CN1253040A - 微型喷射装置和用于制造该装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微型喷射装置和制造该装置的方法,其中隔膜的主要操作部分具有两个区域;具有高冲击传递性能的冲击薄膜区(例如,镍薄膜区);和具有高伸缩性的有机薄膜区(例如,聚酰亚胺隔膜区)。上述两个区域用作可对油墨产生较大的向上推力的冲击传递媒介、快速恢复的媒介以及用于分散和消除应力的枢纽,从而可防止隔膜出现诸如褶皱的变形。另外,该种隔膜在操作过程中可承受应力并具有较好回复能力,因此能显著提高打印性能。

Description

微型喷射装置和用于制造 该装置的方法
本发明涉及微型喷射装置和喷墨打印头，特别涉及含隔膜的微型喷射装置。本发明还涉及一种用于制造这种微型喷射装置的方法。
微型喷射装置通常是指一种为打印纸、人体或机动车提供预定量液体(诸如油墨、药液或石油产品)的装置，在该装置中所采用的方法是将预定量的电能或热能施加到上述液体中以使所述液体发生体积上的变化。这种方法能够将预定量的液体施加于一个特定的物体上。
近年来，电子技术的进步使得这种微型喷射装置得以迅猛的发展。因此，微型喷射装置已广泛地用于人们的日常生活中。日常使用的微型喷射装置的一个例子是喷墨打印机。
喷墨打印机是微型喷射装置中的一种形式，其不同于常规的点式打印机的地方在于通过使用墨盒能够以各种颜色实现印刷工作。与常规的点式打印机相比，喷墨打印机的另外的优点是噪声低、印刷质量有提高。因此，喷墨打印机已获得极大的普及。
喷墨打印机通常包括打印头，所述打印头具有多个直径很小的喷嘴。在这样的喷墨打印头中，通过接入或断开从外部装置所施加的电信号使最初处于液态的油墨发生变化并膨胀呈气泡状态。然后，呈气泡状态的油墨膨胀并被排出，从而实现在打印纸上的打印操作。
下面几篇美国专利文献描述了现有技术的几种喷墨打印头的结构和操作。授予Vaught等人的、题目为“热喷墨打印机”的美国专利No.4,490,728描述了一种基本的打印头。授予Aden等人的、题目为“用于喷墨打印头的薄膜装置以及用于制造该装置的方法”的美国专利No.4,809,428以及授予Komuro的、题目为“用于喷液记录头的基底的制造方法和由这种方法所制造的基底”的美国专利No.5,140,345描述了喷墨打印头的制造方法。授予Johnson等人的，题目为“用于喷墨打印头高温操作的油墨通道几何结构”的美国专利No.5,274,400描述了改变供墨通道的尺寸以设置流阻的方法。授予Keefe等人的、题目为“喷墨打印头”的美国专利No.5,420,627描述了一种特别的打印头设计形式。
在这样一种传统的喷墨打印头中，利用由加热电阻层所产生的高温热量进行喷墨。这里，如果液体腔室中的油墨长时间暴露在高温下，那么油墨成分中的热变会使所述装置的使用寿命迅速降低。
近年来，为了克服这个问题，人们已经提出了一种方法，这种方法通过在加热电阻层和液体腔室之间插入基体状(substrate-shaped)隔膜，且由填充在加热腔室中的工作液体的蒸汽压力引起隔膜的体积的变化。由此，容纳在液体腔室中的油墨被平稳地排出。
在这种情况下，由于隔膜设置在液体腔室和加热电阻层之间，因此能够避免油墨与加热电阻层之间的直接接触。因此，使油墨中的热变最小化。关于这种打印头的例子见授予Kruger等人的、标题为“具有气泡驱动的柔性隔膜的喷墨打印机”的美国专利No.4,480,259。
在上述含隔膜的喷墨打印头中，容纳在加热腔室中工作液体所传递的蒸汽压力使隔膜膨胀和回缩，由此使隔膜的体积发生变化。接着，预定大小的冲量被传递给容纳在液体腔室中的油墨，从而使油墨能够被喷射到外部的打印纸上。这里，上述隔膜体积变化同时发生在整个隔膜上。
由于隔膜在操作过程中频繁地进行体积变化，如果所述隔膜是由镍制成的，那么由于镍的冲击传递性能或操作弹性(即初始状态的回复能力)，隔膜的一个较弱部分可能发生褶皱。具体说，所述褶皱变形可能出现在隔膜中没有被加热腔室的结构所支承的部分上。
另外，上述没有被加热腔室的结构所支承的部分是隔膜中用于向上推动油墨的一个主要操作部分。因此，如果在这样一个主要操作部分中出现褶皱，那么隔膜的机械性能将大大地降低。
另一方面，例如考虑到材料的应力或粘附性能(与加热腔室或液体腔室的粘附性能)，如果隔膜是由聚酰亚胺制成的，那么隔膜的主要操作部分能够保持韧性并在一定程度上可承受变形(诸如褶皱)。但是，聚酰亚胺的冲击传递性能和操作弹性都非常弱。因此，隔膜的主要操作部分不能迅速地对加热腔室中所产生的蒸汽压力作出反应，从而不利于喷墨的平稳操作。
