CN103895349B - 喷墨头用的基板以及喷墨头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种喷墨头用的基板以及喷墨头，其中，在对加热电阻器的保护层通电的情况下，对与保护层周围的部分的电气连接更确实地切断。对喷墨头用的基板所设置的第一保护层包括设置在与多个加热电阻器相对应的位置的个别部以及将多个个别部共同相连接的共用部。个别部与共用部通过连接部相连接，其中在连接部与墨之间流过电流时产生电化学反应的情况下连接部溶出并且相连接，以使得切断在个别部与共用部之间的电气连接。

Description

喷墨头用的基板以及喷墨头
技术领域
本发明涉及一种喷墨头用的基板以及喷墨头，该喷墨头用于通过喷射墨来打印打印介质。
背景技术
如今，以下的喷墨打印设备被广泛使用，其中通过对加热电阻器通电以加热液室中的墨，由此在已加热的墨中的膜沸腾造成在墨中发泡，并且其发泡能量使得墨滴从喷射口喷射。在这样的喷墨打印设备的打印期间，加热电阻器的某些区域有时受到物理作用的影响，其中物理作用是诸如由在加热电阻器的区域中的墨发泡、收缩和消泡所引起的空化的冲击等。此外，由于在墨喷射期间加热电阻器保持在高温，因此加热电阻器的某些区域有时受到化学作用的影响，其中化学作用诸如为墨成分附着到和沉积在加热电阻器的表面等。为了保护加热电阻器不受到物理作用或者化学作用影响，有时在加热电阻器上配置保护层以覆盖加热电阻器。
一般地，将保护层配置在保护层与墨接触的位置。因而，在电流过保护层的情况下，在保护层与墨之间有时发生电化学反应，由此损害保护层的功能。为防止这一点，在加热电阻器与保护层之间配置绝缘层以使得供给至加热电阻器的电的一部分不流过保护层。
然而，存在如下情况，其中由于某些原因，绝缘层的功能被损坏并且电从加热电阻器或者布线直接流向保护层，由此造成短路。在供给至加热电阻器的电的一部分流过保护层的情况下，在保护层与墨之间有时发生电化学反应，由此使保护层劣化。在将保护层跨多个加热电阻器配置的情况下，可能影响整个保护层。
因而，考虑了以下：与多个加热电阻器相对应而设置的保护层的个别部与将个别部共同连接的保护层的共用部通过设置在保护层的一部分上的熔丝部相连接。通过设置在保护层的一部分上的熔丝部，在电流流过保护层的情况下，能够切断电气连接从而防止电流流过保护层的其它部分。
日本专利3828728号公开了一种喷墨头的示例，其中熔丝部形成喷墨头的一部分。日本专利3828728号公开了如下的熔丝，其用于使保护层上的电荷扩散到其它部分并且在预定时刻切断在保护层与正电压焊盘之间的电气连接，以使得在发生静电放电的情况下减小静电放电(ESD)对打印系统的影响。
然而，日本专利3828728公开了将场效应晶体管(FET)用作设置在喷墨头中的保护层与正电压焊盘之间的熔丝。日本专利3828728还公开了熔丝在预定时刻毁坏，由此切断在保护层与正电压焊盘之间的电气连接。在这种情况下，需要相对大的能量以切断在保护层与正电压焊盘之间的电气连接。因而，在熔丝切断电气连接之前，部分电流从保护层流向其它部，这有时影响到保护层周围的其它区域。
发明内容
作出本发明以解决上述问题，并且本发明的目的在于提供如下的喷墨头用的基板以及喷墨头，用于在对加热电阻器的保护层通电的情况下确实地切断与保护层周围的部分的电气连接。
根据本发明，一种喷墨头用的基板包括：基体；多个加热电阻器，配置在基体上并且在对加热电阻器通电的情况下产生热以加热墨；第一保护层，配置为比加热电阻器更接近上表面并且能够传导电；以及第二保护层，配置在第一保护层与加热电阻器之间，第二保护层将第一保护层相对于加热电阻器电气绝缘，其中第一保护层包括设置在与多个加热电阻器相对应的位置的个别部以及将个别部共同相连接的共用部，并且个别部与共用部通过连接部相连接，其中在连接部与墨之间产生电化学反应的情况下连接部溶出，以使得切断在个别部与共用部之间的电气连接。
根据本发明，喷墨头用的基板包括：基体；多个加热电阻器，配置在基体上并且在对加热电阻器通电的情况下产生热以加热墨；第一保护层，配置为比加热电阻器更接近上表面并且能够传导电；以及第二保护层，配置在第一保护层与加热电阻器之间，第二保护层将第一保护层相对于加热电阻器电气绝缘，其中第一保护层包括设置在与多个加热电阻器相对应的位置的个别部以及将个别部共同相连接的共用部，并且个别部与共用部通过连接部相连接，其中连接部包括铱和钌中的至少一个。
根据本发明，喷墨头包括：喷墨头用的基板，包括：基体；多个加热电阻器，配置在基体上并且在对加热电阻器通电的情况下产生热以加热墨；第一保护层，配置为比加热电阻器更接近上表面并且能够传导电；以及第二保护层，配置在第一保护层与加热电阻器之间，第二保护层将第一保护层相对于加热电阻器电气绝缘；流路形成构件，安装为与喷墨头用的基板的上表面更近并且具有喷射口；以及多个液室，由流路形成构件和喷墨头用的基板限定并且其中能够储存墨，多个液室各自包括加热电阻器中的一个；其中第一保护层包括与多个加热电阻器相对应并且在液室内部露出的个别部以及将个别部共同相连接的共用部，并且个别部与共用部通过连接部相连接，其中将连接部形成于在液室内储存墨的情况下连接部接触到墨的位置，并且在连接部与墨之间产生电化学反应的情况下连接部溶出，以使得切断在个别部与共用部之间的电气连接。
