FR2540435A1 - Tete d'enregistrement a jet de liquide - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE TETE D'ENREGISTREMENT A JET DE LIQUIDE COMPRENANT UNE SECTION DE DECHARGEMENT DE LIQUIDE PRESENTANT UN ORIFICE POUR LE DECHARGEMENT DU LIQUIDE EN GOUTTELETTES. LA TETE D'ENREGISTREMENT COMPREND EGALEMENT UNE ZONE A ACTION THERMIQUE 205 RELIEE A L'ORIFICE OU DE L'ENERGIE THERMIQUE POUR FORMER LES GOUTTELETTES AGIT SUR LE LIQUIDE, ET UN TRANSDUCTEUR 201 ELECTROTHERMIQUE AYANT AU MOINS DEUX ELECTRODES 209, 210 RELIEES ELECTRIQUEMENT DE MANIERE A FORMER UNE COUCHE RESISTANTE 208 PRODUCTRICE DE CHALEUR SUR UN SUBSTRAT 202 DE MANIERE A CONSTITUER UNE SECTION 212 DE PRODUCTION DE CHALEUR ENTRE LES ELECTRODES, AINSI QU'UNE COUCHE PROTECTRICE FORMEE PAR MODIFICATION DE LA SURFACE DES ELECTRODES ET CONSTITUEE PAR UNE MATIERE D'ISOLATION INORGANIQUE. APPLICATION A LA FABRICATION DE TETE D'ENREGISTREMENT PAR JET DE LIQUIDE DE RENDEMENT ET DE FIABILITE AMELIORES.

Description

La présente invention concerne une tête d'enre-

gistrement à jet de liquide qui effectue l'enregistrement

en projetant un liquide pour former des gouttelettes de-

liquide en mouvement.

Récemment, des procédés d'enregistrement par jet d'encre (procédés d'enregistrement par jet de liquide) ont

attiré l'attention du fait de leurs avantages qui compren-

nent une très faible production de bruit pendant l'enre-

gistrement, une grande vitesse d'enregistrement et égale-

ment le fait que l'enregistrement peut être effectué sur ce qu'on appelle le papier normal sans qu'on ait besoin

du traitement de fixation spécial.

Parmi les procédés connus, le procédé d'enre-

gistrement à jet de liquide divulgué, par exemple, dans

la demande de brevet japonais mise à l'inspection publi-

que N O 51837/1979, ou la demande de brevet allemand DOS

2 484 306 4,comporte des caractéristiques physiques dif-

férentes des autres procédés d'enregistrement à jet de

liquide du fait que la force de commandé permettant de déchar-

géer les gouttelettes de lignde qui est obtenue en permettant

à une énergie calorifique d'agir sur Un liquide.

En d'autres termes, selon le procédé d'enregis-

trement divulgué dans lesdites demandes mentionnées ci-

dessus, le liquide qui a reçu un effet de l'énergie ther-

mique subit un changement d'état accompagné d'une augmen-

tation rapide de volume, et le liquide grâce à la force active provenant du changement d'état est déchargé à travers l'orifice à l'extrémité de pointe de la partie de la tête d'enregistrement de manière à former des gouttelettes de liquide en mouvement qui sont liées à la

matière d'enregistrement, ce qui permet d'effectuer l'en-

registrement.

De façon particulière, le procédé d'enregistre-

ment par jet de liquide divulgué dans la demande allemande DOS 2 843 064 n'est pas seulement applicable de façon très efficace avec le procédé d'enregistrement appelé "demande de versement", mais également peut être mis facilement en oeuvre avec une tête d'enregistrement dans laquelle la

partie de tête d'enregistrement comporte un orifice multi-

ple de densité élevée du type ligne complète, ce qui permet de donner des images de résolution et de qualité élevées

à grande vitesse.

La section de tête d'enregistrement du dispositif à mettre en oeuvre dans la méthode mentionnée ci-dessus a une section de déchargement du liquide ayant un orifice prévu pour décharger du liquide, ainsi qu'un trajet de liquide qui est relié à l'orifice et comporte une zone d'action thermique au niveau de laquelle de l'énergie thermique agit sur le liquide de manière à décharger des gouttelettes, un transducteur électrothermique étant

prévu en tant que moyen pour produire de l'énergie ther-

mique. Le transducteur électrothermique comporte

une paire d'électrodes et une couche résistante de produc-

tion de chaleur qui est reliée à ces électrodes et comporte une région permettant de produire de la chaleur (partie

génératrice de chaleur) entre ces électrodes.

