專利名稱：具有氣泡式閥門的噴墨裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴墨裝置，且特別是涉及一種具有氣泡式閥門的噴墨裝置及其方法。
近年來，在高科技產(chǎn)業(yè)的帶動下，所有的電子相關(guān)產(chǎn)業(yè)均蓬勃發(fā)展，各項現(xiàn)代化的產(chǎn)品，如電腦、電腦周邊設(shè)備、家電及事務機器等，不論功能或外觀，相比以往均有長足的進步。以打印機為例，才不過幾年功夫，打印技術(shù)便已從撞針式、黑白激光進步到彩色噴墨及彩色激光等，可謂一日千里。目前一般的家庭使用者，由于打印大量文件的機會不多，所以在選購打印機時，為兼顧打印品質(zhì)與價格二者間的平衡，仍以彩色噴墨打印機為首選。目前的打印機市場競爭十分激烈，各大廠無不絞盡腦汁研制開發(fā)效能更佳，且更具價格優(yōu)勢的機種，以贏得消費者的青睞，增加市場占有率。因此，如何在有限的預算內(nèi)使產(chǎn)品的效能提高，便成為所有研發(fā)人員共同的努力方向。
目前市面上的噴墨打印機，大多采用氣泡式或者壓電式噴墨頭以將墨水散布至紙張上完成打印工作。對氣泡式噴墨頭而言，噴墨頭上有許多相鄰的噴墨室(chamber)，每一噴墨室的主要構(gòu)件包括有加熱器(heater)、墨水(ink)、及噴孔(orifice)。噴墨室與噴墨室之間還有歧管(manifold)可相連，而墨水則經(jīng)由歧管進入各個噴墨室。加熱器的作用在于加熱噴墨室內(nèi)的墨水以產(chǎn)生氣泡，并使氣泡逐漸漲大而推擠墨水，遭擠壓的墨水則經(jīng)由噴孔噴出，落在紙張上形成墨點；當加熱器停止加熱時，氣泡破滅，墨水隨即通過歧管而回填至噴墨室內(nèi)，等待下次的加熱動作。在打印時，僅需控制墨水的噴出與否及落點，即可將眾多墨點組合成所需的文字或圖形。在分辨率方面，目前彩色噴墨打印機的入門機種，分辨率約為720×720dpi或1440×720dpi，分辨率越高，表示墨點越細致。
然而，以此氣泡式噴墨頭形成墨點時，常會遇到擾流效應(cross talk)和衛(wèi)星墨點(satellite droplets)的問題。由于在墨點噴出的過程中，氣泡推擠墨水的方向是全面的，因此在氣泡生成時，噴墨室的墨水除了被擠壓出噴孔外，墨水也會有推擠至歧管的現(xiàn)象，而影響到相鄰的噴墨室，使相鄰噴墨室內(nèi)的墨水處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，若此噴墨室于此時發(fā)生一噴射的行為，則噴出的墨點將因墨水的不平靜而產(chǎn)生墨點大小不一，或墨點偏移的情形；而當氣泡破滅，墨水回填至噴墨室內(nèi)時，也會引起相鄰噴墨室內(nèi)墨水的擾動，上述這些現(xiàn)象稱為擾流效應，特別是相鄰的噴墨室排列得太靠近時，擾流效應尤其容易發(fā)生。另外，不穩(wěn)定的墨水狀態(tài)也有可能使墨水意外從噴孔溢出，或者是墨點的尾端沒有與墨水室內(nèi)的墨水完全分離，也會有大小不一的墨點形成，而使得由墨點所形成的影像，其清晰度(limage sharpness)大為降低，這些現(xiàn)象為衛(wèi)星墨點(satellite droplets)。擾流效應和衛(wèi)星墨點都會造成分辨率的降低，因此為了改善上述問題，許多改良設(shè)計紛紛出現(xiàn)。
基本上，為了提高打印的分辨率，噴墨裝置的噴墨頭上的噴孔會以陣列(array)形式整齊排列，用以將噴墨室內(nèi)的墨水噴出，由于在實務上每一噴墨室均擁有相同、或是相類似的幾何結(jié)構(gòu)，故以下圖式中僅代表性地繪出單一噴墨室的結(jié)構(gòu)加以說明。
請參照

