专利名称：喷墨印头的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种喷墨印头(INKJET PRINTHEAD)，且特别是关于一种具有多数个墨水孔道贯穿基底的喷墨印头。
背景技术：
喷墨打印技术已经广泛地应用于具有图文打印功能的办公室设备。喷墨打印技术主要是利用喷墨印头(printhead)(即喷墨芯片)所产生的高压来瞬间推挤墨水，使得墨滴从喷墨印头上喷射至文件表面上以形成墨点，并利用这些墨点在文件表面形成图形或文字。常见的喷墨打印技术包括压电式(piezoelectric)或热泡式(thermal bubble)。就热泡式的喷墨打印技术而言，热泡式喷墨印头乃是利用加热组件(heater；heatingresistor)将墨水瞬间汽化，因而产生高压气泡来推动墨水，再将墨水经由喷孔射出而形成墨滴(droplet)。
具体而言，现有的热泡式喷墨印头大多利用一层配置于基底(substrate)之上的墨腔层来形成水平的多数个墨水流道(ink channel)及墨水腔(ink chamber)，并借由穿过基底的墨水开槽(ink slot)来垂直地供应墨水至这些墨水流道，再流经这些水平的墨水流道进入对应的墨水腔，之后借由在基底之上且由墨水腔所暴露出的加热组件来将墨水汽化后所产生的力量以推动墨水，使得墨水穿过配置于墨水腔上的喷孔片的喷孔来喷出以形成墨滴。
值得注意的是，现有热泡式喷墨印头的墨水开槽占据喷墨印头的相当比例的面积，并且需要较长的墨水流道，以供墨水从墨水开槽流出后，经由分布在基底的表面之上的墨水流道(例如形成于墨腔层)流向加热组件。这不仅浪费较多的喷墨印头的面积，使得在相同喷墨印头芯片的面积下，加热组件数目受到限制，有碍于喷墨印头朝向高打印分辨率、高打印速度及低制造成本的方向发展。
发明内容
本发明的目的是在提供一种喷墨印头，用以提高打印分辨率。
本发明的另一目的是在提供一种喷墨印头，用以提高打印速度。
本发明的又一目的是在提供一种喷墨印头，用以减少基底面积的浪费。
本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到近一步的了解。
为达上述的一或部份或全部目的或其它目的，本发明提供一种喷墨印头，其包括一基底、多数个加热组件、多数对导线及一喷孔片。基底具有一表面及多数个墨水孔道，这些墨水孔道贯穿基底。这些加热组件配置于基底的表面之上，这些加热组件分别邻近于这些墨水孔道。这些对导线配置于基底的表面之上，并分别连接至这些加热组件，用以分别将电流导入至及导出自这些加热组件，其中这些对导线将电流导入这些加热组件者的部分及将电流导出这些加热组件者的部分位于这些墨水孔道的两相邻者之间。喷孔片配置于基底的表面之上，并具有多数个喷孔，其贯穿喷孔片，且这些喷孔的位置分别对应于这些加热组件的位置。
为达上述的一或部份或全部目的或其它目的，本发明提供一种喷墨印头，其包括一基底、多数个加热组件、多数对导线及一喷孔片。基底具有一表面及多数个墨水孔道，这些墨水孔道贯穿基底。这些加热组件，配置于基底的表面之上，这些加热组件邻近这些墨水孔道。这些对导线，配置于基底的表面之上，并分别连接至这些加热组件，用以分别将电流导入至及导出自这些加热组件。喷孔片配置于基底的表面之上，并具有多数个喷孔，其贯穿喷孔片，且这些喷孔的位置分别对应于这些加热组件的位置。
为达上述的一或部份或全部目的或其它目的，本发明提供一种喷墨印头，其包括一基底、多数个加热组件、多数对导线及一喷孔片。基底具有一表面及多数个墨水孔道，这些墨水孔道贯穿基底。这些加热组件配置于基底的表面之上，这些加热组件分别邻近于这些墨水孔道。这些对导线配置于基底的表面之上，并分别连接至这些加热组件，用以分别将电流导入至及导出自这些加热组件，其中这些对导线的个别连接至同一加热组件的局部及加热组件共同至少局部地环绕对应的墨水孔道。喷孔片配置于基底的表面之上，并具有多数个喷孔，其贯穿喷孔片，且这些喷孔的位置分别对应于这些加热组件的位置。
