專(zhuān)利名稱(chēng)：噴墨打印頭和其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本總體發(fā)明構(gòu)思涉及噴墨打印頭和制造所述噴墨打印頭的方法，特別是涉及逆噴射(back-shooting)型噴墨打印頭，其能有效地耗散自加熱器產(chǎn)生的熱量以提高墨水的噴射特性，以及制造這樣的逆噴射型噴墨打印頭的方法。
背景技術(shù)：
通常，噴墨打印頭為一種通過(guò)將墨滴射到打印介質(zhì)上的希望區(qū)域而在打印介質(zhì)上打印彩色圖像的裝置。已經(jīng)有了往返型噴墨打印頭和線打印型噴墨打印頭。所述往返型噴墨打印機(jī)具有一種噴墨打印頭，所述打印頭在垂直于打印介質(zhì)供給方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)打印圖像。所述線打印噴墨打印機(jī)為最近開(kāi)發(fā)的高速打印機(jī)，其具有陣列打印頭，所述陣列打印頭具有相應(yīng)于所述打印介質(zhì)寬度的寬度。所述陣列打印頭包括多個(gè)排列為預(yù)定圖形的噴墨打印頭。在所述線打印型噴墨打印機(jī)中，所述陣列打印頭被固定并且所述打印介質(zhì)被供給通過(guò)用于打印的所述陣列打印頭，因此可以實(shí)現(xiàn)高速打印。
根據(jù)墨滴的排出機(jī)理，所述噴墨打印頭可以被分為兩類(lèi)。熱力型噴墨打印頭由于受熱產(chǎn)生氣泡以通過(guò)所述氣泡的膨脹排出墨滴，而壓電型噴墨打印頭包括壓電材料以利用所述壓電材料的變形產(chǎn)生的壓力排出墨滴。
下面將對(duì)熱力打印頭的墨滴排出機(jī)理進(jìn)行更詳細(xì)的描述。當(dāng)將脈沖電流施加到由電阻加熱材料形成的加熱器時(shí)，由所述加熱器產(chǎn)生的熱量立即增加其附近墨水的溫度到達(dá)大致300℃。結(jié)果，產(chǎn)生氣泡，并且隨著氣泡膨脹，所述氣泡對(duì)充入在墨水腔內(nèi)的墨水施以壓力。所述壓力推動(dòng)墨水以液滴的形式通過(guò)噴嘴而離開(kāi)所述墨水腔。
根據(jù)所述氣泡增長(zhǎng)的方向和墨滴排出的方向，所述熱力型噴墨打印頭可以被劃分為三個(gè)類(lèi)型。所述三個(gè)熱力噴墨打印頭的類(lèi)型為頂部噴射性噴墨打印頭、側(cè)面噴射型噴墨打印頭及逆噴射型噴墨打印頭。所述氣泡增長(zhǎng)方向和墨滴的排出方向在頂部噴射型噴墨打印頭中是一致的，在側(cè)面噴射型噴墨打印頭中是彼此垂直的，而在逆噴射型噴墨打印頭中是彼此相反的。
圖1為示出在美國(guó)專(zhuān)利第5,841,452中公開(kāi)的常規(guī)噴墨打印頭的側(cè)視圖，作為常規(guī)逆噴射型噴墨打印頭的示例。
參考圖1，墨水腔15形成在基板10的上部以容納要被噴射的墨水，并且墨水供給孔17形成在基板10的下側(cè)以將墨水供應(yīng)到墨水腔15內(nèi)。在墨水腔15和墨水供給孔17之間，在垂直于基板10的表面的方向形成限流器13以連接墨水腔15和墨水供給孔17。在基板10上疊放噴嘴板21，并且噴嘴板20上形成有用于噴射墨滴30的噴嘴21。噴嘴板20包括形成在基板10表面上的氧化硅層23、形成在氧化硅層23上圍繞噴嘴21的加熱器22及保護(hù)加熱器22的鈍化層25。在鈍化層25中，設(shè)置熱分流器24以在墨水被排出后將在加熱器22周?chē)e累的熱量向著基板10耗散。
然而，在常規(guī)的噴墨打印頭中，在所述墨水被排出后由加熱器保存的熱量通過(guò)具有較低的熱傳導(dǎo)率的氧化硅層23朝著所述基板10耗散。因此，在墨水被排出后在噴嘴板20中積累了大量的熱量。所述積累的熱量使在墨水腔內(nèi)的墨水的溫度增加，因此改變了墨水的粘度并且損害墨水的排出特性。
而且，所述線打印型噴墨打印機(jī)最近被開(kāi)發(fā)以滿足噴墨打印頭的高集成及高速打印的要求。這樣的線打印型噴墨打印機(jī)通常使用具有多個(gè)噴墨打印頭的陣列打印頭。由于所述陣列打印頭設(shè)置有多個(gè)加熱器，由所述加熱器產(chǎn)生的熱量和在所述加熱器周?chē)e累的熱量非常大。因此，如果上述的常規(guī)噴墨打印頭被用于所述陣列打印頭，所述陣列打印頭的墨水排出特性回受到更嚴(yán)重的損害。

發(fā)明內(nèi)容
本總體發(fā)明構(gòu)思提供一種逆噴射型噴墨打印頭，其通過(guò)有效地耗散由加熱器產(chǎn)生的熱量而提高墨水排出的特性，以及制造所述逆噴射型噴墨打印頭的方法。
本總體發(fā)明構(gòu)思的附加的方面和應(yīng)用將部分地在下面的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行闡述，并且部分地將由所述說(shuō)明書(shū)更加明顯，或者可以通過(guò)實(shí)踐本總體發(fā)明構(gòu)思而了解。
