CN1970300A - 在喷墨打印头喷嘴板的表面上形成疏水性涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种在喷墨打印头的喷嘴板表面上形成疏水性涂层的方法。根据所述方法，在所述喷嘴板内形成多个喷嘴，并在所述喷嘴板的表面上叠置膜，以覆盖每一喷嘴的出口。之后，采用电镀法，在每一喷嘴的内壁上以及覆盖每一喷嘴的膜的内表面上形成预定金属层。接下来，从喷嘴板的表面去除所述膜，并在所述喷嘴板的表面上形成疏水性涂层，以覆盖通过每一喷嘴的出口暴露的金属层。之后，去除在每一喷嘴的内壁上形成的金属层和在所述金属层的表面上形成的疏水性涂层。
Description
技术领域
本发明涉及喷墨打印头，更具体而言，涉及一种在喷墨打印头的喷嘴板的表面上形成疏水性涂层的方法。
背景技术
喷墨打印头是一种将细小的墨滴喷到记录媒质的预期位置，从而打印具有预定颜色的图像的器件。根据喷墨方法，可以将喷墨打印头粗略分为两种类型的打印头。所述的两种类型的打印头中的一种是采用热源在墨水中产生气泡并利用气泡的膨胀力喷射的热驱动型喷墨打印头，另一种是使压电元件变形并利用由所述压电元件的变形导致的施加到墨水上的压力喷射墨水的压电型喷墨打印头。
图1是说明示范性压电型喷墨打印头的构造的截面图。
参考图1，通道板10包括支管13、多个限流器12和多个压力室11。喷嘴板20包括多个喷嘴22，每一喷嘴22对应于每一压力室11。而且，在通道板10的上部提供了压电致动器40。支管13是供应从墨水存储器(未示出)流至每一压力室16的墨水的通道，每一限流器12是墨水通过其从支管13流入每一压力室11的通道。作为填充了有待喷出的墨水的空间的多个压力室16布置在支管13的一侧或两侧。随着压电致动器40被驱动，每一压力室11改变其体积，由此建立喷出墨水或流入墨水所需的压力变化。出于这一目的，构成包含在通道板10内的每一压力室11的顶壁的部分起着振动板14的作用，其通过驱动压电致动器40而变形。
压电致动器40包括在通道板10上连续叠置的下部电极41、压电层42和上部电极43。在下部电极41和通道板10之间形成作为绝缘层的氧化硅层31。在氧化硅层31的整个表面上形成起着公共电极作用的下部电极41。在下部电极41上形成压电层42，使得压电层42位于多个压力室16上。在压电层42上形成上部电极43，其起到向压电层42施加电压的驱动电极的作用。
在具有上述构造的喷墨打印头中，喷嘴板20表面的防水处理对通过每一喷嘴22喷射的墨滴的方向性、喷射速度等喷射性能具有直接影响。也就是说，为了改善墨水喷射性能，位于喷嘴22之外的喷嘴板20的表面应当具有防水特性，即疏水性，而每一喷嘴22的内壁应当具有亲水性。具体而言，在位于喷嘴22之外的喷嘴板20的表面具有疏水性时，防止了喷嘴板20的表面被墨水浸湿，从而改善了所喷射的墨水的方向性。而且，在每一喷嘴22的内壁具有亲水性时，降低了与墨滴之间的接触角，并由此增大了毛细作用力，从而缩短了墨水的再充填时间，提高了喷射频率。而且，由于每一喷嘴22被墨水填充至其出口，从而可以改善墨水的喷射均匀性。
在现有技术中已经采用了一种利用电子束蒸镀法形成遍布于其内具有喷嘴的喷嘴板的疏水性涂层的方法。因此，在每一喷嘴的内壁以及位于喷嘴之外的喷嘴板的表面上形成了疏水性涂层。在每一喷嘴的内壁上形成的疏水性涂层降低了墨水的再充填特征和喷射均匀性。为了解决这些问题，最近，一种仅在喷嘴板的表面上形成疏水性涂层的方法正处于开发当中。
图2示出了一个实例，其中，在现有技术中的喷墨打印头的喷嘴板的表面上形成了作为疏水性涂层的硫化合物层。
