专利名称：具有热敏变色指示器的微喷射装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种微喷射装置(Microinjection apparatus)，并且特别地，本发明关于一种具有热敏变色指示器(Thermochromic indicator)的微喷射装置。
背景技术：
微技术(Microtechnology)的发展已经对科技领域，例如，信息、通讯、消费性电子、生物医学科技等，造成革命性的冲击，并且可预期地将持续创新所述领域的制造以及生产技术。在微技术领域中，微流体系统(Microfluidicsystem)系关于设计、建构以及制造关于能操作微量流体的装置以及程序。目前被广泛利用的微流体系统的一系微喷射装置，其已经被大量用于包括喷墨打印机、生化检测、药物筛检、燃料喷射系统以及化学合成等技术。
微喷射装置驱动机制主要分为热气泡式(Thermal bubble)以及压电式(Piezoelectric)。目前，热气泡式微喷射装置已经被广泛应用，例如，整合至打印机、传真机、复印机以及其它相关影像数据输出系统，于进行高质量、低成本的影像数据输出。热气泡式微喷射装置系借由一加热器(Heater)产生热能。该加热器被设置于填充有一流体(Fluid)的一流体腔(Fluid chamber)的喷孔(Orifice)周围，并且于接受一喷射讯号(Firing signal)时，于该流体腔内立即产生一热气泡以喷射出一流体滴(Fluid droplet)，并且该流体滴可被喷射至一纪录媒介(Recording medium)完成信息纪录。
因此，于热气泡式微喷射装置中，由于必须快速加热以产生热气泡，该加热器的加热效率成为该喷设装置优劣的重要因素之一。此外，随着具有超高密度喷孔的微喷射装置以及快速影像数据输出系统的发展，该加热器也需要具备更短的反应时间以及更优良的加热效率。显而易见地，针对该加热器加热效率的检测将更为严谨，以确保该微喷设装置能符合原始设计，提供准确且稳定的流体喷射。
目前，已经有许多关于喷墨头的温度检测装置被提出，如全录公司(Xerox Corporation)所取得的美国专利号第6,578,942号所公开着。其提供的打印系统(Printing system)包括将一液晶温度传感器(Liquid crystaltemperature sensor)设置于一打印头(Printing head)，以感应该打印头所处环境的温度变化，并随着温度变化而改变颜色。此外，并搭配一光学扫瞄器(Opticalscanner)，以检测该颜色变化，进一步将该打印环境的温度变化回馈至该打印系统。然而，若借由该前案的技术，并无法检测打印头本身的加热功能。
另外，如美国专利号第5,075,690号、美国专利号第5,220,345号以及美国专利号第5,315,316号等所公开的相关技术，均于打印头设置一或多个固体(Solid)温度传感器。然而，设置所述固体温度传感器将面对许多问题，如固定压力(Mounting stress)、震动以及噪音等，进一步造成设计所述固体温度传感器的成本增加。此外，若借由所述前案的技术进行加热效率检测，则必须另外装设检测电路或装置，甚至必须暂停制作工艺，增加检测成本以及时间。
发明内容
因此，本发明的一范畴提供一种具有热敏变色指示器的微喷射装置。该热敏变色指示器使该微喷射装置的加热效率于芯片切割前的晶圆上即可被判断，进而避免对不良品进行后续的封装制作工艺，有效节省成本支出。此外，该热敏变色指示器使检测人员可以借由肉眼进行检测，而不需要另外装设检测装置。
根据本发明的一优选具体实施例的一种针对一流体的微喷射装置包括一基材、一歧管、至少一个流体腔以及至少一个热感应薄膜。该歧管形成于该基材上，用以贮存该流体。而该至少一个流体腔形成于该基材上并且与该歧管连通。该至少一个流体腔具有一个别的喷孔并且于每一个喷孔邻近处安置一个别的加热器。
该至少一个热感应薄膜对应到该至少一个流体腔，并且形成于邻近于该喷孔的一表面(Surface)上。该至少一个热感应薄膜具有对该加热器运作时所产生的热进行变色反应的特性。
