专利名称：用于喷墨打印头的喷墨板的制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨板，该喷墨板构成喷墨打印机的打印头的一部分，喷墨打印头可以朝打印介质上喷墨以便在打印介质上形成所需的图像。
业已知道，喷墨板的外表面(与打印介质相对)可以涂敷具有不浸润特性的电镀涂层，有利于防止喷出的墨粘附于喷墨板。
为了确保可靠地防止喷出的墨粘附于喷墨板，有必要采用电镀涂层来覆盖喷墨板的整个外表面包括每个喷墨孔开口的边缘，从而防止墨粘附于每个喷墨孔开口的边缘。然而，控制电镀操作使形成的电镀层能够沿着每个喷墨孔开口的边缘向上延伸是很难的。尤其，为了满足近来进一步改善打印图像质量的要求，喷墨孔的直径和密度分别减少和增加了，这样沿着每个喷墨孔开口的边缘向上延伸形成电镀涂层是极其困难的。
业已知道一种方案，在此方案中电镀涂层能够延伸到每个喷墨孔的内表面，以便电镀涂层不仅覆盖每个喷墨孔的外表面而且覆盖每个喷墨板的内表面。这种装置有效地防止喷出的墨粘附于每个喷墨孔开口的边缘。然而，这种设置减少了每个喷墨孔内表面墨的浸润程度(附着力)，因为每个喷墨孔的内表面涂敷有具有不浸润特性的电镀涂层。喷墨孔内表面的减少的浸润程度使得可靠地在每个喷墨孔的开口形成所需形状的墨滴弯月面(meniscus of ink)(弯曲的自由表面)是困难的。
为了使得喷墨打印机以高精确度进行打印操作，有必要适当地控制在每个喷墨孔开口形成的弯月面的形状。这是因墨滴的喷射方向和喷出的墨滴的大小是根据弯月形状而变化。从这个意义上来说，已经开发了各种制造高精度喷墨板的技术为了获得合适的弯月形形状，从而改善喷墨打印机的性能。
作为一种在喷墨板上形成喷墨孔的技术，公知的一种工艺包括使用打孔机钻穿喷墨板步骤，该打孔机具有通常所设定的圆锥形状以形成所需的喷墨孔的形状。更明确地说，喷墨板的一部分(在喷墨板中形成喷墨孔的部分)沿着远离喷墨板的内表面朝喷墨板的外表面方向由打孔机塑性变形，这样在喷墨板变形部分的内表面和外表面分别形成一个凹进和一个凸起。然后，在喷墨板外表面形成的凸起用抛光粉打磨来除去，以便在喷墨板内表面形成的凹进转变为一个通孔作为喷墨孔。这种工艺的例子由日本专利申请JP-A-2000-289211披露。
作为形成不浸润电镀涂层的技术，公知的一种工艺包括掩涂(masking)喷墨板内表面和每个喷墨孔的内部表面的掩涂步骤，和在喷墨板的外表面形成不浸润电镀涂层的不浸润涂层形成步骤。更明确地说，在掩涂步骤中，采用一种树脂材料来覆盖喷墨板的内表面和每个喷墨孔内表面的锥形部分，以便喷墨板的外表面和每个喷墨孔的内表面的小直径端部分(该部分邻近喷墨板的外表面)不被掩涂。在不浸润涂层形成步骤中，形成不浸润涂层来覆盖喷墨板的外表面和每个喷墨孔的内表面的小直径端部分，该部分没有被树脂材料掩涂。这种工艺的例子由日本专利申请JP-A-2001-18398披露。
作为形成不浸润电镀涂层的另外一种技术，公知的一种工艺包括在喷墨板的内表面形成浸润涂层(由具有浸润特性的材料制成)的浸润涂层的形成步骤，和在喷墨板外表面和邻近喷墨板该外表面的每个喷嘴的内表面的端部分形成不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤。在不浸润涂层形成步骤中，浸润涂层作为掩涂成分，以便不浸润涂层不附着在以浸润涂层覆盖的喷墨板内表面上。这种工艺的例子由日本专利申请JP-A-H9-85956披露。
然而，在上述形成不浸润涂层的公知技术中，不浸润涂层不能精确地形成在喷墨板所要求的区域上，由于难于用树脂精确地覆盖喷墨孔内表面所要求的部分，或者难于在喷墨板的内表面上准确形成作为掩涂成分的浸润涂层。即在公知的技术中，很难在每个喷墨孔的浸润区域与不浸润区域之间稳定地形成所需的界线，不可能使每个喷墨孔具有合乎需要的喷墨特性。
(1)一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，该喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与该外表面相反的内表面；和多个喷墨孔，穿过衬底形成以便喷墨孔在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖衬底外表面的不浸润薄膜或涂层，该工艺包括(i)在衬底的内表面上掩涂抗蚀剂、并且用绝缘材料填充喷墨孔的掩涂步骤，使得抗蚀剂部分在外表面上从喷墨孔开口向外突出；(ii)采用电镀操作在外表面上形成不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤；和(iii)从衬底除去抗蚀剂的除掩涂步骤。
在根据本发明所述的方式(1)的工艺中，通过在衬底的内表面上涂敷作为绝缘材料的抗蚀剂并用抗蚀剂填充每个喷墨孔来实施掩涂步骤。在这个例子中，由于每个喷墨孔为通孔的形式，所以当每个喷墨孔填充抗蚀剂时，空气可以从每个喷墨孔排出，以便每个喷墨孔的内表面能可靠地用抗蚀剂掩涂。还有，在掩涂步骤中，喷墨孔用抗蚀剂填充，使得抗蚀剂部分从每个喷墨孔的开口(其开口位于衬底的外表面上)向外突出。这种方案确保了每个喷墨孔(包括邻近开口的部分)的内表面全部可靠地被树脂材料掩涂，从而防止在每个喷墨孔的内表面的一些部分错误地形成不浸润涂层。应该注意抗蚀剂向外突出的部分可以在实施不浸润涂层形成步骤之前或者之后除去。当抗蚀剂的突出部分在不浸润涂层形成步骤之前除去，可以通过刨平或者磨平衬底的外表面，例如，采用抛光或者研磨操作。当抗蚀剂的突出部分在不浸润层形成步骤之后除去，该突出部分可以与在除掩涂步骤中的非突出部分一起除去。也应该注意在方式(1)中所描述的技术特征适用于下面描述的方式(2)-(11)的任一方式所限定的工艺。
(2)一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，该喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与外表面相反的内表面；和多个喷墨孔，穿过衬底形成以便在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖衬底外表面的不浸润涂层。所述工艺包括(i)把衬底设置在一支撑物上的衬底设置步骤，使得其外表面位于内表面的下面，外表面上的喷墨孔的开口不接触所述支撑物；(ii)在内表面上涂敷绝缘材料、并且用绝缘材料填充喷墨孔的掩涂步骤；(iii)在外表面上形成不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤；和(iv)从衬底除去绝缘材料的除掩涂步骤。其中该掩涂步骤包括(ii-1)在衬底内表面上设置作为绝缘材料的抗蚀剂的绝缘材料设置步骤；和(ii-2)在设置在内表面上的抗蚀剂上设置一棒状物的棒式涂敷步骤，并且沿着平行于内表面方向相对于另一个移动棒状物或者移动衬底，使得在衬底的外表面上抗蚀剂部分从喷墨孔的开口向外突出。
根据本发明方式(2)所述的工艺包括把衬底设置在所述支撑物上的衬底设置步骤，使外表面上的喷墨孔的开口不接触所述支撑物；因此，在棒式涂敷步骤过程中，所述棒状物沿着平行于内表面的方向在设置在内表面上的抗蚀剂上移动，防止抗蚀剂向外突出的部分粘附于衬底的外表面，从而避免了用抗蚀剂错误地掩涂外表面。即如同在上面所述的工艺中一样，不浸润涂层可以在整个外表面上可靠地形成。这样，在不减少每个喷墨孔内表面的浸润性的情况下，可以使得所制造的喷墨板的每个喷墨孔被堵塞风险达到最小化。应该注意可以采用方式(5)中所述的工艺通过钻孔衬底形成喷墨孔，或者也可以采用其它工艺形成。
(3)一种根据方式(2)所述的工艺，其中所述支撑物具有一个大高度部分和一个小高度部分，并且其中在衬底设置步骤中，把衬底设置在所述支撑物上，使衬底被大高度部分支撑，而每个喷墨孔的开口位于小高度部分的上方。
(4)一种根据方式(2)或者(3)所述的工艺，其中实施棒式涂敷步骤使得抗蚀剂的每个突出部分从相应的喷墨孔的一个开口向外突出至少1μm。
