专利名称：喷墨打印头晶片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨打印头晶片，特别是涉及一种墨水流道分布于晶片上两排喷墨孔之间而控制电路分布于两排喷墨孔的相对外侧的喷墨打印头晶片。
由于过去加工技术不如今日进步，在硅基板中间制槽是一道相当费工费时的工序。后有美国专利US 5,635,966号“从侧缘送墨的热式打印头构造及其制法(Edge Feed Ink Delivery Thermal Inkjet Print-headStructure And Method of Fabrication)”提出下述的改良构造而舍弃挖中间槽的结构与工序。该经过改良的结构外观如
图1所示，在其鼻端11的喷墨打印头晶片30包藏在软性电路板20的下方，该软性电路板20上经特殊激光加工成极细微的喷墨孔22，因此具有一般喷孔片的功能。由于该喷墨孔22是利用激光在软性电路板20上加工制成的，每一喷墨孔22随后必须极精密地对准喷墨打印头晶片30中的每一激发室33后才能黏合在喷墨打印头晶片30上，否则无法产生完全的喷墨功能。
如图2所示，可进一步得知这种喷墨盒10的鼻端11的断面构造，在鼻端11的内部设有一中间槽道12，于中间槽道12的末端固定硅基板31，利用硅基板31的两旁边缘310与鼻端11之间的空间构成一对分开的且与中间槽道12相通的墨水流道13。墨水从中间槽道12流经硅基板边缘310最后进入激发室33，藉由激发元件34激发，从而可从软性电路板20上的喷墨孔22喷出化为墨滴。
从图3所示的立体剖视图可再进一步了解，墨水沿图中的大箭头40方向经过硅基板31的边缘310进入激发室33，在激发室33内的墨水可由激发元件34激发而从软性电路板20上的喷墨孔22喷出而变成墨滴。所谓激发室33的构成可同时参考图4加以了解，在图4中有网点的区域代表分隔层32的平面轮廓。分隔层32在硅基板31的表面，制作图案后蚀刻成若干隔栅，依序形成若干墨水入口321、缩窄口320及最内端的激发室33，在各个激发室33的里面均设有一激发元件34。激发元件34可以是热电阻元件或压电元件，可根据信号输入金垫21所传入的信号经过控制电路35的解译而分别反应动作，使喷墨盒10能依指令控制而从喷墨孔22中喷出墨滴。
在全部的喷墨孔22与激发室33一一对准之后，分隔层32与软性电路板20之间便以薄黏合层23黏合，同时利用封黏材料24将四周黏合。最后，如图5所示，所有元件均覆盖在软性电路板20之下，其中喷墨盒10的鼻端11表面只露出该极细微的喷墨孔22。
后经许多同一系列的美国专利沿用上述结构，例如美国专利US5,638,101、US 5,648,805及US 5,946,012号等专利皆披露有近似的结构。由于每一软性电路板20上细微的喷墨孔22要完全对准各个激发室33相当不易，牵涉到装配环境的温度、湿度控制及软性电路板20与分隔层32黏合时又要完全避免黏结剂溢出而堵塞喷墨孔22或激发室33，因此需要极昂贵的高精密设备。若要扩大生产能力，就意味着需要巨额的设备投资。
本发明的目的在于提供一种喷墨打印头晶片，利用构造的改变，来免除组装时需要精密对准软性电路板20与分隔层32的技术问题。其主要改变，在于将上述墨水流道从喷墨孔的外侧移到喷墨孔的内侧，而将中间的控制电路一分为二，移到两排喷墨孔的相对外侧，使设有窗口的软性电路板于晶片的外缘与控制电路相接，以让出该晶片中间的面积供喷孔片的黏合。
按照本发明的喷墨打印头晶片安置于喷墨盒的鼻端而与软性电路板电性接合，其中该晶片至少包括表面设有多个墨水激发元件的硅基板；位于该硅基板之上，具有多个围绕墨水激发元的墨水激发室的分隔层；具有分成两排且大致平行的多个喷墨孔的喷孔片，喷墨孔的分布位置与该多个墨水激发元件对应，可供处于该墨水激发室内的墨水分别从其中喷出；分布于该两排喷墨孔的相对外侧的一对控制电路，用以和前述的软性电路板电性接合，以接收其外来的控制信号而使该墨水激发元件动作；及分布于该两排喷墨孔之间的内侧的一对墨水流道，用以供应及补充墨水到该墨水激发室内。
图2是已有的喷墨盒鼻端的断面结构图。
图3是已有的喷墨打印头晶片的局部剖视透视图。
图4是已有的喷墨打印头晶片的分隔层与喷墨盒鼻端的相对关系示意图。
图5是已有的喷墨打印头晶片与软性电路板的相对关系示意图。
图6是本发明的喷墨打印头晶片与软性电路板的相对关系示意图。
图7是沿图6的A-A线的剖视图。
图8是本发明的喷墨盒外观透视图。
为让本发明的上述和其他目的、特征及优点更明显易懂，以下以优选实施例结合附图来详细说明本发明。
