專利名稱：液體排出頭、液體排出裝置以及制造液體排出頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體排出頭(liquid discharge head)、液體排出裝置以及形成液體排出頭的方法，可以包括在噴墨打印機中。本發(fā)明通過將噴嘴板(nozzlesheet)固定在由具有優(yōu)良的耐化學(xué)性和足夠的粘合性的預(yù)定材料制成的襯底上而有效地防止可靠性的降低，或者更具體地，通過將噴嘴板固定在由環(huán)化橡膠或者可壓花的具有粘性的彈性材料制成的襯底上而有效地防止可靠性的降低。此外，本發(fā)明可以通過使用聚酰亞胺形成液室(liquid chamber)和液體通道(liquid channel)的側(cè)壁而有效地防止可靠性的降低。
背景技術(shù)：
通常，噴墨打印機通過將墨滴從打印頭排出到例如紙的承印物上來將所需的圖像印在例如紙的承印物上。
包括在打印機中的打印頭驅(qū)動驅(qū)動元件來改變液室內(nèi)的壓力，使得包含在液室中的墨水作為墨滴從噴嘴排出。驅(qū)動元件可以是加熱元件或壓電元件。液室和液體通道的側(cè)壁的形成很復(fù)雜，使用樹脂，例如環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂(日本尚未審查的專利申請公開第61-154947、62-253457、3-184868、6-286149和7-214783號)。
換言之，打印頭例如通過半導(dǎo)體制造工藝形成，其中，在半導(dǎo)體襯底上，用于驅(qū)動驅(qū)動元件的驅(qū)動電路同時形成有用于改變液室內(nèi)壓力的驅(qū)動元件。接著，在將光敏環(huán)氧樹脂旋涂在半導(dǎo)體襯底上之后，通過光刻工藝將液室和液體通道的側(cè)壁形成在光敏環(huán)氧樹脂上。在另一工藝過程中，包括例如通過電鑄法形成的噴嘴的板(以下稱為噴嘴板)被置于半導(dǎo)體襯底上。
在打印頭上，噴嘴板被熱壓到形成液室和液體通道側(cè)壁的光敏環(huán)氧樹脂上。
對于公知的打印頭，隨著使用，可靠性逐漸降低。
更具體地，對于公知的打印頭，形成液室和液體通道側(cè)壁的樹脂，例如環(huán)氧樹脂，隨著使用而腐蝕和膨脹。這種腐蝕和膨脹降低了噴嘴板和側(cè)壁端面之間的粘合強度。因此，在最壞的情況下，在噴嘴板和相鄰液室的側(cè)壁端面之間形成間隙，在這些液室之間造成交互干擾(crosstalk)。
特別是，當(dāng)噴嘴板由例如鎳的金屬或者耐熱聚酰亞胺形成時，噴嘴板和側(cè)壁端面之間的粘合強度低于初始時，導(dǎo)致形成更多的間隙并使得交互干擾進一步惡化。
當(dāng)打印頭的相鄰液室之間出現(xiàn)交互干擾時，印刷表現(xiàn)，例如打印機分辨率，顯著降低，使得難以印刷高分辨率圖像。
發(fā)明內(nèi)容
考慮上述問題，本發(fā)明提供一種液體排出頭、一種液體排出裝置以及一種用于形成液體排出頭的方法，該液體排出頭可以有效地防止可靠性隨著使用而降低。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種液體排出打印頭，其中通過驅(qū)動元件來改變液室內(nèi)的壓力，并且其中液室中包含的液滴從預(yù)定的噴嘴排出。驅(qū)動元件被置于襯底上，該襯底具有形成液室和為液室提供液體的液體通道的側(cè)壁。包括噴嘴的噴嘴板被粘接在液室和液體通道側(cè)壁上。至少側(cè)壁和噴嘴板的粘接表面對于所述液體應(yīng)該是耐化學(xué)性的，并且可以由充分粘接到噴嘴板的預(yù)定材料形成。
根據(jù)本發(fā)明，液體排出頭具有用于改變液室內(nèi)壓力的驅(qū)動元件并從預(yù)定的噴嘴排出液室中包含的液滴。該液體排出頭可以應(yīng)用于各種裝置，例如使用液體的打印頭，所述液體例如為墨水、各種染料或者用于形成保護層的液體；使用例如試劑的液體的微型分配器(micro-dispenser)、各種測量設(shè)備和各種測試設(shè)備；或者使用例如用于刻蝕保護的化學(xué)試劑液體的制模(pattern-making)裝置。根據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動裝置被置于襯底上，該襯底具有形成液室和為液室提供液體的液體通道的側(cè)壁。具有噴嘴的噴嘴板被粘接在液室和液體通道側(cè)壁上。至少側(cè)壁和噴嘴板的粘接表面對于所述液體應(yīng)該是耐化學(xué)性的，并且應(yīng)該由充分粘接到噴嘴板的預(yù)定材料形成。結(jié)果，有效地防止了可靠性隨著使用而降低。
對于根據(jù)本發(fā)明的液體排出頭，所述預(yù)定材料可以為環(huán)化橡膠。
用作根據(jù)本發(fā)明液體排出頭的預(yù)定材料的環(huán)化橡膠具有良好的耐化學(xué)性和彈性，并通過圖形化(patterning)很容易加工成復(fù)雜形狀，且即使當(dāng)噴嘴板由鎳形成時也具有足夠的粘合性。因此，噴嘴板可以被牢固地固定。此外，如果形成側(cè)壁的樹脂膨脹，則附著有環(huán)化橡膠的部分變形。然而，這種變形可以被吸收，并且因此有效地防止了可靠性隨著長期使用而降低。在長期使用期間防止了相鄰液室之間交互干擾的出現(xiàn)。當(dāng)環(huán)化樹脂被用于打印頭時，可以印刷高分辨率圖像。
用于根據(jù)本發(fā)明液體排出頭的預(yù)定材料可以為可圖形化的具有粘性的彈性材料。
通過使用可圖形化的具有粘性的彈性材料用于根據(jù)本發(fā)明液體排出頭，噴嘴板被牢固地固定。此外，如果形成側(cè)壁的樹脂膨脹，則附著有環(huán)化橡膠的部分變形。然而，這種變形可以被吸收，并且因此有效地防止了可靠性隨著長期使用而降低。在長期使用期間防止了相鄰液室之間交互干擾的出現(xiàn)。當(dāng)環(huán)化樹脂被用于打印頭時，可以印刷高分辨率圖像。
根據(jù)本發(fā)明液體排出頭具有形成在襯底上的預(yù)定材料制成的側(cè)壁，并且噴嘴板被粘接到這些側(cè)壁的端面上。所述預(yù)定材料可以為聚酰亞胺。
根據(jù)本發(fā)明液體排出頭在襯底上具有液室和為液室提供液體的液體通道的側(cè)壁，該側(cè)壁由所述預(yù)定材料制成。噴嘴板被粘接到這些側(cè)壁的端面上。由于具有優(yōu)異耐化學(xué)性的聚酰亞胺被用作預(yù)定材料，防止了膨脹和腐蝕。結(jié)果，有效地避免了可靠性隨著長期使用而降低。同時避免了在長期使用過程中在相鄰液室之間出現(xiàn)交互干擾。當(dāng)聚酰亞胺用于打印頭時，可以印制高分辨率圖像。聚酰亞胺具有足夠的粘性，并且因而它具有足夠的可靠性。光敏的聚酰亞胺可以通過使用激活能加以輻照而被精細(xì)地處理。成塊共聚酰亞胺易于表現(xiàn)出各種理想的性質(zhì)，并且因此，它可以以足夠的可靠性用于各種類型的作業(yè)，例如印刷。
根據(jù)本發(fā)明的液體排出裝置包括用于將液滴附著到承印物的液體排出頭。液體排出頭使用驅(qū)動元件來改變液室內(nèi)的壓力，并從預(yù)定噴嘴排出包含在液室中的液滴。驅(qū)動元件被置于襯底上，該襯底具有液室和為液室提供液體的液體通道。帶有噴嘴的噴嘴板被粘接在液室和液體通道的側(cè)壁上。至少側(cè)壁和噴嘴板的粘接表面對于所述液體應(yīng)該是耐化學(xué)性的，并由充分粘接到噴嘴板的預(yù)定材料形成。
對于上述根據(jù)本發(fā)明的液體排出裝置，所述預(yù)定材料可以為環(huán)化橡膠。
用于根據(jù)本發(fā)明的液體排出頭中的預(yù)定材料可以為可圖形化的具有粘性的彈性材料。
根據(jù)本發(fā)明的液體排出裝置具有位于襯底上的由預(yù)定材料制成的側(cè)壁，并且噴嘴板粘接到側(cè)壁的端面。所述預(yù)定材料可以為聚酰亞胺。