(5)一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，该喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个对着该外表面的内表面；和多个喷墨孔，穿过衬底形成以便在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖衬底外表面的不浸润涂层。所述工艺包括(i)从衬底的内表面向外表面给衬底打孔，在衬底上形成作为喷墨孔的通孔形成步骤，；(ii)在衬底的内表面上涂敷绝缘材料、并且用绝缘材料填充喷墨孔的掩涂步骤；(iii)刨平或者磨平外表面的表面整平步骤；(iv)采用电镀操作在外表面上形成不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤；和(v)从衬底除去绝缘材料的除掩涂步骤。
在根据本发明所述的方式(5)的工艺中，通过在衬底的内表面上涂敷绝缘材料(例如抗蚀剂)并用绝缘材料填充每个喷墨孔来实施掩涂步骤。由于每个喷墨孔为通孔的形式，所以当每个喷墨孔填充绝缘材料时，空气就可以从每个喷墨孔排出，以便每个喷墨孔的内表面可以可靠地用绝缘材料掩涂。还有，在掩涂步骤中，可以在每个喷墨孔内涂敷绝缘材料，这样绝缘材料部分从喷墨孔的开口(其开口位于衬底的外表面上)向外突出。绝缘材料向外突出的部分可以在表面整平步骤中被除去，在表面整平步骤中衬底的外表面可以采用抛光或者研磨操作。这种方案可确保每个喷墨孔的内表面被绝缘材料可靠地掩涂，而不会错误地用绝缘材料掩涂外表面。换句话说，由于这种方案，掩涂区域和非掩涂区域之间的界线可以与每个喷墨孔的内表面和衬底的外表面的交线相吻合。因此，本工艺确保了仅在所要求区域上，即在衬底的外表面上可靠地形成不浸润涂层，从而在不减少每个喷墨孔内表面浸润性的情况下使得所制造的喷墨板的每个喷墨孔的堵塞危险最小化。此外，在表面整平步骤中，不仅可以除去向外突出的部分，而且可以除去在通孔形成步骤中在喷墨孔开口的边缘上形成的毛刺。同时除去绝缘材料向外突出的部分和毛刺使得工艺的步骤数量减少了。
(6)根据方式(5)所述的工艺，其中在掩涂步骤中采用抗蚀剂作为绝缘材料填充喷墨孔，使得抗蚀剂部分从衬底喷墨孔的外表面的开口向外突出。
(7)根据方式(5)或(6)所述的工艺，其中掩涂步骤包括(ii-1)在衬底内表面上设置作为绝缘材料的抗蚀剂的绝缘材料设置步骤；和(ii-2)在设置在内表面上的抗蚀剂上设置一棒状物的棒式涂敷步骤，并且沿着平行于内表面方向相对地移动棒状物或者移动衬底，这样在衬底的外表面上抗蚀剂部分从喷墨孔的开口向外突出。
(8)根据方式(6)或(7)所述的工艺，其中每个抗蚀剂部分从相应的一个喷墨孔的开口向外突出至少1μm。
(9)根据方式(5)至(8)中任意一种所述的工艺，其中采用抛光或者研磨操作来实施表面整平步骤，在此操作中，抗蚀剂的向外突出的部分与在通孔形成步骤中形成在喷墨孔的开口的边缘外表面上的毛刺一起被除去。
(10)一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，该喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与该外表面相反的内表面；和多个喷墨孔，穿过衬底形成以便在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖衬底外表面的不浸润涂层。所述工艺包括(i)在内表面上涂敷绝缘材料、并且用绝缘材料填充喷墨孔的掩涂步骤，把衬底放置在由作为绝缘材料的抗蚀剂形成的抗蚀涂层上，使得内表面与抗蚀涂层接触，以便由于抗蚀剂的毛细管作用喷墨孔被抗蚀剂填充；(ii)采用电镀操作在外表面上形成不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤；和(iii)从衬底除去抗蚀剂的除掩涂步骤。
在根据本发明方式(10)所述的工艺中，通过把衬底设置在抗蚀涂层上使得内表面接触抗蚀涂层来实施掩涂步骤，从而由于抗蚀剂的毛细管作用每个喷墨孔被抗蚀剂填充。抗蚀剂具有如此大的粘度以至于使得抗蚀涂层部分(该部分位于每个喷墨孔的正下方)克服重力被向上吸引进入到每个喷墨孔，这样抗蚀涂层被吸引部分的顶端在衬底的外表面上从相应的喷墨孔的开口向外稍微突出。在这个例子中，抗蚀剂的被吸引部分不覆盖外表面，因为抗蚀剂的毛细管作用只发生在狭窄空间内，即在每个喷墨孔内部的空间内。因此，在掩涂步骤中，外表面不会被抗蚀剂错误地掩涂，这样不浸润涂层可以在整个外表面上可靠地形成。因此，在不减少每个喷墨孔内表面的浸润性的情况下，所制造的喷墨板的每个喷墨孔被堵塞危险可以达到最小化。应该注意象在上述方式(5)的工艺中一样，可以通过给衬底打孔形成喷墨孔，或者用其它工艺形成。
(11)一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，该喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与外表面相反的内表面；和多个喷墨孔，穿过衬底形成以便在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖衬底外表面的不浸润涂层。所述工艺包括(i)采用掩涂成分覆盖衬底内表面的掩涂步骤；(ii)在外表面和喷墨孔的内表面形成不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤；(iii)从衬底除去掩涂成分的除掩涂步骤；和(iv)照射覆盖喷墨孔内表面的不浸润涂层部分的照射步骤，使得不浸润涂层被照射的部分失去不浸润特性。
在根据本发明方式(11)所述的工艺中，通过用掩涂成分覆盖衬底的内表面来实施掩涂步骤。不像上面根据方式(1)-(10)所描述的工艺那样，每个喷墨孔的内表面不必被掩涂。在照射步骤中，覆盖每个喷墨孔内表面的不浸润涂层部分被照射(例如，使用诸如激光和等离子体的高能辐射)，以便失去其不浸润特性，然后具有浸润特性。在这个例子中，不浸润涂层的其它部分，即覆盖外表面而不是每个喷墨孔的内部表面的部分，不被照射，从而保持了其的不浸润特性。这样，象以上描述的工艺一样，在不减少每个喷墨孔的内部表面的浸润性的情况下，可以使得所制造的喷墨板的每个喷墨孔的堵塞危险达到最小化。应该注意可以采用上述方式(5)中所述的工艺通过给衬底打孔来形成喷墨孔，或者也可以采用其它工艺形成。
(12)一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，该喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与外表面的对面相反的内表面；和多个喷墨孔，穿过衬底形成以便在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖衬底外表面的不浸润涂层。所述工艺包括(i)使衬底的多个部分塑性变形的变形步骤，在此步骤中沿着离开内表面朝向外表面的方向形成喷墨孔，使得在衬底的每个变形部分的内表面和外表面分别形成凹进和凸出；(ii)在内表面和凹进的内表面形成覆盖薄膜或者涂层的覆盖涂层形成步骤；(iii)使外表面变得平滑的表面整平步骤，以便在衬底的每个变形部分的外表面形成的凸出被除去，从而在衬底的每个变形部分的内表面内形成的凹进变为相应的一个喷墨孔；和(iv)采用电镀操作在外表面上形成不浸润涂层的不浸润涂层的形成步骤。
在根据本发明方式(12)所述的工艺中，每个凸出在表面整平步骤中被除去，在内表面和每个凹进的内表面上形成覆盖涂层之后通过整平外表面，使得每个凹进转变为相应的喷墨孔。由于这种方案，形成在每个喷墨孔的内表面上的覆盖涂层的端面精确地与衬底的外表面齐平，以便在不浸润涂层形成步骤中作为掩涂成分的覆盖涂层可以在每个喷墨孔的内表面上精确地形成，这样，每个喷墨孔的内表面没有任何部分不被覆盖涂层掩涂，并且衬底的外表面没有任何部分被覆盖涂层错误地掩涂。换句话说，由于这种方案，掩涂区域和非掩涂区域之间的界线可以与每个喷墨孔的内表面和衬底的外表面之间的交线相吻合。因此，本工艺确保了仅在所要求区域上，即衬底的外表面上可靠地形成不浸润涂层，从而在不减少每个喷墨孔内部表面浸润性的情况下使得所制造的喷墨板的每个喷墨孔被堵塞的风险最小化。