La présente invention part des divers points mentionnés ci-dessus et un objet essentiel est de produire une tête d'enregistrement à jet de liquide qui ait une longévité totale excellente lors a'utilisations fréquentes et répétées ou lors d'utilisations-continues pendant une longue période et puisse maintenir de façon stable la

caractéristique initiale de formation de bonnes goutte-

lettes de liquide et ceci pendant un temps très long.

Un autre objet de la présente invention est de fournir une tête d'enregistrement à jet de liquide qui

soit très fiable en fabrication.

Un autre objet de la présente invention est de produire une tête d'enregistrement de jet de liquide ayant un rendement élevé même si elle est du type

à orifices multiples.

Selon un aspect de la présente invention, on

prévoit une tête d'enregistrement à jet de liquide qui cma-

prend une section de déchargement du liquide ayant un orifice de décharge du liquide permettant de former des gouttelettes de liquide en mouvement et une zone a action thermique reliée à l'orifice et au niveau de laquelle de l'énergie thermique agit sur le liquide pour former des gouttelettes, ainsi qu'un transducteur électrothermique ayant au moins deux électrodes face à face reliées électriquement à une couche résistante génératrice de chaleur disposée sur un substrat de manière à former une section génératrice de chaleur entre' ces électrodes, une couche de protection formée par la modification des surfaces des électrodes étant prévue

et réalisée en une matière inorganique isolante.

D'autres caractéristiques et avantages de la

présente invention résulteront de la description qui

va suivre de plusieurs formes de réalisation de l'inven-

tion données à titre d'exemple et en référence aux dessins sur lesquels: les figures 1 A et 1 B illustrent la constitution d'une tête d'enregistrement à jet de liquide de l'art antérieur, la figure 1 A étant une vue frontale d'une tête d'enregistrement à jet de liquide depuis le côté de l'orifice et la figure 1 B étant une vue partielle en section prise sèlon la ligne de coupe X-Y de la figure l A; -les figures 2 A, 2 B, 2 C et 2 D illustrent chacune une forme de réalisation de la tête d'enregistrement selon

la présente invention, la figure 2 A étant une vue fron-

tale schématique, la figure 2 B une vue en section partiel-

lement coupée prise le long de la ligne A-A' de la figure 2 A, la figure 2 C étant une vue en section partiellement coupée prise le long de la ligne B-B' de la figure 2 B et la figure 2 D étant une vue schématique en plan du substrat T/J; et -la figure 3 est une vue schématique en plan

montrant la pièce principale d'une autre forme de réali-

sation de la présente invention.

Aux figures 1 A et 1 B, la tête d'enregistrement 101 a une structure comprenant des orifices 105 et des

sections de déchargement de liquide 106 qui ont été cons-

titués en reliant une plaque à rainure 104 ayant-un certain nombre de rainures d'une certaine largeur et d'une certaine profondeur avec une densité linéaire prédéterminée à un substrat 103 comportant sur sa surface un transducteur

électrothermique 102 de manière à recouvrir la sur-

face du substrat 103 Dans le cas d'une tête d'enregistre- ment telle que montrée aux dessins, il existe plusieurs orifices 105 La présente invention n' est bien entendu

pas limitée à de telles formes de réalisation, mais con-

cerne également une tête d'enregistrement ayant un seul

orifice.

La section de déchargement de liquide 106 com-

porte un orifice 105 pour décharger du liquide à son extrémité terminale et une zone à action thermique 107 qui est l'endroit o l'énergie thermique produite par un transducteur électrothermique 102 agit sur du liquide de manière à engendrer des bulles et à provoquer

un changement abrupt d'état par dilatation et rétrécisse-

ment de son volume La one à action thermique 107 est placée au-dessus de la partie de production de chaleur 108 du transducteur électrothermique 102 et comporte une face à action thermique 109 devant être contactée par le liquide à la partie de production de chaleur 108

à sa surface de fond.

La partie de production de chaleur 108 est cons-

tituée par une couche inférieure 110, une couche résis-

tante de production de chaleur 111 formée sur la couche inférieure 110 et une couche supérieure 112 forméé sur la couche résistante productrice de chaleur 111 -La couche 111 comporte à sa surface des électrodes 113 et 114 pour le passage du courant vers la couche 111 L'électrode 113

est commune aux parties de génération de chaleur des sec-

tions respectives de déchargement de liquide, tandis que l'électrode 114 est une électrode sélective qui permet de sélectionner la partie de production de chaleur de chaque section de déchargement de liquide pour effectuer la production de la chaleur et qui se trouve le long du trajet de liquide de la section de déchargement de liquide. La couche supérieure 112 a pour fonction de séparer la couche résistante génératrice de chaleur 111

du liquide remplissant le trajet de liquide de la sec-

tion de déchargement de liquide pour obtenir une protec-

tion chimique ou physique de la couche 111 contre le liquide employé par la partie de production de chaleur 108 et comporte également des moyens de protection de la

couche résistante de production de chaleur 111 pour empê-

cher tout court-circuit par le liquide se trouvant entre

les électrodes 113 et 114.

