專利名稱：具有多個(gè)單元的噴墨頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴墨頭及其制造方法。
現(xiàn)有技術(shù)的噴墨頭由單獨(dú)一個(gè)單元構(gòu)成，包括諸如單晶硅基板和玻璃基板的疊層基板(見JP-A-6-218932)。這將在后面予以詳細(xì)描述。
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)的噴墨頭中，當(dāng)為了在提高打印速度的同時(shí)提高打印質(zhì)量而增加噴嘴的密度時(shí)，即使一個(gè)單元中的一個(gè)噴嘴有故障，也不得不去掉這個(gè)單元，致使各單元的制成率降低，因而增大了噴墨頭的制造成本。
本發(fā)明的目的在于提出一種能夠降低制造成本的噴墨頭及其制造方法。
按照本發(fā)明，一種噴墨頭由多個(gè)組合的單元組成。
另外，按照一種噴墨頭的制造方法，在一個(gè)基板上形成多個(gè)單元。繼而使這些單元互相分開。最后，提高組合兩個(gè)以上這種單元形成一個(gè)噴墨頭。
從以下參照附圖并與現(xiàn)有技術(shù)比較，將使本發(fā)明得到更為清楚的理解，其中

圖1是表示其上形成現(xiàn)有技術(shù)各噴墨單元之半導(dǎo)體晶片的平面圖；圖2是圖1所示噴墨單元之一的平面圖；圖3是一個(gè)圖2所示噴嘴周圍情況的剖面圖；圖4是說明其上形成本發(fā)明多個(gè)噴墨單元之半導(dǎo)體基板的平面圖；圖5是圖4所示噴墨單元之一的平面圖；圖6是圖5單元的局部放大示意圖；圖7A,7B,7C和7D是沿圖6的Ⅶ-Ⅶ線所取的斷面視圖；圖8A和8B分別是各單元分開前后的圖4半導(dǎo)體晶片的平面圖；圖9是說明兩個(gè)圖8A和8B的無損毀單元組合的平面圖10是圖9無損毀單元鄰接部分的剖面圖。
在描述優(yōu)選實(shí)施例之前，將參照?qǐng)D1、2和3說明現(xiàn)有技術(shù)的噴墨頭。
如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)噴墨頭由單獨(dú)一個(gè)單元101a形成，包括疊層基板，如單晶硅基板和玻璃基板(見JP-A-6-218932)。譬如，若每個(gè)單元101a的尺寸約為27mm×27mm，則用切刀(未示出)從直徑大約10cm的單晶硅晶片102切割7個(gè)單元101a，如圖1所示。
在作為圖1每個(gè)單元101a的詳細(xì)平面視圖的圖2中，設(shè)置4列噴嘴11,12,13和14，各噴嘴1緊密排列成矩陣形式。在這種情況下，各列噴嘴11,12,13和14分別被用來噴射黑色墨汁、黃色墨汁、深藍(lán)色墨汁和深紅色墨汁。各列噴嘴11,12,13和14分別與供墨孔21,22,23和24相連。
如圖3所示，它是圖2的一個(gè)噴嘴周圍情況的剖面圖，一個(gè)與噴嘴1連接的壓力室2、墨汁通道3和墨池(容器)4為多個(gè)由單晶硅和玻璃制成的基板31、32和33所隔開，形成一個(gè)薄振動(dòng)片5，其上有由插入多個(gè)金屬電極壓之電材料制成的致動(dòng)器6。應(yīng)予說明的是，每列噴嘴11,12,13和14的墨池(容器)4呈梳狀，如圖2所示。
另外，圖3中的參考標(biāo)號(hào)D表示墨滴。
然而，在由單獨(dú)一個(gè)單元101a形成的這種噴墨頭中，當(dāng)增加噴嘴的密度，以便在提高打印速度的同時(shí)提高打印質(zhì)量時(shí)，即使一個(gè)噴嘴被阻塞或受到損壞，即一個(gè)單元101a有故障，則不得不去掉這個(gè)單元，致使單元101a的制成率降低，因而增加了這種噴墨頭的制造成本。
譬如，如果噴嘴1的直徑大約為25至40μm，則一個(gè)單晶硅晶片102中有故障噴嘴1的平均數(shù)預(yù)期為4。在這種情況下，可能有4個(gè)單元101a有故障，以致一個(gè)單晶硅晶片102中單元101a的制成率可為3/7(=43％)。
本發(fā)明噴墨頭的一種具體實(shí)施例由多個(gè)單元101b形成，比如包含一個(gè)單晶硅基板的圖4所示的2個(gè)單元101b。譬如，若每個(gè)單元101b的尺寸大約為27mm×13mm，則用切刀從直徑約為10cm的單晶硅晶片102上切割出14個(gè)單元101b。