如果实施了表面整平步骤之后实施覆盖涂层形成步骤，即如果在作为喷墨孔的通孔形成之后形成覆盖涂层，则该覆盖涂层将可能在邻近每个喷墨孔开口的衬底的外表面部分上错误地形成。这导致在邻近每个喷墨孔的开口的部分上形成不浸润涂层失败，从而每个喷墨孔不可能具有合乎需要的喷墨特性。
在根据本发明方式(12)所述的工艺中，在表面整平步骤之前实施覆盖涂层形成步骤，覆盖涂层的端面可以与衬底的外表面齐平，以便在不浸润涂层形成步骤中作为掩涂成分的覆盖涂层可以在每个喷墨孔的内表面上精确地形成，而没有在邻近每个喷墨孔的开口的衬底的外表面的上述部分上错误地形成。在每个喷墨孔的内表面精确地形成覆盖涂层使得在每个喷墨孔的开口处可靠地形成所需形状的黑的新月形。
(13)根据本发明方式(12)所述的工艺，其中在内表面和凹进的内表面形成的覆盖涂层是一个绝缘薄膜或绝缘涂层。
(14)根据本发明方式(13)所述的工艺，其中在绝缘涂层形成步骤中形成的绝缘涂层的厚度不小于在不浸润涂层形成步骤中所形成的不浸润涂层的厚度。
在根据本发明方式(14)所述的工艺中，调节绝缘涂层的厚度使得不浸润涂层不超出每个喷墨孔，即不浸润涂层不从每个喷墨孔的内表面向喷墨孔的轴线突出。
因为不浸润涂层是通过电解电镀在其形成过程中以各向同性的方式生成的，所以如果绝缘涂层的厚度小于不浸润涂层的厚度，不浸润涂层会从在每个喷墨孔的内表面上形成的绝缘涂层向喷墨孔的轴线突出。如果所形成的不浸润涂层超出每个喷墨孔，一碰撞该不浸润涂层，该涂层的超出部分就会很容易破裂，从而破坏喷墨的精确度。因此，根据方式(14)所述的这种方案可有效地使不浸润涂层的破裂风险最小化，从而避免破坏喷墨的精确度，如果不合乎需要地改变每个喷墨孔的开口的配置会造成喷墨精确度破坏。
在根据上述方式(13)或者(14)的工艺中，优选地，象在绝缘涂层形成步骤中形成的绝缘涂层一样形成由二氧化硅制成的薄膜或者涂层。更加优选地，象在下面描述的根据方式(15)所述的工艺一样，形成含碳的由二氧化硅制成的涂层，而不是形成基本没有杂质的高纯度二氧化硅制成的涂层。
(15)根据本发明方式(13)或者(14)所述的工艺，其中在内表面和凹进的内表面内形成的绝缘涂层由含碳的二氧化硅制成。
尽管业已知道，二氧化硅被用来覆盖喷墨板衬底的内表面和每个喷墨孔的内表面，但是由高纯度二氧化硅层易于在表面整平步骤中从衬底除去，因为高纯度二氧化硅的脆性是固有的。除去二氧化硅涂层导致在衬底的非要求部分上，诸如每个喷墨孔的内表面上形成不浸润涂层，从而导致每个喷墨孔的内表面浸润性不符合需要地减少。
在根据本发明方式(15)所述的工艺制造的喷墨板中，绝缘涂层由含碳的二氧化硅层制成，并且因此比由高纯度的二氧化硅制成的绝缘涂层的薄膜应力低。由于较低的薄膜应力，防止了在表面整平步骤中绝缘涂层被不希望地从衬底除去，从而，可以避免每个喷墨孔的内表面的浸润性不希望地减少。应该注意含碳的二氧化硅涂层可以根据CVD方法在低温下(例如150℃)形成。
(16)根据本发明方式(12)-(15)中任何一种所述的工艺，其中在变形步骤中衬底的内表面内形成凹进，使得凹进的深度不小于衬底的厚度。
(17)根据本发明方式(12)所述的工艺，其中在内表面和凹进的内表面内形成的覆盖涂层为在一定条件下可氧化的金属涂层，在此条件下衬底不氧化，该工艺进一步包括在实施不浸润涂层形成步骤之前，实施涂层氧化步骤，以便氧化在内表面和每个喷墨孔的内表面上形成的金属涂层，这样金属涂层转变为氧化薄膜或者氧化涂层。
在根据本发明方式(17)所述的工艺中，变形步骤之后紧跟着实施覆盖涂层形成步骤，该覆盖涂层形成步骤形成由金属材料制成的金属涂层，该金属材料在一定条件下可氧化，在此条件下衬底不氧化。实施了表面整平步骤之后，实施涂层氧化步骤以氧化金属涂层，以便金属涂层转变为具有绝缘性质的氧化涂层。因此，在实施不浸润涂层形成步骤之前，象在根据上述的方式(13)所述的工艺中一样，在每个喷墨孔内表面上形成的氧化涂层或者绝缘涂层的端面精确地与衬底的外表面齐平。在不浸润涂层形成步骤中作为掩涂成分的绝缘涂层可以在每个喷墨孔的内表面上精确地形成，而每个喷墨孔的内表面没有任何部分不被绝缘涂层掩涂，并且衬底的外表面没有任何部分被绝缘涂层错误地掩涂。因此，本工艺确保了仅在所要求区域上，即衬底的外表面上可靠地形成不浸润涂层，从而在不减少每个喷墨孔内表面浸润性的情况下使得所制造的喷墨板的每个喷墨孔被堵塞的风险最小化。
(18)根据本发明方式(17)所述的工艺，其中在金属涂层形成步骤中形成的金属涂层的厚度不小于在不浸润涂层形成步骤中形成的不浸润涂层的厚度。
在根据本发明方式(18)所述的工艺中，调节金属涂层的厚度使得不浸润涂层不超出每个喷墨孔，即使得不浸润涂层不从每个喷墨孔的内表面向喷墨孔的轴线突出。
因为不浸润涂层是通过电解电镀在形成过程中以各向同性的方式生成的，所以如果金属氧化层的厚度小于不浸润涂层的厚度，不浸润涂层会从在每个喷墨孔的内表面上形成的金属氧化层向喷墨孔的轴线突出。如果所形成的不浸润涂层超出每个喷墨孔，一碰撞该不浸润涂层，该涂层的超出部分就会很容易破裂，从而破坏喷墨的精确度。因此，根据方式(18)所述的这种方案可有效地使不浸润涂层的破裂风险最小化，从而避免了喷墨精确度的破坏，如果不合乎需要地改变每个喷墨孔的开口的结构会造成喷墨精确度的破坏。
(19)根据本发明方式(17)或者(18)所述的工艺，其中衬底由不锈钢制成，并且其中在金属涂层形成步骤中形成钽涂层作为金属涂层。
(20)根据本发明方式(17)或者(18)所述的工艺，其中衬底由不锈钢制成，并且其中在金属涂层形成步骤中形成铜涂层作为金属涂层。
在根据本发明方式(19)或者(20)所述的工艺中，衬底由具有抗腐蚀保护性能的不锈合金或不锈钢制成，作为金属涂层的钽涂层或者铜涂层在大气环境下加热该金属涂层可以使其氧化而不影响衬底。这样，金属涂层可以容易地转变为氧化涂层。
(21)根据本发明(17)-(20)任一方式所述的工艺，其中在变形步骤中衬底的内表面内形成凹进，使得凹进的深度不小于衬底的厚度。
装有四个打印头2的喷墨打印机1具有介质入口部分11和介质出口部分12，分别位于如
图1所示的左侧和右侧。作为打印介质的纸张通过介质进入部分11进入，然后由包括在打印机1内的介质传送机构传送到介质出口部分12。
该打印机1的介质传送机构由一对介质进给滚轮5，5构成，该滚轮位于介质入口部分11的下游侧，介质传送带8以环带的形式绕在驱动皮带轮6和从动皮带轮7上。介质进给滚轮5，5相互配合沿着右向(即朝向介质传送带8)进给纸张。由滚轮5，5进给的纸张传输到由环带8的上平面部分构成的传送表面上，然后由于环带8在驱动皮带轮6的转动作用下以顺时针方向循环运动(如图1所示)，纸张沿着右向移动。在此例中，由于环带8的外围表面涂有粘附纸张的硅涂层，所以纸张可靠地保持在传送表面上。而且，与传送带8一起移动的纸张被保持件9施加一个力到传送带8的传送表面上，以便纸粘附于传送表面，而不会向上移位离开传送表面。
介质分离器10设置在介质传送带8的下游侧，用以把纸张(到达介质传送带8的下游端)和传送带8分离。这样，与传送带8分离的纸移动到介质出口部分12。
四个打印头2分别喷四种颜色的墨(红紫色、黄色、蓝色和黑色)，这四个打印头2平行于介质传送方向排列成一条直线，纸张沿着介质传送方向由上述介质传送机构传送。如图2所示，图2是打印头2的底视图，每个打印头2为一般的矩形体，沿着垂直于介质传送方向的方向是细长的。每个打印头2的下部由具有下表面的层压结构部分18构成，在该部分中多个具有微小直径的喷墨孔13处于畅通状态，以便墨水通过喷墨孔13向下喷射。打印头2的层压结构的下表面与传送表面(即环带8的上平面部分)相对，它们之间的很小的间隙提供了一个介质传送通道。当由介质传送带8传送的纸张经过四个打印头2的正下方时，四个打印头2通过喷墨孔13分别将四种颜色的墨水喷到纸张的打印表面(即上表面)，以便在纸的打印表面形成所需的彩色图像。
