CN1246150C - 喷墨打印头及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种喷墨印头的结构及其制程，其中喷墨印头由基板、阻隔层及喷孔片所构成，其中阻隔层的组成成分为旋涂式玻璃(即含有二氧化硅的材料)。值得注意的是，由于旋涂式玻璃对于墨水的抗蚀性较佳，故当喷墨印头采用旋涂式玻璃作为其阻隔层时，可有效提升其阻隔层对于墨水的抗蚀性。此外，还由于旋涂式玻璃的抗热性较佳，故当喷墨印头采用电阻加热组件作为其致动组件时，可降低阻隔层受到高热的影响，以避免受到高热而发生扭曲变形。

Description

喷墨打印头及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印头及其制造方法，特别是涉及一种利用旋涂式玻璃(即含有二氧化硅的材料)作为阻隔层的组成成分的喷墨打印头及其制造方法。

背景技术

近年来，在高科技产业的带动下，所有电子相关产业无不蓬勃发展。以打印机为例，在短短几年的时间内，打印技术已经从早期的撞针式打印及单色雷射打印，进步到目前的彩色喷墨打印及彩色雷射打印，甚至出现热转印打印等打印技术，可谓一日千里。目前出现在市面上的喷墨打印机，大多采用热泡式及压电式的喷墨打印头，用以将墨水散布到纸张表面，而完成文字或图案输出的打印工作。其中，气泡式的打印技术乃是利用加热器将墨水瞬间气化，因而产生高压气泡来推动墨水，并从喷孔将墨水喷出。此外，压电式的打印技术乃是利用一因施加电压而可产生形变的压电材料来瞬间挤压位于墨水腔内的墨水，并从喷孔将墨水喷出。

如图1A、1B所示，其中图1A为已知的喷墨打印头的俯视示意图，而图1B为图1A的I-I线的剖面示意图。喷墨打印头100的层状结构主要是由基板110、阻隔层120及喷孔片130所组成。首先，其中基板110具有多个致动组件112(仅绘示其一)，而这些致动组件112的功能是用以直接或间接地提供瞬间推挤墨水的力量。此外，阻隔层120则是配置在基板110上，且阻隔层120还具有多个墨水腔122(仅绘示其一)，这些墨水腔122的位置分别对应于致动组件112的位置，而这些墨水腔122的功能是用以储存墨水。另外，喷孔片130则是配置在阻隔层120上，且喷孔片130还具有多个喷孔132(仅绘示其一)，而这些喷孔132的功能是用于让受到瞬间挤压的墨水喷出至喷墨打印头100外。

如图1A、1B所示，为了将墨水导入墨水腔122内，故可在基板110上形成墨水槽孔114，且可在阻隔层120上形成墨水流道124，使得墨水可经由墨水槽孔l14而流入墨水流道124，接着再流入墨水腔122内。因此，原先已储存于墨水腔122内的墨水，再直接或间接地受到致动组件112的瞬间推动后，可经由喷孔132而喷出至喷墨打印头100外，并散布到纸张表面，因而在纸张上造成图文化的效果。

如图1A、1B所示，已知的喷墨打印头100的制作过程通常是先提供一基板100，并在基板110上制作出致动组件112之后，接着在基板110上全面形成一高分子压克力系的光阻，用以作为阻隔层120，并利用曝光及显影等方法，在光阻上同时形成墨水腔122及墨水流道124，最后再对位贴附一具有喷孔132的喷孔片130，而将喷墨打印头100加以制作完成。

如图1A、1B所示，由于目前喷墨打印头100所使用的阻隔层120的材质为高分子压克力系光阻材料，并且墨水的组成成分主要包括染料或颜料及溶剂，所以墨水极易侵蚀阻隔层120。因此，当喷墨打印头100在长期使用之后，阻隔层120的墨水腔122的内壁将持续受到墨水的侵蚀，使得墨水腔122的预设容积大小不断改变，导致喷墨打印头将难以精确地控制墨滴的体积大小，因而降低喷墨打印头的打印品质。此外，还由于高分子压克力系光阻材料的抗热性较差，故当喷墨打印头100采用电阻加热组件作为其致动组件112时，阻隔层120将很容易受到高热的影响而发生扭曲变形。

还有一种在申请号为2000-218791的日本专利公开文本所揭示的喷墨打印头，该喷墨打印头包含：玻璃基板、在玻璃基板上形成的多个隔壁、喷孔板和盖板玻璃。在隔壁之间形成墨水腔，在隔壁的端面设有喷嘴板，喷嘴板上有与各个墨水腔位置相对应的喷嘴孔，盖板玻璃覆盖在隔壁的上面。其中，在隔壁的两侧上形成玻璃层，即墨水腔的内壁由玻璃层构成，这使得这种墨水腔与现有的由高分子压克力系光阻材料构成的墨水腔相比，具有较佳的墨水抗蚀性及耐热性。

