液体喷射头制造技术

本发明专利技术提供一种液体喷射头。在液体喷射头基板上，上部保护层不但与构成如喷射口等流量形成构件的树脂层接触，而且与所形成的通道内的热产生部中的墨接触。上部保护层包含铱和硅。上部保护层被构造成，在与墨和树脂层接触的表面，Ｉｒ↓［１００－］ｘＳｉｘ满足１５ａｔ．％≤Ｘ≤３０ａｔ．％的硅含有率，Ｘ随着上部保护层中的位置接近粘着层而趋于零。结果，通过满足上述硅含有率，在上部保护层与流路形成构件接触的界面处，与仅使用铱的情况相比，可以改善与树脂制的流路形成构件的粘着性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及喷射液体的液体喷射头，且特别涉及保护利用 热能喷射液体的液体喷射头中的热产生部的层。
技术介绍
记载于美国专利No.4,723，129和美国专利No.4,740,796 的喷墨方法是一种利用热能引起墨中形成气泡来喷墨，从而能 够实现高速、高图像品质打印的方法。此外，由于该方法适于 彩色化(colorization)和小型化，近年来其已成为主流喷墨打 印方法。利用该方法的液体喷射头的一般构造包括多个喷射口； 与喷射口连通的液体流路；以及产生用于喷墨的热能的电-热转 换元件。所述电-热转换元件被构造成包括加热电阻器和用于 向该加热电阻器供给电能的电极。此外，电-热转换元件涂覆有 具有电绝缘性的保护层，从而确保各电-热转换元件的绝缘性。 各液体流路与共通液室连通，墨从储墨器供给至共通液室。将 供给至共通液室的墨导入各液体流路中，然后在喷射口附近形 成弯液面(meniscus)以保持墨。在此条件下选择性驱动电-热转换元件，并通过被驱动的电-热转换元件产生热能。产生的 热能通过位于电-热转换元件上方的墨接触部(热作用部(heat application portion ))迅速地向墨中施加热，以产生气泡。然 后，可以通过产生的气泡的压力喷射墨。这类液体喷射头(以下简称为"头")的热作用部也暴露于 上述热能产生的高温中，复合地受到如伴随着墨中的气泡膨胀 和收缩的气穴现象(cavitation)的沖击等物理作用和墨导致的化学作用。通常，在热作用部上设置保护层，以保护电-热转换元件免受这些影响。传统地，设置厚度为0.2nm 0.5fim的 较耐气穴现象冲击和由墨引起的化学作用的钽膜保护层。此外，关于热作用部，发生如下现象包含在墨中的着色 材料和添加剂等通过纟皮加热至高温，而分解至分子水平，变成 几乎不溶的物质，并被物理吸附至保护层上。这种现象称作沉 积(cogation )。上时，从加热电阻器向墨的传热变得不均勻，且气泡生成变得 不稳定。从而，通常使用较难发生沉积的钽膜作为保护层。以下，将参照图l,给出对热作用部处的墨中气泡的产生 和消失的条件的说明。图l中示出的曲线(a)表示在驱动电压Vop为1.3xVth(这 里，Vth表示墨的气泡产生的阈电压)、驱动频率为6kHz且脉冲 宽度为5psec的情况下，从向加热电阻器施加驱动电压的时点 开始的保护层的表面温度随时间的变化。另一方面，曲线(b) 以体积表示也从向加热电阻器施加驱动电压的时点开始产生的 气泡的成长状态。如曲线(a)所示，温度从施加电压开始上升， 稍晚于设定的预定脉冲宽度(时间)达到峰值温度(因为热量乂人 加热电阻器传到保护层的上部需要稍长时间)。此后，温度主要 因热扩散而下降。同时，如曲线(b)所示，气泡从保护层表面温 度约300。C左右的时间点开始生长，达到最大体积之后，气泡 的体积减小并消失。在实际使用的头中反复发生这些变化。这 样，可以理解保护层表面随着气泡的产生升至例如600。C左右的温度，以及喷墨打印伴随着高温热作用。然后，这类高温热 作用引起了出现沉积的问题。对于应对该问题，存在通过使用包含耐热性高的染料的墨，5或通过使用经过进行足够精制而降低染料杂质的量的墨，来使 沉积难于发生的已知对策。然而，存在墨的制造成本因此增加， 以及可使用的染料种类受限等问题。日本特开2008-105364号公报记载了通过不同于抑制沉积 发生的方法解决因沉积而产生的上述问题。也就是，在该文献 中，记载了不但将铱(Ir)或钌(Ru)用于与墨接触的保护层，还 通过进行电解反应使得该保护层被洗脱从而去除沉积。然而，尽管日本特开2008-105364号^^才艮中记载的方法能 够有效除去沉积，但对于在头基板上形成的上述保护层，存在 关于保护层与形成在该保护层上的流路壁等的树脂层的粘着的 困难。