热喷墨打印头和热喷墨打印头的制造方法技术

本发明专利技术涉及热喷墨打印头，其包括：流体供给通道，其用于传送流体；流体室，其配置在流体供给通道附近；电阻器，其用于致动室中的流体，并且相对于竖直打印线以交错样式配置。流体供给通道的至少与打印头的后侧相反的一部分大致正交于芯片表面地延伸，并且流体通道具有交错边缘，交错边缘遵循电阻器的交错图案，使得电阻器边缘和对应的交错边缘之间的流体路径长度对于各电阻器大致相似。

Manufacturing Method of Thermal Inkjet Printing Head and Thermal Inkjet Printing Head

The invention relates to a thermal inkjet printing head, which comprises: a fluid supply channel for conveying fluids; a fluid chamber, which is arranged near the fluid supply channel; and a resistor, which is used to actuate fluids in the room and is configured in an interlaced manner relative to a vertical printing line. At least the opposite part of the fluid supply channel to the back of the print head extends roughly orthogonal to the chip surface, and the fluid channel has staggered edges, which follow the staggered pattern of resistors, making the length of the fluid path between the resistor edges and the corresponding staggered edges approximately similar to each resistor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热喷墨打印头和热喷墨打印头的制造方法
本专利技术涉及一种热喷墨打印头及其制造方法。更具体地，本专利技术涉及一种示出高性能一致性的打印头。
技术介绍
在许多类型的热喷墨打印头中，通过在通常为硅芯片的基板的内部纵向制成的一个或多个槽将墨从贮存器供给到喷射室。墨从基板后表面流到前表面，在前表面实现电子电路以及微流体回路。单个槽能够供给一个或两个加热器列，加热器列在纵向芯片轴线的方向上沿着槽边缘保持。通常将导电的、电阻的、介电的和保护性的薄膜沉积并图案化，以实现电路。能够使用硅的半导体特性将诸如晶体管、二极管、存储器等可能的器件集成在电路中。加热器配置在多个纵向列中，纵向列与通槽相邻，通槽对于朝向喷射部位的墨供给是必需的。可以使单个槽供给两列或者使多个平行槽供给对应数量的列对。因此，例如聚合物层被沉积在硅芯片的表面上并被图案化以在各加热器周围建立喷射室和用于供给从槽流出的墨的通道。由于具有图案化的轮廓的壁起到墨容纳阻挡器的作用，因此该聚合物层被称为“阻挡层”。喷嘴板组装在阻挡层的顶部。喷嘴板构成喷射室的顶棚并容纳多个喷嘴，与多个加热器一一对应。因此，喷嘴也以列阵列配置。由供墨槽、硅芯片、表面和喷射室创建的结构和喷嘴构成了打印头的流体回路。在数字印刷中，墨作为以行和列配置的点的矩阵阵列分布在介质上。行在打印头和介质之间的相对移动方向上延伸。水平线(行)中的连续点之间的距离的倒数是水平分辨率。竖直线(列)中的连续点之间的距离的倒数是竖直分辨率。竖直分辨率大致取决于打印头列中的喷嘴之间的距离。水平分辨率由喷射重复率与相对移动速度的组合确定。热敏打印头中墨泡的增长是由施加到加热电阻器的短电流脉冲引起的。标准热敏打印头通常具有数百个喷嘴(最多大于一千个)。如果所有喷嘴可以同时被激活，则在电路中流动的总电流可能达到过大的强度(几十安培)。这种高电流水平可能损坏硅芯片的电路，在打印站中将需要非常大且昂贵的电力供应，并且所产生的噪声可能是麻烦的。为了解决这个问题，必须避免电流脉冲的一般重叠，即应当仅允许喷嘴的一个子集同时喷射液滴。因此，打印头中的多个喷嘴能够分成数个子集或“发射组”。对于各组，所有喷嘴均能够同时发射，不同的组按顺序发射，其中在一组和下一组之间有程序化的延迟。以该方式，用于激活所有打印头喷嘴的电流脉冲以较大的时间间隔分布；装置中的最大电流强度等于单个加热器的电流乘以属于同一发射组的加热器的数量。由于打印头相对于介质移动，因此必须根据发射组自身的激活时间使不同的发射组沿着相对移动方向交错。因此，列中的多个喷嘴不能与竖直打印线对准，因为喷嘴不会一起被激活。在图19中，示出了竖直堆叠的倾斜线性列段(块)的一种可能性；属于同一发射组的喷嘴与同一竖直打印线重叠。从图19中能够看出，槽轮廓大致为直线，因此交错的加热器根据加热器自身的激活时间具有不同的与槽边缘的距离。因此，最近的加热器的流体回路比最远的加热器的流体回路短。通道长度的差异赋予了不同的流体行为。最近的加热器也变得更快，因为它具有最短的再填充时间，从而提供最大的打印频率。归因于较长的墨路径，其余的加热器具有较长的再填充时间，这取决于与槽的距离，因此加热器显示出较低的频率。该分散将打印头频率限制为最慢加热器的频率。为了补偿喷射部位的流体行为中的该分散，各加热器均必须适当调整流体布局。文献US8,714,710B2提出了对于从供给通道流向交错的电阻器的流体生成大致相等的路径长度。这通过悬臂实现，该悬臂在流体通道上延伸。