因此，本發(fā)明提供一種液體排出裝置，其有效地防止了可靠性隨著長期使用而降低。
通過使用用于形成根據(jù)本發(fā)明液體排出頭的方法，可以形成液體排出頭，其中使用驅(qū)動元件改變液室內(nèi)壓力，并且包含在液室中的液滴從形成在噴嘴板上的預(yù)定噴嘴中排出。驅(qū)動元件被設(shè)置在帶有液室和為液室提供液體的液體通道的襯底上。帶有噴嘴的噴嘴板粘接在液室和液體通道的側(cè)壁上。至少側(cè)壁和噴嘴板的粘接表面對于所述液體應(yīng)該是耐化學(xué)性的，并由充分粘接到噴嘴板的預(yù)定材料形成。噴嘴板粘接在側(cè)壁的端面上。
用于形成根據(jù)本發(fā)明液體排出頭的方法的預(yù)定材料可以為可圖形化的具有粘性的彈性材料。
根據(jù)形成根據(jù)本發(fā)明液體排出頭的方法，所述側(cè)壁由預(yù)定材料制成并形成在襯底上，而噴嘴板粘接到側(cè)壁的端面上。所述預(yù)定材料為聚酰亞胺。
因此，本發(fā)明提供一種液體排出裝置，其有效地防止了可靠性隨著長期使用而降低。
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的打印頭的透視圖；圖2(A)、2(B)、2(C)、2(D)和2(E)為圖1所示的打印頭的制造工藝的透視圖；圖3為使用圖1所示的打印頭的行式打印機的透視圖；圖4為一俯視圖，顯示了圖1所示的打印頭的打印頭芯片(head chip)的排列；圖5為一剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的打印頭的制造工藝；圖6(A)、6(B)、6(C)、6(D)、6(E)和6(F)為剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的打印頭的制造工藝；圖7(A)、7(B)、7(C)、7(D)和7(E)為剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的打印頭的制造工藝；
圖8(F)、8(G)和8(H)為剖視圖，顯示了圖7(E)的后續(xù)制造工藝；圖9(A)、9(B)、9(C)、9(D)和9(E)為剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明第六實施例的打印頭的制造工藝；圖10(F)、10(G)、10(H)和10(I)為剖視圖，顯示了圖9(E)的后續(xù)制造工藝；圖11為一剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明第七實施例的打印頭的制造工藝；以及圖12(A)、12(B)、12(C)、12(D)、12(E)和12(F)為剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明第八實施例的打印頭的制造工藝。
具體實施例方式
以下通過必要時參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。
(1)第一實施例(1-1)第一實施例的設(shè)置圖1為包括有根據(jù)本發(fā)明第一實施例的打印機中包括的打印頭的某些部分的剖視圖的透視圖。打印機具有打印頭1，其將墨滴排出到承印物上，以印制所需的圖像。
打印頭1為用于完全行式打印機(full line printer)的打印頭，其具有多個在作為承印物的紙的寬度方向上設(shè)置的噴嘴2。噴嘴2在紙的寬度方向上成直線設(shè)置。每行噴嘴被預(yù)設(shè)成一種特定的墨水顏色。因此，打印頭1可以印制彩色圖像。
圖1為顯示打印頭1上一行噴嘴的一部分的透視圖。在襯底3上，打印頭1包括容納有墨水的液室4的側(cè)壁5、用于向液室4提供墨水的液體通道的側(cè)壁6以及形成在這些側(cè)壁上的噴嘴板7。
襯底3利用半導(dǎo)體制造工藝形成，其中作為用于改變液室4內(nèi)壓力的驅(qū)動元件的加熱元件8和用于驅(qū)動這些加熱元件8的驅(qū)動電路被同時形成在硅晶片上。所述晶片被分割成具有預(yù)定形狀的襯底3。從而，打印頭1通過作為用于改變液室4內(nèi)壓力的驅(qū)動元件的加熱元件8來改變液室4內(nèi)的壓力，并從噴嘴2排出液室4中包含的墨滴到承印物上。
噴嘴板7為通過電鑄法形成的鎳板，或者是具有耐熱性的聚酰亞胺板。通過電鑄法形成的鎳噴嘴板7允許很容易地以高精確度形成細(xì)小的噴嘴2。聚酰亞胺噴嘴板7具有優(yōu)異的耐化學(xué)性，并提供高可靠性。
側(cè)壁5和6完全由可圖形化的具有粘性的彈性材料制成。因此，在打印頭1上，噴嘴板7安裝在具有此可圖形化的具有粘性的彈性材料的襯底3上。因此，可有效避免隨著使用可靠性降低。
具體地，側(cè)壁5和6利用聚異戊二烯橡膠形成，聚異戊二烯橡膠為環(huán)化橡膠。這里，聚異戊二烯橡膠為部分環(huán)化的天然或合成的順式-1，4-聚異戊二烯，并具有例如高粘性、穩(wěn)定的質(zhì)量和高耐化學(xué)性等特性。
環(huán)化橡膠為光敏抗蝕劑。作為光敏抗蝕劑的環(huán)化橡膠為高可靠性材料，其被用作橡膠抗蝕劑已有很長的歷史。此外，環(huán)化橡膠為在分子中包括未飽和的雙鍵的高聚合化合物，并且是廣泛用于光加工的材料。這里，“光加工”為通過使用電成型技術(shù)或者多種技術(shù)的組合來制造各種精確元件的技術(shù)的通用術(shù)語，其中所述多種技術(shù)主要基于例如化學(xué)刻蝕、電解刻蝕或電鍍，這些技術(shù)使用通過光刻技術(shù)加以圖形化的抗蝕劑膜作為掩模。目前，光加工是精確加工的主流技術(shù)。在本實施例中，環(huán)化橡膠通過光刻被圖形化，并且側(cè)壁5和6以高精確度形成。
作為光敏抗蝕劑的環(huán)化橡膠，可以使用由聚異戊二烯或聚丁二烯制成的橡膠抗蝕劑。更具體地，可以使用Fuji Film Arch公司的SC系列、IC-T3系列、HR系列、HNR系列或VHR-2，Tokyo Ohka Kogyo公司的EPPR系列，或者Zeon公司的ZPN103-39。
圖2(A)、2(B)、2(C)、2(D)和2(E)為描述打印頭1的制造工藝的剖視圖。在該制造工藝中，加熱元件8通過半導(dǎo)體制造工藝形成在硅襯底3上(圖2(A))。襯底3的表面根據(jù)要求加以處理或者改性。接著，一材料層被置于襯底3上以改善襯底3與側(cè)壁5和6之間的粘接強度。所設(shè)置的用于改善粘接強度的該材料層應(yīng)該由廣泛用于這類工藝的材料制成。
如圖2(B)所示，預(yù)定厚度的由光敏環(huán)化橡膠制成的抗蝕劑被涂敷在襯底3上，形成抗蝕劑層11。為了涂敷抗蝕劑層11，可以使用半導(dǎo)體制造工藝中使用的各種涂敷方法，例如旋涂、棒涂(bar coating)或者簾幕式涂布?？刮g劑層11的厚度被設(shè)置成使得液室4的最終高度成為所需的數(shù)值。
如圖2(C)所示，由光敏環(huán)化橡膠制成的抗蝕劑層11被有選擇地曝光于激活能12。在圖2(C)中，曝光區(qū)域以標(biāo)記11A示出。根據(jù)蝕刻劑的性質(zhì)，激活能12可以為紫外線、電子束或者X射線。在本實施例中，使用紫外線曝光設(shè)備以280nm至480nm波長的紫外線輻照由光敏環(huán)化橡膠制成的抗蝕劑層11。在圖2(C)中，標(biāo)記13表示光掩模。
如圖2(D)所示，抗蝕劑層11使用特殊的液體顯影劑和溶劑加以顯影。接著未曝光區(qū)域被從抗蝕劑層11去除。通過使用激活能12的光刻工藝，液室4和液體通道的側(cè)壁5和6被圖形化到環(huán)化橡膠上。
如圖2(E)所示，噴嘴板7被定位并加壓固定。噴嘴板7利用被圖形化的材料的粘性(以下稱為“第二粘性”)加以固定。可以簡單地對噴嘴板7施壓而使其粘接。此外，在噴嘴板7被附著到環(huán)化橡膠之后，可以通過提供能量，例如熱、光或電子束，使它的粘接強度增強。當(dāng)噴嘴板7被加壓時可以提供諸如熱、光或電子束的能量。
