TWI436900B - 加熱元件 - Google Patents

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TWI436900B
TWI436900B TW097126367A TW97126367A TWI436900B TW I436900 B TWI436900 B TW I436900B TW 097126367 A TW097126367 A TW 097126367A TW 97126367 A TW97126367 A TW 97126367A TW I436900 B TWI436900 B TW I436900B
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Garrett E Clark
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Description

加熱元件 發明領域
本發明關於一種加熱元件
 發明背景
墨水匣包括與匣體一體成形之列印頭，或者，墨水匣包含與列印頭分離的墨水供應。依此，於這個後面的例子中，消費者典型上會替換墨水供應並重複使用列印頭。
然而，於一些例子中，併入墨水匣內的列印頭在墨水供應用盡之前就壞了，因此強迫消費者去替換只有部份用過的墨水匣。於其他情況下，當列印頭壞掉時，使用工業型列印頭的商業印表機可能必須關閉它們的生產。此種關閉喪失了來自等待中生產的收入，以及增加了損壞列印頭專業替換的維護費用。在上述任一例子中，均會發生影響重大的中斷後果。
 發明概要
在下述詳細描述中，請參考形成詳細描述一部份之該附隨圖式，且其中顯示的是本發明可據以實施的特定實施例。就此而言，方向性術語，諸如“頂”、“底”、“前”、“後”、“前端”、“追蹤”等等，係參考該描述之圖式的位向而使用。因為本發明實施例組件可置於數個不同的位向，該方向性術語係用於闡述的目的而絕非作為限制。 應了解者，也可使用其他實施例且可為結構或邏輯的改變而不會脫離本發明的範圍。因此，以下的詳細描述，不應被視為具有限制的意義，且本發明的範圍僅由以下的申請專利範圍所界定。
本發明實施例針對流體射出裝置(諸如噴墨列印頭)之加熱區域，以及形成該加熱區域方法。於一實施例中，該加熱區域之中央電阻器墊以具有矮貌側壁及/或矮貌端部而形成來確保在該中央電阻器墊上方的上層(例如鈍化層及空蝕障礙層)形成實質上較傳統列印頭之電阻器部的表面形貌更形矮貌的表面形貌。此種該中央電阻器墊的矮貌表面形貌，接著，促使該個別上層(例如鈍化及/或空蝕障礙層)更均質的形成以展現較大強度及完整性而抵抗腐蝕墨水穿過或抵抗空蝕損害，藉此增加該中央電阻器墊及該列印頭的壽命。於一實施例中，形成該加熱區域之方法包括，形成(包圍該中央電阻器墊之端部份之)該加熱區域之導電元件使得該導電元件之相當陡峭或較厚的部份係位於該加熱區域流體腔側壁的外部。此種排列加速置放中央電阻器墊的矮貌表面形貌，及因此加速置放該上層之矮貌表面形貌於該流體腔之內。
於另一實施例中，該形成該加熱區域之方法包括形成(包圍該中央電阻器墊之)該加熱區域之非導電側地帶使得該中央電阻器墊之側壁相對於該非導電側地帶具有相當地小的高度或厚度。此種排列也加速形成該加熱區域之上層 之矮貌表面形貌於該流體腔之內。
圖式簡單說明
第1圖為依據本發明一實施例之噴墨列印系統的方塊圖。
第2圖為依據本發明一實施例之部份流體射出裝置的簡單截面圖。
第3圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域的頂視圖。
第4圖為沿著第3圖線4-4的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第5圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域的頂視圖。
第6圖為沿著第5圖線6-6的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第7圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域的頂視圖。
第8圖為沿著第7圖線8-8的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第9圖為依據本發明一實施例之第8圖的放大部分截面圖。
第10圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的截面圖。
第11圖為依據本發明一實施例之第10圖實施例的放大部分截面圖。
第12圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的頂視圖。
第13圖為沿著第12圖線13-13的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第14圖為沿著第12圖線14-14的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第15圖為大致對應第13圖截面圖的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第16圖為大致對應第14圖截面圖的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第17圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域的頂視圖。
第18圖為沿著第17圖線18-18的截面圖並說明依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成的加熱區域及形成加熱區域的方法。
第19圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的截面圖。
第20圖為依據本發明一實施例之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的截面圖。
第21圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的頂視圖。
第22圖為沿著第21圖線22-22的截面圖並說明依 據本發明一實施例之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法。
第23圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的頂視圖。
