專利名稱：噴墨頭及使用該噴墨頭的打印裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴墨頭及使用該噴墨頭的打印裝置，特別是一種利用電 潤濕原理的噴墨頭及使用該噴墨頭的打印裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電子產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，打印機技術(shù)取得了較大的進展，從 原來的撞針式打印機逐漸發(fā)展出了噴墨式打印機以及激光打印機。其中，噴墨式打印機大多采用氣泡式(Thermal bubble)或是壓電式(Piezoelectric)噴墨頭以將墨水散布至紙張上完成印刷工作。氣泡式噴墨頭利用加熱器將墨水瞬間 氣化，產(chǎn)生高壓氣泡推動墨水由噴嘴射出。壓電式噴墨頭利用一因施加電壓 而可產(chǎn)生形變的壓電材料擠壓噴墨腔內(nèi)的墨水并將其噴射而出。然而，上述兩種噴墨式打印機利用壓力進行噴墨，其必須設(shè)置微流道以使噴墨頭能噴出細微的墨滴。其中，該;欽流道會對墨滴產(chǎn)生較大的流阻，直 接影響噴墨的速度及噴墨質(zhì)量。為提高噴墨速度及質(zhì)量，該微流道必須具備 精確的三維結(jié)構(gòu)。然而，尺寸較小的微流道需要較高的制造精度，制造成本 較高且良品率難以保證。電潤濕(Electrowetting)是一種利用液體界面處的電荷而使液體表面張力 發(fā)生改變的現(xiàn)象，而介電質(zhì)材料上的電濕潤效應(yīng)(Electrowetting-on-dielectric， EWOD)則能夠利用電潤濕移動電極間的液滴。2005年7月下半月發(fā)表于《中 國機械工程》期刊第16巻第14期上的論文《介質(zhì)上電潤濕液滴驅(qū)動的研究》 詳細揭示了 一種介質(zhì)上電潤濕液滴驅(qū)動器，并分析了該驅(qū)動器的驅(qū)動原理， 即通過外加電勢改變液滴局部接觸角大小，造成液滴非對稱形變，從而產(chǎn)生 壓力差來驅(qū)動液滴。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的噴墨頭及使用該噴墨 頭的打印裝置。一種噴墨頭，包括下平板與上平板，該下平板上設(shè)有儲液槽及流道，該流道的一端與該儲液槽連通，該上平板內(nèi)沿所述流道的延伸方向間隔埋設(shè)有 若干電極，最靠近該儲液槽的電極至少有一部分位于該儲液槽上方，所述若 干電極被施加有規(guī)律的電壓后驅(qū)動儲液槽中的墨水產(chǎn)生墨滴，并沿該流道行 進。一種打印裝置，包括至少一噴墨頭、墨盒、導(dǎo)管及固定座，所述噴墨頭 固定在該固定座上，該噴墨頭包括下平板及上平板，該下平板上設(shè)有儲液槽 及流道，該導(dǎo)管將該墨盒及該儲液槽連通，該流道的一端與該儲液槽連通， 該上平板內(nèi)沿所述流道的延伸方向間隔埋設(shè)有若干電極，最靠近該儲液槽的 電極至少有一部分位于該儲液槽上方，所述若干電相j皮施加有規(guī)律的電壓后 驅(qū)動儲液槽中的墨水產(chǎn)生墨滴，并沿該流道行進。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該打印裝置中的噴墨頭利用電潤濕效應(yīng)控制墨滴的運 動，不需要傳統(tǒng)的難以制造的微流道結(jié)構(gòu)，具有制作工藝簡單、便于大量制 造以及成本較低的優(yōu)點。而且，電潤濕效應(yīng)可對微量墨滴進行有效控制，可 以快速穩(wěn)定的驅(qū)動將墨滴，具有精度較高的優(yōu)點。


下面參照附圖結(jié)合實施例作進一步的描述圖l為本發(fā)明打印裝置其中一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖l所示打印裝置中噴墨頭的立體分解圖。圖3為圖l所示打印裝置中噴墨頭的局部剖示圖。圖4A、 4B、 4C、 4D為上極板的制造過程示意圖。圖5A為產(chǎn)生墨滴的示意圖。圖5B、 5C為運輸墨滴的示意圖。具體實施方式