每个打印头2通过固定器15连接于(与打印机1主体联系的)部件14，固定器15具有一垂直延伸部分15a和水平延伸部分15b，如图3所示成倒T形。固定器15的垂直延伸部分15a连接于与打印机1主体相联的部件14。打印头2连接于固定器15的水平延伸部分15b的下表面，打印头2由隔板部分40、基块部分17和层压结构部分18构成，它们按照所描述的顺序排列。换句话说，基块部分17和层压结构部分18通过隔板部分40连接于固定器15。基块部分17包含多个一个放置在另一个上面的板，并且在其内形成有供墨通道17a。从供墨源(未示出)提供的墨通过供墨通道17a输送到层压结构部分18的进墨口18a。
每个喷墨打印头2的层压结构部分18包括一个墨道形成单元20，在该单元中形成多个压力腔34和喷墨孔13，和多个连接于墨道形成单元20上表面的致动器单元19。如图4所示，墨道形成单元20由不锈材料制成的九个薄板21-29构成。薄板25-27(即从墨道形成单元20上面数第五板至第七板)相互配合来形成一个与上述进墨口18a连通的复写腔30。在第四板24内形成一个与复写腔30相连通的连通孔31并在第三板23内形成一个限制通道32。
限制通道32通过在第二板22内形成的连通孔33与在第一板21内形成的压力腔34的一端连通。压力腔34的另一端通过贯穿第二板至第八板22-28形成的连通通道35与在第九板(喷墨板)29形成的相应的喷墨孔13之一连通。压力腔34内的墨通过上述相应的一个致动器单元19启动被加压，以便加压的墨通过相应的一个喷墨孔13喷出。
在如上面描述所构成的喷墨打印头2内，从供墨源提供的墨通过供墨通道17a和进墨口18a输送到复写腔30，然后通过连通孔31、限制通道32和连通孔33输送到压力腔34。压力腔34内的墨通过致动器单元19的启动被加压，以便加压的墨从通过与连通通道35与压力腔34相连通的喷墨孔13喷出。
上述复写腔30、压力腔34、限制通道32、连通孔31，33和连通通道35设置有采用蚀刻操作在薄板21-28内形成的小孔。喷墨孔13为采用冲压操作穿过喷墨板形成的通孔，下文将详细描述。
致动器单元19由多个厚度很薄的压电片构成，由锆钛酸铅(PET)陶瓷材料制成。压电片相互层压，压电片之间穿插一个由银钯(Ag-Pd)金属材料制成的电极薄膜，这样为每个压力腔34提供可变形部分。在此方案中，当在相应的一对电极之间施加预定的电压值时，致动器单元19的每个可变形部分朝一个相应压力腔34变形成凸起。由于致动器单元19的可变形部分的凸起变形，压力腔34的容积减小，从而压力腔34内的墨被加压喷出。
如图3所示，柔韧扁平电缆41从层压结构部分18沿着向上的方向弯曲延伸。每个扁电缆41，如图4所示，在其端部连接于层压结构部分18的致动器单元19的上表面，以便设置在致动器单元19内的电极通过设置在扁平电缆41内的电线电连于一个可操作的驱动器IC(未示出)，以控制打印操作。附图标记42表示带粘性的硅，该带粘性的硅覆盖层压结构部分18的侧表面并覆盖与连接于致动器单元19的上表面的端部相邻近的扁平电缆41的一部分。由于设置有带粘性的硅，其保护扁平电缆41的邻近部分不过度弯曲。还有，该带粘性的硅用来密封致动器单元19，以防止墨或者其它物质进入致动器单元19。
墨道形成单元20的九个薄板21-29最底部的一个设置为喷墨板29，其下表面涂有不浸润电镀涂层。形成不浸润电镀涂层以覆盖喷墨板29的整个下表面，即甚至覆盖每个喷墨板下表面邻近相应一个喷墨孔13的开口的部分，以便有利地防止喷出的墨粘附于喷墨孔13的开口，从而避免积聚在喷墨孔13的开口的墨堵塞喷墨孔13。应该注意喷墨板29的下表面(对着打印介质的表面)也可以称为外表面，而喷墨板29的上表面可以称为内表面，因为喷墨板29的上表面与薄板28接触而不是露在外面。
将通过举例方式来描述在喷墨板29上形成不浸润电镀涂层的各种工艺。在下述的每个工艺中，在喷墨板29和其它薄板21-28相互层压连接在一起之前在喷墨板29上形成不浸润电镀涂层。
图5示出在喷墨板29上形成不浸润电镀涂层的工艺之一。该工艺初始步骤为在由不生锈材料制成的衬底内形成作为喷墨孔13的通孔的通孔形成步骤。由采用冲压操作来实施该通孔形成步骤，在冲压操作中采用具有多种凸起50的上模。每个在冲压操作中作为打孔冲头凸起50被构造成用来形成喷墨孔13所需的形状，通常为圆锥形，以便所形成的孔13为锥形孔。如图5(a)和(b)所示，通过从衬底的内表面60b向衬底的外表面60a给衬底打孔形成每个通孔13。在这个例子中，适当调节上模相对于衬底60或者下模向下位移的量以确保每个打孔冲头50与衬底的适当的啮合量。应该注意衬底60的厚度为50-75μm，而每个喷墨孔13在最小部分(在外表面60a上的开口处)测量的直径大约为15-20μm。
通孔形成步骤之后紧跟着实施掩涂步骤以掩涂没有涂敷不浸润电镀涂层的衬底的表面。掩涂步骤包括衬底除油步骤、绝缘材料设置步骤、棒式涂敷步骤和绝缘材料处理步骤。首先实施衬底除油步骤，通过把衬底60浸泡在适当的碱性溶液中使衬底60除油。然后实施绝缘材料设置步骤，在衬底60的内表面60b上放置作为绝缘材料的热处理的抗蚀剂。根据所谓的“棒式涂敷”方法实施棒式涂敷步骤，在棒式涂敷工艺中棒状物57在设置在内表面60b上的抗蚀剂上以大约10-60mm/s的移动速度沿着平行于内表面60b的方向移动，如图5(c)所示，这样在衬底60的外表面60a上抗蚀剂51的部分51a从喷墨孔13的开口13a向外突出。在棒状物57相对于衬底60的移动过程中，棒状物57与衬底60之间的距离固定不变。适当调整上述的移动速度、抗蚀剂51的粘性和(在绝缘材料设置步骤中在内表面上设置的)热处理的抗蚀剂51的量，以便抗蚀剂51的每个上述部分51a从相应的开口13a突出1-5μm。
在棒式涂敷步骤中，由于每个喷墨孔13为通孔的形式，所以抗蚀剂51填充每个喷墨孔13时，空气可以通过开口13a从每个喷墨孔13排出，以便每个喷墨孔13的内表面可以被抗蚀剂51可靠地掩涂。紧跟着棒式涂敷步骤的是绝缘材料处理步骤，在此步骤中衬底60在100℃的高温下停留几分钟，从而抗蚀剂51被处理。
紧跟着掩涂步骤的是衬底60的外表面整平步骤，实施此步骤来整平衬底60的外表面60a。即衬底60的外表面60a被抛光或者研磨来除去在通孔形成步骤的冲压操作中不可避免地形成在每个通孔13的开口13a边缘的毛刺13b。而且，在研磨操作中，从通孔13的开口13a向外突出的抗蚀剂51的部分51a与毛刺13b一起被除去在研磨操作中通过除去抗蚀剂51的突出部分51a，形成抗蚀剂51的平端表面51b，使得每个平端表面51b与衬底的外表面60a齐平，如图5(d)所示。这样，每个通孔13a内积聚的抗蚀剂51既不从通孔13的开口13a(即从衬底60的外表面60a)凹进也不凸出。因此，每个喷墨孔13的内表面，甚至在其邻近相应开口13a的部分，完全被抗蚀剂所掩涂，而衬底60的外表面60a甚至其邻近相应开口13a的部分完全不被掩涂或者完全暴露在外。
紧跟着表面整平步骤的是不浸润涂层形成步骤，实施该步骤以在衬底60的外表面60a上形成不浸润涂层。在这个不浸润涂层形成步骤中，衬底60首先浸泡在硝酸盐水溶液中进行酸活化。然后，对于衬底60采用放电(strike)镍电镀，以确保不浸润涂层对于不锈钢制成的衬底60具有足够高的粘度。在此例中，除了放电镍电镀外，如果需要，也对衬底60可采用氨基磺酸镍电镀。在衬底60的外表面60a上以防水电镀涂层52的形式来形成不浸润涂层，不浸润涂层形成步骤即完成，如图5(e)所示。在本实施例中，防水电镀涂层52由镍-聚四氟乙烯(Ni-PTFE)形成，厚度为0.5-3.0μm。