形成側(cè)壁5和6的環(huán)化橡膠11A將噴嘴板7固定到襯底3。接著通過烘烤將環(huán)化橡膠11A固化，以在環(huán)化橡膠11B上形成高強度的橡膠膜。環(huán)化橡膠11A的固化可以在固定噴嘴板7之前或同時進行。當(dāng)固化在固定噴嘴板7之前進行時，必須確保環(huán)化橡膠具有足夠的粘接強度以固定噴嘴板7。
圖3為具有打印頭的行式打印機的透視圖。
行式打印機101被整個包括在矩形機殼中。容納記錄介質(zhì)紙104的紙托103從形成在機殼102前端的紙托入口被插入，以允許輸送紙104。
紙托103從紙托入口被安裝進行式打印機101。接著一裝置倚靠送紙輥106推動紙104。送紙輥106的旋轉(zhuǎn)使得紙104被從紙托103拖出并向行式打印機101的后端移動，如箭頭A所示。在行式打印機101的后端上，設(shè)置有反向輥107。反向輥107的旋轉(zhuǎn)使得紙104沿朝向行式打印機101前端的方向輸送，如箭頭B所示。
在行式打印機101中，沿箭頭B指示的方向輸送的紙104經(jīng)由支撐輥(spurring roller)108通過紙托103，如箭頭C所示。最終，紙104從設(shè)置在行式打印機101的前端的出口輸出。打印頭盒120被設(shè)置在支撐輥108和行式打印機101的出口之間，如箭頭D所示，使得在必要時可以替換它。
打印頭盒120包括打印頭1，打印頭1具有黃色、洋紅色、青色和黑色行式打印頭并設(shè)置在形成特定形狀的支架122下方。分別對應(yīng)黃色、洋紅色、青色和黑色墨水的墨盒Y、M、C和B依序被設(shè)置在支架122上。因此，行式打印機101可以通過從各個行式打印頭將每種彩色墨水排出到紙104上來打印彩色圖像。
在行式打印機101中，噴嘴板形成四色裝置。因而，每個排出噴嘴被精確定位并且墨盒可以很容易地被替換。
圖4描述了根據(jù)本實施例的打印頭片3的設(shè)置。圖4為圖3從紙104一側(cè)的局部放大圖。如圖4所示，相同的打印頭片3被交替(成之字形)設(shè)置在噴嘴板7上，位于每種彩色墨水的墨水通道133的兩側(cè)。每個打印頭片3被設(shè)置成使得加熱元件8位于墨水通道側(cè)面上。換言之，位于墨水通道133一側(cè)上的打印頭片3相對設(shè)置在墨水通道133相反側(cè)的打印頭片3旋轉(zhuǎn)180°設(shè)置。因而，對于每種顏色，墨水可以通過一個墨水通道133系統(tǒng)被提供給每個打印頭片3。因此，可以使用簡單結(jié)構(gòu)獲得高分辨率的打印效果。
每個墊134沿噴嘴2排列的方向(該方向垂直送紙方向)大致設(shè)置在打印頭片3的中央，并彼此相對旋轉(zhuǎn)180°，使得每個墊134之間的距離相等。因此，防止了連接到打印頭1相鄰打印頭片3的墊134的柔性線路板彼此太靠近。換言之，防止柔性線路板集中在一個區(qū)域中。
當(dāng)如上所述旋轉(zhuǎn)噴嘴2時，響應(yīng)驅(qū)動信號，設(shè)置在墨水通道133上側(cè)的打印頭片3上的一組加熱器8的驅(qū)動時序與設(shè)置在下側(cè)上的一組加熱器8相反。根據(jù)本實施例，每個打印頭片3的加熱器8的驅(qū)動時序可以被切換到對應(yīng)設(shè)置在通道133的每一側(cè)上的打印頭片3上的加熱器8的驅(qū)動時序。
(1-2)第一實施例的操作在打印頭1的半導(dǎo)體襯底3上，其具有驅(qū)動元件，液室4的側(cè)壁5和液體通道的側(cè)壁6由環(huán)化橡膠形成，該環(huán)化橡膠為可圖形化的具有粘性的彈性材料。噴嘴板7被施壓并固定在側(cè)壁5和6上。以這種方式，在打印頭1上，噴嘴板7利用環(huán)化橡膠被固定到襯底3，該環(huán)化橡膠為可圖形化的具有粘性的彈性材料。
對應(yīng)以這種方式形成的打印頭1，墨水通過液體通道被提供給液室4。通過驅(qū)動加熱元件8改變液室4內(nèi)的壓力。由于壓力的改變，墨滴從噴嘴板7的噴嘴2排出。打印機使得從噴嘴2排出的液滴附著到承印物上。
打印頭1的長期使用使得液室4和液體通道的側(cè)壁5和6暴露于墨水。暴露于墨水可造成腐蝕或膨脹，使得噴嘴板7和側(cè)壁5和6之間的粘接強度下降。而且，在相鄰液室4之間可能產(chǎn)生交互干擾。
然而，本實施例使用環(huán)化橡膠來形成液室4和液體通道的側(cè)壁5和6，該環(huán)化橡膠為可圖形化的具有粘性的彈性材料。通過利用環(huán)化橡膠將噴嘴板7固定到襯底3，在噴嘴板7和側(cè)壁5和6的端面之間可以保持足夠的粘接力。此外，可以通過降低熱循環(huán)造成的應(yīng)力而有效地防止粘接強度的降低。因此，可以有效地防止相鄰液室之間的交互干擾，并且可以同時減小可靠性隨著長期使用的降低。
在本實施例中，液室4和液體通道的側(cè)壁5和6由環(huán)化橡膠形成，該環(huán)化橡膠為可圖形化的具有粘性的彈性材料。因而，由于環(huán)化橡膠的耐化學(xué)性，側(cè)壁5和6的腐蝕和膨脹得以避免。因此，可以徹底防止由于腐蝕和膨脹造成粘接力降低，而且，可以有效地防止可靠性隨著長期使用而降低。
通過利用環(huán)化橡膠形成液室4和液體通道的側(cè)壁5和6，該環(huán)化橡膠為可圖形化的具有粘性的彈性材料，可以通過使用各種微加工技術(shù)以高精確度形成液室4和液體通道。因此，可以降低由于每個液室4和液體通道制造的差異而造成的打印精度的惡化，因而每個最終產(chǎn)品的質(zhì)量差異會很小。
通過利用環(huán)化橡膠形成根據(jù)本發(fā)明的打印頭1，該環(huán)化橡膠為光敏抗蝕劑或聚異戊二烯，其作為光敏材料表現(xiàn)出很好的性能，可以通過光刻方法以高精確度形成液室4和液體通道，所述光刻方法是一種微加工技術(shù)。因而，從形成硅襯底3到形成液室4和液體通道的整個過程可以通過半導(dǎo)體制造工藝來實現(xiàn)。因此，可以通過簡單的制造工藝獲得足夠的打印頭的可靠性。
(1-3)第一實施例的效果根據(jù)本實施例，液室4和液體通道的側(cè)壁5和6由環(huán)化橡膠形成，該環(huán)化橡膠為可圖形化的具有粘性的彈性材料。噴嘴板7緊靠側(cè)壁5和6被施加壓并固定。因此，通過利用環(huán)化橡膠將噴嘴板7固定到襯底3，該環(huán)化橡膠為可圖形化的具有粘性的彈性材料，有效地防止了可靠性隨著使用而降低。
由于環(huán)化橡膠為聚異戊二烯橡膠，所以可以獲得足夠的可靠性。而且，對于進行光刻的光敏抗蝕劑也可以獲得足夠的可靠性。
環(huán)化橡膠的光敏感性很容易使得液室和液體通道的側(cè)壁通過光刻方法而以高精確度被細(xì)致地形成。
通過使用光刻形成液室和液體通道的側(cè)壁，液室可以通過使用半導(dǎo)體制造工藝而以高精確度被細(xì)致地形成。
(2)第二實施例本實施例與第一實施例相同，除了不是使用聚異戊二烯橡膠作為環(huán)化橡膠，而是使用聚丁二烯橡膠。
與環(huán)化橡膠聚異戊二烯橡膠相似，聚丁二烯橡膠具有高粘接強度、穩(wěn)定性和高耐化學(xué)性。此外，聚丁二烯橡膠是可圖形化的彈性材料，適于微加工。通過添加作為光敏組分的雙疊氮化合物，聚丁二烯橡膠可以用作光敏抗蝕劑。在本實施例中，光敏環(huán)化橡膠被用來通過光刻形成液室4和液體通道的側(cè)壁5和6。噴嘴板7被加壓固定到由光敏環(huán)化橡膠形成的側(cè)壁。