第24圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的頂視圖。
第25圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域的截面圖。
第26圖為依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域之方法的截面圖。
第27圖為依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域之方法的截面圖。
第28圖為依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域之方法的截面圖。
第29圖為依據本發明一實施例之進一步說明第28圖實施例的截面圖。
第30圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的頂視圖。
第31圖為沿著第30圖線31-31的截面圖且說明依據本發明一實施例形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第32圖為沿著第30圖線32-32的截面圖且說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第33圖為依據本發明一實施例之列印頭之加熱元件之電阻器條的頂視圖。
第34圖為依據本發明一實施例之列印頭之加熱元件之電阻器條的頂視圖。
 較佳實施例之詳細說明
結合第1-34圖，這些實施例及另外實施例將更詳細地描述。
第1圖顯示依據本發明一實施例之噴墨列印系統10。噴墨列印系統10包括流體噴出系統之一實施例，其包括一流體噴出總成(諸如一列印頭總成12)及一流體供應總成(諸如一墨水供應總成14)。於說明之實施例中，噴墨列印系統10也包括一安裝總成16、一介質輸送總成18及一電子控制器20。列印頭總成12，作為流體噴出總成之一實施例，係依據本發明實施例形成，且包括一個以上列印頭或流體射出裝置，其經由數個噴口或噴孔13噴出墨水或流體液滴。於一實施例中，液滴被引導朝向一介質，諸如列印介質19，以列印在列印介質19。列印介質19為任何類型之合適片狀材料，諸如紙、卡片紙、投影片、聚酯薄膜與相似物。典型地，於一實施例中，噴頭13以一個以上縱列或陣列排列，如此當列印頭總成12及列印介質19彼此相對移動時，噴孔13可適當連續地噴出墨水而將字型、符號及/或其他圖形或影像列印在列印介質19上。
墨水供應總成14，作為流體供應總成之一實施例，供應墨水至列印頭總成12且包括一儲存部15以儲存墨水。依此，墨水從儲存部15流至列印頭總成12。於此實施例 中，墨水供應總成14及噴墨列印頭總成12形成單向墨水遞送系統或再循環墨水遞送系統。於單向墨水遞送系統，實質所有供應噴墨列印頭總成12的墨水於列印期間消耗。於再循環墨水遞送系統，然而，一部份供應列印頭總成12的墨水在列印期間消耗，而一部份在列印期間為消耗的墨水回到墨水供應總成14。
於一實施例中，在噴墨或流體列印匣或筆中，噴墨列印頭總成12及墨水供應總成14置放在一起。於另一實施例中，墨水供應總成14與噴墨列印頭總成12分開且經由一界面連接，諸如供應管(未圖示)，供應墨水至列印頭總成12。於每個實施例中，墨水供應總成14之儲存部15可被移除、替換及/或重填。於一實施例中，其中噴墨列印頭總成12及墨水供應總成14於噴墨匣體中設置在一起，儲存部15包括一位於匣體內之局部儲存部及/或一位置與匣體分離之較大儲存部。依此，分開的較大儲存部可作為重填局部儲存部之用。依此，分開的較大儲存部及/或局部儲存部可被移除、替換及/或重填。
安裝總成16相對於介質輸送總成18定位噴墨列印頭總成12，介質輸送總成18相對於噴墨列印頭總成12定位列印介質19。依此，一列印區17鄰近噴孔13而界定於噴墨列印頭總成12與列印介質19間的區域中。依此，安裝總成16包括相對介質輸送總成18而移動噴墨列印頭總成12的一載體以掃描列印介質19。於另一實施例中，噴墨列印頭總成12為非掃描型列印頭總成，依此，安裝總成16 相對於介質輸送總成18固定噴墨列印頭總成12在指定位置。因此，介質輸送總成18相對噴墨列印頭總成12定位列印介質19。
電子控制器20與噴墨列印頭總成12、安裝總成16及介質輸送總成18溝通。電子控制器20從主機系統諸如電腦接收資料21且包括暫時儲存資料21的記憶體。典型地，資料21沿著電子、紅外線、光學或其他資訊轉送路徑被送至噴墨列印系統10。資料21以例如要列印的文件及/或檔案表示。依此，資料21形成了噴墨列印系統10之列印工作且包括一個以上之列印工作指令及/或指令參數。
於一實施例中，電子控制器20提供噴墨列印頭總成12的控制，包括從噴孔13噴出墨水液滴的時間控制。依此，電子控制器20界定噴出之墨水液滴的圖案，其在列印介質19上形成字型、符號及/或其他圖形或影像。所以，時間控制及噴出墨水液滴之圖案由列印工作指令及/或指令參數決定。於一實施例中，形成電子控制器20一部份的邏輯與驅動電路位於噴墨列印頭總成12上。於另一實施例中，邏輯與驅動電路並不位在列印頭總成12上。
第2圖為噴墨列印頭總成12之一部份的實施例。噴墨列印頭總成12，作為流體噴出總成之一實施例，包括一個以上之液滴射出元件30。液滴射出元件30形成在基材40上，基材40具有一形成於其中的流體(或墨水)饋出槽44。依此，流體饋出槽44將流體(或墨水)供應至液滴射出元件30。
於一實施例中，每個液滴射出裝置30包括一薄膜結構32、一噴口層34、一腔層41及一啟動電阻器38。薄膜結構32具有一流體(或墨水)饋出通道33形成於其中，通道33與基材40之流體饋出槽44溝通。噴孔層34具有一前面35及形成於前面35中之一噴孔開口36。腔層41也具有一流體腔37形成於其中，流體腔37與噴孔開口36及薄膜結構32的流體饋出通道33溝通。啟動電阻器38定位於流體腔37中且包括導線39，其電氣耦合啟動電阻器38至一驅動訊號及地線。
於一實施例中，當操作時，流體經流體饋出通道33從流體饋出槽44流至流體腔37。噴孔開口36操作地與啟動電阻器38連結，使得流體小滴從流體腔37經由噴孔開口36噴出(例如垂直於啟動電阻器38的平面)且當啟動電阻器38啟動時朝向介質。
列印頭總成12之實施例包括熱列印頭、壓電列印頭、撓曲張力列印頭或任何習於此藝者熟知之其他型式的流體射出裝置。於一實施例中，噴墨列印頭總成12完全與熱噴墨列印頭一體成型。依此，基材40由例如矽、玻璃或穩定聚合物所形成，薄膜結構32由二氧化矽、碳化矽、氮化矽、氧化矽、鉭、聚矽玻璃或其他的合適材料之一層以上的鈍化或絕緣層所形成。薄膜結構32也包括界定啟動電阻器38及導線39的導電層。導電層由例如鋁、金、鉭、鉭-鋁或其他金屬或金屬合金形成。
