CN1915670A - 喷孔片 - Google Patents
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Abstract
一种喷孔片适用于喷墨打印头。此喷孔片包括喷孔层及填充物。喷孔层具有喷孔与至少一个沟渠，其中喷孔贯穿喷孔层，而沟渠位于喷孔层的表面并围绕喷孔，且沟渠与喷孔相隔一段距离。填充物填充于沟渠内，且填充物表面的润湿角不同于喷孔层表面的润湿角。此喷孔片具有较高的表面抗磨耗性及较低的喷孔堵塞的机率。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷孔片，且特别涉及一种适用于喷墨打印头，且具有较高表面抗磨耗性及较低喷孔堵塞机率的喷孔片。
背景技术
数字喷印技术主要是将微小液滴按照预定图案涂布在载体上。将液滴缩小的能力及喷印位置的控制精度决定打印分辨率的等级，甚至决定喷印元件的合格率的关键，而这些品质的关键与喷墨打印头的喷孔片的结构息息相关。因此，无论是热气泡式或压电式的喷墨打印头的喷孔片已成为不可忽视的研发重点。
美国6,364,456号专利披露一种喷墨打印头的喷孔片的表面涂层，其特点在于全面性地涂布抗润湿材料在喷孔片的表面以形成抗润湿层。然而，在抗润湿层邻近于喷孔片的喷孔的内缘容易受到清洁用的刮板所刮伤，因而造成抗润湿层的邻近喷孔的内缘的破坏，这会导致液滴的喷出方向歪斜。
美国6,209,331号专利披露一种高效率喷孔片及使用该喷孔片的喷墨打印头，其特点在于将抗润湿材料形成在喷孔片的喷孔的沉降处以形成抗润湿层，使得清洁用的刮板将不会刮伤位于沉降处的抗润湿层。然而，残留在喷孔沉降处的溶液无法受到刮板所刮除，并在干涸之后堵塞喷孔。
美国6,484,399号专利披露一种喷墨打印头及其制造方法，其特点在于先形成抗润湿层在喷孔片表面以后，接着以光刻技术在喷孔片的喷孔的外围形成一圈可润湿层，用以隔绝不同颜色墨水的流动，因而避免不同颜色墨水相互混合。然而，在抗润湿层的邻近于喷孔片的喷孔的内缘容易受到清洁用的刮板所刮伤，因而造成抗润湿层的邻近喷孔的内缘的破坏，这会导致液滴的喷出方向歪斜。
由于目前数字喷印技术已经发展成熟，使得工业数字喷印技术成为必然发展的趋势。因此，对于应用多元的工业溶液的喷印需求，如何提高喷孔片的表面抗磨耗性及克服喷孔片的喷孔堵塞的问题日益重要。
发明内容
本发明的目的就是提供一种喷孔片，用以提高喷孔片的表面抗磨耗性。
本发明的另一目的就是提供一种喷孔片，用以降低喷孔片的喷孔堵塞的机率。
本发明的又一目的就是提供一种喷孔片，用以降低喷墨打印头的表面发生混墨的机率。
基于本发明之上述目的或其它目的，本发明提出一种喷孔片，其适用于喷墨打印头。此喷孔片包括喷孔层及填充物。喷孔层具有喷孔与至少一个沟渠，其中喷孔贯穿喷孔层，而沟渠位于喷孔层的表面并围绕喷孔，且沟渠与喷孔相隔一段距离。填充物填充于沟渠内，且填充物表面的润湿角不同于喷孔层表面的润湿角。由于喷孔片所喷印的墨水包括含有溶剂基与水基等溶液，所以本发明可通过上述填充物来调整喷孔层的位于喷孔外围的局部区域其表面的润湿角。
依照本发明之一实施例，沟渠可为环状沟渠、连续沟渠或断续沟渠。
依照本发明之一实施例，当喷孔层具有多个环状沟渠时，这些沟渠可同心环状地环绕喷孔。
依照本发明之一实施例，当喷孔层具有多个沟渠时，这些沟渠可包括至少一个环状沟渠及至少一个径向沟渠，而径向沟渠与环状沟渠交错。
依照本发明之一实施例，喷孔层的材质可为可润湿性材质，且填充物的材质可为相对于上述可润湿性材质的抗润湿性材质。此外，上述可润湿性材质可包括镍、硅或含有皂基的材质。另外，上述抗润湿性材质可包括四氟化碳。
依照本发明之一实施例，喷孔层的材质可为抗润湿性材质，且填充物的材质可为相对于抗润湿性材质的可润湿性材质。此外，上述抗润湿性材质可包括聚酰亚胺。另外，上述可润湿性材质可包括镍或含有皂基的材质。
基于上述，本发明的喷孔片乃是在喷孔层的喷孔的外围的形成沟渠，并镶嵌填充物于此沟渠内，在将多个填充物填入这些沟渠内以后，可在喷孔层的喷孔外围的表面上形成墨水集中区域或溶液集中区域，以抑制残留墨水或溶液流到喷孔层表面的其它区域。
