CN102825912B - 喷孔片结构 - Google Patents

Abstract

本发明系为一种喷孔片结构，适用于压电喷墨头，该喷孔片结构上至少包括：多个喷孔、多个定位孔及多个第一逃气孔，其中多个喷孔以双排并列的方式对应排列；多个定位孔设置于多个喷孔的两相对侧；以及多个第一逃气孔系设置于第一位置，该第一位置系设置于双排并列的多个喷孔之间，且每一第一逃气孔系与两相邻并列的喷孔等距设置。

Description

喷孔片结构

技术领域

本发明系关于一种喷孔片结构，尤指一种适用于压电喷墨头的喷孔片结构。

背景技术

随着喷墨技术的进步，喷墨技术不再只是应用在传统打印市场上，近年更应用于平面显示器以及半导体产业的制程技术中，然而，为了降低成本以及节省制程时间，纷纷寻求新的喷墨技术，这之中最被广为应用的，就是压电式喷墨技术。

请参阅图1A，其系为已知喷墨头多层结构于切割前的平面示意图，如图所示，已知喷墨头多层结构1主要由多层不锈钢板件以高温扩散接合技术堆迭而成，进而形成喷墨头多层结构1的微结构，其中喷墨头多层结构1系具有多个喷墨单元100。一般来说，已知喷墨头多层结构通常具有128个喷孔111，且均分成两排并差排分布。其单排喷孔的间距为1.016mm，故其喷印解析度为50dpi。

请参阅图1B，每一喷墨单元100系由喷孔层101、中间流道层102、连通层103、压力腔层104以及致动层105依序往上堆迭至所形成，其中，每一喷墨单元100的喷孔层101可构成一喷孔片，中间流道层102可由多个板件102a-102f以及每一板件间夹持一干膜层106所堆迭而成，连通层103则可由入口流道层103a、出入孔层103b，以及两者间夹持干膜层106所堆迭设置而成。且于堆迭完成后，连通层103的入口流道层103a将堆迭形成具有供墨液流入的入液流道107、中间流道层102及入口流道层103a将堆迭形成供储存墨液的储液室108、压力腔层104将堆迭形成压力腔体109、连通层103以及中间流道层102将堆迭形成出液流道110以及喷孔层101形成供墨液喷出的喷孔111。

请续参阅图1B，由于已知喷墨单元100系由多层不锈钢板件所堆迭而成，采用此种方式在制作不锈钢板件时需具备良好的尺寸精度，在组装时也需将组装误差控制在一定范围内，如此才不致使与喷孔111对应的出液流道110产生堵塞的情况。以及，一般在制造喷孔111时由于喷孔层101的厚度较薄(通常约为25um)，且喷孔111直径相当小(约为30um)，通常会采用微电铸镍或镍钴合金等方法制作，或者也可使用聚酰亚胺(Polyimide，PI)薄片以准分子激光加工而制成。至于其他层因开孔尺寸相对较大，所以一般会适当厚度的不锈钢双面蚀刻制程来制作，以降低成本。

以及，图1B所示的喷墨单元100主要是使用金属融接接合制程来组装的，其做法是先在各不锈钢板件表面上镀金，再依照方向顺序将各板件迭加起来，接着进行热压以使每两板件间的金原子扩散，最终达成融接动作。这种组装方式虽然有接合强度极佳的优点，但却需要在无氧的环境下，以500至1000℃的高温来进行，所以设备建立较困难且昂贵，同时辅助热压的治具也须慎选，否则容易变形、变质，甚至崩裂，且此高温制程夹具崩裂或沾粘严重，所以耗损速率极快，除了治具替换费用占成本高以外，在大量生产下品质也极不稳定。再者，金价日渐昂贵、融接制程不易批次化、以及表面处理不当容易影响融接效果及良率等，这些都垫高了已知使用金属融接生产喷墨单元的制造成本。

