TWI376315B - Droplet deposition apparatus - Google Patents

Description

1376315 件1 〇的材料製成，一方案係應用於類似於應用於該基底 10的係為壓電陶，故當該遮罩固定在該基底時，在該固定 層介面的壓力減少係為最小。—窗32係形成在該遮罩中， 為提供至該通道29的液狀墨水提供歧管，當固定至該通 道牆的頂部時，從窗至該通道的前緣的該遮罩的前部係決 定該驅動通道長度，其係決定射出之墨水液滴的量。 國際專利第W0 95/04658號揭露一種方法，製造如第 1及2圖所示的印刷頭，標示該基底以及該遮罩之固定連 接係較佳地以-低順適度形成’其係牢固於該遮罩Η，故 該驅使牆係大體約束旋轉及切斷，可被了解的是該遮罩本 身係大體為堅固的以在移動時被約束。 第2圖係為在組裝後平行於該些通道而顯示第ι圖的 设計區域’每個通道包含—前部，其係相對深的用以提供 被相對的驅使牆22分隔之墨水通道2Q，具有均勻的等平 面上表面’以及一後部’其係相對淺的以提供位置23以 連接線路。前後部係藉由該通道的分開區域連接，其半徑 係被用㈣成該通道的切斷盤的半徑決定，在圖中顯示的 噴嘴板18係在其被勝體固定層連接至該印刷頭本體之前 以：在位於該嗔嘴板中的該些喷嘴一雷射剝除形成 二。第1及2圖之設計係-般地根據-端射出物 ( — eO之設計’該些喷嘴係位於該些通 此 端。 二 需要此種端射出物之建構以堆疊數個單—驅使結構 複數喷嘴的平行行。根據本發明的教示，該遮罩件

3059-8774-PF 10 1376315 的順適度係藉由減少該遮罩件的厚度而在習知限制下減 少，此係允許該些驅使件被堆疊的更加靠近，藉此增加噴 嘴密度以及該印刷頭的印刷速度。

第3及4圖係為國際專利第w〇 〇3/〇22585號第3 圖顯示一另一習知的印刷頭結構，係關於一側射出物。通 道28係被遮罩件26遮罩，具有開口 29，一喷嘴板係連接 於該遮罩，噴嘴30係連通於該開口 29，在此設計中，係 具有雙端通道，墨水係從該歧管的區域34提供並從中間 地位於該些通道28間的噴嘴30射出’在此方法中，液體 係從該通道之側射出。 典型上，此通道係以一鑽石導入圓形切割來割開，在 一塊壓電陶中，特別是鍅鈦酸鉛（ρζτ卜ρζτ係偏轉平行至 延伸方向並平行於固定於該通道的該牆的表面，電極係藉 由一適當的方法形成在該些牆的任一側，並藉由一電性連 的方法連接至—驅動晶片（未顯示），藉由應用位於該位 於相對兩側的電極之間的—區域，該牆係在—切斷模式變 γ在通道中提供壓力給該墨水，此壓力改變在通道中引 二聲壓波’此種壓力波係被稱作聲發射(ac〇ustic 1 ring) ’引起液滴的射出。 4圖係為根據第3圖移去印刷頭操作之概要圖。 嘴板24係m^ 、 遮罩組件26，其係更固定在牆28，多 至該二：射出通道。該遮罩組件具有一直的邊部29連与 〜喷嘴3〇(未在第4圖中繪 及 墨水從形忐> « 巧』®通道Μ。 成在—基底組件36中的歧管32以及34流經安 3059-8774-pf 11 1376315 些通道，歧管32係作為墨水排入口，而位在連接該墨水 排入口的該通道相對端的歧管34係作為一排出口歧管， 墨水流經該些通道，甚至在印刷期間 如國際專利第屻〇3/〇22585號所示，雖然喷嘴阻塞 的原因係作為提供喷嘴有結構上的穩定度，此文件也教示 了嘗試利用-隔絕的喷嘴板將傾向產生足夠的堅硬以在 /又有收縮之驅使上在腔室令維持塵力。 第5圖係根據本發明之一方面顯示其設計基板5〇2 具有兩排的壓電通道504,基板5〇2中的開口 5〇6提供墨 水排出以及從歧管區域508來的通路，通道及歧管區域係 在頂部被遮罩組件51 〇關住，遮罩組件可看到的是相對的 薄，係由聚醯亞胺製成，喷嘴512係形成在遮罩板内並直 接與通道504連通，此方法去驅使如上所述以形成聲波。 掃描方向的地方係平行於該遮罩件的平面，被印刷頭掃描 引起的加速將會優勢地不會產生該順適遮罩件的變形。 第6圖係為沿著第5圖的設計之該些通道的圖示，可 看到的是，當基底6〇2係相對厚於通道分隔件，遮罩件61 〇 的厚度係小於通道間隔。在驅使下，牆6丨4在一山形結構 中變形’如虛線所示。此驅使方法係詳細敘述在歐洲專利 第EP 0 277703號中，不在此贅述，必須說明的是，因為 牆之頂底部係在相對力量下變形，提供至遮罩件的產生的 壓力係減少。 第7圖顯示操作電壓以及遮罩厚度的關係表，用於驅 使第5及6圖的驅使物。第7a圖點出用於起始驅使係具 3059-8774-PF- 12 ==在度:要聚=亞胺遮罩件，根據習知技術，當最 在—發送4〇卜^ 動電堡中母個子液滴操作

