專利名稱：壓電式噴墨頭的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓電式噴墨頭的制造方法，特別涉及一種利用曝光顯影技術來制作噴墨頭的墨腔與噴嘴的方法。
傳統(tǒng)噴墨打印技術的工作原理主要分為兩類一類是熱泡式(Thermal bubble)噴墨打印技術，另一類是壓電式(Piezoelectric)噴墨打印技術。熱泡式噴墨打印技術是利用加熱器將墨水瞬間氣化，產生高壓氣泡推動墨水由噴嘴射出。這種類型由于制造成本低，業(yè)已由HP及CANON成功地商業(yè)化，產生世界上非常大的噴墨打印機市場。但由于其高溫氣化的工作原理使得適用墨水(主要是水系溶劑)的選擇性較小，因而延伸的應用領域有限。
壓電式噴墨打印技術是利用壓電推動片在施加電壓時產生形變，進而擠壓液體產生高壓而將液體噴出。相對于熱泡式噴墨打印技術，壓電式噴墨打印技術具有下列優(yōu)點壓電式噴墨打印技術的墨水不會因為高溫氣化產生化學變化，影響顏色品質的狀況；且由于不需使用反復高熱應力，因此具有極佳的耐久性。壓電式噴墨打印技術所使用的壓電陶瓷反應速度快，可提高打印速度，而熱泡式噴墨打印技術則會受到熱傳導速度的限制。壓電式噴墨打印技術容易控制液滴的大小，可提高打印品質。


圖1是公知一種傳統(tǒng)壓電式噴墨頭的側面結構圖。傳統(tǒng)壓電噴墨頭的制造流程是利用陶瓷厚膜(thick film)工藝形成具有上電極層11a、壓電層12a、下電極層11b和陶瓷層12b(ceramic)的壓電推動片(actuator)、墨腔壁13與墨腔底膜14等陶瓷厚膜生胚(green tape)，再依照一定的順序將不同層的陶瓷厚膜生胚壓合粘著在一起之后進行陶瓷結構燒結。例如EPSON公司所生產的壓電式噴墨頭。
圖1B是該傳統(tǒng)壓電式噴墨頭的俯視結構示意圖。該圖說明一種傳統(tǒng)噴墨頭的透明俯視圖，其中墨水腔17儲存了自進墨口15吸取至墨水腔17的墨水，通過壓電層的變形，將墨水由出墨口16噴出。
在上述方法中，由于噴墨頭制造過程中所有的組件結構均利用陶瓷厚膜工藝分別制造完成之后，再進行對位壓合粘結。由于噴墨頭的尺寸相當小，要求的精密度非常高，因此這種對位壓合組裝非常不容易，致使次品提高，并增加工藝時間和制造成本。
而且在對位壓合組裝完畢之后還須進行陶瓷結構的燒結，由于噴墨頭的結構復雜，在燒結的時候往往會因為陶瓷收縮不均勻而造成應力破壞，因此產品的合格率很低。
因此本發(fā)明的目的就是在于提供一種一體成型的制造方法來取代粘著組裝的制法。如此可以解決組裝不易的問題，導致合格率提高，降低工藝時間與制作成本。
為了達到本發(fā)明的上述目的，提出一種壓電式噴墨頭的制造方法，是在基底中形成二個貫穿基底的進出開口。接著在該基底之上形成一層第一感旋光性高分子膜，并在第一感旋光性高分子膜中定義出多個出墨口圖案與多個進墨口圖案，形成具有多個出墨口與多個進墨口的墨腔底膜。接著在墨腔底膜之上形成第二感旋光性高分子膜，并在第二感旋光性高分子膜中定義出墨水腔圖案，而形成具有墨水腔的墨腔壁。最后將對正好電極位置的陶瓷層粘著在墨腔壁頂上，以制得噴墨頭。
另外也可以在制做完成噴墨頭后，移除該基底，或將進墨口更改在陶瓷層上。依本發(fā)明的方法，逐步成型制得噴墨頭，而達到提高成品的合格率、降低工藝時間與制作成本的目的。
為使本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明
29 進出開口39 出開口30、40 基底接著，在基底30之上形成一層第一感旋光性高分子薄膜，之后，利用傳統(tǒng)的曝光顯影方式形成具有多個進墨口25與多個出墨口26的墨腔底膜24，其中每一進墨口25的口徑范圍在包括10μm至1000μm的之間，而每一出墨口26的口徑范圍則在包括10μm至200μm的之間。