为了要降低前述金属融接方式来制成喷墨头多层结构1的成本，亦可以采用另一种热压方式来制成喷墨头多层结构1，其热压接合方式系如图2所示，首先，将图1B中的多个不锈钢板，例如：中间流道层102及喷孔层101的表面上先覆盖一层干膜层(未图示)，以作为接着胶层之用，其后再依序堆迭，并使喷孔层101堆迭于一橡胶层24上，其后，利用定位治具21上的定位销210依序对应设置于中间流道层102、喷孔层101、橡胶层24以及托盘25上的定位孔102g、101a、24a、25a中，以使定位治具21将中间流道层102、喷孔层101、橡胶层24等固定设置于托盘25之上。最后，再透过上压板20及作业台26等压合设备以150-200℃的温度，以及3-6kg/cm2的压力进行热压接合，经过1小时热压接合制程，于施压的状态下降温至接近室温时才取出，以完成热压接合的喷墨头多层结构1。

然而，由于此种喷墨头多层结构1通常应用于大尺寸打印装置，故其喷孔层101的面积亦相当大，而其厚度也极薄，使得整体刚性较差，常使其与不锈钢的中间流道层102间的贴附不够紧密，导致在热压接合过程中易有气泡夹杂其中产生，并造成接着不良(dis-bonding)的情形。

请参阅图3，其系为气泡相对于喷孔层的位置示意图，如图所示，一般易于热压接合过程中产生气泡的区域主要可分为A、B、C、D四种类别，其中，A类别一般发生在喷孔层101的边缘，B类别则可泛指产生在喷孔区域31外的大面积范围内所产生的气泡，C类别则是发生在喷孔区域31内的气泡，至于D类别则通常发生在定位孔321、322周围。除此之外，在锁接孔331、332区域内亦会产生气泡，然而这些气泡可于喷墨头组装于打印装置上时而随的封住，故其对于打印的品质影响不大。前述A、B、C、D各类气泡对喷墨头所造成的影响程度不一，举例来说，A、B类别的气泡通常仅会影响喷墨头的使用寿命，然而C、D类别的气泡却容易使喷墨头的喷墨功能受损，进而可能导致喷墨头无法作业。

因此，如何发展一种可改善上述已知技术缺失的喷孔片结构，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种喷孔片结构，俾解决已知喷墨头多层结构于进行热压接合制程时，因喷孔层与不锈钢层之间的贴附不够紧密，而易产生气泡的接着不良的情形，进而导致其喷墨功能受损，或是使用寿命减短等缺失。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种喷孔片结构，适用于压电喷墨头，该喷孔片结构上至少包括：多个喷孔，其系以双排并列的方式对应排列；多个定位孔，设置于多个喷孔的两相对侧；以及多个第一逃气孔，设置于第一位置，该第一位置系设置于双排并列的多个喷孔之间，且每一第一逃气孔系与两相邻并列的喷孔等距设置。