圖1，其繪示第一種傳統(tǒng)墨水匣的噴墨頭結(jié)構(gòu)的單一噴墨室的剖面圖(請參考美國專利案號4,494,128)，特別是用在灰階(gray scale)噴墨打印機。墨水槽(ink reservoir)和載體槽(vehicle reservoir)(未顯示于圖中)分別儲存墨水(ink)10和載體(vehicle)12，分別且以墨水細管(ink capillary)14和載體細管(vehicle capillary)16與噴墨室18連通，載體12可以是溶解墨水10的任何溶劑，當載體12與墨水10以不同比例混合可產(chǎn)生濃淡不同的墨水。噴墨室18的頂面19有一噴孔22，而底面21有一加熱器20可加熱噴墨室18內(nèi)的墨水以產(chǎn)生氣泡，并使氣泡逐漸漲大而將墨水自噴孔(orifice)22擠壓出去，形成墨點(droplet)23。而墨水細管14和載體細管16內(nèi)各有一電阻器分別做為墨水閥(ink valve)24和載體閥(vehicle valve)26，用以控制墨水10和載體12進入噴墨室18的流量，當電阻器加熱時，會產(chǎn)生氣泡而阻斷墨水10或/及載體12到噴墨室18的通路，以此方式可使墨水10與載體12以不同比例混合，使噴出來的墨點23有十分豐富的灰階變化。這種在噴墨室18中制作一狹窄的區(qū)域，并于此狹窄區(qū)放置一個加熱元件，藉此加熱元件所產(chǎn)生的氣泡阻絕墨水10或載體12的流通，以減小擾流效應，但是此狹窄區(qū)卻造成墨水的回填(refill)不易。
請參照圖2，其繪示第二種傳統(tǒng)墨水匣的噴墨頭結(jié)構(gòu)的單一噴墨室的放大示意圖(請參考美國專利案號5,278,584)。噴墨室30的底面29有一加熱器32，可加熱噴墨室30內(nèi)的墨水以產(chǎn)生逐漸漲大的氣泡，而將墨水自噴孔34擠壓出去，然后儲存在墨水槽中的墨水自歧管，經(jīng)過狹窄通道36(channel)回填至噴墨室30中，如箭號A所示。這種為減少墨水噴射時所產(chǎn)生的擾流效應對鄰近噴墨室的影響，而在歧管(manifold)與噴墨室30之間制作一狹窄通道36的方式，可使墨水噴射時所產(chǎn)生的壓力變化，及氣泡生成時所產(chǎn)生的推擠力量，在傳遞至此狹窄通道36時得以反射回噴墨室30中，以減小墨水流動時所對鄰近噴墨室30產(chǎn)生的影響。然而由于此狹窄通道36的截面積有限，連帶的影響到墨水由歧管回填至噴墨室30的速度，而使得操作頻率明顯的下降。
換句話說，在噴墨室與歧管之間建構(gòu)一個狹窄通道，當氣泡生成及潰滅時，雖然可減小因壓力差所造成水流波動對于鄰近噴墨室的影響，而減低擾流效應的影響，但卻無可避免地造成墨水回填時所需時間加長。
因此，如何減小擾流效應的影響，但又可加快墨水回填的速度，以及增加噴墨打印的分辨率，一直是研發(fā)人員努力的目標。在這方面，于前案美國專利案號6,102,530中提到以跨在噴孔兩側(cè)的電阻片作為加熱器，不但達到閥門的效果，也可加快墨水回填的速度，如圖3所示，其繪示第三種傳統(tǒng)噴墨頭的結(jié)構(gòu)剖面圖。每一噴墨室40均與歧管42連通，使墨水槽內(nèi)的墨水44可藉由歧管42的導引而充滿于每一噴墨室40中，墨水44并透過位于噴墨室40的頂面45的噴孔46向外噴出。需要注意的是，噴孔46兩側(cè)配置有阻值不同的電阻片及導線(未顯示于圖中)所構(gòu)成的加熱器，例如第一加熱器48與第二加熱器50，用以對噴孔46所處的噴墨室40加熱。