参考图2，在包括多个喷嘴55的喷嘴板51的表面上形成金属层52，每一喷嘴55均穿过喷嘴板51，在金属层52的表面上涂覆硫化合物，从而形成硫化合物层53。在这一点上，仅在金属层52的表面上有选择地涂覆硫化合物。但是，根据这种方法，存在在每一喷嘴55的内壁以及喷嘴板51的表面均淀积金属层52的高度可能性。而且，在喷嘴55的数量大时，就每一喷嘴55的不同区域而言，淀积在不同部分上的金属层52可能是非均匀的。在这种情况下，可能在每一喷嘴55的内壁上形成硫化合物层53，或者以非均匀的方式形成硫化合物层53。在未能适当地形成作为疏水性涂层的硫化合物层53时，每一喷嘴55的附近易于受到墨水污染，并且降低了墨滴的喷射速度，或者墨滴的喷射方向变得不均匀，从而降低了墨滴的喷射性能。
图3示出了在现有技术中的喷墨打印头的喷嘴板表面上形成包含氟树脂的防水层的实例。
参考图3，在喷嘴板70的表面上形成防水层90。防水层90包括氟树脂颗粒94和包含在镍基底96中的硬体98。在防水层的表面上形成氟树脂层92。但是，由于镍与部分墨水之间具有反应性，因此，难以将镍投入到商业使用当中。
日本专利公开No.hei 7-314693公开了一种在喷嘴板的表面上形成防水层的方法，其通过喷嘴吹气，防止在每一喷嘴的内表面上形成防水层。但是，这种方法要求复杂的设备和困难的工艺，因此，难以将这种方法投入到实际应用当中。
发明内容
本发明提供了一种在喷嘴板的表面上形成疏水性涂层的方法，其能够改善喷墨打印头的喷射方向性和喷射均匀性，提高喷射频率。
根据本发明的一方面，提供了一种在喷墨打印头的喷嘴板表面上形成疏水性涂层的方法，所述方法包括：在喷嘴板内形成多个喷嘴；在所述喷嘴板的表面上叠置膜，使所述膜覆盖每一喷嘴的出口；采用电镀法，在每一喷嘴的内壁上以及覆盖每一喷嘴的膜的内表面上形成预定金属层；从所述喷嘴板的表面去除所述膜；在所述喷嘴板的表面形成疏水性涂层，使得所述疏水性涂层覆盖通过每一喷嘴的出口暴露的金属层；以及去除在每一喷嘴的内壁上形成的金属层和在所述金属层的膜的表面上形成的疏水性涂层。
这里，所述方法可以进一步包括：在叠置所述膜之后，形成用于对每一喷嘴的内壁和覆盖每一喷嘴的出口的内表面电镀的种层。
所述方法可以进一步包括，在去除所述膜之后，将所述通过每一喷嘴的出口暴露的所述金属层蚀刻至预定深度。这里，可以将所述金属层蚀刻至1-10μm的深度。
可以采用镶嵌电镀法形成所述金属层。
在去除了在每一喷嘴的内壁上形成的金属层之后，可以通过干蚀刻去除在所述金属层的表面上形成的疏水性涂层。
根据本发明的另一方面，提供了一种在喷墨打印头的喷嘴板表面上形成疏水性涂层的方法，所述方法包括：在喷嘴板内形成多个喷嘴；在所述喷嘴板的表面上叠置膜，使所述膜覆盖每一喷嘴的出口；采用电镀法，在每一喷嘴的内壁上以及覆盖每一喷嘴的膜的内表面上形成聚合物层；从所述喷嘴板的表面去除所述膜；在所述喷嘴板的表面形成疏水性涂层，使得所述疏水性涂层覆盖通过每一喷嘴的出口暴露的聚合物层；以及去除在每一喷嘴的内壁上形成的聚合物层和在所述聚合物层的表面上形成的疏水性涂层。
所述方法可以进一步包括，在去除所述膜之后，将所述通过每一喷嘴的出口暴露的所述聚合物层蚀刻至预定深度。这里，可以通过干蚀刻将所述聚合物层蚀刻至1-10μm的深度。
所述的聚合物层的形成可以包括：在每一喷嘴的内壁和覆盖每一喷嘴的出口的膜的内表面上涂覆液态聚合物；以及对所涂覆的聚合物进行热处理，以使所涂覆的聚合物硬化。这里，可以采用喷涂方法来涂覆液态聚合物。
所述聚合物层可以由光致抗蚀剂形成。
在去除了在每一喷嘴的内壁上形成的聚合物层之后，可以通过干蚀刻去除在所述聚合物层的表面上形成的疏水性涂层。