因此，喷墨打印头的整体打印效果被大大地降低。
因此，本发明的一个目的在于提供一种改进的微型喷射装置。
本发明的另一个目的在于提供一种具有改进的喷射效果的微型喷射装置。
本发明的又一个目的在于提供一种能够避免对其中的隔膜造成损坏的微型喷射装置。
本发明的又一个目的在于提供一种改进了隔膜的机械性能的微型喷射装置。
为了达到本发明的上述目的和其它的优点，隔膜的主要操作部分具有两个区域：具有高冲击传递特性和操作弹性的冲击薄膜区域(例如，镍薄膜区域)；和具有高伸缩特性的有机薄膜区域(例如，聚酰亚胺薄膜区域)。上述两个区域用作能对油墨产生强大的向上推力的冲量传递媒介、能快速恢复的媒介以及用于分散和消除应力的枢纽，从而可防止隔膜出现褶皱。另外，具有经过这种改进的主要操作部分的隔膜在操作过程中可承受应力和具有较好的反应能力。因此，可大大地提高打印性能。
为了便于人们能够充分地理解本发明以及认识本发明所带来的各种优点，下面将参照附图对本发明进行详细的描述，在附图中，相同或相似的部件用相同的附图标记表示，附图中：
图1是示出本发明所涉及的喷墨打印头第一实施例的透视图；
图2是沿图1中的II-II线所截取的喷墨打印头的剖视图；
图3是根据本发明的第一实施例的隔膜的平面视图；
图4是示出本发明所涉及的喷墨打印头第一实施例的第一操作状态的剖视图；
图5是示出本发明所涉及的喷墨打印头第一实施例的第二操作状态的剖视图；
图6是示出根据本发明第一实施例的隔膜的第一操作状态的剖视图；
图7是示出根据本发明第一实施例的隔膜的第二操作状态的剖视图；
图8是示出本发明所涉及的喷墨打印头第二实施例的透视图；
图9a至图9d是示出根据本发明第三实施例的喷墨打印头的制造方法的剖视图；
图10a至图10d是示出根据本发明第三实施例的隔膜的制造方法的剖视图；
图11a至图11b是示出根据本发明第四实施例的隔膜的制造方法的剖视图；
图12a至图12e是示出根据本发明第五实施例的隔膜的制造方法的剖视图。
现将参照附图对本发明进行详细的描述，附图中示出了本发明的优选实施例。如图1和图2中所示，在本发明所涉及的喷墨打印头中，由SiO2制成的保护膜2形成在由硅-基体1上，利用外部装置所提供的电能进行加热的加热电阻层11形成在所述保护膜2上，用于将由所述外部装置所施加的电能输送给所述加热电阻层的电极层3形成在所述加热电阻层11上。所述电极层3与共用电极12相连，由电极层3所供给的电能被加热电阻层11转换成热能。
同时，由加热腔室隔挡层5所限定的加热腔室4形成在所述电极层3上以覆盖所述加热电阻层11，由所述加热电阻层11转换的热能被输送到所述加热腔室4中。加热腔室4中充填有工作液体，所述工作液体能够很容易地产生蒸汽压力。在操作中，所述工作液体被所述加热电阻层11所输送的热能迅速地汽化。另外，由所述工作液体汽化所产生的蒸汽压力被传递给形成在加热腔室隔挡层5上的隔膜20上。
接着，由液体腔室隔挡层7限定的并与所述加热腔室4同轴的液体腔室9形成在隔膜20上，所述液体腔室9中充填有适量油墨。这里，喷嘴10形成在液体腔室隔挡层7上以覆盖液体腔室9，所述喷嘴10用作排出墨滴的喷射口。喷嘴10穿透喷嘴板8形成以使所述喷嘴与加热腔室4和液体腔室9同轴。
在上述结构中，隔膜20具有沉积分层结构，其中有机薄膜21形成在整个加热腔室隔挡层5上以覆盖加热腔室4，与加热腔室4同轴布置的粘附薄膜23形成在有机薄膜21上从而与形成加热腔室4的区域相对应，冲击薄膜24形成在粘附薄膜23上。即，冲击薄膜24位于隔膜20中与加热腔室4所处位置相对应的主操作部分中。粘附有冲击薄膜24的有机薄膜21形成了薄膜20的下部。
在操作过程中，冲击薄膜24的体积被迅速地改变并将较强的冲力传递给容纳在形成于冲击薄膜24之上的液体腔室9中的油墨。同时，具有极好伸缩性的有机薄膜21的体积也被迅速地改变，从而能够分散和消除冲击薄膜24上的应力。
有机薄膜21最好由具有极好的伸缩性和延展性的聚酰亚胺制成。这里，有机薄膜21与形成在隔膜20上的液体腔室隔挡层7粘附在一起。通常，液体腔室隔挡层7是由对于油墨具有较强的耐受性的聚酰亚胺制成。如上所述，有机薄膜21由与制造腔液体室隔挡层7相同的聚酰亚胺制成。从而可可以在有机薄膜21与液体腔室隔挡层7之间获得强力的粘附。
