專利名稱：靜電噴墨頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種打印機(jī)噴頭，并且尤其涉及一種靜電噴墨頭及其制造方法。
背景技術(shù)：
噴墨打印機(jī)的典型工作類型包括氣泡噴射型和壓電型。氣泡噴射型包括電阻加熱器，其中工作設(shè)備的反復(fù)快速加熱和冷卻導(dǎo)致電阻加熱器的損壞并且降低耐久度。壓電型需要壓電元件的細(xì)微工藝，因此其制造非常耗時(shí)并且特別復(fù)雜，并且存在精度降低的風(fēng)險(xiǎn)。
為了解決上述問題，噴墨頭可以利用靜電作用力而使用。靜電噴墨頭由于其制造方便、功耗較低以及操作原理簡單等等而受到歡迎，并且在涉及噴射墨水打印圖像的各種設(shè)備中廣泛使用。
靜電噴墨頭包括形成墨盒表面的振動(dòng)膜，通過其形變而釋放墨水；以及朝向振動(dòng)膜的電極，該電極產(chǎn)生靜電力。靜電噴墨頭通過在振動(dòng)膜和電極之間產(chǎn)生電動(dòng)勢差而工作，從而振動(dòng)膜由于靜電吸引而產(chǎn)生預(yù)定偏移量的形變，接著去除電動(dòng)勢差，從而墨盒中的墨水由于振動(dòng)膜恢復(fù)的作用力而通過噴嘴釋放。
通常的，靜電噴墨頭的振動(dòng)膜和電極形成為具有光滑表面。圖1為傳統(tǒng)靜電噴墨頭的截面圖，并且圖2為美國專利no.5,668,579。下面參考圖1描述傳統(tǒng)靜電噴墨頭的結(jié)構(gòu)和操作。
墨滴從墨盒6邊緣上形成的噴嘴噴射，墨盒底部由振動(dòng)膜5形成。電極21處于正對(duì)振動(dòng)膜5的位置，振動(dòng)膜5和電極21之間的間隙G對(duì)應(yīng)于凹部的深度和電極21的厚度之間的差值。
為了描述其操作，當(dāng)提供不同的電動(dòng)勢給振動(dòng)膜5和電極21時(shí)，由于電動(dòng)勢差而產(chǎn)生靜電作用力。該靜電作用力產(chǎn)生振動(dòng)膜和電極板之間的吸引，由于電極21固定，因此在很薄的振動(dòng)膜5上產(chǎn)生形變。
此后，當(dāng)作用在振動(dòng)膜5和電極21上的電動(dòng)勢被去除時(shí)，形變的振動(dòng)膜5恢復(fù)到其原始位置。由于振動(dòng)膜5的恢復(fù)力，墨盒6內(nèi)的壓力增加，墨水通過該壓力而從噴嘴4釋放。
然而，通過傳統(tǒng)靜電噴墨頭，兩種結(jié)構(gòu)板即振動(dòng)膜和電極之間的距離必須足夠靠近以產(chǎn)生靜電作用力。因此，兩個(gè)結(jié)構(gòu)板之間的距離成為振動(dòng)膜能夠形變的最大偏移值，從而對(duì)于傳統(tǒng)靜電噴墨頭能夠產(chǎn)生多大的偏移存在限制。另外，兩個(gè)結(jié)構(gòu)板之間更接近的距離導(dǎo)致制造工藝中的更多困難，并且產(chǎn)生各種問題，例如墨水釋放壓力不足等等。
為了改善靜電噴墨頭的釋放壓力進(jìn)行了各種嘗試，例如韓國專利授權(quán)no.10-0242157(“Electrostatic Inkjet Head”)。然而在該發(fā)明中，壓力通過連接到轉(zhuǎn)子的外部框架而傳遞給振動(dòng)膜，導(dǎo)致了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)并且增加了制造時(shí)間和成本。
另一例子為日本專利公開no.2003-276194(“Electrostatic Actuator，Liquid Drop Ejection Head，and Ink Jet Recorder”)。該發(fā)明包括交替堆疊的可移動(dòng)電極和固定電極，盡管通過堆疊電極數(shù)量增加可以增加靜電作用力，然而該發(fā)明的缺陷在于可移動(dòng)和固定電極對(duì)中互相朝向的表面沒有形成梳狀結(jié)構(gòu)，并且不能產(chǎn)生與電極之間距離無關(guān)的偏移。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種靜電噴墨頭，允許產(chǎn)生與振動(dòng)膜和電極之間距離無關(guān)的較大的靜電作用力，從而振動(dòng)膜可以產(chǎn)生較大的偏移并且可以增加墨水釋放壓力。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在下面的描述中部分給出并且在考察下述說明書后是顯見的，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)施例而了解。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種靜電噴墨頭，包括包含在墨盒表面中的可形變振動(dòng)膜，一個(gè)或多個(gè)從所述振動(dòng)膜表面突出的第一凸部，朝向所述振動(dòng)膜的結(jié)構(gòu)固定的電極，以及一個(gè)或多個(gè)從所述電極表面向所述振動(dòng)膜突出的第二凸部，其中所述第一凸部和第二凸部被交替設(shè)置，從而其側(cè)面互相鄰近。