圖l所示為本發(fā)明打印裝置其中一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該打印裝置100 包括至少一噴墨頭10、 一墨盒20、 一導(dǎo)管30及一固定座40。該固定座40 兩側(cè)分別設(shè)置一固定部42,該兩固定部42將該噴墨頭IO夾設(shè)固定在該固定 座40的中央位置。請參照圖1與圖2,該噴墨頭10包括一下平板12及一上平板14。該下 平板12上設(shè)有一儲液槽122,該墨盒20內(nèi)裝有墨水(圖未示)，該導(dǎo)管30將 該墨盒20與該下平板12的儲液槽122相連接，使墨盒20內(nèi)的墨水源源不斷地流入儲液槽122內(nèi)。另外，該打印裝置100還可以具有多個噴墨頭10,以 形成一打印陣列。該下平板12為一長方體板狀結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，該儲液槽122位于下平 板12的一端。該下平板12的表面沿長軸方向于中央位置處設(shè)有一流道124。 該流道124—端與該儲液槽122連通，另 一端設(shè)有一噴嘴124a。該噴嘴124a 呈箭頭形結(jié)構(gòu)，其具有一尖端124b，該尖端124b與下平板12遠離儲液槽122 一端的側(cè)壁相接并形成開口。該噴嘴124a的尖端124b的寬度小于該流道124 的寬度。該流道124上方設(shè)有一容置槽126,該容置槽126用于收容定位該上 平板14。該容置槽126—端與該儲液槽122連通，使得該上平板14靠近儲液 槽122的一端可伸入該儲液槽122內(nèi)。該下平板12于流道124的一側(cè)間隔設(shè) 有若千凹槽128。請參照圖1至圖3,該上平板14于底面至少間隔埋設(shè)有電極142a、 142b、 142c(如圖3所示)，這些電極142a、 142b、 142c分別通過一導(dǎo)線141(如圖2 所示)與位于該上平板14外的對應(yīng)端子16電連接。這些端子16分別與控制電 路(圖未示)電連接，將控制電路發(fā)出的脈沖電壓分別傳遞至這些電極142a、 142b、 142c上。組裝時，該上平板14收容固定在該容置槽126內(nèi)，且該上平板14靠近 儲液槽122的一端以及該電極142a的一部分伸入該儲液槽122內(nèi)(如圖5A所 示)。這些端子16分別收容固定在該下平板12上的凹槽128內(nèi)(如圖1所示)。請參照圖3,該下平板12具有一基材12a,該基材12a由ITO(IndiumTin Oxide)玻璃制成。在成型儲液槽122、流道124、容置槽126及凹槽128之后， 該基材12a表面通過電漿輔助化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)沉積一層400 500nm厚的氮化硅(Si3N4)作為介電層12b,然后通過 旋轉(zhuǎn)涂覆(Spin Coating)涂覆一層Teflon AF1200薄膜作為疏水層12c。請參照圖3及圖4A，該上平板14具有一基材14a，該基材14a由具有導(dǎo) 電層142的ITO玻璃制成。通過光化學(xué)蝕刻法對該基材14a的導(dǎo)電層142進 行切割，制造出間隔排列的電極142a、 142b、 142c。該上平板14的制造過程 請參照圖4A至圖4D,先根據(jù)電極142a、 142b、 142c的形狀在該基材14a的 導(dǎo)電層142上涂布一層光阻劑143a(如圖4A所示)。利用光化學(xué)蝕刻將該導(dǎo)電 層142切斷，形成電極142a、 142b、 142c，并移除光阻劑143a(如圖4B所示)。 接著，利用電漿輔助化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)在該基材14a及電極142a、 142b、 142c的表面沉積一層400 500nm厚的氮化硅(Si3N4)作為介電層14b(如圖4C所示)。最后，請參照圖4D，通過 旋轉(zhuǎn)涂覆(Spin Coating)在介電層14b上涂覆一層Teflon AF1200薄膜作為疏水 層14c。該下平板12及上平板14具有制作工藝簡單，成本較低，便于工業(yè)化 大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)點。請參照圖5A至圖5C,使用時，該儲液槽122通過墨盒20充入一定量的 墨水50;該下平板12的介電層12b接地，通過控制電路先對伸入該儲蓄槽 122內(nèi)的電極142a施加脈沖電壓，使儲蓄槽122內(nèi)位于電極142a之下的墨水 50的表面張力發(fā)生變化，驅(qū)動墨水50向電壓較高的地方移動(如圖5A所示)。 接著，通過控制電^各向與電極142a鄰近的電極142b施加脈沖電壓。當(dāng)墨水 50移動至電極142b處時，斷開電極142a上的電壓，墨水50將在表面張力的 作用下斷裂，形成墨滴51(如圖5B所示)。繼續(xù)對與電才及142b相鄰的電極142c 施加脈沖電壓驅(qū)動墨滴51移動(如圖5C所示)，并斷開電極142b上的電壓， 引導(dǎo)墨滴51流向流道124的噴嘴124a,并經(jīng)噴嘴124a的尖端124b噴出，到 達印刷基材(圖未示)上，形成打印圖案。由于該噴嘴124a的尖端124b的寬度小于該流道124的寬度，當(dāng)墨滴51 運動至尖端124b處時，受到尖端124b的擠壓，使墨滴51易于克服與流道124 之間的界面潤濕力，從該尖端124b脫離。