本總體發(fā)明構(gòu)思的上述的和/或其它的方面通過(guò)提供一種噴墨打印頭而實(shí)現(xiàn)，所述打印頭包括基板，所述基板包括形成在其頂表面的容納要被噴射的墨水的墨水腔、在所述基板底表面形成的將墨水供應(yīng)入所述墨水腔的墨水供給孔、及形成在所述墨水腔和墨水供給孔之間以連接所述墨水腔和墨水供給孔的限流器；在所述基板上的多層鈍化層；形成在所述多個(gè)鈍化層之間的加熱器和導(dǎo)體，所述加熱器布置在所述墨水腔上面并且所述導(dǎo)體向所述加熱器施加電流；以預(yù)定形狀形成在所述鈍化層上的熱傳導(dǎo)層；形成為覆蓋所述鈍化層和熱傳導(dǎo)層的環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層，所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層形成為具有連接所述墨水腔的噴嘴。
所述鈍化層可以界定貫通其的熱塞(thermal plug)，以暴露所述基板的頂表面，并且所述熱傳導(dǎo)層可以通過(guò)所述熱塞而與所述基板接觸。
所述鈍化層可以界定貫通其的噴嘴過(guò)孔，其與所述噴嘴對(duì)準(zhǔn)，并且所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層可以形成為覆蓋所述噴嘴過(guò)孔的內(nèi)壁。
所述熱傳導(dǎo)層可以在所述鈍化層的整個(gè)頂表面上形成，或所述熱傳導(dǎo)層可以形成在所述鈍化層頂表面上在位于與所述加熱器的邊離開(kāi)預(yù)定距離的區(qū)域。
所述熱傳導(dǎo)層可以由銀(Ag)形成，并且所述熱傳導(dǎo)層可以具有5μm或更大的厚度。
所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層可以由感光環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)形成，并且所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層可以具有20到30μm的厚度。
所述鈍化層可以包括第一鈍化層和第二鈍化層，其被順序地疊置在基板上，所述加熱器被形成在所述第一和第二鈍化層之間，而導(dǎo)體也可以形成在加熱器和第二鈍化層之間。所述第一和第二鈍化層可以由氧化硅或氮化硅形成。
所述限流器可以形成在與所述墨水腔相同的平面上。所述墨水腔和限流器可以包括由氧化層形成的內(nèi)壁。
所述噴嘴可以具有錐形的側(cè)截面，其朝著所述噴嘴的出口端逐漸變窄。
本總體發(fā)明構(gòu)思的上述的和/或其它的方面通過(guò)提供一種噴墨打印頭而實(shí)現(xiàn)，所述打印頭包括基板，所述基板具有存儲(chǔ)墨水的墨水腔；加熱容納在所述墨水腔內(nèi)的墨水的加熱器；一層或多層鄰近所述加熱器并保護(hù)所述加熱器的鈍化層，及熱傳導(dǎo)層，以接觸一層或多層鈍化層的一部分及基板表面從而將加熱器產(chǎn)生的熱量從一層或多層鈍化層耗散到所述基板。
本總體發(fā)明構(gòu)思的上述的和/或其它的方面通過(guò)提供一種噴墨打印頭而實(shí)現(xiàn)，所述打印頭包括基板，所述基板具有儲(chǔ)存墨水的墨水腔；加熱器，加熱容納在所述墨水腔內(nèi)的墨水；噴嘴層，具有由于加熱器加熱而產(chǎn)生的熱量而由墨水腔排出墨滴的噴嘴；一層或多層鈍化層，將所述基板和所述噴嘴層與所述加熱器分開(kāi)，并且形成有貫通的熱塞以暴露基板的表面；及熱傳導(dǎo)層，形成在所述一層或多個(gè)鈍化層和所述噴嘴層之間及在所述熱塞內(nèi)，以通過(guò)將熱量耗散到所述基板，從而防止由加熱器產(chǎn)生的熱量積累在所述噴嘴層中。
本總體發(fā)明構(gòu)思的上述的和/或其它的方面通過(guò)提供一種制造噴墨打印頭的方法而實(shí)現(xiàn)，所述方法包括在基板頂表面中形成溝槽以界定墨水腔和限流器；及在包括溝槽的內(nèi)壁的所述基板的頂表面上形成氧化層；在所述溝槽中填充由預(yù)定材料構(gòu)成的犧牲層；在所述基板和犧牲層上疊置鈍化層；并且在所述鈍化層之間形成加熱器和導(dǎo)體；構(gòu)圖所述鈍化層以形成暴露所述犧牲層頂表面的噴嘴過(guò)孔和暴露所述基板頂表面的熱塞；在所述鈍化層上形成預(yù)定的厚度的熱傳導(dǎo)層以填充所述熱塞；形成環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層以覆蓋所述鈍化層及熱傳導(dǎo)層，并且界定通過(guò)所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層的噴嘴，其與所述噴嘴過(guò)孔對(duì)準(zhǔn)以暴露所述犧牲層的頂表面；通過(guò)刻蝕所述基板的底表面形成墨水供給孔以暴露在所述溝槽底部上形成的氧化層；通過(guò)去掉通過(guò)所述噴嘴暴露的所述犧牲層形成墨水腔和限流器；并且去除位于所述墨水供給孔和限流器之間的氧化層的一部分。
利用所述犧牲層填充所述溝槽可以包括利用外延方法在所述基板的氧化層上沉積多晶硅來(lái)填充所述溝槽；及通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝來(lái)平面化多晶硅的頂表面以暴露所述基板的頂表面。
在所述基板和犧牲層上疊置鈍化層及在所述鈍化層之間形成加熱器和導(dǎo)體可以包括在所述基板和犧牲層頂表面上形成第一鈍化層；在所述第一鈍化層頂表面上形成加熱器并且在所述加熱器的頂表面上形成導(dǎo)體；及在所述第一鈍化層的頂表面上形成第二鈍化層以覆蓋所述加熱器和導(dǎo)體。