根据本发明的一具体实施例的一种喷墨打印系统包括至少一墨盒、一光学检测组件以及一处理组件。该至少一墨盒中的每一个墨盒配置一个别的喷墨芯片，该喷墨芯片包括一基材、一歧管、至少一个流体腔以及至少一个热感应薄膜。该歧管形成于该基材上，用以贮存一墨水。另外，该至少一个流体腔形成于该基材上并且与该歧管连通。该至少一个流体腔具有一个别的喷孔并且于每一个喷孔邻近处安置一个别的加热器。
此外，该至少一个热感应薄膜对应到该至少一个流体腔，并且形成于邻近于该喷孔的一表面(Surface)上。此外，该至少一个热感应薄膜具有对该加热器运作时所产生的一热进行变色反应的特性。
该光学检测组件固定于与该至少一个热感应薄膜处于操作性关系，进而感应该至少一个热感应薄膜所显示的颜色，并且产生一关于所述所感应到的颜色的讯号。此外，该处理组件系电连接至该光学检测组件，用以处理该讯号供控制该喷墨打印系统的运作使用。
关于本发明的优点与精神可以借由以下的实施方式对本的发明详述及附图得到进一步的了解。
图1A是根据本发明的一优选具体实施例的微喷射装置1的平面示意图。
图1B是沿图1A中A-A线的剖面图。
图2是一根据本发明的微喷射装置522于尚未分割的一晶圆5端的示意图。
图3是根据本发明的一具体实施例的微喷射装置于晶圆上进行加热器电路、加热效率以及散热效率检测的流程图。
图4是根据本发明的一具体实施例的喷墨打印系统3的功能方块图。
主要组件符号说明1、522微喷射装置12基材14歧管 16、5224流体腔162喷孔 164加热器122一表面 18、5226热感应薄膜3喷墨打印系统 32墨盒322喷墨芯片 34光学检测组件36处理组件 38墨盒控制器5晶圆 52芯片S70至S96操作流程
具体实施例方式
本发明提供一种具有热敏变色指示器的微喷射装置。根据本发明的优选请参阅图1A以及图1B，根据本发明的一优选具体实施例的一种针对一流体(Fluid)的微喷射装置1揭示于图中。图1A是该微喷射装置1的平面示意图。图1B则是沿图1A中A-A线的剖面图，用以更清楚的示意该微流体喷射装置1各组件的相对应位置。
如图1A以及图1B所示，该微喷射装置1包括一基材(Substrate)12、一歧管(Manifold)14、多个流体腔(Fluid chamber)16以及多个热感应薄膜(Thermal sensing films)18。
该歧管14形成于该基材12上，用以贮存该流体(未绘示于图中)，并且供应该流体至该多个流体腔16。而该多个流体腔16同样形成于该基材12上并且与该歧管14连通，使该歧管14中的该流体可以平均分配至该多个流体腔16。此外，该多个流体腔16具有一个别的喷孔(Orifice)162并且于每一个喷孔邻近处安置一个别的加热器(Heater)164。该加热器164用以当该流体腔16充填该流体时，于该流体腔16内加热该流体以产生一气泡(Buble)以喷出该流体。
于一具体实施例中，该流体可以是一液体，例如，一墨水(Ink)、一药剂(Pharmaceutic agent)、一生化检测剂(Biochemical testing agent)以及一燃料(Fuel)等等。
另外，该多个热感应薄膜对应到该多个流体腔16。并且如图1B所示，该热感应薄膜18形成于邻近于该喷孔162的一表面(Surface)122上。此外，该个热感应薄膜18安置于该对应的流体腔16上方或邻近处，并且具有对该加热器164运作时所产生的一热进行变色反应的特性。于一具体实施例中，该热感应薄膜18可形成于该对应的流体腔16的该喷孔162邻近处。
于一具体实施例中，该热感应薄膜可借由涂布至少一种热敏变色材料(Thermochromic material)于该表面122上而形成。于实务中，该热敏变色材料的变色反应是一可逆(Reversible)的变色反应，并且其工作温度范围介于10至100℃。
于一具体实施例中，上述的至少一种热敏变色材料可以包括，例如，一热敏变色液晶(Thermochromic liquid crystal)、一热敏变色脂肪酸(Thermochromic fatty acid)、一内酯(Lactone)、一热塑性橡胶(Thermoplasticrubber)或一热敏变色染料(Thermochromic dye)。于实务中，该热敏变色材料可以是一具有疏水(Hydrophobic)性质的材料。
