专利名称：用于喷墨头的基片，喷墨头，喷墨笔以及喷墨设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种构成喷墨头的基片，而所说的喷墨头则用来通过将油墨、工作液体或类似物质(以下一般地称为“油黑)喷射到包括纸张、塑料纸、布片及物品(以下一般地称为“纸张”)上而记录、印刷或类似地处理(以下一般地称为“记录”)字符、符号、图象等(以下一般地称为“图像”)；一种喷墨头，此喷墨头使用了上述基片；一种喷墨笔，此喷墨笔包括一蓄墨器以存储要提供给所述喷墨头的油墨；以及一种用于安装前述喷墨头的喷墨设备。在本发明中，所说的喷墨笔包括一盒匣结构，此盒匣结构带有一与喷墨头成整体的蓄墨器，并且，所说的喷墨笔还包括另一种结构，在这种结构中，喷墨头与蓄墨器是分开设置的并且以可拆卸的方法彼此组合在一起。所说的喷墨笔以可拆卸的方式安装在诸如设备主体的支座之类的安装装置上。在本发明中，所说的喷墨设备包括一种以整体或分开的方式设置在诸如字处理器或作为输出终端的计算机之类的信息处理设备上的结构，并且，所说的喷墨设备还包括另一种结构，这种结构可用于和信息读取设备或类似设备相配合的复印机、带有信息传递/接收功能的传真机以及用来在布匹或类似物质上进行纺织印花的机器。
喷墨设备具有这样的特征，它能通过以高速将来自喷射口的油墨喷射成很小的液滴而高速地记录高精度的图象。具体地说，将电热转换体用作能量发生装置以便产生用于喷射油墨的能量并利用由于该电热转换体所产生的热能而在油墨中所形成的气泡来喷射油墨的这种喷墨设备，在诸如图象的高精度、高速记录以及减少喷墨头与设备的尺寸等特性方面是最好的。近年来，对喷墨设备的这些特性有着很强的市场需求，为了满足这种需求，业已进行了各种尝试以改进所说的喷墨设备。
美国专利第4458256号公开了这类改进喷墨设备的尝试之一。在这一参考文献中，例如，如
图1所示，通常将电极的回馈部分制成一共用的引导电极，而所说的电极回馈部分则用于将电能传递给构成电热转换体的电阻的发热部分(以下在某些场合中称为“加热器”)，并且，将该共用的引导电极作为一导电层设置成位于一绝缘层的下方。通过这种结构，与通常的方式相比，由于加热器不受上述电极回馈部分的影响，所以可将多个加热器设置成彼此相靠近。将与喷射口相通连的油墨通路设置成对应于所说的加热器。因此，可以获得所述喷射口的高密度结构，因此能得到高精度的图像。所述油墨通路的高密度结构还能节省空间，从而进一步减少了所述喷射头的尺寸。
经审查的日本实用新型文件第丙6—28272号也公开了一种结构，在这种结构中，将作为共用引导电极的金属层设置在一加热电阻层的下方，该加热电阻层则是一种带底涂层的薄层。提到的用作上述金属层的材料有钽、钼、钨或类似材料。
本发明已研究了上述喷墨头并且发现，这些喷墨头毫无疑问地具备了所说的优点，但是，它们也存在着以下问题，即所说的喷墨头会出人意料地缩短使用寿命或者在喷墨过程中降低喷射效率。
就上述问题的起因而言，本发明者进行了研究并且发现，对用铝制成的共用引导电极(common lead electrode)来说，可能会因热效应而在该共用引导电极的表面上形成应力集中区域，该区域上具有称之为“小丘”的凸出结构。具体地说，在加热器下方靠近所述共用引导电极的那一部分的温度会因加热器所产生的高热能量而成瞬间达到构成前述共用引导电极的金属材料的熔点。这种在共用引导电极上的应力集中会加速小丘的增大或产生出新的小丘。小丘的产生随后会通过各个薄层而向上扩散，从而在加热器的起泡表面上形成具有诸如约为2μm高度的凸出部分。在这种位于所述起泡表面上的凸出部分中，因油墨通路中不断地起泡，起泡表面上所产生的压应力和热应力大幅度变化结果(这种结果称为“空化作用”)会集中地破坏—阶梯部分(角落部分)，在该阶梯部分处，所述薄层的性能被削弱了，并且，油墨最终会渗入该阶梯部分并引起电腐蚀，从而导致所述电阻的断路。这就会使喷墨头失灵并出乎意料地缩短使用寿命。而且，随着小丘的增长，所述起泡表面上的以凸出部分的形式所表现出来的变形也会增加，这就逐渐地使相反的效果作用于起泡现象，因此，会在喷墨过程中降低喷射效率。
尽管还存在着未弄清的现象，但是，对上述问题研究的结果表明下述内容是问题的起因之一。在所述共用引导电板是象经审查的日本实用新型文件第丙6—28272号那样由钽、钼、钨或类似材料制成的情况下，由于这类金属的电阻率较大，除了加热器在喷墨过程中所产生的热量以外，上述金属自身所产生的热量也会聚集在喷墨头内。由于所聚集起来的热量的作用，进行热调节和保持起泡表面上的正常起泡现象都逐渐变得困难起来。因此，喷射效率在喷墨过程中会下降。在缩短加热器之间的间隔以获得较高程度的密集结构从而使得热量很容易地聚集起来的情况下，或者在以高速驱动喷墨头从而使得热量很容易地骤集起来的情况下，都会很明显地出现上述问题。
本发明的一个目的是解决上述问题并且提供一种构成喷墨头的基片，所说的喷墨头能通过减少故障率而延长使用寿命；以及一种使用所述基片的喷墨头。
本发明的又一个目的是提供一种构成喷墨头的基片，所说的喷墨头能持续地以最佳方式长时间地喷墨；以及一种使用所述基片的喷墨头。
本发明的再一个目的是提供；一种用于喷墨头的基片，所说的喷墨头上设置多个喷射口，这些喷射口以高密度的方式排列以便高速地记录高精度的图象；以及一种使用所述基片的喷墨头。