加熱器被加熱后，由于電阻片的阻值差異，造成靠近歧管42的第一加熱器48會先產(chǎn)生第一氣泡52，以隔離噴墨室40與歧管42的連接，同時達到控制噴墨室40內(nèi)的流體容量與減少擾流效應的結(jié)果。第二加熱器50產(chǎn)生第二氣泡54則與第一氣泡52共同推擠墨水44，當兩氣泡逐漸漲大至互相碰觸后，即可迫使墨水44自噴孔46中噴出，被擠出的墨水沿著箭號F的方向噴出并形成水滴狀的墨點(droplet)56。然后兩氣泡以箭號P的方向內(nèi)縮小，此時墨水44會迅速的以箭號R的方向自歧管42回填至噴墨室40內(nèi)。因此，第一氣泡52可提供類似閥門的效果，可避免擾流效應，而沒有狹窄通道設(shè)計的噴墨室40還可增加墨水44回填的速度。然而在制造過程中，是利用蝕刻(etching)技術(shù)對硅基底進行非等向性蝕刻，以形成歧管42及噴墨室40，因此蝕刻過程中需要小心控制；另外由于需在噴墨室40之上懸空架構(gòu)一結(jié)構(gòu)層58，以放置電阻片，對于產(chǎn)品的生產(chǎn)成品率及耐久度，也需做相當嚴苛的控制。
因此，如何減小擾流效應的影響，加快墨水回填的速度，而又工藝簡單，使產(chǎn)品成品率有效提高，以增加市場競爭力，實為研發(fā)人員需要克服的難題。
有監(jiān)于此，本發(fā)明的目的就是在于提供一種具有氣泡式閥門的噴墨裝置及其方法，以達到減小擾流效應及加快墨水回填速度的目的，并藉由簡單工藝制造出產(chǎn)品成品率和耐久度均有效提高的噴墨裝置。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種具有氣泡式閥門的噴墨裝置及其方法，該噴墨裝置是與一含有墨水的墨水槽(ink reservoir)連接，噴墨裝置包括一噴墨室(chamber)，噴墨室包括一頂面及一底面，且噴墨室藉一歧管與墨水槽連通，使墨水槽內(nèi)的墨水可自歧管進入噴墨室；噴墨室的頂面有一噴孔(orifice)，用以噴出噴墨室內(nèi)的墨水；噴墨室的底面有兩個加熱器(heater)，一加熱器鄰近于歧管處，另一加熱器則遠離于歧管處，其中，兩加熱器是經(jīng)由串聯(lián)方式連接于同一電導線上，鄰近于歧管的加熱器具有較小的截面積，因此其電阻值大于遠離歧管的加熱器。當一電信號經(jīng)由電導線傳遞至兩加熱器時，鄰近于歧管的加熱器會先產(chǎn)生一第一氣泡，以阻隔噴墨室與歧管間的墨水流通，使歧管中的墨水無法進入噴墨室內(nèi)；而遠離歧管的加熱器則產(chǎn)生第二氣泡，此第二氣泡與第一氣泡可一起推擠噴墨室內(nèi)的墨水，使墨水自噴孔噴射出去，形成墨點。接著，第一氣泡潰滅，而打開歧管與噴墨室的阻隔，歧管中的墨水即回填(refill)至噴墨室內(nèi)，第二氣泡也潰滅。
本發(fā)明利用靠近歧管的加熱器所產(chǎn)生的第一氣泡，做為阻絕歧管與噴墨室的防護墻，可達到減少相鄰噴墨室的擾流效應(cross talk)的目的，且歧管和噴墨室之間沒有狹窄通道，因此墨水可很快的自歧管回填至噴墨室，因而增加打印速度。另外，本發(fā)明使用沉積法將兩加熱器沉積在噴墨室底部的工藝，較容易控制噴墨室各構(gòu)件的形成，且也使噴孔片沒有負擔的架設(shè)在噴墨室之上，使整個產(chǎn)品也達到生產(chǎn)成品率及耐久度提高的目的。
為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明。附圖中圖1繪示第一種傳統(tǒng)墨水匣的噴墨頭結(jié)構(gòu)的單一噴墨室的剖面圖；圖2繪示第二種傳統(tǒng)墨水匣的噴墨頭結(jié)構(gòu)的單一噴墨室的放大示意圖；圖3繪示第三種傳統(tǒng)噴墨頭的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖4A～4E繪示依照本發(fā)明一實施例的噴墨室簡單示意圖；圖5繪示依照本發(fā)明一實施例的噴墨室的剖面圖；圖6A繪示圖2的上視圖；圖6B繪示第4A圖的上視圖；及圖7繪示依照本發(fā)明的另一種噴墨室簡單示意圖。