为达上述的一或部份或全部目的或其它目的，本发明提供一种喷墨印头，其包括一基底、多数个加热组件、多数对导线及一喷孔片。基底具有一表面及多数个墨水孔道，这些墨水孔道贯穿基底。多数个加热组件，配置于基底的表面之上，这些加热组件分别邻近于这些墨水孔道。这些导线配置于基底的表面之上，并分别连接至这些加热组件，用以分别将电流导入至及导出自这些加热组件，其中导入至及导出自这些加热组件的电流各流经过这些墨水孔道的两相邻者之间。喷孔片配置于基底的表面之上，并具有多数个喷孔，其贯穿喷孔片，且这些喷孔的位置分别对应于这些加热组件的位置。
与现有技术相较之下，本发明因采用多数个贯穿基底的墨水孔道来取代或缩短现有的水平的墨水流道及取代墨水开槽，故可减少基底面积的浪费，因而降低制造成本，并同时可提高加热组件和喷孔密度，因而提高打印分辨率及打印速度。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明的多个实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1为本发明第一实施例的喷墨印头其局部被切除的立体示意图。
图2为图1的A区域的放大图。
图3为图1的喷墨印头其移除墨腔层及喷孔片后的局部俯视图。
图4为图3的B区域的放大图。
图5为本发明第二实施例的喷墨印头其移除墨腔层及喷孔片后的局部俯视图。
图6为图5的C区域的放大图。
图7为本发明第三实施例的喷墨印头其移除墨腔层及喷孔片后的局部俯视图。
图8为本发明第四实施例的喷墨印头其移除墨腔层及喷孔片后的局部俯视图。
100、200、300、400喷墨印头110、210、310、410基底120、220、320、420加热组件130墨腔层140喷孔片112、212、312、412表面114、214、314、414墨水孔道116墨水沟槽132墨水腔142喷孔125、225、325、424、425导线422加热部分具体实施方式
下列各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
图1为本发明第一实施例的喷墨印头其局部被切除的立体示意图，图2为图1的A区域的放大图。请参考图1及图2，第一实施例的喷墨印头100包括一基底110、多个加热组件120、一墨腔层130及一喷孔片140。
基底110具有表面112及多个墨水孔道114，其中这些墨水孔道114贯穿基底110，而这些加热组件120与墨腔层130则配置于基底110的表面112上。加热组件120通常是透过配置于基底110的表面上的电阻层(resistive layer)，并利用电性连接此电阻层的导线所定义出来的。在第一实施例中，这些加热组件120更分别局部地环绕这些墨水孔道114，而在另一实施例中，加热组件120未局部地环绕这些墨水孔道114，而是邻近于墨水孔道114。
墨腔层130具有多个墨水腔132，且这些墨水腔132分别连通于这些墨水孔道114，并同时暴露出这些加热组件120与这些墨水孔道114。在一较佳实施例中，这些加热组件120之上会覆盖有其它保护层(protectivelayer)(未绘示)，例如是SiN层、SiC层或SiN与SiC的迭层。因此，本发明所称这些墨水腔132分别暴露出这些加热组件120，并非仅指这些墨水腔132让这些加热组件120暴露于空气或暴露于基底110的外表面，尚指墨腔层132未直接覆盖这些加热组件120上方的意思。
喷孔片140配置于墨腔层130上，且具有多个喷孔142，其中这些喷孔142贯穿喷孔片140，且这些喷孔142的位置分别对应于这些加热组件120的位置。在其它实施例中，喷孔片140与墨腔层130可为一体成形，换言之，这些墨水腔132可直接形成于喷孔片140中，并分别对应于这些喷孔142的位置处，例如美国专利号码US 6,209,203。
