专利名称：压电式喷墨头的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种压电式喷墨头的制造方法，特别涉及一种利用曝光显影技术来制作喷墨头的墨腔与喷嘴的方法。
传统喷墨打印技术的工作原理主要分为两类一类是热泡式(Thermal bubble)喷墨打印技术，另一类是压电式(Piezoelectric)喷墨打印技术。热泡式喷墨打印技术是利用加热器将墨水瞬间气化，产生高压气泡推动墨水由喷嘴射出。这种类型由于制造成本低，业已由HP及CANON成功地商业化，产生世界上非常大的喷墨打印机市场。但由于其高温气化的工作原理使得适用墨水(主要是水系溶剂)的选择性较小，因而延伸的应用领域有限。
压电式喷墨打印技术是利用压电推动片在施加电压时产生形变，进而挤压液体产生高压而将液体喷出。相对于热泡式喷墨打印技术，压电式喷墨打印技术具有下列优点压电式喷墨打印技术的墨水不会因为高温气化产生化学变化，影响颜色品质的状况；且由于不需使用反复高热应力，因此具有极佳的耐久性。压电式喷墨打印技术所使用的压电陶瓷反应速度快，可提高打印速度，而热泡式喷墨打印技术则会受到热传导速度的限制。压电式喷墨打印技术容易控制液滴的大小，可提高打印品质。
图1是公知一种传统压电式喷墨头的侧面结构图。传统压电喷墨头的制造流程是利用陶瓷厚膜(thick film)工艺形成具有上电极层11a、压电层12a、下电极层11b和陶瓷层12b(ceramic)的压电推动片(actuator)、墨腔壁13与墨腔底膜14等陶瓷厚膜生胚(green tape)，再依照一定的顺序将不同层的陶瓷厚膜生胚压合粘着在一起之后进行陶瓷结构烧结。例如EPSON公司所生产的压电式喷墨头。
图1B是该传统压电式喷墨头的俯视结构示意图。该图说明一种传统喷墨头的透明俯视图，其中墨水腔17储存了自进墨口15吸取至墨水腔17的墨水，通过压电层的变形，将墨水由出墨口16喷出。
在上述方法中，由于喷墨头制造过程中所有的组件结构均利用陶瓷厚膜工艺分别制造完成之后，再进行对位压合粘结。由于喷墨头的尺寸相当小，要求的精密度非常高，因此这种对位压合组装非常不容易，致使次品提高，并增加工艺时间和制造成本。
而且在对位压合组装完毕之后还须进行陶瓷结构的烧结，由于喷墨头的结构复杂，在烧结的时候往往会因为陶瓷收缩不均匀而造成应力破坏，因此产品的合格率很低。
因此本发明的目的就是在于提供一种一体成型的制造方法来取代粘着组装的制法。如此可以解决组装不易的问题，导致合格率提高，降低工艺时间与制作成本。
为了达到本发明的上述目的，提出一种压电式喷墨头的制造方法，是在基底中形成二个贯穿基底的进出开口。接着在该基底之上形成一层第一感旋光性高分子膜，并在第一感旋光性高分子膜中定义出多个出墨口图案与多个进墨口图案，形成具有多个出墨口与多个进墨口的墨腔底膜。接着在墨腔底膜之上形成第二感旋光性高分子膜，并在第二感旋光性高分子膜中定义出墨水腔图案，而形成具有墨水腔的墨腔壁。最后将对正好电极位置的陶瓷层粘着在墨腔壁顶上，以制得喷墨头。
另外也可以在制做完成喷墨头后，移除该基底，或将进墨口更改在陶瓷层上。依本发明的方法，逐步成型制得喷墨头，而达到提高成品的合格率、降低工艺时间与制作成本的目的。
为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明
29 进出开口39 出开口30、40 基底接着，在基底30之上形成一层第一感旋光性高分子薄膜，之后，利用传统的曝光显影方式形成具有多个进墨口25与多个出墨口26的墨腔底膜24，其中每一进墨口25的口径范围在包括10μm至1000μm的之间，而每一出墨口26的口径范围则在包括10μm至200μm的之间。