本发明的还一个目的是提供一种用于构成喷墨头的基片，所说的喷墨头因节省了底片的空间而降低了成本，而所述底片则是由诸如单晶硅之类相对昂贵的材料制成的；以及一种使用上述基片的喷墨头。
本发明的另又一个目的是提供；一种包括蓄墨器的喷墨笔，所说的蓄墨器用于存储要供给上述喷墨头的油墨；以及用于安装前述喷墨头的喷墨设备。
依照本发明的第一个方面，提供了一种用于喷墨头的基片，它包括一底片以及形成在该底片上的电热转换体，该电热转换体包括一电阻层以及一对与该电阻层相连的电极层，其中，上述位于一对电极层之间的电阻层起发热部分的作用以便产生用来喷墨的热能；其中，成对电极层中的一个在所述发热部分的下方经过；位于发热部分下方的电极层具有多层结构，这种多层结构包括有多个薄层；上述多个薄层中的至少一个离发热部分最近，该薄层由在一个大气压下熔点为1500℃或更高的金属制成。
依照本发明的第二个方面，提供了一种喷墨头，它包括一用于喷墨头的基片，此基本包括一底片以及形成在该底片上的电热转换体，该电热转换体包括一电阻层以及一对与该电阻层相连的电极层，其中，位于一对电极层之间的电阻层起发热部分的作用以便产生用来喷墨的热能；一油墨通路，此油墨通路被设置成对应于所说的发热部分；以及一用于喷墨的喷射口，该喷射口被设置成与前述油墨通路相通连；其中，成对电极中的一个在所述发热部分的下方经过；位于发热部分下方的电极层具有多层结构，这种多层结构包括有多个薄层；以及上述多个薄层中的至少一个离发热部分最近，该薄层由在一个大气压下熔点为1500℃或更高的金属制成。
依照本发明的第三个方面，提供了一种喷墨笔，它包括一喷墨头，此喷墨头包括一用于喷墨头的基片，该基片带有一底片以及形成在该底片上的电热转换体，所说的电热转换体包括一电阻层以及一对与该电阻层相连的电极层，其中，上述位于一对电极层之间的电阻层起发热部分的作用以便产生用来喷墨的热能；一油墨通路，此油墨通路被设置成对应于所说的发热部分；以及一用于喷墨的喷射口，此喷射口被设置成与前述油墨通路相通连；以及一蓄墨器，此蓄墨器用于存储要供给上述喷墨头的油墨；其中，成对电极中的一个在所述发热部分的下方经过；位于发热部分下方的电极层具有多层结构，这种多层结构包括有多个薄层；以上述多个薄层中的至少一个离发热部分最近，该薄层由在一个大气压下熔点为1500℃或更高的金属制成。
依照本发明的第四个方面，提供了一种喷墨设备，它包括一喷墨头，此喷墨头包括；一用于喷墨头的基片，该基片带有底片以及形成在该底片上的电热转换体，所说的电热转换体包括一电阻层以及一对与该电阻层相连的电极层，其中，上述位于一对电极层之间的电阻层起发热部分的作用以便产生用来喷墨的热能；一油墨通路，此油墨通路被设置成对应于所说的发热部分；以及一用于喷墨的喷射口，此喷射口被设置成与前述油墨通路相通连；以及一用于安装上述喷墨头的装置；其中，成对电极中的一个在所述发热部分的下方经过；位于该发热部分下方的电极层具有多层结构，这种多层结构包括有多个薄层；以及上述多个薄层中的至少一个离发热部分最近，该薄层由在一个大气压下熔点为1500℃或更高的金属制成。
本发明的上述及其它目的、效果、特征及优点将从以下连同附图对本发明之实施例的说明中表现的更加明显，在附图中图1A是从加热器上侧来看的概略剖面图，它显示了本发明这喷墨头的一个实施例的主要部分；图1B是沿图1A中A—A’线的概略剖面图，它显示了所述喷墨头的主要部分；图1C是沿图1A中B—B’线的概略剖面图，它显示了所述喷墨头的主要部分；图2A是从与图1B中相同方向来看的概略剖面图，它显示了背景技术的喷墨头的主要部分；图2B是从与图1C中相同方向来看的概略剖面图，它显示了背景技术的喷墨头的主要部分；图3是在喷射耐久性方面一第一实例的喷墨头与前述背景技术的喷墨头相对比的曲线图；图4A是从与图1B中相同方向来看的概略剖面图，它显示了本发明之另一实施例的喷墨头的主要部分；图4B是从与图1C中相同方向来看的概略剖面图，它显示了图4A中的喷墨头的主要部分；图5A是本发明之喷墨头又一实施例的概略透视图；图5B是沿图5A中C—C’线的概略剖面图，它显示了所说的喷墨头；以及图6是显示一喷墨设备之主要部分的概略透视图，所说的喷墨设备用来安装位于匣合结构内的喷墨笔，而该匣盒结构则和图5A及图5A所示的喷墨头组合在一起。
本发明业已认识到，通过这样一种方法就可以解决上述问题，在所说的方法中，位于加热器下方的电极由具有多个薄层的多层结构构成，并且至少该电极最上层的薄层是由高熔点金属制成的。根据这种认识，可以实现本发明。具体地说，加热器下方最容易受到加热器所产生的热量影响的电极是由一多层结构构成的，这种多层结构具有多个薄层，这些薄层可以彼此互补地发挥作用。在所说的薄层中，位于下侧的薄层是由通用电极材料构成的，这种材料具有较大的导电率以减少功率损失，而至少最上层的薄层是由高熔点金属构成的。该最上层的薄层起散热并降低热效应的作用，而该薄层自身却不受所述热效应的影响。这就能有效地避免或消除产生小丘，从而避免或消降在起泡表面上形成凸出部分。
就用来形成本发明之除高熔点金属层以外的电极部分的材料而言，可以使用在本领域内通常用作电极的材料，但是，在一个气压下熔点不低于1500℃的金属是较理想的。例如，铝、铜、铝—硅合金以及铝—铜合金等都是较理想的，并且，在整体特性方面，铝是最佳的。在本说明书中，“金属”一词包括“金属元素”和“合金”，并且，该词还包括不合有杂质的纯金属以及含有杂质的金属。
