专利名称：喷墨头芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热感应喷墨头(thermal inkjet print head)，特别是涉及一种具有至少两个墨水槽(ink slot)的喷墨头芯片，是将墨水槽设置于两排加热器的外侧，则每个墨水槽仅可提供单边的加热器使用。
背景技术：
在喷墨打印设备的主流产品中，热感应的喷墨头已经被成功地商业化，其利用墨水瞬间气化、高压气泡推动墨水的原理，可使墨水滴经由各个喷孔(nozzle orifice)射出以打印在纸张上。一般而言，单色喷墨头是使用单一墨水槽(ink slot)，储存在墨水槽中的墨水可自数条墨水通道(ink channel)流至各个喷墨室(ink chamber)中。其后，配置于喷墨室中的薄膜加热器可将墨水瞬间气化，再通过产生的高压气泡推动墨水，则墨水滴可自相对应位置的喷孔射出。
图1A显示现有单色喷墨头的上视图，图1B是局部放大显示图1A的喷墨室与墨水槽的上视图。现有一个单色喷墨头芯片10包括有多个喷墨室12，是以等差方式排置成两排，而一共用的墨水槽14设置于此两排喷墨室12之间。每个喷墨室12配置有一条墨水通道18，用以连通至墨水槽14，且每个喷墨室12包括有一喷孔，并将一加热器16设置于喷孔下方。墨水槽14是用以供墨水流通的通道，墨水可经由各墨水通道18流入两侧喷墨室12中，其中标号20是显示墨水的流动路径，则墨水可被喷墨室12的加热器16汽化而形成墨水滴，从而由喷孔喷出。除此之外，喷墨头10包括有多条连接导线22，使每个喷墨室12的加热器16电连接至周边的接触垫24的电极上，用以提供电源的导入与导出效果。
然而，共用的墨水槽14的成型技术大多采用蚀刻、激光加工或是喷砂等方式，其左右空间会受限于两排喷墨室12的位置，因此墨水槽14的制作工艺误差的忍受度很小，而且墨水槽14的尺寸无法大幅度增加，喷墨头芯片10会遭遇到墨水流量小、墨水流速慢、供墨不良以及喷墨不顺等问题。另外，由于现有连接导线22是由单一金属层所构成，因此若要进行电阻补偿以使每一个加热器16的总导线电阻值相同，需调整金属层的线宽。于是，受限于连接导线22的排列密集度，金属层的线宽只能增加至一定程度。
请参阅图2，其显示现有彩色喷墨头的上视图。搭配墨水卡匣的设计，单一卡匣可提供三种以上的墨水，因此现有一个彩色喷墨头芯片26包括多组相互隔绝的喷墨系统，其中以A组喷墨系统为例，其包括有两排喷墨室12A、一条共用的墨水槽14A以及多条连接至周边接触垫24的连接导线22A。由于每一组喷墨系统的结构与图1B相似，故不再加以撰述。由于此是沿用单一墨水槽14以提供双侧喷墨室12的技术，因此墨水槽14也会发生上述的制作过程忍受度受限、尺寸受限等问题。
实用新型内容本实用新型目的在于提供一种具有多个墨水槽的喷墨头，是将墨水槽设置于两排加热器的外侧，则每个墨水槽仅可提供单边的加热器使用。至于连接导线的设计可采用多层金属层与绝缘层堆叠的方式，以增加其电路设计的弹性。
本实用新型的目的是这样实现的，即提出一种喷墨头芯片，包括有多个喷墨室，其排列成一第一排喷墨室以及一第二排喷墨室，其中每个喷墨室内设有一加热器以及一墨水通道；一第一墨水槽，形成于所述第一排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，提供墨水给所述第一排喷墨室的每个加热器使用；以及一第二墨水槽，形成于所述第二排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，提供墨水给所述第二排喷墨室的每个加热器使用。
本实用新型还提供一种喷墨头芯片，包括有多组相互隔绝的喷墨系统，以提供多种不同颜色的墨水，其每一个喷墨系统包括有多个喷墨室，其排列成一第一排喷墨室以及一第二排喷墨室，其中每个喷墨室内设有一加热器以及一墨水通道；一第一墨水槽，形成于所述第一排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，以给所述第一排喷墨室的每个加热器供墨水；以及一第二墨水槽，形成于所述第二排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，给所述第二排喷墨室的每个加热器提供墨水。
