喷墨头基片、喷墨头、喷墨装置和制造喷墨记录头的方法制造方法及图纸

一种用于喷墨记录头的基片，具有用于产生供排墨所用的热能的许多产热元件。该产热元件由用Ｔａ↓［ｘ］Ｓｉ↓［ｙ］Ｒ↓［ｚ］表示的材料制成的薄膜构成，该薄膜具有４０００μΩ.ｃｍ或更小的电阻率值，其中Ｒ是从Ｃ、Ｏ、Ｎ当中选取的一种或几种元素，并且ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００。具有这样的结构，产热元件即使连续长时间使用，电阻值的改变也处在小的数量之内，因而可以提供高质量的记录图象，且寿命长、可靠性高。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种构成喷墨头的基片(以后简称为喷墨头)，用于在包括纸、塑料板、织物及日用品等的记录介质上排放功能液体，例如油墨，以便记录并印刷字符、符号、图象等，同时执行相关的操作。本专利技术还涉及利用这种基片制成的喷墨头和喷墨笔它包括用于保持供给喷墨头的油墨的油墨容器装置，以及装有喷墨头的喷墨装置。在这方面，在本专利技术的说明中所述的喷墨笔包括盒型的，其中喷墨头和喷墨容器装置被整体地形成，和另外一种型式的，其中喷墨头和油墨容器装置被单独形成，并被可拆卸地组合使用。喷墨笔的结构使得可以可拆卸地安装在装置主体侧的盒或其类似物的安装装置上。此外，在本专利技术的说明中所称的喷墨记录装置包括的一个型式是，它和文字处理机、计算机或一些其它信息处理装置作成一个整体或单独形成，作为其输出装置。所包括的其它型式是，它作为和信息读取机之类组合的复制系统而工作，作为具有接收信息与发送信息功能的传真设备，以及纺织印刷机等。这种喷墨记录装置的特征在于，它从排墨口以细小的墨滴排墨，从而在高速下记录高精度的图象。近年来，尤其是对这样一种喷置记录装置给予了大的关注，在这种喷墨记录装置中，使用电热转换装置作为能量产生装置，用于产生用来排墨的能量。这是因为这种喷墨记录装置更适用于在较高速度下以较高的精度记录图象，同时使得记录头和记录装置较小，此外，还更适合用于记录彩色图象。(例如，参见专利US4723129和US4740796中的说明)。附图说明图1表示用于上述的喷墨记录头的头基片的主要部分的总体结构。图2是沿图1中的线2-2取的表示在相应于油墨流通路径部分上的喷墨记录头基片2000的截面图。在图1中，喷墨记录头具有多个排墨口1001。此外，在基片1004上，电热转换装置1002分别为每个油墨流通路径1003设置，用于产生用来从这些开口排墨的热能。每个电热转换装置主要由产热元件1005、对其提供电能的电极线1006以及对其进行保护的绝缘膜1007构成。此外，每个油墨流通路径1003由具有多个流通通路壁1008的顶板构成，它被粘合连接，同时它和电热转换器件以及基片1004上的其它部分的相对位置通过图象处理之类的工艺进行调节。在和排墨口1001相反的一侧上的油墨通路1003的每一端和公共液体室1009相通地连接。在公共液体室1009中，保持着由油墨容器(未示出)提供的油墨。被提供给公共液体室1009的油墨从该室被引入每个油墨通路1003中，并通过油墨在该部分形成的弯液面将其保持在每个排墨口附近。在这个时候，当电热转换器件被选择地驱动时，在热激活表面上的油墨被急剧地加热，从而利用这样产生的热能使膜沸腾，借助于此时的冲力使油墨排出。在图2中，标号2001表示硅基片，标号2002代表积热层。标号2003表示对偶作用(dually function)以便积热的SiO膜，1004是产热电阻层；2005是是由Al，Al-Si，Al-Cu，或其它类似物制成的金属布线；2006是由SiO膜、SiN膜或其类似物制成的保护层。此外，标号2007表示防气蚀膜，用来保护保护膜2006使其在产热电阻层2004产热之后不受化学和物理冲击，以及2008是产热电阻层2004的热活化部分。对于用于喷墨记录装置的记录头产热元件，需要具有以下特性(1)作为产热元件，它应该具有良好的热响应能力，从而使瞬时排墨成为可能。(2)对于高速的且连续的驱动，它具有较小的电阻值改变，从而保持油墨泡沫的稳定状态。(3)它具有良好的热电阻和热响应性能以及在高可靠性下的较长的寿命。在日本专利申请公开No.7-125218中讨论了一种结构，其中使用TaN膜作为产热元件的材料，用于满足这些要求的喷墨头。