當(dāng)使用紫外線輻照時，作為聚丁二烯的光敏組分的雙疊氮化合物通過釋放氮氣變成氮烯基(nitrene radical)。隨后，環(huán)化橡膠的雙鍵發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，即H-分離，并且氮烯基之間發(fā)生鍵合反應(yīng)，使得暴露于紫外線的部分被有選擇地制成不溶于液體顯影劑。雙疊氮化合物的曝光波長為大約230到480nm。具體地，2，6-二(4’-疊氮苯亞甲基)-4-環(huán)己酮和2，6-二(4’-疊氮苯亞甲基)-4-甲基環(huán)己酮具有高反應(yīng)速度并且是廣泛使用的材料。
根據(jù)本實施例，即使聚丁二烯被用作環(huán)化橡膠而不是使用第一實施例中使用的聚異戊二烯橡膠，仍可獲得與第一實施例相同的效果。
(3)第三實施例如圖5所示，在本實施例，通過使用絲網(wǎng)印刷利用環(huán)化橡膠來形成液室和液體通道的側(cè)壁，其為圖形化和印刷技術(shù)的一種。
在以與側(cè)壁的形狀相同的方式被圖形化的絲網(wǎng)15上，環(huán)化橡膠以抗蝕劑膠的形式被設(shè)置。通過移動涂刷器17，環(huán)化樹脂16被涂敷在液室和液體通道的側(cè)壁的形狀中。在使溶劑干燥之后，進行例如烘干的工藝，如果必要，通過交聯(lián)形成側(cè)壁。對應(yīng)這些工藝，根據(jù)側(cè)壁的精度選擇絲網(wǎng)15的網(wǎng)眼。而且，優(yōu)化絲網(wǎng)15和襯底3之間的定位和間隙、絲網(wǎng)17的傾斜度和壓力以及環(huán)化橡膠16的粘性。
在本實施例中，以與第一實施例中描述的方式相同的方式噴嘴板7被加壓固定到如上所述形成的側(cè)壁上。
如圖5所示，通過使用絲網(wǎng)印刷利用環(huán)化橡膠來形成液室和液體通道的側(cè)壁，除了第一實施例的效果之外，可以更有效地形成液室和液體通道的側(cè)壁。
(4)第四實施例在本實施例中，如圖6(A)至6(F)所示，使用移印(pad printing)方法利用環(huán)化橡膠形成液室和液體通道的側(cè)壁，移印方法是一種凹板印刷的凹板轉(zhuǎn)移方法并且是一種圖形化方法和印刷方法。
如圖6(A)所示，預(yù)定數(shù)量的環(huán)化橡膠16被涂敷在凹板21上，凹板21利用側(cè)壁的凹陷部分形成。接著，移動涂刷器17以利用環(huán)化橡膠16填充這些凹板21的凹陷部分，并刮去多余的環(huán)化橡膠16。
如圖6(B)所示，凹板21被壓向轉(zhuǎn)移墊22。接著，如圖6(C)所示，轉(zhuǎn)移墊22以預(yù)定速度被從凹板21拖開。因而，填充在凹板21的凹陷部分中的環(huán)化橡膠16被轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移墊22上。
在將轉(zhuǎn)移墊22移動到襯底3的上方后，轉(zhuǎn)移墊22被壓在襯底3上，如圖6(D)所示。接著，如圖6(E)所示，通過將轉(zhuǎn)移墊22從襯底3拖開，根據(jù)轉(zhuǎn)移墊22上的側(cè)壁形狀而成型的環(huán)化橡膠16被轉(zhuǎn)移到襯底3上。在使環(huán)化橡膠的溶劑干燥后，進行例如烘干的工藝，如果必要，通過交聯(lián)形成側(cè)壁。在該工藝中，不是移動轉(zhuǎn)移墊22，而是可以移動凹板21和襯底3。根據(jù)所要求的精度優(yōu)化每一條件以定位凹板21、轉(zhuǎn)移墊22和襯底3。
如圖6(F)所示，在如上所述的側(cè)壁5和6上，噴嘴板7如第一實施例所描述地被加壓固定。
即使通過凹板印刷利用環(huán)化橡膠形成側(cè)壁5和6，如圖6(A)至6(F)所示，也可以獲得與第三實施例所描述的相同的效果。
(5)第五實施例在本實施例中，如圖7(A)至8(H)所示，通過交替堆疊環(huán)化橡膠和預(yù)定的樹脂來形成液室和液體通道的側(cè)壁。在本實施例中，利用環(huán)化橡膠將噴嘴板固定到襯底上，該環(huán)化橡膠為可圖形化的具有粘性的彈性材料。
通過光刻方法使用光敏樹脂來形成液室和液體通道的側(cè)壁，其中所述環(huán)化橡膠和樹脂被同時圖形化。
通過使用具有粘性的彈性材料和預(yù)定樹脂的交替層并利用該彈性材料將噴嘴板固定到襯底上而形成液室和液體通道的側(cè)壁，即使由于膨脹而樹脂變形，該變形仍可通過彈性材料的形變而被補償。因而，在噴嘴板和側(cè)壁之間不會形成間隙。由于彈性材料具有粘性，所以與由公知的樹脂形成的側(cè)壁相比，側(cè)壁和噴嘴板之間不會形成間隙。因此，防止了可靠性隨著延期使用而降低。
由于該彈性材料是可圖形化的，可以以高精確度形成精細(xì)的墨室和通道。而且，由于所述樹脂是光敏的，所以在通過半導(dǎo)體制造工藝形成側(cè)壁的下半部后，可以通過各種方法在側(cè)壁的下半部上堆疊環(huán)化橡膠來形成側(cè)壁的上半部。通過使用激活能的光刻方法同時圖形化所述環(huán)化橡膠和樹脂來形成液室和液體通道的側(cè)壁，可以有效地形成具有交替堆疊的層的側(cè)壁。
圖7(A)至8(H)為描述根據(jù)本實施例的打印頭的制造工藝的剖視圖。如圖7(A)所示，與第一實施例相似，驅(qū)動元件8和其他部件被形成在襯底3上。而且，如果必要，該表面被加以處理和改性。
如圖7(B)所示，形成側(cè)壁下半部的光敏樹脂31被涂敷在具有預(yù)定厚度的襯底3上。為了涂敷光敏樹脂31，可以使用半導(dǎo)體制造工藝中使用的各種涂敷方法，例如旋涂、棒涂、簾幕式涂布。對于光敏樹脂31，適合的是光敏環(huán)氧樹脂及其衍生物、光敏丙烯酸樹脂及其衍生物或者光敏聚酰亞胺及其衍生物。但是，所述樹脂不局限于上述樹脂，只要該樹脂不會由于墨水而膨脹或腐蝕。接著，依賴于所述樹脂，溶劑被允許干燥，而襯底3被加熱，以穩(wěn)定樹脂膜。
如圖7(C)所示，使用旋涂、棒涂或者簾幕式涂布利用光敏環(huán)化橡膠形成抗蝕劑層41。接著，如果必要，該層被干燥或加熱。
如圖7(D)所示，側(cè)壁利用光掩模13被遮蓋，隨后光敏樹脂31層和抗蝕劑層41同時被暴露于激活能12。(在圖7(C)中，標(biāo)記31A和41A示出了所暴露的區(qū)域)。激活能12可以是紫外線、電子束或X射線，它們都用于光刻。在本實施例中，使用紫外線曝光設(shè)備輻照抗蝕劑膜31和抗蝕劑層41，它們對280nm到480nm具有光敏感性。當(dāng)如上所述輻照設(shè)置在兩層中的材料時，每層對于激活能12的波長可以具有不同的選擇性。因此，當(dāng)同時輻照兩層時，曝光時間必須優(yōu)化。
如圖7(E)所示，通過使用顯影劑或溶劑對抗蝕劑層41顯影而將抗蝕劑層41的未曝光區(qū)域去除。通過使用激活能的光刻方法圖形化環(huán)化橡膠來形成側(cè)壁5和6的尖端41A。
如圖8(F)所示，通過使用清洗劑的旋涂來清洗襯底3。如圖8(G)所示，通過使用顯影劑或溶劑對抗蝕劑層31顯影而將抗蝕劑層31的未曝光區(qū)域去除。因而，形成側(cè)壁5和6。
不是單獨對層31和41顯影，層31和41可以同時使用例如丙二醇獨丁醚乙酸(PGMEApropyleneglycol monomethyl ether acetate)的極性溶劑加以顯影。以這種方式，可以略掉圖7(E)和8(F)所描述的工藝，并且因此可以簡化制造工藝。
如圖8(H)所示，利用形成液體通道的圖形化材料的粘性將噴嘴板7定位并固定。為了固定噴嘴板7，可以對噴嘴板加壓和粘接，或者通過為粘接的噴嘴板提供能量，例如熱、光或者電子束，來改善噴嘴板的粘接力。當(dāng)提供例如熱、光或者電子束的能量時，可以將噴嘴板7壓向側(cè)壁。
通過交替堆疊環(huán)化橡膠和預(yù)定樹脂來形成液室和液體通道的側(cè)壁，并且接著將噴嘴板固定到具有該環(huán)化橡膠的襯底上，該環(huán)化橡膠是可圖形化的具有粘性的彈性材料，可以獲得與第一實施例相同的效果。由于可以選擇適當(dāng)?shù)臉渲?，所以所選擇的材料的自由度得以改善。
