专利名称：具有多个单元的喷墨头及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨头及其制造方法。
现有技术的喷墨头由单独一个单元构成，包括诸如单晶硅基板和玻璃基板的叠层基板(见JP-A-6-218932)。这将在后面予以详细描述。
然而，在上述现有技术的喷墨头中，当为了在提高打印速度的同时提高打印质量而增加喷嘴的密度时，即使一个单元中的一个喷嘴有故障，也不得不去掉这个单元，致使各单元的制成率降低，因而增大了喷墨头的制造成本。
本发明的目的在于提出一种能够降低制造成本的喷墨头及其制造方法。
按照本发明，一种喷墨头由多个组合的单元组成。
另外，按照一种喷墨头的制造方法，在一个基板上形成多个单元。继而使这些单元互相分开。最后，提高组合两个以上这种单元形成一个喷墨头。
从以下参照附图并与现有技术比较，将使本发明得到更为清楚的理解，其中
图1是表示其上形成现有技术各喷墨单元之半导体晶片的平面图；图2是图1所示喷墨单元之一的平面图；图3是一个图2所示喷嘴周围情况的剖面图；图4是说明其上形成本发明多个喷墨单元之半导体基板的平面图；图5是图4所示喷墨单元之一的平面图；图6是图5单元的局部放大示意图；图7A,7B,7C和7D是沿图6的Ⅶ-Ⅶ线所取的断面视图；图8A和8B分别是各单元分开前后的图4半导体晶片的平面图；图9是说明两个图8A和8B的无损毁单元组合的平面图10是图9无损毁单元邻接部分的剖面图。
在描述优选实施例之前，将参照图1、2和3说明现有技术的喷墨头。
如图1所示，现有技术喷墨头由单独一个单元101a形成，包括叠层基板，如单晶硅基板和玻璃基板(见JP-A-6-218932)。譬如，若每个单元101a的尺寸约为27mm×27mm，则用切刀(未示出)从直径大约10cm的单晶硅晶片102切割7个单元101a，如图1所示。
在作为图1每个单元101a的详细平面视图的图2中，设置4列喷嘴11,12,13和14，各喷嘴1紧密排列成矩阵形式。在这种情况下，各列喷嘴11,12,13和14分别被用来喷射黑色墨汁、黄色墨汁、深蓝色墨汁和深红色墨汁。各列喷嘴11,12,13和14分别与供墨孔21,22,23和24相连。
如图3所示，它是图2的一个喷嘴周围情况的剖面图，一个与喷嘴1连接的压力室2、墨汁通道3和墨池(容器)4为多个由单晶硅和玻璃制成的基板31、32和33所隔开，形成一个薄振动片5，其上有由插入多个金属电极压之电材料制成的致动器6。应予说明的是，每列喷嘴11,12,13和14的墨池(容器)4呈梳状，如图2所示。
另外，图3中的参考标号D表示墨滴。
然而，在由单独一个单元101a形成的这种喷墨头中，当增加喷嘴的密度，以便在提高打印速度的同时提高打印质量时，即使一个喷嘴被阻塞或受到损坏，即一个单元101a有故障，则不得不去掉这个单元，致使单元101a的制成率降低，因而增加了这种喷墨头的制造成本。
譬如，如果喷嘴1的直径大约为25至40μm，则一个单晶硅晶片102中有故障喷嘴1的平均数预期为4。在这种情况下，可能有4个单元101a有故障，以致一个单晶硅晶片102中单元101a的制成率可为3/7(=43％)。
本发明喷墨头的一种具体实施例由多个单元101b形成，比如包含一个单晶硅基板的图4所示的2个单元101b。譬如，若每个单元101b的尺寸大约为27mm×13mm，则用切刀从直径约为10cm的单晶硅晶片102上切割出14个单元101b。
图5是每个图4单元101b的详细平面视图，图中给出2列喷嘴11和12，其中各喷嘴1紧密地排列成矩阵形式。在这种情况下，两列喷嘴11和12分别用于喷射黑色墨汁(或深蓝色墨汁)和黄色墨汁(或深红色墨汁)。两列喷嘴11和12分别与供墨孔21和22相连。
如图5所示，每个单元102b中形成伸出的邻接部分51、凹入的邻接部分52、伸出的邻接部分53和伸出的邻接部分54。于是，在伸出的邻接部分51和53之间形成一个起伏(凹入)55，在邻接部分52和54之间形成一个起伏(凹入)56。应予说明的是，伸出的邻接部分51具有与凹入的邻接部分52相同的形状。
在这种由两个单元101b形成的喷墨头中，如果喷嘴9的直径是大约25至40μm，在一个单晶硅晶片102中间同样可以预期有故障喷嘴1的数目为4，以致在一个单晶硅晶片102中间单元101b的制成率可为3/14(=22％)。因而，与现有技术的单元101a相比，可使所述制成率明显地提高。