根据本发明的构想，其中第一逃气孔的宽度系以20-50um为较佳。

根据本发明的构想，其中喷孔片结构更包含多个第二逃气孔，且第二逃气孔系设置于第二位置，介于多个喷孔及多个定位孔之间。

根据本发明的构想，其中多个第二逃气孔系为多个水平设置的沟槽状镂空结构。

根据本发明的构想，其中第二逃气孔的长度系实质上大于定位孔的直径，且第二逃气孔的宽度系以100-500um为较佳。

根据本发明的构想，其中多个第二位置系为环绕定位孔的周围。

根据本发明的构想，其中喷孔片结构更包含多个第三逃气孔，设置于喷孔片结构的大区域面积，且第三逃气孔的宽度系以50-100um为较佳。

根据本发明的构想，其中第三逃气孔系为斜向的镂空沟槽结构。

根据本发明的构想，其中喷孔片的边缘系为方形锯齿状边缘。

根据本发明的构想，其中喷孔片的边缘系为梯形锯齿状边缘。

根据本发明的构想，其中喷孔片的边缘系具有多个镂空沟槽。

附图说明

图1A：其系为已知喷墨头多层结构于切割前的平面示意图。

图1B：其系为图1A所示的喷墨单元的A-A剖面图。

图2：其系为已知喷墨头多层结构的热压接合示意图。

图3：其系为已知喷墨头多层结构产生的气泡相对于喷孔层的位置示意图。

图4：其系为本发明第一较佳实施例的喷孔片结构的结构示意图。

图5：其系为本发明第二较佳实施例的喷孔片结构的结构示意图。

图6A：其系为本发明第三较佳实施例的喷孔片结构及与其接合的不锈钢层的结构示意图。

图6B：其系为图6A所示的喷孔片结构的结构示意图。

喷墨头多层结构：1

喷墨单元：100

喷孔层：101

定位孔：101a、102g、24a、25a

中间流道层：102

板件：102a-102f

连通层：103

入口流道层：103a

出入孔层：103b

压力腔层：104

致动层：105

干膜层：106

入液流道：107

储液室：108

压力腔体：109

出液流道：110

喷孔：111、41、41a、41b、41c、51、51a、51b、51c、61

上压板：20

定位治具：21、8

定位销：210

橡胶层：24

托盘：25

作业台：26

喷孔区域：31

定位孔：321、322、45、55、65

锁接孔：331、332

易产生气泡的区域：A、B、C、D

喷孔片：4、5、6

方形锯齿状边缘：40

第一逃气孔：42、42a、42b、52、52a、52b、62

第二逃气孔：43、53、63

第三逃气孔：44、54、64

梯形锯齿状边缘：50

不锈钢层：7

边缘：60

镂空沟槽：60a

距离：L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上系当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图4，其系为本发明第一较佳实施例的喷孔片结构的结构示意图。如图所示，本发明喷孔片4系适用一压电喷墨头(未图示)，且具有多个喷孔41以及多个定位孔45，其中该多个喷孔41系以双排并列的方式对应排列，多个定位孔45则设置于该多个喷孔41的两相对侧，用以供喷孔片4与多个不锈钢板结构(未图示)相互定位用，以进行热压接合制程。

于本实施例中，喷孔片4更包含多个第一逃气孔42，其系设置于第一位置，以本实施例为例，第一位置系为该双排并列的多个喷孔41之间，且每一第一逃气孔42与两相邻且并列设置的喷孔41之间系为等距设置，举例来说，第一逃气孔42a与喷孔41a之间的垂直距离L1系与第一逃气孔42a与喷孔41b之间垂直距离L2相等，以及，第一逃气孔42b与喷孔41b之间的垂直距离L3亦与第一逃气孔42b与喷孔41c之间的垂直距离L4相等。以及，由于第一逃气孔42系设置于多个喷孔41之间，因而为了避免第一逃气孔42的尺寸过大而导致多个喷孔41产生串通(Cross-talk)的几率，第一逃气孔42的宽度系以20-50um为较佳，但不以此为限。

以及，喷孔片4更可包含多个第二逃气孔43，且其系设置于第二位置。于本实施例中，第二位置系介于多个喷孔41及定位孔45之间。该定位孔45因需与定位治具的定位销(未图示)相互紧配，故其周围极易因定位拉扯而产生浮起的现象，为解决此现象，第二逃气孔43系可采取孔径较长且宽度较宽的镂空沟槽，使定位孔45周围的气泡可由此第二逃气孔43而轻易逸散，进而解决该浮起的现象，同时亦使该气泡不会扩散至多个喷孔41处，借此以增强隔离阻绝的效果。以本实施例为例，第二逃气孔43的长度系实质上大于该定位孔45的直径，且该第二逃气孔43的宽度系以100-500um为较佳，但不以此为限。

除了前述第一位置及第二位置可能产生气泡之外，喷孔片4于进行热压接合过程中，亦容易在多个喷孔41外的大面积区域产生气泡，故于一些实施例中，喷孔片4亦可设置多个第三逃气孔44，且由于此多个第三逃气孔44系设置于喷孔片4的大区域面积位置，故其宽度以50-100um为较佳，且不以此为限，以辅助大面积的气泡可由此较宽的第三逃气孔44而逸散。

