CN1257006A - 微型喷射装置和用于制作这种微型喷射装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微型喷射装置以及一种用于制作这种微型喷射装置的方法。利用一种“较软”的聚酰胺酸溶液制成液体腔室阻挡层和第一有机薄膜层。在适当条件下对所述聚酰胺酸溶液进行干燥处理和热处理使其固化。在280℃至300℃的温度范围内以及在0.5kg/cm²至2kg/cm²的压力下进行进一步处理时,“较软”的聚酰胺酸溶液可用作粘结剂。因此无需一个促进层,即可使液体腔室阻挡层和隔膜的第一有机薄膜层与其它部件紧密地结合。

Description

微型喷射装置和用于制作这种 微型喷射装置的方法

本发明涉及一种微型喷射装置和用于制作这种微型喷射装置的方法。

通常，术语微型喷射装置指的是这样一种装置，即它用于为打印纸、人体或机动车提供一定量液体，诸如油墨、注射液或石油产品，在该设备中所采用的方法是将一定量的电能或热能施加到上述液体，以使液体发生体积变化。这种方法能够将少量液体施加到特定的物体上。

近年来，电子技术的进步使微型喷射装置迅速发展。因此，微型喷射装置已广泛地用于人们的日常生活中。微型喷射装置用于人们的日常生活中的例子是喷墨打印机。

不同于传统的针式打印机的采用微型喷射装置的喷墨打印机能够利用墨盒以多种颜色完成打印作业。与传统的针式打印机相比，喷墨打印机的另外优点是利用喷墨打印机在纸上打印的字符清楚细致。因此，喷墨打印机已得到广泛应用。

喷墨打印机通常包括具有多个直径很小的喷嘴的微型喷射装置。这种微型喷射装置利用从外部装置所施加的电信号使液态油墨发生体积变化并膨胀成气泡而排出油墨，从而在纸张上打印字母和图案。

下面几篇美国专利文献公开了现有技术的几种喷墨打印头的结构和操作。由Vaught等人提出的，标题为“热喷墨打印机”的美国专利No.4,490,728公开了一种基本的打印头。由Aden等人提出的，标题为“用于喷墨打印头的薄膜装置以及用于制作这种薄膜的方法”的美国专利No.4,809,428以及由Komuro提出的，标题为“用于喷液记录头的基底的制作方法以及由这种方法所制作的基底”的美国专利No.5,140,345公开了喷墨打印头的制作方法。由Johnson等人提出的，标题为“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公开了通过改变供墨通道的尺寸以设置流阻的方法。由Keefe等人提出的，标题为“喷墨打印头”的美国专利No.5,420,627公开了一种特定的打印头设计形式。

通常，微型喷射装置利用由加热电阻层所产生的高温而将油墨喷射在纸张上。因此，由电阻层产生的高温会对容纳在液体腔室中的油墨产生常时间的影响。结果，油墨发生热变而这会减低容纳油墨的装置的寿命。

近年来，为了克服这个问题，人们已经提出了一种新方法，这种方法通过在加热电阻层和油墨腔室之间插入板状隔膜以及利用液体腔室中工作液体(诸如庚烷)的压力使隔膜发生的动态变形，从而使油墨从油墨腔室中平稳地喷出。由于隔膜设置在油墨腔室和加热电阻层之间，因此能够避免油墨与加热层直接接触，使油墨热变很小。这种打印头的例子参见授予Kruger等人的题目为“具有气泡驱动的软性隔膜的喷墨打印机”的美国专利No.4,480,259。

在传统的隔膜式微型喷射装置中，在打印文字和图像过程中通常使用油墨和工作液体。因此，必须在微型喷射装置中设置相互独立的腔室以容纳油墨和工作液体。

为此，在微型喷射装置中具有液体腔室阻挡层和加热腔室阻挡层，它们分别限定了各自的腔室。这些腔室可分别可靠地容纳油墨和工作液体。

通常，油墨腔室阻挡层和加热腔室阻挡层的厚度(深度)都大于10微米以使每腔室都具有足够的体积。由于化学相容性的原因，将有机材料作为油墨腔室和加热腔室的原材料。

如上，由油墨腔室阻挡层和加热腔室阻挡层所限定的腔室必须分别容纳诸如油墨和工作液体化学物质，这些腔室必须具有良好的耐腐蚀性能。当这些化学物质长时间滞留在腔室中时，加热腔室阻挡层和油墨腔室阻挡层会被这些化学物质腐蚀。这样，加热腔室阻挡层和油墨腔室阻挡层可能在这些层之间以及它们与喷嘴板或隔膜之间的界面处形成间隙。

在这种情况下，容纳在这些腔室中的化学物质会从这些腔室泄漏到那些对化学物质不具有抗腐蚀性的部件中。化学物质的泄漏会大大地降低微型喷射装置的使用寿命。

应该提及的是，在授予Brown等人的，题目为“具有聚酰亚胺隔膜的固态离子传感器”的美国专利No.5,417,835中公开了一种使用聚酰亚胺基体隔膜的传感器。在这种与微型喷射装置大不相同的包括隔膜的装置中，隔膜是由聚酰亚胺制成的，利用了聚酰亚胺的极好的粘合性能。