接着，在墨腔底膜24之上形成一层第二感旋光性高分子薄膜，之后，利用UV光源进行曝光和显影的步骤，以在第二感旋光性高分子膜中形成具有多个墨水腔27的墨腔壁23。每一个墨水腔27的底部是包括有一个进墨口25与一个出墨口26的部分墨腔底膜24所构成。墨水腔27的四周边壁为部分墨腔壁23所构成。此外也可以将出墨口26和进墨口25直接利用蚀刻、机械加工或粒子撞击的方式形成于基底30上，如此可以省略第一感光高分子薄膜而进一步简化工艺。
最后，在该墨腔壁23的顶部形成陶瓷层22b，在陶瓷层22b之上形成有压电层22a，压电层22a的上下两侧具有多个对应的下电极21b和上电极21a。每一上电极21a与每一下电极21b的位置与每一墨水腔27成对应关系。每一个墨水腔27至少对应一个上电极21a或一个下电极21b。其中上电极21a与下电极21b的材质包括铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)或钯(Pd)五者之一或其合金或其它导电材料，而压电层22a的材质包括铅锆钛掺合物(lead zirconate titanate，PZT)或压电高分子。压电高分子包括聚二氟乙烯(Poly(VinylideneFluoride)，PVDF)。陶瓷层22b的厚度约为数十微米至数毫米左右。
参照图3所示，是本发明第一较佳实施例的压电式喷墨头的立体结构示意图。另参照图4所示，是本发明第一较佳实施例的压电式喷墨头的俯视结构示意图。由图3与图4可以更清楚详细的明白本发明所制备的喷墨头成型后的外观，及该喷墨头的各组件相对位置。
接着，在基底40之上形成一层第一感旋光性高分子薄膜，之后，进行曝光后显影以形成具有多个出墨口36的墨腔底膜34，其中每一出墨口36的口径范围在包括10μm至300μm之间。
接着，在墨腔底膜34之上形成一层第二感旋光性高分子薄膜，之后，利用UV光源进行曝光后显影，以在该第二感旋光性高分子膜中定义出墨腔壁图案，而形成具有多个墨水腔37的墨腔壁33。每一个墨水腔37的底部为包括有一个出墨口36的部分墨腔底膜34所构成，墨水腔37的四周边壁为部分墨腔壁33所构成。
接着，利用机械加工或是粒子撞击的方式，在陶瓷层32b中形成多个贯穿陶瓷层32b的进墨口35，每一进墨口35的位置与每一出墨口36位置相对应，且分别位于墨水腔37中的对角。其中每一进墨口35的口径范围在包括20μm至1,000μm的之间。接着将陶瓷层32b粘着于该墨腔壁33的顶部。陶瓷层32b上形成有多个下电极31b、压电层32a与多个上电极31a，且每一个下电极31b的位置与每一个墨水腔37相对应。每一个上电极31a的位置与每一个下电极31b对应。其中上电极31a与下电极31b的材质包括铜、金、银、铂与钯五者之一或其合金或其它导电材料，而压电层32a的材质包括铅锆钛掺合物或压电高分子。压电高分子包括聚二氟乙烯。陶瓷层32b的厚度约为数十微米至数毫米。
另外在本发明中所使用的感旋光性高分子膜的材质包括干膜光阻、液态光阻、正光阻、负光阻、感旋光性的聚酰亚胺(Polyimide)或感旋光性的环氧树脂(Epoxy)等感旋光性高分子之一。其中干膜光阻可以直接利用热压合的方式贴合于基材上。
另外液态光阻，在使用时是一具有“可流动性”的液态感旋光性高分子，将其利用涂布的方式形成于基底30或墨腔底膜24之上，之后经过硬化成形。并利用一UV光源曝光显影出所需要的图案，完成感旋光性高分子膜的制备。
