CN1311973C

CN1311973C - 热泡式喷墨打印头及其制作过程

Info

Publication number: CN1311973C
Application number: CNB031594409A
Authority: CN
Inventors: 庄至顺; 杨明勋
Original assignee: Feihe Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2023-09-22
Also published as: CN1600548A

Abstract

一种热泡式喷墨打印头及其制作过程，适用于一个边缘进给供墨方式的热泡式喷墨打印头。这种热泡式喷墨打印头的制作过程主要是先将一个喷孔片堆叠在一个位于喷墨芯片的表面的墨腔层之上，再在喷孔片上形成多个喷孔，故可省略喷孔片的精确对位接合到墨腔层的步骤。此外，还可利用一个覆盖片作为喷孔片与墨盒的供墨口的连接接口，此覆盖片无需精确地对位接合到喷孔片，并利用覆盖片的开口暴露出这些喷孔。因此，此热泡式喷墨印头的制作过程将可有效地降低热泡式喷墨打印头的整体制作成本。

Description

热泡式喷墨打印头及其制作过程

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印头(inkjet print-head)，特别涉及一种热泡式(thermal bubble)喷墨打印头及其制作过程。

背景技术

近年来在高科技产业的带动发展之下，所有电子相关产业无不突飞猛进。就打印机而言，在短短几年的时间之内，打印技术已经从早期的针式打印及单色激光打印，一直进步到目前的彩色喷墨打印和彩色激光打印，甚至出现热转印打印等打印技术。然而，就常见的喷墨打印机而言，目前出现在市面上的喷墨打印机所应用的打印技术不外乎热泡式(thermalbubble)或压电式(piezoelectric)的喷墨技术，用来将墨水靶击到记录媒介，例如纸张等，因而在记录媒介的表面形成文字或图案。其中，气泡式的打印技术是利用加热组件(heater)将墨水瞬间气化，因而产生高压气泡来推动墨水，再将墨水经由喷孔射出而形成墨滴(droplet)。此外，压电式的打印技术是利用因施加电压而产生形变的压电材料(piezoelectricmaterial)来制作驱动器(actuator)，因此可施加电压到驱动器来挤压位于墨盒(ink chamber)内的墨水，再将墨水经由喷孔射出而形成墨滴。

就热泡式喷墨技术而言，供墨方式大致有中央进给(central feed)和边缘进给(edgefeed)两种。首先，中央进给的供墨方式是凿穿喷墨芯片的中央部分，用来形成一个狭长状的墨水入口(ink slot)，故可依次经由喷墨芯片的中央的墨水入口，以及经由墨腔层(chamberlayer)所形成的墨水流道(ink channel)，而将墨水供应到喷墨芯片的表面的加热组件。此外，边缘进给的供墨方式是将墨腔层所形成的墨水流道向外延伸到喷墨芯片的边缘，故可经由墨腔层的墨水流道，将墨水直接供应到喷墨芯片的表面的加热组件上方。

参见图1，显示了现有的一种边缘进给式供墨的热泡式喷墨打印头的剖面示意图。热泡式喷墨打印头100主要包括喷墨芯片110、墨腔层120和喷孔片130。首先，喷墨芯片110具有多个加热组件112，配置在喷墨芯片110的表面110a。此外，墨腔层120也配置在喷墨芯片110的表面，并形成多个墨水流道122，其中这些墨水流道122的一端分别暴露出这些加热组件112，而这些墨水流道122的另一端则分别延伸到墨腔层120的侧面。再者，喷孔片130堆叠在墨腔层120之上，并具有多个喷孔132，贯穿喷孔片130，且这些喷孔132的位置分别对应于这些加热组件112的位置，并利用喷孔片130的外缘部分直接装配到墨盒10的供墨口12。因此，墨水可沿着流动方向14，从喷墨芯片110的侧沿的墨水流道122，流到加热组件112之上，并经由加热组件112将墨水瞬间气化，因而产生高压气泡来推动墨水，再将墨水经由喷孔132射出而形成墨滴(droplet)。