当在衬底60的外表面形成防水电镀涂层52时，在掩涂有树脂51的内表面60b上和每个喷墨孔13的内表面上不形成防水电镀涂层52。用树脂掩涂衬底60的内表面60b有效地使得衬底60或者喷墨板29令人满意地在内表面用粘合剂连接于其它板(具体说，第八板28)，因为如果喷墨板29的内表面覆盖了防水电镀涂层，那么喷墨板29就不能以足够高的粘结强度在内表面粘结于其它板。而且，用树脂51掩涂喷墨孔13的内表面可有效地在喷墨孔13的开口处可靠地形成所需形状的弯月形，因为如果喷墨孔13的内表面用防水电镀涂层覆盖，那么由于喷墨孔13的内表面浸润性的大量降低，就不可能形成所需形状的弯月形。
如上所述，在掩涂步骤中，每个喷墨孔13的内表面，甚至在其邻近相应开口13a的部分完全被掩涂，而衬底60的外表面60a，甚至在其邻近相应开口13a的部分完全不被掩涂或者完全暴露在外。在不浸润涂层形成步骤中，形成防水电镀涂层52以覆盖衬底60的暴露在外的外表面，包括衬底60每个邻近相应喷墨孔13的开口13a的外表面60a的部分，而不在每个喷墨孔13的内表面上错误地形成涂层52。因此，可靠地防止从喷墨孔13喷出的墨粘附于每个喷墨孔13的开口13a的边缘，从而避免了由于墨在喷墨孔13的开口内积聚而堵塞喷墨孔13，并且在不必经常清洁打印头的情况下，避免了所打印图像质量的变坏。并且，由于防水电镀涂层52不覆盖每个喷墨孔13的内表面的任何部分，所以每个喷墨孔13的内部表面的浸润性被良好地保持，从而避免喷墨精确性的破坏。
紧跟着不浸润涂层形成步骤的是从衬底60除去抗蚀剂51的除掩涂步骤，通过把衬底60浸泡在氢氧化钠水溶液中大约十分钟除去抗蚀剂51。在此例中，优选地，浸泡在氢氧化钠水溶液中的衬底60进行超声波振动，以便更容易从衬底60除去抗蚀剂51。
紧跟着除掩涂步骤的是清洁衬底60的清洁步骤。在清洁步骤中，在衬底以300-400℃高温加热后，衬底60进行超声波清洁或者其它种类的水清洁以清洁例如在每个喷墨孔13内残留的抗蚀剂51的碎屑。
实施上述步骤得到如图5(f)所示的喷墨板29。这样得到的喷墨板29和其它薄板21-28相互层压粘结在一起形成墨道形成单元20。
图6示出在喷墨板29上形成不浸润电镀涂层的另一种工艺。象图5所示出的上述工艺一样，本工艺以在衬底60内通过冲压操作形成作为喷墨孔13的通孔的通孔形成步骤开始。紧跟着通孔形成步骤的是表面整平步骤，以便形成在每个喷墨孔13的开口13a边缘的毛刺通过抛光或者研磨被除去。
紧跟着表面整平步骤的是不同于上述图5所示出的工艺的掩涂步骤的掩涂步骤。在本工艺的掩涂步骤中，首先把抗蚀剂涂敷于适合的平板53上，以便在平板53上形成具有预定厚度的抗蚀剂涂层51。然后，经过除油处理的衬底60放置在抗蚀涂层51上，使得内表面60b与抗蚀涂层51接触，而外表面60a面向上，如图6(a)所示。
如图6(b)和(c)所示，位于每个喷墨孔13正下方的抗蚀涂层51的部分由于抗蚀剂51的毛细管作用向上吸入到喷墨孔13内。这样，每个喷墨孔13填充满抗蚀剂51，抗蚀剂51被吸入的部分的顶端从衬底60外表面60a上的相应喷墨孔13的开口13a稍稍突出。在此例中，抗蚀剂51被吸入的部分不覆盖外表面60a，因为抗蚀剂51的毛细管作用只在狭窄的空间内发生，即在每个喷墨孔13之内的空间内。因此，衬底60的外表面，甚至在其邻近每个喷墨孔13开口13a的部分被暴露在外，而每个喷墨孔13的内表面，甚至在其邻近相应开口13a的部分被完全掩涂。应该注意抗蚀剂51的毛细管作用在很大程度上取决于抗蚀剂51的粘性和每个喷墨孔13的直径。从这种意义上讲，调节抗蚀剂51的粘性以便抗蚀剂51被向上吸入到适当的距离。
紧跟着掩涂步骤的是不浸润涂层形成步骤、除掩涂步骤和清洁步骤，这三个步骤与图5所描述的工艺相同。实施这些步骤得到如图5(f)所示的喷墨板29。这样，形成防水电镀涂层52以覆盖衬底60的整个外表面60a，包括每个邻近相应喷墨孔13的开口13a的外表面60a的部分，从而使得所制造的喷墨板29的每个喷墨孔13的堵塞风险可以达到最小化。
图7表示在喷墨板29上形成不浸润电镀涂层的另一种工艺。象图5和图6所示出的上述工艺一样，本工艺的初始步骤为在衬底60内通过冲压操作形成作为喷墨孔13的通孔的通孔形成步骤。紧跟着通孔形成步骤的是表面整平步骤，以便形成在每个喷墨孔13的开口13a的边缘的毛刺通过抛光或者研磨被除去。紧跟着表面整平步骤的是不同于上述图5和图6所示工艺的掩涂步骤的掩涂步骤。在本工艺的掩涂步骤中，衬底60的内表面60b用掩涂带54覆盖，如图7(a)所示。紧跟着掩涂步骤的是不浸润涂层形成步骤，该步骤与图5所述的工艺相同。实施了不浸润涂层形成步骤后，外表面60a和每个喷墨孔13的内表面涂敷了防水电镀涂层52，如图7(b)所示，因为外表面60a和每个喷墨孔13的内表面没被掩涂带54掩涂。
紧跟着不浸润涂层形成步骤的是除掩涂步骤，从而把掩涂带54从衬底60除去。然后，实施照射步骤，用诸如激光或者等离子体的高能辐射只照射覆盖喷墨孔13内表面的防水电镀涂层52的部分52’。覆盖喷墨孔13的内表面的防水电镀涂层52的被照射部分52’被来自衬底60上侧的高能辐射加热(如图7所示)，即来自衬底60的相对的两面中远离衬底60的外表面60a的那一面的热量。由于由镍-聚四氟乙烯形成的防水电镀涂层52在加热到400℃或者更高时失去其不浸润特性，防水电镀涂层52的被照射部分52’被高能辐射加热之后具有浸润特性。在使用高能辐射照射防水电镀涂层52的部分52’过程中，高能辐射的方向或者角度是变化的，使得每个部分52’的整体(包括其邻近相应开口13a的部分)被均匀加热，从而每个部分52’的整体失去浸润特性。
由于采用高能辐射从远离衬底60外表面60a的衬底60的那一面照射防水电镀涂层52的部分52’，外表面60a没有被高能辐射照射，从而保留覆盖外表面60a的防水电镀涂层52的部分的不浸润特性。这样，使得所制造的喷墨板29的每个喷墨孔13的堵塞风险最小化。
图8表示在喷墨板29上形成不浸润电镀涂层的又一种工艺。象图6所示的上述工艺一样，本工艺的初始步骤为通孔形成步骤，然后实施表面整平步骤。即在衬底60内通过冲压操作形成作为喷墨孔13的通孔，然后通过抛光或者研磨来除去毛刺。
紧跟着表面整平步骤实施衬底设置步骤，以在底座55上设置衬底60，这样外表面60a位于内表面60b的下方。在此例中，隔板部件56被设置成插入衬底60和底座55之间，这样外表面60a上的每个喷墨孔13的开口13a以预定距离与底座55间隔开。隔板部件56相对于衬底60设置，使得喷墨孔13的开口13a不被隔板部件56封闭。应该注意底座55和隔板部件56相互配合构成一个支撑。该支撑具有由隔板部件56之一支撑在底座55上的部分构成的大高度部分，和由隔板部件56不支撑在底座55上的部分构成的小高度部分。即衬底60设置在该支撑上，使得衬底60由大高度部分支撑，而每个喷墨孔13的开口13a位于小高度部分的上方。
然后在上表面上，即在衬底60的内表面60b上，如上面图5所示出的工艺，使用抗蚀剂51实施掩涂步骤，并且用抗蚀剂51填充每个喷墨孔13。掩涂步骤包括在衬底60的内表面60b上设置抗蚀剂51作为绝缘材料的绝缘材料放置步骤，和把棒状物57放置在内表面60b上的抗蚀剂上的棒式涂敷步骤，并且以预定的移动速度沿着平行于内表面60b的方向移动棒状物57或者移动衬底60，这样抗蚀剂51的部分51a从喷墨孔13的开口13a向外突出。在棒式涂敷步骤中，适当地调节移动速度、抗蚀剂51的粘性和热处理(在绝缘材料设置步骤中设置在内表面60b上的)抗蚀剂51的量，使得抗蚀剂51的每个部分51a从相应的开口13a突出1-5μm。
由于喷墨孔13的开口13a与底座55保持一定距离，防止了抗蚀剂51向外突出的部分51a粘附于衬底60的外表面60a，从而避免了用抗蚀剂51错误地掩涂外表面60a，并因此没有必要进行如果外表面60a部分地覆盖了抗蚀剂51所需要进行的研磨操作。因此，衬底60的外表面60a，甚至其邻近每个喷墨孔13开口13a的部分被暴露在外，而每个喷墨孔13的内表面，甚至其邻近相应开口13a的部分被完全掩涂。