所述疏水性涂层可以包括不受所述聚合物层的去除损坏的材料，所述疏水性涂层可以包括聚对苯二甲撑。
附图说明
通过参考附图详细描述其示范性实施例，本发明的以上和其他特征和益处将变得更加显见，附图中：
图1是说明示范性压电型喷墨打印头的构造的截面图；
图2是说明在现有技术中的喷墨打印头的喷嘴板的表面上形成作为疏水性涂层的硫化合物的实例的截面图；
图3是说明在现有技术中的喷墨打印头的喷嘴板表面上形成包含氟树脂的防水层的实例的截面图；
图4A到图4H是解释根据本发明实施例在喷墨打印头的喷嘴板表面上形成疏水性涂层的方法的图示；以及
图5A到图5G是解释根据本发明的另一实施例在喷墨打印头的喷嘴板表面上形成疏水性涂层的方法的图示。
具体实施方式
将参照附图通过解释本发明的优选实施例对本发明予以详细说明。在附图中采用类似的附图标记表示类似的元件。在附图中，为了清晰起见夸大了层和区域的厚度。可以将在喷嘴板表面上形成疏水性涂层的方法用于热驱动型喷墨打印头以及压电型喷墨打印头。
图4A到图4H是解释根据本发明实施例在喷墨打印头的喷嘴板表面上形成疏水性涂层的方法的图示。在附图中，示出了喷嘴板的局部，所述喷嘴板包括排成一行或多行的数十到数百个喷嘴。
首先，参考图4A，在喷嘴板120内形成均具有预定形状的多个喷嘴122。喷嘴板120可以是广泛用于半导体器件制造的硅晶片。喷嘴板120可以是除硅晶片以外的玻璃衬底或金属衬底。每一喷嘴122可以具有这样的形状：沿每一喷嘴122的下部到出口的方向，每一喷嘴122的下部具有越来越小的截面，并且每一喷嘴122的上部沿出口方向具有等同截面。接下来，参考图4B，在喷嘴板120的表面上叠置预定膜130，以覆盖每一喷嘴122的出口。
参考图4C，在每一喷嘴122的内壁和覆盖每一喷嘴122的出口的膜130的内表面上形成用于电镀的种层(seed layer)142。种层142是允许将金属层144(图4D中)迅速电镀到每一喷嘴122的内壁和膜130的内表面上的层。这里，种层142可以由Cr和Cu形成，其中，在每一喷嘴122的内壁和膜130的内表面上形成Cr，在Cr上形成Cu。种层142可以根据需要电镀的材料由Cr和Cu以外的各种金属形成。
参考图4D，在每一喷嘴122的内壁和覆盖每一喷嘴122的出口的膜130的内表面上形成的种层142上，采用电镀法形成预定金属层144。这里，金属层144可以由Cu形成。金属层144可以由除Cu以外的各种金属形成。尽管在本实施例中可以采用各种电镀法形成金属层144，但是镶嵌电镀(damascening plating)法尤为有用。在采用镶嵌电镀法形成金属层144时，能够很好地在每一喷嘴122的上部实施电镀，所形成的每一喷嘴122的上部在出口处狭窄。因此，在每一喷嘴122的上部形成的部分金属层144具有比在每一喷嘴122的内壁上形成的部分金属层144大的厚度。
参考图4E，去除在喷嘴板120的表面上叠置的膜130。这里，可以采用丙酮或将膜130从喷嘴板120的表面拿掉而去除膜130。接下来，将通过每一喷嘴122的出口暴露的种层142和金属层144蚀刻至预定深度。在将种层142和金属层144蚀刻至预定深度后，如下所述，可以在位于每一喷嘴122的上端的内壁上形成疏水性涂层150(图4F中)，因此，有可能在位于每一喷嘴122的出口处的喷嘴板120的表面上更有效地防止墨水浸湿。这里，可以将种层142和金属层144的蚀刻深度控制在各种值上。具体而言，所述深度可以是1-10μm左右。