第3-16圖說明依據本發明一實施例之製作流體射出裝 置之加熱區域的方法，第15-16圖說明該方法形成的加熱區域。於一實施例中，流體射出裝置的加熱區域包括與描述及說明於第1-2圖之流體射出裝置及/或列印頭總成實質相同的特徵及特質。
第3圖說明列印頭總成100之部份形成之加熱區域102的頂視圖。加熱區域102位於鄰近列印頭總成100之電力匯流排109處且從列印頭總成100之電力匯流排109接受電力，該電力匯流排109包括主匯流排區域(如虛線111表示者)及轉換部110。如第3圖所示，線A簡要表示加熱區域102與電力匯流排109之轉換部110之間的邊界，而參考線117指示主匯流排區域110與轉換部110之間的邊界。於一實施例中，電力匯流排109之轉換部110通常將加熱區域102與主匯流排區域111分隔，主匯流排區域111包括未出現於轉換部110的另外組件及/或電路。此外，電力匯流排109包括由轉換部110延伸入加熱區域102的延伸部114及118以進一步界定加熱區域102之多個加熱元件112之每個加熱元件112的邊界。於一實施例中，電力匯流排109的個別部份111、110、114及118通常對應列印頭總成100的“導電痕跡”且一起作用以供給多個加熱元件112。
如第3圖所示，延伸部114將加熱區域102之多個加熱元件112彼此分隔，每個加熱元件112包括一第一端104及一第二端106。於另一方面，如第3圖所示，當其等完全形成，轉換部110及電力匯流排109之延伸部114、118作 為物理性邊界，且提供電氣功能使加熱區域102的個別加熱元件112得以操作。如第3圖所示，部份形成之加熱區域102的每個加熱元件112包括一第一導電層154及一陣列116的孔墊(以後認定為孔墊119)。
第4圖為依據本發明一實施例之第3圖部份形成之加熱區域102的加熱元件112沿著線4-4的截面圖。第4圖說明形成於絕緣層152及支撐基材151的頂上的第一導電層154。於一實施例中，中和層156被置於第一導電層154與絕緣層152之間，該中和層156作用使接點閃爍與電遷移降至最低。
於一實施例中，第一導電層154為鋁材料，而於其他實施例中，第一導電層154包括鋁、銅或金，以及這些導電材料的組合。第一導電層154使用已知技術(包括但不限於濺散及蒸發)沉積。於一實施例中，基材151包括矽晶圓、玻璃材料、半導體材料或其他適合作為流體射出裝置基材的已知材料。
於一實施例中，絕緣層152生長或沉積於基材151上方以在基材151上方提供流體障礙以及對基材151提供電氣及/或熱保護。於一實施例中，絕緣層152包括化學蒸氣沉積矽酸四乙基酯(TEOS)材料形成的二氧化矽層。於其他實施例中，絕緣層152包括由氧化鋁、碳化矽、氮化矽或玻璃形成的材料。於一實施例中，絕緣層152經由熱成長、濺散、蒸發或化學蒸氣沉積形成。於一實施例中，絕緣層152包括約1或2微米的厚度。
於一實施例中，中和層156沉積於絕緣層152上且包括鈦加氮化鈦材料。於其他實施例中，中和層156包括由鎢鈦、鈦、鈦合金、氮化金屬、鉭鋁或矽酮鋁形成的材料。
如第4圖所示，第一導電層154包括實質大於中和層156厚度(T2)的厚度(T1)。加熱元件112各層厚度的例子詳細描述於第5-9圖。
第5圖為部份形成之加熱區域102的頂視圖，第6圖為依據本發明一實施例之部份形成之加熱區域102之加熱元件112的截面圖。第5及6圖說明第一導電層154內之第一窗171的形成，該第一窗界定一長度(L1)。如第5圖所示，轉換部110及電力匯流排109之延伸部114、118與孔墊119經由遮罩(以陰影表示)保護，而地帶170及175被蝕刻以界定第一窗171及界定第一導電層154內的縫175，如第6圖所示。蝕刻後，第5圖所示之電力匯流排109之遮罩部份110、118及孔墊119個別地對應且界定絕緣層152之頂上的導電元件177、179、178，如第6圖所示。此外，於一實施例中，移除地帶170及175中之第一導電層154也包括移除中和層156以暴露第一窗171內及縫175內之絕緣層152的表面153。於另一方面，殘留的導電元件177、178及179的下方有中和層156殘留。
於一實施例中，個別導電元件178、179於第一窗171之相對端部上彼此空間上分隔，每個個別導電元件178、179包括斜面表面168，如此個別導電元件178、179之斜面表面168彼此面對。於一方面，每個個別導電元件178、179 維持第一導電層154之厚度T1。
於一實施例中，導電層(諸如第一導電層154)的蝕刻包括乾蝕刻。相似的，於一實施例中，如第7圖所示之其他層的蝕刻包括乾蝕刻。
第7圖為部份形成之加熱區域102的頂視圖，第8圖為依據本發明一實施例之部份形成加熱區域102之加熱元件112的截面圖。第9圖為進一步說明第8圖實施例的放大部分截面圖。如第7-8圖所示，第二導電層180沉積於加熱區域102之整個個別加熱元件112上方，然後新形成的第二導電層180中之地帶190被蝕刻(沒有蝕刻第二導電層中的其他地帶)以界定第二窗184，藉此暴露絕緣層152的表面153。藉著加入第二導電層180且形成第二窗184，每個個別導電元件177、178、179界定較厚的導電組件，同時縫175被第二導電層180部份地填滿。依此，於一方面，第一導電層154及第二導電層180有效地形成稍微較厚的個別導電元件177、178、179。
於一實施例中，當第二導電層180中的第二窗184形成時，導電架182也形成。於一方面，如第8-9圖所示，導電架182包括一內部份185與一外部份187。外部份187與個別導電元件178、179接觸且從個別導電元件178、179向內延伸，同時導電架182的內部份185(亦即內邊緣)界定第二窗184。於另一方面，導電架182的內部份185也界定第二窗184內之中央電阻器墊226的長度(L2)，其將稍後於第10-11圖為較全面的說明及描述。於一方面，第一窗 171之長度(L1)大於第二窗184之長度(L2)。
此外，如第8-9圖所示，於一實施例中，於絕緣層152上方之第一窗171內形成第二導電層180導致在導電架182下方缺少(亦即刪除)中和層156。然而，如先前於第5-6圖說明者，中和層156依然延伸於個別導電元件177、178及179的下方。於另一方面，如第9圖所示，中和層156包括與導電架182之內部份185距離(D1)的一邊緣189，該邊緣位於相對於第二窗184遙遠地或外部地的位置。
