TWI329071B - Ink jet head and printer using the same - Google Patents

Description

1^29071 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種喷墨頭及使用該噴墨頭之列印裝置， 特別係一種利用電潤濕原理之嘴墨頭及使用射墨頭之列 印裝置。 【先前技術】

近年來，隨著電子産業之迅速發展，印表機技術取得 了車又大之進展，從原來之彳里點陣式印表機逐漸發展出了噴 墨式印表機以及雷射印表機。其中’噴墨式印表機大多采 用氣泡式(Thermal bubble)或係壓電式(piez〇electric)噴墨頭 乂將墨水政布至紙張上元成印刷工作。氣泡式噴墨頭利用 加熱益將墨水瞬間氣化，産生高壓氣泡推動墨水由噴嘴射 出。壓電式喷墨頭利用一因施加電壓而可産生形變之壓電 材料擠壓噴墨腔内之墨水並將其噴射而出。 然而，上述兩種噴墨式印表機利用壓力進行噴墨，其 必須設置微流道以使噴墨頭能噴出細微之墨滴。其中，該 微流道會對墨滴産生較大之流阻，直接影響喷墨之速度及 噴墨質量。爲提高噴墨速度及質量，該微流道必須具備精 確之三維結構。然而，尺寸較小之微流道需要較高之製造 精度，製造成本較高且良品率難以保證。 電潤濕(Electrowetting)係一種利用液體介面處之電荷 而使液體表面張力發生改變之現象，而介電質材料上之電 濕潤效應(Electrowetting-on-dielectric，EW0D)則能够利用 電潤濕移動電極間之液滴。2005年7月下半月發表於中國大 5

有II於此’有必要提供—種結構簡單、縣較低之 墨頭及使用該噴墨頭之列印裝置。 _ 、 : 種育墨頭，其改良在於：包括-下平板與—上平板， 該下平板上设有一儲液槽及一流道，該流道之—端與該儲 液槽連通’該上平板内沿該流道之延伸方向間隔埋設有複 ^電極，最靠近該儲液槽之修至m分位於該儲液 槽上方’該料極被施加有規律之電壓後驅動儲液槽中之 墨水產生墨滴，並沿該流道行進。 —種列印裝置’包括至少一噴墨頭、一，墨盒、一導管 固’料墨_定在定座上，該噴墨頭包括 :下平板及一上平板，該下平板上設有一儲液槽及一流 c。亥導言將5亥墨盒及該儲液槽連通，該流道之一端與該 健液槽連通’該上平板内沿該流道之延伸方向間隔埋設有 農數電極最*近該儲液槽之電極至少有—部分位於該儲 液槽上方，該等被施加有轉之電紐驅動儲液槽中 之墨水産生墨滴，並沿該流道行進。 與習知技術相比，該列印裝置中之噴墨頭利用電潤濕 不需要傳統之難以製造之微流道結 1329071 構’具有製作x#簡單、便於大量製造以及成本較低之優 點。而且，電潤濕效應可對微量墨滴進行有效控制，可以 快速鉍定之驅動將墨滴，具有精度較高之優點。 【實施方式】 下面參知、附圖，結合貫施例作進一步說明。 圖1所示爲本發明列印裝置其中一實施例之結構示意 圖。該列印裝置1〇〇包括至少一噴墨頭10、一墨盒2〇、一導 管30及一固定座40。該固定座4〇兩側分別設置一固定部 42 ’該兩固定部42將該噴墨頭1〇夾設固定在該固定座4〇之 中央位置。 請參照圖1與圖2 ’該噴墨頭10包括一下平板12及一上 平板14。该下平板12上設有一儲液槽122，該墨盒20内裝有 墨水(圖未示）’該導管3〇將該墨盒2〇與該下平板12之儲液槽 122相連接，使墨盒2〇内之墨水源源不斷地流入儲液槽122 内。另外，該列印裝置1〇〇還可以具有多個噴墨頭1〇，以形 成一列印陣列。 該下平板12爲一長方體板狀結構(如圖2所示），該儲液 槽122位於下平板12之一端。該下平板π之表面沿長軸方向 於中央位置處設有一流道124。該流道124 —端與該儲液槽 122連通’另一端設有一喷嘴124a。該喷嘴124a呈箭頭形結 構，其具有一尖端124b，該尖端124b與下平板12遠離儲液 槽122—端之側壁相接並形成開口。該喷嘴12乜之尖端124b 之寬度小於該流道124之寬度。該流道124上方設有一容置 槽126 ’該容置槽126用於收容定位該上平板14。該容置槽 7 以-端與·_122魏，使_上平板14靠近儲液槽 122之-端可伸人該儲液槽122内。該下平板12於流道124 之一側間隔設有複數凹槽128。 凊參照圖1至圖3，該上平板14於底面至少間隔埋設有 電極l42a、M2b、(如圖3所示），該等電極i42a、142匕、 分別藉由-導線M1(如圖2所示)與位於該上平板⑽ 之對應端子16電連接。料端子16分顺㈣電路(圖未示） 電連接，將控制電路發出之脉衝電壓分別傳遞至該等電極 142a、142b、142c上。 組裝時，該上平板14收容固定在該容置槽126内，且該 上平板14靠近儲液槽122之一端以及該電極1423之一部分 伸入έ亥儲液槽122内（如圖5A所示）。該等端子16分別收容固 定在該下平板12上之凹槽128内（如圖1所示）。 請參照圖3，該下平板12具有一基材12a，該基材12a由 mxindium Tin Oxide)玻璃製成。在成型儲液槽122、流道 124、容置槽126及凹槽128之後，該基材12a表面藉由電漿 辅助化學氣相沈積（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)沈積一層400〜5〇〇nm厚之氮化石夕(別3州)作爲介 笔層12b ’然後藉由旋轉塗覆(Spin Coating)塗覆一層Teflon AF1200薄膜作爲疏水層12(:。 請參照圖3及圖4A ’該上平板14具有一基材14a，該基 材14a由具有導電層142之IT0玻璃製成。藉由光化學蝕刻法 對該基材14a之導電層142進行切割，製造出間隔排列之電