優(yōu)選地，所述第一凸部和第二凸部成倍形成，從而形成梳狀結(jié)構(gòu)，并且所述振動(dòng)膜和電極定位為使得所述多個(gè)第一凸部和多個(gè)第二凸部嚙合在一起而沒有接觸。
優(yōu)選地，所述第一凸部和電極之間的最短距離或者所述第二凸部和振動(dòng)膜之間的最短距離可以大于第一凸部與第二凸部之間的距離。
優(yōu)選地，所述第一凸部或者第二凸部在突出方向上的橫截面可以為矩形。所述第一凸部和第二凸部可以為相同形式。第一凸部或者第二凸部可以形成為相同形式的多次重復(fù)。并且，第一凸部的突出長度優(yōu)選地可以從振動(dòng)膜中心部位至端部遞減。
優(yōu)選地，所述第一凸部沿著所述振動(dòng)膜的整個(gè)表面突出，或者所述第二凸部沿著所述電極的整個(gè)表面突出。并且，第一凸部優(yōu)選的可以僅從所述振動(dòng)膜的中心部位突出，第二凸部優(yōu)選地可以對(duì)應(yīng)于第一凸部而僅從所述電極的中心部位突出。
所述振動(dòng)膜、第一凸部、電極以及第二凸部中的一者或多者可以包括單晶硅，并且優(yōu)選的可以通過MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))處理進(jìn)行制造。
本發(fā)明的另一方面提供了一種靜電噴墨頭，包括在一端具有墨水噴嘴的墨盒，連接到所述墨盒的墨水注入口，形成所述墨盒一個(gè)表面的可形變振動(dòng)膜，一個(gè)或多個(gè)從所述振動(dòng)膜表面突出的第一凸部，朝向所述振動(dòng)膜的結(jié)構(gòu)固定的電極，以及一個(gè)或多個(gè)從所述電極表面向所述振動(dòng)膜突出的第二凸部，其中所述第一凸部和第二凸部被交替設(shè)置，從而其側(cè)面互相鄰近。
本發(fā)明的其他方面提供了一種包括所述靜電噴墨頭的墨盒，以及包括所述墨盒和提供電源給所述電極或者振動(dòng)膜的工作電路的靜電噴墨打印機(jī)。
本發(fā)明的又一方面提供了一種制造靜電噴墨頭的方法，包括(a)在作為靜電噴墨頭的電極或者振動(dòng)膜的硅基底上形成PR覆蓋層，(b)通過光刻技術(shù)在所述PR覆蓋層上形成多個(gè)第一凸部或者多個(gè)第二凸部，(c)蝕刻所述硅基底以形成梳狀第一凸部或者第二凸部，(d)去除所述PR覆蓋層，以及(e)將通過(a)至(d)形成的電極和振動(dòng)膜定位使得互相朝向，其中所述第一凸部和第二凸部形成為梳狀結(jié)構(gòu)，并且所述振動(dòng)膜和電極定位為使得所述第一凸部和第二凸部嚙合在一起而沒有接觸。


本發(fā)明的這些和/或其他方面以及優(yōu)點(diǎn)通過下面結(jié)合附圖的對(duì)實(shí)施例的描述可以更加明白并且更容易理解，其中圖1為傳統(tǒng)靜電噴墨頭的截面圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的放大圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的振動(dòng)膜和電極的截面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的振動(dòng)膜和電極的截面圖；
圖5為根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的振動(dòng)膜和電極的截面圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的截面圖；圖7為顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的制造工藝的流程圖；以及圖8為顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的制造方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的靜電噴墨頭及其制造方法的優(yōu)選實(shí)施例。在參考附圖的描述中，對(duì)于不同附圖編號(hào)中的相同或者對(duì)應(yīng)的部件將給予相同的參考數(shù)字，并且省略過多的解釋。并且，在討論本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之前首先描述基本原理。
圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的放大圖，并且圖3為根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的振動(dòng)膜和電極的截面圖。在圖2和圖3中顯示了振動(dòng)膜110，第一凸部112，電極120，以及第二凸部122。
該實(shí)施例提供了具有可變形式的振動(dòng)膜和電極的靜電噴墨頭，其中產(chǎn)生了靜電作用力，從而允許振動(dòng)膜的更大的偏移。也就是說，如果第一凸部112和第二凸部122在振動(dòng)膜110和電極120的表面上形成為梳狀結(jié)構(gòu)或者其他不同形式，如圖2所示，靜電作用力被激勵(lì)的面積得以增加，從而電容C增加，靜電作用力也增加。
在互相平行的振動(dòng)膜和電極之間產(chǎn)生如下面公式(1)所示的靜電作用力FeFe=12(∂C∂xV2)---(1)]]>
其中，C=ϵAd]]>C電容ε介電常數(shù)A面積d距離x偏移V電動(dòng)勢差如公式(1)所示，當(dāng)提供恒定電動(dòng)勢差V時(shí)靜電作用力Fe由電容C決定，并且由于電容C通過面積A和距離d確定，所以距離d增加導(dǎo)致靜電作用力Fe減小。因此，如果振動(dòng)膜和電極之間的距離d大于若干μm，則靜電作用力會(huì)變得過弱，振動(dòng)膜無法工作。
在如圖1所示的傳統(tǒng)噴墨頭中，通過形成平面的電極和振動(dòng)膜，需要獲得一定偏移量(圖1中的G)的靜電作用力Fe隨著偏移增加而減小。然而，在本發(fā)明的噴墨頭中，凸部112、122形成為梳狀結(jié)構(gòu)或者其他不同形式，從而增加靜電作用力起作用的橫截面積。
由于當(dāng)振動(dòng)膜110和電極120之間的距離101遠(yuǎn)大于凸部之間的間隙102時(shí)，在本實(shí)施例中可以忽略凸部方向上的靜電作用力，或者也可以說，靜電作用力與距離101無關(guān)。換言之，可以根據(jù)電動(dòng)勢差V調(diào)節(jié)偏移x而與距離101無關(guān)，并且振動(dòng)膜110和電極120之間的距離101可以設(shè)置為更大，從而可以增加偏移x。
因此，優(yōu)選地，使第一凸部112和第二凸部122側(cè)面之間的距離也就是間隔空隙足夠的小，在此情況下，與傳統(tǒng)的具有互相朝向的兩個(gè)平面的噴墨頭結(jié)構(gòu)相比，振動(dòng)膜110和電極120之間的距離或者第二凸部122和振動(dòng)膜110之間的距離變得不那么重要。這樣能夠更容易制造，并且改善噴墨頭工作的可靠性。
盡管通過形成側(cè)面互相鄰近的一個(gè)或多個(gè)第一凸部112和第二凸部122可以獲得本實(shí)施例的效果，但是優(yōu)選地所述凸部可以成倍形成從而形成梳狀結(jié)構(gòu)。
換言之，在振動(dòng)膜110和電極120上形成多個(gè)第一凸部112和第二凸部122并且將第一凸部112和第二凸部122按照與齒輪嚙合相同的方式嚙合為梳狀結(jié)構(gòu)，如上所述將振動(dòng)膜110和電極120中靜電作用力起作用的面積最大化，從而最有效的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果。
當(dāng)然，當(dāng)設(shè)置兩個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)互相嚙合時(shí)，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)必須電隔離，即絕緣，從而可以產(chǎn)生靜電作用力。
由于在根據(jù)本發(fā)明的噴墨頭中產(chǎn)生了與振動(dòng)膜110和電極120之間距離無關(guān)的靜電作用力，所述距離可以設(shè)置為足夠大，從而最大化振動(dòng)膜110形變的偏移量。
如上所述，由于第一凸部112和第二凸部122之間的間隙在本實(shí)施例中很重要，因此振動(dòng)膜110和電極120之間的距離即第一凸部112和電極120之間的最短距離或者第二凸部122與振動(dòng)膜110之間的最短距離可以設(shè)置為大于第一凸部112和第二凸部122之間的間隙。