冲击薄膜24最好由具有极好的回复力性能的镍制成。这样，由镍制成的冲击薄膜24可迅速地对由工作液体汽化所产生的蒸汽压力作出反应，由此体积被迅速地改变。因此，可使容纳在液体腔室9中的油墨被迅速地排向喷嘴10。
用于提供粘附力的粘附薄膜23形成在有机薄膜21与冲击薄膜24之间。因此，由不同材料制成的有机薄膜21和冲击薄膜24可彼此牢固地粘附在一起。粘附薄膜23最好由钒、钛或铬制成。
在现有技术中，如果隔膜是由镍制成的，那么在隔膜的主要操作部分中将会出现褶皱，从而显著地降低隔膜的机械性能。另一方面，如果隔膜是由聚酰亚胺制成的，那么隔膜的主要操作部分将不能迅速地对从加热腔室所产生的蒸汽压力作出反应，从而大大地降低了总体打印效果。
为了克服这些问题，在本发明中，将镍和聚酰亚胺都用于隔膜20的主要操作部分中。即，如图3中所示，具有极好回复力的冲击薄膜24形成在隔膜20的主要操作部分中，并且随后具有极好延展性的有机薄膜21形成在隔膜20的下部。这样，由加热腔室4的蒸汽压力在冲击薄膜24中所产生的应力被传递到具有极好伸缩性和延展性的有机薄膜21上，从而使应力被分散和消除。这样，隔膜20能够在不起褶皱的情况下迅速地对工作液体的蒸汽压力作出反应。因此，大大地提高了总体打印质量。
如图4中所示，当电信号从外部电源施加到电极层3上时，与电极层3接触的加热电阻层11被供给电能并被迅速地加热到500℃高温或更高温度。在这个过程中，电能被转换成大约500℃-550℃的热能。
接着，热能被传送到与加热电阻层11接触的加热腔室4中。然后，充填在加热腔室4中的工作液体被迅速地汽化以产生预定大小的蒸汽压力。接着，蒸汽压力被传递到位于加热腔室隔挡层5上的隔膜20上，这样将具有预定大小的冲量P施加到隔膜20上。
在这种情况下，如图4中所示，隔膜20沿着箭头70所示方向迅速地膨胀并弯曲成圆形。从而将较强的冲击传递给容纳在液体腔室9中的油墨100，油墨100在冲量的作用下变成气泡并被容易地排出。
如上所述，本发明的隔膜20是由两个区域组成的，包括具有极好冲击传递性能的冲击薄膜24和用于分散和消除冲击薄膜24上应力的有机薄膜21。因此，可以消除在传统隔膜中所出现的诸如褶皱的变形。
由镍制成的冲击薄膜24在单位面积上的重量最好大于由聚酰亚胺制成的有机薄膜21在单位面积上的重量。因此，如图6中所示，根据等式P＝mΔV(其中P是冲量，m是隔膜的重量，ΔV是膨胀过程中隔膜被移动的体积)，冲击薄膜24能够将较大的冲量传递给容纳在液体腔室9中的油墨。
另外，有机薄膜21最好由伸缩性和延展性都好于由镍制成的冲击薄膜24的聚酰亚胺制成。如图6中所示，冲击薄膜24上的应力δ2可被缩减成应力δ1，从而使应力被分散和消除。
如图5中所示，当从外部电源所施加的电信号被切断时，加热电阻层11迅速地冷却下来，加热腔室4中的蒸汽压力迅速地下降。接着，加热腔室4的内部迅速地形成真空。然后，真空在隔膜20上施加与前述冲量相对应的强大弯曲力(buckling power)B，从而使隔膜20回缩至其初始状态。
如图5中所示，隔膜20沿着箭头72所示方向迅速回缩以将强大弯曲力传递到液体腔室4的内部。接着，准备通过隔膜20膨胀而排出的油墨100由于其自身重力而变形成椭圆形，再变形成圆形，接着喷射到打印纸上。这样，在打印纸上完成了快速打印操作。
本发明所涉及的隔膜20包括具有极好冲击传递性能的冲击薄膜24和具有极好伸缩性以用于分散和消除冲击薄膜24上应力的有机薄膜21。因此，可以防止在传统隔膜中所出现的例如褶皱的变形。另外，隔膜20可向着加热腔室4快速地回复并且并且可以获得极好的操作反应作用。
由聚酰亚胺制成的有机薄膜21的伸缩性好于由镍制成的冲击薄膜24。如图7中所示，有机薄膜21可使冲击薄膜24上的应力δ4被缩减成的应力δ3，从而使该应力被分散和消除。
如图8中所示，在本发明另一个实施例的喷墨打印头中，与冲击薄膜24的一侧表面接触并与加热腔室4的上部边缘重叠的辅助有机薄膜22形成在隔膜20的有机薄膜21上。在这种情况下，辅助有机薄膜22用于进一步增强有机薄膜21的伸缩性。因此，有机薄膜21可以更加平稳的方式消除冲击薄膜24上的应力。
在本实施例的这种结构中，形成在有机薄膜21上的辅助有机薄膜22与形成在隔膜20上的液体腔室隔挡层7粘附在一起。这里，与有机薄膜21类似，辅助有机薄膜22也是由制成液体腔室隔挡层7的相同的聚酰亚胺制成。因此，辅助有机薄膜22可更牢固地粘附到液体腔室隔挡层7上。