为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1A为本发明的第一实施例的一种喷孔片的局部俯视图。
图1B为图1A的线I-I处的剖面图。
图2A至图2D所示为第一实施例的喷孔片的一种制造方法。
图3A至图3D所示为第一实施例的喷孔片的另一种制造方法。
图4A为本发明的第二实施例的一种喷孔片的局部俯视图。
图4B为图4A的线II-II处的剖面图。
图5为本发明的第三实施例的一种喷孔片的局部俯视图。
图6为本发明的第四实施例的一种喷孔片的局部俯视图。
主要元件标记说明
100：喷孔片
110：喷孔层
110a：表面
112：喷孔
114：沟渠
120：填充物
120a：表面
202：导电载板
204：第一绝缘图案
206：第二绝缘图案
208：喷孔层
210：喷孔
212：沟渠
214：凹陷部
216：填充物
218：喷孔片
302：喷孔层
304：掩膜图案
306：掩膜图案
308：喷孔
310：沟渠
312：填充物
314：喷孔片
400：喷孔片
410：喷孔层
410a：表面
412：喷孔
414：沟渠
420：填充物
420a：表面
500：喷孔片
510：喷孔层
510a：表面
512：喷孔
514：环状断续沟渠
520：填充物
520a：表面
600：喷孔片
610：喷孔层
610a：表面
612：喷孔
614a：环状连续沟渠
614b：环状断续沟渠
614c：径向沟渠
620：填充物
620a：表面
具体实施方式
图1A为本发明的第一实施例的一种喷孔片的局部俯视图，图1B为图1A的线I-I的剖面图。请参照图1A及图1B，第一实施例的喷孔片100适用于喷墨打印头，并包括喷孔层110。喷孔层110具有喷孔112，其贯穿喷孔层110，使得应用喷孔片100的喷墨打印头可通过喷孔112将墨滴或液滴喷出。
为了让残留在喷孔层110的喷孔112附近的表面110a上的墨水或溶液不会任意流动至喷孔层110的表面110a的其它区域，喷孔层110还具有沟渠114，其位于喷孔层110的表面110a并围绕喷孔112，且沟渠114与喷孔112相隔一段距离。此外，喷孔片100还包括填充物120，其填充于沟渠114内，且填充物120表面120a的润湿角(wetting angle)设定不同于喷孔层110表面110a的润湿角
在第一实施例中，当喷孔层110的材质为可润湿性材质(例如镍、硅或含有皂基的材质)，且填充物120的材质为相对于上述可润湿性材质的抗润湿性材质(例如四氟化碳)时，填充物120表面120a的润湿角大于喷孔层110表面110a的润湿角。相反地，当喷孔层110的材质为抗润湿性材质(例如聚酰亚胺(polyimide))，且填充物120的材质为相对于上述抗润湿性材质的可润湿性材质(例如镍或含有皂基的材质)时，填充物120表面120a的润湿角小于喷孔层110表面110a的润湿角。
无论是上述何种材质设定，这些材质设定都会在喷孔层110的喷孔112周围的表面110a形成墨水集中区域或溶液集中区域，因而让残留在喷孔层110的喷孔112附近的表面110a上的墨水或溶液不会任意流动至喷孔层110表面110a的其它区域，进而降低喷墨打印头的表面发生混墨的机率。
下文将配合附图来依次说明两种第一实施例的喷孔片的制造方法，其中一种方法应用加成法，另一种方法应用减成法。
图2A至图2D为第一实施例的喷孔片的一种制造方法。请参照图2A，首先提供导电载板202，并在导电载板202上形成第一绝缘图案204及第二绝缘图案206，其中第一绝缘图案204位于导电载板202上，而第二绝缘图案206则位于第一绝缘图案204上。
请参照图2B，接着以电铸方式，在导电载板202上形成喷孔层208，其材质例如为镍，并通过第一绝缘图案204及第二绝缘图案206，同时在喷孔层208上形成喷孔210及沟渠212，并可通过改变第二绝缘图案206的厚度及分布来调整沟渠212所需的深度及分布。
请参照图2C，在形成喷孔层208之后，接着移除导电载板202、第一绝缘图案204及第二绝缘图案206，以暴露出喷孔层208的沟渠212。值得注意的是，在电铸形成喷孔层208的过程中，第一绝缘图案204的形成乃是为了在喷孔层208上直接形成喷孔210，故在移除第一绝缘图案204之后，将在喷孔层208上形成凹陷区214，其范围涵盖喷孔210及沟渠212，而沟渠212则是位于凹陷区214的底部。
