用于液体排出头的基体以及使用该基体的液体排出头制造技术

本发明专利技术提供一种用于液体排出头的基体以及使用该基体的液体排出头。所述用于液体排出头的基体包括：加热元件，其形成放热部１０８；电极配线１０５，其与所述加热元件电连接；绝缘保护层１０６，其设置在发热电阻元件和所述电极配线上方；以及上保护层１０７，其设置在所述保护层上方。所述上保护层由包含２２ａｔ．％以上的Ｓｉ的ＴａＳｉ合金制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过将液体(例如诸如墨的功能液体)排出到诸如纸、塑料片材、 织物等的记录介质上来记录文字、标记、图像、图案等的用于液体排出头的基体以及使用该 基体的液体排出头。
技术介绍
用于液体排出记录的头的一般结构包括具有多个排出口、与排出口相通的流路、 以及用于生成用来排出液体的热能的多个发热电阻元件的结构。发热电阻元件被构造为具 有发热电阻元件以及用于向发热电阻元件提供电力的电极。通过使用绝缘膜覆盖发热电阻 元件来确保各发热电阻元件之间的绝缘性能。排出口和各液体流路的相对端与公共液体室 相通，从液体存储部的液体罐提供的液体存储在公共液体室中。将提供给公共液体室的液 体从公共液体室引入各液体流路，并以形成弯月面的状态保持在排出口附近。在这种状态 下，液体排出头选择性地驱动发热电阻元件，使用由此生成的热能对热作用面上的液体快 速加热并使液体起泡，并根据状态的改变，使用压力排出液体。当排出液体时，液体排出头的热作用部暴露在由发热电阻元件生成的热而引起 的高温下，导致与液体的化学作用相结合而接收由液体的起泡和收缩而引起的空化冲击 (cavitation impact)0因此，通常在热作用部上设置上保护层，以保护发热电阻元件免受空化冲击和液 体的化学作用。例如，在美国专利5，478，606号中公开了一种使用其上形成有这种上保护层的头 的基体的液体排出头的制造方法。传统上，在热作用部的表面形成厚度为0. 2至0. 5 μ m的、对空化冲击和液体的化 学作用有比较强的抵抗作用的Ta膜，作为上保护层，以可靠地平衡头的寿命。在这些热作用部上，出现下列现象，即液体中包含的色材、添加物等由于高温加热 而分解为分子水平，被改变为具有低溶解性的物质，并被物理地吸附到上保护层上。该现象 称为“结垢(kogation)，，。当低溶解性的有机物和无机物以这种方式吸附在上保护层上时，从发热电阻元件 到液体的热传导变得不均勻，液体不稳定地起泡。由于该原因，通常使用其上产生比较少的 结垢而作为合适的膜的Ta膜。参照图7描述与热作用部上的起泡和去泡(debubble)相关的液体的行为。图7 是用于描述在施加电压后发生的上保护层的温度变化以及起泡状态的图。图7的曲线(a)示出了在驱动电压(V。p) :1.3XVth(Vth:液体的起泡阈电压)、驱动 频率6KHz、脉冲宽度5μ s的驱动条件下，在对发热电阻元件施加电压的瞬间之后发生的 上保护层的表面温度随着时间的变化。此外，曲线(b)类似地示出了在对发热电阻元件施 加电压的瞬间之后发生的气泡的生长状态。如曲线(a)所示，在施加电压之后，温度开始上升，稍晚于设置的预定脉冲时间达3到温度的峰值(因为来自发热电阻元件的热稍后到达上保护层)，然后，温度主要通过热扩 散而降低。另一方面，如曲线(b)所示，当上保护层的温度接近大约300°C时，泡开始生长， 并在达到最大起泡状态之后去泡。在实际液体排出头中，重复上述过程。因此，随着液体的 起泡，上保护层的表面升高到例如大约600°C，可以理解，随着很高温度的热作用，执行液体 排出记录。因此，要求接触液体的上保护层具有优良的耐热性、机械特性、化学稳定性、抗氧 化性以及耐碱性等的膜特性。除了上述Ta膜之外，还使用贵金属(noble metal)、高熔点过 渡金属(high-melting transition metal)等，作为上保护层中使用的材料。然而，近年来，液体排出记录进一步需要诸如高图像质量和高速记录的高级 功能。为了满足这些需求，要求液体排出记录提高墨性能(例如显色特性和耐气候性 (weathering resistance))，以应对更高图像质量的趋势，并要求液体排出记录防止渗色 (bleed)(不同颜色墨之间的渗色)以应对高速记录。