就本发明中所用的高熔点金属而言，在一个大气压下熔点为1500℃或更高的金属是较理想的，而在一个大气压下熔点为2500℃或更高的金属则是最佳的。例如，钽，钨、铬、钛、钼、包含从钽、钨、铬、钛及钼所构成的族系中选出的两种或两种以上金属的合金，以及包含至少一种从钽、钨、铬、钛和钼所构成的族系中选出的金属的合金都是较理想的。在这些材料中，钽是最佳的。
在本发明中，最好在上述高熔点金属层上施加有压应力以防在位于加热器下方的电极上产生应力集中，从而进一步防止产生小丘。施加给高熔点金属层的压应力较为理想的是在1×107至1×1012dyn/cm2(达因/厘米2)的范围内，最好在1×109至1×1010dyn/cm2范围内。
图1A是从加热器上侧来看的概略剖面图，它显示了本发明之喷墨头的一个实施例的主要部分。图1B是沿图1A所示之喷墨头主要部分的A—A’线的概略剖面图，图1C侧是沿图1A所示之喷墨头主要部分的B—B’线的概略剖面图。
上述实施例的喷墨头上设置有多个喷射口1101。为每个与喷射口1101相通连的油墨通路1108都设置有一电热转换体的发热部分(加热器)1102，该发热部分用产生从每个喷射口1101中喷射油墨所使用的能量。所说的电热转换体带有一电阻层1103，此电阻层包括发热部分1102以及一用来向该电阻层1103提供电能的电极。此电极包括一独立的电极层1110a、一连接电极层1110d以及一共引导电极层。共用引导电极层具有多层结构，该结构包括一上部电极层110c和一下部电极层110b，并且，该结构并非是单独分开的，而是被加工成一扁平形状。
上述具有多层结构的共用引导电极层通过一下部绝缘层1111而形成在底片103上。在上述共用引导电极层上设置有一上部绝缘层1112，通孔1105模制在上部绝缘层1112的特定部分处。电阻层1103、独立电极层1110a以及连接电极层1110d均模制在上部绝缘层1112上。连接电极层1110d通过电阻层1103在通孔1105处与共用引导电极层相连。
电阻层1103、独立电极层1110a以及连接电极层1110d上均覆盖有一下部保护层1113和一上部保护层1114。本实施例中用于喷墨头的基片104包括底片103以及位于该底片103上的上述各种薄膜层。
通路壁部件1109将喷墨通路1108彼此分隔开来。油墨通路1108位于和喷射口1101相对的那一侧上的端部与一共用油墨室1106相接。从一用来存储油墨的油墨箱中提供的油墨被暂时存储在共用油墨室1106内。共用油墨室1106所具有的油墨被输送进各个油墨通路1108并保持这样的状态，即在喷射口1101处呈新月形。在有选择地启动上述电热转换体时，油墨就会薄膜沸腾，从而产生气泡。油墨会随着这种气泡的增长而从喷射口1101中喷出。
在这一实施例的喷墨头中，构成所述共用引导电极层的多个薄层中的上部电极层1110c由高熔点金属制成。依照这种用于喷墨头的基片的结构，就位于发热部分1102下方的且最容易受发热部分1102所产生的热量影响的电极而言，至少最上层的薄层(上部电极层1110c)是由高熔点金属制成的，并且，该高熔点金属层起散热并降纸热效应的作用，而该金属层自身却不受所述热量的影响。因此，能避免或消除产生小丘，从而避免或消除在所说的起泡表面上产生凸出部分。
而且，由于通常把电极的回馈部分制成为一宽的导电层，所以，与分别为加热器设置电极回馈部分的情况相比，可以避免或消除电压降。
可以采用生产半导体所使用的薄膜成型技术来生产上述实施例的用于喷墨头的基片。首先，通过利用周知的薄膜成型技术在底片103上形成一下部绝缘层1111，从而使底片103的表面绝缘，所说的底片103是由单晶硅制成的，而下部绝缘层111则包括一层诸如氧化硅或氮化硅之类的无机材料。此后，诸如通过连续喷涂而将用作下部电极层的铝膜或类似的薄膜以及用作上部电极层的诸如由钽之类高熔点金属所构成的薄膜顺序地形成在底片103的绝缘表面上，从而形成了用于共用引导电极层的材料层，而所说的共用引导电极层则具有多层结构。在这种情况下，最好通过调节连续喷涂时的氩气压力使所述高熔点金属层上载有压应力。其次，同步地模制出用于共用引导电极层的多个材料层，从而形成了所说的共用引导电极。在图1A中，按一定的宽度和扁平形状来进行所说的模制操作。在形成上部绝缘层112之后，用周知的薄膜成形技术来类似地生产出用于喷墨头的基片。
图4A是从与图1A中相同方向来看的所述喷墨头之另一实施例的主要部分的概略剖面图，图4B是从与图1B中相同方向来看的图4A所示之主要部分的概略剖面图。
这一实施例在以下方面不同于前一实施例，即不把位于上部绝缘层1112下方的电极制成一有一定宽度和扁平形状的共同引导电极，而是把这些位于上部绝缘层1112下方的电极制成用于各个发热部分1102的分别独立的导电层。这些电极中的每一个都具有多层结构，该结构带有一上部电极层1110f和一下部电极层1110e，并且，上部电极层1110f是由高熔点金属制成的。依照这种用于喷墨头的基片的结构，就位于发热部分1102下方的且最容易受发热部分1102所产生的热量影响的电极而言，至少最上层的薄层(上部电极层1110f)是由高熔点金属制成的，并且，该高熔点金属层起散热并降低热效应的作用，而该金属层自身起不受所述热量的影响。因此，能避免或消除产生小丘，从而避免或消除在所说的起泡表面上产生凸出部分。