另外一个应该注意的新方法是关于防止油墨或工作液体泄漏的方法，目的是为了解决上述问题。在授予Childers等人的，题目为“具有两个固化的光成像阻挡层的喷墨打印头”的美国专利No.5,198,834中公开了一种防止容纳在油墨腔室中的油墨泄漏的方法。根据该专利，阻挡壁包括两层，其中一层是负作用光成像钎料掩模(negatively acting photoimageable soldermask)，第二层是负作用石版光阻材料层(lithographic photoresist)。第二种材料用于将第一层材料与上方的孔板相连。这样，第二层可作为在第一层(或基层)与孔板之间的促进层(progressive layer)。由于通过使油墨腔室阻挡层的粘附促进层与喷嘴板粘附而提高了油墨腔室阻挡层与喷嘴板之间的粘附性能，因此可避免在油墨腔室阻挡层和喷嘴板之间形成间隙。这篇专利公开了第一层是由环氧丙烯酸酯制成的，第二层由Waycoat SC光阻材料900制成的。

但是在这种情况下，由于油墨腔室阻挡层是由两层材料制成的(基层和促进层)，因此具有缺点，即增加了制作方法的步骤数。另外，当油墨腔室阻挡层与喷嘴板粘附时，促进层不利于油墨腔室阻挡层与喷嘴板的对齐。因此，可能存在油墨腔室阻挡层与喷嘴板之间粘附不当的问题。

如果油墨腔室阻挡层没有与喷嘴板对齐，油墨腔室阻挡层可能与喷嘴板之间发生错位。这样，油墨通道可能会因位置错乱而被部分阻塞。从而导致不能平稳地喷墨。结果，大大地降低了喷墨打印头的打印效果。

因此，本发明的目的在于提供一种改进的微型喷射装置。

本发明的另一目的在于提供一种微型喷射装置，其中的加热腔室阻挡层和油墨腔室阻挡层不会出现液体泄漏。

本发明的又一目的在于提供一种能够平稳地喷射油墨的微型喷射装置。

本发明的又一目的在于提供一种改进的制作微型喷射装置的方法。

本发明的又一目的在于提供一种步骤较少的微型喷射装置的制作方法。

本发明的又一目的在于提供一种微型喷射装置制作方法，其中无需额外的层即可保证油墨腔室阻挡层和液体腔室阻挡层的粘接。

本发明的又一目的在于提供一种微型喷射装置的制作方法，它能够使油墨腔室阻挡层与喷嘴板之间准确对齐。

本发明能够克服上述现有技术中所出现的问题。为了完成本发明的上述目的，本发明提供一种微型喷射装置，其中，利用在1，4-二(4-氨基苯氧基)苯和酰胺的混合溶剂中以一定的比例加入3，3′，4，4′-四羧基二苯基氧化二酸酐所形成的组合物制成第一种聚酰胺酸溶液，同时形成液体腔室阻挡层。

通过在一定温度和压力条件(例如在280℃至300℃温度范围内以及在0.5kg/cm²至2kg/cm²压力范围内)下，对第一种酰胺酸溶液进行热处理，使之固化和硬化成第一种聚酰亚胺，同时使其具有强的粘附能力。这样，由第一种聚酰胺酸溶液制成的液体腔室阻挡层可与打印头的其它部件紧密地粘附在一起。第一种聚酰亚胺由于具有柔性聚合物链，因此较软。

利用第一种聚酰亚胺，即使油墨会影响在液体腔室阻挡层和其它部件之间的界面，也可避免油墨从液体腔室泄漏。另外，第一种“较软”的聚酰胺酸可用于其它部件上，例如隔膜和加热腔室阻挡层。当将聚酰亚胺作为主要成分制作隔膜时，无需现有技术中的促进层即可使隔膜与加热腔室阻挡层紧密地结合在一起。因此，可避免充填在加热腔室中的工作液体从加热腔室泄漏。

加热腔室阻挡层最好由第二种聚酰胺酸溶液制成，第二种聚酰胺酸溶液能够与第一种“较软”的聚酰胺酸溶液起反应和混合，以使加热腔室阻挡层与隔膜紧密地结合在一起。

这样，在本发明的微型喷射装置中，显著提高了喷射的质量。

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，其中：

图1是本发明的喷墨打印头的透视图；

图2是沿图1的I-I线截得的本发明的微型喷射装置的剖面图，它示出了微型喷射装置的第一操作状态；

图3是本发明的微型喷射装置的剖面图，它示出了微型喷射装置的第二操作状态；

图4A至图6F示出了根据本发明的微型喷射装置制作方法组装微型喷射装置的顺序；以及

图7A至图7F示出了本发明的微型喷射装置的制作方法。

下面参照附图对本发明的喷墨打印头和制作这种喷墨打印头的方法进行详细描述。如图1中所示，在本发明的微型喷射装置中，设置由二氧化硅制成的保护膜2以使其粘附在由硅制成的基体1的上表面。加热电阻层11设置在保护膜2的上表面上，从外部电源(未示出)将电能施加到该加热电阻层11以对加热电阻层11进行加热。电极层3设置在每一加热电阻层11的边缘部分上，电极层3能够从外部电源为加热电阻层11提供电能。另外，电极层与共用电极12相连。利用加热电阻层11使从电极层3供给加热电阻层11的电能转换成高温热能。

