同设计制作为板材的贯穿孔或是盲孔。增加的调节孔设计可以在以湿式蚀刻方式制作板材的流道通孔、喷孔和调节孔时，避免反应离子集中反应于大面积尺寸的流道通孔，平均整体的蚀刻速率，更精准的控制流道通孔、喷孔及调节孔的尺寸。

为更详细说明本发明，请参考图2，其为本发明第一实施例的结构示意图。本发明第一实施例是一堆栈流体结构100和一致动组件200所组成。其堆栈流体结构100由多个板材120堆栈而成，其包括喷孔片110和堆栈于喷孔片110上的多个设置有调节孔121的板材120；每一板材120具有一个以上通孔122并互相导通以组成流体沟道111、墨水腔112和喷孔113；流体沟道111提供流体灌入并且使其流入墨水腔112，而墨水腔112受压之后将流体由喷孔113喷出。而致动组件200则连结于堆栈流体结构100的墨水腔112顶端，用以对墨水腔112施压。并且，本发明第一实施例的堆栈流体结构100还包括粘接剂(无图标)，涂布于板材120的接合面以增加板材120之间的接合强度，上述的板材可为硅基板或是陶瓷基板。

另外，通过局部放大方式以说明调节孔的作用情形，请参考图3至图5，其为本发明第一实施例的局部放大示意图。

如图3所示，设置有调节孔121的板材120，其板材120间的接触面积减少，于相同压合应力的情形下可以使可以提高单位面积的接合应力。无论是使用热压、扩散、阳极熔接或超音波熔接等接合方式，均可以得到较佳的接合效果。

如图4所示，调节孔121可增加整个堆栈流体结构100的热涨冷缩程度，可以缓冲温度或压力所造成的变形。

如图5所示，调节孔121可容纳溢出于板材120接合面的粘接剂123，避免堵塞通孔122所形成的流体沟道或喷孔。

此外，调节孔也能够作为接合面的箝制机构，可进一步增加接合面的接合强度。而在调节孔为贯穿孔时，亦可经过设计使调节孔互相连接，而用以协助排除堆栈流体结构内的气体。

虽然本发明的较佳实施例公开如上所述，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作一些变化与修改，因此本发明的专利保护范围以权利要求为准。

Claims (6)

1.一种堆栈式喷墨头芯片结构，其特征在于，包括有：

一堆栈流体结构，含有一个以上的流体沟道、墨水腔以及喷孔，该堆栈流体结构由多个板材堆栈而成，该板材具有一个以上通孔并互相导通以组成该流体沟道、该墨水腔和该喷孔，该流体沟道提供流体灌入并且流入该墨水腔，而该墨水腔受压之后将流体由该喷孔喷出，多个该板材中至少一个该板材的接合面上涂布有粘接剂，该涂布有粘接剂的接合面上设置有大于四个的调节孔，该大于四个的调节孔遍布于该接合面且配合流体沟道和喷孔的位置均匀分布于该接合面上，所述大于四个的调节孔用于容纳溢出的该粘接剂、调节板材的蚀刻速率以及增加接合面之间的接合强度、调节封装变形；及

一致动组件，连结于该堆栈流体结构，以对该墨水腔施压。

2.如权利要求1所述的堆栈式喷墨头芯片结构，其特征在于，设有该调节孔的该板材，该调节孔与该通孔是以湿式蚀刻方式形成。

3.如权利要求1所述的堆栈式喷墨头芯片结构，其特征在于，该调节孔为未穿透该板材的一盲孔。

4.如权利要求1所述的堆栈式喷墨头芯片结构，其特征在于，该调节孔为穿透该板材的一贯通孔。

5.如权利要求1所述的堆栈式喷墨头芯片结构，其特征在于，该板材为一硅基板。

6.如权利要求1所述的堆栈式喷墨头芯片结构，其特征在于，该板材为一陶瓷基板。

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