附圖標號的說明10、44、68、108墨水(ink)12載體(vehicle)14墨水細管(ink capillary)16載體細管(vehicle capillary)18、30、40、59、99噴墨室(chamber)19、45、60、100頂面21、29、61、101底面20、32、114、124、134加熱器(heater)22、34、46、66、106噴孔(orifice)23、56、74墨點(droplet)24墨水閥(ink valve)26載體閥(vehicle valve)36通道(channel)A、F、P、R箭號42歧管(manifold)48、62第一加熱器50、64第二加熱器52、70第一氣泡54、72第二氣泡58結(jié)構(gòu)層80基板(substrate)82介電層84導電層
86保護層88金屬層90厚膜92噴孔片102第一氣泡產(chǎn)生裝置104第二氣泡產(chǎn)生裝置請參照圖4A～4E，其依照本發(fā)明一實施例的噴墨室簡單示意圖。如圖4A所示，噴墨室59包括一頂面60及一底面61，頂面60有一噴孔66而底面61則裝設(shè)有第一加熱器62和第二加熱器64。墨水槽(未顯示于圖中)內(nèi)的墨水68是自歧管進入并充滿整個噴墨室59，此時由于墨水本身內(nèi)聚力的關(guān)系，噴孔66處的墨水68液面穩(wěn)定地維持新月形(meniscus level)。其中，第一加熱器62和第二加熱器64經(jīng)由串聯(lián)方式，連接于同一電導線上，且第一加熱器62相對于第二加熱器64，具有較小的截面積，且位置也更為靠近歧管。由于電阻值與加熱器的截面積成反比，因此第一加熱器62具有較高的整體電阻值。
如圖4B所示，當一電氣信號透過電導線傳遞至兩加熱器時，第一加熱器62比第二加熱器64有更快的加熱速度，換言之，第一加熱器62瞬間可產(chǎn)生較大的熱能，促使墨水68瞬間產(chǎn)生汽化，而先產(chǎn)生一第一氣泡70。當?shù)谝粴馀?0逐漸擴大，以至于阻絕了歧管與噴墨室59的墨水流通，不但可控制噴墨室59內(nèi)的墨水68流量，也具有減少擾流(cross talk)效應的效果。此時，噴孔66處的墨水68也由于第一氣泡70形成而受到擠壓，使墨水68液面向噴孔外凸起。
接著，如圖4C所示，于第一氣泡70形成后，第二加熱器64于噴墨室59中產(chǎn)生一第二氣泡72，當?shù)诙馀?2逐漸擴大，并與第一氣泡70共同推擠噴墨室59內(nèi)的墨水68，使之形成墨點74而自噴孔66射出。當?shù)诙馀?2逐漸擴張到與第一氣泡70相抵時，墨點74的尾端會被完全截斷(cutoff)，即與噴墨室59中的墨水68完全分離，而不會有衛(wèi)星墨點(satellitedroplets)的情形產(chǎn)生。
如圖4D所示，當墨點74噴出后，噴孔66處的墨水68液面呈凹陷狀。第一加熱器62、第二加熱器64停止加熱，第一氣泡70潰滅，因而打開歧管與噴墨室59的隔絕，使墨水68可自歧管補充至噴墨室59中。接著，如第4e圖所示，第二氣泡72潰滅，而墨水68回填至整個噴墨室59中，此時，噴孔66處的墨水68液面又恢復新月形。
一般而言，墨水自歧管回填至噴墨室的速度，取決于墨水匣對墨水所施加的負壓大小，以及墨水于流道中流動流阻的大小。而影響流阻大小的因素，則主要在于流道的大小、形狀、表面粗糙度，及墨水的黏度、表面張力等因素。流阻越大，則墨水回填所需的時間就越長，墨水噴射的操作頻率相對就較降低。在本發(fā)明中，是以第一氣泡70的產(chǎn)生做為阻絕歧管與噴墨室的防護墻，使阻隔歧管與噴墨室間的墨水流通，而不需如圖1和圖2一樣制作一狹窄通道，因此這種具有氣泡式閥門的噴墨裝置，在墨水68回填時，墨水68于噴墨室59中流動的流阻將大幅減小，故可得到較快的墨水回填速度，因而增加打印速度及分辨率。