参考图4F，在喷嘴板120的整个表面上形成疏水性涂层150，以覆盖通过每一喷嘴122的出口暴露的金属层144。接下来，参考图4G，通过蚀刻去除在每一喷嘴122的内壁上形成的种层142和金属层144。接下来，通过干蚀刻去除覆盖每一喷嘴122的出口的疏水性涂层150。在去除种层142和金属层144的过程中，还可以同时去除覆盖每一喷嘴122的出口的部分疏水性涂层150。
在去除覆盖每一喷嘴122的出口的疏水性涂层150后，如图4H所示，在位于喷嘴122之外的喷嘴板120的表面上和位于每一喷嘴122的上端的内壁上形成疏水性涂层150。因此，位于喷嘴122之外的喷嘴板120的表面和位于每一喷嘴122的上端的内壁具有疏水性，除了位于每一喷嘴122的上端的内壁的整个内壁具有亲水性。根据本实施例，如图4E所示，可以省略将种层142和金属层144蚀刻至预定深度的操作。在这种情况下，仅在位于喷嘴122之外的喷嘴板120的表面上形成了疏水性涂层150。
图5A到图5G是解释根据本发明的另一实施例在喷墨打印头的喷嘴板表面上形成疏水性涂层的方法的图示。
参考图5A，在喷嘴板220内形成均具有预定形状的多个喷嘴222。喷嘴板220可以是广泛用于半导体器件制造的硅晶片。喷嘴板220可以是除硅晶片以外的玻璃衬底或金属衬底。每一喷嘴222可以具有这样的形状：沿每一喷嘴222的下部到出口的方向，每一喷嘴222的下部具有越来越小的截面，且每一喷嘴222的上部沿出口方向具有等同截面。接下来，参考图5B，在喷嘴板220的表面上叠置预定膜230，以覆盖每一喷嘴222的出口。
参考图5C，在每一喷嘴222的内壁和覆盖每一喷嘴222的出口的膜230的内表面上形成聚合物层240。这里，聚合物层240可以由光致抗蚀剂形成。聚合物层240可以由除了光致抗蚀剂以外的各种材料形成。具体而言，可以通过在每一喷嘴222的内壁和覆盖每一喷嘴222的出口的膜230的内表面上涂覆预定厚度的液态聚合物并对所涂覆的聚合物进行热处理而硬化来形成聚合物层240。这里，可以通过喷涂来涂覆液态聚合物。
参考图5D，去除在喷嘴板220的表面上叠置的膜230。这里，可以采用丙酮或将膜230从喷嘴板220的表面拿掉而去除膜230。接下来，将通过每一喷嘴222的出口暴露的聚合物层240蚀刻至预定深度。这里，可以通过干蚀刻蚀刻聚合物层240。在将聚合物层240蚀刻至预定深度后，如下所述，可以在位于每一喷嘴222的上端的内壁上形成疏水性涂层250(图5G中)，因此，有可能更有效地防止墨水浸湿位于每一喷嘴222的出口处的喷嘴板220的表面。这里，可以将聚合物层240的蚀刻深度控制至各种值。具体而言，所述深度可以是1-10μm左右。
参考图5E，在喷嘴板220的整个表面上以预定厚度形成疏水性涂层250，以覆盖通过每一墨管222的出口暴露的聚合物层240。疏水性涂层250可以由不受去除聚合物层240的操作损坏的材料形成。例如，疏水性涂层250可以由聚对苯二甲撑(parylene)形成。
参考图5F，去除在每一喷嘴222上形成的聚合物层240。这里，通过诸如丙酮的剥离剂(striper)去除聚合物层240。接下来，参考图5G，在通过干蚀刻去除覆盖每一喷嘴222的出口的疏水性涂层250后，在位于喷嘴222之外的喷嘴板220的表面和位于每一喷嘴222的上端的内壁上形成疏水性涂层250。因此，位于喷嘴222之外的喷嘴板220的表面和位于每一喷嘴222的上端的内壁具有疏水性，除了位于每一喷嘴222的上端的内壁的整个内壁具有亲水性。根据本实施例，可以省略参照图5D予以说明的将聚合物层240蚀刻至预定深度的操作。在这种情况下，仅在位于喷嘴222之外的喷嘴板220的表面上形成了疏水性涂层250。