通過使用光敏樹脂，可以通過使用激活能的光刻方法圖形化該樹脂來形成側(cè)壁的下半部。
通過使用激活能的光刻方法同時圖形化所述環(huán)化橡膠和樹脂，以形成液室和液體通道的側(cè)壁。以這種方式，即使通過堆疊層形成側(cè)壁，側(cè)壁仍可以通過半導(dǎo)體制造工藝來形成。
在同時曝光環(huán)化橡膠和樹脂后，環(huán)化橡膠和樹脂被分別或者同時顯影。以這種方式，可以根據(jù)需要進行適合所述樹脂的圖形化工藝。
(6)第六實施例在本實施例中，如圖9(A)至10(I)所示，為了通過交替堆疊環(huán)化橡膠和樹脂來形成液室和液體通道的側(cè)壁，分別曝光環(huán)化橡膠和樹脂。在本實施例中，所用的樹脂與第五實施例中使用的樹脂相同。因此，略掉與第五實施例相同的結(jié)構(gòu)描述。
更具體地，與第五實施例相似，如圖9(A)所示，驅(qū)動元件和其他元件形成在襯底上，并隨后根據(jù)需要，進行表面處理和表面改性。如圖9(B)所示，形成側(cè)壁的下半部的光敏樹脂31被涂敷在具有預(yù)定厚度的襯底3上。
如圖9(C)所示，側(cè)壁的下半部形狀被光掩模13A遮蓋，并且樹脂膜31被利用激活能輻照。激活能12可以是紫外線、電子束或者X射線，它們都用于光刻。當(dāng)樹脂31為化學(xué)放大樹脂時，在曝光之后，由于所產(chǎn)生的酸的圖形放大作用后曝光烘烤(PEB)必須進行。后曝光烘烤可以在曝光工藝過程中進行，或者可以在下述的任何適合的工藝過程中進行。此外，為了穩(wěn)定曝光膜或者為了促進樹脂曝光部分的聚合作用，可以對襯底加熱。
如圖9(D)所示，由光敏環(huán)化橡膠組成的抗蝕劑層41通過各種涂敷方法形成，例如旋涂、棒涂或者簾幕式涂布，并且隨后，如果必須，加以干燥和加熱。
如圖9(E)所示，當(dāng)使用光掩模13B時，抗蝕劑層41被曝光。為了曝光，可以選擇任何適合的類型的激活能12。光掩模13B可以具有與用于對樹脂膜41曝光的光掩模13A相同的圖形，或者光掩模13B可以具有比光掩模13A的寬度小的寬度。
如圖10(F)所示，使用特定的液體顯影劑和溶劑對抗蝕劑層41顯影。接著，從抗蝕劑層11去除未曝光區(qū)域。通過使用激活能12的光刻方法圖形化環(huán)化橡膠，形成側(cè)壁5和6的尖端41A。
如圖10(G)所示，通過使用清洗劑42的旋涂清洗襯底3。如圖10(H)所示，通過使用顯影劑和溶劑顯影樹脂層41來去除樹脂層31的未曝光區(qū)域。因而，形成側(cè)壁5和6。對于本實施例，不是分別顯影層31和41，層31和41可以同時被顯影。以這種方式，可以略掉圖10(F)和10(G)中描述的工藝，并且因此，可以簡化制造工藝。
如圖10(I)所示，噴嘴板7被定位和加壓固定。以這種方式，利用形成液體通道的圖形化材料的粘性來固定噴嘴板7。為了固定噴嘴板7，噴嘴板可以被加壓和粘接，或者可以通過未粘接的噴嘴板提供能量，例如熱、光或者電子束，來改善噴嘴板的粘接。當(dāng)提供例如熱、光或者電子束的能量時，可以將噴嘴板7壓向側(cè)壁。
通過交替堆疊環(huán)化橡膠和預(yù)定樹脂來形成液室和液體通道的側(cè)壁，并且隨后將噴嘴板固定到具有該環(huán)化橡膠的襯底上，該環(huán)化橡膠是可圖形化的具有粘性的彈性材料，可以獲得與第一實施例相同的效果。由于可以選擇適當(dāng)?shù)臉渲?，所以所選擇的材料的自由度得以改善。
(7)第七實施例在本實施例中，通過堆疊環(huán)化橡膠和預(yù)定樹脂來形成液室和液體通道的側(cè)壁。在將預(yù)定樹脂加工成側(cè)壁形狀后，通過印刷方法環(huán)化橡膠被堆疊到所述樹脂的端面上，以形成液室和液體通道的側(cè)壁。對于該工藝，可以使用絲網(wǎng)印刷方法。
在本實施例中，以與已知工藝相同的方式，液室4和液體通道的側(cè)壁5和6利用預(yù)定樹脂形成在襯底3上。對于該樹脂，可以從第五實施例中提到的樹脂中選擇合適的樹脂。
如圖11所示，具有側(cè)壁5A的襯底3被定位和固定在由預(yù)定絲網(wǎng)15和設(shè)置在絲網(wǎng)15上的環(huán)化橡膠16構(gòu)成的絲網(wǎng)打印機上。接著，通過移動涂刷器17，環(huán)化橡膠16被涂敷到側(cè)壁5A的端面上。在使溶劑干燥之后，進行例如烘烤工藝并且側(cè)壁通過交聯(lián)作用形成。根據(jù)側(cè)壁所要求的精度選擇該工藝絲網(wǎng)15的網(wǎng)眼。而且，優(yōu)化絲網(wǎng)15和襯底3之間的定位和間隙、涂刷器17的傾斜度和壓力以及環(huán)化橡膠16的粘性。
在本實施例中，由于通過交替堆疊環(huán)化樹脂和預(yù)定樹脂來形成液室和液體通道的側(cè)壁，所以在通過樹脂來預(yù)成型側(cè)壁之后，環(huán)化橡膠可以通過絲網(wǎng)印刷方法來堆疊。以這種方式，可以獲得與第一實施例相同的效果。通過使用絲網(wǎng)印刷方法堆疊環(huán)化橡膠，可以在通過已知工藝形成側(cè)壁之后堆疊環(huán)化橡膠。因此，可以僅僅通過在已知工藝中添加絲網(wǎng)印刷工藝來改善打印頭的可靠性。
(8)第八實施例在本實施例中，通過凹板印刷而不是絲網(wǎng)印刷來堆疊環(huán)化橡膠。
更具體地，如圖12(A)至12(F)所示，它們可對照圖6(A)至6(F)，以與第七實施例相似的方式利用預(yù)定樹脂在襯底3上形成液室和液體通道的側(cè)壁5和6。如圖12(A)所示，環(huán)化橡膠16的膏狀物被涂敷在凹板21上，凹板21是利用通過上述工藝形成的側(cè)壁的凹陷部分形成的。接著，移動涂刷器17以便用環(huán)化橡膠16填充凹板21的凹陷部分，并刮去多余的環(huán)化橡膠16。
如圖12(B)所示，轉(zhuǎn)移墊22被壓向凹板21。隨后，如圖12(C)所示，轉(zhuǎn)移墊22以預(yù)定速度被從凹板21拖開。因而，填充在凹板21的凹陷部分中的環(huán)化橡膠16被轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移墊22上。
在將轉(zhuǎn)移墊22移動到襯底3的上方后，轉(zhuǎn)移墊22被壓在襯底3上，如圖12(D)所示。接著，如圖12(E)所示，通過將轉(zhuǎn)移墊22從襯底3拖開，固定到轉(zhuǎn)移墊22上的環(huán)化橡膠16被轉(zhuǎn)移到襯底3的側(cè)壁5A的端面上。在使環(huán)化橡膠的溶劑干燥后，進行例如烘干的工藝，并通過交聯(lián)作用形成側(cè)壁5和6。在該工藝中，不移動轉(zhuǎn)移墊22，也可以移動凹板21和襯底3。根據(jù)所要求的精度優(yōu)化每一條件以定位凹板21、轉(zhuǎn)移墊22和襯底3。
如圖12(F)所示，在如上所述的側(cè)壁5和6上，噴嘴板7如第一實施例所描述地被加壓固定。
即使使用凹板印刷而不是絲網(wǎng)印刷，也可以獲得與第七實施例所描述的相同的效果。
(9)第九實施例在本實施例中，側(cè)壁5和6利用聚酰亞胺形成。本實施例與第一實施例相同，除了側(cè)壁5和6的結(jié)構(gòu)。因此使用圖2(A)至2(E)來描述。
對于根據(jù)本實施例的打印頭1，襯底3利用半導(dǎo)體制造工藝形成，其中作為用于改變液室4內(nèi)壓力的驅(qū)動元件的加熱元件8和用于驅(qū)動這些加熱元件8的驅(qū)動電路被同時形成在硅晶片上。所述晶片被分割成具有預(yù)定形狀的襯底3。從而，打印頭1通過作為驅(qū)動元件的加熱元件8來改變液室4內(nèi)的壓力，并從噴嘴2排出液室4中包含的墨滴到承印物上。
噴嘴板7為通過電鑄法形成的鎳板，或者是具有耐熱性的聚酰亞胺板。通過電鑄法形成的鎳噴嘴板7允許很容易地以高精確度形成細(xì)小的噴嘴2。聚酰亞胺噴嘴板7具有優(yōu)異的耐化學(xué)性，并提供高可靠性。