请参阅图2，图2是一根据本发明的微喷射装置522于尚未分割的一晶圆(Wafer)5上的示意图。于一具体实施例中，该晶圆5可被划分为多个芯片(Chip)52。该多个芯片52中的每一个芯片52形成有一对应的微喷射装置522。当该个微喷射装置522形成后，该多个芯片52可自该晶圆5上被切割下来。此外，一种热敏变色材料被涂布于该多个芯片52上对应的微喷射装置522中的多个流体腔5224邻近处形成热感应薄膜5226。并且，该热敏变色材料的变色反应是一可逆反应。
请参阅图3，图3是根据上述具体实施例的微喷射装置于晶圆上进行加热器电路、加热效率以及散热效率检测的流程图。当该热感应薄膜形成后，即开始检测流程(S70)。首先，于初始温度T1下观察该热感应薄膜的颜色(S72)，判断其颜色是否为相对应于该初始温度T1的颜色C1(S74)。若该热感应薄膜的颜色不是C1，则重新涂布该热敏变色材料(S76)。若该热感应薄膜的颜色为C1，则继续测试步骤，并输入一测试讯号(S78)。接着，当该加热器接受该测试讯号时，该加热器的电路会形成通路，并且于一单位时间U1内升高温度至T2。此时，观察该热感应薄膜的颜色(S80)，判断其是否于该单位时间U1内改变为相对应于温度T2的颜色C2(S82)。
若该热感应薄膜的颜色仍维持C1或是超过该单位时间U1才变为C2，表示该加热器故障或加热效率不佳。因此，该微喷射装置不合格(S84)，并且中止其后续制作工艺(S86)。若该热感应薄膜的颜色于该单位时间U1内由C1变成C2，则表示该加热器的电路正常并且其加热效率符合预期。随后，终止该测试讯号(S88)，致使该加热器的电路形成断路，使得其温度于另一单位时间U2内从T2降回初使温度T1。此时，观察该热感应薄膜的颜色(S90)，判断其是否于该单位时间U2内从C2变回C1(S92)。
若该热感应薄膜的颜色仍维持C2或是超过该单位时间U2才变回C1，表示该加热器故障或散热效率不佳。因此，该微喷射装置系不合格(S84)，并且中止其后续制作工艺(S86)。若该热感应薄膜的颜色于该单位时间U2内由C2变回C1，则表示该加热器的电路正常并且其散热效率符合预期，因此，该微喷射装置合格(S94)，并且完成整个检测流程(S96)。
请注意，于上述检测流程的初始温度T1、加热后温度T2、单位时间U1以及单位时间U2根据测试环境、该微喷射装置的材质以及该热敏变色材料的性质，并且经过实验后所设定，而非固定的数值。
借由上述的检测流程，检测人员可以肉眼观察该热感应薄膜单位时间内的颜色变化，而判断所述芯片上微喷射装置的加热器的电路是否正常，以及加热、散热效率是否符合预期。
请参阅图4，图4是根据本发明的一具体实施例的喷墨打印系统(Ink-jetprinting system)3的功能方块图。该喷墨打印系统3包括至少一墨盒(Inkcartridge)32、一光学检测组件(Optical detecting device)34以及一处理组件(Processing device)36。
该至少一墨盒32中的每一个墨盒32是填充有一墨水并且配置一个别的喷墨芯片(Ink-jet chip)322。该至少一喷墨芯片322是一微喷射装置，用以喷射出该墨盒32中的该墨水。并且，该至少一喷墨芯片322中的每一个喷墨芯片322包括一基材、一歧管、至少一个流体腔以及至少一个热感应薄膜。
请注意，关于上述具体实施例的喷墨芯片322的各组件的相互关系、配置方式、材质、以及功能，均与上述关于根据本发明的优选具体实施例的微喷射装置的各组件的相互关系、配置方式、材质、以及功能相同，因此，在此不做赘述。
该光学检测组件34是固定于与该喷墨芯片322上的热感应薄膜处于操作性关系，进而感应该喷墨芯片322上的热感应薄膜所显示的颜色，并且产生一关于所述所感应到的颜色的讯号(Signal)。
此外，如图4所示，该处理组件36电连接至该光学检测组件34，用以处理该讯号供控制该喷墨打印系统的运作使用。于实际应用中，该讯号可经由该处理组件36转换为数字形式(Digital form)。该处理组件36并可进一步电连接并传递该转换的数字讯号至一墨盒控制器(Ink cartridge controller)38。该墨盒控制器38可根据该讯号控制该喷墨芯片322上该加热器的作动，达到调节墨水喷射以及打印质量最佳化的目的。