紧跟着掩涂步骤的是不浸润涂层形成步骤、除掩涂步骤和清洁步骤，这三个步骤与上面图5所描述的工艺相同。实施了这些步骤，得到如图5(f)所示的喷墨板29。这样，形成了防水电镀涂层52来覆盖衬底60的整个外表面60a，包括邻近相应喷墨孔13的开口13a的每个外表面的部分，从而使得所制造的喷墨板29的每个喷墨孔13的堵塞风险达到最小化。
下面将参照图9-10描述根据本发明另一实施例所述构造的喷墨打印头101。图9是连接于喷墨打印头101主体103的喷墨板110的横截面图。图10是喷墨板110的顶视图。
由不锈钢制成的衬底111所构成的喷墨板110具有多个喷墨孔113，墨通过喷墨孔113喷向打印介质。喷墨板110的内表面由粘合剂105粘结于打印头主体103，以便每个喷墨孔113对准在喷墨打印头101的墨道形成单元内形成的墨道104。打印头主体103的构成包括通道形成单元，该通道形成单元形成将喷墨孔113与压力腔(未示出)相连通的墨道104，和给压力腔内的墨水加压的致动器单元(未示出)。由于主体103的这种构造在本领域是公知的，对于主体103将不作过多的描述。
如图9所示，衬底111涂敷了一层由具有某种亲水性或者浸润性的二氧化硅(SiO2)制成的绝缘涂层115形式的覆盖涂层。更加具体地说，衬底111的涂层厚度为50-75μm，其内表面和每个喷墨孔113的内表面绝缘涂层的厚度为0.3-5.0μm。而且，衬底111在其外表面涂敷有含氟的共析电镀涂层形式的防水涂层117。防水涂层117的厚度与绝缘涂层115的厚度相同。
如上述所构造的喷墨打印头101，压力腔内的墨水通过致劝器单元的激化被施压，以便被施压的墨水通过墨道104提供给喷墨孔113。所提供的墨水然后从喷墨孔113的开口114喷向打印介质，以便在打印介质上形成新想要的图像。
喷墨板110可以通过如图11以举例方式示出的工艺制造。该工艺包括变形步骤、覆盖涂层形成步骤、表面整平步骤和不浸润涂层形成步骤，这四个步骤分别由图11的(a)、(b)、(c)和(d)示出。应该注意喷墨板110的衬底111可以设置为不锈钢制成的平板，以便衬底111可以进行电解电镀，而不用导电涂层涂敷衬底111。
该工艺的初始步骤为使衬底111的部分塑性变形的变形步骤，在此步骤中，沿着离开内表面111b向外表面111a的方向形成喷墨孔113。在此例中，使用适当的打孔机塑性变形上述衬底111的每个部分，这样在衬底111的每个部分的内表面111b和外表面111a同时分别形成凹进121b和凸出121a，这样，如图11(a)所示，凹进121b的深度不小于衬底111的厚度。
凹进121b具有直径相对小的顶端部分122，和邻近顶端部分122的锥形部分。凹进121b的锥形部分的直径如图所示沿着离开外表面111a向内表面111b的方向逐渐增大。紧跟着变形步骤的是清洁整个衬底111的清洁步骤，用例如超声波清洗来清洁。
然后实施覆盖涂层形成步骤以在内表面111b和凹进121b的内表面形成作为覆盖涂层的绝缘涂层115。绝缘涂层115由含碳的二氧化硅(SiO2)制成。应该注意，绝缘层115可以用湿形成或干形成工艺形成，例如公知的物理蒸气镀敷(PVD)方法和化学蒸气镀敷(CVD)方法。
当采用CVD方法时，绝缘涂层115在低温(例如150℃)下在包括四乙基原硅酸盐(TEOS)和氩气(Ar)的混合气体环境下形成，以便形成由含碳的二氧化硅制成的薄涂层作为衬底111的绝缘涂层115。
通常，绝缘涂层可通过使用四乙基原硅酸盐和气态氧在高温(例如300℃)下形成。然而，在这样的高温下形成的绝缘涂层除了具有高绝缘性能之外还具有高薄膜应力。在本实施例中，绝缘涂层115如上所述在相对低温下形成，该绝缘涂层115具有低薄膜应力，以便绝缘涂层115在绝缘涂层形成步骤之后的表面整平步骤中不会从衬底111不合乎需要地被除去。应该注意在这样的相对低温下形成的绝缘涂层115可经受2-3MV/cm的电压。
在表面整平清除步骤中，从外表面111a凸出的凸出121通过抛光、研磨或者用公知的其它方式加工外表面111a来除去。由于除去了凸出121a，凹进121b(每个凹进的深度不小于衬底111的厚度)转变为如图11(c)所示的相应的喷墨孔113。紧跟着表面整平步骤的是形成含氟的共析电镀形式的防水涂层117的不浸润涂层形成步骤。采用电解电镀操作来实施不浸润涂层形成步骤，在此步骤中即将被电镀的衬底111成为一个电极，并且悬浮于含氟树脂粒子的溶液中。
在不浸润涂层形成步骤的电解电镀操作中，衬底111浸泡在镍溶液中，在此溶液中聚四氟乙烯(PTFE)分子被分散。防水涂层117可以沉积在衬底111所选择的表面上，即在不被由二氧化硅制成的薄膜形式电镀绝缘涂层115所掩涂的外表面111a上。
由于包含共析电镀涂层的防水涂层117以各向同性方式生成，形成的防水涂层117的厚度与在绝缘涂层形成步骤中在内表面111b和凹进121b的内表面上形成的绝缘涂层的厚度相同。即在不浸润涂层形成步骤中，调节所形成的防水涂层117的厚度，使得防水涂层117不超出每个喷墨孔113，即防水涂层117不从每个喷墨孔113的内表面向喷墨孔113的轴线突出。
完成不浸润涂层形成步骤之后，喷墨板110的制备完成了。完成的喷墨板110将其内表面用粘合剂105(例如环氧树脂粘合剂)粘结于打印头主体103，如图9所示。
在图11所示的上述工艺中，在衬底111的外表面111a上形成的每个凸出121a，在内表面111b和每个凹进121b的内部表面上形成绝缘涂层115之后通过加工外表面111a被除去，使得每个凹进121b转变为相应的喷墨孔113。由于这种方案，在每个喷墨孔113的内表面上形成的绝缘涂层115的端面精确地与衬底111的外表面111a齐平，以便在不浸润涂层形成步骤中作为掩涂成分的绝缘涂层115可以精确地形成在每个喷墨孔113的内表面上。
因此，在图11示出的工艺中，可以防止作为防水涂层117的共析电镀涂层在不浸润涂层形成步骤中在衬底不必要的部分形成，以便所形成的防水涂层117适合于每个喷墨孔113。
每个喷墨孔113具有合乎需要的喷墨性能。由于能够在每个喷墨孔的浸润区域和不浸润区域之间稳定地形成合乎需要的界限，所以喷墨孔113具有彼此相同的喷墨特性。因此，具有根据本工艺制造的喷墨板110的喷墨打印头101具有优良的喷墨性能。
此外，根据图11所示的工艺，防水涂层117不必用树脂填充每个喷墨孔就可以在实施不浸润涂层形成步骤之前很容易精确地形成。喷墨板110在步骤数量减少的情况下精确地形成，从而喷墨打印头101可以以更低的制造成本生产。
而且，根据图11所示的工艺，在绝缘涂层形成步骤中形成的绝缘涂层115的厚度与在不浸润涂层形成步骤中形成的防水涂层117的厚度相等。这种方案有效地防止了防水涂层117从每个喷墨孔113的内表面向喷墨孔113的轴线突出，从而使得防水涂层117的破裂风险最小化，并且避免破坏喷墨的精确性，如果不合乎需要地改变每个喷墨孔113的开口114的构造会造成喷墨精确性的破坏。如果形成的防水涂层117超出每个喷墨孔113，防水涂层117的超出部分在涂层117在碰撞的情况下很容易破裂，从而破坏喷墨的精确性。
还有，根据图11所述的工艺，绝缘涂层115由含碳的二氧化硅形成，并且因此从而具有比由高纯度二氧化硅制成的绝缘涂层更低的薄膜应力。由于绝缘涂层115的较低的薄膜应力，绝缘涂层115不会在表面整平步骤中从衬底111不合乎需要地被除去，在该步骤中，除去每个在外表面111a上形成的凸出121a以整平衬底111的外表面111a。
通常，包括通道形成单元的打印头主体103由不易被腐蚀的不生锈材料制成，所以也由不生锈材料制成的喷墨板110不能以足够高的粘结强度被粘结于打印头主体103。然而，在本实施例中，喷墨板110在其内表面由二氧化硅制成的绝缘材料115覆盖，喷墨板110可以在其内表面以足够高的粘结力粘结于打印头主体，从而提高了喷墨打印头101的耐久性。
尽管绝缘涂层115的厚度适合与在图11所述的工艺中的防水涂层117的厚度相等，但是绝缘涂层115的厚度可以比防水涂层117的厚度更厚。在这种改进的方案中，也可以防止防水涂层117从每个喷墨孔113的边缘向喷墨孔113的轴线。并且，绝缘涂层115不必由二氧化硅涂层形成，例如可以由氧化金属涂层形成。