請參照圖5，其繪示依照本發(fā)明一實施例的噴墨室的剖面圖。通常使用單晶硅晶片做為基板(substrate)80，并于基板80上沉積一層介電層82，此介電層82可選用二氧化硅(SiO2)。再于介電層82之上沉積一電阻層，此電阻層可選用TaAl、HfB2或其他結(jié)合過渡元素的合金。接著，再于電阻層之上接著沉積一Al層以做為導電層84，導電層84與電阻層經(jīng)蝕刻(etching)工藝而產(chǎn)生一第一加熱器62，及一第二加熱器64。于兩加熱器之上，以電漿化學氣相沉積(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)沉積SiNx或SiNx及SiC復合層，做為隔絕加熱元件及墨水的保護層86，保護層86之上再沉積一金屬層88，此金屬例如是Ta，以防止氣泡潰滅時沖擊保護層所造成的破壞。接著披覆一高分子材質(zhì)的厚膜90，厚膜90經(jīng)曝光顯影后形成流道，于厚膜90之上熱壓一噴孔片92以形成噴孔66。其中噴孔66可使用激光加工方式或電鑄法形成。
與傳統(tǒng)使用蝕刻技術(shù)挖出噴墨室的工藝相比(見圖3)，本發(fā)明之工藝較容易控制噴墨室各構(gòu)件的形成，且加熱器設(shè)置于噴墨室底部，也可使噴孔片92沒有負擔的架設(shè)在噴墨室之上，再加上噴墨室內(nèi)有高分子厚膜90的支撐，整個產(chǎn)品的生產(chǎn)成品率以及耐久度都可大大提高。
另外，為了增加噴墨打印時的分辨率，縮小噴墨室的體積、減小噴孔大小，以使單位面積內(nèi)能排列更多的噴墨室及噴孔是趨勢所在。然而，若噴墨室與歧管之間有狹窄通道的存在，在縮減噴墨室大小的同時，勢必狹窄通道更加緊縮，相對地造成墨水回填的困難度，使墨水回填更加費時。因此從另一個角度來看，由于狹窄通道的存在，在考慮墨水回填速度的因素之下，使得噴墨室只能縮小到一定程度，進而使單位面積內(nèi)無法排列更多的噴墨室。以下則以固定長度L為例，對于噴墨室內(nèi)是否制作狹窄通道所造成的噴墨室數(shù)目限制做說明。
請參照圖6A，其繪示圖2的上視圖。從圖6A中可清楚看到每一噴墨室30內(nèi)有一加熱器32，噴墨室30與歧管連接處有一狹窄通道36。請同時參照圖6B，其繪示圖4A的上視圖，每一噴墨室59內(nèi)有第一加熱器62和第二加熱器64，而噴墨室59與歧管連接處并沒有制作狹窄通道，因此在墨水回填時，可得到比圖6A還要快的墨水回填速度。值得注意的是，具有狹窄通道36的噴墨室30由于需考量墨水回填的速度，使狹窄通道36的寬度無法縮得太小，連帶影響噴墨室30的大小，因此在具有L長度的面積內(nèi)，圖6B中可以擺放6個噴墨室59，但圖6A中只能擺放4個噴墨室30。因此從上述得知具有狹窄通道的噴墨室，雖然可減小擾流效應，但在單位面積內(nèi)排列更多噴墨室的要求上實難突破；反之，如本發(fā)明之未具有狹窄通道的噴墨室，可在不考慮流阻大小的情況下，縮小噴墨室的體積及噴孔的大小，達到增加打印速度及分辨率的功能。
由上文敘述可知，本發(fā)明的精神，是利用位于噴墨室底面的加熱器，使其產(chǎn)生的兩氣泡將墨水自噴孔推擠出去，且靠近歧管的加熱器所產(chǎn)生的氣泡還提供了閥門的效果，可阻隔噴墨室與歧管間的墨水流通，故可減少擾流效應。因此，第一加熱器62的位置并沒有特殊定點，如圖5所示(噴孔66的右下方為第一加熱器62，左下方為第二加熱器64)，只要第一加熱器62靠近歧管，使其產(chǎn)生的氣泡可順利阻隔噴墨室與歧管，即符合本發(fā)明的精神。至于第二加熱器64的位置則視所需形成的墨點大小而定，第二加熱器64與第一加熱器62的位置越靠近，則自噴孔擠出的墨水量越少，所形成的墨點也越小。