然后，为了满足这些要求，进行了向 墨中添加各种成分的这些尝试。此外，墨本身的类型是多样的。例如，除黑、黄、品红以及青 以外，还使用具有低浓度的淡色墨。即使作为上保护层的传统上被认为针对这些墨具有稳 定性的Ta膜，也会产生由于墨的热化学反应而导致侵蚀的现象。当使用的墨包含例如诸如 Ca和Mg的二价金属盐或形成螯合物(chelate complex)的成分时，明显出现这种现象。另一方面，当如上所述，形成的上保护层具有对墨的增强的耐侵蚀性时，上保护层 显示出很强的耐侵蚀性，但是相反，由于表面略微损坏，因此上保护层容易产生结垢。由此， 墨的排出速度降低且变得不稳定。顺便提及，传统上使用的Ta膜产生较少结垢的原因是，由于很好地平衡了 Ta膜的 轻微侵蚀与结垢的发生。假设原因是由于当Ta膜的表面因侵蚀而破损时，由结垢产生的生 成物的沉积同时也从Ta膜的表面去除。为了进一步提高液体排出记录的速度，需要通过与传统驱动频率相比提高驱动频 率、并使用更短的脉冲，来驱动液体排出头。当通过这种短脉冲来驱动头时，在短时间段内， 在头的热作用部上重复加热一起泡一去泡一冷却的循环，使得热作用部在比传统时间段更 短的时间段内，接收更大的热应力。当通过短脉冲驱动头时，由墨的起泡和收缩所引起的空 化冲击，也在比传统时间段更短的时间内集中在上保护层。因此，上保护层需要优良的机械 冲击特性。对于这种上保护层，美国专利7，306，327公开了一种使用包含12at. %以上(在本 文中“以上”表示“彡”)的Cr的非晶结构TaCr合金的用于液体排出头的基体。此外，美国专利7，306，327公开了一种使用包含30at. %以下(在本文中“以下” 表示“<”)的Cr的非晶结构TaCr合金的用于液体排出头的基体，因为这种合金容易使用 干法蚀刻技术来图案化。然而，随着近来对记录图像进行高速记录的趋势的发展，考虑加长用于液体排出 头的基体(特别是加长到1.0英寸以上)，并采用包含用于增强墨的耐光性和耐气性的添加 物的墨。在这种情况下，由于头的结构构件中的线性膨胀系数的不同，形成液体流路壁以及 排出口的树脂层的应力等可能导致变形，并且新墨的成分可能会影响各结构构件之间的界 面。由于以上因素，可能发生由树脂制成的形成液体流路壁以及排出口的流路形成构件，从 硅基板上的上保护层剥落。还可能发生即使在上保护层上设置由有机物制成的粘附层，以4增强构件与层之间的粘附性，上保护层也从层之间的界面附近的粘附层剥落，墨从保护层 渗入基板侧，从而导致配线被侵蚀。结果，可能发生没有获得充分的记录，并且很难长时间 地保证质量可靠性。换句话说，当基体具有大于或等于0. 5英寸并且小于1. 0英寸的尺寸时，美国专利 5，478，606公开的TaCr膜与有机物粘附层之间的粘附性足够了。然而，基体的尺寸在1英 寸以上的加长记录设备的基板需要具有粘附性更强的上保护层。如美国专利7，306，327所公开的，当使用通常的干法蚀刻技术将TaCr膜图案化 时，蚀刻速率取决于Cr含量，并且蚀刻速率随着Cr含量的增加而降低。
技术实现思路
在这些情况下，针对上述问题设计了本专利技术，本专利技术旨在提供一种用于液体排出 头的基体，该基体通过改善上保护层(该上保护层具有用于液体排出头的基体的与墨接触 的部分)与树脂层之间的粘附性，能够提供长期的质量可靠性。此外，本专利技术旨在提供一种 使用该用于液体排出头的基体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于液体排出头的基体，其上设置有由树脂制成的流路形成构件，所述液体排出头的基体包括：发热电阻元件，其用于生成用于排出液体的能量；电极配线，其与所述发热电阻元件电连接；绝缘保护层，其设置在所述发热电阻元件和所述电极配线上方；以及上保护层，其设置在所述绝缘保护层上方，所述用于液体排出头的基体的特征在于，所述上保护层由包含２２ａｔ．％以上的Ｓｉ的ＴａＳｉ合金制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴田和昭，齐藤一郎，松居孝浩，尾崎照夫，小室博和，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]