圖5是每個(gè)圖4單元101b的詳細(xì)平面視圖，圖中給出2列噴嘴11和12，其中各噴嘴1緊密地排列成矩陣形式。在這種情況下，兩列噴嘴11和12分別用于噴射黑色墨汁(或深藍(lán)色墨汁)和黃色墨汁(或深紅色墨汁)。兩列噴嘴11和12分別與供墨孔21和22相連。
如圖5所示，每個(gè)單元102b中形成伸出的鄰接部分51、凹入的鄰接部分52、伸出的鄰接部分53和伸出的鄰接部分54。于是，在伸出的鄰接部分51和53之間形成一個(gè)起伏(凹入)55，在鄰接部分52和54之間形成一個(gè)起伏(凹入)56。應(yīng)予說明的是，伸出的鄰接部分51具有與凹入的鄰接部分52相同的形狀。
在這種由兩個(gè)單元101b形成的噴墨頭中，如果噴嘴9的直徑是大約25至40μm，在一個(gè)單晶硅晶片102中間同樣可以預(yù)期有故障噴嘴1的數(shù)目為4，以致在一個(gè)單晶硅晶片102中間單元101b的制成率可為3/14(=22％)。因而，與現(xiàn)有技術(shù)的單元101a相比，可使所述制成率明顯地提高。
以下參照?qǐng)D6,7A,7B,7C,7D,8A,8B,9和10說明制造本發(fā)明噴墨頭的方法。圖6是圖5單元101b的局部放大示意圖；圖7A,7B,7C和7D是沿圖6的Ⅶ-Ⅶ線所取的斷面視圖。另外，圖8A和8B分別是各單元分開前后的圖4半導(dǎo)體晶片的平面圖。再有，圖9是說明兩個(gè)圖8A和8B的無損毀單元組合的平面圖；圖10是圖9無損毀單元鄰接部分的剖面圖。
首先，參照?qǐng)D7A以及圖6，通過光刻過程，在單晶硅基板71的前表面上形成光刻圖樣72。
繼而，參照?qǐng)D7B以及圖6，利用所述光刻圖樣72為掩膜，通過反應(yīng)離子蝕刻(RIE)干法過程蝕刻所述單晶硅基板71。結(jié)果，在單晶硅基板71內(nèi)穿出噴嘴1，同時(shí)，對(duì)于鄰接部分51,52,53和54以及凹入的起伏55和56貫穿邊界50。然后，去掉光刻圖樣層72。
接下去參照?qǐng)D7C以及圖6，通過在所述單晶硅基板71的后表面的光刻過程形成光刻層(未示出)。然后，利用所述光刻圖樣層為掩膜，通過各異性向濕法蝕刻過程蝕刻所述單晶硅基板71。結(jié)果，在單晶硅基板71內(nèi)穿出壓力室2、墨汁通道3和墨池(容器)4，同時(shí)，使鄰接部分51,52,53和54以及凹入的起伏55和56的邊界50完全貫穿通過單晶硅基板71。繼而，去掉所述光刻圖樣層。
在這種情況下，確定是否在噴嘴1、壓力室2、墨汁通道3和墨池(容器)4中觀察到阻塞的情況(損壞情況)。
以下參照?qǐng)D7D以及圖6，通過接觸結(jié)合過程使一個(gè)晶片型的薄振動(dòng)片5粘附到所述單晶硅基板71的后表面上，所述薄振動(dòng)片5預(yù)先貫穿適合于所述邊界50。然后，通過接觸結(jié)合過程，按與每個(gè)噴嘴1對(duì)應(yīng)的方式，將一個(gè)由插入多個(gè)金屬電極之壓電材料制成的致動(dòng)器6粘附到所述薄振動(dòng)片5上。
應(yīng)予說明的是，在圖7D中，可在把晶片型薄振動(dòng)片5粘附到所述單晶硅基板71的后表面之前，給晶片型薄振動(dòng)片5粘附致動(dòng)器6。
接下去參照?qǐng)D8A和8B說明多個(gè)單元101b的分開。
在圖7D所示的過程之后，利用邊界50沿Y方向?qū)尉Ч杌?1分成多列單元101b，如圖8A所示。
繼而，如圖8B所示，用切刀(未示出)沿X方向切割單晶硅基板71。結(jié)果，就使每個(gè)單元101b彼此分開。
在這種情況下，再次確定在每個(gè)單元101b內(nèi)是否觀察到阻塞情況(損壞情況)。然后去掉呈阻塞情況(損毀情況)的損毀單元101b。
以下參照?qǐng)D9，通過結(jié)合無損毀單元101b-1和101b-2構(gòu)成一個(gè)噴墨頭。也就是使無損毀單元101b-1的凹入鄰接部分52與無損毀單元101b-2的伸出鄰接部分51相抵鄰接，同時(shí)使使無損毀單元101b-1的伸出鄰接部分54與無損毀單元101b-2伸出鄰接部分53相抵鄰接。在這種情況下，由于其間存在凹入起伏55和56，可改善無損毀單元101b-1與無損毀單元101b-2之間的接觸特性。然后，如圖10所示那樣，使圖9中箭號(hào)X指示的無損毀單元101b-1和101b-2的鄰接部分填充粘結(jié)劑73。