La couche supérieure 112 est également utilisée pour empêcher toute fuite électrique entre les électrodes

adjacentes En particulier, on empêche une fuite électri-

que entre les électrodes sélectives respectives ou on

empêche la corrosion électrique qui ont lieu par le pas-

sage du courant entre l'électrode en dessous de chaque trajet de liquide et le liquide qui peut être contacté

pour une raison quelconque, et ceci est très important.

Dans ce but, la couche supérieure 112 ayant cette fonc-

tion de protection existe au moins sur l'électrode se

trouvant en dessous du trajet de liquide.

En outre, le trajet de liquide de chaque sec-

tion de déchargement de liquide est relié en amont de celle-ci à la chambre commune de liquide pour obtenir un stockage du liquide à fournir au trajet de liquide, et l'électrode reliée au transducteur électrothermique

à chaque section de déchargement de liquide est générale-

ment calculée pour que pratiquement elle passe en dessous de la chambre de liquide commune mentionnée ci-dessus du

côté se trouvant en amont de la zone à action thermique.

En conséquence, généralement, on prévoit que la couche supérieure soit formée précisément sur cette zone pour empêcher tout contact entre l'électrode et le liquide. La surface supérieure 112 mentionnée ci-dessus doit avoir des caractéristiques différentes en fonction

de la place o elle se trouve.

Par exemple, au niveau de la partie de produc-

tion de chaleur 108, il est nécessaire qu'eile soit excellente en ( 1) resistance thermique, ( 2) résistance

de liquide, ( 3) caractéristique d"empêchement de péné-

tration du liquide, ( 4) conductivité thermique, ( 5) pro- priété antioxydation et ( 6) résistance à la rupture,

tandis que dans des régions autres que la partie de pro-

duction de chaleur 108, il est suffisant qu'elle soit

excellente pour ce qui concerne la caractéristique d'em-

pêchement de pénétration du liquide, la résistance de

liquide et la résistance à la rupture, bien que les con-

ditions thermiques puissent ne pas être très exigentes.

Cependant, actuellement, il n'y a aucune matière permettant de constituer la couche supérieure qui puisse

satisfaire toutes les caractéristiques ( 1) à ( 6) mention-

nées ci-dessus, de manière complète et dans la situation présente, quelques-unes des caractéristiques ( 1) à ( 6)

répondent à des exigences allégées.

En d'autres termes, le choix de la matière de la partie de production de chaleur 108 est fait en préférant les caractéristiques ( 1), ( 4) et ( 5), tandis que dans d'autres parties que la partie génératrice de chaleur 108, par exemple la partie d'électrode, le choix de la matière est fait en préférant les caractéristiques ( 2), ( 3) et ( 6), en formant les couches supérieures en utilisant des matières correspondantes sur les faces respectives des régions. Par ailleurs, à la différence de ce qui précède, dans le cas d'une tête d'enregistrement à jet de liquide du type à orifices multiples, la formation des couches respectives et l'enlèvement partiel des couches formées sont effectués de façon répétitive sur un substrat dans l'étape de fabrication dans le but de former en même

temps sur le substrat un certain nombre de petits trans-

ducteurs électrothermiques Pendant l'étape o la couche supérieure est formée, la surface sur laquelle la couche supérieure doit être formée est constituée sous une forme très petite par saillie et cavité avec une partie

à lame et à coin (partie en gradin), et donc la caractéris-

tique de recouvrement du gradin de la couche supérieure

àdcette partie en gradin devient importante.

En bref, si la caractéristique de recouvrement du gradin à cette partie en gradin est mauvaise, du liquide

pénétrera à cet endroit, ce qui peut provoquer une corro-

sion électrique ou une rupture de l'isolation électrique.

En outre, lorsque la couche supérieure est sus-

ceptible d'être déficiente selon une probabilité qui n'est pas minime pendant les étapes de fabrication, du liquide pénétrera à travers les défectuosités, ce qui provoque une diminution marquée de la longévité du transducteur électrothermique. Pour les raisons mentionnées ci-dessus, la couche

supérieure doit être bonne pour ce qui concerne la carac-

téristique de recouvrement du gradin à la partie en gradin, et la probabilité qu'il y ait des trous d'aiguilles dans la couche formée doit être faible ou même insignifiante

ou négligeable.

Cependant, dans l'art antérieur, on n'a pas proposé de tête d'enregistrement à jet de bulles de liquide

satisfaisante qui pourrait satisfaire à toutes ces exi-

gences et qui soit excellente au point de vue longévité

de l'utilisation globale.