接著，在墨腔底膜24之上形成一層第二感旋光性高分子薄膜，之后，利用UV光源進行曝光和顯影的步驟，以在第二感旋光性高分子膜中形成具有多個墨水腔27的墨腔壁23。每一個墨水腔27的底部是包括有一個進墨口25與一個出墨口26的部分墨腔底膜24所構成。墨水腔27的四周邊壁為部分墨腔壁23所構成。此外也可以將出墨口26和進墨口25直接利用蝕刻、機械加工或粒子撞擊的方式形成于基底30上，如此可以省略第一感光高分子薄膜而進一步簡化工藝。
最后，在該墨腔壁23的頂部形成陶瓷層22b，在陶瓷層22b之上形成有壓電層22a，壓電層22a的上下兩側具有多個對應的下電極21b和上電極21a。每一上電極21a與每一下電極21b的位置與每一墨水腔27成對應關系。每一個墨水腔27至少對應一個上電極21a或一個下電極21b。其中上電極21a與下電極21b的材質包括銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)或鈀(Pd)五者之一或其合金或其它導電材料，而壓電層22a的材質包括鉛鋯鈦摻合物(lead zirconate titanate，PZT)或壓電高分子。壓電高分子包括聚二氟乙烯(Poly(VinylideneFluoride)，PVDF)。陶瓷層22b的厚度約為數(shù)十微米至數(shù)毫米左右。
參照圖3所示，是本發(fā)明第一較佳實施例的壓電式噴墨頭的立體結構示意圖。另參照圖4所示，是本發(fā)明第一較佳實施例的壓電式噴墨頭的俯視結構示意圖。由圖3與圖4可以更清楚詳細的明白本發(fā)明所制備的噴墨頭成型后的外觀，及該噴墨頭的各組件相對位置。
接著，在基底40之上形成一層第一感旋光性高分子薄膜，之后，進行曝光后顯影以形成具有多個出墨口36的墨腔底膜34，其中每一出墨口36的口徑范圍在包括10μm至300μm之間。
接著，在墨腔底膜34之上形成一層第二感旋光性高分子薄膜，之后，利用UV光源進行曝光后顯影，以在該第二感旋光性高分子膜中定義出墨腔壁圖案，而形成具有多個墨水腔37的墨腔壁33。每一個墨水腔37的底部為包括有一個出墨口36的部分墨腔底膜34所構成，墨水腔37的四周邊壁為部分墨腔壁33所構成。
接著，利用機械加工或是粒子撞擊的方式，在陶瓷層32b中形成多個貫穿陶瓷層32b的進墨口35，每一進墨口35的位置與每一出墨口36位置相對應，且分別位于墨水腔37中的對角。其中每一進墨口35的口徑范圍在包括20μm至1,000μm的之間。接著將陶瓷層32b粘著于該墨腔壁33的頂部。陶瓷層32b上形成有多個下電極31b、壓電層32a與多個上電極31a，且每一個下電極31b的位置與每一個墨水腔37相對應。每一個上電極31a的位置與每一個下電極31b對應。其中上電極31a與下電極31b的材質包括銅、金、銀、鉑與鈀五者之一或其合金或其它導電材料，而壓電層32a的材質包括鉛鋯鈦摻合物或壓電高分子。壓電高分子包括聚二氟乙烯。陶瓷層32b的厚度約為數(shù)十微米至數(shù)毫米。
另外在本發(fā)明中所使用的感旋光性高分子膜的材質包括干膜光阻、液態(tài)光阻、正光阻、負光阻、感旋光性的聚酰亞胺(Polyimide)或感旋光性的環(huán)氧樹脂(Epoxy)等感旋光性高分子之一。其中干膜光阻可以直接利用熱壓合的方式貼合于基材上。
另外液態(tài)光阻，在使用時是一具有“可流動性”的液態(tài)感旋光性高分子，將其利用涂布的方式形成于基底30或墨腔底膜24之上，之后經(jīng)過硬化成形。并利用一UV光源曝光顯影出所需要的圖案，完成感旋光性高分子膜的制備。
由上述本發(fā)明較佳實施例可知，本發(fā)明具有以下特征由于制造過程中墨腔底膜、墨腔壁等皆以曝光顯影的方式持續(xù)制得，其工藝時間將比傳統(tǒng)的工藝時間短，且所使用的設備成本與人力成本將會明顯的降低，而成品的合格率也會有所提高。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉該技術的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可作各種的更動與潤飾。但本發(fā)明的保護范圍應以權利要求書限定的為準。