图12示出一种制造喷墨板130的工艺，本喷墨板130除了绝缘涂层133具有氧化的金属涂层外基本与上述喷墨板110相同。
该工艺包括变形步骤、覆盖涂层形成步骤、表面整平步骤、涂层氧化步骤和不浸润涂层形成步骤，这五个步骤分别由图12的(a)、(b)、(c)(d)和(e)示出。象制造上述喷墨板110一样，衬底111可以由不锈钢制成的平板构成。
该工艺的初始步骤为使衬底111的部分塑性地变形的变形步骤，在此步骤中，沿着离开内表面111b向外表面111a的方向形成喷墨孔113。在此例中，使用适当的打孔机塑性变形衬底111的上述每个部分，这样在衬底111的每个部分的内表面111b和外表面111a同时分别形成凹进121b和凸出121a，这样，如图12(a)所示，使凹进121b的深度不小于衬底111的厚度。紧跟着变形步骤的是清洁整个衬底111的清洁步骤，用例如超声波清洗。
实施覆盖涂层形成步骤以在内表面和每个凹进121b的内表面上以干形成或者诸如电解电镀的湿形成形成金属涂层131。在此例中，金属涂层131由比衬底111易氧化的金属材料形成。
应该注意形成的金属涂层131的厚度与在不浸润涂层形成步骤中形成的防水涂层117的厚度相等。金属涂层131所用材料可以是例如钽(Ta)或者铜(Cu)。
紧跟着覆盖涂层形成步骤的是表面整平步骤，在此步骤中，从外表面111a凸出的凸出121通过抛光、研磨或者用公知的其它方式加工外表面111a来除去。由于除去了凸出121a，凹进121b转变为如图12(c)所示的相应的喷墨孔113。
然后实施涂层氧化步骤，通过在大气环境下以400-500℃的温度加热衬底111以氧化金属涂层131(在覆盖涂层形成步骤中形成的金属涂层131覆盖内表面111b和每个凹进121b的内表面)，使金属涂层131转变为氧化钽涂层或者氧化铜涂层形式的绝缘涂层133，如图12(d)所示。
紧跟着涂层氧化步骤的是不浸润涂层形成步骤，以形成含氟的共析电镀涂层形式的防水涂层117。采用电解电镀操作实施不浸润涂层形成步骤，在此步骤中，即将被电镀的衬底111成为一个电极，并且悬浮在含氟树脂粒子的溶液中。
在不浸润涂层形成步骤的电解电镀操作中，衬底111浸泡在镍溶液中，在此溶液中聚四氟乙烯(PTFE)分子被分散。防水涂层117可以沉积在衬底111所选择的表面上，即在不被氧化钽涂层或者氧化铜涂层形式绝缘涂层113所掩涂的外表面111a上。
由于包含共析电镀涂层的防水涂层117以各向同性方式生成，形成的防水涂层117的厚度与在金属涂层形成步骤中在内表面111b和凹进121b的内表面上形成的金属涂层131的厚度相同。即在不浸润涂层形成步骤中，调节所形成的防水涂层117的厚度，使得防水涂层117不超出每个喷墨孔113，即使得防水涂层117不从每个喷墨孔113的内表面向喷墨孔113的轴线突出。
完成不浸润涂层形成步骤，喷墨板110的制备就完成了。完成的喷墨板110将其内表面用粘合剂105(例如环氧树脂粘合剂)粘结于打印头主体103。
在图12所示的上述工艺中，每个在衬底111的外表面111a上形成的凸出121a，在内表面111b和每个凹进121b的内表面上形成金属涂层131之后通过加工外表面111a而被除去，使得每个凹进121b转变为相应的喷墨孔113。由于这种方案，在涂层氧化步骤中转变为绝缘涂层133的金属涂层的端面精确地与衬底111的外表面111a齐平，以便在不浸润涂层形成步骤中作为掩涂成分的绝缘涂层115可以在每个喷墨孔113的内表面上精确地形成。
因此，在图12示出的工艺中，可以防止防水涂层117在不浸润涂层形成步骤中在衬底不必要的部分形成，以便所形成的防水涂层117适合于每个喷墨孔113。
每个喷墨孔113具有所希望的喷墨性能。由于能够在每个喷墨孔的浸润区域和不浸润区域之间稳定地形成所希望的界限，所以喷墨孔113具有彼此相同的喷墨特性。因此，具有根据本工艺制造的喷墨板130的喷墨打印头101具有优良的喷墨性能。
而且，根据图12所示的工艺，在覆盖涂层形成步骤中形成的金属涂层131的厚度与在不浸润涂层形成步骤中形成的防水涂层117的厚度相等。这种方案有效地防止了防水涂层117从每个喷墨孔113的内表面向喷墨孔113的轴线突出，从而使得防水涂层117的破裂风险最小化，并且避免破坏喷墨的精确性，如果不合乎需要地改变每个喷墨孔113的开口114的结构会造成喷墨精确性的破坏。
尽管上面详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该理解本发明不局限于所阐述的实施例的细节，而且可以有其它的实施例。
在上面描述的实施例中，不浸润涂层为由镍-聚四氟乙烯形成的防水电镀涂层52或者117。然而，不浸润涂层可以为任何种类的涂层，只要该涂层具有不浸润特性并且可以在衬底60或者111上形成即可。
在图6-8所示的工艺中，象在图5所示的工艺中一样，通过冲压操作给衬底60打孔形成喷墨孔13。然而，在图6-8所示的工艺中，每个喷墨孔13可以采用其它工艺形成。
在上面图11所示的工艺中，根据CVD方法，绝缘涂层由二氧化硅形成。然而，绝缘涂层可以由诸如氮化硅(Si3N4)的氮化物或者由诸如氧化铝(Al2O3)的氧化物形成。而且，可以采用诸如喷镀方法的PVD方法形成绝缘涂层。
尽管金属涂层131的厚度适合与在图12所示工艺中的防水涂层117的厚度相等，但是金属涂层131的厚度可以比防水涂层117的厚度厚。在这种改进的方案中，也可以防止防水涂层117从每个喷墨孔113的边缘向喷墨孔113的轴线突出。
还有，在图12所示的工艺中，金属涂层131所用材料不必必须是钽或者铜，也可以为其它比衬底111容易氧化的材料。
尽管本发明的优选实施例在上面参照附图已经详细地进行了描述，但其目的只是为了说明。应该进一步理解本发明可以具有其它各种诸如在发明内容中描述的改变、更改和改进，本领域普通技术人员可以在不背离本发明权利要求所限定的精神和范围内对本发明进行改变、更改和改进。
权利要求
1.一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，所述喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与所述外表面相反的内表面；和多个喷墨孔，穿过所述衬底形成以便在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖所述衬底的所述外表面的不浸润涂层，所述工艺包括在所述衬底的所述内表面上涂抗蚀剂、并且用所述抗蚀剂填充所述喷墨孔的掩涂步骤，使得所述抗蚀剂部分在外表面上从所述喷墨孔的开口向外突出；采用电镀操作在所述外表面上形成所述不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤；和从所述衬底除去所述抗蚀剂的除掩涂步骤。
2.一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，所述喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与所述外表面相反的内表面；和多个喷墨孔，穿过所述衬底形成以便在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖所述衬底的所述外表面的不浸润涂层，所述工艺包括将所述衬底设置在一支撑物上的衬底设置步骤，使得所述外表面位于所述内表面的下面，所述外表面上的所述喷墨孔的开口不接触所述支撑；在所述内表面上涂敷绝缘材料、并且用所述绝缘材料填充所述喷墨孔的掩涂步骤；在所述外表面上形成所述不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤；和从所述衬底除去所述绝缘材料的除掩涂步骤，其中所述掩涂步骤包括在所述衬底的所述内表面上设置作为所述绝缘材料的抗蚀剂的绝缘材料设置步骤；和在设置在所述内表面上的所述抗蚀剂上放置一棒状物的棒式涂敷步骤，并且沿着平行于所述内表面方向相对地移动所述棒状物和所述衬底两者中的至少一个，使得在所述衬底的所述外表面上所述抗蚀剂部分从所述喷墨孔的开口向外突出。