在所述鈍化層上形成熱傳導(dǎo)層可以包括利用感光銀(Ag)膏涂覆在所述鈍化層上到預(yù)定的厚度以填充所述噴嘴過(guò)孔和熱塞，并且通過(guò)光刻工藝構(gòu)圖所述感光銀膏。
形成環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層可以包括利用感光環(huán)氧樹(shù)脂涂覆所述鈍化層和熱傳導(dǎo)層以填充所述噴嘴過(guò)孔；并且通過(guò)利用光刻工藝構(gòu)圖所述感光環(huán)氧樹(shù)脂從而形成與所述噴嘴過(guò)孔對(duì)準(zhǔn)的噴嘴。
本總體發(fā)明構(gòu)思的上述的和/或其它的方面通過(guò)提供一種制造噴墨打印頭的方法而實(shí)現(xiàn)，所述方法包括在基板中形成墨水腔；在所述基板上及墨水腔上部形成第一鈍化層；在所述第一鈍化層上形成加熱器；在所述第一鈍化層上形成第二鈍化層以覆蓋所述加熱器；形成貫穿所述第一和第二鈍化層的熱塞以暴露所述基板的表面；并且在所述第二鈍化層上及所述熱塞內(nèi)形成熱傳導(dǎo)層以將熱量從第一和第二鈍化層耗散到基板的表面。


由下面的實(shí)施例的描述并結(jié)合附圖，本總體發(fā)明構(gòu)思的這些和其它方面將變得更明顯并且更容易理解，在附圖中圖1為示出常規(guī)逆噴射型噴墨打印頭的示例的側(cè)視圖；圖2為示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的噴墨打印頭的平面圖；圖3為示意性示出圖2的噴墨打印頭的A部分的放大視圖；圖4為示出沿圖3中的IV-IV’線得到的噴墨打印頭A部分的剖視圖；圖5為示出沿圖3中V-V’線得到的噴墨打印頭A部分的剖視圖；圖6為示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的另實(shí)施例的噴墨打印頭的側(cè)視圖；及圖7A到圖7I為示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的噴墨打印頭的制造方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將對(duì)本總體發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其示例在附圖中示出，其中通篇相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。在下面描述了實(shí)施例以通過(guò)參考附圖解釋本總體發(fā)明構(gòu)思。
圖2為示意性示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的噴墨打印頭的平面圖。參考圖2，所述噴墨打印頭可以包括被垂直布置為兩排的墨水排出部分133及布置成與相應(yīng)的墨水排出部分133電連接的結(jié)合墊131。雖然在圖2中所述墨水排出部分133被布置成兩排，但所述墨水排出部分133也可以被布置成一排或三排或更多排以增加噴墨打印頭的分辨度。
圖3為示出圖2的噴墨打印頭的A部分的放大視圖，圖4為示出沿圖3中的IV-IV’線得到的噴墨打印頭A部分的剖視圖，及圖5為示出沿圖3中V-V’線得到的噴墨打印頭A部分的剖視圖。
參考圖3到圖5，墨水腔106形成在基板100的頂表面中的預(yù)定的深度，以在其中容納要被排出的墨水，并且在基板100的底表面形成墨水供給孔102以將墨水供給到墨水腔106?；?00可以由硅晶片形成，但是本總體發(fā)明構(gòu)思不限于此。限流器105形成在墨水腔106和墨水供給孔102之間以將墨水腔106和墨水供給孔102連接。限流器105可以與基板100的頂表面平行地形成在與墨水腔106相同的平面內(nèi)。在墨水腔106和限流器105的內(nèi)壁上形成氧化層101。所述氧化層可以包括氧化硅層。
在其中形成有墨水腔106、限流器105和墨水供給孔102的基板100上形成多層鈍化層111和114。在鈍化層111和114之間形成加熱器112和導(dǎo)體113。加熱器112加熱在墨水腔106內(nèi)的墨水以產(chǎn)生氣泡，而導(dǎo)體113向加熱器112施加電流。在基板100上形成的第一鈍化層111以形成墨水腔106的上壁。第一鈍化層111為保護(hù)加熱器112并且在加熱器112和基板100之間提供絕緣的材料層。第一鈍化層111可以由氧化硅或氮化硅形成。
如圖4和圖5所示，第一鈍化層111形成在墨水腔106上面，且加熱器112形成在第一鈍化層111上。加熱器112的數(shù)量可以對(duì)應(yīng)于墨水腔106的數(shù)量。根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的各種實(shí)施例，加熱器的位置和形狀可以與圖3到圖5中所示的不同。加熱器112可以由電阻加熱材料形成，例如鉭鋁合金、氮化鉭或硅化鎢。導(dǎo)體113可以形成在加熱器112的頂表面上，以與加熱器112電連接從而將電路供給到加熱器112。導(dǎo)體113將加熱器112與接合墊131電連接(見(jiàn)圖1)以將電流從接合墊131供應(yīng)到加熱器112。導(dǎo)體113可以由具有高電導(dǎo)率的材料制成，例如鋁(Al)、鋁合金、金(Au)、或銀(Ag)。