TaN膜的特性的稳定性(即电阻变化率，尤其是当重复使用一段长时间时)和TaN膜的成分紧密相关。详细地说，由含TaN0.8hex的TaN制成的产热元件，当记录被重复一段长的时间时具有较小的电阻变化率，并呈现良好的排墨稳定性。附带说明，除去使用这种产热元件的喷墨记录头之外，还有一种也使用直接和热敏层或用于记录的色带接触的产热元件的热印刷头。作为这种热印刷头，例如有一种在日本专利申请公开No.53-25442中披露了。这种头当其操作以便产生高温热度时，作为产热元件具有良好的寿命特性。这种元件由下列元素构成从Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W和Mo中选择的至少一种第一元素；第二元素N和第三元素Si，其中第一元素占5至40原子％；第二元素占30至60原子％；第三元素占30至60原子％。或象在日本专利申请公开No.61-100476中所坡露的，有一种具有高的热稳定性和良好的印刷质量的产热元件，它由Ta、高熔点金属(例如Ti、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo或W)以及N的合金制成。此外，如在日本专利申请公开No.56-89578中披露的，有一种使用具有良好的抗酸能力的和良好的电阻值稳定性的产热元件的热喷墨头，其中含有形成氮化物的金属、硅和氮。此外，如日本专利申请公开No.2-6201中披露的，有一种使用Ta-Si-O薄膜作为产热元件的热喷墨头，它在高速记录下具有好的耐用性并适用于要求寿命长的情况下。然而，现在一直用HfB2，TaN，TaAl或TaSi作为用于喷墨记录头的产热元件的材料。一般地说，这里实际上对于喷墨记录头，不利用上述的适用于热印刷头的产热元件。这是由于这样的事实例如，尽管每1ms对热印刷头的产热元件施加接近1W的电功率，而每7μs在喷墨头的产热元件上施加3至4W的电功率，这比施加于热印刷头的电功率大几倍。因此，喷墨头的产热元件在较短的时间间隔内比热印刷头趋于接收更多的热应力(thermalstress)。因而，对于这种产热元件，需要考虑排墨以及真正作为喷墨头驱动该元件的方法，这和用于热印刷头的方法不同。因而，为了最佳地利用喷墨头，应当对产热元件给出设计的考虑(关于膜厚。加热器大小、结构等)。不可能采用目前用于热印刷头的产热元件作为喷墨头的产热元件。近些年来，对于喷墨记录装置，如前所述，要求增加其和较高的图象质量以及较高的记录速度有关的功能。其中，为了使图象质量较高，有一种改善图象质量的方法，即通过减小每个加热器(产热元件)的尺寸，使得减少每个点的排放量，从而获得所需的小的点。此外，为了得到较高的记录性能，有一种根据需要通过使脉冲比常规采用的脉冲缩短从而增加驱动频率的方法。然而，如上所述，为了获得较高的图象质量而使加热器尺寸作得较小，要在这种结构中以较高的频率驱动加热器，其薄层电阻值应当作得较大。图3A是说明和加热器的不同尺寸有关的各种驱动条件之间的关系的曲线。图3A表示在恒定的驱动电压下，当加热器尺寸从较大的尺寸(A)变到较小的尺寸(B)时，产热元件的薄层电阻值和电流值相对于脉冲宽度的变化。类似地，图3B是说明在恒定的驱动脉中宽度下，当加热器尺寸变化时，产热元件的薄层电阻值和电流值相对于相对于驱动电压的变化。换句话说，当加热器尺寸较小时，为了在和通常可采用的条件相同的条件下驱动元件，需要增加薄层电阻值。另外，从能量要求的观点看来，当薄层电阻较大并且以较高的驱动电压驱动器件时，可以减少电流值，因而保持节省能量。尤其在设置多个产热元件的结构中，这种效果更加显著。然而，如前所述，目前用于喷墨记录头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于喷墨记录头的基片，具有许多产热元件，用于产生供排墨用的热能， 所述产热元件由具有４０００μΩ.ｃｍ或更小的电阻率的薄膜制成，所述薄膜用由Ｔａ↓［ｘ］Ｓｉ↓［ｙ］Ｒ↓［ｚ］表示的材料制成，其中Ｒ是从Ｃ、Ｏ、Ｎ当中选取的一种或几种元素，且ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤一郎，今仲良行，尾崎照夫，宫越俊守，望月无我，小川正彦，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]