而且，在这一实施例的喷墨头中，由于下部电极是独立设置的，所以，可以防止通过该下部电极将各个发热部分1102所产生的热量传给相邻的发热部分。也可以消除通过该下部电极的散热而引起的能量损失。
通过以分别且独立地模制出上述电极层之材料层的方式改变前一实施例中所使用的模制结构，可以生产出本实施例中的用于喷墨头的基片。
图5A是显示本发明之喷墨头一个实施例的概略透视图。图5B是沿图5A所示之喷墨头的C—C’线的概略剖面图。此外，沿图5A所示之喷墨头的D—D’线的前述主要部分的概略剖面图与图1A所示的相同。
喷墨头12具有这样的结构，即可通过一诸如弹簧之类的弹性件将一树脂制成的顶板105压接于喷墨头用的基片104上。顶板105包括一喷射口平板1104，此平板上设置有喷射口1101；以及一通路壁部件1109，此部件与喷射口平板1104成整体。在顶板105内设置有一共用油墨室1106。通过一供给开口107可将油墨从一用于存储油墨的油墨箱中提供给共用油墨室1106。供给共用油墨室1106的油墨被输送进各个油墨通路1108并保持这样的状态，即在喷射口1101处呈新月形。在启动上述电热转换体以便发热时，会在油墨中产生包括油墨薄膜沸腾在内的状态变化，从而形成气泡。油墨会随这种气泡的增长而从喷射口1101中喷出。
图6是显示喷墨设备15的主要部分的概略透视图，一位于匣盒结构内的喷墨笔安装在上述喷墨设备上，而所说的匣盒结构则与图5A和图5B所示的喷墨头组合在一起。
当驱动电机264通过驱力传动齿轮262、260而正转或反转时，导螺杆256就会旋转。由于在支座16上设置有与导螺杆256之螺纹槽255相接合的销钉(未显示)，所以，支座16会随导螺杆256的旋转而沿箭头“a”和“b”方向往复移动。参照标号253表示一压纸板，该压纸板将纸张272压到位于支座16移动方向上的压印滚筒251上。参照标号258和259表示一光耦合件，此耦合件起基点位置探测装置的作用以便确认支座16的连杆257出现在该耦合件的范围内并切换电机264的旋转方向。参照标号11表示一盒式喷墨笔，此喷墨笔上设置有一油墨箱。参照标号265表示一罩帽，此罩帽用于罩住前述喷墨笔的喷墨口。罩帽265由一支承件270所支承。参照标号273表示一抽吸装置，此装置用于通过罩帽265来抽吸所说的喷墨口并用于通过罩帽265的开口271抽吸且复原所说的喷墨头。参照标号266表示一叶片，此叶片用于清洁设置有喷墨口的表面。参照标号268表示一用于使叶片266沿纵向方向移动的装置。上述部件均被支承在主体支承板267上。
通过参照以下实例可以更清楚地了解本发明。
图1A，1B和1C所示的用于喷墨头的一组基片按下述工序制造。
例1通过热氧化将一1.5μM厚的氧化硅制的下绝缘层1111形成于一单晶硅制的底板103上。在下绝缘层1111上，通过连续的喷镀，顺序地形成一5,500的Al层和一2,000厚的Ta层。在这种情况下，通过将喷镀的氩气压力调整在1.8Pa，使Ta层成形，以致其被施加一5×109dym/cm2的压应力。通过使用BCl3(46％)，Cl2(36％)和N2(18％)的混合气进行干蚀(dry—etching)，使Al层和Ta层同步模制，于是在该处形成一Al制的下电极层1110b和一Ta制的上电极层1110c，如图1B和1C所示。然后，通过等离子CVD形成一1.4μM厚的氧化硅上绝缘层1112，再使用氟化铵进行蚀刻，以形成接触通孔1105。通过喷镀，形成一600厚的氮化钽层并用蚀刻进行模制，于是形成了有图一所示形状的电阻层1103。在电阻层1103上，通过喷镀形成一5,500厚的纯Al层，并通过蚀刻进行模制，于是形成一单独电极1110a和一连接电极1110d，如图1A所示。另外，通过等离子CVD形成一1.0μM厚的氧化硅下保护层。在下保护层上，通过喷镀，形成一2,300厚的Ta上保护层1114。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基板10的一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例2图1A，1B和1C所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是上电极层的材料由Ta改为W。即，通过连续的喷镀，顺序地形成一5,500厚的Al层和一2,000厚的W层。这种情况下，通过将喷镀的氩气压力调整为如例1的值，使W层成形，以致其被施加一5×109dyn/cm2的压应力。通过与例1相同的方法用干蚀使Al层和W层同步模制。于是在该处形成Al制的下电极层1110b和W制的上电极层1110c，如图1B和1C所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例3图1A，1B和1C所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是上电极层的材料由Ta改为Cr。即，通过连续的喷镀，顺序地形成一5,500厚的Al层和一2,000厚的Cr层。这种情况下，通过将喷镀的氩气压力调整为如例1的值，使Cr层成形，以致其被施加一5×109dyn/cm2的压应力。