La figure 2 A constitue une vue en plan partielle d'une tête d'enregistrement à jet de liquide vue du côté de l'orifice permettant d'illustrer la partie principale de la structure selon une forme de réalisation préférée de la présente invention La figure 2 B constitue comme indiqué ci-dessus une vue partielle en section selon la

ligne de coupe A-A' de la figure 2 A, cette dernière cor-

respondant à-la figure 1 A de l'art antérieur, tandis que

la figure 2 B correspond à la figure 1 B de l'art antérieur.

La tête d'enregistrement à jet de liquide 200

montrée aux dessins est constituée pour sa partie prin-

cipale par un substrat 202 permettant l'enregistrement à jet de liquide (jet d'encre thermique: expression abrégée ci-dessous sous la forme T/J) utilisant de la chaleur pour le déchargement de liquide, cette chaleur étant fournie

par un nombre voulu de transducteurs 201 électrother-

miques, et une plaque rainurée 203 ayant un nombre voulu de rainures en correspondance avec les transducteurs 201 électrothermiques. Le substrat T/J 202 et la plaque rainurée 203 sont reliés l'un à l'autre à des positions prédéterminées avec un adhésif ou d'autres moyens, de sorte qu'un trajet de liquide 204 soit formé par la partie du substrat T/J

202 sur laquelle se trouve le transducteur 201 électrother-

mique et par la partie rainurée de la plaque 203, le trajet de liquide 204 ayant une zone à action thermique

205 faisant partie de sa constitution.

Le substrat T/J 202 a un support 206 en silicium, verre, céramique, etc, une couche inférieure 207 en Si O 2, etc, formée sur le support 206, une couche résistante génératrice de chaleur 208, des électrodes 209 et 210 formées le long du trajet de liquide 204 sur les deux côtés

de la surface supérieure de la couche résistante produc-

trice de chaleur 208, et une couche protectrice (couche supérieure) 211 constituée par une matière inorganique

qui couvre toute la partie de la couche résistante géné-

ratrice de chaleur qui n'est pas couverte par des électrodes

et'les parties des électrodes 209 et 210.

Le transducteur électrothermiquèe 201 -a une partie productrice de chaleur 212 en tant que partie principale, et la section génératrice de chaleur 212 est constituée par des lamelles fournies successivement depuis le côté du support 206, à savoir une couche inférieure 207, une couche génératrice de chaleur 208, une partie de couche supérieure 211, et la surface 213 (face à action thermique) de la couche supérieure 211 est contactée directement par

le liquide remplissant le trajet de liquide 204.

Dans le cas de la tête d'enregistrement à jet

de liquide 200 montrée aux figures 2 A-2 B, la couche supé-

rieure 211 est effectuée comme une structure à double couche ayant des couches 216 et 217 destinées à renforcer davantage la résistance mécanique de la couche 211 La couche 216 est constituée par une matière inorganique qui est relativement excellente au point de vue isolement électrique, conductivité thermique et résistance thermique, par exemple, des oxydes inorganiques tels que Si O 2, etc, et des nitrures inorganiques tels que Si 3 N 4, etc, tandis que la couche 217 est constituée par une matière qui est tenace, relativement excellente en résistance mécanique et peut adhérer à la couche 216 Par exemple, lorsque la couche 216 est formée de Si O 2, la couche 217 est formée

d'une matière métallique telle que Ta.

Ainsi, en formant la couche de surface de la couche supérieure 211 en une matière inorganique telle

qu'un métal qui est relativement tenace et a une résis-

tance mécanique, le choc-provenant de l'action de cavita-

tion produite lors de la décharge du liquide peut être suffisamment absorbé, ce qui a pour conséquence d'allonger

la durée de vie des transducteurs 201 êlectrother-

miques de manière importante.

Cependant, la couche 217 formée en tant que couche de surface de la couche supérieure 211 n'est pas

forcément nécessaire.