典型的，當(dāng)所述凸部的厚度和間隙為若干μm時(shí)，可以為振動(dòng)膜110和電極120之間的距離(最短距離)設(shè)置相等或者更大的值。因此，振動(dòng)膜110和電極120之間的距離可以增加以最大化振動(dòng)膜110的偏移量，從而可以增加墨水釋放壓力。
優(yōu)選的，第一凸部112和第二凸部122在突出方向上的橫截面為矩形。然而，本發(fā)明并不限于矩形橫截面的凸部，并且很顯然可以包括例如三角形、梯形、半圓形、橢圓形以及鐘形等形狀以最大化面積，從而增加靜電作用力。
然而，由于振動(dòng)膜110為受到靜電作用力作用而產(chǎn)生形變的薄膜，矩形形狀優(yōu)于其他形狀，因?yàn)槠渌螤钤谛巫冞^程中可能產(chǎn)生力學(xué)問題。而且，由于本發(fā)明利用兩個(gè)互相朝向的平行電極之間產(chǎn)生的靜電作用力，因此相對(duì)于例如三角形或者梯形等其他形狀，矩形形狀是優(yōu)選的，通過矩形形狀可以獲得互相朝向的平行面的最大面積，而其他形狀則可能改變凸部之間的間隙。
并且，將凸部的橫截面形成為矩形在通過蝕刻技術(shù)制造本實(shí)施例的振動(dòng)膜110和電極120的過程中也是有效的。第一凸部112或者第二凸部122均是成倍形成，但是每一個(gè)并不一定必須具有相同形式。也就是說，振動(dòng)膜110或者電極120的中心部位和端部上形成的凸部的形式可能不同，并且可以利用各種形式以獲得更大的靜電作用力。
然而，優(yōu)選的，為了設(shè)計(jì)和制造方便，各個(gè)凸部形成為相同形式的重復(fù)。第一凸部112和第二凸部122還可以具有不同形式，但是如上所述，優(yōu)選地，第一凸部112和第二凸部122具有相同形式以方便設(shè)計(jì)和制造。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的振動(dòng)膜和電極的截面圖。在圖4中顯示了振動(dòng)膜110，第一凸部112a，電極120，以及第二凸部122。
在本發(fā)明的靜電噴墨頭中，當(dāng)提供電動(dòng)勢差給振動(dòng)膜110和電極120時(shí)，振動(dòng)膜110由于朝向電極120的靜電吸引而向電極120彎曲。此處，第一凸部的形變根據(jù)它們是形成在振動(dòng)膜110的中心部位還是端部而改變。
也就是說，當(dāng)振動(dòng)膜110發(fā)生形變而向電極120彎曲時(shí)，中心部位上形成的第一凸部112a設(shè)置為僅朝向電極120移動(dòng)，而端部上形成的第一凸部112a則設(shè)置為向外旋轉(zhuǎn)。盡管在振動(dòng)膜110的偏移量很小時(shí)第一凸部112a的旋轉(zhuǎn)度數(shù)可能很小，但是第一凸部112a的旋轉(zhuǎn)度數(shù)隨著偏移量增加而增加。
因此，由于振動(dòng)膜110形變，可能發(fā)生端部上形成的第一凸部112a與第二凸部122接觸的情況。當(dāng)?shù)谝煌共?12a接觸第二凸部122時(shí)，它們變得電連接從而不能產(chǎn)生靜電作用力，或者當(dāng)它們通過覆蓋層等而電絕緣時(shí)，機(jī)械阻力可能限制振動(dòng)膜110的形變度。
為了防止發(fā)生這種情況，第一凸部112a的突出長度設(shè)置為從中心部位到端部遞減。因此，即使當(dāng)?shù)谝煌共?12a在端部設(shè)置為向外旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們也不會(huì)與第二凸部122接觸。當(dāng)然，端部的第一凸部112a必須突出一定程度以使得其側(cè)面與第二凸部122相鄰近，從而產(chǎn)生靜電作用力。
圖5為根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的振動(dòng)膜和電極的截面圖。在圖5中顯示了振動(dòng)膜、第一凸部112b、電極120以及第二凸部122a。
盡管第二實(shí)施例在凸部沿著整個(gè)振動(dòng)膜110或者電極120形成的前提下改變了第一凸部112a的尺寸，但是通過僅在中心部位上形成第一凸部112b可以如同第二實(shí)施例一樣解決相同的問題。在此情況下，優(yōu)選的，第二凸部122a也可以對(duì)應(yīng)于第一凸部112b而僅在中心部位上形成。
第三實(shí)施例可以解決由于振動(dòng)膜110形變導(dǎo)致的凸部之間的接觸問題。然而，由于靜電作用力起作用的面積減小，可能不能達(dá)到振動(dòng)膜能夠形變的最大偏移。