本实用新型还提供一种喷墨头芯片，其包括有多个喷墨室，其排列成一第一排喷墨室以及一第二排喷墨室，其中每个喷墨室内设有一加热器以及一墨水通道；一第一墨水槽，其形成于所述第一排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，其中所述第一墨水槽制作成多个相互隔绝的次墨水槽，且每个次墨水槽给所述第一排喷墨室的一部分加热器提供墨水；一第二墨水槽，形成于所述第二排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，以给所述第二排喷墨室的每个加热器可提供墨水；以及一干膜圆形，其形成于所述喷墨头芯片表面上，以绝缘所述多个次墨水槽。
本实用新型还提供一种喷墨头芯片，包括有多个喷墨室，其排列成一第一排喷墨室以及一第二排喷墨室，其每个喷墨室内设有一加热器以及一墨水通道；一第一墨水槽，形成于所述第一排喷墨室与所述第二排喷墨室之间，以给所述第一排喷墨室的每个加热器供墨水；以及一第二墨水槽，其形成于所述第二排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，其中所述第二墨水槽是制作成多个相互隔绝的次墨水槽，每个次墨水槽给所述第二排喷墨室的一部分加热器提供墨水；以及一干膜圆形，其形成于所述喷墨头芯片表面上，以绝缘所述多个次墨水槽。
根据上述目的，本实用新型的一特点在于两排喷墨室的外侧分别提供至少一个墨水槽，以供单边的加热器使用，用来提高墨水的补充速度。
本实用新型的另一特点在于以最佳化的方式交互使用两层以上的金属层以及电隔绝层，可使连接导线所占据芯片的实际总面积缩小，从而补偿加大墨水槽的总面积，可进一步加快墨水补充速度并提高喷墨质量。
本实用新型的一优点在于提高墨水槽的制作工艺误差的忍受度，并可改善墨水流量小、墨水流速慢、供墨不良以及喷墨不顺等问题。
本实用新型的另一优点在于连接导线的路径设计较具弹性变化，若要进行电阻补偿以使每一个加热器的总导线电阻值相同，可调整金属层的线宽，也可改变金属层的厚度以调整其片阻值。
图1A为现有单色喷墨头的上视图；图1B为局部放大显示图1A的喷墨室与墨水槽的上视图；图2为现有彩色喷墨头的上视图；图3A为本实用新型第一实施例的单色喷墨头芯片的上视图；图3B为局部放大显示图3A的喷墨室与墨水槽的上视图；图4A为局部放大显示图3A的连接导线的上视图；图4B为沿图4A的切线A-A显示连接导线的剖面示意图；图5A为本实用新型第二实施例的单色喷墨头芯片的上视图；图5B为沿图5A的切线B-B显示墨水槽的剖面示意图；图6为本实用新型第三实施例的彩色喷墨头芯片的上视图；图7为本实用新型第四实施例的彩色喷墨头芯片的上视图。
具体实施方式
第一实施例图3A显示本实用新型第一实施例的单色喷墨头芯片的上视图，图3B是局部放大显示图3A的喷墨室与墨水槽的上视图。
本实用新型第一实施例提供一种单色喷墨头芯片30，其包括有多个排置成两排的喷墨室32I、32II，其中同一排的每个喷墨室32是位于同一直线上，或是以插排方式排列。而且，每个喷墨室32配置有一条墨水通道38，用以连通至墨水槽，且每个喷墨室32包括有一喷孔，并将一加热器36设置于喷孔下方。此外，单色喷墨头芯片30包括有两排墨水槽34I、34II，且此两排墨水槽34I、34II的水平位移为等距离，其中第一墨水槽34I设置于第一排喷墨室32I与芯片30周边之间，则流通于第一墨水槽34I的墨水可通过墨水通道38向右侧流入第一排喷墨室32I中，此墨水的流动路径如标号40I所示；而第二墨水槽34II设置于第二排喷墨室32II与芯片30周边之间，则流通于第二墨水槽34I的墨水可通过墨水通道38向左侧流入第二排喷墨室32I中，此墨水的流动路径如标号40II所示。依据喷墨头芯片30的尺寸与导线设计的变化性，墨水槽34I、34II的轮廓可适当调整为圆形、长方形、多边形、椭圆形的长条状。
与现有单一共用墨水槽的设计相比，本实用新型是将墨水槽34I、34II分别设置于两排喷墨室32I、32II的外侧，使每个墨水槽34I、34II仅可提供单边的加热器36使用，因此可有效提高墨水的补充速度。而且，就墨水槽34的成型技术而言，其左右空间仅有一侧会受限于喷墨室32的位置，因此墨水槽34的制作工艺误差的忍受度很大，而且墨水槽34的尺寸大幅度增加，此可改善墨水流量小、墨水流速慢、供墨不良以及喷墨不顺等问题。
除此之外，喷墨头芯片30包括有多条连接导线42，是使每个喷墨室32的加热器36电连接至周边的接触垫44的电极上，用以提供电源的导入与导出效果。连接导线42的路径大致维持一定，但是连接导线42可自两排喷墨室32I、32II的中间区域绕至芯片30周边的接触垫44。不同于现有技术之处在于，本实用新型的连接导线42设计是以最佳化的方式，交互使用两层以上的金属层以及电隔绝层，可使连接导线42所占据芯片30的实际总面积缩小，从而补偿加大墨水槽34I、34II以及墨水通道38的总面积，如此便可进一步加快墨水补充速度并提高喷墨质量。