以下参照图6,7A,7B,7C,7D,8A,8B,9和10说明制造本发明喷墨头的方法。图6是图5单元101b的局部放大示意图；图7A,7B,7C和7D是沿图6的Ⅶ-Ⅶ线所取的断面视图。另外，图8A和8B分别是各单元分开前后的图4半导体晶片的平面图。再有，图9是说明两个图8A和8B的无损毁单元组合的平面图；图10是图9无损毁单元邻接部分的剖面图。
首先，参照图7A以及图6，通过光刻过程，在单晶硅基板71的前表面上形成光刻图样72。
继而，参照图7B以及图6，利用所述光刻图样72为掩膜，通过反应离子蚀刻(RIE)干法过程蚀刻所述单晶硅基板71。结果，在单晶硅基板71内穿出喷嘴1，同时，对于邻接部分51,52,53和54以及凹入的起伏55和56贯穿边界50。然后，去掉光刻图样层72。
接下去参照图7C以及图6，通过在所述单晶硅基板71的后表面的光刻过程形成光刻层(未示出)。然后，利用所述光刻图样层为掩膜，通过各异性向湿法蚀刻过程蚀刻所述单晶硅基板71。结果，在单晶硅基板71内穿出压力室2、墨汁通道3和墨池(容器)4，同时，使邻接部分51,52,53和54以及凹入的起伏55和56的边界50完全贯穿通过单晶硅基板71。继而，去掉所述光刻图样层。
在这种情况下，确定是否在喷嘴1、压力室2、墨汁通道3和墨池(容器)4中观察到阻塞的情况(损坏情况)。
以下参照图7D以及图6，通过接触结合过程使一个晶片型的薄振动片5粘附到所述单晶硅基板71的后表面上，所述薄振动片5预先贯穿适合于所述边界50。然后，通过接触结合过程，按与每个喷嘴1对应的方式，将一个由插入多个金属电极之压电材料制成的致动器6粘附到所述薄振动片5上。
应予说明的是，在图7D中，可在把晶片型薄振动片5粘附到所述单晶硅基板71的后表面之前，给晶片型薄振动片5粘附致动器6。
接下去参照图8A和8B说明多个单元101b的分开。
在图7D所示的过程之后，利用边界50沿Y方向将单晶硅基板71分成多列单元101b，如图8A所示。
继而，如图8B所示，用切刀(未示出)沿X方向切割单晶硅基板71。结果，就使每个单元101b彼此分开。
在这种情况下，再次确定在每个单元101b内是否观察到阻塞情况(损坏情况)。然后去掉呈阻塞情况(损毁情况)的损毁单元101b。
以下参照图9，通过结合无损毁单元101b-1和101b-2构成一个喷墨头。也就是使无损毁单元101b-1的凹入邻接部分52与无损毁单元101b-2的伸出邻接部分51相抵邻接，同时使使无损毁单元101b-1的伸出邻接部分54与无损毁单元101b-2伸出邻接部分53相抵邻接。在这种情况下，由于其间存在凹入起伏55和56，可改善无损毁单元101b-1与无损毁单元101b-2之间的接触特性。然后，如图10所示那样，使图9中箭号X指示的无损毁单元101b-1和101b-2的邻接部分填充粘结剂73。
最后，在已结合的无损毁单元101b-1和101b-2的后表面上形成电连接，同时使它们的供墨孔21和22分别连接到各个黑色墨汁、黄色墨汁、深蓝色墨汁和深红色墨汁的墨池。
无需昂贵的对准设备即可实现无损毁单元101b-1和101b-2的结合，这降低了制造成本。
另外，由于通过光刻和蚀刻过程形成邻接部分51,52,53和54，而不用切刀，所以己结合的每个无损毁单元101b-1和101b-2的邻接部分51,52,53和54的边界50与喷嘴1之间距离的精度可以是较高的，也即约为±1μm。于是，可使已经结合的无损毁单元101b-1和101b-2之间喷嘴1的对准精度较高，也即约为±5μm。应予说明的是，如果利用切刀形成所述邻接部分51,52,53和54，则上述距离精度可达±6μm，而上述对准精度可达±10μm。
因此，可减少黑色墨汁、黄色墨汁、深蓝色墨汁和深红色墨汁之间墨滴的漂移，这就可以不致降低打印的质量。
上述实施例中，一个喷墨头由两个结合的单元101b-1和101b-2构成一个喷墨头；不过，也可由三个或者更多个结合的单元构成一个喷墨头。例如。如果由一列喷嘴形成一个单元，则可由四个结合的单元构成一个喷墨头。
另外，上述实施例中的基板71是由单晶硅制成的，但也可由其它晶体或金属制成所述基板71。如果基板71由金属制成，则可对其实行进行加压过程或电成型过程，以致可形成各喷嘴1等。
进而在上述实施例中，将每列喷嘴11和12中的各喷嘴1排列成矩阵形式，但也可使每列喷嘴11和12中的喷嘴1交错排列。
如上所述，按照本发明，由于一个喷墨头由多个结合的单元构成，，所以使每个单元的制成率得以提高，以致可使喷墨头的制成率被提高，这将降低制造成本。
权利要求