La présente invention est caractérisée par-le fait de prévoir une couche de protection 214 se présentant sous la forme d'une matière isolante inorganique sur les surfaces des électrodes 209 et 210 par la modification des surfaces des électrodes La couche protectrice 214 est également formée sur au moins la partie inférieure de la chambre de liquide commune devant être prévue en amont du trajet de liquide 204 sur une ligne s'étendant depuis l'électrode 210, qui n'est cependant pas montrée aux dessins. La couche protectrice 214 est formée sur les

surfaces des parties d'électrodes et ses fonctions pri-

mordiales sont d'empêcher la pénétration de liquide ainsi que l'effet de résistance au liquide En outre, en faisant en sorte que la couche protectrice couvre la partie de câblage d'électrode derrière la chambre de liquide commune, il est possible d'empêcher la production de déficiences ou de rupture de fil au niveau de la partie de câblage d'électrode, qui pourraient survenir pendant l'étape de fabrication. La couche protectrice 214 est constituée par une matière isolante inorganique pouvant satisfaire aux exigences décrites ci-dessus En outre, les propriétés désirables que doit présenter la couche de protection sont les suivantes ( 1) propriété adéquate de formation de pellis cule; ( 2) structure dense sans trous d'aiguille ou fissure; ( 3) aucune dénaturation ou solubilité pour l'encre utilisée; ( 4) bonne propriété d'isolation lorsqu'une pellicule est formée;

( 5) résistance thermique élevée.

De telles matières isolantes inorganiques peu-

vent comprendre, par exemple, des oxydes, des carbures, des nitrures et des boirures de métaux tels que Al, Ta, Ti, Zr, Hf, V, Nb, M 4 g, Si, Mo, W, Y, La, etc; ainsi que leurs alliages Toute autre matière peut être appropriée pourvu qu'une matière d'isolation inorganique puisse être formée sur la surface d'électrode de façon dense sans formation

de fissure ou de trous d'aiguille.

En tant que procédé préférable pour former la couche protectrice 214 sur la surface d'électrode, on

forme une couche revêtue d'un oxyde sur la surface d'élec-

trode par oxydation anodique de la partie d'électrode, comme le montre l'exemple ci-après La couche d'oxyde du métal formée selon ce procédé produit la couche revêtue

idéale satisfaisant les exigences physiques décrites ci-

dessus, nécessaires pour la couche protectrice La forma-

tion d'une couche d'oxyde peut également avoir lieu par oxydation thermique dans une oxydation à l'oxygène ou chimique avec un agent oxydant La modification de la surface n'est pas limitée à la formation d'une couche d'oxyde, mais on peut avoir alternativement la formation

d'une couche de nitrure, de borure ou de carbure.

La matière constituant la couche supérieure 211 peut être, en plus des matières inorganiques mentionnées ci-dessus, des oxydes de métal de transition tels que l'oxyde de titane, l'oxyde de vanadium, l'oxyde de niobium, l'oxyde de molybdène, l'oxyde de tantale, l'oxyde de tungstène, l'oxyde de chrome, l'oxyde de zirconium, l'oxyde d'hafnium, l'oxyde de lanthane, l'oxyde d'yttrium, l'oxyde de manganèse et analogue; des oxydes métalliques tels que

l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de calcium, l'oxyde de stron-

tium, l'oxyde de baryum, l'oxyde de silicium et leurs complexes; des nitrures de résistance élevée tels que du nitrure de silicium, du nitrure d'aluminium, nitrure de bore, nitrure de -tantale, etc et les complexes de ces oxydes et nitrures; en outre, des matières pelliculaires telles que des semiconducteurs de silicium amorphe, de sélénium amorphe, etc qui ont une faible résistance en masse, mais peuvent avoir une répistance élevée pendant

les étapes de fabrication comme par le procédé par pulvé-

risation, le procédé de déposition chimique en phase vapeur, le procédé de dépôt par vapeur, le procédé de réaction en phase gazeuse, le procédé de revêtement liquide et d'autres procédés Son épaisseur de couche peut être de préférence de 0,1 à 5 gm, et plus particulièrement 0,2 à 3 Am. Dans le cas de la forme de réalisation des figures 2 A et 2 B, on a à la fois la couche protectrice

214 et la couche supérieure 211 Cependant, dans la pré-

sente invention, la couche supérieure 211 n'est pas né-

cessairement en lamelles, mais le but et l'effet selon la présente invention tels que décrits ci-dessus, ne peuvent être obtenus que si les électrodes sont protégées du liquide par la couche protectrice 214 formée sur la

surface des électrodes.

La forme de réalisation des figures 2 A et 2 B est une forme préférée de la présente invention et la couche revêtue constituée d'une combinaison de la couche

supérieure et de la couche protectrice, en plus des cons-

titutions variées des autres parties, selon la description

ci-dessous, permettent de fournir une tête d'enregistrement à jet de liquide qui présente des propriétés excellentes en ce qui concerne la longévité globale d'utilisation, la grande fiabilité en fabrication et en fonctionnement et le rendement-de production élevé lorsqu'il s'agit du type

à orifices multiples.