3.根据权利要求2所述的工艺，其中所述支撑具有一个大高度部分和一个小高度部分，并且其中在所述衬底设置步骤中，把所述衬底设置在所述支撑上，使得所述衬底被所述大高度部分支撑，而每个所述喷墨孔的所述开口位于所述小高度部分的上方。
4.根据权利要求2或者3所述的工艺，其中实施所述棒式涂敷步骤，使得所述抗蚀剂的每个所述部分从所述喷墨孔相应的一个所述开口向外突出至少1μm。
5.一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，所述喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与所述外表面相反的内表面；和多个喷墨孔，穿过所述衬底形成以便在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖所述衬底的所述外表面的不浸润涂层，所述工艺包括通过从所述内表面向所述外表面给所述衬底打孔在所述衬底内形成作为所述喷墨孔的通孔形成步骤；在所述内表面上涂绝缘材料、并且用所述绝缘材料填充所述喷墨孔的掩涂步骤；使所述外表面变平滑的表面整平步骤；采用电镀操作在所述外表面上形成所述不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤；和从所述衬底除去所述绝缘材料的除掩涂步骤。
6.根据权利要求5所述的工艺，其中在所述掩涂步骤中用抗蚀剂作为所述绝缘材料填充所述喷墨孔，使得在所述衬底的所述外表面上所述抗蚀剂部分从所述喷墨孔的开口向外突出。
7.根据权利要求5或者6所述的工艺，其中所述掩涂步骤包括在所述衬底的所述内表面上设置作为所述绝缘材料的抗蚀剂的绝缘材料设置步骤；和在设置于所述内表面上的所述抗蚀剂上设置一棒状物的棒式涂敷步骤，并且沿着平行于所述内表面方向相对地移动所述棒状物和所述衬底两者中的至少一个，使得在所述衬底的所述外表面上所述抗蚀剂部分从所述喷墨孔的开口向外突出。
8.根据权利要求6所述的工艺，其中所述抗蚀剂的每个所述部分从所述喷墨孔的相应的一个所述开口向外突出至少1μm。
9.根据权利要求5或者6所述的工艺，其中采用研磨操作实施所述表面整平步骤，在此步骤中，所述抗蚀剂的向外突出的部分与在所述通孔形成步骤中在所述外表面上形成在所述喷墨孔的所述开口的边缘上的毛刺一起被除去。
10.一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，所述喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与所述外表面相反的内表面；和多个喷墨孔，穿过所述衬底形成以便在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖所述衬底的所述外表面的不浸润涂层，所述工艺包括在所述内表面上涂敷绝缘材料、并且用所述绝缘材料填充所述喷墨孔的掩涂步骤，通过把所述衬底放在由作为所述绝缘材料的抗蚀剂形成的抗蚀涂层上，使得所述内表面与所述抗蚀涂层接触，以便由于所述抗蚀剂的毛细管作用所述喷墨孔被所述抗蚀剂填充；采用电镀操作在所述外表面上形成所述不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤；和从所述衬底除去所述抗蚀剂的除掩涂步骤。
11.一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，所述喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与所述外表面相反的内表面；和多个喷墨孔，穿过所述衬底形成以便在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖所述衬底的所述外表面的不浸润涂层，所述工艺包括用掩涂成分覆盖所述衬底的所述内表面的掩涂步骤；在所述外表面和所述喷墨孔的所述内表面形成不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤；从所述衬底除去所述掩涂成分的除掩涂步骤；和照射覆盖所述喷墨孔的所述内表面的所述不浸润涂层部分的照射步骤，使得所述不浸润涂层的被照射的部分失去不浸润特性。
12.一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，所述喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与所述外表面相反的内表面；和多个喷墨孔，穿过所述衬底形成以便在外表面和内表面上开口，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖所述衬底的所述外表面的不浸润涂层，所述工艺包括使所述衬底的多个部分塑性地变形的变形步骤，在此步骤中沿着离开所述内表面朝向所述外表面方向形成所述喷墨孔，这样，在所述衬底的每个变形部分的所述内表面和所述外表面分别形成凹进和凸出；在所述内表面和所述凹进的内表面上形成覆盖涂层的覆盖涂层形成步骤；使所述外表面变平滑的表面整平步骤，以便在所述衬底的每个变形部分的所述外表面形成的所述凸出被除去，从而在所述衬底的每个变形部分的所述内表面内形成的所述凹进转变为相应的一个所述喷墨孔；和采用电镀操作在所述外表面上形成所述不浸润涂层的不浸润涂层的形成步骤。
13.根据权利要求12所述的工艺，其中在所述内表面和所述凹进的所述内表面内形成的覆盖涂层是一个绝缘涂层。
14.根据权利要求13所述的工艺，其中在所述绝缘涂层形成步骤中形成的所述绝缘涂层的厚度不小于在所述不浸润涂层形成步骤中所形成的所述不浸润涂层的厚度。
15.根据权利要求13或者14所述的工艺，其中在所述内表面和所述凹进的所述内表面内形成的绝缘涂层由含碳的二氧化硅制成的一涂层。
16.根据权利要求12-14任何一项所述的工艺，其中在所述变形步骤中在所述衬底的所述内表面内形成所述凹进，使得所述凹进的深度不小于所述衬底的厚度。
17.根据权利要求12所述的工艺，其中在所述内表面和所述凹进的所述内表面内形成的覆盖涂层为在一定条件下可氧化的金属涂层，而在此条件下所述衬底不氧化，所述工艺还包括在实施所述不浸润涂层形成步骤之前，实施涂层氧化步骤，以便氧化形成在所述内表面和每个所述喷墨孔的所述内表面上的金属涂层，使得所述金属涂层转变为氧化涂层。
18.根据权利要求17所述的工艺，其中在所述金属涂层形成步骤中形成的所述金属涂层的厚度不小于在所述不浸润涂层形成步骤中形成的所述不浸润涂层的厚度。
19.根据权利要求17或者18所述的工艺，其中所述衬底由不锈钢制成，并且其中在所述金属涂层形成步骤中形成一个钽涂层作为所述金属涂层。
20.根据权利要求17或者18所述的工艺，其中所述衬底由不锈钢制成，并且其中在所述金属涂层形成步骤中形成一铜涂层作为所述金属涂层。
21.根据权利要求17或者18所述的工艺，其中在所述变形步骤中在所述衬底的所述内表面形成所述凹进，使得所述凹进的深度不小于所述衬底的厚度。
全文摘要
一种制造用于喷墨打印头的喷墨板的工艺，喷墨板包括(a)一个衬底，该衬底具有一个对着打印介质的外表面；一个与该外表面的对面相对的内表面；和穿过衬底形成的喷墨孔，使得喷墨孔在外表面和内表面内是相通的，和(b)一个具有不浸润特性并覆盖衬底外表面的不浸润涂层。所述工艺包括(i)在衬底的内表面上涂抗蚀剂、并且用绝缘材料填充喷墨孔的掩涂步骤，使得在外表面上抗蚀剂部分从喷墨孔的开口向外突出；(ii)采用电镀操作在外表面上形成不浸润涂层的不浸润涂层形成步骤；和(iii)从衬底除去抗蚀剂的除掩涂步骤。
文档编号B41J2/16GK1472074SQ0314909
公开日2004年2月4日 申请日期2003年6月26日 优先权日2002年6月26日
发明者伊藤敦, 江口毅, 松山敏也, 小林靖功, 大桥弓子, 也, 功, 子 申请人:兄弟工业株式会社