最后，在已結(jié)合的無損毀單元101b-1和101b-2的后表面上形成電連接，同時(shí)使它們的供墨孔21和22分別連接到各個(gè)黑色墨汁、黃色墨汁、深藍(lán)色墨汁和深紅色墨汁的墨池。
無需昂貴的對(duì)準(zhǔn)設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)無損毀單元101b-1和101b-2的結(jié)合，這降低了制造成本。
另外，由于通過光刻和蝕刻過程形成鄰接部分51,52,53和54，而不用切刀，所以己結(jié)合的每個(gè)無損毀單元101b-1和101b-2的鄰接部分51,52,53和54的邊界50與噴嘴1之間距離的精度可以是較高的，也即約為±1μm。于是，可使已經(jīng)結(jié)合的無損毀單元101b-1和101b-2之間噴嘴1的對(duì)準(zhǔn)精度較高，也即約為±5μm。應(yīng)予說明的是，如果利用切刀形成所述鄰接部分51,52,53和54，則上述距離精度可達(dá)±6μm，而上述對(duì)準(zhǔn)精度可達(dá)±10μm。
因此，可減少黑色墨汁、黃色墨汁、深藍(lán)色墨汁和深紅色墨汁之間墨滴的漂移，這就可以不致降低打印的質(zhì)量。
上述實(shí)施例中，一個(gè)噴墨頭由兩個(gè)結(jié)合的單元101b-1和101b-2構(gòu)成一個(gè)噴墨頭；不過，也可由三個(gè)或者更多個(gè)結(jié)合的單元構(gòu)成一個(gè)噴墨頭。例如。如果由一列噴嘴形成一個(gè)單元，則可由四個(gè)結(jié)合的單元構(gòu)成一個(gè)噴墨頭。
另外，上述實(shí)施例中的基板71是由單晶硅制成的，但也可由其它晶體或金屬制成所述基板71。如果基板71由金屬制成，則可對(duì)其實(shí)行進(jìn)行加壓過程或電成型過程，以致可形成各噴嘴1等。
進(jìn)而在上述實(shí)施例中，將每列噴嘴11和12中的各噴嘴1排列成矩陣形式，但也可使每列噴嘴11和12中的噴嘴1交錯(cuò)排列。
如上所述，按照本發(fā)明，由于一個(gè)噴墨頭由多個(gè)結(jié)合的單元構(gòu)成，，所以使每個(gè)單元的制成率得以提高，以致可使噴墨頭的制成率被提高，這將降低制造成本。
權(quán)利要求
1．一種噴墨頭，其特征在于，它由多個(gè)結(jié)合的單元(101b-1、101b-2)構(gòu)成。
2．如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征在于，所述每個(gè)單元包括第一伸出的鄰接部分(51)；凹入的鄰接部分(52)，它定位于所述第一伸出的鄰接部分的相對(duì)側(cè)，并與所述第一伸出的鄰接部分相適應(yīng)；第二伸出的鄰接部分(53)，在所述第一伸出的鄰接部分的同側(cè)；第三伸出的鄰接部分(54)，它定位于所述第二伸出的鄰接部分的相對(duì)側(cè)，并與所述第二伸出的鄰接部分相適應(yīng)。
3．如權(quán)利要求2所述的噴墨頭，其特征在于，所述單元之一的凹入鄰接部分和第三伸出的鄰接部分分別與另一個(gè)所述單元的第一和第二伸出的鄰接部分相抵鄰接。
4．如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征在于，所述各單元包括硅基板(71)，其中形成噴嘴(1)、壓力室2、墨汁通道3和墨池4；振動(dòng)片(5)，它固定到所述硅基板上，以分割所述壓力室、墨汁通道和墨池；致動(dòng)器(6)，它固定到所述振動(dòng)片上，每個(gè)致動(dòng)器用于振動(dòng)所述振動(dòng)片與一個(gè)所述噴嘴對(duì)應(yīng)的部分。