于实际应用中，一使用者操作系统(User operating system)可电连接至该喷墨打印系统。当该喷墨芯片上的该热感应薄膜感应到因为填充于该墨盒中的该墨水容量不足时所产生的热，并且进行变色反应时。该喷墨打印系统的处理组件可传递该数字讯号至该使用者操作系统，提醒使用者进行墨盒更换。
于实际应用中，该喷墨打印系统可进一步包括一反射组件(Reflectingdevice)、一光路组件(Optical path device)以及一观察窗(Observing window)。当该喷墨芯片上的该热感应薄膜感应到因为填充于该墨盒中的该墨水容量不足时所产生的热，并且进行变色反应时。该反射组件能将该变化的颜色反射至该光路组件，该光路组件则将该变化的颜色导引至该观察窗，使用者可直接透过该观察窗得知墨水容量不足的信息。
借由以上优选具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的优选具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明的范畴内。
权利要求
1.一种针对一流体的微喷射装置，包括一基材；一歧管，该歧管系形成于该基材上，用以贮存该流体；至少一个流体腔，该流体腔形成于该基材上并且与该歧管连通，该流体腔具有一个别的喷孔以及设置于该喷孔邻近处的加热器；以及至少一个热感应薄膜，该热感应薄膜系对应到该流体腔并且形成于邻近于该喷孔的一表面上，该热感应薄膜具有对该加热器运作时所产生的一热进行变色反应的特性。
2.根据权利要求1所述的微喷射装置，其特征在于，其中该至少一个热感应薄膜借由涂布至少一种热敏变色材料中的一种热敏变色材料于该表面上而形成。
3.根据权利要求2所述的微喷射装置，其特征在于，其中该至少一种热敏变色材料包括选自由一热敏变色液晶、一热敏变色脂肪酸、一内酯、一热塑性橡胶以及一热敏变色染料所组成的一群组中的一热敏变色材料。
4.根据权利要求1所述的微喷射装置，其特征在于，其中该至少一个热感应薄膜形成于该对应的流体腔的该喷孔邻近处。
5.根据权利要求1所述的微喷射装置，其特征在于，其中该流体系一墨水。
6.一种喷墨打印系统，包括至少一墨盒，该至少一墨盒中的每一个墨盒系配置一个别的喷墨芯片，该至少一喷墨芯片中的每一个喷墨芯片包括一基材；一歧管，该歧管形成于该基材上，用以贮存一墨水；至少一个流体腔，该至少一个流体腔系形成于该基材上并且与该歧管连通，该至少一个流体腔具有一个别的喷孔以及设置于该喷孔邻近处的加热器；以及至少一个热感应薄膜，该至少一个热感应薄膜对应到该至少一个流体腔并且形成于邻近于该喷孔的一表面上，该至少一个热感应薄膜具有对该加热器运作时所产生的一热进行变色反应的特性；一光学检测组件，该光学检测组件固定于与该至少一个热感应薄膜处于操作性关系，进而感应该至少一个热感应薄膜所显示的颜色，并且产生一关于所述所感应到的颜色的讯号；以及一处理组件，该处理组件系电连接至该光学检测组件，用以处理该讯号供控制该喷墨打印系统的运作使用。
7.根据权利要求6所述的喷墨打印系统，其特征在于，其中该至少一个热感应薄膜借由涂布至少一种热敏变色材料中的一种热敏变色材料于该表面上而形成。
8.根据权利要求7所述的喷墨打印系统，其特征在于，其中该至少一种热敏变色材料包括选自由一热敏变色液晶、一热敏变色脂肪酸、一内酯、一热塑性橡胶以及一热敏变色染料所组成的一群组中的一热敏变色材料。
9.根据权利要求6所述的喷墨打印系统，其特征在于，其中该至少一个热感应薄膜形成于该对应的流体腔的该喷孔邻近处。
全文摘要
本发明提供一种针对一流体的微喷射装置，该微喷射装置包括一基材、一歧管、至少一个流体腔以及至少一个热感应薄膜。该歧管形成于该基材上，用以贮存该流体。该至少一个流体腔同样形成于该基材上，并且与该歧管连通，并且具有一个别的喷孔并且于每一个喷孔邻近处安置一个别的加热器。该至少一个热感应薄膜对应到该至少一个流体腔，并且具有一个别的颜色。该个别的颜色对该对应的流体腔运作期间所产生的热进行变色反应。
文档编号B41J2/07GK1954923SQ20051011840
公开日2007年5月2日 申请日期2005年10月28日 优先权日2005年10月28日
发明者周忠诚, 王威, 彭震 申请人:明基电通股份有限公司