側(cè)壁5和6全部由聚酰亞胺形成，以便有效地防止可靠性隨著使用而降低。所述聚酰亞胺為塊-共聚合聚酰亞胺，它是具有足夠粘性的光致抗蝕劑。以這種方式，在保持足夠的粘接強度的同時，可以容易地通過半導(dǎo)體制造工藝形成側(cè)壁。
塊-共聚合聚酰亞胺(block-copolymerized polyimide)與公知的光敏聚酰亞胺不同，它沒有經(jīng)過聚酰胺酸階段而直接被合成為聚酰亞胺，聚酰胺酸為聚酰亞胺的前體(美國專利第5,502,143號)并通過接合聚合的聚酰亞胺單元(其稱為塊)。具有理想性能的塊-共聚合聚酰亞胺可以通過設(shè)定塊的特性而自由地設(shè)計和合成，其中塊為最小單元。由于塊-共聚合聚酰亞胺的塊單元已經(jīng)經(jīng)過聚酰亞胺化，所以公知光敏聚酰亞胺所必需的高溫固化不再需要。特別是，對于本實施例，塊-共聚合聚酰亞胺的理想性能通過設(shè)定每個塊來獲得。
在打印頭1的制造工藝中，在通過半導(dǎo)體工藝于半導(dǎo)體襯底3上形成加熱元件8和其他部件(圖2(A))之后，如果必要，襯底3的表面被處理和改性。接著，用于改善襯底3和側(cè)壁5和6之間粘接力的材料層被形成在襯底3上。為了改善材料層的粘接力，可以使用用于這種類型工藝的各種材料。
如圖2(B)所示，由塊-共聚合聚酰亞胺制成的預(yù)定厚度的光致抗蝕劑被涂敷到襯底3上，以形成抗蝕劑層11。為了涂敷抗蝕劑層11，可以使用用于半導(dǎo)體制造工藝中的各種涂敷方法，例如旋涂、棒涂、簾幕式涂布?？刮g劑層11的厚度被設(shè)置成使得液室4的最終高度成為所需的數(shù)值。
如圖2(C)所示，抗蝕劑層11被有選擇地曝光于激活能12，以粘接抗蝕劑中的每個塊。在圖2(B)中，曝光區(qū)域以標(biāo)記11A示出。根據(jù)蝕刻劑的性質(zhì)，激活能12可以為紫外線、電子束或者X射線。在本實施例中，使用紫外線輻照抗蝕劑層11。在圖2(C)中，標(biāo)記13表示光掩模。
如圖2(D)所示，抗蝕劑層11使用特殊的液體顯影劑和溶劑加以顯影。接著未曝光區(qū)域被從抗蝕劑層11去除。通過使用激活能12的光刻工藝，液室4和液體通道的側(cè)壁5和6被圖形化并由聚酰亞胺形成。
如圖2(E)所示，噴嘴板7被定位并加壓固定。噴嘴板7利用被圖形化的材料的粘性加以固定。當(dāng)噴嘴板7被加壓固定到側(cè)壁時，可以通過提供諸如熱、光或電子束的能量使它的粘接強度增強。
也可以使用由塊-共聚合聚酰亞胺制成的正型光致抗蝕劑。在這種情況下，所使用的工藝于以上的負(fù)型光致抗蝕劑相同，除了用于曝光的光掩模的圖形和未曝光部分的處理不同。
(9-2)第九實施例的操作打印頭1包括具有驅(qū)動元件和其他部件的半導(dǎo)體襯底3。在半導(dǎo)體襯底3上，液室4的側(cè)壁5和液體通道的側(cè)壁6由聚酰亞胺形成。噴嘴板7被壓向并固定在側(cè)壁5和6的端面上。對于以這種方式形成的打印頭1，墨水通過液體通道提供給液室4。通過驅(qū)動加熱元件8改變液室4內(nèi)的壓力。由于壓力的變化，墨滴從噴嘴板7的噴嘴2排出。打印機運行以使從噴嘴2排出的墨滴附著到承印物上。
打印頭1的長期使用使得液室4和液體通道的側(cè)壁5和6暴露于墨水。暴露于墨水可造成腐蝕或膨脹，使得噴嘴板7和側(cè)壁5和6之間的粘接強度下降。而且，在相鄰液室4之間可能產(chǎn)生交互干擾。
然而，對于打印頭1，液室4和液體通道的側(cè)壁5和6由聚酰亞胺形成。聚酰亞胺與公知的環(huán)氧樹脂相比具有更好的耐化學(xué)性。因而，即使液室4和液體通道的側(cè)壁5和6被暴露于墨水，與公知材料相比仍可顯著減少腐蝕和膨脹。因此，可以有效地避免腐蝕和膨脹造成的噴嘴板7的剝落。故而，可以有效地防止可靠性隨著使用而降低。
對于打印頭1，使用塊-共聚合聚酰亞胺來保持足夠的粘接力和光敏感性。以這種方式，通過簡單地加壓固定噴嘴板7即可將噴嘴板7以足夠的粘接力固定。因而，可以有效地防止由于使用造成的交互干擾以及可靠性隨著使用而降低。
光敏感性允許側(cè)壁5和6通過光刻方法被圖形化。以這種方式，可以通過有效地使用半導(dǎo)體制造工藝以足夠的高精確度形成墨室和其他部件。
(9-3)第九實施例的效果如上所述，通過使用聚酰亞胺形成液室和液體通道的側(cè)壁，可以有效地防止可靠性隨著使用而降低。
通過使用光敏材料形成側(cè)壁，可以通過使用半導(dǎo)體制造工藝以足夠的高精確度形成墨室和其他部件。因而，可靠性可以提高。
通過使用塊-共聚合聚酰亞胺形成側(cè)壁，塊-共聚合聚酰亞胺是一種塊聚合材料，可以容易地獲得例如光敏感性和強粘附性等性質(zhì)。
(10)第十實施例在本實施例中，使用公知的光敏聚酰亞胺形成側(cè)壁，而不是使用第九實施例中描述的塊-共聚合聚酰亞胺。作為一種用于半導(dǎo)體的工業(yè)材料，光敏聚酰亞胺在市場上很容易得到。特別是，舉例而言，可得到如下光敏聚酰亞胺Toray工業(yè)公司的Photoneece、Sumitomo Bakelite公司的CRC系列、HD微系統(tǒng)公司的PIQ/PI/HD系列。
通常，對于負(fù)型光敏聚酰亞胺，光敏基，例如甲基丙烯?；?，通過酯鍵被連接到聚酰亞胺前體。另一方面，正型光敏聚酰亞胺可以是包含具有作為側(cè)鏈的正亞硝基芐基酯(o-nitrosobenzylester)組分的聚酰亞胺前體的聚酰亞胺、由具有未飽和化合物和苯偶姻醚化合物的酯鍵型聚酰亞胺前體組成的聚酰亞胺、或者包含具有硫代乙酸的酯鍵型光敏聚酰亞胺前體的聚酰亞胺。
上述的每種光敏聚酰亞胺都是由前體聚酰胺酸制備而成的，聚酰胺酸通過光發(fā)射生成。對于負(fù)型聚酰亞胺，激活能形成前體，并隨后進行聚合作用。對于正型聚酰亞胺，利用激活能輻照部分的分子成分改變，故而聚酰亞胺變得不溶于顯影劑和溶劑。
在本實施例中，在以與上述第九實施例相同的方式于襯底上形成由光敏聚酰亞胺組成的抗蝕劑層后，進行曝光和顯影。正型和負(fù)型材料使用不同的光掩模。
隨后，保留在襯底上的抗蝕劑在預(yù)定穩(wěn)定下被烘烤以便被固化。以這種方式，由聚酰亞胺前體形成強固的聚酰亞胺膜。接著，以與第九實施例相同的方式粘接噴嘴板。在顯影和粘接噴嘴板后進行烘烤。
通過使用根據(jù)第十實施例的公知光敏聚酰亞胺形成側(cè)壁，利用聚酰亞胺的耐化學(xué)性可以有效地防止可靠性隨著使用而降低。
(11)第十一實施例在本實施例中，通過絲網(wǎng)印刷方法利用聚酰亞胺形成液室和液體通道的側(cè)壁，絲網(wǎng)印刷是一種圖形化和印刷技術(shù)。除了側(cè)壁結(jié)構(gòu)不同，本實施例的組分與第三實施例相同。因此，用于描述第三實施例的圖5被用來描述第十一實施例。
在本實施例中可以使用各種聚酰亞胺，例如上述的塊-共聚合聚酰亞胺、光敏聚酰亞胺、用于絲網(wǎng)印刷的塊-共聚合聚酰亞胺墨水、或者非光敏聚酰亞胺。調(diào)整抗蝕劑的粘性以制作適于絲網(wǎng)印刷的糊劑。對于非光敏聚酰亞胺，舉例而言，可以使用Ube工業(yè)公司的Upicoat(一種聚酰亞胺保護膜墨水)。
在本實施例中，抗蝕劑16的糊劑被涂敷到絲網(wǎng)15上，其被圖形化成側(cè)壁形狀。隨后，通過移動涂刷器17，抗蝕劑16按照液室和液體通道的形狀被涂敷到襯底3上。在使溶劑干燥后，通過進行適于每種抗蝕劑的固化工藝形成側(cè)壁。對于這些工藝，根據(jù)側(cè)壁的精度選擇絲網(wǎng)15的網(wǎng)眼。而且，優(yōu)化絲網(wǎng)15和襯底3之間的定位和間隙、涂刷器17的傾斜度和壓力、以及抗蝕劑16的粘性。
在本實施例中，在按照如上方法形成的側(cè)壁上，以與第九實施例相同的方式定位和加壓固定噴嘴板7。
如圖5所示，通過使用絲網(wǎng)印刷方法形成液室和液體通道的側(cè)壁，除了具有第九實施例的效果之外，還可以更有效率地形成側(cè)壁。