因此，為了獲得足夠大的與振動(dòng)膜110和電極120之間距離無關(guān)的靜電作用力，優(yōu)選的，第一凸部沿著振動(dòng)膜110的整個(gè)表面突出，第二凸部沿著電極120的整個(gè)表面突出。進(jìn)一步優(yōu)選地，可以在由于振動(dòng)膜110形變可能導(dǎo)致問題的位置基于所需墨水釋放壓力的偏移量而減小第一凸部的尺寸或者根本不形成第一凸部。
振動(dòng)膜110和第一凸部112，以及電極120和第二凸部122可以分別形成為單獨(dú)個(gè)體，優(yōu)選的通過單晶硅制造。然而，本發(fā)明并不限于這種材料以制造振動(dòng)膜110和電極120，并且顯然的可以應(yīng)用其他滿足能夠提供本發(fā)明效果的電學(xué)和機(jī)械特性的材料，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯見的。
而且，具有本發(fā)明的凸部的振動(dòng)膜110和電極120等等優(yōu)選的可以通過MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))處理進(jìn)行制造。MEMS為在肉眼不可見的細(xì)微尺度下制造電子機(jī)械元件的技術(shù)，并且應(yīng)用于生產(chǎn)細(xì)微機(jī)械部件的幾乎所有領(lǐng)域。
MEMS技術(shù)是應(yīng)用到制造細(xì)微尺度的微傳感器或者致動(dòng)器以及電子機(jī)械部件的微工藝技術(shù)，并且是應(yīng)用傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝特別是集成電路技術(shù)的一種微工藝技術(shù)形式。通過MEMS制造的微機(jī)器可以達(dá)到μm級(jí)別以下的精度。由于本發(fā)明的振動(dòng)膜110和電極120具有μm級(jí)別的尺寸，并且由于它們是通過靜電作用力機(jī)械操作的部件，優(yōu)選的它們通過上述MEMS工藝制造。
然而，制造本發(fā)明的振動(dòng)膜110和電極120的工藝并不限于MEMS，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然可以應(yīng)用能夠提供本發(fā)明效果的所有制造工藝。
圖6為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的截面圖。在圖6中顯示了墨水噴嘴104，墨盒106，振動(dòng)膜110，第一凸部112，電極120，第二凸部122，工作電路130，以及墨水注入口131。
本發(fā)明提供了一種改變了振動(dòng)膜110和電極120的形狀的靜電噴墨頭，并且本發(fā)明的范圍包括應(yīng)用了振動(dòng)膜110的電極120的噴墨頭，以及使用所述噴墨頭的墨盒和噴墨打印機(jī)。
因此，為了參考圖6描述本發(fā)明的噴墨頭的結(jié)構(gòu)，如上所述形成有第一凸部112的振動(dòng)膜110安裝在墨盒106的底部表面，墨盒106包括墨水噴嘴104用于噴射墨水以及墨水注入口131用于提供墨水。其上形成有第二凸部122的電極120形成為朝向第一凸部112，定位于振動(dòng)膜110對(duì)面。
振動(dòng)膜110和電極120連接到工作電路130以提供電動(dòng)勢差。當(dāng)由工作電路130提供電動(dòng)勢差給振動(dòng)膜110和電極120時(shí)，在振動(dòng)膜110和電極120之間產(chǎn)生靜電吸引，并且由于振動(dòng)膜的兩端固定到墨盒106的頂部表面，振動(dòng)膜110朝向電極120產(chǎn)生形變。
當(dāng)振動(dòng)膜110朝向電極120形變時(shí)，墨盒106的容積增加，從而墨水通過墨水注入口131注入到墨盒106中。
當(dāng)由工作電路130提供的電動(dòng)勢差被去除時(shí)，形變的振動(dòng)膜110恢復(fù)到原始位置，由此減小了墨盒106的容積，因此墨水通過墨水噴嘴從墨盒106噴射。
在此實(shí)施例中，梳狀結(jié)構(gòu)的第一凸部112和第二凸部122分別形成在振動(dòng)膜110和電極120上并且增加了靜電作用力起作用的面積，從而通過工作電路130提供的相同的電動(dòng)勢差可以產(chǎn)生更大的靜電作用力。因此，振動(dòng)膜110的形變幅度更大，并且當(dāng)振動(dòng)膜110恢復(fù)時(shí)提供給墨盒106更大的壓力。