如上所述，根据本发明，位于喷嘴之外的喷嘴板的表面具有疏水性，从而防止了喷嘴板的表面被墨水浸湿，由此确保了喷墨的方向性。而且，每一喷嘴的内壁也具有疏水性，从而缩短了墨水的再充填时间，提高了喷射频率。而且，由于每一喷嘴被墨水填充至其出口，从而改善了墨水的喷射均匀性。
尽管已经参考其示范性实施例特别展示和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员的将要理解，可以在其中做出多种形式和细节上的变化而不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围。
Claims (16)
1.一种在喷墨打印头的喷嘴板表面上形成疏水性涂层的方法，所述方法包括：
在所述喷嘴板内形成多个喷嘴；
在所述喷嘴板的所述表面上叠置膜，使所述膜覆盖每一喷嘴的出口；
采用电镀法，在每一喷嘴的内壁上以及覆盖每一喷嘴的所述膜的内表面上形成预定金属层；
从所述喷嘴板的所述表面去除所述膜；
在所述喷嘴板的所述表面上形成疏水性涂层，使得所述疏水性涂层覆盖通过每一喷嘴的出口暴露的所述金属层；以及
去除在每一喷嘴的内壁上形成的所述金属层和在所述金属层的表面上形成的疏水性涂层。
2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：在叠置所述膜之后，形成用于对每一喷嘴的内壁和覆盖每一喷嘴的出口的所述膜的内表面电镀的种层。
3.如权利要求2所述的方法，其进一步包括，在去除所述膜之后，将通过每一喷嘴的出口暴露的所述金属层蚀刻至预定深度。
4.如权利要求3所述的方法，其中，将所述金属层蚀刻至1-10μm的深度。
5.如权利要求1所述的方法，其中，采用镶嵌电镀法形成所述金属层。
6.如权利要求1所述的方法，其中，在去除了在每一喷嘴的内壁上形成的所述金属层之后，通过干蚀刻去除在所述金属层的表面上形成的疏水性涂层。
7.一种在喷墨打印头的喷嘴板表面上形成疏水性涂层的方法，所述方法包括：
在所述喷嘴板内形成多个喷嘴；
在所述喷嘴板的所述表面上叠置膜，使所述膜覆盖每一喷嘴的出口；
在每一喷嘴的内壁上以及覆盖每一喷嘴的所述膜的内表面上形成聚合物层；
从所述喷嘴板的所述表面去除所述膜；
在所述喷嘴板的所述表面上形成疏水性涂层，使得所述疏水性涂层覆盖通过每一喷嘴的出口暴露的聚合物层；以及
去除在每一喷嘴的内壁上形成的聚合物层和在所述聚合物层的表面上形成的疏水性涂层。
8.如权利要求7所述的方法，其进一步包括，在去除所述膜之后，将所述通过每一喷嘴的出口暴露的聚合物层蚀刻至预定深度。
9.如权利要求8所述的方法，其中，通过干蚀刻蚀刻所述聚合物层。
10.如权利要求8所述的方法，其中，将所述聚合物层蚀刻至1-10μm的深度。
11.如权利要求7所述的方法，其中，所述聚合物层的形成包括：
在每一喷嘴的内壁和覆盖每一喷嘴的出口的膜的内表面上涂覆液态聚合物；以及
对所涂覆的聚合物进行热处理，以使所涂覆的聚合物硬化。
12.如权利要求11所述的方法，其中，采用喷涂法涂覆所述液态聚合物。
13.如权利要求7所述的方法，其中，所述聚合物层由光致抗蚀剂形成。
14.如权利要求7所述的方法，其中，在去除了在每一喷嘴的内壁上形成的聚合物层之后，通过干蚀刻去除在所述聚合物层的表面上形成的疏水性涂层。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述疏水性涂层包括不受所述聚合物层的去除损坏的材料。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述疏水性涂层包括聚对苯二甲撑。
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