第二鈍化層114形成在第一鈍化層111的頂表面上以覆蓋加熱器112和導(dǎo)體113。第二鈍化層114為保護(hù)加熱器112和導(dǎo)體113的材料層，并且可以由氧化硅或氮化硅形成。第一和第二鈍化層111和114界定與噴嘴117對(duì)準(zhǔn)的噴嘴過(guò)孔118b(下面進(jìn)行描述)。而且，熱塞118a貫通第一和第二鈍化層在其相對(duì)側(cè)形成以暴露基板100。
在第二鈍化層114頂表面上以預(yù)定的厚度形成熱傳導(dǎo)層115。熱傳導(dǎo)層115通過(guò)熱塞118a與基板100的頂表面接觸。熱傳導(dǎo)層115可以整個(gè)覆蓋第二鈍化層114的頂表面。熱傳導(dǎo)層115可以由具有高熱導(dǎo)率的銀(Ag)來(lái)形成，并且具有大致為5μm或更厚的厚度(t1)。熱傳導(dǎo)層115迅速地將由加熱器112產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱塞118a耗散到基板100。因此，在墨水排出后由加熱器112產(chǎn)生的熱量被有效地通過(guò)熱傳導(dǎo)層115耗散到基板100，從而不會(huì)由積累在環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116(下面進(jìn)行描述)中并加熱在墨水腔106內(nèi)保持的墨水的熱而降低打印頭的墨水排出特性。如圖4和5所示，熱傳導(dǎo)層115完全地覆蓋第二鈍化層114的頂表面，然而，熱傳導(dǎo)層115可以形成為部分地覆蓋第二鈍化層114的頂表面。例如，圖6示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的噴墨打印頭。參考圖6，熱傳導(dǎo)層115’與每個(gè)加熱器112的邊離開(kāi)預(yù)定的距離并且部分地覆蓋第二鈍化層114的頂表面。圖6中實(shí)施例的噴墨打印頭的元件與圖3至圖5實(shí)施例中的相同附圖標(biāo)記的元件功能相同，并且因此省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。
環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116形成在第一和第二鈍化層111和114及熱傳導(dǎo)層115上。環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116界定與噴嘴過(guò)孔118b對(duì)準(zhǔn)的噴嘴117以通過(guò)其排出墨水。環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116覆蓋被界定在第一和第二鈍化層111和114內(nèi)的噴嘴過(guò)孔118b的內(nèi)壁。每個(gè)噴嘴117可以具有錐形，其朝著排出端逐漸變窄，以在墨水通過(guò)噴嘴117排出后迅速地穩(wěn)定保留在墨水腔106內(nèi)的墨水表面上形成的液面。環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116可以由具有高可成形性的感光環(huán)氧樹(shù)脂形成。因此，噴嘴117可以用均勻的形狀和尺寸來(lái)形成。環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116可以具有相對(duì)的厚的厚度(t2)，大致為20到30μm。因此，噴嘴117可以為被充分地延長(zhǎng)以增加通過(guò)噴嘴117噴射的墨滴的方向性。環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116防止金屬的熱傳導(dǎo)層115與墨水的接觸，使得防止了墨水對(duì)熱傳導(dǎo)層115的腐蝕。
如上所述，在本總體發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的噴墨打印頭中，由加熱器112產(chǎn)生的熱量在排出墨滴后通過(guò)熱傳導(dǎo)層115迅速地被耗散到基板100，使得不會(huì)降低噴墨打印頭的墨水排出特性。而且，形成在環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116中的噴嘴117具有相對(duì)長(zhǎng)的長(zhǎng)度，從而提高了通過(guò)噴嘴117排出的墨滴的方向性。
圖7A到圖7I示出了制造根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的噴墨打印頭的方法，參考圖3至5及7A到7I，下面詳細(xì)說(shuō)明了根據(jù)實(shí)施例的噴墨打印頭的制造方法。