以及，在喷孔片4要进行热压接合制成之前，若其边缘原先即有变形，或是于接合时因碰撞而使边缘产生浮起的话，亦极易于其边缘产生气泡。未解决喷孔片4边缘产生气泡的问题，于本实施例中，系采用方形锯齿状边缘40，如图4所示，本实施例的方形锯齿状边缘系以长度500um、宽度250um的尺寸为较佳，但不以此为限。借由此具有一定长度及宽度大小的方形锯齿状边缘40，以增加喷孔片4与干膜(未图示)的接合界面的周长，如此使得喷孔片4可更紧密地咬合其干膜(未图示)，进而可减少其边缘浮起而产生气泡的情形。

请参阅图5，其系为本发明第二较佳实施例的喷孔片结构的结构示意图。如图所示，本发明喷孔片5同样适用一压电喷墨头(未图示)，且具有多个喷孔51以及多个定位孔55，其中该多个喷孔51及定位孔55的设置方式系与前述实施例相仿，故于此不再赘述。于本实施例中，喷孔片5具有多个设置于第一位置的第一逃气孔52，其中第一位置同样为介于多个喷孔51及定位孔55之间，惟于本实施例中，多个第一逃气孔52更可以环绕喷孔51的方式而设置，且每一第一逃气孔52与两相邻且并列设置的喷孔51之间系为等距设置，意即第一逃气孔52a与喷孔51a之间的垂直距离L5系与第一逃气孔52a与喷孔51b之间垂直距离L6相等，以及，第一逃气孔52b与喷孔51b之间的垂直距离L7亦与第一逃气孔52b与喷孔51c之间的垂直距离L8相等。

以及，喷孔片5亦具有多个设置于第二位置的第二逃气孔53。且于本实施例中，第二位置系为环绕于定位孔55的周围，意即多个第二逃气孔53系环绕于定位孔55而设置，且不以此为限。借此，喷孔片5可透过环绕于定位孔55设置的多个第二逃气孔53以形成一不连续的环状镂空结构，进而可阻隔定位孔55周围产生的浮起气泡往外扩散的情形。

与前述实施例相似地，喷孔片5更可具有多个设置于大区域面积的第三逃气孔54，然而，于本实施例中，第三逃气孔54系可采用斜向设计，意即第三逃气孔54系可为一斜向的镂空沟槽结构，但不以此为限。借由此斜向设计的第三逃气孔54更可加强喷孔片5的结构强度，进而可减少喷孔片5遭受意外弯折、变形或断裂的情形。

此外，请续参阅图5，于本实施例中，喷孔片5的边缘系为梯形锯齿状边缘50，该梯形锯齿状边缘50同样具有可使喷孔片5与干膜(未图示)的接合界面的周长增加，而使喷孔片5可紧密地咬合该干膜，以减少边缘浮起产生气泡的优点，除此之外，该梯形的型态更具有不易变形的优点。

由此可见，喷孔片5的多个第一逃气孔52、多个第二逃气孔53、多个第三逃气孔54以及其边缘50所设置的位置、结构或大小系可具有多种变化，其系可依据实际施作情形而任施变化，并可借由多样的变化以减少喷孔片5于不同区域产生气泡的情形，并不以前述实施例的位置、型态或大小为限。

请参阅图6A，其系为本发明第三较佳实施例的喷孔片结构及与其接合的不锈钢层的结构示意图。如图所示，本实施例的喷孔片6同样适用一压电喷墨头(未图示)，且喷孔片6系透过定位治具8于其两侧进行定位夹持，进而可使该喷孔片6与其下的不锈钢层7彼此相互定位，以利后续进行的热压接合制程。至于喷孔片6则同样具有多个喷孔61以及多个定位孔65，且该多个喷孔61及定位孔65的设置方式系与前述实施例相仿，故于此不再赘述。惟于本实施例中，喷孔片6的尺寸系较前述实施例小，借由此缩小的尺寸，一方面可降低喷孔片6的材料成本，另一方面则具有可避开设置于喷孔片6下的压电喷墨头的多层结构中的供液孔(未图示)的镂空结构，进而可大幅减少气泡产生的几率。