當(dāng)施加給墨盒106的壓力增加時(shí)，可以噴射更多的墨水，或者可以使用高粘度的墨水，這在現(xiàn)有技術(shù)中由于靜電作用力的限制是不行的。另一方面，如果在墨盒106中需要更低的壓力以噴射更少的墨水或者噴射低粘度墨水，則僅需要調(diào)節(jié)由工作電路130提供的電動(dòng)勢差以減小靜電作用力。
因此，由于可以噴射更多墨水或者使用高粘度墨水進(jìn)行打印，使用如上所述的噴墨頭的墨盒和噴墨打印機(jī)提供了更好的適用性。當(dāng)然，當(dāng)使用少量墨水或者低粘度墨水時(shí)，可以調(diào)節(jié)電動(dòng)勢差，因此不會(huì)有任何使用問題。
圖7為顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的制造工藝的流程圖，并且圖8為顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的靜電噴墨頭的制造方法的流程圖。參考圖7，其中顯示了硅基底200和PR覆蓋層202。
如上所述，本發(fā)明的振動(dòng)膜和電極可以使用MEMS技術(shù)很方便的精確制造。為了解釋根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的靜電振動(dòng)膜和電極的制造工藝，首先在硅基底200上形成PR覆蓋層202，其后將作為電極或者振動(dòng)膜(圖7中的(a))。
在第一凸部或者第二凸部的PR覆蓋層上形成圖案202a(圖7中的(b))，其中可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)例如光刻形成PR圖案。
根據(jù)通過蝕刻硅基底200a形成的圖案而形成梳狀第一凸部或者第二凸部(圖7中的(c))，其中可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種蝕刻方法，例如干式蝕刻。
在完成蝕刻并且形成第一凸部或者第二凸部之后，去除剩下的PR覆蓋層202a(圖7中的(d))。由此制造的振動(dòng)膜200b和電極200a被對(duì)齊并且結(jié)合使得第一凸部和第二凸部互相嚙合(圖7中的(e))。
使用如上所述的優(yōu)選工藝方法并且基于MEMS技術(shù)的噴墨頭的制造方法可以表示為圖8所示的流程圖，包括在硅基底上形成PR覆蓋(210)，通過光刻形成PR圖案(212)，通過干式蝕刻將第一凸部或者第二凸部(214)蝕刻成所需厚度，去除剩余的PR覆蓋層(216)，以及在制造振動(dòng)膜和電極之后對(duì)齊并且結(jié)合兩個(gè)結(jié)構(gòu)板(218)。
盡管如上所述的梳狀振動(dòng)膜和電極預(yù)先假定為“側(cè)射(Side Shooter)”式噴墨頭，其中墨滴的噴射方向和振動(dòng)膜的振動(dòng)方向是垂直的，但是本發(fā)明的噴墨頭并不限于這種工作類型，并且很顯然可以應(yīng)用梳狀結(jié)構(gòu)的振動(dòng)膜和電極于其他工作類型，例如所謂的“面射(Face shooter)”型，其中墨滴的噴射方向和振動(dòng)膜的振動(dòng)方向是相同的，如同在注射器中一樣，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯然的。
盡管顯示并且描述了本發(fā)明的若干實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)這些實(shí)施例作出各種改變而不背離由所附權(quán)利要求書及其等價(jià)物限定的本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，在振動(dòng)膜和電極的表面上形成梳狀或者其他形狀的凸部以增加產(chǎn)生靜電場的面積，從而可以增加與振動(dòng)膜和電極之間距離無關(guān)的靜電作用力，因此增加了振動(dòng)膜可以形變的最大偏移量，并且可以根據(jù)電動(dòng)勢差控制偏移量。而且，由于增加了振動(dòng)膜的最大偏移量，同時(shí)增加了墨水釋放壓力，從而允許釋放高粘度墨水。
權(quán)利要求
1.一種靜電噴墨頭，包括形成墨盒表面的形變振動(dòng)膜；一個(gè)或多個(gè)從所述振動(dòng)膜表面突出的第一凸部；朝向所述振動(dòng)膜的結(jié)構(gòu)固定的電極；以及一個(gè)或多個(gè)從所述電極表面向所述振動(dòng)膜突出的第二凸部；其中所述第一凸部和第二凸部被交替設(shè)置，從而使它們的側(cè)面互相鄰近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電噴墨頭，其中所述第一凸部和第二凸部成倍形成，從而形成梳狀結(jié)構(gòu)，并且所述振動(dòng)膜和電極定位為使得所述多個(gè)第一凸部和多個(gè)第二凸部嚙合在一起而沒有接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電噴墨頭，其中所述第一凸部和電極之間的最短距離或者所述第二凸部和振動(dòng)膜之間的最短距離大于第一凸部與第二凸部之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電噴墨頭，其中所述第一凸部或者第二凸部在突出方向上的橫截面為矩形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電噴墨頭，其中所述第一凸部和第二凸部具有相同形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電噴墨頭，其中所述第一凸部或者第二凸部形成為相同形式的多次重復(fù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電噴墨頭，其中所述第一凸部的突出長度從所述振動(dòng)膜中心部位至端部遞減。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電噴墨頭，其中所述第一凸部沿著所述振動(dòng)膜的整個(gè)表面突出，或者所述第二凸部沿著所述電極的整個(gè)表面突出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電噴墨頭，其中所述第一凸部僅從所述振動(dòng)膜的中心部位突出，所述第二凸部對(duì)應(yīng)于第一凸部而僅從所述電極的中心部位突出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電噴墨頭，其中所述振動(dòng)膜、第一凸部、電極以及第二凸部中的一者或多者包括單晶硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電噴墨頭，其中所述振動(dòng)膜、第一凸部、電極以及第二凸部中的一者或多者通過微機(jī)電系統(tǒng)處理進(jìn)行制造。
12.一種靜電噴墨頭，包括在一端具有墨水噴嘴的墨盒；連接到所述墨盒的墨水注入口；形成所述墨盒表面的可形變振動(dòng)膜；一個(gè)或多個(gè)從所述振動(dòng)膜表面突出的第一凸部；朝向所述振動(dòng)膜的結(jié)構(gòu)固定的電極，以及一個(gè)或多個(gè)從所述電極表面向所述振動(dòng)膜突出的第二凸部；其中所述第一凸部和第二凸部被交替設(shè)置，從而使它們的側(cè)面互相鄰近。
13.一種包括權(quán)利要求12所述的靜電噴墨頭的墨盒。
14.一種靜電噴墨打印機(jī)，包括權(quán)利要求13所述的墨盒；以及提供電源給所述電極或者振動(dòng)膜的工作電路。
15.一種制造靜電噴墨頭的方法，包括(a)在作為靜電噴墨頭的電極或者振動(dòng)膜的硅基底上形成PR覆蓋層；(b)通過光刻技術(shù)在所述PR覆蓋層上形成多個(gè)第一凸部或者多個(gè)第二凸部；(c)蝕刻所述硅基底以形成梳狀第一凸部或者第二凸部；(d)去除所述PR覆蓋層；以及(e)將通過(a)至(d)形成的電極和振動(dòng)膜定位使得它們互相朝向，其中所述第一凸部和第二凸部形成為梳狀結(jié)構(gòu)，并且所述振動(dòng)膜和電極定位為使得所述第一凸部和第二凸部嚙合在一起而沒有接觸。
全文摘要
公開了一種靜電噴墨頭及其制造方法。所述靜電噴墨頭包括形成墨盒表面的形變振動(dòng)膜，一個(gè)或多個(gè)從所述振動(dòng)膜表面突出的第一凸部，朝向所述振動(dòng)膜的結(jié)構(gòu)固定的電極，以及一個(gè)或多個(gè)從所述電極表面朝向所述振動(dòng)膜突出的第二凸部，其中所述第一凸部和第二凸部被交替設(shè)置，從而其側(cè)面互相鄰近。通過所述靜電噴墨頭可以增加靜電作用力而與振動(dòng)膜和電極之間的距離無關(guān)，從而增加了振動(dòng)膜可以形變的最大偏移量以及墨水釋放壓力，從而允許釋放高粘度墨水。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1830670SQ20061005830
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月7日
發(fā)明者林栽圣, 吳圣日, 金永財(cái) 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社