图4A是局部放大显示图3A的连接导线的上视图，图4B是沿图4A的切线A-A显示连接导线的剖面示意图。一硅芯片50的预定区域处的开口处是作为本实用新型的墨水槽34，而硅芯片50表面的制作工艺步骤是依序覆盖一绝缘层52(例如SiO2材料)，再限定形成一第一金属层54(例如TaAl材料)的圆形，随后限定形成一第二金属层56(例如AlCu材料)的圆形，其中未被第二金属层56覆盖的第一金属层54的暴露区域是主要用来作为加热器36的电阻。接着，在硅芯片50表面上限定形成一隔绝层58(例如SiN/SiC材料)的圆形，并使第二金属层56的不分区域暴露而形成一连接通孔。其后，在隔绝层58上限定形成一第三金属层60(例如Au材料)的圆形，其中填入连接通孔的第三金属层60A、60B是用来作为接触插塞，而分布于两排喷墨室32之间的第三金属层60C是用来作为连接导线42的路径。后续，可在喷墨室32的制作工艺中提供一AlCu层62以及Ta金属层64，以提供作为喷孔片。最后，在硅芯片50的墨水槽34以外的区域表面上提供一干膜66，可用来隔绝第一墨水槽34I以及第二墨水槽34II，以防止第一排喷墨室32I与第二排喷墨室32II之间发生干扰(cross talk)问题。而且，干膜66可用以支撑喷孔片，以避免在喷墨室32附近的干膜66所形成的墨水通道38过于塌陷而无法支撑喷孔片，从而影响喷墨质量。
与现有技术以单一金属层构成的连接导线相比，本实用新型的连接导线42设计是以交互使用第二金属层56、第三金属层60以及隔绝层58，并搭配阶梯状的连接通孔，可使连接导线42的实际总面积缩小，从而补偿加大墨水槽34I、34II以及墨水通道38的总面积。而且，若要进行电阻补偿以使每一个加热器36的总导线电阻值相同，可调整金属层的线宽，也可改变金属层的厚度以调整其片阻值，因此本实用新型的连接导线42的路径设计较具弹性变化。第二实施例图5A显示本实用新型第二实施例的单色喷墨头芯片的上视图，图5B是沿图5A的切线B-B显示墨水槽的剖面示意图。本实用新型第二实施例提出一种单色喷墨头芯片70，其特色是利用干膜66作为隔绝效果，将原本的长条状墨水槽34设计成多个隔绝的次墨水槽74，而每个次墨水槽74的轮廓可制作成圆形、椭圆形、方形或是其他几何形状。举例来说，将第一墨水槽34I设计成三个隔绝的次墨水槽74I，则每一个次墨水槽74I可分别提供墨水给单边第一排喷墨室32I的七至八个的加热器36使用。相同地，可将第二墨水槽34II设计成三个隔绝的次墨水槽74II，可分别给单边第二排喷墨室32II的七至八个的加热器36提供墨水使用。
至于连接导线的设计，则如同第一实施例所述，可交互使用两层以上的金属层以及电性隔绝层，其结构与功效在此不加以撰述。第三实施例图6显示本实用新型第三实施例的彩色喷墨头芯片的上视图。搭配墨水卡匣的设计，单一卡匣可提供三种以上的墨水，因此将本实用新型第一实施例以及第二实施例的技术应用在一个彩色喷墨头芯片80上，可通过干膜66来隔绝多组喷墨系统。以其中一组喷墨系统为例，其包括有两排喷墨室32I、32II、两个墨水槽84I、84II以及多条连接至周边接触垫44的连接导线42。墨水槽84I、84II的轮廓可制作成圆形、椭圆形、方形或是其他几何形状，可提供墨水给单边的喷墨室32I或32II。由于每一组喷墨系统的结构与第一实施例以及第二实施例相似，故不再加以撰述。第四实施例图7显示本实用新型第四实施例的喷墨头芯片的上视图。本实用新型第四实施例提出一种喷墨头芯片90，其特色是将一第一墨水槽94I设置于第一排喷墨室32I与第二排喷墨室32II之间，并将一第二墨水槽94II设置于第二排喷墨室32II与芯片90周边之间，则第一墨水槽94I的墨水可自左侧流入第一排喷墨室32I中，而第二墨水槽94II的墨水可自左侧流入第二排喷墨室32II中。此外，第二墨水槽94II设计成多个隔绝的次墨水槽94II，举例来说，若将第二墨水槽94II设计成三个隔绝的次墨水槽94II，则每一个次墨水槽94II可分别给单边第二排喷墨室32II的七至八个的加热器36提供墨水使用。