根据本发明，喷墨头包括：喷墨头用的基板，包括：基体；多个加热电阻器，配置在基体上并且在对加热电阻器通电的情况下产生热以加热墨；第一保护层，配置为比加热电阻器更接近上表面并且能够传导电；以及第二保护层，配置在第一保护层与加热电阻器之间，第二保护层将第一保护层相对于加热电阻器电气绝缘；流路形成构件，安装为与喷墨头用的基板的上表面更近并且具有喷射口；以及多个液室，由流路形成构件和喷墨头用的基板限定并且其中能够储存墨，多个液室各自包括加热电阻器中的一个；其中第一保护层包括与多个加热电阻器相对应并且在液室内部露出的个别部，以及将个别部共同相连接的共用部，并且个别部与共用部通过连接部相连接，其中将连接部形成于在液室内储存墨的情况下连接部接触到墨的位置，并且连接部包括铱和钌中的至少一个。
即使在小量电流通过加热电阻器的保护层的情况下，也能够确实地切断与保护层周围部分的电气连接，并且因此能够确实地防止在保护层周围的部分受到保护层中流过的电流的影响。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的喷墨打印设备的透视图；
图2A是针对图1的喷墨打印设备所设置的喷墨头单元的透视图；
图2B是安装于图2A的喷墨头单元中的喷墨头的剖面透视图；
图3A是图2B的喷墨头的加热电阻器周围的部分的从喷墨方向所见的放大截面图；
图3B是沿图3A的线IIIB-IIIB取得的截面图；
图4A是图3A和图3B的喷墨头的薄膜区域从喷墨方向观察的放大平面图；
图4B是沿图4A的线IVB-IVB取得的截面图；
图5A至图5C是分别示出图3A和图3B的喷墨头中的喷射墨的状态、进行测试的状态以及产生短路的状态的电路图；
图6A至图6F是用于解释用于制造第一实施例的喷墨头的处理的各个步骤中的从喷墨头的侧面所见的截面图；
图7A至图7F是用于解释用于制造第一实施例的喷墨头的处理的各个步骤中的喷墨头的从墨喷射方向所见的截面视图；
图8A和图8B分别是根据第二实施例的喷墨头的薄膜区域的平面图和截面图；
图8C至图8G是用于解释制造过程的喷墨头的截面图；
图9A和图9B分别是根据第三实施例的喷墨头的薄膜区域的平面图和截面图；以及
图9C至图9G是用于解释制造过程的喷墨头的截面图。
具体实施方式
以下将参考附图给出根据本发明的实施例的喷墨打印设备以及喷墨头的描述。
图1是根据本发明的实施例的喷墨打印设备1000的透视图。图1中示出的喷墨打印设备1000包括安装有喷墨头单元410的滑架211。在本实施例的喷墨打印设备1000中，沿引导轴206引导滑架211以使得滑架211可以在箭头A示出的主扫描方向上移动。将引导轴206配置成在打印介质的宽度方向上延伸。因而，安装在滑架211中的喷墨头在与输送打印介质的输送方向交叉的方向上扫描的同时进行打印。如上所述，喷墨打印设备1000是所谓的串行扫描型喷墨打印设备，其通过在主扫描方向上移动喷墨头1并且在副扫描方向上输送打印介质来打印图像。
滑架211被引导轴206贯通并支撑以在与打印介质的输送方向垂直的方向上扫描。将带204安装至滑架211并且将滑架马达212安装至带204。这使得滑架马达212的驱动力通过带204传递到滑架211，借此滑架211能够在由引导轴206引导的同时在主扫描方向上移动。
将挠性电缆213安装至滑架211从而连接到喷墨头单元，其中挠性电缆213用于将来自以下将说明的控制单元的电信号传送到喷墨头单元中的喷墨头。喷墨打印设备1000包括用于对喷墨头进行恢复处理的盖241以及擦拭器刮板243。喷墨打印设备1000还包括将打印介质堆叠储存的薄片进给部215以及用于光学拍摄滑架211的位置的编码器传感器216。
滑架211通过驱动力传递机构沿主扫描方向往复运动，该驱动力传递机构包括滑架马达以及用于传递其驱动力的带等。喷墨头单元410安装在滑架211中。在滑架211中，安装了多个与喷墨打印设备能够喷射的墨的类型兼容的喷墨头单元410。在薄片进给部215中装载后，打印介质通过输送辊在箭头B所示出的副扫描方向上输送。喷墨打印设备1000通过重复在主扫描方向上移动喷墨头的同时喷射墨的打印操作以及在副扫描方向上输送打印介质的输送操作，顺次地在打印介质上打印图像。
图2A是喷墨头单元410的透视图。喷墨头单元410为盒的形式，其中喷墨头与储墨器一体化。喷墨头单元410可以安装在滑架中以及从滑架移除。喷墨头1安装至喷墨头单元410。将具有用于供给电力的端子的、用于卷带自动接合(TAB)的卷带构件402安装至喷墨头410。喷墨打印设备通过卷带构件402向它的热作用部117选择性地供给电力。
在向热作用部117供给电力的情况下，电力从触点403通过卷带构件402供给至喷墨头1。喷墨头单元410具有储墨器404，其临时储存墨并且将墨供给至喷墨头1。
图2B是喷墨头单元410的剖面透视图。在本实施例的喷墨头1中，流路形成构件120安装至喷墨头用的基板100。在流路形成构件120和喷墨头用的基板100之间限定了多个液室132，其中能够储存墨。在喷墨头用的基板100中，形成了贯通用于喷墨打印头的基板100的供墨口130。在流路形成构件120中，形成了与供墨口130连通的共用液室131。此外，在流路形成构件120中，以从共用液室131延伸至液室132的方式形成了墨流路116。因而，形成流路形成构件120以使得共用液室131通过墨流路116与液室132相连通。在液室132内部形成热作用部117。在与流路形成构件120中的热作用部117对应的位置形成了喷射口121。