如圖7A所示，通過(guò)以預(yù)定的圖形刻蝕基板100，在基板100頂表面上形成溝槽103，在溝槽103中將界定出墨水腔106和限流器105。硅晶片可以用于基板100。在基板100的頂表面上可以形成刻蝕掩膜(未顯示)以界定要被刻蝕的區(qū)域，并且然后刻蝕通過(guò)刻蝕掩膜暴露的基板100的部分，以形成具有預(yù)定形狀的溝槽103。刻蝕可以使用干刻蝕方法來(lái)進(jìn)行，例如反應(yīng)離子刻蝕(RIE)。由于溝槽103通過(guò)刻蝕基板100的頂表面而形成，溝槽103可以具有各種形狀。因此，可以獲得希望的墨水腔106和限流器105的形狀。在溝槽103形成后，從基板100的頂表面去掉刻蝕掩膜。接著，在形成有溝槽103的基板100的頂表面進(jìn)行氧化處理以在包括溝槽103的內(nèi)表面的基板100的頂表面上形成氧化層101。所述氧化層可以由氧化硅形成。
如圖7B所示，由預(yù)定材料形成的犧牲層120被填充到溝槽103內(nèi)。犧牲層120可以由多晶硅形成。使用外延生長(zhǎng)方法，多晶硅可以被沉積在基板100的氧化層101上，來(lái)填充溝槽103，并且然后通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝來(lái)平面化多晶硅的頂表面。在CMP工藝中，氧化層103的暴露部分被去掉以露出基板100的頂表面。
如圖7C和7D所示，在基板100和犧牲層120的頂表面上層疊第一和第二鈍化層111和114，并且在第一和第二鈍化層111和114之間形成加熱器112和導(dǎo)體113。參考圖7C，第一鈍化層111形成在基板100和犧牲層120頂表面上?？梢酝ㄟ^(guò)在基板100和犧牲層120的頂表面上沉積氧化硅或氮化硅而形成第一鈍化層111。接著，在第一鈍化層111的頂表面上形成加熱器112?？梢酝ㄟ^(guò)在第一鈍化層111的頂表面上沉積預(yù)定厚度的電阻加熱材料，例如鉭鋁合金、氮化鉭、氮化鈦、或硅化鎢，且構(gòu)圖所沉積的電阻加熱材料，從而形成加熱器112。然后在加熱器112的頂表面上形成導(dǎo)體113?？梢酝ㄟ^(guò)在加熱器112的頂表面上沉積預(yù)定厚度的具有高電導(dǎo)率的金屬，例如鋁(Al)、鋁合金、金(Au)、或銀(Ag)，并且對(duì)沉積的金屬進(jìn)行構(gòu)圖，從而形成導(dǎo)體113。
參考圖7D，在第一鈍化層111頂表面上形成第二鈍化層114以覆蓋加熱器112和導(dǎo)體113?？梢酝ㄟ^(guò)在第一鈍化層111上沉積氧化硅或氮化硅來(lái)形成第二鈍化層114。接著通過(guò)光刻和刻蝕對(duì)第一和第二鈍化層111和114進(jìn)行構(gòu)圖，以形成噴嘴過(guò)孔118b和熱塞118a，從而分別暴露犧牲層120和基板100的頂表面。噴嘴過(guò)孔118b形成在對(duì)應(yīng)于要形成噴嘴117的位置，并且熱塞118a形成從而在基板100的相對(duì)側(cè)暴露基板100的頂表面。
如圖7E所示，在第二鈍化層114上以預(yù)定厚度(t1)形成熱傳導(dǎo)層115以填充熱塞118a。預(yù)定厚度可以為5μm或更大。為了形成熱傳導(dǎo)層115，感光銀膏可以涂布在第二鈍化層114上以填充噴嘴過(guò)孔118b和熱塞118a，并且然后可以通過(guò)光刻構(gòu)圖所涂布的感光銀膏。在感光銀膏的構(gòu)圖工藝中，過(guò)孔115a形成在熱傳導(dǎo)層115中的噴嘴過(guò)孔118b的上面，以與噴嘴過(guò)孔118b聯(lián)通并且暴露犧牲層120的頂表面。如圖7E所示，熱傳導(dǎo)層115完全覆蓋第二鈍化層114的頂表面。或者，圖6的實(shí)施例的熱傳導(dǎo)層115’可以形成于第二鈍化層114上以部分地覆蓋第二鈍化層114，并且與每個(gè)加熱器112的邊離開(kāi)預(yù)定距離(d)，如圖6所示。
如圖7F所示，環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116形成以覆蓋第一和第二鈍化層111和114及熱傳導(dǎo)層115。環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116界定與噴嘴過(guò)孔118b及過(guò)孔115a對(duì)準(zhǔn)的噴嘴117，以暴露犧牲層120的頂表面。環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116可以具有20至30μm的厚度(t2)。為了形成環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層116，可以在第一和第二鈍化層111和114及熱傳導(dǎo)層115上涂布預(yù)定厚度的感光環(huán)氧樹(shù)脂以填充噴嘴過(guò)孔118b，并且然后可以通過(guò)光刻構(gòu)圖涂布的感光環(huán)氧樹(shù)脂。在感光環(huán)氧樹(shù)脂的構(gòu)圖工藝中，形成噴嘴117以與噴嘴過(guò)孔118b及過(guò)孔115a對(duì)準(zhǔn)從而暴露出犧牲層120的頂表面。噴嘴117可以朝著其排出端逐漸收縮。