图3为图1的喷墨印头其移除墨腔层及喷孔片后的局部俯视图，图4为图3的B区域的放大图。请参考图3及图4，喷墨印头100更包括多条导线125，其配置于基底110的表面112上，并成对地电性连接至这些加热组件120，其中对应连接于同一加热组件120的成对的导线125分别将电流导入至及导出自对应的加热组件120，且此成对的导线125更位于两相邻的墨水孔道114之间。前述的电性连接亦可称电性耦接，而电性连接或电性耦接于本发明统称为连接或耦接。
在其它实施例中，将电流导入至对应的加热组件120的导线125和将电流导出自同一对应的加热组件120的导线125，两者分别在不同的两相邻的墨水孔道114之间，而不须共同位在相同的两相邻的墨水孔道114之间，这将在图5及图6所示的第二实施例将作更具体的说明。而在這些实施例中的部分的加热组件.120，导入至及导出自加热组件120的电流各流经过该些墨水孔道114的两相邻者之间。因此，本发明所称“导线将电流导入该些加热组件者的部分及将电流导出该些加热组件者的部分位于该些墨水孔道的两相邻者之间”或类似用语，不限于位于相同的两相邻墨水孔道114之间，也包括位于不同的两相邻的墨水孔道114之间的情形。
须说明的是，在导线125下方或加热组件120下方与基底110的表面112之间通常会有其它氧化层或薄膜层(未绘示)，因此本发明所称配置于基底110的表面112上或其它类似用语，并非仅指直接配置基底110的表面112上，尚包括间接配置于基底110的表面112之上。
当这些导线125通以电流时，这些加热组件120就可分别透过这些成对的导线125所提供的电能转换为热能，进而分别将这些墨水腔132中的墨水瞬间加热至汽化，以驱动墨水经由喷孔片140的这些喷孔142射出而形成墨滴。
请再参考图1及图2，为了降低基底110的加工难度，基底110更可具有一墨水沟槽116，其连通于这些墨水孔道114。具体来说，墨水沟槽116是形成于基底110的底部，而这些墨水孔道114是形成于基底110的具有表面112的顶部，且墨水沟槽116的底部与这些墨水孔道114的底端相连通。此外，墨水沟槽116的形成，有助于墨水可以快速供应至加热组件120。因此，这些墨水孔道114可以从表面112向基底110的底部方向形成，亦可由基底110的底部向表面112方向形成。
因此，本发明所称这些墨水孔道114贯穿基底110，并非仅限以这些墨水孔道114直接从基底110的上表面贯穿至基底110的下表面(或从基底110的下表面贯穿至基底110的上表面)；墨水孔道114从基底110的一面向另一面形成于基底厚度的一部份，并利用例如是将这些墨水孔道114连通于墨水沟槽116的方式(即墨水孔道114以液体连通基底110的上表面与下表面)，或以其它方式使墨水从基底110的下表面通过墨水孔道114以供应加热组件120，亦为本发明所定义的这些墨水孔道114贯穿基底110。在一实施例中，这些墨水孔道114可以用感应偶合式电浆(inductively coupledplasma，ICP)方式、干蚀刻(dry etching)、或雷射钻孔等方式形成，而墨水沟槽116可以利用喷砂(sandblasting)或化学蚀刻等方式形成，但本发明不以此为限。
图5为本发明第二实施例的喷墨印头其移除墨腔层及喷孔片后的局部的俯视图，图6为图5的C区域的放大图。请参考图5及图6，相较于图3及图4的第一实施例的喷墨印头100的这些加热组件120及这些导线125在基底110的表面112之上与这些墨水孔道114的分布，第二实施例的喷墨印头200的这些加热组件220及这些导线225在基底210的表面212之上与这些墨水孔道214.的分布与前者略有不同。
在第一实施例中，连接至同一加热组件120的成对的导线125是位于两相邻的墨水孔道114之间，换言之，此成对的导线125比邻地延伸至对应的加热组件120，且穿越两相邻的墨水孔道114；然而，在第二实施例中，连接至同一加热组件220的成对的导线225则分别延伸于两相邻的墨水孔道214及另两相邻的墨水孔道214之间。