请参照图2D，在暴露出沟渠212之后，接着将填充物216填充于沟渠212内，而完成喷孔片218的制造。将填充物216形成于沟渠212内的方式可先以旋涂(spin coating)、喷雾(spray)、蒸镀(evaporation)或浸渍(dipping)等方式，全面性将填充材料附着在喷孔层208的表面及其沟渠212内，再利用等离子体(plasma)来移除位于沟渠212以外的填充材料，而保留仅位于沟渠212内的填充材料，以成为在沟渠212内的填充物216。此外，将填充物216形成于沟渠212内的方式也可为按需滴出(drop on demand)。
图3A至图3D为第一实施例的喷孔片的另一种制造方法。请参照图3A，首先提供喷孔层302，并将两掩膜图案304及306分别形成在喷孔层302的两面，而这些掩膜图案304及306例如以光刻的方式来制造在喷孔层302的两面，而且这些掩膜图案304及306还分别局部地暴露出喷孔层302的两面。请参照图3B，接着以蚀刻的方式，移除图3A的喷孔层302所暴露出来的部分，因而在喷孔层302上形成喷孔308及沟渠310，并可通过下层的掩膜图案306及控制蚀刻速率来定义沟渠310的分布及深度。请参照图3C，在喷孔层302上形成喷孔308及沟渠310之后，接着移除两掩膜图案304及306。请参照图3D，在移除两掩膜图案304及306之后，接着将填充物312填充于沟渠310内，而完成喷孔片314的制造，其中将填充物312填充于沟渠310内的作法已披露于图2D的将填充物216填充于沟渠212内的相关说明，故在此不再赘述。
值得注意的是，在上述的第一实施例中，喷孔片的喷孔层仅具有单一环状连续沟渠，在下面的多个实施例中将介绍不同类型沟渠及其排列方式。
图4A为本发明的第二实施例的一种喷孔片的局部俯视图，图4B为图4A的线II-II处的剖面图。请参照图4A及图4B，第二实施例的喷孔片400具有喷孔层410。喷孔层410具有喷孔412，其贯穿喷孔层410。与第一实施例的具有单一环状连续沟渠214的喷孔层210相比，第二实施例的喷孔片400的喷孔层410还具有两环状连续沟渠414，其位于喷孔层410的表面410a，并以同心环状的方式环绕喷孔412，且这些沟渠414还分别与喷孔412相隔一段距离。此外，为了局部地调整喷孔层410的喷孔412外围的表面410a的湿润性，第二实施例的喷孔片400还包括多个填充物420，其分别填充于这些沟渠414内，且这些填充物420表面420a的润湿角设定不同于喷孔层410表面410a的润湿角。
图5为本发明的第三实施例的一种喷孔片的局部俯视图。请参照图5，第三实施例的喷孔片500包括喷孔层510。喷孔层510具有喷孔512，其贯穿喷孔层510。与图4A的第二实施例的喷孔片400相比，第三实施例的喷孔片500的喷孔层510具有三个环状断续沟渠514，其位于喷孔层510的表面510a，并以同心环状的方式环绕喷孔512，且这些沟渠514还分别与喷孔512相隔一段距离。此外，为了局部地调整喷孔层510的喷孔512外围的表面510a的湿润性，第三实施例的喷孔片500还包括多个填充物520，其分别填入这些环状断续沟渠514内，且这些填充物520表面520a的润湿角设定不同于喷孔层510表面510a的润湿角。
图6为本发明的第四实施例的一种喷孔片的局部俯视图。请参照图6，第四实施例的喷孔片600包括喷孔层610。喷孔层610具有喷孔612，其贯穿喷孔层610。与图4A的第二实施例的喷孔片400相比，第四实施例的喷孔片600的喷孔层610具有环状连续沟渠614a及多个环状断续沟渠614b，其位于喷孔层610表面610a，并以同心环状的方式环绕喷孔612，并且喷孔层610还可具有多个径向沟渠614c，其也位于喷孔层610表面610a，并可与这些环状断续沟渠614b交错。上述这些沟渠614a、614b及614c还分别与喷孔612相隔一段距离。此外，为了局部地调整喷孔层610的喷孔612外围的表面610a的湿润性，第三实施例的喷孔片600还包括多个填充物620，其分别填入这些环状断续沟渠614内，且这些填充物620表面620a的润湿角设定不同于喷孔层610表面610a的润湿角。