通过与例1相同的方法用干蚀使Al层和Cr层同步模制。于是在该处形成Al制的下电极层1110b和Cr制的上电极层1110c，如图1B和1C所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例4图1A，1B和1C所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是上电极层的材料由Ta改为Ti。即，通过连续的喷镀，顺序地形成一5,500厚的Al层和一2,000厚的Ti层。这种情况下，通过将喷镀的氩气压力调整为如例1的值，使Cr层成形，以致其被施加一5×109dyn/cm2的压应力。通过与例1相同的方法用干蚀使Al层和Ti层同步模制。于是在该处形成Al制的下电极层1110b和Ti制的上电极层1110c，如图1B和1C所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例5图1A，1B和1C所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是上电极层的材料由Ta改为Mo。即，通过连续的喷镀，顺序地形成一5,500厚的Al层和一2,000厚的Mo层。这种情况下，通过将喷镀的氩气压力调整为如例1的值，使Mo层成形，以致其被施加一5×109dyn/cm2的压应力。通过与例1相同的方法用干蚀使Al层和Mo层同步模制。于是在该处形成Al制的下电极层110b和Mo制的上电极层1110c，如图1B和1C所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例6图1A，1B和1C所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是上电极层的材料由Ta改为Ti—Mo合金。即，通过连续的喷镀，顺序地形成一5,500厚的Al层和一2,000厚的Ti—Mo合金层(Mo5％，其余Ti)。这种情况下，通过将喷镀的氩气压力调整为如例1的值，使Ti—Mo合金层成形，以致其被施加一5×109dyn/cm2的压应力。通过与例1相同的方法用干蚀使Al层和Ti—Mo合金层同步模制。于是在该处形成Al制的下电极层110b和Ti—Mo合金的上电极层1110c，如图1B和1C所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例7图1A，1B和1C所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是上电极层的材料由Ta改为Ti—Cr合金。即，通过连续的喷镀，顺序地形成一5,500厚的Al层和一2,000厚的Ti—Cr合金(Al5％，其余Ti)层。这种情况下，通过将喷镀的氩气压力调整为如例1的值，使Ti—Cr合金层成形，以致其被施加一5×109dyn/cm2的压应力。通过与例1相同的方法用干蚀使Al层和Ti—Cr合金层同步模制。于是在该处形成Al制的下电极层110b和Ti—Cr合金制的上电极层1110c，如图1B和1C所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例8图1A，1B和1C所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是上电极层的材料由Ta改为Ti—Al合金。即，通过连续的喷镀，顺序地形成一5,500厚的Al层和一2,000厚的Ti—Al合金(Al5％，其余Ti)层。这种情况下，通过将喷镀的氩气压力调整为如例1的值，使Ti—Al合金层成形，以致其被施加一5×109dyn/cm2的压应力。通过与例1相同的方法用干蚀使Al层和Ti—Al合金层同步模制。于是在该处形成Al制的下电极层1110b和Ti—Al合金制的上电极层1110c，如图1B和1C所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例9图1A，1B和1C所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是下电极层的材料由Ti改为Cu。即，通过连续的喷镀，顺序地形成一5,500厚的Cu层和一2,000厚的Ta层。这种情况下，通过将喷镀的氩气压力调整为如例1的值，使Ta层成形，以致其被施加一5×109dyn/cm2的压应力。通过与例1相同的方法用干蚀使Cu层和Ta层同步模制。于是在该处形成Cu制的下电极层1110b和Ta制的上电极层1110c，如图1B和1C所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例10图1A，1B和1C所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是下电极层的材料由Al改为Al—Si合金。即，通过连续的喷镀，顺序地形成一5,500厚的Al—Si合金(Si10％，其余Al)层和一2,000厚的Ta层。这种情况下，通过将喷镀的氩气压力调整为如例1的值，使Ta层成形，以致其被施加一5×109dyn/cm2的压应力。通过与例1相同的方法用干蚀使Al—Si合金层和Ta层同步模制。