於一實施例中，如第8-9圖所示，導電架182界定一大致平面構件，其相對於個別導電元件178、179與相對於絕緣層152之表面153形成一大致梯形圖案。
於一實施例中，如第8-9圖所示，導電架182具有大致對應第二導電層180厚度(T3)的厚度。於一實施例中，每個個別導電元件177、178、179的厚度(T1)實質大於導電架182的厚度(在加入第二導電層180之前與之後)。於一實施例中，第一導電層154的厚度(T1)約4000埃而第二導電層180的厚度(T3)約1000埃。依此，於此實施例中，在形成第二導電層180之後，導電元件177、178、179的總厚度約5000埃，而導電架182的總厚度約1000埃。
於另一實施例中，第一導電層154的厚度(T1)約3000埃，第二導電層180的厚度(T3)約2000埃。依此，於此實施例中，在形成第二導電層180之後，導電元件177、178、179的總厚度約5000埃，而導電架182的總厚度約2000埃。
於一實施例中，導電架182之內部份185相對於暴露的絕緣層152表面153界定第一接點，導電架182之外部份187相對於每個個別導電元件178、179的斜面表面168(也參見第6圖)界定第二接點。於一方面，因為導電架182的厚度(T3)相對於絕緣層152的暴露表面153顯得相當地小，第一接點形成矮貌表面形貌(或矮貌轉變)，而因為個別導電元件178、179的厚度(T1)實質上大於導電架182的厚度(T3)，第二接點提供了大致陡峭或急劇升降的接點。
第10圖為依據本發明一實施例之在部份形成之加熱區域102之每個加熱元件112上形成電阻層230的截面圖。第11圖為進一步說明第10圖實施例的放大部分截面圖。
如第10圖所示，電阻層230沉積在實質上整個加熱元件112的上方，以位在個別導電元件177、178、179的上方，以位在導電架182的上方，以位在第二窗184內之絕緣層152的暴露表面153的上方。於一實施例中，除了現在更包括在上方的電阻層230之外，導電元件177、178、179及導電架182大致保留其等個別的形狀。於導電架182的頂上加入電阻層230形成大致平面構件228。於一實施例中，形成電阻層230的材料包括氮化矽鎢，於其他實施例中，電阻材料包括鉭鋁，鎳鉻或氮化鈦。
於一實施例中，如第10-11圖所示，形成於第二窗184內之絕緣層152之暴露表面153上方的部份電阻層230界定一中央電阻器區域226(亦即電阻器墊)。於一方面，該中央電阻器墊226包括與中和層156之邊緣189距離為D1 的一外邊緣227。於一實施例中，電阻層的厚度(T4)約1000埃，如此中央電阻器墊226的厚度約1000埃。
於一方面，形成加熱區域102之加熱元件112的後來步驟導致側壁所界定之腔層304之流體腔240(以虛線243表示)的形成(見第15-16圖)。依此，於一實施例中，選擇導電架182(結果是大致平面構件228)的寬度，使得流體腔240之每個個別側壁243係垂直地對準在導電架182之上，以將導電架182的外部份187置於與每個個別側壁243距離為D2的位置。此流體腔240之側壁243(相對於導電架182之外部份187)的位置使得導電架182之外部份187與流體腔240成外部隔離。於一方面，如第8-9圖所示，遠離流體腔240，導電架182之寬度(D1)隔離了導電架182之外部份187與個別導電元件178、179之斜面表面168之間更加急劇升降的轉變。
況且，相對於中央電阻器墊226，大致平面構件228(由大致平面導電架182實質地界定)的矮貌使得後來形成的鈍化層與空蝕障礙層可以在導電架182之內部份185(第9圖)處之中央電阻器墊226的外邊緣227上方形成較為平滑的矮貌轉變。因為這些層之形成更均質地發生，這些矮貌轉變，接著，增加鈍化與空蝕層的完整性及強度。否則這些層的形成會發生在傳統的高貌轉變處(形成於傳統電阻器長度與傳統陡峭或急劇升降的、與傳統電阻器墊接壤的斜面導電元件之間)。
於另一實施例中，此等排列使得中和層156之邊緣189 及流體腔240之側壁243間的距離與中和層156之邊緣189及流體腔240間的距離(D2)實質相同。
依此，藉著實質上防止或減少腐蝕墨水經由鈍化及空蝕層穿過，界定大致平面構件228之導電架182的矮貌(及導電元件178、179與流體腔240之側壁243位置的外部隔離)實質上增加中央電阻器墊226的壽命。
第12圖為部份形成之加熱區域102的頂視圖，第13圖為依據本發明一實施例之沿著第12圖部份形成之加熱區域102之加熱元件112線13-13的截面圖。第13圖說明相對於導電元件178、179及相對於加熱區域102之中央電阻器墊226之大致平面構件228(包括導電架182)之大致梯形排列。第14圖為沿著第12圖線14-14的截面圖且說明加熱區域102之加熱元件112之中央電阻器墊226的矮貌側壁277。
第12-14圖說明進一步形成第10-11圖實施例之加熱區域102之方法的一實施例。於一方面，經由當蝕刻主匯流排區域111以移除至少一導電層及/或其他層時，於電阻層230(其覆蓋整個加熱區域102及電力匯流排109之轉換部110)的上方為遮罩，使得該方法包括保留或保護實質上整個加熱區域102及(具有如第10圖結構之)電力匯流排109之轉換部110。於一實施例中，此蝕刻步驟為“深蝕刻”步驟，其中至少約4000-5000埃的導電材料(及/或其他材料)從主匯流排區域111移除。同時，沒有材料從加熱區域102及電力匯流排109之轉換部110移除。依此，在主匯流排 區域111蝕刻時(沒有蝕刻加熱區域102的其他地帶)，第10圖所示之加熱區域102的結構通常未受影響。
其次，如第12圖所示，當保留主匯流排區域111時，電阻覆蓋的地帶(包括轉換部110，延伸部114、118，孔墊119，電阻器墊226及大致平面構件228)係遮罩的，以使側地帶260之蝕刻可以從每個個別加熱元件112之個別的側地帶260移除電阻層230與第二導電層180兩者。於一實施例中，電阻覆蓋的中央電阻器墊226及大致平面構件228界定一電阻器條270，且側地帶260從電阻器條270側邊緣272朝相對方向橫向地向外延伸。於一方面，側地帶260也包圍著遮罩的孔墊119。
如第14圖所示，蝕刻加熱區域102之側地帶260與蝕刻主匯流排區域111的分開可加速從側地帶260中移除相當淺的電阻層230(例如約1000埃)及第二導電層180(例如約1000埃)兩者。如第14圖所示，此“淺蝕刻”導致大致平面肩部275之蝕刻側地帶260緊鄰中央電阻器墊226之側邊緣272，如第14圖所示。此種排列產生電阻器條270之中央電阻器墊226的一矮貌側壁277。於一實施例中，此矮貌側壁277的厚度約2000埃，大致對應第12及14圖所示之淺蝕刻步驟所移除的材料厚度。