现将详细地描述用于制造本发明的喷墨打印头的第一种方法。第一种制造方法包括三个独立的工序。由三个工序制造的各部件(例如由加热电阻层11和加热腔室隔挡层5组件、隔膜20以及由喷嘴板8和液体腔室隔挡层7组件等)在相应的位置处通过后续实施的排列工序而相互组装在一起。从而，可得到完整的喷墨打印头。
在第一方法中，作为第一个工序，如图9a所示，将金属(诸如多晶硅)沉积在由硅-基体1上，由SiO2制成的保护膜2形成在由硅-基体1上。接着，利用图案膜(pattem film)(未示出)对多晶硅进行蚀刻以部分地露出保护膜2，从而在保护膜2形成加热电阻层11。
然后，将金属(诸如铝)沉积在保护膜2上以覆盖加热电阻层11。接着，利用图案膜对铝进行蚀刻以露出加热电阻层11的中央表面，从而形成与加热电阻层11的两个侧面相接触的电极层3。
然后，将有机材料(诸如聚酰亚胺)沉积在电极层3上以覆盖加热电阻层11。接着，利用图案膜对聚酰亚胺进行蚀刻以露出加热电阻层11和电极层3的部分表面，从而形成了加热腔室隔挡层5，加热腔室隔挡层5限定了用于形成加热腔室4的区域。这样，结束了第一个工序。
接着，进行如图9b中所示的用于形成隔膜的第二个工序。下面将参照图10a至图10d详细地描述第二个工序。如图10a所示，将有机材料(最好是聚酰亚胺)沉积在由硅-基体200上，从而形成有机薄膜21，由SiO2制成的保护膜201形成在由硅-基体200上。
优选的是，通过旋转涂敷(spin coating)方法沉积有机薄膜21，在旋转涂敷方法中，可以隔膜的厚度很容易控制。所沉积的有机薄膜21的厚度最好在大约2微米至2.5微米的范围内。
然后在预定的时间间隔内以一定温度(最好在大约130℃至290℃范围内)对有机薄膜21进行两次热处理。从而使有机薄膜21在其所有表面上具有极好的韧性，其能够牢固地固定粘附薄膜23。更优选的是，分别在大约150℃和280℃的温度下对有机薄膜21进行热处理。
如图10b所示，利用溅射(sputtering)方法将一种金属物质(最好是钒、钛或铬)沉积在有机薄膜21上，从而形成粘附薄膜23。所形成的粘附薄膜23的厚度最好在大约0.1微米至0.2微米的范围内。
然后，利用溅射方法将金属材料(最好为镍)沉积在粘附薄膜23上，从而形成冲击薄膜24。所形成的冲击薄膜24的厚度最好在大约0.2微米至0.5微米的范围内。最好在大约150℃到180℃范围内的温度下对冲击薄膜24进行韧化(annealed)。这种韧化能够为冲击薄膜24提供极好的韧性和机械耐受性。
接着，图案膜30部分地形成在冲击薄膜24的表面上以实现冲击薄膜24/粘附薄膜23的构造。然后，将图案膜30作为掩膜，对冲击薄膜24/粘附薄膜23进行蚀刻，并且利用化学制品去除剩余的图案膜30。这样，部分地露出有机薄膜21，从而完成了图10c中所示的隔膜20。
在用于制造本发明的喷墨打印头的第一种方法的另一个实施例中，在上述对冲击薄膜24/粘附薄膜23进行蚀刻以部分地露出有机薄膜21的步骤处附加用于增强有机薄膜21伸缩性的步骤。在附加步骤中，如图11a中所示，利用一种化学汽相淀积方法将一种有机物质(最好为聚酰亚胺)22′沉积在有机薄膜21上，从而使有机物质22′覆盖冲击薄膜24粘附薄膜23。
如图11b中所示，对聚酰亚胺22′的背面进行蚀刻以露出冲击薄膜24的表面，从而形成了与冲击薄膜24/粘附薄膜23的两个侧面相接触的辅助有机薄膜22。所形成的辅助有机薄膜22牢固地粘附在有机薄膜21上，从而提高了隔膜20的总体伸缩性。
当利用上述方法完成隔膜20时，如图10d所示，利用化学制品(诸如氟化氢(HF)将所形成的隔膜20从基体200上剥下，在基体200上形成有保护膜201。这样，结束了第二个工序。
现将描述用于制造本发明的喷墨打印头的第一种方法的第三个工序。在第三个工序中，如图9c中所示，利用电镀方法将一种金属物质(诸如镍)沉积在由硅-基体300上，在由硅-基体300上形成有由SiO2制成的保护膜301。接着，利用图案膜对镍进行蚀刻以部分地露出保护膜301。这样，形成了喷嘴板8，喷嘴板8限定了用于在其中形成喷嘴10的区域。
然后，将有机材料(诸如聚酰亚胺)沉积在喷嘴板8上以覆盖保护膜301。接着利用图案膜对聚酰亚胺进行蚀刻以部分地露出保护膜301和喷嘴板8。由此，形成了液体腔室隔挡层7，液体腔室隔挡层7限定了形成液体腔室9的区域。