由上述本发明较佳实施例可知，本发明具有以下特征由于制造过程中墨腔底膜、墨腔壁等皆以曝光显影的方式持续制得，其工艺时间将比传统的工艺时间短，且所使用的设备成本与人力成本将会明显的降低，而成品的合格率也会有所提高。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉该技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。但本发明的保护范围应以权利要求书限定的为准。
权利要求
1.一种压电式喷墨头的制造方法，其特征在于包括下列步骤在一基底中形成一进出开口；在该基底上形成一第一感旋光性高分子膜；移除部分该第一感旋光性高分子膜，以形成一墨腔底膜，该墨腔底膜具有复数个进墨口与复数个出墨口；在该墨腔底膜上形成一第二感旋光性高分子膜；移除部分该第二感旋光性高分子膜，以形成一墨腔壁，该墨腔壁具有复数个墨水腔，该些墨水腔之一分别围绕该些进墨口之一与该些出墨口之一；在该墨腔壁之上形成具有复数个上电极、一压电层与复数个下电极的一陶瓷膜，且该些上电极之一与该些下电极之一分别对应该些墨水腔之一。
2.根据权利要求1所述的压电式喷墨头的制造方法，其特征在于该进出开口的形成方法包括利用蚀刻法或凿穿法两者之一。
3.根据权利要求1所述的压电式喷墨头的制造方法，其特征在于该些进墨口与该些出墨口的形成方法包括使用曝光显影法。
4.根据权利要求1所述的压电式喷墨头的制造方法，其特征在于该些墨水腔的形成方法包括使用曝光显影法。
5.根据权利要求1所述的压电式喷墨头的制造方法，其特征在于还包括在该墨腔壁之上形成该陶瓷膜的步骤之后，移除该基底。
6.一种压电式喷墨头的制造方法，其特征在于包括下列步骤在一基底中蚀刻一出开口；在该基底上形成一第一感旋光性高分子膜；移除部分该第一感旋光性高分子膜，以形成一墨腔底膜，该墨腔底膜具有复数个出墨口；在该墨腔底膜上形成一第二感旋光性高分子膜；移除部分该第二感旋光性高分子膜，以形成一墨腔壁，该墨腔壁具有复数个墨水腔，该些墨水腔之一分别围绕该些出墨口之一；在该墨腔壁上形成一陶瓷膜；在该陶瓷膜中形成复数个进墨口，该些进墨口之一与该些出墨口之一相对应，且分别位于该些墨水腔之一的对角位置；在该陶瓷膜之上形成复数个下电极，该些下电极之一分别对应该些墨水腔之一；在该些下电极上形成一压电层；在该压电层上形成复数个上电极。
7.根据权利要求6所述的压电式喷墨头的制造方法，其特征在于该出开口的形成方法包括利用蚀刻、机械加工或粒子撞击三者之一。
8.根据权利要求6所述的压电式喷墨头的制造方法，其特征在于该些进墨口与该些出墨口图案的形成方法包括使用曝光显影法。
9.根据权利要求6所述的压电式喷墨头的制造方法，其特征在于该些墨水腔的形成方法包括使用曝光显影法。
10.根据权利要求6所述的压电式喷墨头的制造方法，其特征在于该些进墨口的形成方法包括机械加工或粒子撞击两者之一。
11.根据权利要求6所述的压电式喷墨头的制造方法，其特征在于还包括在该压电层上形成复数个上电极的步骤之后，移除该基底。
全文摘要
一种压电式喷墨头的制造方法，在基底中形成二个贯穿基底的进出开口，再在该基底上形成一层第一感旋光性高分子膜，并在该高分子膜中形成具有多个出墨口与多个进墨口的墨腔底膜。再在墨腔底膜上形成第二感旋光性高分子膜，并在第二感旋光性高分子膜中形成具有墨水腔的墨腔壁。最后将对正好电极位置的陶瓷层粘着于墨腔壁顶上。也可以在完成喷墨头后，移除该基底，或将进墨口更改在陶瓷层上。
文档编号B41J2/16GK1393340SQ011295
公开日2003年1月29日 申请日期2001年6月26日 优先权日2001年6月26日
发明者林振华, 周景瑜, 杨明勋, 杨长谋 申请人:飞赫科技股份有限公司