在从储墨器404向喷墨头1供给墨的情况下，通过喷墨头用的基板100的供墨口130向共用液室131供给墨。向共用液室131供给的墨通过墨流路116供给至液室132。在这种情况下，毛细作用使得共用液室131中的墨被供给至墨流路116和液室132，并且在喷射口121处形成了弯月面，借此可以稳定地保持墨的液位。
在液室132中，热作用部117具有加热电阻器108，并且为了喷射墨，加热电阻器108经由布线通电。加热电阻器108的通电在加热电阻器108中产生了热能。作为结果，液室132中的墨被加热并且膜沸腾造成发泡，并且其发泡能量使得墨滴从喷射口121喷射。
顺便提及，喷墨头1不限于本实施例中以上单元中喷墨头与储墨器一体化的形式。例如，喷墨头可以与储墨器分离。因而，在储墨器中墨的剩余量达到0的情况下，仅将储墨器从滑架上卸下并且安装上新的储墨器，从而仅更换储墨器。由于不总是需要将喷墨头与储墨器一起更换，因此能够降低喷墨头的更换频率。因而，能够降低喷墨打印设备的操作成本。
作为替代，喷墨打印设备可以具有这样的结构，其中喷墨头和储墨器配置在分离的位置并且使用管等将其连接从而将墨供给至喷墨头。尽管本实施例的喷墨打印设备应用于打印头在主扫描方向A上扫描的串行扫描型喷墨打印设备，但是本发明不限于此。本发明也可应用于如行式打印机所应用的喷墨头那样的、使用延伸至打印介质的整个宽度的喷墨头的全幅型喷墨打印设备。
图3A和图3B是喷墨头1的截面图。图3A是用于根据本发明的第一实施例的喷墨头的基板100的热作用部周围的部分从顶部所见的示意截面图。图3B是沿图3A的线IIIB-IIIB取得的示意截面图。
如图3A和图3B中所示，在喷墨头1中形成了包括在由硅形成的基体101上所层叠的多个层的喷墨头用的基板100。在本实施例中，在基体101上配置有由热氧化膜、SiO膜、SiN膜等形成的蓄热层102。加热电阻器层104配置在蓄热层102上并且电极布线层105作为由诸如铝、铝-硅或铝-铜等的金属材料形成的布线配置在加热电阻器层104上。保护层(第二保护层)106配置在电极布线层105上。在加热电阻器层104和电极布线层105上设置保护层106以将这两者覆盖。保护层106由SiO膜、SiN膜等形成并且用作绝缘层。
上部保护层(第一保护层)107配置在保护层106上。上部保护层107保护加热电阻器108的表面不受加热电阻器108的热所引起的化学作用和物理冲击的影响。在本实施例中，上部保护层107由诸如铱(Ir)、钌(Ru)或者钽(Ta)等的铂族形成。此外，由这些材料形成的上部保护层107具有导电性。在喷射墨的情况下，上部保护层107的上部与墨接触并且保持在严酷的环境中，其中在上部保护层107的上部墨的温度瞬间上升，引起墨发泡，由此发生消泡和空化。因而，在本实施例中，在与加热电阻器108相对应的位置处形成上部保护层107，该上部保护层107由具有优异的抗腐蚀性和可靠性的材料形成。
通过部分移除电极布线层105来形成作为电热转换元件的加热电阻器108。在本实施例中，在从供墨口到液室132的方向上，使加热电阻器层104与电极布线层105层叠并以大致相同的形状配置。通过部分移除电极布线层105，在已移除电极布线层105的部分形成仅配置有加热电阻器层104的间隙。因而，在形成加热电阻器层104以及电极布线层105这两层的情况下，仅仅在与用作加热电阻器108的部分相对应的位置处移除电极布线层105。电极布线层105与图中未示出的驱动元件电路或者外部供电端子相连接，并且能够接收来自外部的电力。顺便提及，在以上实施例中，电极布线层105配置在加热电阻器层104上，但是本发明不限于此。可以在基体101或者热氧化膜102上形成电极布线层105、部分移除电极布线层105以形成间隙并且将加热电阻器层104配置在电极布线层105上。
在液室132内的与加热电阻器108相对应的位置处形成的上部保护层107，从液室132内部的部分朝向形成有供墨口的部分延伸。在液室132外部，上部保护层107与从其它液室延伸的其它上部保护层107汇合并且相连接。在本实施例中，沿喷射口阵列形成共用部(共用布线部)110，该共用部110是从各个液室132朝向供墨口延伸的上部保护层107相连接的部分。从液室132延伸的共用部110的一部分在液室132外部合并为一个，并且接着将共用部110作为布线(连接布线部)配置。将共用部110汇合的布线与外部电极(外部电极部)111相连接。顺便提及，共用部110由与上部保护层107相同的层形成。更具体地，上部保护层107包括与加热电阻器108相对应地设置的个别部和将个别部共同连接的共用部110。以下，也将与加热电阻器108相对应的个别部称为上部保护层107。
在配置在液室132中的上部保护层107中，在与加热电阻器108相对应的部分与共用部110之间形成具有小的厚度的薄膜区域(连接部)113。这里，上部保护层107、薄膜区域113以及共用部110由相同的材料形成。更特别地，上部保护层107、薄膜区域113以及共用部110由铱、钌或者包括铱或钌的合金制造。顺便提及，如上描述，上部保护层107、薄膜区域113以及共用部110可以由钽制造。
图4A是薄膜区域113的示意平面图。图4B是沿图4A的线IVB-IVB取得的薄膜区域113的示意截面图。在上部保护层107中的薄膜区域113在上部保护层107中的与墨接触的区域中形成。在本实施例中，上部保护层107整体上具有大致均匀的厚度，并且将上部保护层107的具有小的厚度的部分形成为薄膜区域113。
将上部保护层107中的薄膜区域113以外的部分形成为具有在200至500nm范围内的相对较大的厚度，从而即使在诸如表面上的空化等的物理影响以及化学作用下也实现长的寿命。与之相对，将薄膜区域113形成为具有在10至100nm范围内的小的厚度。