于是在该处形成Al—Si合金制的下电极层110b和Ta制的上电极层1110c，如图1B和1C所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例11图1A，1B和1C所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是下电极层的材料由Al改为Al—Cu合金。即，通过连续的喷镀，顺序地形成一5,500厚的Al—Cu合金(Cu10％，其余Al)层和一2,000厚的Ta层。这种情况下，通过将喷镀的氩气压力调整为如例1的值，使Ta层成形，以致其被施加一5×109dyn/cm2的压应力。通过与例1相同的方法用干蚀使Al—Cu合金层和Ta层同步模制。于是在该处形成Al—Cu合金制的下电极层1110b和Ta制的上电极层1110c，如图1B和1C所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例12图4A和4B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是通过蚀刻使上电极材料层和下电极材料层进行模制的工序如下改变。即，与例1不同，是通过干蚀使Al层和Ta层在这种图形的基础上进行模制，使Al制的下电极层1110e和Ta制的上电极层1110f分别和独立地成形，如图4A和4B所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例13图4A和4B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例2中的相同方法制造，只是通过蚀刻使上电极材料层和下电极材料层进行模制的工序如下改变。即，与例2不同，是通过干蚀使Al层和W层在这种图形的基础上进行模制，使Al制的下电极层1110e和W制的上电极层1110f分别和独立地成形，如图4A和4B所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例14图4A和4B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例3中的相同方法制造，只是通过蚀刻使上电极材料层和下电极材料层进行模制的工序如下改变。即，与例3不同，是通过干蚀使Al层和Cr层在这种图形的基础上进行模制，使Al制的下电极层1110e和Cr制的上电极层1110f分别和独立地成形，如图4A和4B所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例15图4A和4B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例4中的相同方法制造，只是通过蚀刻使上电极材料层和下电极材料层进行模制的工序如下改变。即，与例4不同，是通过干蚀使Al层和Ti层在这种图形的基础上进行模制，使Al制的下电极层1110e和Ti制的上电极层1110f分别和独立地成形，如图4A和4B所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例16
图4A和4B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例5中的相同方法制造，只是通过蚀刻使上电极材料层和下电极材料层进行模制的工序如下改变。即，与例5不同，是通过干蚀使Al层和Mo层在这种图形的基础上进行模制，使Al制的下电极层1110e和Mo制的上电极层1110f分别和独立地成形，如图4A和4B所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例17图4A和4B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例6中的相同方法制造，只是通过蚀刻使上电极材料层和下电极材料层进行模制的工序如下改变。即，与例6不同，是通过干蚀使Al层和Ti—Mo合金层在这种图形的基础上进行模制，使Al制的下电极层1110e和Ti—Mo合金制的上电极层1110f分别和独立地成形，如图4A和4B所示。将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例18
图4A和4B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例7中的相同方法制造，只是通过蚀刻使上电极材料层和下电极材料层进行模制的工序如下改变。即，与例7不同，是通过干蚀使Al层和Ti—Cr合金层在这种图形的基础上进行模制，使Al制的下电极层1110e和Ti—Cr合金制的上电极层1110f分别和独立地成形，如图4A和4B所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例19图4A和4B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例8中的相同方法制造，只是通过蚀刻使上电极材料层和下电极材料层进行模制的工序如下改变。即，与例8不同，是通过干蚀使Al层和Ti—Al合金层在这种图形的基础上进行模制，使Al制的下电极层1110e和Ti—Al合金制的上电极层1110f分别和独立地成形，如图4A和4B所示。