当利用上述工序完成了喷嘴板8/液体腔室阻当层7组件时，利用化学制品(诸如氟化氢(HF))将已形成的喷嘴板8/液体腔室隔挡层7组件从基体300上剥下，在基体300上形成有保护膜301。这样，结束了第三个工序。
当完成上述第一至第三个工序时，将在每工序中所制造的各组件组装在一起以形成单一组件。即，将由第二个工序所形成的隔膜20组装到由第一个工序所形成的加热电阻层11/加热腔室隔挡层5组件上，将由第三个工序所形成的喷嘴板8/液体腔室隔挡层7组件组装到隔膜上。这里，隔膜20的冲击薄膜24/粘附薄膜23结构件与加热电阻层11/加热腔室隔挡层5组件所处位置对齐。喷嘴板8/液体腔室阻挡件7组件中的喷嘴10与加热腔室4和冲击薄膜24/粘附薄膜23所处位置对齐。
通过排列和装配工序将由上述第一至第三个工序所制成的组件组装在一起以形成单一组件。这样，可得到如图9d中所示的具有完整结构的喷墨打印头。
或者，可利用不同于上述第一种制造方法的第二种方法制造本发明所涉及的喷墨打印头。与上述第一种制造方法相比，下面将要描述的第二种方法能够同时将多个冲击薄膜24/粘附薄膜23与多个加热腔室4对齐在同样的位置。
在第二种方法中，与上述第一种制造方法相似，首先进行如图9a中所示的第一个工序。即，由多晶硅制成的加热电阻层11形成在由硅-基体1上，由SiO2制成的保护膜2形成在由硅-基体1上。接着，由铝制成的电极层3形成在加热电阻层11的两个侧面上。然后，由聚酰亚胺制成的加热腔室隔挡层5形成在包括加热电阻层11的电极层3上以限定将形成加热腔室4的区域。
接着，进行用于加工隔膜的第二个工序和第三个工序。下面，描述不同于上述第一种制造方法的用于形成隔膜的第二个工序和第三个工序。将不带有冲击薄膜/粘附薄膜的有机薄膜21组装到加热电阻层11/加热腔室隔挡层5组件上，冲击薄膜24/粘附薄膜23形成在已组装的有机薄膜21上。
现将参照图12a至图12e详细描述第二种制造方法的第二个工序和第三个工序。如图12a中所示，将有机材料(最好是聚酰亚胺)沉积在硅-基体200上，从而形成有机薄膜21，由SiO2制成的保护膜201形成在硅-基体200上。
最好利用旋转涂敷方法沉积有机薄膜21，在旋转涂敷方法中，可以比较容易地控制隔膜的厚度。所沉积的有机薄膜21的厚度最好在大约2微米至2.5微米的范围内。
然后在规定的时间间隔内以一定温度(最好在大约130℃至290℃范围内)对有机薄膜21进行两次热处理。从而使有机薄膜21在其整个表面上具有极好的韧性，具有极好的韧性的有机薄膜21能够使粘附薄膜23被牢固地固定。较优选的是，对有机薄膜21进行的热处理分别在大约150℃和280℃的温度下进行两次。
如图12b中所示，利用化学制品(诸如氟化氢)将所形成的有机薄膜21从硅-基体200上剥下，在基体200上形成有保护膜201。接着，将所剥下的有机薄膜21组装到由第一个工序所形成的加热电阻层11/加热腔室隔挡层5组件上。
然后，如图12c中所示，利用溅射的方法将金属材料(最好是钒、钛或铬)沉积在已组装到加热电阻层11/加热腔室隔挡层5组件上的有机薄膜21上，从而形成粘附薄膜23。所形成的粘附薄膜23的厚度最好在大约0.1微米至0.2微米的范围内。
接着，利用溅射方法将金属材料(最好为镍)沉积在粘附薄膜23上，从而形成冲击薄膜24。较优选的是，与上述第一种制造方法类似，所形成的冲击薄膜24的厚度最好在大约0.2微米至0.5微米的范围内。较优选的是，在大约150℃至180℃的温度下对冲击薄膜24进行韧化，以使冲击薄膜24具有极好的韧性和机械耐受性。
为了完成冲击薄膜24/粘附薄膜23的构造，如图12d所示，图案膜30局部地形成在冲击薄膜24上，将图案膜30作为掩膜，对冲击薄膜24/粘附薄膜23进行蚀刻。接着，利用化学制品去除剩余的图案膜30以部分地露出有机薄膜21。从而得到了如图12e中所示的具有完整结构的隔膜。这里，冲击薄膜24/粘附薄膜23形成在与形成加热腔室4的位置相对应的位置处。
如上所述，在本发明的第二种制造方法中，在形成冲击薄膜24/粘附薄膜23结构件(其位置与加热腔室4的位置相对应)之前，将有机薄膜21组装到加热腔室4上。这样，与上述第一种制造方法不同的是，当将隔膜20组装到加热电阻层11/加热腔室隔挡层5组件上时，可省略用于将多个冲击薄膜24/粘附薄膜23和多个加热腔室4一个一个对齐的附加工序。从而，可大大提高整个制造过程的效率。