第一墨水槽94I与第二墨水槽94II的轮廓可制作成圆形、椭圆形、方形或是其他几何形状。而且，第二墨水槽94II的位置也可更换至第一排喷墨室32I与芯片90周边之间，则通过改变墨水通道38的开口方向，第二墨水槽94II的墨水可自右侧流入第一排喷墨室32I中，而第一墨水槽94I的墨水可自右侧流入第二排喷墨室32II中。至于连接导线的设计，则可依据第一墨水槽94I与第二墨水槽94II的位置设计做适度变化，且连接导线的结构也可交互使用两层以上的金属层以及电隔绝层，其结构与功效如同第一实施例所述。此外，搭配墨水卡匣的设计可提供单色或多色的墨水，因此喷墨头芯片90可应用在单色或彩色喷墨技术上。
虽然结合以上一较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围应以权利要求所界定的为准。
权利要求1.一种喷墨头芯片，其特征在于，包括有多个喷墨室，其排列成一第一排喷墨室以及一第二排喷墨室，其中每个喷墨室内设有一加热器以及一墨水通道；一第一墨水槽，形成于所述第一排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，以给所述第一排喷墨室的每个加热器提供墨水；以及一第二墨水槽，形成于所述第二排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，以给所述第二排喷墨室的每个加热器提供墨水。
2.如权利要求1所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述第一墨水槽以及所述第二墨水槽的轮廓为长方形、椭圆形或其他几何形状。
3.如权利要求1所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述第一墨水槽为多个相互隔绝的次墨水槽，以给所述第一排喷墨室的一部分加热器提供墨水。
4.如权利要求3所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述次墨水槽轮廓为圆形、椭圆形、长方形或其他几何形状。
5.如权利要求3所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述喷墨头芯片表面上有一供所述多个次墨水槽之间绝缘的干膜圆形。
6.如权利要求1所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述第二墨水槽为多个相互隔绝的次墨水槽，每个次墨水槽给所述第二排喷墨室的一部分加热器提供墨水。
7.如权利要求6所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述次墨水槽轮廓为圆形、椭圆形、长方形或其他几何形状。
8.如权利要求6所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述喷墨头芯片表面上有一供所述多个次墨水槽之间绝缘的干膜圆形。
9.如权利要求1所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述喷墨头芯片另包括有多条连接导线，所述连接导线的结构是交互使用两层以上的金属层以及电性隔绝层，并在所述金属层与垫性隔绝层之间提供一阶梯状的连接通孔，所述连接导线的路径自所述第一排喷墨室与所述第二排喷墨室之间的区域绕至芯片周边区域，以供所述加热器的电源导入与导出。
10.一种喷墨头芯片，包括有多组相互隔绝的喷墨系统，以提供多种不同颜色的墨水，其特征在于，每一个喷墨系统包括有多个喷墨室，其排列成一第一排喷墨室以及一第二排喷墨室，其中每个喷墨室内设有一加热器以及一墨水通道；一第一墨水槽，形成于所述第一排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，以给所述第一排喷墨室的每个加热器供墨水；以及一第二墨水槽，形成于所述第二排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，以给所述第二排喷墨室的每个加热器提供墨水。
11.如权利要求10所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述第一墨水槽以及所述第二墨水槽的轮廓为长方形、椭圆形或其他几何形状。
12.如权利要求10所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述喷墨头芯片表面上有一供所述多个喷墨系统之间绝缘的干膜圆形。