此外，在本發(fā)明精神之下，也可在基板80上且噴孔66的左下方處，形成多個與第一加熱器62距離不等的加熱器以取代第二加熱器64。
請參照圖7，其繪示依照本發(fā)明的另一種噴墨室簡單示意圖。噴墨室99包括一頂面100及一底面101，頂面100有一噴孔106，而底面101則裝設(shè)有第一氣泡產(chǎn)生裝置102和第二氣泡產(chǎn)生裝置104。其中，第一氣泡產(chǎn)生裝置102為一加熱器，且位于相對應于噴孔106鄰近于歧管的一側(cè)，而第二氣泡產(chǎn)生裝置104是由多個加熱器所組成，且多個加熱器均位于相對應于噴孔106遠離于歧管的一側(cè)。第一氣泡產(chǎn)生裝置102和第二氣泡產(chǎn)生裝置104的所有加熱器，是經(jīng)由串聯(lián)方式連接于同一電導線上。當一電氣信號透過電導線傳遞至加熱器時，第一氣泡產(chǎn)生裝置102的加熱器先產(chǎn)生一第一氣泡，以阻隔噴墨室99與歧管間的墨水流通，而第二氣泡產(chǎn)生裝置104的多個加熱器具有不同的電阻值，藉由啟動不同的加熱器，而在不同位置產(chǎn)生不同大小的第二氣泡，以推擠墨水自噴孔106噴出。簡單的說，就是依所需的墨點大小，自第二氣泡產(chǎn)生裝置104的多個加熱器中，擇出所需的一加熱器，對其加熱以產(chǎn)生第二氣泡，若啟動與第一氣泡產(chǎn)生裝置102距離越遠的加熱器，自噴孔擠出的墨水量就越多，產(chǎn)生的墨點就越大，反之則越小。
在圖7中，僅繪示三個加熱器114、124、134代表第二氣泡產(chǎn)生裝置104以做說明，然而在實際應用上，第二氣泡產(chǎn)生裝置104的加熱器數(shù)目并沒有特別限制。因此，本實施例中雖以兩個(圖4)或四個(圖7)加熱器做詳細說明，然而本發(fā)明不局限于此數(shù)目。
另外，本發(fā)明的具有氣泡式閥門的噴墨裝置的原理和工藝，也可應用在任一流體噴射裝置中，使噴射裝置內(nèi)的流體可如同本實施例中所述的情況，達到流體迅速噴出、迅速回填，且相鄰流體室的擾流效應降低，及產(chǎn)品堅固耐久的目的。
本發(fā)明上述實施例所揭露的具有氣泡式閥門的噴墨裝置，具有以下的優(yōu)點1.本發(fā)明利用位于噴墨室的底面且靠近歧管的加熱器所產(chǎn)生的第一氣泡，做為阻絕歧管與噴墨室的防護墻，可減少相鄰噴墨室的擾流效應(crosstalk)。
2.本發(fā)明在歧管和噴墨室之間沒有制作狹窄通道，因此當墨水自歧管回填至噴墨室時，墨水于噴墨室中流動的流阻將大幅減小，故可得到較快的墨水回填速度，因而增加打印速度及分辨率。
3.本發(fā)明使用位于位于噴墨室的底面的兩個加熱器所產(chǎn)生的兩氣泡，將噴墨室中的墨水自噴孔擠壓出去，而形成墨點，其中兩氣泡逐漸擴張至互相碰觸時，墨點的尾端會被完全截斷(cut off)，即墨點與噴墨室中的墨水完全分離，而不會有衛(wèi)星墨點(satellite droplets)的情形產(chǎn)生。
4.本發(fā)明的工藝較容易控制噴墨室各構(gòu)件的形成，且傳統(tǒng)工藝中設(shè)置于噴墨室的頂面的加熱器也改良至噴墨室的底面，使得噴孔片沒有負擔的架設(shè)在噴墨室之上，再加上噴墨室內(nèi)有高分子厚膜的支撐，整個產(chǎn)品的生產(chǎn)成品率以及耐久度都可大大提高。