La couche inférieure 207 constitue une couche permettant de commander l'écoulement de chaleur produite primordialement par la partie productrice de chaleur 212 vers le côté du support 206 Le choix de la matière et le calcul de l'épaisseur de la couche pour ce qui concerne

la couche inférieure sont tels que lorsque l'énergie ther-

mique a la possibilité d'agir sur le liquide à la zone à action thermique 205, la chaleur produite par la partie génératrice de chaleur 212 peut être camandée de manière à S 'écouler en une quantité

assez grande vers le côté de la zone à action thermique, tandis que lors-

que le passage-du courant vers le transducteur 201 électrothermique est bloqué, la chaleur restant dans

la partie génératrice de chaleur 212 peut s'écouler rapide-

ment vers le côté du support 206 Des exaiples-de matières constituant la couche inférieure 207 peuvent inclure Si O 2 comme mentionné ci-dessus et des matières inorganiques, de façon typique des oxydes métalliques tels que l'oxyde de tantale, l'oxyde de magnésium, l'oxyde d'aluminium et analogue ô Il est possible d'utiliser en tant que matière constituant la couche résistante productrice de chaleur 208, la plupart des matières qui peuvent produire de la

chaleur en fonction du passage du courant.

Plus particulièrement, ces matières peuvent inclure, par exemple, le nitrure de tantale,un alliage nickel-chrome, argent-palladium, des semiconducteurs au silicium, ou des métaux tels que l'hafnium, le lanthane, le zirconium, le titane, le tantale, le tungstène, le molybdène, le niobium, le chrome, le vanadium, etc, leurs

alliages et leurs borures, en tant que matières préfé-

rables.

Parmi les matières constituant la couche résis-

tante productrice de chaleur 208, on peut mentionner en particulier un borure métallique comme étant excellent,

et surtout le borure d'hafnium a la meilleure caractéris-

tique, et à part ce composé, on peut citer comme ayant des caractéristiques assez bonnes, dans l'ordre mentionné, le borure de zirconium, le borure de lanthane, le borure

de vanadium et le borure de niobium.

La couche résistante génératrice de chaleur

208 peut être formée en utilisant les matières mention-

nées ci-dessus en mettant en oeuvre un procédé tel que la déposition de vapeur par faisceau électronique ou la pulvérisation. Les matières permettant de former les électrodes 209 et 210 peuvent inclure des matières électroconductrices

capables de former des couches de matière isolante inor-

ganique qui sont denses sans trou d'aiguille sur leurs surfaces telles que Al, Ta, Ti, Mg, Hf, Zr, V, W, Mo, Nb, Si, et leurs alliages En utilisant ces métaux, les électrodes sont prévues à des positions prédéterminées

selon le procédé, tel que dépôt par vapeur, avec les dimen-

sions, configurations et épaisseurs désirées.

A titre de matière formant l'élément constituant

de la chambre commune de liquide prévue du côté se trou-

vant en amont de la plaque rainurée 203 et de la zone à action thermique 205, la plupart des-matières sont en fait appropriées, pourvu qu'elles soient capables de ne pas être influencées ou qu'elles ne soient pas beaucoup influencées par la chaleur en ce qui concerne la forme, pendant le fonctionnement de la tête d'enregistrement ou par l'environnement pendant l'utilisation, ces matières

devant pouvoir être appliquées facilement en une fabri-

cation très précise, la précision de surface étant alors obtenue aisément, et devant être traitées de manière que le liquide puisse s'écouler sans heurt sur les trajets

résultant de tels traitements.

La figure 2 D est comme indiqué ci-dessus une vue partielle en section selon la ligne B-B' de la figure 2 B. Dans la tête d'enregistrement à jet de liquide que montre la figure 2 B, la couche protectrice 214 est en contact avec la surface à action thermique 213 du trajet de liquide 204, mais en tant qu exemple de modi- fication, on peut prévoir que la couche protectrice 214 soit également formée à part par rapport à la surface à

action thermique 213.

La présente invention va maintenant être décrite en se référant à un exempleo

Exemple

Une pastille de silicium a été oxydée thermi-

quement pour former une pellicule de Si O 2 d'une épais-

seur de 5 Um constituant un substrat Sur celui-ci, on a formé par pulvérisation une couche résistante généra-

trice de chaleur en Hf B 2 d'une épaisseur de 0,15 m, et ensuite on a effectué un défpt successif d'une couche de Ti de 0,005,m et d'une-couche de Al de 1 Sm selon le procédé de déposition de vapeur par faisceau électroniqueo Par des étapes photolithographiques, on a formé la configuration montrée à: la figure 2 D et les dinsions de la face à action thermique ont été calculées co De étant gm de largeur et 150 gm de longueur, la résistance étant de 150 ohms y compris la résistance des électrodes

de A 1.

En tant qu'étape suivante, seule la partie d'électrode en Al a été oxydée à une épaisseur de 0,5 gm de façon anodique, en excluant la partie d'enlèvement de la liaison Ensuite, on va décrire l'étape d'oxydation

anodique de l'électrode en Ai.