将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例20图4A和4B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例9中的相同方法制造，只是通过蚀刻使上电极材料层和下电极材料层进行模制的工序如下改变。即，与例9不同，是通过干蚀使Cu合金层和Ta合金层在这种图形的基础上进行模制，使Cu制的下电极层1110e和Ta合金制的上电极层1110f分别和独立地成形，如图4A和4B所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例21图4A和4B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例10中的相同方法制造，只是通过蚀刻使上电极材料层和下电极材料层进行模制的工序如下改变。即，与例10不同，是通过干蚀使Al—Si合金层和Ta合金层在这种图形的基础上进行模制，使Al—Si合金制的下电极层1110e和Ta合金制的上电极层1110f分别和独立地成形，如图4A和4B所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
例22图4A和4B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例11中的相同方法制造，只是通过蚀刻使上电极材料层和下电极材料层进行模制的工序如下改变。即，与例11不同，是通过干蚀使Al—Cu合金层和Ta合金层在这种图形的基础上进行模制，使Al—Cu合金制的下电极层1110e和Ta合金制的上电极层1110f分别和独立地成形，如图4A和4B所示。
将一聚砜制的顶板105压接于要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
比较例图2A和2B所示的用于喷墨头的一组基片，其按例1中的相同方法制造，只是形成上电极层和下电极层的工序如下改变。即，通过喷镀形成一7,500厚的纯Al层，并使用如例1的相同气体通过干蚀进行模制，于是，形成有单层Al结构的电极层1110g。
将一聚砜制的顶板105压接于按本实施例要制造喷墨头的一组基片10的每一个上，其是通过使用一弹簧(未示)完成的。于是就得到如图5A和5B的实施例所示的一组喷墨头12。在喷墨头12中，喷射孔1101的排列密度设定在16个喷咀/mm，喷射孔1101的数量设定在128个喷咀。
由例1和比较例得到的每个喷墨头12装在喷墨笔11中，喷墨笔11装在喷墨装置中，如图6所示，用上述喷墨装置15进行喷墨，而对各喷墨头进行强度试验。
图3是将例1的喷墨头与比较例(先有技术)进行喷墨耐久性试验所作比较的图表。在图3的图表中，纵座标表示喷墨的脉冲数，横座标表示起动电压(VOP)/气泡形成电压(Vth)的输入能量。即，图表显示了当加热器中之一根据横座标表示的输入能量而中断时由纵座标表示的喷墨脉冲的数量。对于例1和比较例，各试验了10个喷墨头，其平均值标在图3的表中。在这些试验中，喷墨脉冲的宽度是5μS。
如图3所示，例1中的喷墨头显示了很好的耐久性，其是比较例的喷墨头的4倍。
将有同样喷墨脉冲数的例1和比较例的喷墨头拆开，观察起泡表面的状态。结果，证实了在例1的喷墨头中，与比较例的喷墨头相比，在起泡表面观察到有很少的凸起部分。
在其他的例子中的喷墨头经历了同样的对比试验。结果，证实了其他例子中的每一个也显示了与例1相同的良好性能。
权利要求
1.一种用于喷墨头的基片，它包括一底片以及形成在该底片上的电热转换体，该电热转换体包括一电阻层以及一对与该电阻层相连的电极层，其中，上述位于一对电极层之间的电阻层起发热部分的作用以便产生用来喷墨的热能；其特征在于，成对电极层中的一个在所述发热部分的下方经过；位于发热部分下方的电极层具有多层结构，这种多层结构包括有多个薄层；上述多个薄层中的至少一个离所述发热部分最近，该薄层由在一个大气压下熔点为1500℃或更高的金属制成。
2.如权利要求1所述的用于喷墨头的基片，其特征在于所述金属在一个大气压下有2500℃或更高的熔点。
3.如权利要求1所述的用于喷墨头的基片，其特征在于所述金属是Ta，W，Cr，Ti，Mo，或一种合金，该合金包括从由Ta，W，Cr，Ti和Mo组成的一组中选出的至少两种或多种金属。
4.如权利要求1所述的用于喷墨头的基片，其特征在于所述金属是一种合金，该合金包括从由Ta，W，Cr，Ti和Mo组成的一组中选出的至少一种金属。
5.如权利要求1所述的用于喷墨头的基片，其特征在于最靠近所述发热部分的所述薄层被形成以至被施加一压应力。
6.如权利要求1所述的用于喷墨头的基片，其特征在于所述离开发热部分的各薄层由在一个大气压下熔点小于1500℃的金属制成。
7.如权利要求1所述的用于喷墨头的基片，其特征在于离开所述发热部分的各薄层由Al，Cu，Al—Si合金或Al—Cu合金制成。
8.如权利要求1所述的用于喷墨头的基片，其特征在于一绝缘层设在所述电阻层和所述离开发热部分的薄层之间。
9..如权利要求8所述的用于喷墨头的基片，其特征在于所述绝缘层由氧化硅或氮化硅制成。