Pi 從起始點，遮罜厘疳总失嫩* 重新最佳化度料相，並需要 度，第7b圖顯示_等n圖…、厚度下6仏的射出速 成的遮罩件。^圖用於以合金侧心合幻製 了亡固圖中看到的是’當在不同遮罩件材料 , 而要達到穩疋射出之操作電壓 係表不在相對最佳厚度值之最小值。 Η 該圖係由遮罩件的厘# + + 定，第一… 有效下之兩相對因子決 疋第因子為一減少的逆|厘 徂妒士 “ 1 罩居度產生較小阻抗以流經提 =二率的喷嘴，第一因子為-減少的遮罩厚度係 減少提供較小射出效率的通$ ’、 Θ通道的順適度。此兩個因子的組 5係產生—依據驅使㈣之最佳厚度。在-顯著低於此被 低通道順適度控制的厚度的值下，效率係突然地減少。在 一大於此厚度的值下’喷嘴阻抗係顯著地增加，效率係再 次的減少。 第8圖係為一最佳操作電壓與遮罩厚度，用於如第5 及6圖中描述之-驅使物的關係圖。第8圖顯示甚至當其 他驅使參數係最佳化以提供最小驅動電詩—預定的遮 罩厚度，該圖再次描述-最小電屋，雖然在一最佳遮罩厚 度T*係較沒適當的定義。 之後厚度值的較佳範圍係存在因為此圖的非對 稱，厚度上升至最佳厚度的10%或甚至小於其2〇%係有優 3059-8774-PF 13 =的，當厚度上升至最佳厚度的25%或甚至大於其50%係 還是在較佳範圍中β 第9圖顯示本發明在一端發射物結構的一實施例，在 此’含有ρζτ的本體710係形成具有通道72〇，順適的遮 罩件722係關住該些通道的頂部’一噴嘴板724係固定至 此組件的端部。一開口 726係形成在該本體中用於提供 墨水至-歧管區域728 ’此設計係可考慮為第2圖中更習 知端射出物之相反圖示’順適件722係有效地形成該基 底，其上一通道以及歧管結構係被設置❶驅動電子73〇可 被設置在該順適件722上’沿著線路以使其電性連接於該 通道電極。 第10圖係顯示一端射出驅使物的模擬反應曲線，第 l〇a圖係顯示使用一厚壓電遮罩組件之脈衝反應曲線，而 第l〇b圖係顯示使用一具有厚度為5〇微米的聚醯亞胺遮 罩之脈衝反應曲線。 可以觀察到的是，一聚醯亞胺遮罩之偏移至較長樣本 期間’以及一電壓之向上偏移，該曲線係大體上相同，特 別是接近大約〇. 3微秒的一般操作區域。 當參考值在此係設定為聚醯亞胺，SIJ_8係為適合於遮 罩件的材料，習知此技藝人士也可使用許多用於形成薄片 的聚合物、金屬及合金。軟性電路板材料可被優勢地運 用’特別是電子線路的區域係在製程中被形成。 本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在 3059-8774-pf 14 ^/0315 脫離本發明之精神和範圍内，當可做些許的更動與满 ，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界 定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖及第2圖係顯示-習知之端射出物之結構。 :3圖及第4圓係顯示-習知之端射出物之結構。