綜上所述，雖然本發(fā)明已結(jié)合一優(yōu)選實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應當由后附的權(quán)利要求的范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種具有氣泡式閥門的噴墨裝置，可與一墨水槽(ink reservoir)連接，該墨水槽內(nèi)含有一墨水(ink)，該噴墨裝置包括一噴墨室(chamber)，該噴墨室包括一頂面及一底面，且該噴墨室藉一歧管與該墨水槽連通并充填有該墨水；一噴孔(orifice)，位于該頂面處且與該噴墨室連通，用以噴出該墨水；一第一加熱器(first heater)，位于該底面處且鄰近于該歧管，用以產(chǎn)生一第一氣泡以阻隔該噴墨室與該歧管間的墨水流通；以及一第二加熱器(second heater)，位于該底面處且遠離于該歧管，用以產(chǎn)生一第二氣泡以推擠該墨水自該噴孔噴出。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨裝置，其中該第一加熱器與該第二加熱器通過串聯(lián)方式連接于一電導線上。
3.如權(quán)利要求1所述的噴墨裝置，其中該第二加熱器的截面積大于該第一加熱器的截面積。
4.如權(quán)利要求3所述的噴墨裝置，其中該第一加熱器的電阻值大于該第二加熱器的電阻值。
5.如權(quán)利要求4所述的噴墨裝置，其中該第一加熱器的加熱速度大于該第二加熱器的加熱速度。
6.如權(quán)利要求1所述的噴墨裝置，其中該噴孔是使用激光(Laser)加工方式形成的。
7.如權(quán)利要求1所述的噴墨裝置，其中該噴孔是使用電鑄法(electro-forming)形成。
8.一種具有氣泡式閥門的噴墨裝置，可與一墨水槽連接，該墨水槽內(nèi)含有一墨水，該噴墨裝置包括一噴墨室，該噴墨室包括一頂面及一底面，且該噴墨室藉一歧管與該墨水槽連通并充填有該墨水；一噴孔(orifice)，位于該頂面處且與該噴墨室連通，用以噴出該墨水；一阻隔加熱器，位于該底面處且鄰近于該歧管，用以產(chǎn)生一第一氣泡以阻隔該噴墨室與該歧管間的墨水流通；以及；多個噴墨加熱器，位于該底面處且遠離于該歧管，其中，自該些噴墨加熱器中擇出一者并對該者加熱，用以產(chǎn)生的一第二氣泡以推擠該墨水自該噴孔噴出。
9.如權(quán)利要求8所述的噴墨裝置，其中該阻隔加熱器與該些噴墨加熱器通過串聯(lián)方式連接于一電導線上。
10.如權(quán)利要求8所述的噴墨裝置，其中該些噴墨加熱器的截面積大于該阻隔加熱器的截面積。
11.如權(quán)利要求10所述的噴墨裝置，其中該阻隔加熱器的電阻值大于該些噴墨加熱器的電阻值。
12.如權(quán)利要求11所述的噴墨裝置，其中該阻隔加熱器的加熱速度大于該些噴墨加熱器的加熱速度。
13.一種具有氣泡式閥門的噴墨裝置的噴墨方法，該噴墨裝置包括一噴墨室，且該噴墨室包括一頂面及一底面，且藉一歧管與一墨水槽連通并充填有一墨水，該頂面還有一噴孔用以噴出墨水，該底面還有一第一加熱器與一第二加熱器，其中，該第一加熱器位于鄰近該歧管處，該噴墨方法包括(a)加熱該第一加熱器與該第二加熱器，使該第一加熱器產(chǎn)生一第一氣泡，該第二加熱器產(chǎn)生一第二氣泡，其中該第一氣泡與該第二氣泡自該底面向該頂面的方向擴張；(b)擴大該第一氣泡，使該第一氣泡阻隔該歧管與該噴墨室，使該歧管中的墨水無法進入該噴墨室內(nèi)；(c)擴大該第二氣泡，使該第二氣泡與該第一氣泡一起推擠該噴墨室內(nèi)的該墨水自該噴孔噴射出去，形成墨點。
14.如權(quán)利要求13所述的噴墨方法，其中該噴墨方法在(c)之后還包括該第一氣泡潰滅，而打開該歧管與該噴墨室的阻隔，使該歧管中的墨水回填至該噴墨室內(nèi)。
15.如權(quán)利要求13所述的噴墨方法，其中該第一加熱器與該第二加熱器是以串聯(lián)方式連接于一電導線上。
16如權(quán)利要求13所述的噴墨方法，其中該第二加熱器的截面積大于該第一加熱器的截面積。