權利要求
1.一種壓電式噴墨頭的制造方法，其特征在于包括下列步驟在一基底中形成一進出開口；在該基底上形成一第一感旋光性高分子膜；移除部分該第一感旋光性高分子膜，以形成一墨腔底膜，該墨腔底膜具有復數(shù)個進墨口與復數(shù)個出墨口；在該墨腔底膜上形成一第二感旋光性高分子膜；移除部分該第二感旋光性高分子膜，以形成一墨腔壁，該墨腔壁具有復數(shù)個墨水腔，該些墨水腔之一分別圍繞該些進墨口之一與該些出墨口之一；在該墨腔壁之上形成具有復數(shù)個上電極、一壓電層與復數(shù)個下電極的一陶瓷膜，且該些上電極之一與該些下電極之一分別對應該些墨水腔之一。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓電式噴墨頭的制造方法，其特征在于該進出開口的形成方法包括利用蝕刻法或鑿穿法兩者之一。
3.根據(jù)權利要求1所述的壓電式噴墨頭的制造方法，其特征在于該些進墨口與該些出墨口的形成方法包括使用曝光顯影法。
4.根據(jù)權利要求1所述的壓電式噴墨頭的制造方法，其特征在于該些墨水腔的形成方法包括使用曝光顯影法。
5.根據(jù)權利要求1所述的壓電式噴墨頭的制造方法，其特征在于還包括在該墨腔壁之上形成該陶瓷膜的步驟之后，移除該基底。
6.一種壓電式噴墨頭的制造方法，其特征在于包括下列步驟在一基底中蝕刻一出開口；在該基底上形成一第一感旋光性高分子膜；移除部分該第一感旋光性高分子膜，以形成一墨腔底膜，該墨腔底膜具有復數(shù)個出墨口；在該墨腔底膜上形成一第二感旋光性高分子膜；移除部分該第二感旋光性高分子膜，以形成一墨腔壁，該墨腔壁具有復數(shù)個墨水腔，該些墨水腔之一分別圍繞該些出墨口之一；在該墨腔壁上形成一陶瓷膜；在該陶瓷膜中形成復數(shù)個進墨口，該些進墨口之一與該些出墨口之一相對應，且分別位于該些墨水腔之一的對角位置；在該陶瓷膜之上形成復數(shù)個下電極，該些下電極之一分別對應該些墨水腔之一；在該些下電極上形成一壓電層；在該壓電層上形成復數(shù)個上電極。
7.根據(jù)權利要求6所述的壓電式噴墨頭的制造方法，其特征在于該出開口的形成方法包括利用蝕刻、機械加工或粒子撞擊三者之一。
8.根據(jù)權利要求6所述的壓電式噴墨頭的制造方法，其特征在于該些進墨口與該些出墨口圖案的形成方法包括使用曝光顯影法。
9.根據(jù)權利要求6所述的壓電式噴墨頭的制造方法，其特征在于該些墨水腔的形成方法包括使用曝光顯影法。
10.根據(jù)權利要求6所述的壓電式噴墨頭的制造方法，其特征在于該些進墨口的形成方法包括機械加工或粒子撞擊兩者之一。
11.根據(jù)權利要求6所述的壓電式噴墨頭的制造方法，其特征在于還包括在該壓電層上形成復數(shù)個上電極的步驟之后，移除該基底。
全文摘要
一種壓電式噴墨頭的制造方法，在基底中形成二個貫穿基底的進出開口，再在該基底上形成一層第一感旋光性高分子膜，并在該高分子膜中形成具有多個出墨口與多個進墨口的墨腔底膜。再在墨腔底膜上形成第二感旋光性高分子膜，并在第二感旋光性高分子膜中形成具有墨水腔的墨腔壁。最后將對正好電極位置的陶瓷層粘著于墨腔壁頂上。也可以在完成噴墨頭后，移除該基底，或將進墨口更改在陶瓷層上。
文檔編號B41J2/16GK1393340SQ011295
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月26日 優(yōu)先權日2001年6月26日
發(fā)明者林振華, 周景瑜, 楊明勛, 楊長謀 申請人:飛赫科技股份有限公司