此外，在第二实施例中，加热组件220与个别连接至对应的加热组件220的成对的导线225的局部，更共同环绕对应的墨水孔道214。
虽然加热组件220可以由两个或两个以上的加热组件所连接或耦接构成，但于本发明中仍然属于“导线的连接至同一加热组件的局部及该加热组件局部地环绕或共同全部地环绕对应的该墨水孔道”的范畴，亦即所谓的同一加热组件不限于一个加热组件，也包含由两个或两个以上的加热组件所连接或耦接构成的同一组加热组件。
图7为本发明第三实施例的喷墨印头其移除墨腔层及喷孔片后的局部俯视图。请参考图7，相较于图4的第一实施例的这些加热组件120及这些导线125在基底110的表面112之上与这些墨水孔道114的分布，且相较于图6的第二实施例的这些加热组件220及这些导线225在基底210的表面212之上与这些墨水孔道214的分布，第三实施例的喷墨印头300的这些加热组件320及这些导线325在基底310的表面312之上与这些墨水孔道314的分布与前二者略有不同。
在第三实施例中，更包括将两个加热组件320配置于同一墨水孔道314的外围，使得此墨水孔道314可供应墨水至这两个加热组件320。
图8为本发明第四实施例的喷墨印头其移除墨腔层及喷孔片后的局部俯视图。请参考图7，相较于图7的第三实施例的两加热组件320分布于同一墨水孔道314的两侧，第四实施例的喷墨印头400来说，加热组件420配置于基底410的表面412之上，并围绕对应的墨水孔道414。加热组件420包括两个加热部分422及一条导线424，这两个加热部分422分别位于墨水孔道414的相对两侧，而导线424则电性连接这两个加热部分，而一对导线425则分别连接至加热组件420的两加热部分422，用以分别将电流导入至及导出自加热组件420。
在前述任一实施例中，墨水腔不一定须位于墨水孔道正上方，换言之，墨水腔和喷孔可以位于墨水孔道正上方，也可以不位在正上方；同理，喷孔的位置可以在加热组件正上方，也可以不在加热组件正上方。
因此，本发明所称喷孔的位置分别对应于该些加热组件的位置，并非限于喷孔须位于加热组件正上方；此外，墨水孔道截面形状可以是方形、矩形、圆形、椭圆形或其它任一形状。当墨水孔道的截面形状例如为圆形时，其直径实质上可为5微米(microns)至20微米。
另一方面，电性耦接加热组件以提供作为电流流入于加热组件的导线与作为电流流出加热组件的导线不一定须位在形成喷墨印头(喷墨芯片)的多层薄膜层(thin film layers)中的同一层的导电层的两部分，亦可以形成或位于喷墨印头(喷墨芯片)的这些薄膜层的不同层。
由于对应于本发明实施例中的喷孔片的喷孔之加热组件可以由两个或两个以上的加热组件(即同一组加热组件)所连接或耦接构成，而在该两个或两个以上的加热组件之间可藉由其它导线或导体电性连接或耦接，而电流会从连接于其中一个加热组件的输入端的导线流入，并从连接于另外一个加热组件的输出端的导线流出，因此本发明所称成对导线并非限制同一组加热组件仅能有二条导线(供电流流入之导线和供电流流出之导线)。
在本发明的实施例中，加热组件靠近墨水孔道的一边缘与其所邻近的墨水孔道之间的距离实质上为2微米至80微米，较佳值为2微米至40微米。此外，加热组件不一定需要完全围绕或局部围绕墨水孔道；在另一实施例中，电性耦接加热组件以提供作为电流流入于加热组件的导线、加热组件及作为电流流出加热组件的导线三者共同局部围绕其对应的墨水孔道。此外，可以依设计需求，在墨腔层形成一较短的墨水流道在加热组件与墨水孔道之间。
综上所述，与现有技术相较之下，由于本发明采用多数个贯穿基底的墨水孔道来取代现有的墨水开槽，并取代或缩短水平的墨水流道，故可减少基底面积的浪费，因而降低制造成本，并同时可提高喷孔密度，因而提高打印分辨率及打印速度。
虽然本发明已以多个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准，例如，本发明实施例如加热组件围绕或部分围绕墨水孔道，其电性耦接加热组件以提供作为电流流入于加热组件的导线与作为电流流出加热组件的导线不一定需要比邻并列或配置。另外本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。