5．一種制造噴墨頭的方法，其特征在于，包括以下步驟在基板(102)上形成多個(gè)單元；使所述各單元互相分開；通過結(jié)合至少兩個(gè)所述單元，形成一個(gè)噴墨頭。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，形成所述單元的步驟包括以下各步在所述基板(71)內(nèi)形成沿第一方向的邊界部分(50)和噴嘴(1)，所述邊界將所述各單元分開；在所述基板內(nèi)形成壓力室(2)、墨汁通道(3)和墨池(4)；將一振動(dòng)片(5)粘附于所述基板上，以分割所述壓力室、墨汁通道和墨池；把致動(dòng)器(6)粘附到所述振動(dòng)片上。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，形成所述邊界和噴嘴的步驟采用光刻和干法蝕刻過程。
8．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，形成所述壓力室、墨汁通道和墨池的步驟采用光刻和各向異性蝕刻過程。
9．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述分開步驟包括用切刀沿與所述第一方向垂直的第二方向切割所述基板的步驟。
10．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述單元形成步驟包含以下各步在所述基板(71)內(nèi)形成沿第一方向的邊界部分(50)和噴嘴(1)，所述邊界將所述各單元分開；在所述基板內(nèi)形成壓力室(2)、墨汁通道(3)和墨池(4)；準(zhǔn)備一個(gè)振動(dòng)片(5)，預(yù)先將致動(dòng)器(6)粘附于其上；將所述振動(dòng)片(5)粘附于所述基板上，以分割所述壓力室、墨汁通道和墨池。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，形成所述邊界和噴嘴的步驟采用光刻和干法蝕刻過程。
12．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，形成所述壓力室、墨汁通道和墨池的步驟采用光刻和各向異性蝕刻過程。
13．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述分開步驟包括用切刀沿與所述第一方向垂直的第二方向切割所述基板的步驟。
14．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述每個(gè)單元包括第一伸出的鄰接部分(51)；凹入的鄰接部分(52)，它定位于所述第一伸出的鄰接部分的相對(duì)側(cè)，并與所述第一伸出的鄰接部分相適應(yīng)；第二伸出的鄰接部分(53)，在所述第一伸出的鄰接部分的同側(cè)；第三伸出的鄰接部分(54)，它定位于所述第二伸出的鄰接部分的相對(duì)側(cè)，并與所述第二伸出的鄰接部分相適應(yīng)。
15．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述噴墨頭形成步驟將所述各單元之一的凹入鄰接部分和第三伸出鄰接部分與另一個(gè)所述單元的第一和第二伸出鄰接部分相抵鄰接。
全文摘要
一種噴墨頭,由多個(gè)互相結(jié)合的單元構(gòu)成,其中每個(gè)單元包括:伸出的鄰接部分(51,53,54)和凹入的鄰接部分(52);一個(gè)單元的凹入鄰接部分(52)和伸出的鄰接部分(54)分別與另一個(gè)單元的伸出的鄰接部分(51,53)相抵鄰接。每個(gè)單元還包括硅基板(71),其中形成噴嘴(1)、壓力室2、墨汁通道3和墨池4;固定到硅基板上的振動(dòng)片(5),以及固定到振動(dòng)片上的致動(dòng)器(6)。本噴墨頭能夠降低制造成本。制造本噴墨頭的方法可使噴墨頭的制成率被提高。
文檔編號(hào)B41J2/16GK1314252SQ0110368
公開日2001年9月26日 申請(qǐng)日期2001年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月21日
發(fā)明者神田虎彥, 大野健一, 大泰弘 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社