5、6及9圖係顯示本發明之實施例。 第7a、7b及8圖係顯示根據本發明之方 之遮罩厚度之驅使電壓之變動。 驅物 特徵 【主要元件符號說明】 10 基底 12 電路板 14 傳導線路 16 遮罩 18 喷嘴板 20 表面塗佈 22 驅使牆 23 位置 24 喷嘴板 26 遮罩組件

3059-8774-PF 15 1376315 牆 邊部 喷嘴 歧管 歧管 基底組件 合金 基板 壓電通道 開口 歧管區域 遮罩組件 噴嘴 基底 遮罩件 牆 本體 通道 遮罩件 喷嘴板 開口 歧管區域 驅動電子 3059-8774-PF 16

Claims (1)

1376315 10】年9月】〇日修正替換頁 第 0901Π773 號 十、申請專利範圍： 1. 一種液滴儲存裝置，包含： 7流體腔室陣列，每個流體腔室係被-對相對腔壁定 義並抓體相連於—用於喷出液滴的喷嘴’該些腔壁包括 壓電材料；以及

一遮罩件連接於該些腔壁的該邊，藉此密 的-侧’該喷嘴係、形成在該遮罩件内；其中該 以及該腔壁間隔的比係小於或等於丨：卜且其 具有一楊式係數小於或等於1〇〇xl〇1 2 3 4N/m2。 2.如申请專利範圍第1項所述之裝置 厚度以及該腔壁間隔的比係小於或等於i : 3 ·如申請專利範圍第1項所述之裝置 係從該些腔室延伸以約束一液形狀區域。 4.如申請專利範圍第1至3項中任一項所 其中該遮罩件係以一聚合物形成。 5·如申請專利範圍第4項所述之裝置，其 係以聚亞醯胺形成。 封該些腔室 遮罩件厚度 中該遮罩件 其中該遮罩件 其中該遮罩件 述之裝置， 中該遮罩件 3059-8774-PF1 17 1 .如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之裝置 其中該遮罩件係以一合金形成。 2 ‘如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之裝置 其中該遮罩件具有一厚度小於或等於100微米。 3 8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之裝置 其中該遮罩件具有一厚度小於或等於50微米。 4 . 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之裝置 1376315 第096111773號 101年9月1〇日修正替換頁 其中該遮I件係具有複合結構。 10. 如申凊專利範圍第1至3項中任一項所述之裝置， 其中該噴嘴係以雷射剝除形成。 11. 如申嘴專利範圍第丨至3項中任一項所述之裝置， 其中該喷嘴係以一光蝕刻製程形成。 12. —種液滴儲存裝置，包含： 至乂 "IL體腔室，被一對相對腔壁定義，該些腔壁包 括壓電材料；以及 一順適的遮罩件約束該至少一流體腔室並支撐至少一 喷嘴； 用以產生經由該 該腔室在電子驅使下接受一量變化， 噴嘴從該腔室喷出液體； 八中該遮罩件的厚度係、等於或接近於該值，引起需要 用於液體喷出的最小驅使電壓。 ® 件具有一厚度不大於50微米， 的最小驅使信號電壓。 14.如申請專利範圍第12 13.如申吻專利範圍第12項所述之裝置，其中該遮罩 大於引起需要用於液體喷出 12或13項所述之裝置，其中該

出的最小驅使信號電壓。 15.—種液滴儲存裝置，包含：

一用於噴出液滴 3059-8774-PF1 18 101年9月10日修正替換頁 為約束該些腔室，其中該順適的 額外地約束一液形狀區域，該些 :且其t該遮罩件厚度以及該腔 第096111773號 « 的喷嘴；以及 一順適的遮罩件設置 遮罩件從該些腔室延伸， 噴嘴係形成於該遮罩件内 壁間隔的比係小於或等於 16. —種液滴儲存裝置，包含： 至少一流體腔室，姑—# 破對相對腔壁定義，該些腔壁包

括Μ電材料’該流體妒玄技、、ώ脚士。、由^ L菔腔至係流體相連於一用於喷出液滴的 噴嘴；以及 '-順適的遮罩件接於該些腔壁的邊緣，從而約束該至 少一流體腔室’該噴嘴係形成於該遮罩件内；該腔室在電 子驅使下接受一量變务，田丨、，$ & _ 匕用以產生左由該喷嘴從該腔喷出 液體；其中該遮罩件係全面地以一聚合物形成，且其中該 遮罩件厚度以及該腔壁間隔的比係小於或等於i :卜 17.如申請專利範圍第16項所述之裝置，其中該遮罩 牛具有—厚度小於或等於1 0G微米。 3059-8774-PF1 19