極142a、142b、142c。該上平板14之製造過程請參照圖4A 1329071 -至圖4D，先根據電極142a、142b、142c之形狀在該基材14a 之導電層142上塗布一層光阻劑143a(如圖4A所示）。利用光 化學姓刻將該導電層142切斷，形成電極142a ' 142b、142c， 並和除光阻劑143a(如圖4B所示）。接著，利用電渡輔助化 學氣相沈積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 在§亥基材14a及電極142a、142b、142c之表面沈積一層 400〜50〇nm厚之氮化矽(Si3N4)作爲介電層14b(如圖4C所 不）。最後，請參照圖4D ’藉由旋轉塗覆(SpinC〇ating)在介 • 電層14b上塗覆一層Teflon AFl2〇〇薄膜作爲疏水層14c。該 下平板12及上平板14具有製作工藝簡單’成本較低，便於 工業化大規模生産之優點。 印參照圖5A至圖5C，使用時，該儲液槽122藉由墨盒 20充入一定量之墨水5〇 ;該下平板12之介電層i2b接地，藉 由控制％路先對伸入該儲蓄槽122内之電極施加脉衝 电t使儲蓄槽122内位於電極i42a之下之墨水5〇之表面張 • 力發生變化，驅動墨水50向電壓較高之地方移動(如圖5A所 不）。接著，藉由控制電路向與電極142a鄰近之電極14汾施 加脉衝電壓。當墨水5〇移動至電極腿處時，斷開電極⑽ 之電壓’墨水50將在表面張力之作帛下斷裂，形成墨滴 5K如圖5B所示）。繼續對與電極獅相鄰之電極似施加 脉衝電壓驅動墨滴51移動(如圖5C所示），並斷開電極遍 上之電壓’引導墨滴51流向流道124之噴嘴124a，並經噴嘴 尖端124b噴出’到達印刷基材(圖未示)上，形成列印 圖案。 9 1329071 由於該噴嘴124a之尖端124b之寬度小於該流道；i24之 寬度’當墨滴51運動至尖端124b處時，受到尖端124b之擠 壓’使墨滴51易於克服與流道124之間之介面潤濕力，從該 尖端124b脫離。 該列印裝置100利用電潤濕改變墨滴之介面張力，控制 墨滴51之運動，不需要傳統複雜之微流道結構，具有製作 工蟄簡單'便於大量製造以及成本較低之優點。而且，電 潤濕可對微量墨滴51進行有效控制，可以快速穩定之將墨 滴51驅動至噴嘴142a，具有精度較高之優點。 綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提 出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施 例舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所 作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範 圍内。 【圖式簡單說明】 圖1爲本發明列印裝置其中—實施例之結構示意圖。 圖2爲圖1所示列印裝置中噴墨頭之立體分解圖。 圖3爲圖1所示列印裝置中噴墨頭之局部剖示圖。 圖4A 4B、4C、4D爲上極板之製造過程示意圖。 圖5A爲產生墨滴之示意圖。 圖5B、5C爲運輸墨滴之示意圖。 【主要元件符號說明】 噴墨頭 1〇 10 1329071 下平板 12 基材 12a 介電層 12b 疏水層 12c 儲液槽 122 流道 124 噴嘴 124a 尖端 124b 容置槽 126 凹槽 128 上平板 14 基材 14a 介電層 14b 疏水層 14c 導線 141 導電層 142 電極 142a 、 142b 、 142c 光阻劑 143a 墨盒 20 導管 30 固定座 40 固定部 42 墨水 50 墨滴 51 11