1．一种喷墨头，其特征在于，它由多个结合的单元(101b-1、101b-2)构成。
2．如权利要求1所述的喷墨头，其特征在于，所述每个单元包括第一伸出的邻接部分(51)；凹入的邻接部分(52)，它定位于所述第一伸出的邻接部分的相对侧，并与所述第一伸出的邻接部分相适应；第二伸出的邻接部分(53)，在所述第一伸出的邻接部分的同侧；第三伸出的邻接部分(54)，它定位于所述第二伸出的邻接部分的相对侧，并与所述第二伸出的邻接部分相适应。
3．如权利要求2所述的喷墨头，其特征在于，所述单元之一的凹入邻接部分和第三伸出的邻接部分分别与另一个所述单元的第一和第二伸出的邻接部分相抵邻接。
4．如权利要求1所述的喷墨头，其特征在于，所述各单元包括硅基板(71)，其中形成喷嘴(1)、压力室2、墨汁通道3和墨池4；振动片(5)，它固定到所述硅基板上，以分割所述压力室、墨汁通道和墨池；致动器(6)，它固定到所述振动片上，每个致动器用于振动所述振动片与一个所述喷嘴对应的部分。
5．一种制造喷墨头的方法，其特征在于，包括以下步骤在基板(102)上形成多个单元；使所述各单元互相分开；通过结合至少两个所述单元，形成一个喷墨头。
6．如权利要求5所述的方法，其特征在于，形成所述单元的步骤包括以下各步在所述基板(71)内形成沿第一方向的边界部分(50)和喷嘴(1)，所述边界将所述各单元分开；在所述基板内形成压力室(2)、墨汁通道(3)和墨池(4)；将一振动片(5)粘附于所述基板上，以分割所述压力室、墨汁通道和墨池；把致动器(6)粘附到所述振动片上。
7．如权利要求6所述的方法，其特征在于，形成所述边界和喷嘴的步骤采用光刻和干法蚀刻过程。
8．如权利要求6所述的方法，其特征在于，形成所述压力室、墨汁通道和墨池的步骤采用光刻和各向异性蚀刻过程。
9．如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分开步骤包括用切刀沿与所述第一方向垂直的第二方向切割所述基板的步骤。
10．如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述单元形成步骤包含以下各步在所述基板(71)内形成沿第一方向的边界部分(50)和喷嘴(1)，所述边界将所述各单元分开；在所述基板内形成压力室(2)、墨汁通道(3)和墨池(4)；准备一个振动片(5)，预先将致动器(6)粘附于其上；将所述振动片(5)粘附于所述基板上，以分割所述压力室、墨汁通道和墨池。
11．如权利要求10所述的方法，其特征在于，形成所述边界和喷嘴的步骤采用光刻和干法蚀刻过程。
12．如权利要求10所述的方法，其特征在于，形成所述压力室、墨汁通道和墨池的步骤采用光刻和各向异性蚀刻过程。
13．如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述分开步骤包括用切刀沿与所述第一方向垂直的第二方向切割所述基板的步骤。
14．如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述每个单元包括第一伸出的邻接部分(51)；凹入的邻接部分(52)，它定位于所述第一伸出的邻接部分的相对侧，并与所述第一伸出的邻接部分相适应；第二伸出的邻接部分(53)，在所述第一伸出的邻接部分的同侧；第三伸出的邻接部分(54)，它定位于所述第二伸出的邻接部分的相对侧，并与所述第二伸出的邻接部分相适应。
15．如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述喷墨头形成步骤将所述各单元之一的凹入邻接部分和第三伸出邻接部分与另一个所述单元的第一和第二伸出邻接部分相抵邻接。
全文摘要
一种喷墨头,由多个互相结合的单元构成,其中每个单元包括:伸出的邻接部分(51,53,54)和凹入的邻接部分(52);一个单元的凹入邻接部分(52)和伸出的邻接部分(54)分别与另一个单元的伸出的邻接部分(51,53)相抵邻接。每个单元还包括硅基板(71),其中形成喷嘴(1)、压力室2、墨汁通道3和墨池4;固定到硅基板上的振动片(5),以及固定到振动片上的致动器(6)。本喷墨头能够降低制造成本。制造本喷墨头的方法可使喷墨头的制成率被提高。
文档编号B41J2/16GK1314252SQ0110368
公开日2001年9月26日 申请日期2001年2月9日 优先权日2000年3月21日
发明者神田虎彦, 大野健一, 大泰弘 申请人:日本电气株式会社