另外，形成在电极电阻11上的加热腔室阻挡层5限定了加热腔室4，以使加热腔室4覆盖加热电阻层11。由各加热电阻层11所产生的热能被传递到加热腔室4中。

加热腔室4中充填了易于产生蒸汽压力的工作液体。从加热电阻层11传递的热能使工作液体迅速地汽化。另外，由工作液体汽化而产生的蒸汽压力被施加到形成在加热腔室阻挡层5上的隔膜20上。

形成在隔膜20上的液体腔室阻挡层7限定了液体腔室9，液体腔室9和加热腔室4同轴。液体腔室9充填有预定量的油墨。

另一方面，在液体腔室阻挡层7和喷嘴板8中形成有多个孔，这些孔分别与液体腔室9相对应，这些孔用作将油墨从液体腔室9排出的喷嘴10。这些喷嘴10穿过喷嘴板8和用于限定液体腔室9的液体腔室阻挡层7，从而与加热腔室4和液体腔室9同轴。

根据本发明，液体腔室阻挡层7是由第一种“较软”的聚酰亚胺制成的，其结构如下：

第一种聚酰亚胺是由在一定温度和压力下对相应的第一种聚酰胺酸溶液进行处理而形成的。如上，由于在酰亚胺键之间的醚键而使这种聚酰亚胺具有柔性聚合物链，因此这种聚酰亚胺较软。

因此，当液体腔室阻挡层7与隔膜20结合时，液体腔室阻挡层7在一定温度和压力下变成一种具有高粘附性能的物质，从而使隔膜20与液体腔室阻挡层7之间具有较高的粘附能力，无需现有技术中提及的促进层。

本发明的隔膜20包括双层结构，即第一有机薄膜层21和第二有机薄膜层22。与液体腔室阻挡层7相接触的第二有机薄膜层22是由第二种酰胺酸溶液制成，第二种聚酰胺酸溶液能够与第一种聚酰胺酸溶液很好地发生化学反应。

通过固化，第二种聚酰胺酸溶液形成了第二种“较硬”的聚酰亚胺，第二种“较硬”的聚酰亚胺的结构如下：

由于在结构中的聚酰亚胺键之间的苯环的柔性很小而使这种聚酰亚胺具有刚性聚合物链，因此第二种聚酰亚胺相对于第一种聚酰亚胺较硬。

由于液体腔室阻挡层7是由第一种聚酰胺酸溶液制成的，而隔膜20的第二有机薄膜层22是由第二种聚酰胺酸溶液制成的，因此液体腔室阻挡层7与隔膜20的第二有机薄膜层紧密且稳定地连接在一起。这种紧密连接能够避免产生间隙，从而可避免容纳在液体腔室9中的油墨泄漏。

另一方面，与液体腔室阻挡层7相同，隔膜20的第一有机薄膜层21也是由第一种聚酰胺酸溶液制成的。这样，能够在形成了隔膜20的第一有机薄膜层21和第二有机薄膜层22之间长时间保持较强的结合力。

另外，利用第一种“较软”的聚酰胺酸溶液制成第一有机薄膜层21的原因是，与第一有机薄膜层21相接触的加热腔室阻挡层5可由第二种“较硬”的聚酰胺酸溶液制成，第二种聚酰胺酸溶液能够与第一种“较软”的聚酰胺酸溶液很好地发生化学反应。

由于加热腔室阻挡层5是由第二种“较硬”的聚酰胺酸溶液制成的，而隔膜20的第一有机薄膜层21是由第一种“较软”的聚酰胺酸溶液制成的，因此加热腔室阻挡层5可与隔膜20的第一有机薄膜层21紧密且稳定地连接在一起。这种紧密结合能够防止产生间隙，从而可避免容纳在加热腔室4中的工作液体泄漏。

另外，与液体腔室阻挡层7相同，隔膜20的第一有机薄膜层21也是由第一种聚酰胺酸溶液制成的。当加热腔室阻挡层5与隔膜20结合时，加热腔室阻挡层5在一定温度和压力下变成一种具有较高粘附性能的物质，从而使隔膜20与液体腔室阻挡层7之间具有较高的粘附能力，无需现有技术中提及的促进层。

用于形成液体腔室阻挡层7和第一有机薄膜层21的第一种“较软”的聚酰胺酸溶液最好是由将3，3′，4，4′-四羧基二苯基氧化二酸酐一定的比例加入到1，4-二(4-氨基苯氧基)苯和一种酰胺的混合溶剂中所形成的组合物制成的。

1，4-二(4-氨基苯氧基)苯的结构如下：

3，3′，4，4′-四羧基二苯基氧化二酸酐的结构如下：

在现有技术的微型喷射装置中，利用单独的步骤形成粘附促进层，以提高液体腔室阻挡层和微型喷射装置其它部件间的接触力。因此，这种微型喷射装置制作方法的步骤数显著增加。

在本发明中，液体腔室阻挡层7由第一种聚酰胺酸溶液制成，其能够在一定条件下变成一种粘合性物质。另外，无需促进层，液体腔室阻挡层7也能与其它部件保持较高的结合力。从而，可减少微型喷射装置制作方法的步骤数量。