如上所述，由于喷孔片130的材料采用高分子化合物(maeromoleeular compounds)，并利用激光钻孔(laser drilling)的方式，例如准分子激光(excimer laser)或钇铝石榴石激光(YAG laser)，将这些喷孔132精确地形成在喷孔片130上，接着再将喷孔片130准确地接合到墨腔层120，并使喷孔132的位置将可分别对应于加热组件112的位置。然而，由于利用激光钻孔的方式在喷孔片130上形成这些喷孔132的成本较高，同时必须采用较精确的对位接合的技术及设备，才能将喷墨芯片110及墨腔层120准确地接合到喷孔片130上，因此将无法有效降低喷墨打打印头100的制作成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是提供一种热泡式喷墨打印头及其制作过程，用来降低热泡式喷墨打印头的制作成本。

为达到本发明的上述目的，本发明提出了一种热泡式喷墨打印头，适用于装配到一个墨盒的供墨口，这种热泡式喷墨打印头具有一个喷墨芯片、一个墨腔层、一个喷孔片和一个覆盖片。首先，喷墨芯片具有一个表面和多个加热组件，其中这些加热组件配置在喷墨芯片的上述表面。此外，墨腔层堆叠在喷墨芯片的上述表面，并具有多个墨水流道，且这些墨水流道的一端分别暴露出这些加热组件，而这些墨水流道的另一端则分别延伸到墨腔层的侧面。另外，喷孔片堆叠在墨腔层之上，并具有多个喷孔，贯穿喷孔片，且这些喷孔的位置分别对应于这些加热组件的位置。再者，覆盖片堆叠在喷孔片之上，并具有至少一个开口，贯穿覆盖片，且暴露出至少一个喷孔，而覆盖片的外缘适于装配到墨盒的供墨口。

为达到本发明的上述目的，本发明还提出一种热泡式喷墨打印头的制作过程。首先，提供一个喷墨芯片和一个墨腔层，其中喷墨芯片具有一个表面和多个加热组件，而这些加热组件配置在喷墨芯片的上述表面，且墨腔层堆叠在喷墨芯片的上述表面，而墨腔层具有多个墨水流道，且这些墨水流道的一端分别暴露出这些加热组件，而这些墨水流道的另一端则分别延伸到墨腔层的侧面。接着，在墨腔层之上堆叠一个喷孔片。之后，在喷孔片上形成多个喷孔，其中这些喷孔的位置分别对应于这些加热组件的位置。然后，在喷孔片上堆叠一个覆盖片，其中，覆盖片具有至少一个开口，贯穿覆盖片，并暴露出至少一个喷孔。

基于上述，本发明是先将一个喷孔片堆叠在一个位于喷墨芯片的表面的墨腔层上，再在喷孔片上形成多个喷孔，就可省略现有的“将一个已形成喷孔的喷孔片精确地对位接合到墨腔层”的步骤。此外，本发明还利用一个覆盖片作为喷孔片与墨盒的供墨口的连接接口，且覆盖片不需精确地对位接合到喷孔片，故与“喷孔片的精确对位接合到墨腔层的制作成本”相比，额外增加的覆盖片的制作成本相对较低。因此，本发明将可有效地降低热泡式喷墨打印头的整体制作成本。

附图说明

图1是现有的一种边缘进给式供墨的热泡式喷墨打印头的剖面示意图；

图2是本发明的较佳实施例的热泡式喷墨打印头的剖面示意图：

图3(A)～3(C)是本发明的较佳实施例的热泡式喷墨打印头制程的剖面图；

图4是图2的热泡式喷墨打印头的局部俯视图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，现结合一个较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

参见图2，是本发明的较佳实施例的热泡式喷墨打印头的剖面示意图。热泡式喷墨打印头200主要包括喷墨芯片210、墨腔层220、喷孔片230和覆盖片240。首先，喷墨芯片210具有多个加热组件212，配置在喷墨芯片210的表面，比如配置在喷墨芯片210的表面的侧面。此外，墨腔层220也配置在喷墨芯片210的表面，并形成多个墨水流道222，其中这些墨水流道222的一端分别暴露出这些加热组件212，而这些墨水流道的另一端则分别延伸到墨腔层220的侧沿。另外，喷孔片230堆叠在墨腔层220之上，并具有多个喷孔232，贯穿喷孔片230，且这些喷孔232的位置分别对应于这些加热组件212的位置。再者，覆盖片240堆叠在喷孔片230之上，并具有至少一个开口242，贯穿覆盖片240，且暴露出这些喷孔，而覆盖片240的外缘适于装配到墨盒20的供墨口22。因此，墨水可沿着流动方向24，从喷墨芯片210的侧沿的墨水流道222，流到加热组件212之上，并经由加热组件212将墨水瞬间气化，因而产生高压气泡来推动墨水，再将墨水经由喷孔232射出而形成墨滴。