在第二种方法的另一个实施例中，与第一种方法相似，在上述对冲击薄膜24/粘附薄膜23进行蚀刻以部分地露出有机薄膜21的步骤处附加用于形成辅助有机薄膜22以增强有机薄膜21伸缩性的步骤。所形成的辅助有机薄膜22与冲击薄膜24/粘附薄膜23的两个侧面相接触并牢固地粘附在有机薄膜21上，从而提高了隔膜20的总体伸缩性。
接着，进行第二种方法的第四个工序。在第四个工序中，与第一种方法相似，进行如图9c中所示的工序。由镍制成的喷嘴板8形成在硅-基体300上，在硅-基体300上形成有诸如由SiO2材料制成的保护膜301，这样限定了将形成喷嘴10的区域。然后，由聚酰亚胺制成的液体腔室隔挡层7形成在喷嘴板8上，以限定将形成液体腔室9的区域。
当利用上述工序完成了喷嘴板8/液体腔室隔挡层7组件时，利用化学制品(诸如氟化氢)将喷嘴板8/液体腔室隔挡层7组件从基体300上剥下，在基体300上形成有保护膜301。这样，结束了第四个工序。
当完成上述第一至第四个工序时，将在每一个工序中所制造的各个组件组装在一起以形成单一组件。在第二种方法中，如上所述，在将各个部件组装成单一组件之前，通过第二个工序和第三个工序隔膜20已组装到加热电阻层11/加热腔室隔挡层5组件上。则剩下的仅是将喷嘴板8/液体腔室隔挡层7组件组装到隔膜上。因此，可显著提高整个制造过程的生产率。
在这种情况下，喷嘴板8/液体腔室隔挡层7组件中的喷嘴10与加热腔室4和冲击薄膜24/粘附薄膜23所处的位置对齐。通过对齐和组装工序将由上述第一至第四个工序所制成的每个结构件组装在一起以形成单一组件。这样，可得到如图9d中所示的具有完整结构的喷墨打印头。
在本发明中，隔膜中包括两层薄膜：用于传递膨胀的冲击薄膜和用于分散和消除在冲击薄膜上的应力的有机薄膜。因此，可防止在隔膜主要操作部分的变形。另外，可提高隔膜主要操作部分的操作性能。从而，显著地提高了喷墨打印头的整体性能。
如上，本发明的特征在于，隔膜的主要操作部分具有两个区域：具有高回复力性能的冲击薄膜区域(例如，镍薄膜区域)以及具有高伸缩性的有机薄膜区域(例如，聚酰亚胺薄膜区域)。上述两个区域用作能对油墨产生强大的向上推力的冲量传递媒介、能快速恢复的媒介以及用于分散和消除应力的枢纽，从而可防止隔膜变形(例如出现褶皱)。另外，具有经过上述改进的主要操作部分的隔膜在操作过程中可承受应力和具有较好的回复能力。因此，可显著地提高打印性能。
本发明是参照上述实施例进行描述的。但是，本领域普通技术人员显然能够根据上面提及的内容进行许多改进和变型。因此，本发明包含了所有落入所附权利要求书的精神和保护范围内的各种改进和变型。

Claims (38)

1.一种微型喷射装置，包括：
基体；
形成在所述基体上的保护膜；
形成在所述保护膜的一部分上的加热电阻层，用于对加热腔室进行加热；
形成在所述保护膜上并与所述加热电阻层相接触的电极层，用于将电信号传输给所述加热电阻层；
形成在所述电极层上的加热腔室隔挡层，所述加热腔室隔挡层限定了被所述加热电阻层封住的加热腔室，所述加热腔室具有轴线，所述加热腔室用于储放工作液体；
形成在所述加热腔室隔挡层上的隔膜，所述隔膜用于传递所述加热腔室中液体的体积变化，所述隔膜包括：
形成在所述整个加热腔室隔挡层上并覆盖所述加热腔室的有机薄膜；以及
形成在所述有机薄膜的一部分上的冲击薄膜，所述冲击薄膜以所述加热腔室的轴线为中心；
形成在所述隔膜的一部分上的液体腔室隔挡层，所述液体腔室隔挡层限定了液体腔室，所述液体腔室与所述加热腔室和所述冲击薄膜的中心同轴；以及
形成在所述液体腔室隔挡层上的喷嘴板，所述喷嘴板具有与所述液体腔室同轴的喷嘴。
2.如权利要求1所述的微型喷射装置，其特征在于，所述隔膜还包括：
由与所述有机薄膜的材料相同的材料制成的辅助有机薄膜，所述辅助有机薄膜形成在所述有机薄膜上与所述加热腔室的上部边缘重叠的一部分上，所述辅助有机薄膜的侧面与所述冲击薄膜的侧面相接触，所述辅助有机薄膜设置在所述有机薄膜和所述液体腔室隔挡层之间。
3.如权利要求1所述的微型喷射装置，其特征在于，还包括：
利用与所述有机薄膜和冲击薄膜的材料不同的材料制成的粘附薄膜，所述粘附薄膜设置在所述有机薄膜和冲击薄膜之间并且处于有机薄膜上与冲击薄膜位置相同的部分上，所述粘附薄膜用于提高所述冲击薄膜到有机薄膜的粘附能力。
4.如权利要求2所述的微型喷射装置，其特征在于，还包括：
利用与所述有机薄膜和冲击薄膜的材料不同的材料制成的粘附薄膜，所述粘附薄膜设置在所述有机薄膜和冲击薄膜之间并且处于有机薄膜上与冲击薄膜位置相同的部分上，所述粘附薄膜用于提高所述冲击薄膜到有机薄膜的粘附能力。