请参阅图6B，其系为图6A所示的喷孔片结构的结构示意图。如图所示，虽本实施例的喷孔片结构6尺寸相较于已知喷孔片已显着缩减，然而，其同样需要解决部分区域仍会产生的气泡的问题。故于本实施例中，喷孔片结构6同样具有多个第一逃气孔62、多个第二逃气孔63以及多个第三逃气孔64，其中第一逃气孔62及第三逃气孔64所设置的位置、特征及大小系与前述实施例相仿，于此不再赘述。惟于本实施例中，多个第二逃气孔63所设置的方式系与前述实施例有部分差异，其虽同样设置于介于该多个喷孔61及定位孔65之间的第二位置，然而，该多个第二逃气孔63的型态系为多个水平设置的沟槽状镂空结构，借由此多个水平且不连续的第二逃气孔63的密布设置方式，以阻挡定位孔65周围产生的气泡朝邻近的喷孔62扩散的可能性。

以及，以本实施例为例，由于喷孔片6的长度及宽度均已大幅缩小，故喷孔片6的边缘系可采取另一设计，以减少其边缘接合而产生气泡的问题。举例来说，邻近于喷孔片6的边缘60处系可设置多个长条形并列的镂空沟槽60a，但不以此为限，借此以使喷孔片6在与其干膜(未图示)接合时，其边缘60仍可维持完整而不产生浮起的情形，同时也可避免喷孔片6因其边缘60距离喷孔61太近而会产生漏墨的问题。此外，这些设置于边缘60的多个镂空沟槽60a更具有强化喷孔片6的结构强度的功能，其系可分散应力，进而使得喷孔片6于外力作用下时，不易因应力而产生变形。

综上所述，本发明适用于压电喷墨头的喷孔片结构，借由多个设置于第一位置的第一逃气孔、多个设置于第二位置的第二逃气孔、多个第三逃气孔以及具有可使其边缘易于咬合的结构等，使喷孔片上不同区域产生的气泡借由可前述结构而逸散，以使压电喷墨头不会因气泡产生而导致其喷墨功能受损，进而更可延长其使用寿命。

本发明得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (10)

1.一种喷孔片结构，适用于一压电喷墨头，该喷孔片结构上至少包括：

多个喷孔，

其特征在于，所述多个喷孔系以双排并列的方式对应排列；

该喷孔片结构还包括：

多个定位孔，设置于该多个喷孔的两相对侧；以及

多个第一逃气孔，设置于第一位置，该第一位置系设置于该双排并列的该多个喷孔之间，且每一该第一逃气孔系与两相邻并列的该喷孔等距设置；

多个第二逃气孔，且该第二逃气孔设置于第二位置，介于该多个喷孔及该多个定位孔之间；

多个第三逃气孔，该第三逃气孔设置于该喷孔片结构的大区域面积。

2.如权利要求1所述的喷孔片结构，其特征在于该第一逃气孔的宽度系20-50um。

3.如权利要求1所述的喷孔片结构，其特征在于该多个第二逃气孔系为多个水平设置的沟槽状镂空结构。

4.如权利要求1所述的喷孔片结构，其特征在于该第二逃气孔的长度系实质上大于该定位孔的直径，且该第二逃气孔的宽度系100-500um。

5.如权利要求1所述的喷孔片结构，其特征在于该第二位置系为环绕该定位孔的周围。

6.如权利要求1所述的喷孔片结构，其特征在于该第三逃气孔的宽度系50-100um。

7.如权利要求1所述的喷孔片结构，其特征在于该第三逃气孔系为一斜向的镂空沟槽结构。

8.如权利要求1所述的喷孔片结构，其特征在于该喷孔片结构的边缘系为方形锯齿状边缘。

9.如权利要求1所述的喷孔片结构，其特征在于该喷孔片结构的边缘系为梯形锯齿状边缘。

10.如权利要求1所述的喷孔片结构，其特征在于该喷孔片结构的边缘系具有多个镂空沟槽。