依照本发明之特征，喷孔片的喷孔层可具有一个或多个沟渠，而沟渠的类型则包括环状连续沟渠、环状断续沟渠及径向沟渠等。当喷孔层具有多个环状沟渠时，这些环状沟渠可以同心环状的方式环绕喷孔层的喷孔。
综上所述，本发明的喷孔片乃是在喷孔层的喷孔的外围的形成沟渠，并镶嵌填充物在此沟渠内，在将多个填充物填入这些沟渠内以后，可在喷孔层的喷孔外围的表面上形成墨水集中区域或溶液集中区域，以抑制残留墨水或溶液流到喷孔层表面的其它区域，进而降低喷墨打印头的表面发生混墨的机率，例如降低彩色喷墨打印头的表面发生墨水混色的机率。
由于上述镶嵌于喷孔层内的填充物其侧缘并未暴露于外，所以在清洁用的刮板刮过喷孔层的表面以后，填充物较不易被刮板所刮伤，因而提高喷孔片的表面抗磨耗性。此外，由于喷孔层的喷孔的内壁为单一性质，例如可润湿性或抗润湿性，使得经过喷孔的墨水或溶液较不易残留及干涸在喷孔内，因而降低喷孔堵塞的机率。
虽然本发明已以多个实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视后附之权利要求所界定者为准。
Claims (22)
1.一种喷孔片，适用于喷墨打印头，其特征在于该喷孔片包括：
喷孔层，具有喷孔与沟渠，其中该喷孔贯穿该喷孔层，而该沟渠位于该喷孔层的表面并围绕该喷孔，且该沟渠与该喷孔相隔一段距离；以及
填充物，填充于该沟渠内，该填充物表面的润湿角不同于该喷孔层表面的润湿角。
2.根据权利要求1所述的喷孔片，其特征在于该沟渠为环状沟渠。
3.根据权利要求2所述的喷孔片，其特征在于该沟渠为连续沟渠。
4.根据权利要求2所述的喷孔片，其特征在于该沟渠为断续沟渠。
5.根据权利要求1所述的喷孔片，其特征在于该喷孔层的材质为可润湿性材质，且该填充物的材质为相对于该可润湿材质的抗润湿性材质。
6.根据权利要求5所述的喷孔片，其特征在于该可润湿性材质包括镍、硅或含有皂基的材质。
7.根据权利要求5所述的喷孔片，其特征在于该抗润湿性材质包括四氟化碳。
8.根据权利要求1所述的喷孔片，其特征在于该喷孔层的材质为抗润湿性材质，且该填充物的材质为相对于该抗润湿性材质的可润湿性材质。
9.根据权利要求8所述的喷孔片，其特征在于该抗润湿性材质包括聚酰亚胺。
10.根据权利要求8所述的喷孔片，其特征在于该可润湿性材质包括镍或含有皂基的材质。
11.一种喷孔片，适用于喷墨打印头，其特征在于该喷孔片包括：
喷孔层，具有喷孔与多个沟渠，其中该喷孔贯穿该喷孔层，而上述这些沟渠位于该喷孔层的表面并围绕该喷孔，且上述这些沟渠分别与该喷孔相隔一段距离；以及
多个填充物，分别填充于上述这些沟渠内，上述这些填充物表面的润湿角不同于该喷孔层表面的润湿角。
12.根据权利要求11所述的喷孔片，其特征在于上述这些沟渠之一为环状沟渠。
13.根据权利要求12所述的喷孔片，其特征在于上述这些沟渠之一为连续沟渠。
14.根据权利要求12所述的喷孔片，其特征在于上述这些沟渠之一为断续沟渠。
15.根据权利要求12所述的喷孔片，其特征在于上述这些沟渠是同心环状地环绕该喷孔。
16.根据权利要求11所述的喷孔片，其特征在于上述这些沟渠包括至少一个环状沟渠及至少一个径向沟渠，而该径向沟渠是与该环状沟渠交错。
17.根据权利要求11所述的喷孔片，其特征在于该喷孔层的材质为可润湿性材质，且上述这些填充物的材质为相对于该可润湿性材质的抗润湿性材质。
18.根据权利要求17所述的喷孔片，其特征在于该可润湿性材质包括镍、硅或含有皂基的材质。
19.根据权利要求17所述的喷孔片，其特征在于该抗润湿性材质包括四氟化碳。
20.根据权利要求11所述的喷孔片，其特征在于该喷孔层的材质为抗润湿性材质，且上述这些填充物的材质为相对于该抗润湿性材质的可润湿性材质。
21.根据权利要求20所述的喷孔片，其特征在于该抗润湿性材质包括聚酰亚胺。
22.根据权利要求20所述的喷孔片，其特征在于该可润湿性材质包括镍或含有皂基的材质。
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