10.如权利要求1所述的用于喷墨头的基片，其特征在于提供一组所述的发热部分。
11.如权利要求1所述的用于喷墨头的基片，其特征在于所述最靠近发热部分的薄层和所述离开发热部分的薄层以相同的模式成形。
12.如权利要求10所述的用于喷墨头的基片，其特征在于一组薄层是共用的引导电极，其为一组所述发热部分所共用。
13.如权利要求10所述的用于喷墨头的基片，其特征在于分离和独立地提供一组所述薄层，以对应于所述一组发热部分。
14.如权利要求1所述的用于喷墨头的基片，其特征在于至少所述底片的表面是绝缘的。
15.如权利要求1所述的用于喷墨头的基片，其特征在于在所述电热转换体上形成一保护层。
16.一种喷墨头，它包括一用于喷墨头的基片，此基本包括一底片以及形成在该底片上的电热转换体，该电热转换体包括一电阻层以及一对与该电阻层相连的电极层，其中，位于一对电极层之间的电阻层起发热部分的作用以便产生用来喷墨的热能；一油墨通路，此油墨通路被设置成对应于所说的发热部分；以及一用于喷墨的喷射口，该喷射口被设置成与前述油墨通路相通连；其特征在于，成对电极层中的一个在所述发热部分的下方经过位于发热部分下方的电极层具有多层结构，这种多层结构包括有多个薄层；以及上述多个薄层中的至少一个离发热部分最近，该薄层由在一个大气压下熔点为1500℃或更高的金属制成。
17.如权利要求16所述的喷墨头，其特征在于所述金属在一个大气压下有2500℃或更高的熔点。
18.如权利要求16所述的喷墨头，其特征在于所述金属是Ta，W，Cr，Ti，Mo，或一种合金，该合金包括从由Ta，W，Cr，Ti和Mo组成的一组中选出的至少两种或多种金属。
19.如权利要求16所述的喷墨头，其特征在于所述金属是一种合金，该合金包括从由Ta，W，Cr，Ti和Mo组成的一组中选出的至少一种金属。
20.如权利要求16所述的喷墨头，其特征在于最靠近所述发热部分的所述薄层被形成以至被施加一压应力。
21.如权利要求16所述的喷墨头，其特征在于所述离开发热部分的各薄层由在一个大气压下熔点小于1500℃的金属制成。
22.如权利要求16所述的喷墨头，其特征在于离开所述发热部分的各薄层由Al，Cu，Al—Si合金或Al—Cu合金制成。
23.如权利要求16所述的喷墨头，其特征在于一绝缘层设在所述电阻层和所述离开发热部分的薄层之间。
24.如权利要求23所述的喷墨头，其特征在于所述绝缘层由氧化硅或氮化硅制成。
25.如权利要求16所述的喷墨头，其特征在于提供一组所述的发热部分，对应于所述一组喷墨口分别提供所述一组发热部分。
26.如权利要求16所述的喷墨头，其特征在于所述最靠近发热部分的薄层和所述离开发热部分的薄层以相同的模式成形。
27.如权利要求25所述的喷墨头，其特征在于一组薄层构成一共用的引导电极，其为一组所述发热部分所共用。
28.如权利要求25所述的喷墨头，其特征在于分离和独立地提供一组所述薄层，以分别对应于所述一组发热部分。
29.如权利要求16所述的喷墨头，其特征在于所述电热转换体位于底片上，底片至少有绝缘表面。
30.如权利要求16所述的喷墨头，其特征在于在所述电热转换体上形成一保护层。
31.一种喷墨笔，包括一喷墨头，此喷墨头包括一用于喷墨头的基片，该基片带有一底片以及形成在该底片上的电热转换体，所说的电热转换体包括一电阻层以及一对与该电阻层相连的电极层，其中，上述位于一对电极层之间的电阻层起发热部分的作用以便产生用来喷墨的热能；一油墨通路，此油墨通路被设置成对应于所说的发热部分；以及一用于喷墨的喷射口，此喷射口被设置成与前述油墨通路相通连；以及一蓄墨器，此蓄墨器用于存储要供给上述喷墨通路的油墨；其特征在于，成对电极层中的一个在所述发热部分的下方经过；位于发热部分下方的电极层具有多层结构，这种多层结构包括有多个薄层；上述多个薄层中的至少一个离发热部分最近，该薄层由在一个大气压下熔点为1500℃或更高的金属制成。
32.一种喷墨装置，包括一喷墨头，此喷墨头包括；一用于喷墨头的基片，该基片带有底片以及形成在该底片上的电热转换体，所说的电热转换体包括一电阻层以及一对与该电阻层相连的电极层，其中，上述位于一对电极层之间的电阻层起发热部分的作用以便产生用来喷墨的热能；一油墨通路，此油墨通路被设置成对应于所说的发热部分；以及一用于喷墨的喷射口，此喷射口被设置成与前述油墨通路相通连；以及一用于安装上述喷墨头的装置；其特征在于，成对电极中的一个在所述发热部分的下方经过；位于该发热部分下方的电极层具有多层结构，这种多层结构包括有多个薄层；以及上述多个薄层中的至少一个离发热部分最近，该薄层由在一个大气压下熔点为1500℃或更高的金属制成。
全文摘要
一种用于喷墨头的基片，它包括一底片以及形成在该底片上的电热转换体，该电热转换体包括一电阻层以及一对与该电阻层相连的电极层，其中，上述位于一对电极层之间的电阻层起发热部分的作用，以便产生用来喷墨的热能；成对电极层中的一个在所述发热部分的下方经过；位于发热部分下方的电极层具有多层结构，这种多层结构包括有多个薄层；上述多个薄层中的至少一个离所述发热部分最近，该薄层由在一个大气压下熔点为1500℃或更高的金属制成。
文档编号B41J2/14GK1116991SQ95103
公开日1996年2月21日 申请日期1995年3月29日 优先权日1994年3月29日
发明者笠本雅己, 森利浩 申请人:佳能株式会社