但是，这种打印头是通过阳极接合技术、以盖板玻璃为阴极、以形成在隔壁的玻璃层上的金属薄膜为阳极，在两者之间加电压而接合而成的。这种方法比起用光刻处理或类似的半导体制作工艺来形成打印头的方法来说，比较麻烦，批量生产比较困难。

发明内容

本发明的目的在于提出一种喷墨打印头及其制造方法，其主要是利用旋涂式玻璃(即含有二氧化硅的材料)作为其阻隔层的组成成分，用以取代已知的高分子压克力系光阻材料。值得注意的是，由于旋涂式玻璃对于墨水的抗蚀性优于高分子压克力系光阻材料，故采用旋涂式玻璃作为阻隔层的喷墨打印头将可有效提升该喷墨打印头阻隔层对于墨水的抗蚀性。此外，还由于旋涂式玻璃的抗热性优于高分子压克力系光阻材料，故当喷墨打印头采用电阻加热组件作为其致动组件时，可降低阻隔层受到高热的影响。

基于本发明的上述目的，本发明提供一种喷墨打印头的结构，其具有一基板、一阻隔层及一喷孔片。首先，基板具有至少一致动组件，而阻隔层配置在该基板上，且阻隔层具有至少一墨水腔，该墨水腔的位置对应于致动组件的位置，而阻隔层的组成成分包含二氧化硅，或为旋涂式玻璃。另外，喷孔片配置在该阻隔层上，其中喷孔片具有至少一喷孔，该喷孔与墨水腔相连通，其中，该阻隔层由一种混合材料形成，该混合材料包含溶于溶剂的含有二氧化硅的感光介电材料。

同样地，基于本发明的上述目的，本发明还提供一种喷墨打印头的制造方法，首先提供一基板，该基板具有至少一致动组件，接着在基板上全面形成一阻隔层，其中此阻隔层由一种混合材料形成，该混合材料包含溶于溶剂的含有二氧化硅的感光介电材料，或为旋涂式玻璃。接下来，对阻隔层进行光刻处理，用以形成至少一墨水腔，该墨水腔的位置对应于致动组件的位置。最后，在阻隔层上配置一喷孔片，其中此喷孔片具有至少一喷孔，该喷孔与墨水腔相连通。

综上所述，本发明的喷墨打印头在经过长期使用之后，由于其阻隔层的组成成分为旋涂式玻璃(即含有二氧化硅的材料)，如此可使阻隔层所具有的墨水腔的预设容积大小不易改变，使得喷墨打印头仍可精确地控制喷出的墨滴的体积，因而长期维持喷墨打印头具有原有的打印品质，进而有效增加喷墨打印头的使用寿命。

为让本发明的上述目的、特征和优点能明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图标，作详细说明如下：

附图的简要说明

图1A为已知的喷墨打印头的俯视示意图；

图1B为图1A的I-I线的剖面示意图；以及

图2A～2D为本发明的较佳实施例的剖面流程图。

具体实施方式

如图2A～2D所示，为本发明的较佳实施例的剖面流程图。如图2A所示，首先提供一基板210，并在基板210上形成多个致动组件212(仅绘示其一)，用以提供推动墨水的力量，其中基板210的材质例如为硅及金属等材质，而致动组件212例如为电阻加热组件或压电振动组件等。举例而言，当致动组件212为一电阻加热组件时，致动组件212将可瞬间加热些许墨水而产生高压气泡，用以提供推动墨水的力量。此外，当致动组件212为一压电振动组件时，致动组件212将可因施加电压而瞬间产生形变，用以提供推动墨水的力量，此时基板210作为一振动层。此外，还可形成墨水槽孔214(仅显示其局部结构)于基板210上，用以让墨水穿流其间，其中在基板210上形成墨水槽孔214的方法例如有微影及蚀刻等方法，或是机械加工法(例如机械钻孔或喷砂)等方法。

如图2B所示，接着再在基板210上全面形成一层旋涂式玻璃(即含有二氧化硅的材料)，用以作为阻隔层220。此外，旋涂式玻璃泛指一种液态介电材料，其组成成分包含溶剂及含有二氧化硅的介电材料，且通常是利用旋涂法涂布于基板210的表面。因此，当旋涂式玻璃经过适当的热处理之后，将成为一种非常近似于二氧化硅的物质(可视为二氧化硅)。值得注意的是，与高分子压克力系光阻材料相较之下，以二氧化硅为组成成分的阻隔层220将具有较佳的墨水抗蚀性及耐热性。

如图2C所示，接着使阻隔层220图案化，用以在阻隔层220上形成墨水腔222及墨水流道224，如图1A所示，其中墨水腔222的位置也对应于致动组件212的位置，用以提供一储存墨水的空间，而墨水流道224则同时与墨水腔222及墨水槽孔214相互连通。

如图2D所示，当阻隔层220的材质若采用具有感旋光性的旋涂式玻璃时，也就是采用含有感光材料的旋涂式玻璃时，则可利用曝光及显影的方式来对阻隔层220进行光刻处理而使阻隔层220图案化，用以形成墨水腔222及墨水流道224。此外，还可使阻隔层220所暴露出的表面亲水化，使得墨水腔222的内壁呈亲水性，用以提高其毛细能力，其中使墨水腔222的内壁亲水化的方法例如利用氧/氩电浆处理等方法。