依此，於一實施例中，中央電阻器墊226之頂表面273在大致平面肩部275的垂直上方，兩者間之距離約為形成中央電阻器墊226之電阻層230厚度的兩倍。於另一實施例中，如第14圖所示，蝕刻之側地帶260之大致平面肩部 275的寬度(W1)為側地帶260寬度(W2)的至少一半。
如詳細描述於第15-16圖者，藉著加速個別鈍化及空蝕障礙層在中央電阻器墊226之矮貌側壁277上方的更均質形成，此矮貌側壁277抑制其後形成的上層(例如，鈍化層及空蝕障礙層)的穿過。此種排列，接著，提供較大的強度及完整性給個別的上鈍化及空蝕層，藉此增加其等的抵抗力以對抗由要被射出之墨水或其他流體有時具有之腐蝕作用所造成的穿過。
於一實施例中，該個別矮貌、大致平面構件228(第12-14圖所示者)電氣支持中央電阻器墊226且對應一導電“分接頭”，其從電力匯流排109之延展部118(亦即導電元件179)提供電力給單一加熱元件112之電阻器墊226。依此，這種在個別加熱元件112中(而不是在個別加熱元件112外側)延伸的導電“分接頭”具有實質上少於導電元件179(亦即電力匯流排109之延展部118)及導電元件177(亦即電力匯流排109之轉換部110)的厚度，導電元件179及177兩者部份地界定個別加熱元件112之端邊界。然而，於其他方面，此導電“分接頭”不包括孔墊119(亦即導電元件178)，其實質上也較導電“分接頭”為厚。
第15圖為依據本發明一實施例之列印頭總成110之加熱區域102之加熱元件112的截面圖。除了第15圖進一步說明鈍化層300、空蝕障礙層302、腔層304及包括噴孔308之噴口層306的形成(於電阻層230的頂上)之外，第15圖大致對應第13圖截面圖。於一方面，如第15圖所示，腔 層304包括部份地界定流體腔240的側壁243，該側壁243通常對應先前地說明於第10-11圖中之側壁243。
於一方面，鈍化層300保護下方的電阻器墊226及電阻覆蓋的導電元件177、178、179免於充電及/或來自流體腔中之流體或墨水的腐蝕。於一實施例中，鈍化層300由諸如氧化鋁、碳化矽、氮化矽、玻璃或氮化矽/碳化矽複合物的材料形成，該層300經由濺散、蒸發或蒸氣沉積形成。於一實施例中，鈍化層300包括約2000或4000埃的厚度。
於一方面，在鈍化層300上方之空蝕障礙層302的作用為對於加熱電阻器墊226形成之氣泡所加諸下方電阻覆蓋結構的力量提供減震。於一實施例中，空蝕障礙層302包括鉭材料。於一實施例中，腔層304由聚合物材料諸如光可聚合的環氧樹脂(從IBM可購得、商品名為SU8)或其他光可聚合之聚合物所形成。
第15圖說明鈍化層300及空蝕障礙層302的矮貌轉變320，該空蝕障礙層302大致重現在下方之加熱元件112之電阻覆蓋結構的表面形貌。此鈍化層300與空蝕障礙層302的矮貌表面形貌320鄰接中央電阻器墊226之邊緣227，且為導電架182相對於電阻器墊226之大致平面梯形排列所加速形成。於一方面，如先前描述者，導電架182的尺寸設計為可將極為陡峭的斜面導電元件178、179與中央電阻器墊226的邊緣227空間上分離。上層(鄰接邊緣227中央電阻器墊226的邊緣227)的矮貌表面形貌320幫助防止或 至少降低腐蝕的墨水穿透這些上層，藉此增加加熱元件112之電阻器墊226的壽命並增加列印頭的壽命。
第16圖為依據一實施例之列印頭之加熱區域102的加熱元件112的截面圖。除了第16圖大致對應第14圖的截面圖之外，第16圖大致對應形成於第15圖的結構。依此，第16圖說明鈍化層300與空蝕障礙層302的矮貌轉變330，如相對於側地帶260之大致平面肩部275之中央電阻器墊226的矮貌側壁277所加速者，在下方中央電阻器墊226之側邊緣的上方矮貌轉變330垂直地對準。此種大致上較平滑的上層矮貌表面形貌(亦即鈍化層300及空蝕障礙層302)幫助防止或至少降低腐蝕墨水穿透這些個別的上層，藉此增加加熱元件112之電阻器墊226的壽命並增加列印頭的壽命。特別是，中央電阻器墊226的矮貌側壁277促使上層更均質的形成，使得在腐蝕墨水或其他流體存在下，鈍化層30與空蝕障礙層302得以展現較大強度及完整性。
第17-25圖說明形成列印頭加熱區域402之方法的其他實施例。第17圖為部份形成之加熱區域402之加熱元件412的頂視圖，第18圖為依據本發明一實施例之部份形成之加熱區域402之加熱元件412的截面圖。雖然於一實施例中可以了解，以大致對應先前地說明於第12圖之列印頭總成400之電力匯流排109(包括主匯流排區域111及轉換部110)的方式，列印頭總成400包括電力匯流排及主匯流排區域，然而於此例中，第17圖並未說明主匯流排區域。
於一實施例中，第17及18圖說明藉由於第一導電層454內形成第一窗420而形成每個加熱元件412。如第17-18圖所示，加熱元件412包括在絕緣層452上方的第一導電層454(為與第4-5圖之基材151相似基材所支持)，且中和層456被置於第一導電層454及絕緣層452之間。於一方面，加熱元件412包括第一端404及第二端405。藉著蝕刻部份第一導電層454與部份中和層456，第一窗420界定於第一導電層454中以暴露絕緣層452之頂表面421。此種排列產生一對斜面的導電元件478、479，其等在第一窗420之相對側上彼此空間上分離，且每個導電元件478、479界定一斜面表面468。於一實施例中，第一窗420的長度(L3)實質上大於最後形成的中央電阻器墊的長度(L4)(參見第20-22圖)。
於一實施例中，除了第17-25圖中描述所認定的不同之外，絕緣層452、第一導電層454及中和層456具有與先前描述於第3-16圖之絕緣層152、第一導電層154及中和層156實質相同的特徵與特質。
除了進一步說明依據本發明一實施例之加熱元件412的形成之外，第19圖為大致對應第18圖之截面圖的截面圖。特別是，第19圖說明於斜面導電元件478、479的上方與第一窗420內之絕緣層452之暴露表面421的上方形成第二導電層480以生成中央導電部481。
除了進一步說明依據本發明一實施例形成加熱元件412之外，第20圖為大致對應第19圖之截面圖的截面圖。 特別是，第20圖說明在第二導電層480內形成第二窗484以再次暴露第二窗484內之絕緣層452的表面421。此種排列產生從個別的斜面的導電元件478、479向內延伸的導電架482。於一實施例中，導電架482為大致平面構件。