(电路结构)
图5A至图5C是示出根据本实施例的喷墨头1的状态的电路图。图5A是在进行正常打印的情况下的喷墨头1的电路图。通过电源301、开关晶体管114以及选择电路115选择性地驱动加热电阻器108。在本实施例中，电源301具有20至35V的电压。这里使用的电源301具有24V的电压。在本结构中，电源301能够在预定时刻向加热电阻器108供给电力，并且喷射口能够在预定时刻喷射墨滴。
由于起绝缘层作用的保护层106配置在加热电阻器108和上部保护层107之间，因此加热电阻器108和上部保护层107未电气连接。上部保护层107通过薄膜区域113连接到共用部110。共用部110连接到外部电极。
图5B是在用于起绝缘层作用的保护层106的绝缘属性的测试时的喷墨头1的电路图。在像出货前那样喷墨头1不包括墨的条件下进行用于保护层106的绝缘属性的测试。将用于检查保护层106的绝缘属性的测量装置302配置为与电极111a和电极111b相连接，其中针对用于向加热电阻器108供给电力的布线设置电极111a，针对连接到共用部110的布线设置电极111b。测量装置302包括探针(针)302a和302b。探针302a和302b分别连接到电极111a和111b，并且在电流在电极111a与电极111b之间流过的情况下，能够检测到该电流。在电极111a与电极111b之间没有检测到电流的情况下，判断为确保了保护层106的绝缘属性。在电极111a与电极111b之间检测到电流的情况下，判断为保护层106的绝缘属性劣化，并且供给至加热电阻器108的部分电流流过上部保护层107。
在喷墨头1中，对从开关晶体管114延伸的布线设置电极111c。探针302a和302b分别连接到电极111a和111c以检测在电极111a与电极111c之间流动的电流，从而判断加热电阻器108和开关晶体管114是否正常工作。在测试中，通过在上部保护层107与加热电阻器108之间或者在上部保护层107与电极布线层105之间施加等于或高于实际施加电压的电压，进行对流过的电流的测量。在测试中，由于上部保护层107和薄膜区域113没有接触墨，因此即使施加了电压，在上部保护层107中也不会发生经由墨的诸如阳极氧化等的电化学反应。因而，能够可靠地测量与在上部保护层107与加热电阻器108之间和/或在上部保护层107与电极布线层105之间的漏电流的有无相关的电流。
在制造喷墨头1时，在具有绝缘属性的保护层106中形成针孔等的情况下，经常发生由流经上部保护层107的电流引起的上部保护层107的阳极氧化，这引起绝缘属性劣化。因此，优选为在制造时检查是否确保了保护层106的绝缘属性。适合于在形成了上部保护层107并且接着形成了施加电的外部电极111之后进行该用于检查绝缘属性的测试。
在打印过程期间，存在出于某种原因发生短路并且电流在电极布线层105与上部保护层107之间流动的情况。图5C示出了在电极布线层105与上部保护层107之间发生短路并且引起部分电流通过电极布线层107朝向薄膜区域113流动的情况下的喷墨头1的电路。
如图5C中的箭头所示，在电极布线层105与上部保护层107之间发生短路的情况下，产生流向薄膜区域113的电流。
例如，在加热电阻器108中的一个损坏的情况下，损坏的影响可能使保护层106被破坏。接着，加热电阻器层104以及上部保护层107可能部分溶化并且互相直接接触，因此引起短路200。在该短路发生的情况下，可能跨上部保护层107施加电压。因而，在上部保护层107由钽制成的情况下，通过与墨的电化学反应发生上部保护层107的阳极氧化。在阳极氧化继续的情况下，氧化钽溶出到墨中，由此缩短了上部保护层107的寿命。在上部保护层由铱或者钌制成的情况下，上部保护层107通过在上部保护层107与墨之间的电化学反应被溶出到墨中，由此降低了上部保护层107的耐久性。
在这种情况下，由于通过共用部110跨整个上部保护层107施加电压，因此短路对其它液室的内部也可能产生影响。因而，由阳极氧化或与墨的电化学反应所引起的上部保护层107的耐久性降低广泛影响了喷墨头1，由此增大了短路的影响。
在本实施例中，在上部保护层107和共用部110之间形成薄膜区域113。因此，在电极布线层105与上部保护层107之间发生短路并且电流流过上部保护层107的情况下，电流也流过薄膜区域113。在这种情况下，上部保护层107和薄膜区域113与墨接触，并且上部保护层107由铂族或钽制成。因而，如上所述，在电流流过上部保护层107并且上部保护层107由钽制成的情况下，通过与墨的电化学反应，发生上部保护层107的阳极氧化，并且上部保护层107溶出到墨中。在上部保护层107由诸如铱或者钌等的铂族制成的情况下，通过上部保护层107与墨之间的电化学反应，上部保护层107溶出到墨中。在墨储存在液室132内部并且对加热电阻器108通电并且驱动的情况下，墨的电位比加热电阻器108的驱动电位低。因此，在电极布线层105与上部保护层107之间发生短路时电流过上部保护层107的情况下，在上部保护层107和墨之间容易地发生电化学反应。
以这种方式，在墨储存在喷墨头1中的状态中电流流过上部保护层107的情况下，上部保护层107部分地溶出到墨中。在电流流过上部保护层107的情况下，电流也流过薄膜区域113。薄膜区域113形成为薄的以使得在溶出时被容易地切断。因此，在电流流过上部保护层107的情况下，相对容易切断薄膜区域113并且相对容易切断在加热电阻器108与共用部110之间的电气连接。按照这种方式，在电流经薄膜区域113的情况下优先切断薄膜区域113，并且相对容易切断在上部保护层107与共用部110之间的电气连接。