如上，根据本发明，利用第一种聚酰胺酸溶液和第二种聚酰胺酸溶液之间的反应特性使隔膜20与加热腔室阻挡层5结合在一起，从而可提高微型喷射装置的耐用性。另外，还可避免工作液体从加热腔室泄漏。

下面对本发明的微型喷射装置的操作过程进行详细描述。首先，参见图2，当电能从外部电源施加到电极层3上时，与电极层3相连的加热电阻层11被供给电能。同时，加热层11迅速加热到大约500℃的高温。在这种状态下，电能被转换成500℃至550℃的热能。接着，热能被传递到与加热电阻层11相连的加热腔室4中，充填在加热腔室4中的工作液体在热能作用下被迅速地汽化，从而产生预定的蒸汽压力。

如上，用于限定加热腔室4的加热腔室阻挡层5是由第二种“较硬”的聚酰亚胺制成的。与加热腔室阻挡层5相接触的第一有机薄膜层21由第一种聚酰亚胺制成，第一种聚酰亚胺具有与第二种聚酰亚胺发生所需反应的特性。因此，当加热腔室阻挡层5与第一有机薄膜层21紧密接触时，可避免工作液体从加热腔室5泄漏。

蒸汽压力被传送到设置在加热腔室阻挡层5的表面上的隔膜20上，从而在隔膜20上施加了预定的冲击力P。在这种情况下，隔膜20迅速地向外膨胀并如箭头10所示地弯曲。这样，冲击力P施加到充填在液体腔室9中的油墨100上从而使油墨100处于将要喷射的状态，所述液体腔室9形成在隔膜20上。

液体腔室阻挡层7也是由第一种聚酰亚胺制成的。当将液体腔室阻挡层7与隔膜20组装在一起时，在一定温度下随着压力施加到液体腔室阻挡层7上，液体腔室阻挡层7转变成一种粘合性物质。因此，无需促进层，即可使液体腔室阻挡层7与隔膜20紧密地结合在一起。

如图3所示，当从外部电源提供给加热电阻层11的电能停止输送时，加热电阻层11冷却，从而使加热腔室4中的蒸汽压力迅速下降。这样，加热腔室4处于真空状态。由于加热腔室4处于真空状态，隔膜20在对应于真空压力的反作用力B的作用下弯曲。从而使隔膜20迅速地回缩至初始状态。

在这种情况下，隔膜20沿着箭头B所示方向迅速回缩以将反作用力传递到液体腔室。这样，由于隔膜20膨胀而准备排出的油墨100在其自身重力作用下变形成墨滴，随之喷射到打印纸上。利用由微型喷射装置喷出的墨滴在打印纸上进行打印。

下面详细地描述根据本发明的喷墨打印头的制作方法。本发明的喷墨打印头制作方法包括三个独立进行的工序。将通过独立工序制作的加热电阻层11和加热腔室阻挡层5组件、隔膜20以及喷嘴板8和液体腔室阻挡层7组件相互对齐并组装在一起，从而完成了微型喷射装置的制作过程。

如图4A-4J中所示，根据本发明的方法，在第一个步骤中，首先将一种金属11′(例如多晶硅)以汽相淀积法设置在基板1上，基板1上涂敷有由二氧化硅制成的保护膜2。在将光掩模30涂敷在多晶硅11′上后，利用紫外线光源40和透镜50完成对光掩模30曝光的步骤。同时，与加热电阻层11的平面形状相对应的图案格(pattern cell)30′形成在光掩模30上。接着，从紫外线光源40射出的紫外线透过图案格30′在多晶硅11′上形成加热电阻层11的图案。

如图4B中所示，在利用化学物质将光掩模30从基板1上除去后，将基板1放置在其中充有显影剂的显影室60中。在基板1的显影过程中，基板1上由于存在图案格30′而没有被紫外线曝光的那一部分硅尽管与显影剂接触，但仍然留在基板1上。基板1上由紫外线曝光的其余部分被显影剂从基板1上除去。这样，具有与图案格30′相同形状的加热电阻层11最终形成在基板1的保护膜上。

参见图4C，利用汽相淀积法(例如溅射涂敷方法)将金属(诸如铝)沉积在保护膜2上以覆盖加热电阻层11，从而使金属层3′形成在基板1上。如图4D中所示，在将光掩模31涂敷在金属层3′上后，利用紫外线光源40和透镜50使金属层3′暴露在紫外线下。同时，与电极层3的形状相对应的图案格31′形成在光掩模31上。从紫外线光源40射出的紫外线透过图案格31′在金属层3′上形成电极层3的图案。

如图4E所示，在利用化学物质将光掩模31从金属层31′上除去后，将设有加热层11和金属层3′的基板1放置在充有显影剂的显影室60中。在金属层3′的显影过程中，金属层3′上没有被紫外线曝光的那一部分以图案格31′的形状留在金属层3′上，而金属层3′上其余被紫外线曝光的部分被显影剂从金属层3′上除去。如图7A中所示，电极层3形成在金属层3′上并且仅与加热电阻层11的边缘接触。