第21圖為說明第二窗484位置的頂視圖，第二窗484相對於第一窗420呈套疊關係，其中第二窗484的尺寸小於第一窗420。於一實施例中，第二窗484界定了對應完全形成之中央電阻器墊526長度的長度(L4)(第22圖)。
以與先前描述於第3-16圖之加熱區域102之形成實質上相同的方式，每個加熱元件412之第一導電層454的厚度(T1)實質大於第二導電層480的厚度(T3)，如第20圖所示者。於一實施例中，導電架482的厚度通常對應第二導電層480的厚度(T3)。於一實施例中，導電元件478、479(在加入第二導電層480之前及之後)的厚度實質大於導電架482的厚度(T3)。於一實施例中，第一導電層454的厚度(T1)約4000埃，第二導電層480的厚度(T3)約1000埃。依此，於此實施例中，於形成第二導電層480之後，導電元件478、479的總厚度約5000埃，而導電架482的總厚度約1000埃。
於另一實施例中，第一導電層454的厚度(T1)約3000埃，第二導電層480的厚度(T3)約2000埃。依此，於此實施例中，於形成第二導電層480之後，導電元件478、479的總厚度約5000埃，而導電架482的總厚度約2000埃。
第22圖為依據本發明一實施例之部份形成之加熱區域 402之加熱元件412的截面圖。第22圖說明進一步形成電阻層500以位在個別斜面導電元件478、479的上方，以位在導電架482的上方，及以位在第二窗484內之絕緣層452之暴露表面421的上方。於一方面，電阻層500形成介於(由相對個別導電元件478、479向內延伸之)導電架482相對部份之間之第二窗484內的中央電阻器墊526。於一實施例中，電阻層500包括與電阻層230(先前描述於第3-16圖者)實質相同的特徵及特質，包括電阻層500的厚度約1000埃。如先前描述於第20-21圖者，(形成於第二導電層500內之)第二窗484所界定的中央電阻器墊526的長度(L4)少於(形成於第一導電層454內之)第一窗420所界定的長度(L3)。
如第22圖所示，上層510(包括鈍化層及/或空蝕障礙層)與流體腔530之壁522以與先前說明於第10-11及15-16圖之加熱元件112實質相同的方式垂直地延伸於電阻層500的上方。特別是，於一實施例中，選擇導電架482(結果是類似第10-11圖之大致平面構件228的大致平面構件)之寬度使得流體腔530的每個側壁522在導電架482的上方垂直地對準，且導電架482之外部份與側壁522空間上距離為D3，藉此位於流體腔530的外部。依此，導電架482與個別導電元件478、479之間急劇升降的轉變(其會導致腐蝕墨水所造成之上層裂口)與流體腔530隔離。而電阻覆蓋的導電架482與中央電阻器墊526之間的矮貌轉變527被置於流體腔530邊界之內(如側壁522所界定的)。此種大 致平面的、電阻覆蓋的導電架482的矮貌使得其後形成的上層510(例如鈍化層及空蝕障礙層)可以在導電架482位置之中央電阻器墊526的邊緣上方形成矮貌轉變527。因為鈍化及空蝕層的形成更均質地發生，而沒有發生在流體腔邊界內典型對準之傳統急劇升降的(接壤傳統電阻器墊的)斜面導電元件上，所以於流體腔530內設置此種大致較平滑的矮貌轉變527，接著，可以增加鈍化及空蝕層的完整性及強度。
於另一實施例中，此種排列另外地包括中和層456的邊緣489，其與流體腔530之側壁522空間上距離為D3，且位於流體腔530的外部。
第23圖為依據本發明一實施例說明列印頭總成之部份形成之加熱區域402及主匯流排區域111與形成加熱區域402之方法的頂視圖。特別是，第23圖說明形成區域402之每個加熱元件412之電阻器條570之側壁的方法。於一實施例中，包括轉換部110及延伸部114、118以及孔墊119的電力匯流排109具有與先前描述及說明於第3-16圖者實質相同的特徵及特質。於一實施例中，包括轉換部110、延伸部114、118及孔墊119的選擇地帶係遮罩的(如以陰影表示者)，而從加熱區域402之非遮罩的側地帶561及非遮罩的匯流排區域111兩者材料同時地被蝕刻。
於一方面，部份形成之電阻器條570也被電阻器條570遮罩，電阻器條570包括兩相對端部份571、相對頸部份572及被置於個別頸部份572之間的中央部574。中央部574 的寬度(W3)，如第23圖說明者，係實質大於如第24及25圖所示之最後形成之電阻器條570的寬度(W4)。於一方面，側地帶561從部份形成之電阻器條570的相對側向外延伸直到到達遮罩的延展部114，且非遮罩的側地帶561也包圍著遮罩的孔墊119。於一方面，遮罩的延展部118大致對應電阻覆蓋的導電元件479，遮罩的孔墊119大致對應電阻覆蓋的導電元件478，及遮罩的轉換部110大致對應電阻覆蓋的導電元件(類似於第12-13及第15圖中的元件177)。
使用此種排列，在加熱區域402之每個加熱元件412的非遮罩側地帶561與非遮罩主匯流排區域111兩者上同時地實施蝕刻，其深度(D5如第25圖所示)足以移除電阻層500、第二導電層480及實質部份的第一導電層454。於一實施例中，此種蝕刻被認為是深蝕刻，因為其移除至少約4000-5000埃的材料。
第24圖為依據本發明一實施例之部份形成之加熱區域402及主匯流排區域111的頂視圖。第24圖說明電阻器條570的另外形成，其包括除了在第23圖部份形成之電阻器條570之相對側上的肩地帶(大致以虛線584表示)之外，保護或遮罩實質整個加熱區域402、轉換部110及主匯流排區域111。如第24-25圖所示，於蝕刻此對肩地帶584時，界定最後形成之電阻器條570的側壁577，同時暴露側地帶561的肩部580。
於一實施例中，選擇電阻器條570之蝕刻肩地帶584 的寬度(W5)，使得頸部572之切端部573被保留，且切端部573從每個個別的端部571延伸至電阻器條570的側壁577。保留此等切端頸部573可以彌補可能發生自側地帶560之兩蝕刻步驟順序的位置偏移，該蝕刻步驟係為界定最後電阻器條570而實施者。換言之，切端頸部573確保部份形成之電阻器條570包括鄰接端部571之稍微較大的寬度來容納用以界定電阻器條570側壁577之多個蝕刻步驟所引起之變異。依此，此種排列防止或至少降低電阻器條570之側壁577與端部份571之間形成不規則界定的轉變，此不規則界定的轉變有可能會妨礙該區域內的電流，還有可能會造成其他非所欲的結果。
第25圖為沿著第24圖之線25-25的截面圖且說明依據本發明一實施例之加熱區域402a之加熱元件412之中央電阻器墊526的矮貌側壁577。如第25圖所示，加熱元件412包括電阻器條570，其具有從電阻器條570橫向地向外延伸的側地帶561。於一方面，側地帶561之肩部580緊鄰中央電阻器墊526的個別側壁577，且從中央電阻器墊526的個別側壁577橫向地向外延伸。於一方面，如第23-24圖所示，側地帶561之肩部580經由蝕刻肩地帶584而形成。