5.如权利要求1所述的微型喷射装置，其特征在于，所述有机薄膜是由聚酰亚胺制成的。
6.如权利要求2所述的微型喷射装置，其特征在于，所述有机薄膜是由聚酰亚胺制成的。
7.如权利要求1所述的微型喷射装置，其特征在于，所述冲击薄膜是由镍制成的。
8.如权利要求2所述的微型喷射装置，其特征在于，所述冲击薄膜是由镍制成的。
9.如权利要求3所述的微型喷射装置，其特征在于，所述粘附薄膜是由钒、钛或铬制成的。
10.如权利要求4所述的微型喷射装置，其特征在于，所述粘附薄膜是由钒、钛或铬制成的。
11.如权利要求1所述的微型喷射装置，其特征在于，所述有机薄膜的厚度大约在2.0微米至2.5微米的范围内。
12.如权利要求2所述的微型喷射装置，其特征在于，所述有机薄膜的厚度大约在2.0微米至2.5微米的范围内。
13.如权利要求1所述的微型喷射装置，其特征在于，所述冲击薄膜的厚度大约在0.2微米至0.5微米的范围内。
14.如权利要求2所述的微型喷射装置，其特征在于，所述冲击薄膜的厚度大约在0.2微米至0.5微米的范围内。
15.如权利要求3所述的微型喷射装置，其特征在于，所述粘附薄膜的厚度大约在0.1微米至0.2微米的范围内。
16.如权利要求4所述的微型喷射装置，其特征在于，所述粘附薄膜的厚度大约在0.1微米至0.2微米的范围内。
17.一种制造微型喷射装置的方法，包括下列步骤：
通过如下步骤形成加热电阻层/加热腔室隔挡层组件：
    在基体上的保护膜上形成加热电阻层；
    形成与所述加热电阻层相接触的电极层；和
    在所述加热电阻层上形成加热腔室隔挡层，所述加热腔室隔挡层限定了加热腔室；
通过如下步骤形成隔膜：
    将有机薄膜沉积在第二基体的保护膜上；
    对所述有机薄膜进行热处理；
    将由不同于所述有机薄膜的材料制成的粘附薄膜沉积在所述有机薄膜上；
    将由不同于所述粘附薄膜的材料制成的冲击薄膜沉积在所述粘附薄膜上；
    对所述粘附薄膜和冲击薄膜进行蚀刻以部分地露出所述有机薄膜；和
    将所述已沉积并被蚀刻的薄膜作为隔膜从所述第二基体上剥下；
通过如下步骤形成喷嘴板/液体腔室隔挡层组件：
    在第三基体上的保护膜上形成喷嘴板；
    在所述喷嘴板上形成液体腔室隔挡层，所述液体腔室隔挡层限定了液体腔室；和
    将喷嘴板/液体腔室隔挡层组件从第三基体上剥下；和
通过如下步骤组装所述微型喷射装置：
    将被剥下的隔膜安装到加热电阻层/加热腔室隔挡层组件上，使所述有机薄膜与加热腔室隔挡层相接触并且使所述冲击薄膜与加热腔室对齐，以形成第一组件；和
    将所述喷嘴板/液体腔室隔挡层组件安装到所述第一组件上，使所述液体腔室隔挡层在所述隔膜上并且使所述液体腔室与所述加热腔室同轴地对齐。
18.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述沉积有机薄膜的步骤还包括：
将有机物质旋转涂敷在保护膜上。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述沉积有机薄膜的步骤还包括：
沉积由聚酰亚胺制成的薄膜。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述沉积有机薄膜的步骤还包括：
所沉积的有机薄膜厚度大约在2.0微米至2.5微米的范围内。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述对有机薄膜进行热处理的步骤还包括：
在大约130℃至290℃范围内的温度下对所述有机薄膜进行热处理。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，分别在大约150℃和280℃下分两步进行所述的热处理。
23.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述沉积粘附薄膜的步骤还包括：
沉积由钒、钛或铬制成的隔膜。
24.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述沉积粘附薄膜的步骤还包括：
所沉积的粘附薄膜厚度大约在0.1微米至0.2微米的范围内。
25.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述沉积冲击薄膜的步骤还包括：
