[发明专利]带改进压力腔的喷墨打印头及其制造方法

说明书

本发明涉及一种喷墨打印头及其制造方法。

现有技术的喷墨打印头的结构包括不锈钢基板或单晶硅基板，该板具有通过机械加压过程、蚀刻过程、放电过程或激光过程制成的直喷嘴和锥形或球形压力腔(参见JP-A-9-76492和JP-A-9-57891)。这将在后面予以详细说明。

不过，按照上述现有技术的喷墨打印头，如果通过蚀刻过程独立于所述喷嘴制成所述压力腔，则可能发生压力腔不能关于喷嘴对准，这将降低生产率。另外，由于压力腔底部的角度为锐角，里面可能发生墨汁的滞留，而且其中还可能保存气泡。此外，由于所述基板必须很薄，所以在将这种喷墨打印头装配到喷墨装置中时，不能过于以手触动。

本发明的目的在于提高喷墨打印头的生产率。

本发明的另一目的在于改善喷墨打印头的墨汁滞留特性。

本发明的又一目的在于能够使喷墨打印头变厚。

按照本发明，一种喷墨打印头包括：带压力腔开孔的基板，所述开孔的截面从所述基板的前表面到基板的中间段逐渐加大，而从基板的中间段到基板的后表面逐渐减小。基板前表面的开孔用作喷嘴。

另外，一种制造喷墨打印头的方法，包括以下步骤：至少在硅基板的前后表面之一上制成杂质扩散层，再在所述硅基板的前表面上制成具有喷嘴开孔的蚀刻掩膜层。此后，用所述蚀刻掩膜层作为掩膜，而以所述杂质扩散层作为蚀刻抑制层，在所述硅基板上实行各向异性的干法蚀刻过程。最后，在所述硅基板上实行各向异性的湿法蚀刻过程，在其中形成压力腔。

此外，一种制造喷墨打印头的方法，包括以下步骤：在所述硅基板的前表面上制成带有第一喷嘴开孔的第一蚀刻掩膜层，而在所述硅基板的后表面上与第一开孔相应地制成带第二开孔的第二蚀刻掩膜层。然后，以第一和第二蚀刻掩膜层为掩膜，在所述硅基板上实行各向异性的干法蚀刻过程。最后，在所述硅基板上实行各向异性的湿法蚀刻过程，在其中形成压力腔。

作为与现有技术相比，从以下参照附图的描述，将更清楚地理解本发明，其中：

图1是表示现有技术喷墨打印头的平面图；

图2是图1喷墨打印头的局部放大图；

图3A和3B是沿图2的Ⅲ-Ⅲ线所取的截面图；

图4A至4I是说明制造本发明喷墨打印头方法之第一实施例的截面图；

图5A至5I是表示图4A至4I改型的截面图；

图6A至6G是说明制造本发明喷墨打印头方法之第二实施例的截面图；

图7A至7G是表示图6A至6G改型的截面图。

在描述各优选实施例之前，将参照图1、2、3A和3B说明现有技术的喷墨打印头。

在表示现有技术喷墨打印头的图1中，设置四列喷嘴11、12、13和14，各列中的多个喷嘴1排成矩阵形式。这些列喷嘴11、12、13和14分别用于喷射黑色墨汁、黄色墨汁、蓝绿色墨汁和深红色墨汁。所述各列喷嘴11、12、13合14分别连接到梳形墨池(水池)21、22、23和24，它们还连接到墨筒(未示出)。

在作为图1喷墨打印头局部放大图的图2中，压力腔3与一个喷嘴1连接，墨汁通路4连接在压力腔3与比如墨池21之间。

在作为沿图2的Ⅲ-Ⅲ线所取截面图的图3A中(参见JP-A-9-76492)，参考标号101指示不锈钢基板，它具有通过机械加压过程、蚀刻过程、放电过程或激光过程制成的直喷嘴1和锥形压力腔3。另外，在不锈钢基板101的前表面上形成电镀层102。另一方面，在不锈钢基板101的后表面上粘附一个振动片103，以隔开压力腔3以及墨池21、22、23和24(参见图1)。此外，通过接触结合过程，以与喷嘴1相应的方式，将一个由金属电极夹着的压电材料制成的致动器104粘附到振动片103上。

在作为沿图2的Ⅲ-Ⅲ线所取的另一个截面图的图3B中(参见JP-A-9-57981)，参考标号201指示单晶硅基板，它具有直喷嘴1和球形压力腔3。在这种情况下，直喷嘴1由各向异性的干法蚀刻过程制成，而球形压力腔3由各向同性的干法蚀刻过程制成。再有，振动片202被粘附到单晶硅基板201的后表面上，以隔开压力腔3以及墨池21、22、23和24(参见图1)。此外，通过接触结合过程，以与喷嘴1相应的方式，将一个由金属电极夹着的压电材料制成的致动器203粘附到振动片202上。