此外，在加热电阻器108与共用部110之间形成薄膜区域113。在连接加热电阻器108以及共用部110的部分的整个宽度上形成薄膜区域113。因而，配置薄膜区域113以使得在它溶出的情况下，可靠地切断在加热电阻器108与共用部110之间的电气连接。
以这种方式，在本实施例中，形成薄膜区域113以使得在电流流过上部保护层107的情况下，通过与墨的电化学反应容易地将薄膜区域113切断以切断电气连接。在本实施例中，由于通过电化学反应切断薄膜区域113以切断电气连接，因此不需要大的能量以切断电气连接并且电气连接被相对容易地切断。因此，在电流流过上部保护层107的情况下，可靠地切断在加热电阻器108与共用部110之间的电气连接。以这种方式，由于通过薄膜区域113的电化学反应切断电气连接，因此可能改进作为用于切断电气连接的熔丝部的可靠性。因而，能够抑制流过上部保护层107的电流的对其它液室中的发泡以及墨滴从喷射口的喷射的影响。
由于能够抑制对其它液室的影响，因此即使在液室之一中发生电气短路并且使得该液室无法喷射墨滴的情况下，其它液室也能够使得墨正常地发泡并且正常地喷射墨。因此可以使在液室之一中引起的电气短路的影响最小化。因而，即使在液室之一中发生电气短路的情况下，也能够最小化由短路引起的打印图像质量的下降。此外，由于即使在液室之一中发生电气短路的情况下相邻的液室也能够正常地喷射墨，因此墨滴从相邻喷射口的喷射使得能够相对容易地对从具有短路的喷射口所喷射的墨滴进行补充。此外，即使在液室之一中的电极布线层105与上部保护层107之间发生短路的情况下，也不需要立即更换喷墨头1。因此，喷墨头1可以长时间使用并且延长了喷墨头1的寿命。与此同时，喷墨打印设备1000的操作成本能够降低。
在上部保护层107和共用部110之间配置由多晶硅形成的熔丝元件的情况下，有必要以在电流流过熔丝元件的情况下所产生的热，切断通过熔丝元件中所包括的多晶硅的电气连接。一般地，用于熔丝元件的多晶硅具有大约1400℃的熔点。为了通过熔丝元件切断电气连接，有必要流过在熔丝元件中产生等于或者高于1400℃的热的大量电流。以这种方式，为了通过熔丝元件切断电气连接，需要相对大的能量。另一方面，如本实施例中所描述，由于薄膜区域113通过电化学反应溶出到墨中，因此能够切断在发生短路的上部保护层107与共用部110之间的电气连接，而不需要大的能量。
将要描述本发明的第一实施例。
<喷墨头的层结构及其制造方法>
将描述用于制造第一实施例的喷墨头的过程。图6A至图6F是用于解释根据第一实施例的喷墨头用的基板100的制造过程的示意截面图。此外，图7A至图7F是喷墨头用的基板100的制造过程的示意平面图。
顺便提及，通常，在喷墨头1的制造过程中，按照以下方式制造喷墨头1：在由硅制成的基体101上，在预先集成驱动电路的状态下层叠层。预先将用于选择性地驱动加热电阻器108的诸如开关晶体管114等的半导体元件作为驱动电路集成入基体101，并且在基体101上层叠层以形成喷墨头1。然而为了简化，在图中未示出预先集成的驱动电路等，并且图6A～F和图7A～F仅示出了基体101。
首先，在基体101上，通过热氧化方法、溅射方法或CVD方法等，将用SiO2热氧化膜制成的蓄热层102形成为在加热电阻器层104下的下部层。顺便提及，对于预先集成有驱动电路的基体，可以在制造驱动电路的过程中形成蓄热层。
接着，通过反应溅射在蓄热层102上形成TaSiN等的加热电阻器层104，以使得加热电阻器层104具有大约50nm的厚度。此外，通过溅射在加热电阻器层104上形成具有大约300nm的厚度的铝层以形成电极布线层105。接着，通过使用光刻法在加热电阻器层104以及电极布线层105上同时进行干法蚀刻。因而，将除加热电阻器层104和电极布线层105以外的部分移除，并且形成具有图7A中所示形状的加热电阻器层104和电极布线层105。顺便提及，在本实施例中，使用反应离子蚀刻(RIE)方法作为干法蚀刻。
接着，为了形成加热电阻器108，如图6A和7B所示，通过再次使用光刻法进行湿法蚀刻以部分地移除由铝制成的电极布线层105并且部分地露出加热电阻器层104。顺便提及，为了在电极布线层105的端部实现保护层106的良好的覆盖属性，需要进行众所周知的湿法蚀刻，以在电极布线层105的端部获得合适的锥形形状。
此后，使用等离子CVD方法以形成如图6B和图7C中所示的具有大约350nm厚度的SiN膜作为保护层106。
接着，在保护层106上通过溅射形成由铂族制成的层作为上部保护层107，以使得上部保护层具有大约350nm的厚度。此处的上部保护层107由铱或者钌制成。接着，通过光刻法进行干法蚀刻以部分地移除上部保护层107并且获得如图6C以及图7D所示的上部保护层107的形状。在该阶段，在加热部108的区域上形成上部保护层107，同时共用部110由与上部保护层107相同的铂材料制成，并且被形成为连接在液室132内部所形成的上部保护层107的个别部。
接着，通过光刻法仅对与上部保护层107内的薄膜区域113相对应的部分进行干法蚀刻。在这种情况下，不对整个上部保护层107进行蚀刻，并且在部分地移除上部保护层107且薄膜区域113的厚度达到大约30nm的情况下停止蚀刻。因而，将上部保护层107形成为图6D和图7E中所示的形状。薄膜区域113在液室132以及墨流路内部形成，以使得在喷墨头1内包含墨的情况下薄膜区域113直接接触墨。