如圖7G所示，通過(guò)刻蝕基板100的底表面來(lái)形成墨水供給孔102。在刻蝕基板00的底表面的工藝中，在溝槽103底部上形成的氧化層101通過(guò)墨水供給孔101而被暴露。為了形成墨水供給孔102，可以在基板100的底表面上形成刻蝕掩膜(未顯示)以界定要被刻蝕的區(qū)域，并且然后基板100通過(guò)刻蝕掩膜暴露的部分被干刻蝕或濕刻蝕，直到暴露氧化層101。
如圖7H所示，通過(guò)噴嘴117被暴露的犧牲層120通過(guò)刻蝕被去除從而形成墨水腔和限流器105。因此，墨水腔106和限流器105平行于基板100的頂表面而被形成彼此在相同的平面上。墨水腔106和限流器105可以通過(guò)使用刻蝕氣來(lái)形成，例如使用XeF2氣或BrF3，以干刻蝕通過(guò)噴嘴117暴露的犧牲層120。在刻蝕犧牲層120的工藝中，在溝槽103的內(nèi)壁面上形成的氧化層101可以用作刻蝕阻擋層。
如圖7I所示，位于限流器105和墨水供給孔102之間的氧化層101的一部分通過(guò)干刻蝕而被去除，因此完成了根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思實(shí)施例的噴墨打印頭的制造方法。
如上所述，在根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思實(shí)施例的噴墨打印頭中，在墨水被排出后，由加熱器產(chǎn)生的熱量通過(guò)由高熱導(dǎo)金屬形成的熱傳導(dǎo)層被迅速地耗散到基板。因此，噴墨打印頭的墨水排出特性不會(huì)由于產(chǎn)生的熱而降低。
而且，在根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思實(shí)施例的噴墨打印頭中，噴嘴被界定在由具有良好成形性的感光環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層內(nèi)，使得噴嘴可以形成為均勻的形狀和尺寸。
同樣，所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層具有相對(duì)厚的厚度，使得噴嘴可以被充分地延長(zhǎng)。因此，通過(guò)所述噴嘴排出的墨滴的方向性得到提高。
還有，所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層防止金屬熱傳導(dǎo)層與墨水接觸，因此防止熱傳導(dǎo)層受到墨水的腐蝕。
如上所述，根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思實(shí)施例的噴墨打印頭可以被用于線型噴墨打印機(jī)的陣列打印頭，以及往返型噴墨打印機(jī)的噴墨打印頭。由于多個(gè)噴墨打印頭被布置在所述陣列打印頭中，由加熱器產(chǎn)生的熱量相當(dāng)大。因此，根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思實(shí)施例的噴墨打印頭可以有效地用于所述陣列打印頭。
雖然已經(jīng)顯示和描述了本總體發(fā)明構(gòu)思的及各實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解在不背離本發(fā)明總體構(gòu)思的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行變化，而本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書(shū)和其等同物來(lái)界定。例如，當(dāng)一層被稱(chēng)作在另一層或基板“上”時(shí)，其可以是直接在另一層或基板上，或可以存在中間的層。而且，本總體發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的噴墨打印頭的每個(gè)元件可以由與描述和圖示的材料不同的材料形成，并且上述層疊和材料的形成方法為示范性的。因此，在根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造方法中，可以改變操作順序。
本申請(qǐng)要求于2005年8月27日遞交韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2005-0079130的權(quán)益，其公開(kāi)在此引入其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種噴墨打印頭，包括基板，所述基板包括形成在其頂表面中的墨水腔以容納要被噴射的墨水、形成在其底表面中的墨水供給孔以將墨水供應(yīng)到所述墨水腔，及形成在所述墨水腔和墨水供給孔之間以連接墨水腔和墨水供給孔的限流器；多層鈍化層，形成在所述基板上；加熱器和導(dǎo)體，形成在所述鈍化層之間，所述加熱器布置在所述墨水腔上面，且所述導(dǎo)體向所述加熱器供應(yīng)電流；熱傳導(dǎo)層，以預(yù)定形狀形成在所述鈍化層上；及環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層，形成來(lái)覆蓋所述鈍化層和熱傳導(dǎo)層，所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層形成有與所述墨水腔連接的噴嘴。