Claims (1)

1329071 十、申請專利範圍 1· 一種喷墨頭，其改良在於：包括一下平板與一上平板， 該下平板上設有一儲液槽及一流道，該流道之一端與該 儲液槽連通，該上平板内沿該流道之延伸方向間隔埋設 有複數電極，最靠近該儲液槽之電極至少有一部分位於 忒儲液槽上方，該等電極被施加有規律之電壓後驅動儲 液槽t之墨水産生墨滴，並沿該流道行進。

2·如申請專利範圍第w所述之噴墨頭，其中該下平板包 括一基板、位於基板上的一介電層和位於該介電層上的 —疏水層，該上平板包括一基板、位於基板上的—介電 層和位於該介電層上的-疏水層，該上平板的疏水層^ 下平板的疏水層通過該流道相對間隔設置。 3. 如申請專利範㈣！項所述之噴墨頭，其中該流道遠離 儲液槽之另-端設有-噴嘴，該噴嘴呈箭獅結構，其 尖端之寬度小於該流道之寬度。 ’、 4. 如申請專利範圍第1項所述之噴墨頭，其中該下平板在 該机道之上方設有容置槽，該上平板收容固定在該容 槽内。 直 .如申請專利範圍第丄項所述之噴墨頭，其中該,墨 3連:極設有一端子’該等電極藉由該等端子與控制 6·如申請專娜圍第5項所述之魅頭，其巾該下平 =每一端子設有-凹槽’該等端子分別收容在該等“ 12 1329071 - 7. 一種列印裝置，包括至少一噴墨頭、一墨盒、一導管及 • —111定座’該喷墨頭111定在關定座上，其改良在於： 該喷墨頭包括-下平板及-上平板，該下平板上設有一 儲液槽及-流道，該導管將該墨盒及_液槽連通，該 流道之-端與_液槽連通，該上平板㈣該流道之延 伸方向間隔埋設有複數電極，最靠近該舰槽之電極至 少有-部分位於該儲液槽上方，該等電極被施加有規律 之電壓後驅動儲液槽中之墨水産生墨滴，並沿該流道行 零 進。 &如申請專利翻第7項所述之列印裝置，其中該流道遠 之另-端設有—噴嘴，該噴嘴呈箭頭形結構， 其尖端之寬度小於該流道之寬度。 9.如申凊專利範圍第7項所述之列印裝置，其中該下平板 在該流道之上方設有容置槽，虹平減容蚊在該容 置槽内。 • 1〇.如申—請專利範圍第7項所述之列印裝置，其中該噴墨頭 對應每毛極设有一端子，該等電極藉由該等端子與控 制電路連接，訂平板職每—端子設有—凹槽，該等 端子分別收容在該等凹槽内。 11·、如申請專利範圍第7項所述之列印裝置，其中其中該下 平板包括—基板、位於基板上的-介電朴位於該介電 層上的-疏水層，該上平板包括—基板、位於基板上的 一介電層和位於該介電層上的一疏水層。 13