如图4F中所示，在利用蒸馏水清洗基板1之后，利用涂敷装置(未示出)将第二种聚酰胺酸溶液400涂敷在加热电阻层11和电极层3上，同时利用旋转装置70使基板1转动。其上设有基板1的旋转装置70的转动速度利用控制装置80控制。

因此，第二种聚酰胺酸溶液400在离心力的作用下均匀地分配在电极层3上。“较硬”的聚酰胺酸溶液400由于具有粘性而形成波纹。如图4G中所示，“较硬”的聚酰胺酸溶液在覆盖加热电阻层11和电极层3的同时在基板1上形成了厚度均匀的第一有机溶液层5′。

接着，如图4H中所示，在将具有第一有机溶液层5′的基板1从旋转装置70移至加热箱90之后，在加热箱90中对第一有机溶液层5′进行干燥和热处理。这样，使第一有机溶液层5′转变成加热腔室阻挡层5。

在上述情况下，由于加热腔室阻挡层5是由第二种聚酰胺酸溶液400制成的，因此，在微型喷射装置的组装过程中加热腔室阻挡层5能够与由“较软”的聚酰胺酸溶液制成的隔膜20的第一有机薄膜层21紧密地结合在一起。用于形成加热腔室阻挡层5的第二种“较硬”的聚酰胺酸溶液具有上文所述和所示的化学结构。

如图4I中所示，当将光掩模32涂敷在加热腔室阻挡层5上后，利用紫外线光源40和透镜50使加热腔室阻挡层5暴露在紫外线下。同时，与加热腔室4的形状相对应的所需图案格32′形成在光掩模32上。从紫外线光源40射出的紫外线透过图案格32′在加热腔室阻挡层5上形成加热腔室4的图案。

接着，如图4J所示，在利用化学物质将光掩模32从加热腔室阻挡层5上除去后，将设有加热电阻层11、金属层3′和加热腔室阻挡层5的基板1放置在充有显影剂的显影室60中。在加热腔室阻挡层5的显影过程中，加热腔室阻挡层5上由于图案格32′的形状而没有被紫外线曝光的那一部分留在基板1上，而加热腔室阻挡层5上其余被紫外线曝光的部分被显影剂从基板1上除去。这样，如图7B中所示，加热腔室阻挡层5形成在电极层3上且与加热电阻层11的边缘接触。如上，完成了根据本发明的微型喷射装置制作方法的第一个步骤。

用于制作隔膜20的第二个步骤在操作上与上述第一个步骤是独立的。如图5A-5E中所示，首先，利用涂敷装置将第一种“较软”的聚酰胺酸溶液500涂敷在硅制基板200上，同时利用旋转装置70使基板200转动，硅制基板200上具有由二氧化硅制成的保护膜201。在其上设有基板200的旋转装置70的转动速度利用控制装置80控制。

因此，第一种聚酰胺酸溶液500在离心力的作用下均匀地分配在电极层3上。第一种聚酰胺酸溶液500由于具有粘性而流动。由第一种聚酰胺酸溶液形成的厚度均匀的第二有机溶液层21′形成在基板200上。

接着，如图5B中所示，在将具有第二有机溶液层21′的基板200从旋转装置70移至加热箱90之后，在加热箱90中对第二有机溶液层21′进行干燥和热处理。这样，使第二有机溶液层21′迅速转变成隔膜20的第一有机薄膜层21。

在将第二有机溶液层21′转变成第一有机薄膜层21的步骤中，干燥温度最好保持在大约80℃至100℃的范围内，干燥时间最好在大约15分钟至20分钟的范围内。另外，在这个步骤中，进行热处理的温度最好在大约170℃至180℃的范围内，热处理的时间最好在大约20分钟至30分钟的范围内。

在上述情况下，由于第一有机薄膜层21是由第一种聚酰胺酸溶液500制成的，因此，在微型喷射装置的组装过程中第一有机薄膜层21能够与由第二种聚酰胺酸溶液400制成的加热腔室阻挡层5紧密地结合在一起。用于形成第一有机薄膜层21的第一种聚酰胺酸溶液500具有上文所述的化学结构。

如图5C中所示，利用一种涂敷装置将第二种聚酰胺酸溶液400涂敷在具有第一有机薄膜层21的基板200上，同时利用旋转装置70使基板200转动。利用控制装置80控制在其上设有基板200的旋转装置70的转动速度。

因此，第二种聚酰胺酸溶液400在离心力的作用下均匀地分配在第一有机薄膜层21上。第二种聚酰胺酸溶液400由于具有粘性而流动。这样，厚度均匀的第三有机溶液层22′形成在第一有机薄膜层21上。

接着，如图5D中所示，在将具有第一有机薄膜层21和第三有机溶液层22′的基板200从旋转装置70移至加热箱90之后，在加热箱90中对第三有机溶液层22′进行干燥和热处理。这样，使第三有机溶液层22′迅速转变成隔膜20的第二有机薄膜层22。