权利要求
1.一种喷墨印头，其特征在于其包括一基底，具有一表面及多数个墨水孔道，该些墨水孔道贯穿该基底；多数个加热组件，配置于该基底的该表面之上，该些加热组件分别邻近于该些墨水孔道；多数对导线，配置于该基底的该表面之上，并分别连接至该些加热组件，用以分别将电流导入至及导出自该些加热组件，其中该些对导线将电流导入该些加热组件者的部分及将电流导出该些加热组件者的部分位于该些墨水孔道的两相邻者之间；以及一喷孔片，配置于该基底的该表面之上，并具有多数个喷孔，其贯穿该喷孔片，且该些喷孔的位置分别对应于该些加热组件的位置。
2.根据权利要求1所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该基底更具有至少一墨水沟槽，其连通于该些墨水孔道。
3.根据权利要求1所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该些墨水孔道的一供应墨水给该些加热组件之至少二。
4.根据权利要求1所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该些加热组件分别局部环绕该些墨水孔道。
5.根据权利要求1所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该些对导线的个别连接至同一加热组件的局部及该加热组件共同至少局部地环绕对应的该墨水孔道。
6.根据权利要求1所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该些对导线的个别连接至同一加热组件的局部及该加热组件共同全部地环绕对应的该墨水孔道。
7.根据权利要求1所述的喷墨印头，其特征在于其更包括一墨腔层，配置于该基底的该表面上，并具有多数个墨水腔，其分别暴露出该些加热组件与该些墨水孔道，且该喷孔片配置于该墨腔层上。
8.根据权利要求1所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该喷孔片在分别对应于该些喷孔位置处具有对应的墨水腔，并暴露出该些加热组件。
9.一种喷墨印头，其特征在于其包括一基底，具有一表面及多数个墨水孔道，该些墨水孔道贯穿该基底；多数个加热组件，配置于该基底的该表面之上，该些加热组件邻近该些墨水孔道；多数对导线，配置于该基底的该表面之上，并分别连接至该些加热组件，用以分别将电流导入至及导出自该些加热组件；以及一喷孔片，配置于该基底的该表面上，并具有多数个喷孔，其贯穿该喷孔片，且该些喷孔的位置分别对应于该些加热组件的位置。
10.根据权利要求9所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该些加热组件分别局部环绕该些墨水孔道。
11.根据权利要求9所述的喷墨印头，其特征在于其更包括一墨腔层，配置于该基底的该表面上，并具有多数个墨水腔，其分别暴露出该些加热组件与该些墨水孔道，且该喷孔片配置于该墨腔层上。
12.根据权利要求9所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该喷孔片在分别对应于该些喷孔位置处具有对应的墨水腔，并暴露出该些加热组件。
13.根据权利要求9所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该些加热组件靠近对应的该些墨水孔道的一边缘与其所邻近的该墨水孔道之间的距离实质上为2微米至80微米。