为了详细说明本发明的较佳实施例的热泡式喷墨打印头的制作过程，请依次参考图3(A)～图3(D)图及下文，其中图3(A)～3(D)是本发明的较佳实施例的热泡式喷墨打印头制作过程的剖面图。

参考图3(A)，提供一个喷墨芯片210和一个墨腔层220，其中喷墨芯片210具有多个加热组件212，而这些加热组件212配置在喷墨芯片210的表面210a，且墨腔层220堆叠在喷墨芯片210的表面210a，而墨腔层220具有多个墨水流道222，且这些墨水流道222的一端分别暴露出这些加热组件212，而这些墨水流道222的另一端分别延伸到墨腔层220的侧面。当墨腔层220的材质采用光阻(Photo-Resist，PR)时，可利用光刻(photolithography)的方式，即利用曝光(exposing)和显影(development)的方式，将这些墨水流道222直接形成在墨腔层230上。

参考图3(B)，在墨腔层220上堆叠一个喷孔片230，其中喷孔片230的材料可为光阻(Photo-Resister)、高分子材料或金属等，而高分子材料又可以是如聚醯乙胺(Plovimide)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate)，简称PMMA)、聚酯(PET)或环氧树酯(Expoxy)等，而金属材料则可以是如不锈钢(stainless steel)或镍(Ni)。

参考图3(C)，在喷孔片上形成多个喷孔232，其中这些喷孔232的位置分别对应于这些加热组件212的位置。同样地，当喷孔片230的材质采用光阻(PR)时，可利用光刻的方式，即利用曝光和显影的方式，将这些喷孔232直接形成在喷孔片230上，并且使得这些喷孔232的位置均可分别对应这些加热组件212的位置。

参考图3(D)，在喷孔片230上堆叠一个覆盖片240，其中覆盖片240具有至少一个开口242，贯穿覆盖片240，并暴露出这些喷孔232。同时参考图4，是图2的热泡式喷墨打印头的局部俯视图。在本发明的较佳实施例中，覆盖片240的材质可包括硅(silicon)、金属材料、陶瓷材料(ceramic material)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(TiO2)或高分子材料等，其中高分子材料又可以是例如聚醯乙胺(Ployimide)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methylmethacrylate)，简称PMMA)、聚酯(PET)或环氧树酯(Expoxy)等，并利用干式蚀刻(dryetching)、湿式蚀刻(wet etching)或机械加工(machining)等图案化的方式，在覆盖片240上形成这些开口242，其中这些开口242的内径远大于喷孔232的内径。同时，在喷孔片230之上堆叠覆盖片240以后，覆盖片240的单一矩形状的开口242可同时暴露出整排的多个喷孔232，如图4所示。而且，墨腔层220的顶面可对应贴附到两开口242之间的局部覆盖片240的底面，如图3(D)所示。

再参考图2，覆盖片240的厚度必须控制在某个默认值以下，使得喷孔232的顶端与记录媒介(例如纸张)之间的距离可以获得良好的控制。为了薄化覆盖片240的厚度，在堆叠覆盖片240到喷孔片230之上以前，可预先利用化学机械研磨(CMP)或其它薄化技术，来有效地减少覆盖片240的厚度，但是薄化后的覆盖片240必须提供足够的结构强度，用来定位其下的喷孔片230、墨腔层220和喷墨芯片210在墨盒20的供墨口22之内。

本发明的较佳实施例的技术特征是将一个由光阻所制成的喷孔片堆叠在一个位于喷墨芯片的表面的墨腔层之上，接着再利用曝光和显影的方式，将多个喷孔直接形成在喷孔片上。此外，本发明的较佳实施例的另一技术特征是利用一个覆盖片来作为结构连接用的媒介，用来将已堆叠完成的喷墨芯片、墨腔层和喷孔片装配到墨盒的供墨口，并利用覆盖片的开口暴露出喷孔片的多个喷孔，使得墨滴能够顺利地经由喷孔而射出到外界。值得注意的是，由于覆盖片的这些开口只需暴露出喷孔片的这些喷孔，所以覆盖片将不需精确地对位接合到喷孔片。