这是通过薄膜实现的，薄膜在中央部分被移除而仅留下悬臂，然后通过使用激光和/或干法/湿法蚀刻从背面移除硅来完成工艺。如上所述，为了实现在流体通道上延伸的悬臂，在两个晶片侧上均需要软蚀刻方法。这种工艺适于整体式打印头，其中所有层(包括喷嘴板)和所有孔或腔均通过光刻工艺制成。US7,427,125B1提出了将湿法蚀刻工艺作为最终步骤以完成形成供给通道，该供给通道适应于所配置的电阻器的锯齿轮廓。通过湿法蚀刻工艺实现了成角度的侧壁。该湿法蚀刻工艺需要硬掩模，该硬掩模不能沉积到例如聚合物层上。即使仅在晶片背面上进行湿法蚀刻，所得到的壁角度也将不适合具有彼此靠近的平行槽的布局。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于设计热敏打印头中的供墨槽，该供墨槽能够以成本有效和工作有效的方式解决由于加热电阻器相对于基板的纵向轴线的距离分散所引起的问题。此外，本专利技术旨在设计适当的槽形状并为槽开发合适的制造工艺，以便实现槽边缘和加热电阻器之间的流路长度的大致均衡。本专利技术的目的是提供针对这些需求并解决现有技术的缺点的系统和方法。总结通过本专利技术的实施方式的主题解决了传统概念的上述问题和缺点。详细说明根据一个方面，本专利技术提出一种热喷墨打印头，其包括：流体供给通道，其用于传送流体；流体室，其配置在流体供给通道附近；电阻器，其用于致动室中的流体，并且相对于竖直打印线以交错图案配置。在打印头中，流体供给通道的至少与打印头的后侧相反的一部分大致正交于芯片表面地延伸，并且流体通道具有交错边缘，交错边缘遵循电阻器的交错图案，使得电阻器边缘和对应的交错边缘之间的流体路径长度对于各电阻器大致相似。如果供给通道是例如完全激光加工的，则供给通道在整个长度上与芯片表面大致正交地延伸。如果供给通道是例如利用混合工艺(喷砂+激光)制成的，则至少激光加工的部分是大致正交的。以下进一步说明这些方法。已经通过保持所有操作条件不受影响来做出本专利技术以实现打印头的较高操作频率。在本专利技术的优选实施方式中，交错图案为锯齿形状，因而流体通道也为锯齿形状。根据另一方面，本专利技术涉及一种热喷墨打印头的制造方法，其包括以下步骤：根据交错图案在基板上设置电阻器，形成穿过基板的流体供给通道，使得通道大致正交于芯片表面地延伸，并且通道具有跟随电阻器的交错图案的交错边缘，从而电阻器边缘和对应的交错边缘之间的流体路径长度对于各电阻器大致相似。由此流体供给通道通过包括激光烧蚀的方法形成。在优选实施方式中，该方法可以包括：在不到达相反表面的情况下，从基板的后侧开始喷砂；以及随后激光烧蚀出通槽。因此，利用根据本专利技术的方法，能够产生流体通道的锯齿轮廓，流体通道至少在晶片厚度的部分中具有几乎直的壁，该部分已经从晶片的后侧到前侧被激光烧蚀。既不需要悬臂也不需要硬掩模。本专利技术的解决方案允许制造具有较好性能且液滴喷射稳定性较高的打印头。该思想是开发能够在基板中加工槽的制造工艺，使得槽边缘大致遵循沿着阵列的加热器分布。以该方式，槽和电阻器之间的距离对于整个加热器阵列几乎相同，使得流体参数变得均衡，增加了装置的最大操作频率并改善了打印均匀性。该解决方案允许实现打印头性能的较高均匀性，此外使得微流体回路的设计较容易。根据优选实施方式，激光烧蚀应用于相反的表面。优选地，激光烧蚀在周边上进行。当加工非常薄的基板时，该工艺可以是特别有利的。还可以在整个槽表面上进行激光烧蚀。该优选实施方式可以帮助防止窄切口被碎屑阻塞。在一些情况下，内部区域的完全烧蚀可能比周边的循环轮廓加工更快。可以在扩大的周边上进行进一步的激光烧蚀。在较大的条纹上而不是坚持在单个周边线上进行烧蚀，其中条纹以周边作为外边界。使用该方法，不必烧蚀槽的全部内部区域，而只需要烧蚀较小的边界条纹。另一方面，材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热喷墨打印头，其包括：流体供给通道，其用于传送流体；打印头芯片，其配置于基板的表面区域，所述打印头芯片包括形成电子电路和流体回路的不同层；其中，所述流体回路包括配置在所述流体供给通道附近的流体室，并且所述电子电路包括用于致动所述室中的流体的电阻器，所述电阻器相对于竖直打印线以交错图案配置，其中，所述流体供给通道的与所述打印头的后侧相反的至少一部分大致正交于芯片表面地延伸，并且所述流体供给通道具有交错边缘，所述交错边缘遵循所述电阻器的交错图案，使得电阻器边缘和对应的交错边缘之间的流体路径长度对于各电阻器大致相似，其特征在于，所述基板的表面区域的一部分形成间隙，所述间隙是所述流体回路的一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.19 EP 16170381.41.一种热喷墨打印头，其包括：流体供给通道，其用于传送流体；打印头芯片，其配置于基板的表面区域，所述打印头芯片包括形成电子电路和流体回路的不同层；其中，所述流体回路包括配置在所述流体供给通道附近的流体室，并且所述电子电路包括用于致动所述室中的流体的电阻器，所述电阻器相对于竖直打印线以交错图案配置，其中，所述流体供给通道的与所述打印头的后侧相反的至少一部分大致正交于芯片表面地延伸，并且所述流体供给通道具有交错边缘，所述交错边缘遵循所述电阻器的交错图案，使得电阻器边缘和对应的交错边缘之间的流体路径长度对于各电阻器大致相似，其特征在于，所述基板的表面区域的一部分形成间隙，所述间隙是所述流体回路的一部分。2.根据权利要求1所述的热喷墨打印头，其特征在于，所述交错图案为锯齿形状，因而所述流体通道也为锯...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·L·索里亚尼，A·斯卡尔多维，
申请(专利权)人：锡克拜控股有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH