专利名称：用于打印头进给槽的保护涂层的制作方法
用于打印头进给槽的保护涂层
背景技术：
打印装置使用打印头以将流体(例如，墨)选择性地沉积到打印介质上。在许多情况下，由于墨腐蚀，打印头随着时间而降级，从而降低打印质量。
为了详细描述本发明的示例性实施例，现在将参考附图。除非另有声明，附图不必按比例绘制。图1是根据各个实施例的打印机的正视图。图2是根据各个实施例的图1的打印机的打印盒的分解底部透视图。图3A是根据各个实施例的图2的盒沿线3-3截取的截面图。图;3B是根据各个实施例的图3A所示的盒的打印头芯片的部分3D图，利于识别进给槽和肋结构的不同表面。图4A是根据各个实施例的涂覆系统的示意图，用于使用自离子化等离子体(SIP) 物理汽相沉积(PVD)来在打印头芯片上产生保护涂层。图4B是根据各个实施例的用于SIP汽相沉积过程的打印头芯片结构组件的简化放大图。图5是根据各个实施例的在沉积保护涂层之后打印头组件从喷嘴侧看的放大仰视图。
具体实施例方式某些措辞在以下描述和权利要求中用于指代具体系统部件。本领域技术人员将理解，计算机部件可以指代不同名称的部件。该文件不旨在区分名称不同而不是功能不同的部件。在以下讨论和权利要求中，措辞“包括”和“包含”以开放的方式使用，因而应当理解为表示“包括但不限于…”。在本公开中，措辞“联接”指的是将两个构件彼此直接或间接结合。这种结合可以是本质上固定的或本质上可移动的。这种结合可以用两个构件或者两个构件和任何附加中间构件彼此整体形成为单个一体本体实现，或者用两个构件或者两个构件和任何附加中间构件彼此附连实现。这种结合可以是本质上永久性的或者替代地可以是本质上可拆卸或可释放的。措辞“操作性地联接”应当指的是两个构件直接或间接结合，使得运动可以从一个构件直接地或者经由中间构件传输给另一个构件。在本公开中，除非另有声明，措辞“保护涂层”指的是包括至少一个材料层的涂层， 其保护硅(Si)进给槽不受墨腐蚀(S卩，墨的一个或多个成分和/或墨的流体力对进给槽的化学蚀刻或物理损坏)。在本公开中，措辞“溅射”指的是气体原子和离子以原子(中性)或离子的形式直接物理轰击到目标材料(金属)物质上和与目标材料(金属)物质相互作用。溅射涂覆指的是目标材料沉积到基底上。措辞“二次溅射”指的是材料从基底移开且由于与附带高能原子或离子的相互作用再次沉积到基底的其它区域，因而是目标材料和气体物质之间的间接相互作用。在本公开中，措辞“纵横比”指的是结构的竖直(深度)尺寸和结构的最短横向尺寸之间的比率。例如，喷墨打印头进给槽的纵横比是槽的深度和槽的宽度之间的比率。为了本公开的目的，措辞“高纵横比”通常指的是竖直尺寸比最小横向宽度的两倍更大的结构。以下讨论涉及本发明的各个实施例。虽然这些实施例中的一个或多个可以是优选的，但是所公开的实施例不应理解或以其它方式使用为限制本公开的范围(包括权利要求)。此外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛应用，且任何实施例的讨论仅仅表示例示该实施例，而不旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)限于该实施例。打印装置
图1示出了根据各个实施例的打印装置10的示例。打印装置10配置成将墨或其它流体打印或沉积到打印介质12 (例如，纸张或其它合适的墨接收基底)上。打印装置10包括介质进给装置14和一个或多个打印盒16。介质进给装置14相对于盒16驱动或移动介质 12，盒16将墨或其它流体喷射到介质上。为了便于参考，墨和其它可喷射流体在下文简单地称为“墨”。在所示示例中，盒16在打印期间横向地跨过介质12驱动或扫描。在其它实施例中，盒16可以是固定的且可大致延伸跨过介质12的横向宽度，例如页宽打印头。根据各个实施例，打印盒16包括喷嘴板和具有流体进给槽的打印头芯片，所述流体进给槽的表面设置有不会延伸到喷发腔中的保护涂层。保护涂层抑制或减少芯片由于芯片和墨之间的相互作用而引起的腐蚀，同时基本上不干扰墨从喷发腔通过喷嘴喷出。因而， 在打印盒16的寿命内打印质量可以提高和延长。虽然盒16在图1和2中图示为配置成可拆卸地安装到打印机10上或内的模块化盒，但是在其它实施例中，贮存器18可包括作为打印机10的大致永久性部分且不是可拆卸的一个或多个结构。打印机10可具有其它配置且可以包括将墨的受控图案、图像、布局等打印到表面上的其它打印装置。其它这种打印装置的示例包括但不限于传真机、复印机、打印或喷射墨的多功能装置或其它装置。图2更详细地示出了盒16。盒16包括贮存器18和头组件20。贮存器18包括配置成将流体或墨供应给头组件20的一个或多个结构。在一个实施例中，贮存器18包括本体22和盖M，本体22和盖M形成容纳墨的一个或多个内部流体腔，所述墨通过槽或开口排出至头组件20。在一些实施例中，所述一个或多个内部流体腔还包括毛细介质(未示出)， 用于在打印流体上施加毛细力，以减少打印流体泄漏的可能性。在其它实施例中，贮存器18 的每个内部腔还包括内部立管(未示出)和跨过内部立管的过滤器。如果期望，可替代贮存器18的任何其它等价配置。例如，虽然贮存器18图示为包括一种或多种墨的自备供应源， 但是贮存器18还可配置成经由一个或多个管道或管从墨供应源接收墨。打印头
根据一些实施例，头组件20包括被联接到贮存器18的机构，墨通过所述机构选择性地喷射到介质上。在图2所示实施例中，头组件20包括按需点滴喷墨头组件。在一个实施例中，头组件20包括热阻头组件。在另一个实施例中，头组件20包括压电头组件。在其它实
4施例中，头组件20可包括配置成将打印流体选择性地输送或喷射到介质上的任何其它类型的装置。以下讨论集中于作为示例的热喷墨打印；然而应当理解的是，本文所公开的涉及进给槽保护涂层的方法和系统还适用于其它类型的喷墨打印。在图2所示具体实施例中，头组件20包括突片头组件(THA)，包括柔性电路观、打印头芯片30、喷发电阻32、封装件(打印头encapSulate)34和孔板36。图2中的放大部分示出了孔板36和喷嘴42。柔性电路观包括柔性可弯曲材料的带、面板或其它结构，所述材料例如一种或多种聚合物、支承或保持电线、终止于电触头38且电连接到芯片30上的喷发电路或电阻32的线或迹线(未示出)。电触头38大致垂直于芯片30延伸且包括配置成与打印装置的相应电触头电接触的垫，在打印装置中采用盒16。如图2的实施例所示，柔性电路观包绕流体贮存器18的本体22。在其它实施例中，柔性电路观可省去或者可以具有其它配置，其中，以其它方式实现与电阻32及其相关寻址(或喷发电路)的电连接。在图2中，封装件34包括一种或多种材料，将与芯片30相关的导电迹线或线与柔性电路28的被连接到电触头38的导电线或迹线互连的电互连件封装。在其它实施例中， 封装件34可具有其它配置或者可以省去。打印头芯片30 (也称为打印头基底或片)包括进给槽40、肋41 (图3A)以及进给槽之间的间距。打印头芯片30经由进给槽40将流体输送给喷发腔47和电阻32。在一些情况下，打印头芯片30支承电阻32。图3A是详细地示出头组件20的截面图，其中，打印头芯片30处于贮存器18的本体22的下部和孔板36之间。如图3A所示，打印头芯片30具有由屏障层46结合到孔板36 的前侧44。屏障层46在电阻32和孔板36的喷嘴42之间至少部分地形成喷发腔47。在一个实施例中，屏障层46可包括光致抗蚀聚合物基底。在一个实施例中，屏障层46可由与孔板36相同的材料制成。在又一个实施例中，屏障层46可形成孔或喷嘴42，从而可省去孔板36。在一些实施例中，屏障层46可被省去。如图3A所示，电阻32被支承在槽间距的底侧上的搁板上且大致与喷发腔47内的喷嘴42相对。电阻32通过由芯片30支承的导电线或迹线(未示出)电连接到接触垫38 (如图2所示)。在使用期间，供应给电阻32的电能使得通过槽40供应的墨蒸发，以形成将周围或相邻墨推动或喷射通过喷嘴42的气泡。在一个实施例中，电阻32还被连接到也位于芯片30上的喷发或寻址电路。在另一个实施例中，电阻32可被连接到位于其它地方的喷发或寻址电路。电阻32包括被联接到打印头芯片30且配置成产生热量的电阻元件或喷发电路， 从而使得墨的部分蒸发，以强制地通过孔板36中的喷嘴42驱出打印流体滴。在一个实施例中，电阻32 (示意性地示出)通过多个薄膜层33形成，薄膜层33也可以形成这种电阻32 的晶体管、电布线线路、气穴和化学保护层以及接触垫。薄膜包括用于电阻的材料，例如钽铝或钨硅氮化物；用于晶体管的材料，例如多晶硅、硼磷酸盐玻璃和掺杂硅上的氧化硅； 用于电迹线的材料，例如铝；用于气穴和化学保护层的材料，例如钽、氧化硅、氮化硅和碳化硅；以及用于接触垫材料，例如铝或金。在又一个实施例中，喷发电路可具有其它配置。贮存器18的本体22包括内插件或岬角(headland) 48。岬角48包括本体22的被连接到芯片30上的那些结构或部分，从而将贮存器18的一个或多个腔与芯片30的第二侧50流体地密封。在图3A所示的实施例中，岬角48将这三个独立流体容纳腔51中的每个连接到芯片30的三个槽40中的每个。例如，在一个实施例中，贮存器18可包括将流体输送给三个槽40中的每个的三个独立立管。在一个实施例中，三个独立腔中的每个可包括不同类型的流体，例如不同颜色的流体或墨。在其它实施例中，取决于芯片30中用于从贮存器18中的不同腔接收不同流体的槽40的数量，贮存器18的本体22可包括更多或更少数量的这种岬角48。在图3A所示的实施例中，芯片30的侧面50通过粘结剂52粘结性地结合到本体 22。在一个实施例中，粘结剂52包括粘合剂或其它流体粘结剂。在其它实施例中，贮存器 18的岬角48可以其它方式密封和结合到芯片30。孔板36包括具有多个孔的板或面板，所述孔限定喷嘴开口，打印流体通过所述喷嘴开口喷射。孔板36安装或固定在槽40及其相关喷发电路或电阻32的底侧上。在一个实施例中，孔板36包括光可成像的环氧树脂基底。如图2所示，孔板36包括多个孔或喷嘴 42，由电阻32加热的墨或流体通过所述孔或喷嘴42喷射，以便在打印介质上打印。在另一个实施例中，孔板36包括镍基底。在其它实施例中，在这种孔或喷嘴另外提供时，孔板36 可省去。打印头芯片
如图3A和;3B所示，打印头芯片30包括槽40和肋41。肋41(也称为横梁)包括增强结构，所述增强结构配置成增强并提供刚性给在相继槽40之间的打印头芯片30的那些部分 (杆64)。肋41大致垂直于主轴线延伸跨过每个槽40，每个槽40沿所述主轴线延伸。在一个实施例中，肋41和肋41的中心点由硅形成且一体形成为打印头芯片30的单个一体本体的一部分。槽使用机加工过程的组合在Si晶片中形成，机加工过程可包括激光微机加工、 硅干式蚀刻、借助于TMAH的硅湿式蚀刻，且可包括具有带图案金属或光致抗蚀剂的掩模过程。如下文更详细所述，肋41增强芯片30，从而允许槽40跨过芯片30更密地设置，而不会显著降低打印性能或质量。在某些实施例中，这些结构还用于将两种不同流体或墨物理地分开。在一些实施例中，打印头芯片30没有肋41 (或肋结构)。由于肋结构是增强进给槽的支撑件；因而它们在芯片尺寸收缩时特别有用。“芯片尺寸收缩”或“芯片收缩”总体上指的是通过减小每个进给槽以及非槽区域的宽度且增加晶片上的芯片数量或者增加芯片中的进给槽的总数量而修改给定尺寸的芯片设计的实践。使用具有增加数量的进给槽和喷嘴的打印头的一个可能优点在于打印图像的更高分辨率和更好图像质量是可能的。进给槽的间隔可以通过使用肋结构减小以收缩芯片尺寸。可选地， 使用相同尺寸芯片，进给槽的数量可以通过减小间隔而增加。因而，给定应用中的墨颜色的数量可以通过在不同进给槽中存储不同墨而增加。在一些实施例中，肋结构41延伸通过进给槽的全部深度(通过肋)，而在其它实施例中，肋结构仅仅在竖直尺寸中部分地延伸(如图 3A所示)。没有肋的进给槽也可以用于芯片尺寸收缩。这些进给槽通常具有高纵横比(例如， 大于2)，从而足够量的墨可存储在槽中且足够数量的槽可包括在芯片中。在一些情况下，进给槽可以具有大于3的纵横比。如图3A的实施例所示，槽40包括流体通道70或流体开口或通路，流体通过其传输给电阻32。槽40具有足够的深度以将流体传输给相应喷发腔47内的电阻32及其相关喷嘴42中的每一个。在一些实施例中，槽40具有锥形或倾斜端部，从而限定流体通道70。在一个实施例中，槽40具有的宽度在70微米和700微米之间且在一些情况下在200至300 微米范围内。在如图3A所示的实施例中，其中，喷发电路或电阻寻址电路直接设置在片或芯片30上，槽40具有大约0.8 mm的中心线-中心线间距。在喷发或寻址电路未设置在片或芯片30上的实施例中，槽40可具有大约0.5 mm的中心线-中心线间距。在其它实施例中，槽40可具有其它合适尺寸和相对间距。保护涂层
已经发现，随着时间的经过，许多流体或墨(尤其是高性能墨)趋于腐蚀打印头芯片30 的一种或多种材料。例如，已经发现许多高性能墨趋于腐蚀形成芯片30的硅。槽40中的肋41具有高表面面积，且可能易受墨腐蚀。高性能墨通常包含一种或多种可能腐蚀性物质，例如可能装有功能的分散物或具有高PH的缓冲溶液。腐蚀和分解的硅污染流体或墨， 且可能通过影响墨本身的质量或者通过沉积在电阻32或喷射墨的其它部件上而影响墨的喷射。还已经发现，流体或墨中的分解硅污染物随后从墨沉淀处且沉积在开口 70或42中， 以至少部分地堵塞这种开口。在某些情况下，喷嘴开口 42中的硅增长可能产生喷嘴定向问题且降低打印质量。因而，在一些应用中，已知腐蚀Si的墨成分可包括在用于被涂覆打印头组件的墨中。如图3A和;3B进一步所示，打印头芯片30还包括保护涂层60 (为了图示目的被放大)。通过保护基底(例如形成芯片30和肋41的硅)不受可能腐蚀性流体或墨的影响，保护涂层60解决上述问题且扩大可用于打印头的墨组分的范围。因而，在许多实施例中，涂层 60减少或防止喷嘴开口 42周围的硅增长，且降低流体或墨将被污染的可能性。因而，在许多应用中，可以保持打印质量且可以延长打印头组件20的有用寿命。涂层材料。涂层60包括墨成分不可渗透的一种或多种材料的一层或多层。涂层 60具有对通过打印芯片30的槽40引导的流体大致呈惰性的最外表面。合适的涂层材料包括钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钨(W)、钽(Ta)或氮化钽(TaN)。保护涂层可包括特定材料的均质单层，或者包括材料组合的多层。在一个实施例中，保护涂层包括Ti层。在另一个实施例中，保护涂层包括TiN层。在进一步的实施例中，保护涂层包括W层。在又一个实施例中， 保护涂层包括Ta层。在一个实施例中，保护涂层包括TaN层。在一个实施例中，保护涂层包括Ti层和TiN层，其中，TiN层作为最外表面。在另一个实施例中，保护涂层包括Ta层和TaN层，其中，TaN层作为最外表面。在又一个实施例中，保护涂层包括Ti层和W层，其中，W层作为最外表面。涂层60具有足以确保在进给槽40的表面上形成的保护涂层的整体性(例如，连续的，而没有破裂或断开)的厚度。同时，涂层60足够薄以避免或最小化涂层60在使用期间由于拉伸应力引起的破裂或分层。在一些应用中，保护涂层的总厚度在从大约50至大约300 埃的范围内。在一些应用中，涂层的厚度从大约75至大约250埃。在其它的应用中，涂层的厚度从大约90至大约210埃。当保护涂层非常薄(例如，小于大约300埃)时，其在可见光中是透明的且利于下游芯片检查。在一些其它应用中，保护涂层的总厚度高达1000埃。 在其它的应用中，保护涂层的总厚度高达2000埃。在一些应用中，当保护涂层包括多层时，保护层中的应力被平衡为零。例如，Ti层具有压缩应力，且TiN层具有拉伸应力。这两层组合导致还抵抗分层的零应力保护涂层。沉积膜的应力通过使用已知方法在膜沉积之后测量晶片曲率且考虑基底厚度、基底的杨氏模量、和沉积膜的厚度而容易确定。压缩应力膜使得基底弯曲凸起，拉伸应力膜使得基底弯曲凹进。涂层区域。涂层60覆盖与进给槽40有关的所有表面，包括肋结构的所有表面。在图3A和:3B中，涂层60跨过芯片30的侧表面、进给槽40的限定开口 70的侧表面61 (包括倾斜/锥形表面)、肋41的侧表面66、肋41的顶表面68、肋41的底表面69和芯片30的后表面74形成和延伸。因而，涂层60在与槽40有关的表面区域上提供保护覆层，所述表面区域在流体行进通过槽40时可能与墨接触。在一个实施例中，涂层60覆盖芯片30的后表面74(包括芯片30的晶片的后侧)。 因而，涂层60还在与来自于腔51的流体接触期间保护芯片30的顶表面。此外，通过粘结剂52结合到岬角48上的芯片30的那些部分也受益。具体地，涂层60改进芯片30材料到结构粘结剂52的粘结性。在可选实施例中，涂层60要么涂覆芯片30的后表面74的一部分，要么不涂覆芯片30的后表面74。如图3A所示，涂层60不明显地延伸到喷发腔47中，从而不干扰墨从所述腔的喷射。在一个实施例中，涂层60沿开口 70和芯片30延伸直到开口 70和芯片30。在其它实施例中，涂层60还可延伸到与开口 70直接相对的孔板36部分上。然而，甚至在这些实施例中，涂层60基本上不横向延伸到喷发腔47中或跨过电阻32或喷嘴42。图5是在保护涂层沉积之后从喷嘴侧看的打印头组件的实施例的仰视图。涂层460不延伸到喷发腔447 中超过5微米(阴影区域，460’)。在一些情况下，涂层460不延伸到喷发腔447中超过4微米。在一些情况下，涂层460不延伸到喷发腔447中超过7微米。涂层460/460，不干扰电阻432、喷嘴442或屏障层446的功能。由于涂层60的覆盖范围被控制和限制从而不明显地延伸到喷发腔47中，如下文在“SIP”方法下所述，因而涂层60不干扰电阻32的喷发属性(例如接通能量)或总体喷发系统实现的那些流体喷射特性。这在涂层60由具有相对低的导热率(导热率远低于形成电阻32的材料)的材料形成时尤其重要，否则将影响每个喷发腔47内的流体喷射。SIP 方法
涂层材料可以使用本领域已知的自离子化等离子体(SIP)物理汽相沉积技术沉积。例如，美国专利申请No. 20040112735中所述的SIP沉积设备和过程可适合地用于该目的。在一些情况下，涂层60需要保持远离打印头组件的某些表面(例如，电阻表面)。这可通过常规技术实现，例如网板掩模(shadow masking)或剥离，这是本领域已知方法。对于化学汽相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)，通常需要掩模或剥离，以避免将涂层延伸到不想要区域。然而，掩模或剥离对于本文公开的SIP汽相沉积方法来说不是必要的。因而，SIP 汽相沉积方法减少涂覆过程的复杂性。在一个实施例中，具有进给槽的打印头芯片在与打印头结构(包括喷发腔、喷嘴和其它相关结构)组装之前被溅射。在一些实施例中，芯片类似于图3A所示的芯片30，没有薄膜层33、电阻32、屏障层46、孔板36、喷发腔47或喷嘴42。在另一个实施例中，如图4A所示，具有进给槽140的打印头芯片在打印头结构(包括喷发腔、喷嘴和其它相关结构)附连到芯片之后被溅射。具有所述结构的芯片称为芯片结构组件(DAA) 130’。在图4B中，图4A中的DAA 130’的一部分300被放大以图示槽340以及槽开口 370和孔板336之间的距离的相对尺度。例如，槽340的宽度是大约200微米，开口 370的宽度是大约100微米，槽开口 370和孔板336之间的距离是大约15微米。由于与槽和槽开口的尺寸相比槽开口 370和孔板336之间的距离小很多，因而本文使用的SIP汽相沉积方法不会使保护涂层延伸到喷发腔中超过5微米(图5)。在一些情况下，涂层不延伸到喷发腔中超过4微米。在一些情况下，涂层不延伸到喷发腔中超过7微米。涂层材料等离子体可穿过开口 370且涂覆板336的一部分。但是由于370和336之间的小距离，非常少的涂层材料横向地二次溅射。因而，保护涂层不会明显地延伸到喷发腔中。此外，通过开口 370 二次溅射板336可利于涂层肋结构的底表面。再次参考图4A，SIP反应器包括密封真空腔270。真空腔壁271通常由金属制成且电接地。在一些情况下，惰性气体(例如，氩)以受控方式(图4A未示出)流入该腔。反应器还包括标靶四0，其具有由要溅射沉积在DAA 130’上的材料形成的至少表面部分。DC磁控管280联接到标靶290且产生靠近标靶的等离子体，用于溅射标靶且离子化溅射沉积材料。DC磁控管由DC电源260供电。磁控管围绕标靶背部扫描且将其磁场投射到靠近背部的反应器部分中以增加等离子体密度。标靶290通常被负电偏压，以吸引等离子体中产生的离子以溅射标靶。基座电极220具有支撑表面225，所述支撑表面225支撑DAA 130’且偏压DAA 130’以吸引离子化沉积材料。DAA 130’在其前侧或孔板145上可拆卸地固定在基座电极 220的支撑表面225上。基座电极220由AC功率源250供电。在基座220中可配置电阻加热器、制冷剂通道和热传递气体腔室，以允许基座的温度被控制在小于40°C的温度，从而允许芯片温度被类似地控制。DAA 130’设置在基座电极220上，其中，进给槽的宽部分面向标靶 290。SIP PVD反应器包括控制器210，在一些情况下，控制器210控制磁控管^0、DC功率源260和AC功率源250。在一个实施例中，SIP汽相沉积过程的过程条件是腔压力在0. 5 至2毫托范围，进入该腔的氩气流在10至15 SCCM范围，基座气体流在3至6 SCCM范围， 基座温度在_50°C至130°C范围，DC功率在8至25千瓦范围，AC偏压在230至270瓦范围， 且基于标靶厚度和过程条件，沉积时间在5至90秒范围。材料溅射的速率可以通过控制偏压标靶的源的功率来控制。由于通常期望相对薄层沉积，因而通常使用低溅射速率以利于控制沉积厚度。因而，标靶偏压源的功率电平可设定为相对低，以有助于实现期望薄层沉积。例如，在靠近标靶的足够高的等离子体密度时， 可以产生足够高密度的标靶金属离子，其离子化从标靶溅射的附加金属。如上所述，这种等离子体称为自离子化等离子体(SIP)。溅射的金属离子可以沿等离子体罩且朝向偏压基底加速，因而增加溅射材料的定向性。在该情况下，被偏压基底是DAA 130’。基底/槽的非竖直平面上的碰撞离子和沉积材料的增加能量允许材料二次溅射到竖直侧壁上。竖直侧壁的涂覆在常规物理汽相沉积(PVD)系统中是一个挑战，尤其是在高纵横比结构中。因而，本 SIP方法可改进深而窄的槽中的侧壁和底部覆盖范围。SIP能够将材料沉积到高纵横比进给槽和肋结构41 (图3A)的底表面69中。这是因为SIP形成原子的高离子化程度；基底上的偏压允许所形成的离子朝向基底加速，从而足量的离子到达高纵横比结构的底部。此外，来自于加速离子的离子轰击二次溅射来自于非竖直平面的材料以涂覆侧壁61和66，如图3A和:3B所示。如图3A和所示，保护涂层60通过SIP PVD方法沉积在表面61、66、68和69上。由于该结构在任何定向过程中的遮挡，肋底侧(肋表面69)的涂层在常规PVD方法中是困难的。SIP方法中的二次溅射允许该保护，且继而防止该表面上的墨攻击。当得到的涂层芯片用于打印时，保护涂层60 (图3A)允许打印头组件20在延长的时间段内保持期望水平的质量。涂层60抑制或防止流体或墨腐蚀芯片30。涂层60抑制芯片材料分解引起的流体或墨的污染。涂层60还抑制芯片30的分解材料在开口 70或喷嘴开口 42周围和在电阻32上沉积、积聚或生长。同时，涂层60不会干扰打印头的流体喷射。 涂层60利于可能对芯片30的材料更具腐蚀性而可能提供增强性能的流体或墨的打印。涂层60在选择流体或墨配方方面提供更大的灵活性。在一些应用中，涂层芯片阵列用于组装页宽打印头。在一些应用中，涂层芯片用作喷墨盒的部件。在一个实施例中，描述制造抗腐蚀打印头芯片的方法。所述方法包括形成涂层材料的自离子化等离子体(SIP);在包括多个进给槽(40)的打印头芯片上建立偏压，每个进给槽(40)包括侧壁表面(61)；以及使得涂层材料等离子体沉积在上述表面上，以形成保护涂层，其中，涂层材料的至少一部分通过二次溅射沉积在所述表面的至少一部分上。在一些情况下，所述进给槽具有大于2的纵横比。在一些其它的实施例中，所述进给槽包括至少一个肋(41)，每个肋(41)包括顶表面(68)、下表面(69)和两个侧表面(66)，所形成的保护涂层沉积在每个肋(41)的顶表面(68 )、下表面(69 )和两个侧表面(66 )上。在一些情况下，涂层材料选自以下组钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钨(W)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)及其组合。在一些情况下，保护涂层包括至少两个材料层。例如，保护涂层包括钛 (Ti)层和氮化钛(TiN)层，其中，氮化钛(TiN)层在最外。在一些实施例中，所形成的保护涂层具有零应力。在应用中，保护涂层能够保护所涂覆表面不受墨腐蚀。在一些应用中，保护涂层在可见光下是透明的。在另一个实施例中，公开了一种打印头。所述打印头包括芯片(30)，所述芯片 (30)包括具有大于2的纵横比的多个进给槽(40)，每个进给槽(40)包括侧壁表面(61)； 设置在每个所述表面上的保护涂层；和分别与进给槽(40)流体连通的多个喷发腔(47)，其中，保护涂层不延伸到喷发腔(47)超过5微米。在一些情况下，打印头的每个进给槽还包括至少一个肋(41)，每个肋(41)包括顶表面(68 )、下表面(69 )和两个侧表面(66 )，保护涂层设置在每个肋(41)的顶表面(68)、下表面(69)和两个侧表面(66)上。在一些情况下，保护涂层具有大致零应力。在一些情况下，保护涂层通过自离子化等离子体物理汽相沉积形成。在一些实施例中，保护涂层由选自以下组的材料形成钛 (Ti)、氮化钛(TiN)、钨(W)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)及其组合。在一些情况下，保护涂层包括至少两个材料层。在又一个实施例中，公开了一种喷墨盒，包括打印头组件，所述打印头组件包括本文所述的打印头和打印电路；以及附连到所述组件的墨贮存器。虽然本发明已经参考示例性实施例进行描述，但是本领域技术人员将认识到，在不偏离要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以在形式和细节方面作出变化。例如，虽然不同示例性实施例可以描述为包括提供一个或多个益处的一个或多个特征，但是可以设想的是，在所述示例性实施例中或者在其它替代实施例中，所述特征可以彼此互换或者替代地彼此组合。由于本公开的技术相对复杂，因而技术的不是所有变化都是可预见的。上述讨论意在说明本发明的原理和各个实施例。一旦完全理解上述公开内容，本领域技术人员将清楚许多变化和变型。例如，虽然在前述描述中集中于SIP PVD，但是能够实现相同结果的任何其它合适涂覆技术都可以替代。而且，应当理解的是，本文明确描述之外的能够起到相同目的且能够类似地应用的涂层材料可以替代。所附权利要求旨在理解为包含所有这种变化和变型。
权利要求
1.一种方法，包括形成涂层材料的自离子化等离子体(SIP)；在包括多个进给槽(40)的打印头芯片上建立偏压，每个所述进给槽(40)都包括侧壁表面(61)；以及使得涂层材料沉积在所述表面上，以形成保护涂层，其中，所述涂层材料的至少一部分通过二次溅射沉积在所述表面的至少一部分上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个所述进给槽都具有大于2的纵横比。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，每个所述进给槽还包括至少一个肋(41)，每个肋(41)包括顶表面(68)、下表面 (69)和两个侧表面(66)，以及其中，所形成的保护涂层沉积在每个所述肋(41)的所述顶表面(68 )、下表面(69 )和两个侧表面(66)上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，涂层材料选自以下组钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钨 (W)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)及其组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，保护涂层包括所述涂层材料的至少两层。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，保护涂层包括钛(Ti)层和氮化钛(TiN)层，其中，氮化钛(TiN)层在最外。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所形成的保护涂层具有零应力。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，保护涂层在可见光下是透明的。
9.一种打印头，包括芯片(30)，所述芯片(30)包括具有大于2的纵横比的多个进给槽(40)，每个所述进给槽(40)都包括侧壁表面(61)；设置在每个所述表面上的保护涂层；和分别与所述进给槽(40 )流体连通的多个喷发腔(47 )，其中，保护涂层不延伸到喷发腔(47)超过5微米。
10.根据权利要求9所述的打印头，其中，每个所述进给槽还包括至少一个肋(41)，每个肋(41)包括顶表面(68)、下表面 (69)和两个侧表面(66)，以及其中，保护涂层设置在每个所述肋(41)的所述顶表面(68 )、下表面(69 )和两个侧表面 (66)上。
11.根据权利要求9所述的打印头，其中，保护涂层具有大致零应力。
12.根据权利要求9所述的打印头，其中，保护涂层通过自离子化等离子体物理汽相沉积形成。
13.根据权利要求9所述的打印头，其中，保护涂层由选自以下组的材料形成钛 (Ti)、氮化钛(TiN)、钨(W)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)及其组合。
14.根据权利要求9所述的打印头，其中，保护涂层包括所述材料的至少两层。
15.一种喷墨盒，包括打印头组件，所述打印头组件包括打印电路和根据权利要求9所述的打印头；以及附连到所述打印头组件的墨贮存器。
全文摘要
制造抗腐蚀打印头芯片的方法，包括形成涂层材料的自离子化等离子体(SIP)；在包括多个进给槽(40)的打印头芯片上建立偏压，每个进给槽(40)包括侧壁表面(61)；以及使得涂层材料等离子体沉积在所述表面上，以形成保护涂层，其中，涂层材料的至少一部分通过二次溅射沉积在所述表面的至少一部分上。在一些情况下，所述进给槽具有大于2的纵横比。在一些情况下，进给槽包括至少一个肋(41)，每个肋(41)包括顶表面(68)、下表面(69)和两个侧表面(66)，所形成的保护涂层沉积在每个肋(41)的顶表面(68)、下表面(69)和两个侧表面(66)上。
文档编号B41J2/235GK102574399SQ200980162196
公开日2012年7月11日 申请日期2009年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者G.R.万纳科特, R.里瓦斯, S.鲍米克 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业