14.一种喷墨印头，其特征在于其包括一基底，具有一表面及多数个墨水孔道，该些墨水孔道贯穿该基底；多数个加热组件，配置于该基底的该表面之上，该些加热组件分别邻近于该些墨水孔道；多数对导线，配置于该基底的该表面之上，并分别连接至该些加热组件，用以分别将电流导入至及导出自该些加热组件，其中该些对导线的个别连接至同一加热组件的局部及该加热组件共同至少局部地环绕对应的该墨水孔道；以及一喷孔片，配置于该基底的该表面之上，并具有多数个喷孔，其贯穿该喷孔片，且该些喷孔的位置分别对应于该些加热组件的位置。
15.根据权利要求14所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该些对导线将电流导入该些加热组件者的部分及将电流导出该些加热组件者的部分分别位于该些墨水孔道的两相邻者之间。
16.根据权利要求14所述的喷墨印头，其特征在于其更包括一墨腔层，配置于该基底的该表面上，并具有多数个墨水腔，其分别暴露出该些加热组件与该些墨水孔道，且该喷孔片配置于该墨腔层上。
17.根据权利要求14所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该喷孔片在分别对应于该些喷孔位置处具有对应的墨水腔，并暴露出该些加热组件。
18.根据权利要求14所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该些加热组件靠近对应的该些墨水孔道的一边缘与其所邻近的该墨水孔道之间的距离实质上为2微米至80微米。
19.一种喷墨印头，其特征在于其包括一基底，具有一表面及多数个墨水孔道，该些墨水孔道贯穿该基底；多数个加热组件，配置于该基底的该表面之上，该些加热组件分别邻近于该些墨水孔道；多数条导线，配置于该基底的该表面之上，并分别连接至该些加热组件，用以分别将电流导入至及导出自该些加热组件，其中导入至及导出自该些加热组件的电流各流经过该些墨水孔道的两相邻者之间；以及一喷孔片，配置于该基底的该表面之上，并具有多数个喷孔，其贯穿该喷孔片，且该些喷孔的位置分别对应于该些加热组件的位置。
20.根据权利要求19所述的喷墨印头，其特征在于其更包括一墨腔层，配置于该基底的该表面上，并具有多数个墨水腔，其分别暴露出该些加热组件与该些墨水孔道，且该喷孔片配置于该墨腔层上。
21.根据权利要求19所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该喷孔片在分别对应于该些喷孔位置处具有对应的墨水腔，并暴露出该些加热组件。
22.根据权利要求19所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该些加热组件靠近对应的该些墨水孔道的一边缘与其所邻近的该墨水孔道的距离实质上为2微米至80微米。
23.根据权利要求19所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的该些墨水孔道的一供应墨水给该些加热组件的一第一加热组件和一第二加热组件，且该多数条导线电性串接该第一加热组件和该第二加热组件，用以分别将电流导入至及导出自该第一加热组件和该第二加热组件，其中导入至及导出自该第一加热组件的电流流经过该些墨水孔道的两相邻者之间，且导入至及导出自该第二加热组件的电流流经过该些墨水孔道的两相邻者之间。
全文摘要
一种喷墨印头，包括基底、多数个加热组件、多数对导线、墨腔层、以及喷孔片。基底具有一表面及多数个墨水孔道，其中这些墨水孔道贯穿基底。此外，这些加热组件、这些对导线及墨腔层配置于基底的表面之上，且这些对导线电性连接其对应的加热组件，而加热组件邻近于墨水孔道。墨腔层具有多数个墨水腔，其分别暴露出这些加热组件与这些墨水孔道。喷孔片配置于墨腔层之上，且具有多数个喷孔，其贯穿喷孔片。借由这些贯穿基底的墨水孔道，可以减少基底面积的浪费。
文档编号B41J2/05GK101077651SQ2006100830
公开日2007年11月28日 申请日期2006年5月25日 优先权日2006年5月25日
发明者李致淳, 李明玲, 赖伟夫, 陈佳麟 申请人:国际联合科技股份有限公司