在上述情况下，由于第二有机薄膜层22是由第二种“较硬”的聚酰胺酸溶液400制成的，因此，第二有机薄膜层22能够与由第一种“较软”的聚酰胺酸溶液500制成的第一有机薄膜层21紧密地结合在一起。用于形成第二有机薄膜层22的第二种聚酰胺酸溶液400具有如上文所述的化学结构。另外，由于第二有机薄膜层22是由第二种聚酰胺酸溶液400制成的，因此，第二有机薄膜层22能够与由第一种聚酰胺酸溶液500制成的液体腔室阻挡层7紧密地结合在一起。

如图5E中所示，利用这些步骤，第一有机薄膜层21和第二有机薄膜层22堆叠在其上的隔膜20形成在具有保护膜201的基板200上。在以上述方式完成隔膜20的结构后，利用一种化学物质，诸如HF(氟化氢)，将隔膜20从基板200上分离下来。从而，完成了用于制作隔膜的第二个步骤。

用于制作喷嘴板8和液体腔室阻挡层7组件的第三个步骤在操作上与上述第二个步骤是独立的。如图6A中所示，将具有由二氧化硅制成的保护膜301的硅制基板300放置在装有电解质的电镀池61中。

图案基层(未示出)形成在基板300上以在喷嘴板8的制作过程中限定喷嘴区域。在电镀池中，由金属(诸如镍)制成的靶板(target plate)63沿基板300放置。基板300和靶板63与外部电源62相连，其中靶板63与电源62的正极相连，基板300与电源62的负极相连。

当电能施加到靶板63和基板300上时，与电源62正极相连的靶板63被迅速溶解并电离，产生镍离子。电离出来的镍离子通过电解质移动到与电源负极相连的基板300上。这样，基板300被镀上镍离子，其中，镍离子附着在喷嘴板8和图案基层喷嘴部分的表面上。

如图6B中所示，利用涂敷装置将第一种聚酰胺酸溶液500涂敷在具有喷嘴板8的基板300上，同时利用旋转装置70使基板300转动。设有基板300的旋转装置70的转动速度利用控制装置80控制。

因此，第一种聚酰胺酸溶液500在离心力的作用下均匀地分配在基板300上。第一种聚酰胺酸溶液500由于具有粘性而流动。第四有机溶液层7′均匀地形成在基板300上。

接着，如图6D中所示，在将具有第四有机溶液层7′的基板300从旋转装置70移至加热箱90之后，在加热箱90中对第四有机溶液层7′进行干燥和热处理。这样，使第四有机溶液层7′迅速转变成液体腔室阻挡层7。

在将第四有机溶液层7′转变成液体腔室阻挡层7的步骤中，干燥温度最好保持在大约80℃至100℃的范围内，干燥时间最好在大约15分钟至20分钟的范围内。而且，在这个步骤中，进行热处理的温度最好在大约170℃至180℃的范围内，热处理的时间最好在大约20分钟至30分钟的范围内。

在上述情况下，由于液体腔室阻挡层7是由第一种“较软”的聚酰胺酸溶液500制成的，因此，在喷墨打印头的组装过程中液体腔室阻挡层7能够与由第二种“较硬”的聚酰胺酸溶液400制成的隔膜20的第二有机薄膜层22紧密地结合在一起。用于形成液体腔室阻挡层7的第一种聚酰胺酸溶液500具有上文所述的化学结构。

如图6E中所示，在将光掩模33涂敷在液体腔室阻挡层7上后，利用紫外线光源40和透镜50使液体腔室阻挡层7暴露在紫外线下。同时，与液体腔室9的形状相对应的所需图案格33′形成在光掩模33上。从紫外线光源40射出的紫外线透过图案格33′在液体腔室阻挡层7上形成液体腔室9的图案。

如图6F所示，在利用化学物质将光掩模33从液体腔室阻挡层层7上除去后，将在其上顺序堆叠喷嘴板8和液体腔室阻挡层7的基板300放置在其中充有显影剂的显影室60中。在液体腔室阻挡层7的显影过程中，液体腔室阻挡层7上没有被紫外线曝光的那一部分以图案格33′的形状留在喷嘴板8上，而液体腔室阻挡层7上其余被紫外线曝光的部分被显影剂从喷嘴板8除去。这样，如图7E中所示，液体腔室阻挡层7形成在喷嘴板8上并且液体腔室9分别与喷嘴10对齐。当完成喷嘴板8和液体腔室阻挡层7组件后，利用一种化学物质，诸如HF(氟化氢)，将喷嘴板8和液体腔室阻挡层7组件从基板300上分离下来，从而完成了第三个步骤。

在完成第一、第二和第三步骤之后，利用在这些步骤中所制成的各个部件组装成喷墨打印头。具体说，将在第二个步骤中制成的隔膜20与其上设有加热电阻层11和加热腔室阻挡层5的基板组装在一起。接着，将喷嘴板8和液体腔室阻挡层7组件设置在隔膜20上并以下述方式与隔膜20结合在一起，即加热腔室4、液体腔室9和喷嘴10相互之间是同轴对齐的。

当将在第二个步骤中制成的隔膜20与其上设有加热电阻层11和加热腔室阻挡层5的基板组装在一起时，较优选的是，压力在大约0.5kg/cm²至2kg/cm²的范围内，温度最好在大约250℃至350℃的范围内。

在这种情况下，由于隔膜20的第一有机薄膜层21是由第一种“较软”的聚酰胺酸溶液500制成的，因此第一有机薄膜层21能够在上述压力和温度下转变成一种粘合性物质。运样，无需促进层即可使第一有机薄膜层21与液体腔室阻挡层5紧密地结合在一起。从而，减少了制作步骤的数量。

同样，将在第三个步骤中制成的喷嘴板8和液体腔室阻挡层7组件与在第二个步骤中制成的隔膜20结合时，较优选的是，压力在大约0.5kg/cm²至2kg/cm²的范围内，温度最好在大约250℃至350℃的范围内。

在这种情况下，由于液体腔室阻挡层7是由第一种聚酰胺酸溶液500制成的，因此液体腔室阻挡层7能够在上述压力和温度下转变成粘合性物质。这样，无需促进层即可使液体腔室阻挡层7与隔膜20的第二有机薄膜层22紧密地结合在一起。从而，减少了制作步骤的数量。

将在第一个步骤至第三个步骤中所制成的各个部件对齐并组装在一起并。如图7F中所示，完成了喷墨打印头的制作过程。

如上，由于液体腔室阻挡层和隔膜的第一有机薄膜层是由第一种“较软”的聚酰胺酸溶液制成的，因此液体腔室阻挡层和第一有机薄膜层能够在上述压力和温度下转变成一种粘合性物质。这样，无需促进层即可使液体腔室阻挡层和第一有机薄膜层与其它部件紧密地结合在一起，从而可避免油墨和工作液体的泄漏。

虽然本发明是通过喷墨打印头进行表示和描述的，但是，应该理解的是，本发明的微型喷射装置也可用作医疗器械的微型泵和燃料喷射装置。

在上述喷墨打印头以及制作这种喷墨打印头的方法中，液体腔室阻挡层和第一有机薄膜层以及类似物是由“较软”的聚酰胺酸溶液制成的。“较软”的聚酰胺酸溶液能够在一定的热处理条件下硬化，但是，当压力在大约0.5kg/cm²至2kg/cm²的范围内以及温度在大约250℃至350℃的范围内时具有粘附特性。这样，无需促进层即可使由第一种聚酰胺酸溶液制成的液体腔室阻挡层和第一有机薄膜层与其它部件紧密地结合在一起，从而可避免油墨和工作液体泄漏。

尽管上面通过特定的实施例对本发明进行了详细的描述，但是，应该理解的是，本领域普通技术人员可以在不脱离由所附权利要求书所限定的保护范围的情况下可对上述实施例在形式和细节上进行各种改进。

Claims (23)

1.一种微型喷射装置，包括：

基体；

设置在所述基体上的保护膜；

形成在所述保护膜上的加热电阻；

与所述加热电阻的边缘相接触的电极层，所述电极层用于将电能提供给所述加热电阻；

形成在所述加热电阻和保护膜上的加热腔室阻挡层，所述加热腔室阻挡层限定了与所述加热电阻对齐的加热腔室，所述加热腔室用于容纳工作液体；

形成在所述加热腔室阻挡层上并跨过所述加热腔室的隔膜，所述隔膜包括：

由第一种聚酰亚胺成分制成的第一有机薄膜层，所述第一有机薄膜层形成在所述加热腔室阻挡层上并跨过所述加热腔室；和

由第二种聚酰亚胺成分制成的第二有机薄膜层，所述第二种聚酰亚胺成分的化学结构与所述第一种聚酰亚胺成分不同，所述第二有机薄膜层形成在所述第一有机薄膜层上；

由所述第一种聚合物成分制成的液体腔室阻挡层，所述液体腔室阻挡层形成在所述第二有机薄膜层上，所述液体腔室阻挡层限定了与所述加热腔室对齐的液体腔室；和

形成在所述液体腔室阻挡层上的喷嘴板，所述喷嘴板具有与所述液体腔室对齐的喷嘴。

2.如权利要求1所述的微型喷射装置，其特征在于，所述第一种聚酰亚胺成分包括有包含如下结构的重复集团，用于为所述聚合物提供柔性，所述结构为：

3.如权利要求2所述的微型喷射装置，其特征在于，所述第一种聚酰亚胺成分具有如下的重复集团：

4.如权利要求1所述的微型喷射装置，其特征在于，所述第一种聚酰亚胺成分是通过对第一种聚酰胺酸成分进行热处理和压力处理而形成的。

5.如权利要求4所述的微型喷射装置，其特征在于，所述第一种聚酰胺酸成分的特种是，在进行所述的热处理和压力处理后能够形成一种可与所述第二种聚酰亚胺成分强力粘结的聚酰亚胺成分。

6.如权利要求5所述的微型喷射装置，其特征在于，所述第一种聚酰胺酸成分是由1，4-二(4-氨基苯氧基)苯；3，3′，4，4′-四羧基二苯基氧化二酸酐；和酰胺溶剂形成的。

7.如权利要求1所述的微型喷射装置，其特征在于，所述第二种聚酰亚胺成分具有如下的重复集团：

8.如权利要求1所述的微型喷射装置，其特征在于，所述加热腔室阻挡层是由所述第二种聚酰亚胺成分制成的。

9.一种用于制作微型喷射装置的方法，包括下列步骤：

形成隔膜，所述形成隔膜的步骤包括：

将第一种聚酰胺酸溶液以旋转涂敷的方式涂敷在一基板保护膜上以形成第一有机薄膜；

对所述第一有机薄膜进行干燥处理和热处理以形成第一有机层；

将第二种聚酰胺酸溶液以旋转涂敷的方式涂敷在所述第一有机薄膜层上以形成第二有机薄膜，所述第二种聚酰胺酸溶液的化学成分与所述第一种聚酰胺酸溶液不同；

对所述第二有机薄膜进行干燥处理和热处理以形成第二有机层；和

将所述第一有机层和第二有机层作为隔膜从所述基板上分离下来；

形成加热电阻/加热腔室阻挡层组件，所述形成加热电阻/加热腔室阻挡层组件的步骤包括：

在第二基板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；

将第二种聚酰胺酸溶液以旋转涂敷的方式涂敷在所述加热电阻层和保护层上以形成第三有机薄膜；

对所述第三有机薄膜进行干燥处理和热处理以形成第三有机层；和

对所述第三有机层进行光刻以形成具有加热腔室的加热腔室阻挡层；

形成喷嘴板/液体腔室阻挡层组件，所述形成喷嘴板/液体腔室阻挡层组件的步骤包括：

在第三基板上的保护膜上形成喷嘴板；

将所述第一种聚酰胺酸溶液以旋转涂敷的方式涂敷在所述喷嘴板上以形成第四有机薄膜；

对所述第四有机薄膜进行干燥处理和热处理以形成第四有机层；

对所述第四有机层进行光刻以形成具有液体腔室的液体腔室阻挡层；和

将所述喷嘴板/液体腔室阻挡层组件从所述第三基板上分离下来；

将所述隔膜与所述加热电阻层/加热腔室阻挡层组件对齐，使所述第一有机层与所述加热腔室阻挡层相接触，并在提高的温度和压力下组装以形成第一组件；和

将所述喷嘴板/液体腔室阻挡层组件与所述第一组件对齐，使所述液体腔室阻挡层与第二有机层相接触，并在提高的温度和压力下组装以形成所述微型喷射装置。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成加热电阻层的步骤还包括将金属沉积在所述保护膜上和对所述金属进行光刻。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成电极层的步骤还包括将金属沉积在所述保护膜和加热电阻层以及对所述金属进行光刻。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对第一有机薄膜进行干燥处理和热处理的步骤包括：

在大约80℃至100℃的温度范围内、在大约15分钟至20分钟的时间范围内对所述薄膜进行干燥；和

在大约170℃至180℃的温度范围内、在大约20分钟至30分钟的时间范围内对所述薄膜进行热处理。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对第二有机薄膜进行干燥处理和热处理的步骤包括：

在大约80℃至100℃的温度范围内、在大约15分钟至20分钟的时间范围内对所述薄膜进行干燥；和

在大约170℃至180℃的温度范围内、在大约20分钟至30分钟的时间范围内对所述薄膜进行热处理。

14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对第三有机薄膜进行干燥处理和热处理的步骤包括：

在大约80℃至100℃的温度范围内、在大约15分钟至20分钟的时间范围内对所述薄膜进行干燥；和

在大约170℃至180℃的温度范围内、在大约20分钟至30分钟的时间范围内对所述薄膜进行热处理。

15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对第四有机薄膜进行干燥处理和热处理的步骤包括：

在大约80℃至100℃的温度范围内、在大约15分钟至20分钟的时间范围内对所述薄膜进行干燥；和

在大约170℃至180℃的温度范围内、在大约20分钟至30分钟的时间范围内对所述薄膜进行热处理。

16.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一种聚酰胺酸溶液在固化后形成一种聚酰亚胺，所述聚酰亚胺含有如下的重复集团：

17.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二种聚酰胺酸溶液在固化后形成一种聚酰亚胺，所述聚酰亚胺含有如下的重复集团：

18.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一种聚酰胺酸溶液是由1，4-二(4-氨基苯氧基)苯；3，3′，4，4′-四羧基二苯基氧化二酸酐；和酰胺溶剂形成的。

19.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括采用所述第一种聚酰胺酸成分，该成分具有这种特性，即在高的温度和压力下能够形成一种可与所述第二种聚酰亚胺成分强力粘结的聚酰亚胺成分。

20.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一种聚酰亚胺成分包括有包含如下结构的重复集团，所述结构为：

21.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成第一组件的步骤包括，在大约250℃至350℃的温度范围内以及在大约0.5kg/cm²至2kg/cm²的压力范围内组装。

22.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述完成微型喷射装置之制造的步骤包括，在大约250℃至350℃的温度范围内以及在大约0.5kg/cm²至2kg/cm²的压力范围内组装。

23.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成喷嘴板的步骤还包括：

在所述第三基板上形成图案基层；和

在所述图案基层上电镀镍以形成所述喷嘴板。

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