17.如權(quán)利要求16所述的噴墨方法，其中該第一氣泡產(chǎn)生的速率大于該第二氣泡產(chǎn)生的速率。
18.如權(quán)利要求17所述的噴墨方法，其中該第一氣泡擴大的速率大于該第二氣泡擴大的速率。
19.一種具有氣泡式閥門的流體噴射裝置，可與一流體槽連接，該流體槽內(nèi)含有一流體，該流體噴射裝置包括一流體室，該流體室包括一頂面及一底面，且該流體室藉一歧管與該流體槽連通并充填有該流體；一噴孔，位于該頂面處且與該流體室連通，用以噴出該流體；一第一加熱器，位于該底面處且鄰近于該歧管，用以產(chǎn)生一第一氣泡以阻隔該流體室與該歧管間的流體流通；以及一第二加熱器，位于該底面處且遠離于該歧管，用以產(chǎn)生的一第二氣泡以推擠該流體自該噴孔噴出。
20.如權(quán)利要求19所述的流體噴射裝置，其中該第一加熱器與該第二加熱器通過串聯(lián)方式連接于一電導線上。
21.如權(quán)利要求19所述的流體噴射裝置，其中該第二加熱器的截面積大于該第一加熱器的截面積。
22.如權(quán)利要求21所述的流體噴射裝置，其中該第一加熱器的電阻值大于該第二加熱器的電阻值。
23.如權(quán)利要求22所述的流體噴射裝置，其中該第一加熱器的加熱速度大于該第二加熱器的加熱速度。
24.如權(quán)利要求19所述的流體噴射裝置，其中該噴孔是使用激光加工方式形成。
25.如權(quán)利要求19所述的流體噴射裝置，其中該噴孔是使用電鑄法形成。
26.一種流體噴射裝置，可與一內(nèi)含流體的流體槽相連接，該流體噴射裝置包括一流體室，該流體室包括一頂面及一底面，且該流體室藉一歧管與該流體槽連通并充填有該流體；一噴孔，位于該頂面處且與該流體室連通；一第一氣泡產(chǎn)生裝置以及一第二氣泡產(chǎn)生裝置，位于該底面處且分別相對應于該噴孔的兩側(cè)，該第一氣泡產(chǎn)生裝置相對應于該噴孔鄰近于該歧管的一側(cè)，用以產(chǎn)生一第一氣泡以阻隔該流體室與該歧管間的流體流通；該第二氣泡產(chǎn)生裝置相對應于該噴孔遠離于該歧管的一側(cè)，用以產(chǎn)生的一第二氣泡以推擠該流體自該噴孔噴出。
27.如權(quán)利要求26所述的流體噴射裝置，其中該第一氣泡產(chǎn)生裝置以及該第二氣泡產(chǎn)生裝置均為加熱器。
28.如權(quán)利要求26所述的流體噴射裝置，其中該第一氣泡產(chǎn)生裝置為一加熱器，而該第二氣泡產(chǎn)生裝置是由多個加熱器所組成，該多個加熱器均位于相對應于該噴孔遠離于該歧管的一側(cè)，該第二氣泡產(chǎn)生裝置可藉由啟動不同的加熱器而在不同位置產(chǎn)生該第二氣泡。
29.如權(quán)利要求28所述的流體噴射裝置，其中該多個加熱器具有不同的電阻值，該第二氣泡產(chǎn)生裝置可藉由啟動不同的加熱器而在不同位置產(chǎn)生不同大小的該第二氣泡。
全文摘要
一種具有氣泡式閥門的噴墨裝置及其方法,該噴墨裝置包括具有頂面及底面的噴墨室,噴墨室藉歧管與墨水槽連通并充填墨水,底面有兩個加熱器,一加熱器鄰近于歧管且有較大電阻,另一加熱器遠離歧管;頂面有噴孔且與噴墨室連通。該噴墨方法是對兩加熱器加熱,鄰近歧管的加熱器產(chǎn)生第一氣泡,可阻隔噴墨室與歧管間的墨水流通;遠離歧管的加熱器產(chǎn)生的氣泡可與第一氣泡一起推擠墨水自噴孔噴出。接著,第一氣泡潰滅,而打開歧管與噴墨室的阻隔,使歧管中的墨水迅速回填至噴墨室內(nèi)。
文檔編號B41J2/05GK1389347SQ011193
公開日2003年1月8日 申請日期2001年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月5日
發(fā)明者呂椬境, 胡宏盛, 徐聰平, 陳葦霖, 李英堯, 周忠誠 申請人:明碁電通股份有限公司