該打印裝置100利用電潤濕改變墨滴的界面張力，控制墨滴51的運動， 不需要傳統(tǒng)復(fù)雜的微流道結(jié)構(gòu)，具有制作工藝簡單、便于大量制造以及成本 較低的優(yōu)點。而且，電潤濕可對^f敖量墨滴51進行有效控制，可以快速穩(wěn)定的 將墨滴51驅(qū)動至噴嘴142a,具有精度較高的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種噴墨頭，其特征在于，包括下平板與上平板，該下平板上設(shè)有儲液槽及流道，該流道的一端與該儲液槽連通，該上平板內(nèi)沿所述流道的延伸方向間隔埋設(shè)有若干電極，最靠近該儲液槽的電極至少有一部分位于該儲液槽上方，所述若干電極被施加有規(guī)律的電壓后驅(qū)動儲液槽中的墨水產(chǎn)生墨滴，并沿該流道行進。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨頭，其特征在于，該下平板包括基板、位 于基板上的介電層和位于介電層上的疏水層，該上平板包括基板、位于基板 上的介電層和位于介電層上的疏水層，該上平板的疏水層與下平板的疏水層 通過所述流道相對間隔設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征在于，該流道遠離儲液槽的另 一端設(shè)有一噴嘴，該噴嘴呈箭頭形結(jié)構(gòu)，其尖端的寬度小于該流道的寬度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征在于，該下平板在該流道的上 方設(shè)有容置槽，該上平板收容固定在該容置槽內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征在于，該噴墨頭對應(yīng)每一電極 設(shè)有一端子，所述電極通過所述端子與控制電路連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴墨頭，其特征在于，該下平板對應(yīng)每一端子 設(shè)有一凹槽，所述端子分別收容在所述凹槽內(nèi)。
7. —種打印裝置，包括至少一噴墨頭、墨盒、導(dǎo)管及固定座，其特征在 于，所述噴墨頭固定在該固定座上，該噴墨頭包括下平板及上平板，該下平 板上設(shè)有儲液槽及流道，該導(dǎo)管將該墨盒及該儲液槽連通，該流道的一端與 該儲液槽連通，該上平板內(nèi)沿所述流道的延伸方向間隔埋設(shè)有若干電極，最 靠近該儲液槽的電極至少有一部分位于該儲液槽上方，所述若干電極-陂施加 有規(guī)律的電壓后驅(qū)動儲液槽中的墨水產(chǎn)生墨滴，并沿該流道行進。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的打印裝置，其特征在于，該流道遠離儲液槽的 另一端設(shè)有一噴嘴，該噴嘴呈箭頭形結(jié)構(gòu)，其尖端的寬度小于該流道的寬度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的打印裝置，其特征在于，該下平板在該流道的 上方設(shè)有容置槽，該上平板收容固定在該容置槽內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的打印裝置，其特征在于，該噴墨頭對應(yīng)每一電 極設(shè)有一端子，所述電極通過所述端子與控制電路連接，該下平板對應(yīng)每一 端子設(shè)有一凹槽，所述端子分別收容在所述凹槽內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的打印裝置，其特征在于，該下平板包括基板、 位于基板上的介電層和位于介電層上的疏水層，該上平板包括基板、位于基 板上的介電層和位于介電層上的疏水層。
全文摘要
一種噴墨頭及使用該噴墨頭的打印裝置，該噴墨頭包括下平板與上平板，該下平板上設(shè)有儲液槽及流道，該流道的一端與該儲液槽連通，該上平板內(nèi)沿所述流道的延伸方向間隔埋設(shè)有若干電極，最靠近該儲液槽的電極至少有一部分位于該儲液槽上方，所述若干電極被施加有規(guī)律的電壓后驅(qū)動儲液槽中的墨水產(chǎn)生墨滴，并沿該流道行進。該噴墨頭利用電潤濕效應(yīng)控制墨滴的運動，控制精度較高，且不需要傳統(tǒng)微流道結(jié)構(gòu)，具有制作工藝簡單、便于大量制造以及成本較低的優(yōu)點。
文檔編號B41J2/04GK101332708SQ200710076259
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者陳彥志 申請人:富準(zhǔn)精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司