沉积由镍制成的隔膜。
26.如权利要求17所述的方法，其特征在于，形成所述隔膜的步骤还包括：
在沉积冲击薄膜之后，在大约150℃至180℃范围内的温度下对所述冲击薄膜进行韧化。
27.如权利要求17所述的方法，其特征在于，形成所述隔膜的步骤还包括：
在完成蚀刻步骤之后，将用与所述有机薄膜相同的材料制成的附加薄膜沉积在所述有机薄膜上以覆盖所述冲击薄膜的表面；和
对所述附加薄膜进行蚀刻以露出所述冲击薄膜，剩余的附加薄膜与所述冲击薄膜的侧面相接触。
28.一种制造微型喷射装置的方法，包括下列步骤：
通过如下步骤形成加热电阻层/加热腔室隔挡层组件：
    在基体上的保护膜上形成加热电阻层；
    形成与所述加热电阻层相接触的电极层；和
    在所述加热电阻层上形成加热腔室隔挡层，所述加热腔室隔挡层限定了加热腔室；
通过如下步骤形成有机薄膜：
    将有机薄膜沉积在第二基体上的保护膜上；
    对所述有机薄膜进行热处理；和
    将所述有机薄膜从所述第二基体上剥下；
通过如下步骤形成第一组件：
    将所述被剥下的有机薄膜安装到所述加热电阻层/加热腔室隔挡层组件上；
    将由不同于所述有机薄膜的材料制成的粘附薄膜沉积在所述已安装的有机薄膜上；
    将由不同于所述粘附薄膜的材料制成的冲击薄膜沉积在所述粘附薄膜上；和
    对所述粘附薄膜和冲击薄膜进行蚀刻，以部分地露出所述有机薄膜并留下与所述加热腔室对齐的粘附薄膜/冲击薄膜部分；
通过如下步骤形成喷嘴板/液体腔室隔挡层组件：
    在第三基体上的保护膜上形成喷嘴板；
    在所述喷嘴板上形成液体腔室隔挡层，所述液体腔室隔挡层限定了液体腔室；和
    将所述喷嘴板/液体腔室隔挡层组件从所述第三基体上剥下；和
    将所述喷嘴板/液体腔室隔挡层组件安装到所述第一组件的上表面，使液体腔室与加热腔室同轴。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述沉积有机薄膜的步骤还包括：
将有机物质旋转涂敷在所述保护膜上。
30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述沉积有机薄膜的步骤还包括：
沉积一种由聚酰亚胺制成的隔膜。
31.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述沉积有机薄膜的步骤还包括：
所沉积的有机薄膜厚度大约在2.0微米至2.5微米的范围内。
32.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述对有机薄膜进行热处理的步骤还包括：
在大约130℃至290℃范围内的温度下对所述有机薄膜进行热处理。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，分别在大约150℃和280℃下分两步进行所述的热处理。
34.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述沉积粘附薄膜的步骤还包括：
沉积由钒、钛或铬制成的隔膜。
35.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述沉积粘附薄膜的步骤还包括：
所沉积的粘附薄膜厚度大约在0.1微米至0.2微米的范围内。
36.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述沉积冲击薄膜的步骤还包括：
沉积由镍制成的隔膜。
37.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述形成隔膜的步骤还包括：
在沉积所述冲击薄膜之后，在大约150℃至180℃范围内的温度下对所述冲击薄膜进行韧化。
38.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述形成第一组件的步骤还包括：
在完成所述蚀刻步骤之后，将由与所述有机薄膜相同的材料制成的附加薄膜沉积在所述有机薄膜上以覆盖所述冲击薄膜的表面；和
对所述附加薄膜进行蚀刻以露出所述冲击薄膜，剩余的附加薄膜与所述冲击薄膜的侧面相接触。
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