Un support sur lequel on a formé la couche résistante génératrice de chaleur et les électrodes à des configurations prédéterminées a été lavé et séché, et ensuite on a effectué un revêtement de filage d'une photorésistance connue sous le nom de marque OMR-83 (produit par Tokyo Oka Co) Après séchage, le produit

a été exposé à la lumière au moyen d'un dispositif d'ali-

gnement de masque et soumis à un traitement de développement pour obtenir la configuration désirée pour effectuer

l'oxydation anodique.

Ensuite, en utilisant une solution de H 3 PO 4 à %, on a effectué l'oxydation anodique à une température de bain de 10 C, une densité de courant de 5 m A/cm 2, avec du Pt en tant que contre-électrode, pendant 5 minutes (pendant l'oxydation anodique, l'échantillon a été fixé et le bain électrolytique a été agité suffisamment avec un agitateur) Après lavage avec de l'eau et séchage, la photorésistance a été éliminée avec une solution de pelage pour OMR, ceci ayant été suivi d'un lavage et d'un séchage complets, de manière à achever l'étape de formation de

la couche oxydée.

Après formation de la couche d'anode oxydée, on a déposé par-dessus une couche de pulvérisation de

Si O 2 jusqu'à une épaisseur de 2,2 gym avec une pulvérisa-

tion à grande vitesse, suivie en outre par une stratifi-

cation d'une couche de Ta à 0,5 Nom par pulvérisation de Ta Sur le substrat T/J résultant, on a fait adhérer une plaque de verre rainurée comme prévu Ainsi-, comme le montre la figure 2 B, on a formé une plaque en verre rainurée ( 50 gm x 50 Am, longueur 2 mm) pour constituer le trajet d'introduction de l'encre et la zone à action

thermique adhérant sur le substrat T/J.

De ce fait, on a préparé une tête d'enregistre-

ment à jet de liquide.

Lorsqu'on a appliqué une tension à onde carrée

de 10 As, 30 V à 800 Hz sur le transducteur électrother-

mique de la tête d'enregistrement ainsi préparé liquide a été déchargé en correspondance avec les signaux

* appliqués de manière à former de façon stable des goutte-

lettes de liquide en mouvement.

Lorsque la formation de telles gouttelettes est répétée, il peut y avoir rupture de fil dans une tête fabriquée de façon défectueuse à cause de la corrosion

électrique des électrodes en Al ou de la rupture de l'iso-

lement entre la couche protectrice en Ta et les électrodes en Ai, au point o aucune encre n'est déchargée Le nombre

de répétitions est défini alors comme étant le nombre expri-

mant la durabilité, dans la présente invention.

Les nombres exprimant la durabilité et les rende-

ments de produits ont été déterminés à propos des trois -

exemples suivants (a) la tête d'enregistrement selon l'exemple de la présente invention,

(b) la tête d'enregistrement préparée sans forma-

tion de couche d'oxyde anodique (contrôle), et (c) la tête d'enregistrement selon l'une des formes de réalisation de la présente invention, qui est la même que celle de l'exemple sauf que la couche d'oxyde

anodique est formée à part de la surface à action thermi-

que, le tout de manière à obtenir les résultats montrés au tableau cidessous (l'évaluation a été effectuée pour

chaque lot de 1000 échantillons) Les rendements de pro-

duit sont la conséquence du contrôle des courts-circuits

entre la couche de Ta et la partie de câblage.

TABLEAU

Echantillon Rendement Nombre exprimant la durabilité

77 9 9 X

ou plus 10 '-10 '10 ou plus (a) 97-% O % 0,3 % 99,7 % (b) 55 % 75 % 24 % 1 % (c) 93 % O % 3,4 % 96,6 % Les résultats du tableau font apparaître que le nombre exprimant la durabilité de 109 fois peut être atteint

régulièrement avec la tête d'enregistrement selon la pré-

sente invention Donc, elle est appropriée pour être uti-

lisée comme une tête multiple Dans la tête (b), la dété-

rioration de la durabilité provient de façon marquée de

la corrosion électrique des -électrodes de Ai par la pénétra-

tion du liquide d'enregistrement à travers les trous d'aiguille de la couche pulvérisée de Si O 2 et de Ta, et de la rupture de l'isolement entre l'électrode de Al et la couche de Ta Dans la tête (c), à la fois le nombre

exprimant le rendement et le nombre exprimant la durabi-

lité ont été inférieurs au cas (a), à cause du fait que beaucoup de ruptures ont eu lieu à l'interface entre la résistance de production de chaleur et la partie de câblage et du fait que le recouvrement de gradin de Si O 2 était

faible à cet endroit Il est possible d'obtenir une dura-

bilité fiable comparable à celle de la tête (a) en rédui-

sant la matière de la pellicule à la partie de câblage.