结果，产生了在这些构件间可能发生剥离的问题。具体地，在利用长(具体地，0.5英寸以上)液体喷射头，以 利于近来的高速打印的情况下，由于头构成构件之间线膨胀系 数和形成流路壁和喷射口的树脂层应力等的差异，出现了比较 大的畸变。在此情况下，如果保护层与树脂层之间的粘着存在 困难，则所述构件之间可能发生剥离。此外，在利用包含提高 喷射至打印介质上的墨的耐光性或耐气性用添加剂的墨的情况 下，这类墨对构件间的界面具有不利影响，乂人而在用于形成流 路壁等的树脂层与保护层之间可能发生剥离。另外，在为改善 粘着性(adhesion)而在保护层上设置有机层的情况下，可能 发生在粘着改善层与保护层之间的界面附近出现剥离的现象。 结果，例如存在墨渗漏至基板上，导致配线腐蚀，难于确保液 体喷射头的长期质量和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可靠的液体喷射头，即使由于 沉积产生的物质在保护层上蓄积，也能可靠地去除沉积物，并还改善了基板上的保护层与树脂层间的粘着性。本专利技术的第一方面提供一种液体喷射头，其具有用于喷射液体的喷射口，该液体喷射头包括基4反，该基板包括用于 产生从喷射口喷射液体用的热能的热产生部；以及设置以覆盖 热产生部的层；以及构件，该构件被设置成与所述层接触，在 基板和所述构件之间形成与喷射口连通的液体流^各，并所述构 件由树脂制成，其中，所述层的至少两个部分包含Ir和Si，或 者包含Ru和Si,所述两个部分之一与热产生部对应，所述两个 部分中的另 一个部分与所述构件接触。根据上述构造，保护层主要包含由电化学反应洗脱的金属 铱(Ir)或钌(Ru)。在保护层中引发电化学反应，以洗脱保护层 的表面层，由此可均匀且可靠地去除热产生部上的沉积。此外， 保护层含有硅(S i)，由此可改善树脂制的流路形成构件与保护 层间的粘着性。从而，可以稳定液体喷射口的长期喷射性能。从参照附图对典型实施方式的说明中，本专利技术的其它特4正 将变得明显。附图说明图l是示出在向液体喷射头基板上的加热电阻器施加电压 后，上部保护层温度变化和发泡状态的图2是根据本专利技术的一个实施方式的液体喷射头基板的局 部剖— 见图3是具体地示出图2所示液体喷射头基板的热产生部附 近的平面图4A-图4F是示出图2和3所示液体喷射头基板的制造工 艺的示意性剖视图5A-图5E是分别与图4A-图4E对应的示意性平面图；图6是示意性地示出根据本专利技术的实施方式的形成液体喷 射头基板的各层的膜的成膜设备的图7A-图7D是用于示出利用上述基板制造液体喷射头的 工艺的一个实施方式的示意性剖视图8A-图8D是用于示出利用上述基板制造液体喷射头的 工艺的另 一个实施方式的示意性剖视图9是示出使用根据本专利技术的实施方式的液体喷射头的喷 墨打印设备的一个结构例子的立体图；以及图IO是示出电化学反应洗脱评价试验的示意图。具体实施例方式以下，将参照附图给出对本专利技术的实施方式的详细说明。 图2是示出应用本专利技术的构造的喷墨头的示意性局部剖视 图。此外，图3是根据本专利技术的实施方式的喷墨头基板中热作 用部附近的示意性平面图。图2是示出沿图3中II-II线垂直剖切 的基板的状态的剖视图。在图2和图3中，附图标记101表示硅基板。附图标记102 表示可以由热氧化膜、 一氧化硅膜、氮化硅(SiN)膜等形成的蓄 热层。附图标记104表示发热电阻器层，附图标记105表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体喷射头，其具有用于喷射液体的喷射口，所述液体喷射头包括：　基板，该基板包括用于产生从所述喷射口喷射液体用的热能的热产生部；　层，该层被设置在所述基板上并且覆盖所述热产生部；以及　构件，该构件被设置成与所述层接触，在 所述基板和所述构件之间形成与所述喷射口连通的液体流路，并所述构件由树脂制成，　其中，所述层的至少两个部分包含Ｉｒ和Ｓｉ，或者包含Ｒｕ和Ｓｉ，所述两个部分之一与所述热产生部对应，所述两个部分中的另一个部分与所述构件接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：樱井诚，齐藤一郎，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]