接着，为了形成外部电极111，如图6E中所示通过光刻法进行干法蚀刻以部分地移除保护层106并且部分地暴露电极布线层105相对应的部分。
在本实施例中，由铂族材料制成的上部保护层107受到半蚀刻以如图4B中所示减少薄膜区域113的厚度。与加热电阻器108相对应的部分上的上部保护层107具有350nm的厚度，该厚度足够大以实现要求的耐久性。同时，薄膜区域113具有30nm的厚度以使得在电极布线层105与上部保护层107之间发生短路200的情况下，薄膜区域113通过与墨的电化学反应而溶出到墨中直到切断为止，并且薄膜区域113相对于共用部110绝缘。
在这种情况下，关于通过半蚀刻形成为薄的部分，可以只有薄膜区域113是薄的，或者整个共用部110也可以形成为薄的。然而，在进行用于检查保护层106的绝缘属性的测试等的情况下共用部110需要有效率地传导电流。因而，在本实施例中，共用部110优选为具有与形成在与加热电阻器108对应的部分上的上部保护层107相同的厚度，也就是350nm。
接着，如图6F和7F中所示，流路形成构件120配置在喷墨头用的基板100上，同时喷射口121形成在流路形成构件120上。
喷墨头1根据以上过程制造。
根据本实施例的特征，在电极布线层105与上部保护层107之间发生短路并且电流流过上部保护层107的情况下，熔丝并没有熔断但是薄膜区域113通过与墨的电化学反应溶出到墨中以切断电气连接。因而，由短路引起电流流过上部保护层107的部分能够相对于形成在其它液室内的上部保护层107电气分离。在不像使用熔丝元件时那样需要大的能量以切断电气连接的情况下，能够改进喷墨头1的可靠性。此外，在切断上部保护层107的电气连接的情况下，喷墨头1不会像在使用熔丝元件的情况下那样达到高温，并且因而能够减少热对喷墨头1的影响。
顺便提及，在喷墨头1的制造中，在发货前喷墨头1中填充有墨的状态下，可以通过外部电极111对共用部110施加正电位。在该阶段中，在所有液室132内的薄膜区域113都可以溶出到墨中以切断电气连接。在发货时，用于检查保护层106的绝缘属性的测试等经常已经结束了。在这种情况下，接下来的阶段不会享有以下优势，即从与液室132内部的加热电阻器108相对应的部分延伸的上部保护层107与共用部110相连接。因此，在这种情况下，可以对共用部110施加正电位，可以溶出液室132内部的薄膜区域113，并且可以切断在液室132内的上部保护层107与共用部110之间的电气连接。换言之，喷墨头1的制造过程可以包括以下步骤：在液室132储存有墨的状态中，通过向电极(外部电极部)111b施加电位并且使薄膜区域113溶出，切断薄膜区域113。在向电极111b施加电位的情况下施加于电极111b的电位比墨的电位高。因而，在向电极111b施加电位的情况下，电化学反应容易地在薄膜区域113与墨之间发生。通过这种方法，阻断了液室132内的上部保护层107之间的电气连接，并且在液室132内的上部保护层107之间切断了电气连接。因而，在将薄膜区域113溶出的步骤之前，在经由布线使得电流流过加热电阻器108的情况下，能够进行检查步骤，以检查在布线与上部保护层107之间是否产生了引起电流流过的短路。在这种情况下，通过使用对布线所设置的电源的电极111a(电源的电极部)以及电极111b进行用于检查短路的测试。
(第二实施例)
下面，将要描述第二实施例的喷墨头。
图8A至图8G示出用于制造根据第二实施例的喷墨头的过程。图8A是第二实施例的喷墨头的薄膜区域113的平面图。图8B是沿图8A的线VIIIB-VIIIB取得的截面图。
在第一实施例的喷墨头中，上部保护层107形成为一层。另一方面，第二实施例的喷墨头与第一实施例的喷墨头不同在于上部保护层107’包括两层。在第二实施例的喷墨头中，上部保护层107’包括配置在下方的具有300nm的厚度的第一上部保护层107a以及配置在上方的具有30nm的厚度的第二上部保护层107b。此外，在第二实施例的喷墨头中，第一上部保护层107a由铱或者钌制成，并且第二上部保护层107b由钽制造。在第二实施例中，将薄膜区域113形成为使得形成上部保护层107’的其中一层朝向共用部110延伸。
图8C至图8E是在用于制造根据第二实施例的喷墨头的过程的步骤中的喷墨头用的基板的截面图。
在图8C中所示的阶段中，喷墨头用的基板与第一实施例的图6B中所示的相同。因此，喷墨头用的基板的制造过程的直到图8C中示出的阶段的步骤与第一实施例中的步骤相同。
接着，将第一上部保护层107a配置在保护层106上。在该步骤中，形成作为第一上部保护层107a的具有大约300nm的厚度的钽层。通过溅射形成具有预定厚度的第一上部保护层107a。
接着，如图8D中所示，部分移除第一上部保护层107a以形成要作为薄膜区域113的部分。在该步骤中，通过使用光刻法进行干法蚀刻，以移除与薄膜区域113相对应的第一上部保护层107a。因而，形成具有预定形状的第一上部保护层107a。
接着，将第二上部保护层107b配置在第一上部保护层107a上。在该步骤中，形成具有大约30nm的厚度的第二上部保护层107b。这里，在整个第一上部保护层107a上形成第二上部保护层107b以覆盖第一上部保护层107a。在第二实施例中，第二上部保护层107b为铱层或者钌层。通过溅射形成具有预定厚度的第二上部保护层107b。