(12)第十二實施例在本實施例中，使用移印方法利用聚酰亞胺形成液室和液體通道的側(cè)壁，移印是一種用于凹板印刷的凹板轉(zhuǎn)移方法、一種圖形化方法和一種印刷方法。除了側(cè)壁結(jié)構(gòu)不同之外，本實施例與第四實施例相同。因此，為了描述本實施例，使用用于描述第四實施例的圖6(A)至6(F)。用于本實施例的聚酰亞胺可以是上述的塊-共聚合聚酰亞胺或光敏聚酰亞胺。抗蝕劑的粘性被調(diào)整以適合凹板印刷。
如圖6(A)所示，預(yù)定數(shù)量的抗蝕劑16被涂敷在凹板21上，凹板21利用側(cè)壁的凹陷部分形成。接著，移動涂刷器17以利用抗蝕劑16填充這些凹板21的凹陷部分，并刮去多余的抗蝕劑16。
如圖6(B)所示，轉(zhuǎn)移墊22被壓向凹板21。接著，如圖6(C)所示，轉(zhuǎn)移墊22以預(yù)定速度被從凹板21拖開。因而，填充在凹板21的凹陷部分中的抗蝕劑16被轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移墊22上。
在將轉(zhuǎn)移墊22移動到襯底3的上方后，轉(zhuǎn)移墊22被壓在襯底3上，如圖6(D)所示。接著，如圖6(E)所示，通過將轉(zhuǎn)移墊22從襯底3拖開，形成如側(cè)壁形狀并位于轉(zhuǎn)移墊22上的抗蝕劑16被轉(zhuǎn)移到襯底3上。接著，通過適于每種抗蝕劑的工藝形成側(cè)壁。在上述工藝中，不是移動轉(zhuǎn)移墊22，而是可以移動凹板21和襯底3。根據(jù)所要求的精度，優(yōu)化每一條件以定位凹板21、轉(zhuǎn)移墊22和襯底3。
如圖6(F)所示，在如上所述的側(cè)壁5和6上，噴嘴板7如第九實施例所描述地被加壓固定。
對于凹板印刷，有凹板直接印刷(直接印刷)和凹板轉(zhuǎn)移印刷(凹板膠印)。對于凹板直接印刷，凹板通過刻蝕或者刻模被形成在金屬輥上。通常，凹板直接印刷主要在紙或膠片上實現(xiàn)高速印刷。另一方面，在凹板轉(zhuǎn)移印刷中，墨水被一次轉(zhuǎn)移到橡膠輥或墊上。凹板轉(zhuǎn)移印刷適于在不平坦表面上印刷。移印適于在特別不規(guī)則的表面上印刷。
在本實施例中，襯底3具有由加熱元件組成的驅(qū)動元件和用于驅(qū)動該些驅(qū)動元件的驅(qū)動電路。為此，承印物表面在微觀尺度下可以是不平坦的。通過使用凹板印刷，可以使涂敷在承印物上的墨厚大于凸板印刷和膠印。通過選擇合適的凹陷部分深度，對于10到100μm的側(cè)壁實際高度可以獲得合格的印刷性能。
通過使用凹板印刷形成液室和液體通道的側(cè)壁，如圖6(A)至6(F)所示，可以獲得與第十一實施例中相同的效果。
(13)其他實施例在第四、第八和第十二實施例中，已經(jīng)描述了一種通過移印形成側(cè)壁的方法，所述的移印是一種凹板轉(zhuǎn)移印刷方法。然而，本發(fā)明不局限于該方法，而是可以使用普通的凹板印刷方法，或者甚至可以使用凹板直接印刷方法，只要可以獲得滿足實際使用的足夠的精度。
在第四、第十一和第十二實施例中，描述了通過絲網(wǎng)印刷和凹板印刷方法形成側(cè)壁的方法。然而，本發(fā)明不局限于這些方法，而是可以使用凸板印刷和平板印刷，只要可以獲得滿足實際使用的足夠的精度。
在第九實施例中，描述了一種通過例如旋涂方法在襯底上涂敷抗蝕劑的方法。然而，本發(fā)明不局限于這種方法。例如，如果光敏聚酰亞胺被制成片，它可以被堆疊到襯底上。
在第九至第十二實施例中，描述了一種將噴嘴板直接固定到側(cè)壁上的方法。然而，本發(fā)明不局限于這種方法。相反，噴嘴板可以利用粘性層加以固定。以這種方式，粘性層的粘接強度可以更有效地防止可靠性隨著使用兒降低。
在上述實施例中，描述了一種在襯底上同時形成驅(qū)動元件和用于驅(qū)動這些驅(qū)動元件的驅(qū)動電路的方法。然而，本發(fā)明不局限于這種方法，而是可以廣泛地應(yīng)用于只要驅(qū)動元件被置于襯底上的各種情況。
在上述實施例中，描述了使用加熱元件作為驅(qū)動元件的例子。然而，本發(fā)明不局限于這種情況，而是可以廣泛地應(yīng)用于使用壓電元件作為驅(qū)動元件的情況。
在上述實施例中，描述了本發(fā)明應(yīng)用于打印頭和打印機的例子。然而，本發(fā)明不局限于這種情況。本發(fā)明可以應(yīng)用于排出墨滴和用于形成保護層的各種染料或液體的液滴的打印頭、排出試劑的微型分配器、各種測量設(shè)備、各種測試設(shè)備或者排出例如用于刻蝕保護的化學(xué)試劑等液體的制模設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，通過使用具有優(yōu)良的耐化學(xué)性和粘接強度的預(yù)定材料將噴嘴板固定到襯底上，或者，更具體地，使用環(huán)化橡膠；通過使用可圖形化的具有粘性的彈性材料將噴嘴板固定到襯底上；或者通過使用聚酰亞胺形成液室和液體通道的側(cè)壁，可以有效地防止可靠性隨著使用而降低。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明涉及一種液體排出頭、液體排出裝置以及形成液體排出頭的方法，可以應(yīng)用于噴墨打印機。
權(quán)利要求
1.一種液體排出頭，用于通過利用驅(qū)動元件改變液室內(nèi)壓力而從預(yù)定噴嘴排出包含在液室中的液滴，包括襯底，具有所述驅(qū)動元件和帶有粘接到襯底的上述噴嘴的噴嘴板，所述襯底具有形成液室和用于為液室提供液體的液體通道的側(cè)壁；以及其中至少粘接到噴嘴板的側(cè)壁表面由一預(yù)定材料形成，該預(yù)定材料對所述液體具有耐化學(xué)性并具有足夠的粘接強度以固定噴嘴板。
2.如權(quán)利要求1所述的液體排出頭，其中所述預(yù)定材料為環(huán)化橡膠。
3.如權(quán)利要求2所述的液體排出頭，其中所述環(huán)化橡膠為聚異戊二烯橡膠。
4.如權(quán)利要求2所述的液體排出頭，其中所述環(huán)化橡膠為聚丁二烯橡膠。
5.如權(quán)利要求2所述的液體排出頭，其中所述環(huán)化橡膠為光敏的。
6.如權(quán)利要求2所述的液體排出頭，其中所述側(cè)壁由環(huán)化橡膠形成。
7.如權(quán)利要求2所述的液體排出頭，其中所述側(cè)壁包括一層環(huán)化橡膠和一層預(yù)定樹脂。
8.如權(quán)利要求7所述的液體排出頭，其中所述預(yù)定樹脂為光敏樹脂。
9.如權(quán)利要求2所述的液體排出頭，其中所述液體為用于印刷的液體，并且多個噴嘴被設(shè)置在承印物寬度方向上。
10.如權(quán)利要求1所述的液體排出頭，其中所述預(yù)定材料為可圖形化的具有粘性的彈性材料。
11.如權(quán)利要求1所述的液體排出頭，其中所述側(cè)壁利用所述預(yù)定材料形成在襯底上，其中噴嘴板被粘接到側(cè)壁的端面上，并且其中所述預(yù)定材料為聚酰亞胺。
12.如權(quán)利要求11所述的液體排出頭，其中所述側(cè)壁由光敏材料形成。
13.如權(quán)利要求11所述的液體排出頭，其中所述側(cè)壁由塊-共聚合材料形成。
14.如權(quán)利要求11所述的液體排出頭，其中所述側(cè)壁由可印材料形成。
15.如權(quán)利要求11所述的液體排出頭，其中所述側(cè)壁由通過利用激活能射束輻照而聚合的負(fù)型材料組成。
16.如權(quán)利要求11所述的液體排出頭，其中所述側(cè)壁由利用激活能射束輻照的正型材料組成。
17.一種液體排出裝置，用于從液體排出頭將液滴排出到承印物上，其中液體排出頭通過利用驅(qū)動元件改變液室內(nèi)壓力而從預(yù)定噴嘴排出包含在液室中的液滴；其中液體排出頭包括襯底，該襯底具有所述驅(qū)動元件和帶有粘接到襯底的上述噴嘴的噴嘴板，所述襯底具有形成液室和用于為液室提供液體的液體通道的側(cè)壁；以及其中至少粘接到噴嘴板的側(cè)壁表面由預(yù)定材料形成，該預(yù)定材料對所述液體具有耐化學(xué)性并具有足夠的粘接強度以固定噴嘴板。