如图6和图7所示，本发明的喷墨打印头晶片30A具有一对左右分开的控制电路56、57，与软性电路板70电性相接。此外，喷墨打印头晶片50具有一喷孔片55，而软性电路板70上具有一窗口使该喷孔片55可至少露出其喷墨孔550。由于该喷孔片的制作过程与材质并非本发明的重点，故在此不予赘述，但可参考目前已有的各种专利技术加以制造，例如美国专利US 4,809,428号所披露的方法，可直接用同一套制作过程完成具有热电阻元件的激发室与镍质喷孔片；或参考美国专利UA 5,376,856号的技术内容，用同一套制作过程完成具有压电元件的激发室与喷孔片。此外，该喷孔片材质亦可为高分子材料，例如美国专利US 4,829,319号披露的模压方法，可生产以聚碳酸酯或以压克力系列的聚丙烯酸酯材料所制的喷孔片。
本发明的喷墨晶片50的构成，至少具有一硅基板51及一分隔层53。硅基板51中可设置供墨沟槽52，使墨水得以流入墨水流道54，并进入与墨水流道54相通的激发室内。分隔层53的上方贴着喷孔片55，该分隔层53先经荫罩制成图案后蚀刻成相同或近似图4所示的分隔层32的轮廓(即加上网点的区域)，形成隔栅及构成若干激发室，并在每一激发室里设置加热元件或压电元件，用以激发在激发室内的墨水，使之能从喷孔片55的喷墨孔550中喷出。
比较图5与图6的差异，本发明和图5所示的构造相异处如下一.本发明在软性电路板70设有窗口，喷孔片550不受该软性电路板70遮蔽；二.为了增加喷孔片55与喷墨打印头晶片50的黏接面积，将原先在喷墨打印头晶片30中间的控制电路35A一分为二，使之改分布于本发明的喷墨打印头晶片50上的喷墨孔550外侧的左、右控制电路56、57，而将原本位于外侧的墨水流道移到喷墨孔550的内侧。软性电路板70与左、右控制电路56、57电性连接，于另一端设有外露于喷墨盒10侧边的信号输入金垫71，而可将来自外部的控制信号传达至左、右控制电路56、57。最后完成品的外观如图8所示。
上面已经以优选实施例详细说明了本发明，但并非用以限定本发明。所属领域的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当有能力再运用本发明作出其他简易的等效设计与改型。因此，本发明的保护范围当以后附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种喷墨打印头晶片，安置于喷墨盒的鼻端而与软性电路板电性接合，其中该晶片至少包括一硅基板，表面设有多个墨水激发元件；一分隔层，位于该硅基板之上，具有多个围绕所述墨水激发元件的墨水激发室；一喷孔片，具有分成两排且大致平行的多个喷墨孔，该喷墨孔的分布位置与所述多个墨水激发元件对应，可供处于所述墨水激发室内的墨水个别地从中喷出；一对控制电路，分布于所述两排喷墨孔的相对外侧，用以和所述软性电路板电性接合，以接收其外来的控制信号而令所述墨水激发元件动作；及一对墨水流道，分布于所述两排喷墨孔之间的内侧，用以供应及补充墨水到所述墨水激发室内。
2.如权利要求1所述的喷墨打印头晶片，其特征在于所述软性电路板设有一窗口，使所述喷孔片的表面至少露出其喷墨孔。
3.如权利要求1所述的喷墨打印头晶片，其特征在于所述软性电路板具有若干信号输入金垫，可将来自外部的信号连接至所述控制电路。
4.如权利要求1所述的喷墨打印头晶片，其特征在于所述软性电路板的信号输入金垫外露于喷墨盒侧边。
5.如权利要求1所述的喷墨打印头晶片，其特征在于所述墨水激发元件是一压电元件。
6.如权利要求1所述的喷墨打印头晶片，其特征在于所述墨水激发元件是一加热元件。
7.如权利要求1所述的喷墨打印头晶片，其特征在于所述喷孔片为金属材质所构成。
8.如权利要求7所述的喷墨打印头晶片，其特征在于所述喷孔片的材质可为镍金属或镍金属化合物。
9.如权利要求1所述的喷墨打印头晶片，其特征在于所述喷孔片为高分子材料所制成。
10.如权利要求9所述的喷墨打印头晶片，其特征在于所述喷孔片的高分子材料是指聚碳酸酯或压克力系列的聚丙烯酸酯材料。
全文摘要
一种喷墨打印头晶片，用以安置于喷墨盒的鼻端，其构造包括硅基板、分隔层及喷孔片，其中喷孔片上平行分布有两排喷墨孔，而于该硅基板、分隔层及喷孔片之间则形成两排与喷墨孔的分布方向大致平行的墨水流道及两排分开的控制电路；其中墨水流道是分布于两排喷墨孔之间，而控制电路则是分布于两排喷墨孔的相对外侧。利用此结构的墨水流道与控制电路的分布型态，使喷墨打印头晶片的中央部位能保留较大的面积供黏合喷孔片，而利用软性电路板从晶片的两侧外缘将外来的控制信号传递给控制电路以启动墨水激发元件朝贴近的媒体上喷墨构成图形或文字。
文档编号B41J2/14GK1417031SQ0113449
公开日2003年5月14日 申请日期2001年11月6日 优先权日2001年11月6日
发明者杨长谋, 林振华, 杨明勋, 吕文崇 申请人:飞赫科技股份有限公司