於一實施例中，如第25圖所示，中央電阻器墊526之頂表面與側地帶561之肩部580之間的垂直空間距離(D4)大致對應第24圖所示淺蝕刻步驟中移除的材料厚度。於一方面，此距離約2000埃。
可以了解，以與先前地說明於第15-16圖實質相同的方式，加入上層(例如鈍化層及空蝕障礙層)與腔層以形成流體腔而完全形成加熱區域402，該流體腔位於如第25圖所示之加熱元件412之中央電阻器墊526的垂直上方。依此，於一實施例中，如第25圖所示之加熱元件412也提供了至少一些與第15-16圖所示之加熱區域實質相同的特徵及特質。特別是，加熱區域402之加熱元件412的實施例提供了中央電阻器墊526的矮貌側壁577(第25圖)及/或用於中央電阻器墊526(第22圖)的矮貌、梯形端部(亦即導電架482)，如第22圖所示者。於一實施例中，藉著促進在個別電阻及導電層上方之上鈍化及空蝕障礙層的更均質及較強的形成，中央電阻器墊526之矮貌側壁577，如第25圖所示，實質增加列印頭加熱區域之加熱元件的壽命。於另一實施例中，流體腔530下方的矮貌電阻-導電轉變(亦即，從中央電阻器墊526轉變至鄰接大致平面導電架482)之作用使得更急劇升降的斜面導電元件(例如，導電元件478、479)遠離流體腔530而分隔。藉著促進在個別電阻及導電層上方之上鈍化及空蝕障礙層的更均質及較強的形成，此種低電阻-導電轉變實質上增加列印頭總成之加熱區域402之加熱元件412的壽命。
第26-32圖說明依據本發明一實施例之形成加熱區域602之加熱元件612的方法，其中形成電阻器墊的電阻層也在位於電阻器墊726相對端部上的導電痕跡的下方(如第29圖所示)。相反的，第3-25圖的先前實施例包括位於個別電 阻器墊226(第13圖)、526(第22圖)之相對端部處之個別導電痕跡上方的電阻層230(第3-16圖)或500(第17-25圖)。於一實施例中，除了第26-32圖所述的不同之外，形成加熱元件612之方法包括與先前描述及說明於第1-25圖之形成個別加熱元件112、412之方法實質相同的特徵與特質。
第26圖為依據本發明一實施例之部份形成之加熱區域602之(多個相似加熱元件中之)一加熱元件612的截面圖，且除了個別薄膜層的次序不同外，與第4圖實質相似。第26圖說明在電阻層630頂上的第一導電層654，以及絕緣層652與支撐基材651。於一方面，第一導電層654具有厚度(T1)而電阻層630具有厚度(T2)。
第27圖為依據本發明一實施例之部份形成之加熱區域602之加熱元件612的截面圖，且說明在第一導電層654內形成界定長度(L1)的第一窗671。於一實施例中，加熱元件612之第一窗671以與先前描述於第5-6圖之加熱元件112之第一窗171實質相同的方式形成，除了下述的不同之外。特別是，濕蝕刻施加至第一導電層654而停止在電阻層630上(以保留電阻層630)而界定第一窗671，藉此暴露一對空間上分離之導電元件678、679之間的電阻層630。於一方面，導電元件678、679個別地對應孔墊119及電力匯流排之延展部118(如第5圖所示)。此外，同時，縫675界定於導電元件678及導電元件677(例如電力匯流排之轉換部110)之間。
於一實施例中，個別導電元件678、679在第一窗671 之相對端部上彼此空間上分離，每個個別導電元件678、679包括一斜面表面668，如此個別導電元件678、679的斜面表面668彼此面對。於一方面，每個個別導電元件678、679維持第一導電層654的厚度T1。
第28圖為依據本發明一實施例之部份形成之加熱區域602之加熱元件612的截面圖。第29圖為進一步說明第28圖實施例之放大部分截面圖。如第28圖所示，第二導電層680沉積在整個加熱元件612的上方，然後界定第二窗684的地帶在第二導電層680中被濕蝕刻，而停止於電阻層630材料上，且沒有其他地帶被濕蝕刻。此動作再次暴露及保留電阻層630之表面653。於另一方面，由加入第二導電層680及形成第二窗684，每個個別導電元件677、678、679界定了較厚的導電組件，同時第二導電層680部份地填滿縫675。
如第28-29圖所示，第二窗684的形成也部份地界定了導電架682。於一方面，除了電阻層630延伸於導電元件677、678、679之下方的不同外，加熱元件612之導電架682包括與先前描述及說明於第7-15圖之導電架182實質相同的特徵及特質。
依此，於一方面，如第28-29圖所示，導電架682包括內部份685及外部份687。外部份687接觸個別導電元件678、679且從個別導電元件678、679向內延伸，而導電架682之內部份685(亦即內邊緣)界定第二窗684。於另一方面，導電架682之內部份685也界定第二窗684內之中央 電阻器墊226的長度(L2)。於一方面，第一窗671的長度(L1)大於第二窗684的長度(L2)而且大致對應加熱元件612的長度。
於一實施例中，如第28-29圖所示，導電架682界定一大致平面構件，其相對於個別導電元件678、679及相對於電阻層652表面653形成大致梯形圖案。與加熱元件112(第3-16圖)比較，導電架682大致對應大致平面構件228，其界定電力匯流排之導電“分接頭”且供應一加熱元件612之電阻器墊726而不及於其他加熱元件。
於一實施例中，如第28-29圖所示，導電架682的厚度通常對應第二導電層680的厚度(T3)。於一實施例中，每個個別導電元件677、678、679的厚度(T1)實質大於導電架682的厚度。於一實施例中，第一導電層654的厚度(T1)約4000埃，第二導電層680的厚度(T3)約1000埃。依此，於此實施例中，在形成第二導電層680之後，導電元件677、678、679的總厚度約5000埃，而導電架682的總厚度約1000埃。
於另一實施例中，第一導電層654的厚度(T1)約3000埃，第二導電層680的厚度(T3)約2000埃。依此，於此實施例中，在形成第二導電層680後，導電元件677、678、679的總厚度約5000埃，而導電架682的總厚度約2000埃。
於一實施例中，如第29圖所示，導電架682之內部份685相對於電阻器墊726界定第一接點，導電架682之外部 份687相對於每個個別導電元件678、679之斜面表面686界定第二接點。於一方面，因為導電架682之厚度(T3)相對於電阻器墊726相當地微小，所以第一接點形成了矮貌表面形貌(或矮貌轉變)，而因為個別導電元件678、679的厚度(T1)實質大於導電架682的厚度(T3)，所以第二接點提供了大致陡峭或急劇升降的接點。