18.如權(quán)利要求17所述的液體排出裝置，其中所述預(yù)定材料為環(huán)化橡膠。
19.如權(quán)利要求18所述的液體排出裝置，其中所述環(huán)化橡膠為聚異戊二烯橡膠。
20.如權(quán)利要求18所述的液體排出裝置，其中所述環(huán)化橡膠為聚丁二烯橡膠。
21.如權(quán)利要求18所述的液體排出裝置，其中所述環(huán)化橡膠為光敏的。
22.如權(quán)利要求18所述的液體排出裝置，其中所述側(cè)壁由環(huán)化橡膠形成。
23.如權(quán)利要求18所述的液體排出裝置，其中所述側(cè)壁通過堆疊環(huán)化橡膠和預(yù)定樹脂形成。
24.如權(quán)利要求23所述的液體排出裝置，其中所述預(yù)定樹脂為光敏樹脂。
25.如權(quán)利要求18所述的液體排出裝置，其中所述液體為用于印刷的液體，并且多個噴嘴被設(shè)置在承印物寬度方向上。
26.如權(quán)利要求17所述的液體排出裝置，其中所述預(yù)定材料為可圖形化的具有粘性的彈性材料。
27.如權(quán)利要求17所述的液體排出裝置，其中所述側(cè)壁利用所述預(yù)定材料形成在襯底上，其中噴嘴板被粘接到側(cè)壁的端面上，并且其中所述預(yù)定材料為聚酰亞胺。
28.如權(quán)利要求27所述的液體排出裝置，其中所述側(cè)壁由光敏材料形成。
29.如權(quán)利要求27所述的液體排出裝置，其中所述側(cè)壁由塊-共聚合材料形成。
30.如權(quán)利要求27所述的液體排出裝置，其中所述側(cè)壁由可印材料形成。
31.如權(quán)利要求27所述的液體排出裝置，其中所述側(cè)壁由通過利用激活能射束輻照而聚合的負(fù)型材料組成。
32.如權(quán)利要求27所述的液體排出裝置，其中所述側(cè)壁由利用激活能射束輻照的正型材料組成。
33.一種用于液體排出頭的制造方法，該液體排出頭通過利用驅(qū)動元件改變液室內(nèi)壓力而從預(yù)定噴嘴排出包含在液室中的液滴，該方法包括以下步驟形成構(gòu)成液室和用于為液室提供所述液體的液體通道的側(cè)壁，至少粘接到噴嘴板的側(cè)壁表面由預(yù)定材料形成，該預(yù)定材料對所述液體具有耐化學(xué)性并具有足夠的粘接強度以固定噴嘴板；以及將噴嘴板粘接到側(cè)壁的端面。
34.如權(quán)利要求33所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述預(yù)定材料為環(huán)化橡膠。
35.如權(quán)利要求34所述的用于液體排出頭的制造方法，其中光敏環(huán)化橡膠被使用激活能加以光刻圖形化。
36.如權(quán)利要求34所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述環(huán)化橡膠通過印刷被涂敷在襯底上。
37.如權(quán)利要求36所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述印刷為絲網(wǎng)印刷。
38.如權(quán)利要求36所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述印刷為凹板印刷。
39.如權(quán)利要求34所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述側(cè)壁通過堆疊環(huán)化橡膠和預(yù)定樹脂形成。
40.如權(quán)利要求39所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述預(yù)定樹脂為光敏樹脂。
41.如權(quán)利要求40所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述側(cè)壁通過使用激活能的光刻而同時圖形化光敏環(huán)化橡膠和所述預(yù)定樹脂來形成。
42.如權(quán)利要求40所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述側(cè)壁通過同時將光敏環(huán)化橡膠和所述預(yù)定樹脂暴露于激活能并隨后分別或同時將光敏環(huán)化橡膠和所述預(yù)定樹脂顯影而形成。
43.如權(quán)利要求40所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述側(cè)壁通過分別將光敏環(huán)化橡膠和所述預(yù)定樹脂暴露于激活能并隨后分別或同時將光敏環(huán)化橡膠和所述預(yù)定樹脂顯影而形成。
44.如權(quán)利要求39所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述側(cè)壁通過在將所述預(yù)定樹脂加工成側(cè)壁形狀后利用印刷將環(huán)化橡膠堆疊到所述預(yù)定樹脂上而形成。
45.如權(quán)利要求44所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述印刷為絲網(wǎng)印刷。
46.如權(quán)利要求44所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述印刷為凹板印刷。
47.如權(quán)利要求33所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述預(yù)定材料為可圖形化的具有粘性的彈性材料。
48.如權(quán)利要求33所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述側(cè)壁利用預(yù)定材料形成在襯底上，側(cè)壁的端面被粘接到噴嘴板上，其中所述預(yù)定材料為聚酰亞胺。
49.如權(quán)利要求48所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述側(cè)壁通過印刷形成。
50.如權(quán)利要求49所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述印刷為絲網(wǎng)印刷。
51.如權(quán)利要求49所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述印刷為凹板印刷。
52.如權(quán)利要求48所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述側(cè)壁通過利用激活能射束輻照而使負(fù)型光敏聚酰亞胺發(fā)生聚合作用而形成。
53.如權(quán)利要求48所述的用于液體排出頭的制造方法，其中所述側(cè)壁通過利用激活能射束輻照而使正型聚酰亞胺發(fā)生聚合作用而形成。
全文摘要
一種可用于噴墨打印機的液體排出頭，其中噴嘴板(7)通過具有優(yōu)異的耐化學(xué)性和能夠保證粘接力的特定材料(5，6)被固定在襯底(3)上，更具體地，噴嘴板通過環(huán)化橡膠或具有粘性的可圖形化的彈性材料或者使用聚酰亞胺被固定在襯底上，由此可以形成液室和流道分隔壁。
文檔編號B41J2/16GK1545451SQ0380080
公開日2004年11月10日 申請日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月10日
發(fā)明者五十嵐浩一, 河野稔, 冨田學(xué), 小野章吾, 村上隆昭, 吾, 昭 申請人:索尼株式會社