接着，通过使用光刻法进行干法蚀刻以部分地移除上部保护层107b以使得第二上部保护层107b具有如图8E所示的形状。因而，形成具有预定形状的上部保护层107b。
以与第一实施例相同的方式进行接下来的形成外部电极111(图8F)的步骤以及形成流路形成构件120的步骤(图8G)。
在通过以上制造过程制造的喷墨头中，通过在不包括第一上部保护层107a的部分中仅配置第二上部保护层107b来形成薄膜区域113。首先，把第一上部保护层107a精确地配置在预定位置，以使得第一上部保护层107a没有配置在薄膜区域113的位置，并且接着将第二上部保护层107b配置在加热电阻器108周围的整个部分上。因而，如图8A和图8B中所示，在薄膜区域113中仅配置第二上部保护层107b。以这种方式，部分地形成第一上部保护层107a并且把第二上部保护层107b配置在整个上部保护层107a上以形成薄膜区域113。因此，由于可以在薄膜区域113中通过溅射形成具有预定厚度的第二上部保护层107b，因此可以精确地维持薄膜区域113的膜厚度。
(第三实施例)
接着，将描述第三实施例的喷墨头。
图9A至图9G示出用于制造根据第三实施例的喷墨头的过程。图9A是第三实施例的喷墨头的薄膜区域113的平面图。图9B是沿图9A的线IXB-IXB取得的截面图。在第三实施例的喷墨头中，上部保护层107”包括配置在下方的具有50nm厚度的第三上部保护层107c以及配置在上方的具有250nm厚度的第四上部保护层107d。在第三实施例中，与在第二实施例中相同，将薄膜区域113形成为使得形成上部保护层107”的其中一层朝向共用部110延伸。此外，在第三实施例的喷墨头中，第三上部保护层107c由铱或者钌制成，并且第四上部保护层107d由钽制成。
如图9A和9B中所示，在薄膜区域113中将第四上部保护层107d移除，并且仅仅配置第三上部保护层107c。图9C和图9E是喷墨头用的基板的截面图，其示出用于解释制造根据第三实施例的喷墨头的过程的制造过程的步骤。
在图9C中示出的阶段中，喷墨头用的基板与第一实施例的图6B中所示出的相同。因此，以与第一和第二实施例相同的方式进行用于制造喷墨头用的基板的过程的到图9C中示出的阶段为止的步骤。
接着，将第三上部保护层107c配置在保护层106上。在该步骤中，形成具有大约300nm的厚度的第三上部保护层107c。在本实施例中，第三上部保护层107c由钽层制成。此外，通过溅射形成具有50nm的厚度的第三上部保护层107c。
接着，如图9D中所示，形成具有预定形状的第三上部保护层107c。在该步骤中，通过使用光刻法进行干法蚀刻，以在移除其它部分的情况下以预定形状形成第三上部保护层107c。
接着，将由钽层制成的第四上部保护层107d配置在第三上部保护层107c上。在该步骤中，形成具有大约300nm的厚度的第四上部保护层107d。通过溅射形成具有大约300nm的预定厚度的第四上部保护层107d。在该步骤中，在整个第三上部保护层107c上形成第四上部保护层107d以覆盖第三上部保护层107c。
接着，通过使用光刻法进行干法蚀刻以在薄膜区域113形成的位置处部分地移除第四上部保护层107d。在第四上部保护层107d上进行蚀刻直到到达第三上部保护层107c。作为结果，形成上部保护层107”，其中针对薄膜区域113移除了第四上部保护层107d。因而，如图9E中所示，在对薄膜区域113仅配置了第三上部保护层107c处形成上部保护层107”，并且对其它部分配置并且层叠第三上部保护层107c以及第四上部保护层107d。
以与第一和第二实施例相同的方式进行接下来的形成外部电极111(图9F)以及形成流路形成构件120(图9G)的步骤。
在通过以上制造过程制造的喷墨头中，首先，配置了第三上部保护层107c与第四上部保护层107d。接着，在第四上部保护层107d的形成薄膜区域113的位置处进行蚀刻直到到达第三上部保护层107c，并且移除第四上部保护层107d以形成薄膜区域113。因而，在薄膜区域113中，由于能够通过溅射形成具有预定厚度的第三上部保护层107c，因此可以精确地维持薄膜区域113的膜厚度。此外，由于通过在与薄膜区域113相对应的位置蚀刻移除了第四上部保护层107d，因此能够改进薄膜区域113的位置精度。
在第三实施例中，将第四上部保护层107d形成为在宽度方向比上部保护层107c大。已知在形成第三上部保护层107c的铱或者钌与形成保护层106的SiN之间的接合性不高。在本实施例中，不仅第三上部保护层107c，并且由钽制成的第四上部保护层107d也部分地接合在保护层106上。因此，第四上部保护层107d以及保护层106能够通过其间的部分良好地接合。
如上描述，在本实施例中，由于第四上部保护层107d部分地接触保护层106，因此在上部保护层107”与保护层106之间的接合性相对较好。此外，为了增加接合性，在除了在第四上部保护层107d与保护层106之间的连接部分以外的位置，可以设置诸如钽层等的层作为在第三上部保护层107c与保护层106之间的接合层。
(其它实施例)
顺便提及，在本说明书中，不仅在形成诸如字符以及图像等的显著信息的情况下，还在形成不显著信息的情况下使用术语“打印”。此外，不论人是否能够从视觉上识别结果，“打印”广泛地表示在打印介质上形成图像、设计或图案等的情况或者是处理打印介质的情况。
术语“打印设备”包括诸如打印机、多功能打印机、复印机或者传真机等的具有打印功能的设备，以及用于通过使用喷墨技术制造产品的制造设备。