综上所述，本发明的热泡式喷墨打印头制作过程是先将一个喷孔片堆叠在一个位于喷墨芯片的表面的墨腔层之上，再在喷孔片上形成多个喷孔，因此可省略现有技术中的“将一个已形成喷孔的喷孔片精确地对位接合到墨腔层”的步骤。此外，本发明还利用一个覆盖片作为喷孔片与墨盒的供墨口的连接接口，且覆盖片不需精确地对位接合到喷孔片，故与“喷孔片的精确对位接合到墨腔层的制作成本”相比，额外增加的覆盖片的制作成本仍相对较低。因此，本发明将可有效地降低此热泡式喷墨打印头的整体制作成本。

上述仅为本发明的一个较佳实施利，并非用来限定本发明的范围，在不脱离本发明的精神和范围内，所作的任何改动与修饰，都属于本发明的保护范围，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

附图符号说明

10、20：墨盒 12、22：供墨口

14、24：流动方向

100：热泡式喷墨打印头 110：喷墨芯片

110a：表面 112：加热组件

120：墨腔层 122：墨水流道

130：喷孔片 132：喷孔

200：热泡式喷墨打印头 210：喷墨芯片

210a：表面 212：加热组件

220：墨腔层 222：墨水流道

230：喷孔片 232：喷孔

240：覆盖片 242：开口

Claims

1.一种热泡式喷墨打印头，适用于装配在一个墨盒的一个供墨口，其特征在于，所述热泡式喷墨打印头至少包括：

一个喷墨芯片，具有一个表面和多个加热组件，其中所述这些加热组件配置在所述喷墨芯片的所述表面；

一个墨腔层，堆叠在所述喷墨芯片的所述表面，并具有多个墨水流道，且所述这些墨水流道的一端分别暴露出所述这些加热组件，而所述这些墨水流道的另一端分别延伸到所述墨腔层的侧面；以及

一个喷孔片，堆叠在所述墨腔层之上，并具有多个喷孔，贯穿所述喷孔片，且所述这些喷孔的位置分别对应于所述这些加热组件的位置；以及

一个覆盖片，堆叠在所述喷孔片之上，并具有至少一个开口，贯穿所述覆盖片，且暴露出至少一个所述这些喷孔，而所述覆盖片的外缘适于装配到所述墨盒的所述供墨口。

2.如权利要求1所述的热泡式喷墨打印头，其特征在于，所述这些加热组件分布在所述喷墨芯片的所述表面的侧沿。

3.如权利要求1所述的热泡式喷墨打印头，其特征在于，所述喷孔片的材料包括光阻、非感旋光性高分子或金属的其中之一。

4.如权利要求1所述的热泡式喷墨打印头，其特征在于，所述覆盖片的材料包括硅、金属、陶瓷材料、氧化钛、氧化锆或高分子材料的其中之一。

5.如权利要求1所述的热泡式喷墨打印头，其特征在于，所述开口的内径大于所述喷孔的内径。

6.一种热泡式喷墨打印头的制作过程，其特征在于，至少包括下列步骤：

提供一个喷墨芯片和一个墨腔层，其中所述喷墨芯片具有一个表面和多个加热组件，而所述这些加热组件配置在所述喷墨芯片的所述表面，且所述墨腔层堆叠在所述喷墨芯片的所述表面，而所述墨腔层具有多个墨水流道，且所述这些墨水流道的一端分别暴露出所述这些加热组件，而所述这些墨水流道的另一端分别延伸到所述墨腔层的侧面；

堆栈一个喷孔片在所述墨腔层之上；

形成多个喷孔在所述喷孔片上，其中所述这些喷孔的位置分别对应于所述这些加热组件的位置；以及

堆叠一个覆盖片在所述喷孔片之上，其中所述覆盖片具有至少一个开口，贯穿所述覆盖片，并暴露出至少一个所述这些喷孔。

7.如权利要求6所述的热泡式喷墨打印头的制作过程，其特征在于，所述这些加热组件配置在所述喷墨芯片的所述表面的侧沿。

8.如权利要求6所述的热泡式喷墨打印头的制作过程，其特征在于，所述喷孔片的材料包括光阻、非感旋光性高分子或金属的其中之一。

9.如权利要求8所述的热泡式喷墨打印头的制作过程，其特征在于，所述喷孔片的所述喷孔的形成方式包括光刻。

10.如权利要求6所述的热泡式喷墨打印头的制作过程，其特征在于，所述覆盖片的材料包括硅、金属、陶瓷材料、氧化钛、氧化锆或高分子材料的其中之一。