同样如图2D所示，接着在阻隔层220上配置一喷孔片230，而大致完成喷墨打印头200的制作过程，其中喷孔片230具有多个喷孔232(仅绘示其一)，这些喷孔分别与对应的墨水腔222相连通。此外，喷孔片230例如为一已具有多个喷孔的镍制喷孔片，并以贴附的方式配置在阻隔层220上。另外，也可利用上述的制作阻隔层220的制造方法，在阻隔层220上制作喷孔片230，并使喷孔片230图案化以形成喷孔232。因此，墨水将可依序经由喷墨打印头200的墨水槽孔214及墨水流道224，最后流入墨水腔222，并在致动组件212的直接或间接地推动下，使得部分接近喷孔232的墨水可从喷孔232喷出。

本发明的喷墨打印头及其制造方法的主要特征在于采用旋涂式玻璃(即含有二氧化硅的材料)作为喷墨打印头的阻隔层的组成成分，用以取代已知的高分子压克力系光阻材料。值得注意的是，由于旋涂式玻璃对于墨水的抗蚀性远优于高分子压克力系光阻材料，故当本发明的喷墨打印头采用旋涂式玻璃作为其阻隔层时，将可有效提升阻隔层对于墨水的抗蚀性。此外，还由于旋涂式玻璃的抗热性也优于高分子压克力系光阻材料，故当喷墨打印头采用电阻加热组件作为其致动组件时，可降低阻隔层受到高热的影响，使得阻隔层较不易受到高热而发生扭曲变形。

虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限制本发明，任何熟习该项技艺工人，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求书的范围为准。

                 符号说明

100：(已知的)喷墨打印头

110：基板

112：致动组件

114：墨水槽孔

120：阻隔层

122：墨水腔

124：墨水流道

130：喷孔片

132：喷孔

200：(本发明的)喷墨打印头

210：基板

212：致动组件

214：墨水槽孔

220：阻隔层

222：墨水腔

224：墨水流道

230：喷孔片

232：喷孔

Claims (13)

1.一种喷墨打印头，包括：

一基板，具有至少一致动组件；

一阻隔层，配置在所述基板上，其中该阻隔层具有至少一墨水腔，该墨水腔的位置对应于该致动组件的位置，该阻隔层的组成成分包含二氧化硅；以及

一喷孔片，配置在所述阻隔层上，其中该喷孔片具有至少一喷孔，该喷孔与该墨水腔相连通，

其特征在于，该阻隔层由一种混合材料形成，该混合材料包含溶于溶剂的含有二氧化硅的感光介电材料。

2.如权利要求1所述的喷墨打印头，其特征在于，该致动组件为一电阻加热组件。

3.如权利要求1所述的喷墨打印头，其特征在于，该致动组件为一压电振动组件。

4.如权利要求1所述的喷墨打印头，其特征在于，该墨水腔的内壁呈亲水性。

5.如权利要求1所述的喷墨打印头，其特征在于，该阻隔层还具有至少一墨水流道，墨水流道与该墨水腔相连通。

6.如权利要求5所述的喷墨打印头，其特征在于，该基板还具有至少一墨水槽孔，该墨水槽孔与该墨水流道相连通。

7.一种喷墨打印头的制造方法，包括下列步骤：

提供一基板，其中该基板具有至少一致动组件；

在该基板上的整个表面形成一阻隔层，其中该阻隔层的由一种混合材料形成，该混合材料包含溶于溶剂的含有二氧化硅的感光介电材料；以及

对该阻隔层进行光刻处理，用以形成至少一墨水腔，该墨水腔的位置对应于该致动组件的位置；以及

在该阻隔层上配置一喷孔片，其中该喷孔片具有至少一喷孔，该喷孔与该墨水腔相连通。

8.如权利要求7所述的喷墨打印头的制造方法，其特征在于，该致动组件采用一电阻加热组件。

9.如权利要求7所述的喷墨打印头的制造方法，其特征在于，该致动组件采用一压电振动组件。

10.如权利要求7所述的喷墨打印头的制造方法，其特征在于，使对所述阻隔层进行光刻处理的方法包括曝光及显影。

11.如权利要求7所述的喷墨打印头的制造方法，其特征在于，在对该阻隔层进行光刻处理之后，还包括使该阻隔层所暴露出的表面亲水化，使得该墨水腔的内壁呈亲水性。

12.如权利要求8所述的喷墨打印头的制造方法，其特征在于，在使该阻隔层图案化时，还包括同时在该阻隔层上形成至少一墨水流道，该墨水流道与该墨水腔相连通。

13.如权利要求2所述的喷墨打印头的制造方法，其特征在于，在提供该基板时，该基板还同时具有至少一墨水槽孔，该墨水槽孔与该墨水流道相连通。

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