2.如權(quán)利要求1所述噴墨打印頭，其中所述鈍化層界定貫穿的熱塞以暴露出所述基板的頂表面，及所述熱傳導(dǎo)層通過(guò)所述熱塞接觸所述基板。
3.如權(quán)利要求2所述噴墨打印頭，其中所述鈍化層界定與所述噴嘴對(duì)準(zhǔn)的貫穿的噴嘴過(guò)孔，及環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層形成以覆蓋所述噴嘴過(guò)孔的內(nèi)壁。
4.如權(quán)利要求2所述噴墨打印頭，其中所述熱傳導(dǎo)層形成在所述鈍化層的整個(gè)頂表面上。
5.如權(quán)利要求2所述噴墨打印頭，其中所述熱傳導(dǎo)層形成在所述鈍化層的頂表面上在位于從所述加熱器的邊離開(kāi)一預(yù)定距離的區(qū)域中。
6.如權(quán)利要求2所述噴墨打印頭，其中所述熱傳導(dǎo)層由銀形成。
7.如權(quán)利要求2所述噴墨打印頭，其中所述熱傳導(dǎo)層具有5μm或更大的厚度。
8.如權(quán)利要求2所述噴墨打印頭，其中所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層由感光環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求2所述噴墨打印頭，其中所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層具有20到30μm的厚度。
10.如權(quán)利要求2所述噴墨打印頭，其中所述鈍化層包括順序地疊置在所述基板上的第一鈍化層和第二鈍化層，在所述第一和第二鈍化層之間形成所述加熱器，并且所述導(dǎo)體形成在所述加熱器和第二鈍化層之間。
11.如權(quán)利要求10所述噴墨打印頭，其中所述第一和第二鈍化層由氧化硅或氮化硅形成。
12.如權(quán)利要求2所述噴墨打印頭，其中所述限流器在與所述墨水腔相同的平面上形成。
13.如權(quán)利要求12所述噴墨打印頭，其中所述墨水腔和限流器包括形成有氧化層的內(nèi)壁。
14.如權(quán)利要求2所述噴墨打印頭，其中所述噴嘴具有減縮形狀的側(cè)截面，其朝著所述噴嘴的出口端逐漸變窄。
15.一種噴墨打印頭，包括基板，所述基板具有容納墨水的墨水腔；加熱器，加熱容納在所述墨水腔內(nèi)的墨水；一層或多層鈍化層，鄰近所述加熱器以保護(hù)所述加熱器；及熱傳導(dǎo)層，其與所述一層或多個(gè)鈍化層的一部分及所述基板的表面接觸，以將由所述加熱器產(chǎn)生的熱量從所述一層或多個(gè)鈍化層耗散到所述基板。
16.如權(quán)利要求15所述噴墨打印頭，其中所述一層或多層鈍化層包括設(shè)置在所述基板上位于所述加熱器和墨水腔之間的第一鈍化層；及布置在所述第一鈍化層上面以覆蓋所述加熱器的第二鈍化層。
17.如權(quán)利要求16所述噴墨打印頭，其中所述熱傳導(dǎo)層設(shè)置在所述第二鈍化層上。
18.如權(quán)利要求17所述噴墨打印頭，還包括一個(gè)或多個(gè)熱塞，被界定為貫通所述第一和第二鈍化層，其中所述熱傳導(dǎo)層形成為通過(guò)所述熱塞以接觸所述基板的表面。
19.如權(quán)利要求15所述噴墨打印頭，其中所述熱傳導(dǎo)層包括具有高熱傳導(dǎo)率的金屬組成。
20.一種噴墨打印頭，包括基板，所述基板具有儲(chǔ)存墨水的墨水腔；加熱器，加熱在所述墨水腔內(nèi)的墨水；噴嘴層，具有噴嘴，以通過(guò)由加熱器產(chǎn)生的熱量從所述墨水腔中排出墨滴；一層或多層鈍化層，以將所述加熱器與所述基板和噴嘴層分開(kāi)，并且形成有暴露所述基板表面的貫通的熱塞；及熱傳導(dǎo)層，形成在所述一層或多層鈍化層和噴嘴層之間及在所述熱塞內(nèi)，以通過(guò)將熱量耗散到所述基板的表面來(lái)防止由所述加熱器產(chǎn)生的熱量積累在所述噴嘴層內(nèi)。
21.一種制造噴墨打印頭的方法，包括在基板頂表面上形成溝槽以界定墨水腔和限流器，及在包括溝槽的內(nèi)壁的所述基板的頂表面上形成氧化層；在所述溝槽中填充由預(yù)定材料形成的犧牲層；在所述基板和犧牲層上疊置鈍化層，并且在所述鈍化層之間形成加熱器和導(dǎo)體；構(gòu)圖所述鈍化層以形成暴露所述犧牲層頂表面的噴嘴過(guò)孔和暴露所述基板頂表面的熱塞；在所述鈍化層上形成熱傳導(dǎo)層以預(yù)定的厚度填充所述熱塞；形成環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層以覆蓋所述鈍化層及熱傳導(dǎo)層，并且界定通過(guò)所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層并與所述噴嘴過(guò)孔對(duì)準(zhǔn)的噴嘴，以暴露所述犧牲層的頂表面；通過(guò)刻蝕所述基板的底表面來(lái)形成墨水供給孔，以暴露在所述溝槽底部上形成的氧化層；通過(guò)去除通過(guò)所述噴嘴暴露的所述犧牲層，從而形成所述墨水腔和限流器；以及去除位于所述墨水供給孔和限流器之間的氧化層的部分。
22.如權(quán)利要求21所述方法，其中所述基板由硅晶片形成。
23.如權(quán)利要求22所述方法，其中所述氧化層由氧化硅形成。
