噴墨印刷製程簡介

噴印加工製程的優點在於能精準控制液滴的量與位置、生產速度 快速、成本較其他製程低廉、列印圖案可具有高解度、減少半導體微 影製程的次數、不接觸加工表面、可列印較大面積的圖案(如使用陣 列噴嘴系統)、可噴射多種流體材料、節省材料和少量多樣製作等方 面，故受到工業界青睞。由於目前工業的製程技術僅到微米尺度，但 隨著光電及其他產品的內部元件之微縮化的趨勢，因此微噴流列印技 術勢必需將尺度推展到奈米等級的噴流列印技術。

噴墨列印技術通常可分成兩類；連續式(Continuous)與供需式 (Drop-on-demand) 。在連續式噴墨系統中，主要是利用壓力施加在噴 嘴墨源上，使噴墨離開噴嘴。墨滴形成後再藉由靜電或電磁方式，使 液滴感應帶電，噴射到指定位置。依照偏向方法的不同，可以分為位 元偏向式（Binary deflection）和多重偏向式（Multiple deflection）。其 優點為列印速度快且適用的化學藥品多；缺點為解析度較低且僅適用 於低黏度的材料，目前多用於印製大型海報與廣告看材。

目前，噴墨列印技術的主流是供需式噴墨列印系統，根據計算機 指令間歇地將墨滴噴到承印物上，形成圖案。依照驅動機構的不同，

可分為熱泡式（Thermal Bubble）和微壓電式（Piezoelectric）驅動兩 大類。

圖 1-6 噴墨印表機技術之分類圖¹³

1. 壓電式技術

為 EPSON 獨立開發的驅動技術，其關鍵在於晶體通電時會產生 膨脹的現象。微壓電技術是利用壓電晶體在兩端電壓變化的情況下能 以固定頻率震動的特性，透過電信號驅動噴墨室內的壓電晶體運動，

壓迫墨水噴出。此技術的好處在於能夠精確控制墨滴的產生速率、大 小、位置，列印精度很高；而且，使用這種技術的噴頭由於不需要加 熱，因此受到腐蝕的機會較小，壽命要長一些。但是這種技術也有缺 點存在，一是隨著列印頭壓電晶體數量的增多，其集成度不可避免的 要越到一定的困難，而噴嘴數量的多少在一定程度下決定著列印速度 的高低；而其另一個缺點就在於這種噴頭製造成本相對較高，所以導 致 了 其 印 表 機 機 身 價 格 也 較 高 一 些 。 壓 電 式 又 可 分 為 收 縮 管 型

（Squeeze Tube Mode）、彎曲型（Bend Mode）、推擠型（Push Mode）

及剪切型（Shear Mode）¹²。

圖 1-7 微壓電式推擠型噴墨示意圖¹² 2. 熱泡式驅動技術

熱泡式噴墨方式的工作原理與壓電式有著本質的區別，它是透過 加熱電阻對噴頭加熱使墨水腔內的空氣受熱膨脹，產生壓力把墨水

“擠出＂噴嘴，形成噴向列印介質的墨滴。此種列印方式的好處在於 實現比較簡單，因此成本較為低廉，有助於其機身售價的降低。而且 現在隨著光學蝕刻工藝的發展，使用這種方式的印表機可以輕易的實 現高密度的噴嘴排列，使得其噴嘴數量遠遠超過採用微壓電技術的產 品，而更多的噴嘴就意味著更大的單程列印覆蓋率，也意味著更快的 列印速度。而與其優勢相比，熱泡式噴墨方式的缺點同樣明顯。採用 這種列印方式的產品在墨滴噴出時不能向微壓電技術那樣很好的控 制墨滴的位置，因此在列印精度上要差一些，其次，由於噴嘴在列印 時需要不斷地加熱，因此其更容易遭到腐蝕，這直接影響著列印頭的 壽 命 。 熱 泡 式 主 要 可 分 為 頂 噴 型 （ Roof-Shooter ） 和 側 噴 型

（Side-Shooter）¹²。

圖 1-8 熱泡式頂噴型噴墨技術示意圖¹²