13.如权利要求10所述的喷墨头芯片，其特征在于，每一组喷墨系统中另包括有多条连接导线，所述连接导线的结构是交互使用两层以上的金属层以及电隔绝层，并在所述金属层与垫性隔绝层之间提供一阶梯状的连接通孔，所述连接导线的路径可自所述第一排喷墨室与所述第二排喷墨室之间的区域绕至芯片周边区域，以提供所述加热器的电源导入与导出。
14.一种喷墨头芯片，其特征在于，包括有多个喷墨室，其排列成一第一排喷墨室以及一第二排喷墨室，其中每个喷墨室内包括有一加热器以及一墨水通道；一第一墨水槽，其形成于所述第一排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，其中所述第一墨水槽制作成多个相互隔绝的次墨水槽，且每个次墨水槽给所述第一排喷墨室的一部分加热器提供墨水；一第二墨水槽，形成于所述第二排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，以给所述第二排喷墨室的每个加热器提供墨水；以及一干膜圆形，其形成手所述喷墨头芯片表面上，以绝缘所述多个次墨水槽。
15.如权利要求14所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述第一墨水槽的次墨水槽的轮廓为圆形、椭圆形、长方形或其他几何形状。
16.如权利要求14所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述第二墨水槽的轮廓为长方形、椭圆形或其他几何形状。
17.如权利要求14所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述第二墨水槽制作成多个相互隔绝的次墨水槽，每个次墨水槽给所述第二排喷墨室的一部分加热器提供墨水。
18.如权利要求17所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述第二墨水槽的次墨水槽的轮廓为圆形、椭圆形、长方形或其他几何形状。
19.如权利要求14所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述喷墨头芯片另包括有多条连接导线，所述连接导线的结构是交互使用两层以上的金属层以及电隔绝层，并于所述金属层与垫性隔绝层之间提供一阶梯状的连接通孔，所述连接导线的路径自所述第一排喷墨室与所述第二排喷墨室之间的区域绕至芯片周边区域，以提供所述加热的电源导入与导出。
20.一种喷墨头芯片，包括有多个喷墨室，其排列成一第一排喷墨室以及一第二排喷墨室，其特征在于，每个喷墨室内设有一加热器以及一墨水通道；一第一墨水槽，形成于所述第一排喷墨室与所述第二排喷墨室之间，以给所述第一排喷墨室的每个加热器供墨水；以及一第二墨水槽，其形成于所述第二排喷墨室与所述喷墨头芯片边缘之间，其中所述第二墨水槽是制作成多个相互隔绝的次墨水槽，每个次墨水槽给所述第二排喷墨室的一部分加热器提供墨水；以及一干膜圆形，其形成于所述喷墨头芯片表面上，以绝缘所述多个次墨水槽。
21.如权利要求20所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述第一墨水槽的轮廓为圆形、长方形、椭圆形或其他几何形状。
22.如权利要求20所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述次墨水槽轮廓为圆形、椭圆形、长方形或其他几何形状。
23.如权利要求20所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述喷墨头芯片另包括有多条连接导线，所述连接导线的结构是交互使用两层以上的金属层以及电隔绝层，并于所述金属层与垫性隔绝层之间提供一阶梯状的连接通孔，以供所述加热器的电源导入与导出。
24.如权利要求20所述的喷墨头芯片，其特征在于，所述喷墨头芯片提供单色的墨水或多色的墨水。
专利摘要一种喷墨头芯片，包括有多个喷墨室，其排列成一第一排喷墨室以及一第二排喷墨室，其中每个喷墨室内包括有一加热器以及一墨水通道；一第一墨水槽，其形成于第一排喷墨室与喷墨头芯片边缘之间，可提供墨水给第一排喷墨室的每个加热器使用；以及一第二墨水槽，其形成于第二排喷墨室与喷墨头芯片边缘之间，可给第二排喷墨室的每个加热器提供墨水。
文档编号B41J2/14GK2536399SQ0222988
公开日2003年2月19日 申请日期2002年4月9日 优先权日2002年4月9日
发明者王介文, 胡瑞华, 蓝元亮, 林耕华 申请人:国际联合科技股份有限公司