24.如權(quán)利要求21所述方法，其中所述犧牲層由多晶硅形成。
25.如權(quán)利要求24所述方法，其中利用所述犧牲層填充所述溝槽包括利用外延方法，在所述基板的氧化層上沉積多晶硅來(lái)填充所述溝槽；及通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光工藝，平面化多晶硅的頂表面以暴露所述基板的頂表面。
26.如權(quán)利要求21所述方法，其中所述基板和犧牲層上疊置鈍化層及在所述鈍化層之間形成加熱器和導(dǎo)體包括在所述基板和犧牲層的頂表面上形成第一鈍化層；在所述第一鈍化層頂表面上形成加熱器并且在所述加熱器的頂表面上形成導(dǎo)體；及在所述第一鈍化層的頂表面上形成第二鈍化層以覆蓋所述加熱器和導(dǎo)體。
27.如權(quán)利要求26所述方法，其中所述第一和第二鈍化層由氧化硅或氮化硅形成。
28.如權(quán)利要求21所述方法，其中在所述鈍化層上形成熱傳導(dǎo)層包括利用感光銀膏將所述鈍化層涂布到預(yù)定的厚度，以填充所述噴嘴過(guò)孔和熱塞；及通過(guò)光刻工藝對(duì)所述感光銀膏進(jìn)行構(gòu)圖。
29.如權(quán)利要求21所述方法，其中在所述鈍化層上形成所述熱傳導(dǎo)層包括形成所述熱傳導(dǎo)層的厚度為5μm或更大。
30.如權(quán)利要求21所述方法，其中在所述鈍化層上形成所述熱傳導(dǎo)層包括在所述鈍化層的整個(gè)頂表面上形成所述熱傳導(dǎo)層。
31.如權(quán)利要求21所述方法，其中在所述鈍化層上形成所述熱傳導(dǎo)層包括在所述鈍化層上在位于從所述加熱器的邊離開(kāi)預(yù)定距離的區(qū)域種形成所述熱傳導(dǎo)層。
32.如權(quán)利要求21所述方法，其中形成環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層包括利用感光環(huán)氧樹(shù)脂涂覆所述鈍化層和熱傳導(dǎo)層以填充所述噴嘴過(guò)孔；及通過(guò)光刻工藝對(duì)所述感光環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行構(gòu)圖，形成與所述噴嘴過(guò)孔對(duì)準(zhǔn)的噴嘴。
33.如權(quán)利要求21所述方法，其中形成環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層包括形成所述環(huán)氧樹(shù)脂出的厚度為20到30μm。
34.如權(quán)利要求21所述方法，其中形成所述墨水腔和限流器包括通過(guò)干刻蝕去除所述犧牲層。
35.如權(quán)利要求21所述方法，其中去除位于所述墨水供給孔和限流器之間的氧化層部分包括通過(guò)干刻蝕去掉所述氧化層的所述部分。
36.一種制造噴墨打印頭的方法，包括在基板上形成墨水腔；在所述基板上和所述墨水腔上部形成第一鈍化層；在所述第一鈍化層上形成加熱器；在所述第一鈍化層上形成覆蓋所述加熱器的第二鈍化層；形成貫穿所述第一和第二鈍化層以暴露所述基板表面的熱塞；及在所述第二鈍化層上及所述熱塞內(nèi)形成熱傳導(dǎo)層，以從所述第一和第二鈍化層將熱量耗散到所述基板表面。
37.如權(quán)利要求36所述方法，其中在所述基板上和所述墨水腔上方形成第一鈍化層包括用犧牲層填充所述墨水腔；在所述基板和所述犧牲層上形成所述第一鈍化層；及去除所述犧牲層。
38.如權(quán)利要求36所述方法，還包括形成穿過(guò)所述熱傳導(dǎo)層和第一及第二鈍化層的通孔以通過(guò)其露出所述墨水腔；在所述熱傳導(dǎo)層上形成噴嘴層；及形成貫穿所述噴嘴層與所述通孔對(duì)準(zhǔn)的噴嘴。
39.如權(quán)利要求36所述方法，其中形成所述噴嘴包括形成貫通所述噴嘴層的噴嘴，使得隨著所述噴嘴接近所述墨水腔，所述噴嘴的相對(duì)壁之間的距離增加。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種噴墨打印頭及所述打印頭的制造方法。所述打印頭包括基板，所述基板包括形成在其頂表面的容納要被噴射的墨水的墨水腔、在所述基板底表面形成的將墨水供應(yīng)入所述墨水腔的墨水供給孔、及形成在所述墨水腔和墨水供給孔之間以連接所述墨水腔和墨水供給孔的限流器；在所述基板上的多層鈍化層；形成在所述多個(gè)鈍化層之間的加熱器和導(dǎo)體，所述加熱器布置在所述墨水腔上面并且所述導(dǎo)體向所述加熱器施加電流；以預(yù)定形狀形成在所述鈍化層上的熱傳導(dǎo)層；形成為覆蓋所述鈍化層和熱傳導(dǎo)層的環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層，所述環(huán)氧樹(shù)脂噴嘴層形成為具有連接所述墨水腔的噴嘴。
文檔編號(hào)B41J2/16GK1919606SQ2006101218
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月27日
發(fā)明者閔在植, 樸炳夏, 金敬鎰, 河龍雄 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社