术语“打印介质”广泛地表示除了用于一般打印设备的纸以外的诸如布、塑料膜、金属板、玻璃、陶瓷、木料、皮革等的能够接受墨的介质。
此外，应当将术语“墨”(也称为“液体”）与以上定义的“打印”同样宽泛地解释。术语“墨”表示施加在打印介质上以形成图像、设计或图案等的液体，在处理打印介质时使用的液体，或者在处理墨时使用的液体(例如，将施加在打印介质上的墨中的颜料固化或者使之不溶化)。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (13)

1.一种喷墨头用的基板，包括：
基体；
多个加热电阻器，配置在所述基体上，并且在对所述加热电阻器通电的情况下产生热以加热墨；
第一保护层，覆盖所述加热电阻器，并且具有导电性；以及
第二保护层，配置在所述第一保护层与所述加热电阻器之间，所述第二保护层使所述第一保护层相对于所述加热电阻器电气绝缘，
其中，所述第一保护层包括设置在与所述多个加热电阻器相对应的位置的个别部以及将所述个别部共同相连接的共用部，
其特征在于，所述个别部与所述共用部经由连接部相连接，所述连接部在所述连接部与墨之间发生电化学反应的情况下溶出，从而切断在所述个别部与所述共用部之间的电气连接，以及
将所述连接部形成为具有比所述个别部的厚度小的厚度。
2.根据权利要求1所述的喷墨头用的基板，其中，所述连接部由铂族材料制成。
3.根据权利要求1所述的喷墨头用的基板，其中，所述第一保护层和所述连接部包括相同材料。
4.根据权利要求1所述的喷墨头用的基板，其中，所述第一保护层和所述连接部包括铱和钌中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的喷墨头用的基板，其中，通过层叠多个层形成所述第一保护层，并且通过形成所述第一保护层的所述多个层中的一层来形成所述连接部。
6.一种喷墨头用的基板，包括：
基体；
多个加热电阻器，配置在所述基体上，并且在对所述加热电阻器通电的情况下产生热以加热墨；
第一保护层，覆盖所述加热电阻器，并且具有导电性；以及
第二保护层，配置在所述第一保护层与所述加热电阻器之间，所述第二保护层使所述第一保护层相对于所述加热电阻器电气绝缘，
其中，所述第一保护层包括设置在与所述多个加热电阻器相对应的位置的个别部以及将所述个别部共同相连接的共用部，
其特征在于，所述个别部与所述共用部经由包括铱和钌中的至少一个的连接部连接，以及
将所述连接部形成为具有比所述个别部的厚度小的厚度。
7.根据权利要求6所述的喷墨头用的基板，其中，所述第一保护层和所述连接部包括相同材料。
8.根据权利要求6所述的喷墨头用的基板，其中，所述第一保护层包括铱和钌中的至少一个。
9.根据权利要求6所述的喷墨头用的基板，其中，通过层叠多个层形成所述第一保护层，并且通过形成所述第一保护层的所述多个层中的一层来形成所述连接部。
10.一种喷墨头，包括：
喷墨头用的基板，包括：基体；多个加热电阻器，配置在所述基体上并且在对所述加热电阻器通电的情况下产生热以加热墨；第一保护层，覆盖所述加热电阻器并且具有导电性；以及第二保护层，配置在所述第一保护层与所述加热电阻器之间，所述第二保护层使所述第一保护层相对于所述加热电阻器电气绝缘；
流路形成构件，安装在所述喷墨头用的基板的配置有所述第一保护层的表面侧，并且具有喷射口；以及
多个液室，由所述流路形成构件以及所述喷墨头用的基板限定，并且所述多个液室中能够储存墨，所述多个液室各自包括所述加热电阻器之一；
其中，所述第一保护层包括与所述多个加热电阻器相对应且在所述液室的内部露出的个别部以及将所述个别部共同相连接的共用部，
其特征在于，所述个别部与所述共用部通过连接部相连接，其中所述连接部在所述液室的内部储存墨的情况下所述连接部接触墨的位置处形成，并且在所述连接部与墨之间发生电化学反应的情况下溶出从而切断在所述个别部与所述共用部之间的电气连接，以及
将所述连接部形成为具有比所述个别部的厚度小的厚度。
11.根据权利要求10所述的喷墨头，其中，在所述液室的内部储存墨并且对所述加热电阻器通电并驱动的情况下，墨的电位比所述加热电阻器的驱动电位低。
12.一种喷墨头，包括：
喷墨头用的基板，包括：基体；多个加热电阻器，配置在所述基体上并且在对所述加热电阻器通电的情况下产生热以加热墨；第一保护层，覆盖所述加热电阻器并且具有导电性；以及第二保护层，配置在所述第一保护层与所述加热电阻器之间，所述第二保护层使所述第一保护层相对于所述加热电阻器电气绝缘；
流路形成构件，安装在所述喷墨头用的基板的配置有所述第一保护层的表面侧，并且具有喷射口；以及
多个液室，由所述流路形成构件以及所述喷墨头用的基板限定，并且所述多个液室中能够储存墨，所述多个液室各自包括所述加热电阻器之一；
其中，所述第一保护层包括与所述多个加热电阻器相对应且在所述液室的内部露出的个别部以及将所述个别部共同相连接的共用部，
其特征在于，所述个别部与所述共用部通过连接部相连接，其中所述连接部在所述液室的内部储存墨的情况下所述连接部接触墨的位置处形成，并且包括铱和钌中的至少一个，以及
将所述连接部形成为具有比所述个别部的厚度小的厚度。
13.根据权利要求12所述的喷墨头，其中，在所述液室的内部储存墨并且对所述加热电阻器通电并驱动的情况下，墨的电位比所述加热电阻器的驱动电位低。
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