En formant le groupe de protection par le change-

ment de la surface d'électrode en utilisant une matière isolante inorganique comme dans la présente invention, on peut améliorer de façon importante la fiabilité et le rendement Cette tendance est accentuée en améliorant la fiabilité dans une tête utilisant une couche protectrice

supérieure ayant une conductibilité électrique satisfai-

sante telle que celle en Ta, en tant que couche inorgani-

que, aucune diminution de la durabilité n'ayant alors lieu par destruction de l'isolation-entre l'électrode

principale en Al et la couche protectrice électroconduc-

trice en Ta.

Dans cet exemple, la couche anodique a été for-

mée en utilisant l'oxydation électrochimique anodique,mais il est également possible de former une couche oxydée par une oxydation thermique, au cas o il n'y a aucune influence

nocive sur d'autres parties En variante, la couche oxy-

dée peut également être formée par oxydation chimique telle qu'un traitement de surface avec un agent oxydant pourvu qu'il n'y ait aucun problème par rapport à la qualité de

la pellicule.

En outre, la matière d'isolation inorganique 214 n'est pas limitée à un oxyde, mais un nitrure, un borure

ou un carbure peut également être utilisé.

Ainsi, dans cet exemple, la surface à action

thermique 213 a été soumise à une mise en forme par oxyda-

tion anodique pour empêcher son oxydation, mais au cas o l'oxydation de la résistance productrice de chaleur 208 est négligeable ou lorsqu'elle est rendue négligeable par les caractéristiques du substrat, à savoir augmentation de l'épaisseur de la pellicule de la résistance génératrice

de chaleur 208, aucune mise en forme n'est nécessaire.

La figure 3 est une v Je en section partiellement coupée de la surface à action thermique 213 lorsque l'oxydation anodique a été faite sans mise en forme, en correspondance avec la figure 2 BO En.outre, l'oxydation anodique de cet exemple est un procédé impliquant l'utilisation d'un bain d'acide

phosphorique Ceci peut être remplacé par un bain électro-

lytique capable de former une pellicule protectrice ayant

les propriétés décrites ci-dessus, à savoir acide sulfuri-

que, acide oxalique, acide citrique, acide tartrique, acide chromique, acide borique et autres, ou bien un bain de mélange de ceux-ci Les conditions 6 lectrolytiques

ne sont pas limitées, pourvu que les caractéristiques men-

tionnées ci-dessus puissent être obtenues dans la couche 214 formée De plus, il est également possible d'appliquer un traitement de scellement des pores ou d'effectuer un remplissage des pores par une électrolyse secondaire dans un bain neutre tel qu'un bain d'acide borique > borate de sodium, etc dans le but de réduire les trous d'aiguille, ce

qui permet d'obtenir une pellicule encore améliorée.

Le procédé de formation de la couche protectrice selon la présente invention comprend également le procédé dans lequel une couche d'une matière capable de former facilement une pellicule oxydée est formée sur une matière en fil qui peut difficilement constituer un produit oxydé

tel que Au, Pt, Ag, etc, par dépôt de vapeur, pulvérisa-

tion, dépôt chimique en phase vapeur, etc, et on oxyde

seulement ensuite la couche pour former une couche pro-

tectrice.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1 Tête d'enregistrement à jet de liquide, carac-

térisée en ce qu'elle comprend une section de décharge de liquide présentant un orifice pour décharger du liquide de manière à former des gouttelettes de liquide en mouve- ment et une zone à action thermique ( 205) reliée à

l'orifice o de l'énergie thermique pour former les goutte-

lettes de liquide agit sur le liquide, et un transducteur ( 201) électrothermique ayant au moins deux électrodes en vis-à-vis ( 209, 210) reliées électriquement à une couche résistante productrice de chaleur ( 208) formée sur un substrat ( 202), de manière à constituer une section génératrice de chaleur ( 212) entre ces électrodes, ainsi

qu'une couche de protection ( 211) qui est formée par modi-

fication des surfaces des électrodes ( 209, 210) et est

constituée par une matière d'isolation inorganique.

2 Tête d'enregistrement à jet de liquide selon

la revendication 1, caractérisée en ce que la couche pro-

tectrice ( 211) est une couche d'un oxyde, d'un nitrure,

d'un borure ou d'un carbure.

3 Tête d'enregistrement à jet de liquide selon

la revendication 1, caractérisée en ce que la couche pro-

tectrice ( 211) est une couche d'oxyde.