於一方面，如第29圖所示，形成加熱區域602之加熱元件612的後續步驟進一步形成腔層304之側壁(以虛線243表示)所界定的流體腔240。依此，於一實施例中，選擇導電架682之寬度(D1)使得流體腔240之每個個別側壁243在導電架682上方垂直地對準，來造成導電架682之外部份687的位置與每個個別側壁243之空間上的距離為D2。此流體腔240之側壁243的位置(相對於導電架182之外部份687)使得導電架682之外部份687與流體腔240外部隔離。於一方面，如第29圖所示，離開流體腔240，導電架682之寬度(D1)隔離了導電架682之外部份687與個別導電元件678、679之間更加急劇升降的轉變。
況且，相對於中央電阻器墊726，此種大致平面構件之矮貌(由大致平面導電架682實質界定者)使得後來形成的鈍化層及空蝕障礙層可以在中央電阻器墊726之外邊緣的上方，於其與導電架682之內部份685的接點處形成較平滑的矮貌轉變。因為鈍化及空蝕層之形成更均質地發生，這些矮貌轉變，接著，增加鈍化及空蝕層的完整性及強度。否則這些層的形成會發生在傳統的高貌轉變處(其形成於 傳統電阻器長度及傳統陡峭或急劇升降的、接壤傳統電阻器墊的斜面導電元件之間)。
第30圖為部份形成之加熱區域602之頂視圖，第31圖為依據本發明一實施例之部份形成之加熱區域602之加熱元件612沿著第30圖線31-31的截面圖。第31圖說明相對於導電元件678、679及相對於加熱區域602之中央電阻器墊726之大致平面構件728的大致梯形排列(導電架682所界定者)。第32圖為沿著第30圖線32-32的截面圖且說明加熱區域602之加熱元件612之中央電阻器墊726的矮貌側壁777。
第30-32圖說明進一步形成第26-29圖實施例之加熱區域602之方法的一實施例。於一方面，該方法包括當蝕刻主匯流排區域111以移除至少導電層、電阻層及/或其他層時，經由遮罩於整個加熱區域602上方保留或保護實質上整個加熱602區域(其具有如第28圖所示之結構)。於一實施例中，此蝕刻步驟為“深蝕刻”步驟，其中至少約4000-5000埃的導電材料(及/或其他材料)與至少該電阻層630(例如約1000埃)被從主匯流排區域111移除。同時，沒有材料從加熱區域602移除。依此，當蝕刻主匯流排區域111(而非加熱區域602之其他地帶)時，如第30圖所示之加熱區域602的結構通常未受影響。
其次，如第30圖所示，於保留主匯流排區域111同時，選擇地帶(包括轉換部110、延伸部114、118、孔墊119、電阻器墊726及大致平面構件728)係遮罩的，如陰影所示。 側地帶760然後被蝕刻以從每個個別加熱元件612之個別的側地帶760移除電阻層630及第二導電層680兩者。於一實施例中，中央電阻器墊726及導電覆蓋的平面構件728界定電阻器條770，且側地帶760從電阻器條770之側邊緣772朝相對方向橫向地向外延伸。於一方面，側地帶760也包圍著遮罩的孔墊119。於一方面，遮罩的延展部118大致對應第31圖所示之導電元件679，遮罩的孔墊119大致對應第31圖所示之導電元件678，遮罩的轉換部110大致對應第31圖所示之導電元件677。
如第32圖所示，從蝕刻主匯流排區域111中分別地蝕刻加熱區域602之側地帶760可加速從側地帶760移除相當淺的電阻層630(例如約1000埃)及第二導電層680(例如約1000埃)兩者。如第32圖所示，此“淺蝕刻”造成界定大致平面肩部775之蝕刻的側地帶760，該大致平面肩部775緊鄰中央電阻器墊726的側邊緣772。此種排列產生電阻器條770之中央電阻器墊726的矮貌側壁777。於一實施例中，此種矮貌側壁777的厚度約2000埃，大致對應第30及32圖所示之淺蝕刻步驟中移除的材料厚度。
依此，於一實施例中，中央電阻器墊726之頂表面773在大致平面肩部775的上方，且與大致平面肩部775的垂直距離約為形成中央電阻器墊726之電阻層630厚度的兩倍。於另一實施例中，如第32圖所示，蝕刻之側地帶760之大致平面肩部775的寬度(W1)至少為側地帶760寬度(W2)的一半。
以與對第15-16圖之加熱元件112所描述之相似方式，藉著加速於中央電阻器墊726之矮貌側壁777上方更均質地形成個別的鈍化及空蝕障礙層，此矮貌側壁777抑制對於後來形成之上層(例如鈍化層及空蝕障礙層)的穿過。此種排列，接著，提供較大的強度及完整性至個別的上鈍化及空蝕層以藉此增加其等對於要被射出之墨水或其他流體之腐蝕作用之穿過的抵抗性。
於另一實施例中，除了至少下述的不同之外，第31-32圖之加熱元件612係經由與第17-25圖所示之實質相同的方法而形成。於一方面，電阻層630在第一導電層及第二導電層下方，如此第一窗(類似第17-18圖中之第一窗420)及第二窗(類似第20-21圖中之第二窗484)經由濕蝕刻形成，同時設置停止以防止或至少降低蝕刻電阻層630。
提供包圍加熱元件之電阻器區域的矮貌表面形貌的其他方面有關於加熱電阻器區域期間在加熱元件內發生的熱效應。例如，在傳統的列印頭中，於加熱電阻器區域期間，由於熱轉送至橫向地包圍電阻器區域端部之薄膜層之非計劃中的標的，大量的熱會喪失。特別是，在電阻器區域端部的導電痕跡提供一種非所欲地轉送熱離開電阻器區域的機制。
依此，於本發明一實施例中，導電元件(例如第7-15圖之導電元件178、179)形成相當薄的導電架182以實質減少鄰接電阻器墊226之導熱材料的體積。此種排列使得轉送離開電阻器墊22之熱的數量最小化，如此電阻器墊226 所生之實質上所有的熱會被垂直地轉送入墨水以增加加熱元件112的熱效率。
於一實施例中，加熱元件112(第8-11圖所示者)之每個導電架182具有寬度D1且包括位於具有寬度D2之流體腔之壁外側的部份。於一實施例中，D1至少10微米。於另一實施例中，D1少於10微米。於一方面，選擇矮貌導電架182的寬度D1以有效地移除否則將成為傳統導電痕跡之大致厚部的部份，該傳統導電痕跡之大致厚部會轉送熱離開計劃中的標的(例如墨水或其他流體)。依此，就第7-15圖之實施例，導電架182呈現鄰接電阻器墊226之導電地帶，該電阻器墊226的厚度實質少於殘留的導電元件178、179的厚度(例如5000埃)。雖然第7-12圖之實施例指出導電架的厚度T3約1000埃或2000埃，但是導電架182可以具有較大的厚度(例如3000埃)，同時了解到維持較大厚度的導電架182將降低由於減少熱喪失所帶給導電痕跡的好處。然而，因為降低將會導致嚴重的寄生喪失，所以可以了解導電元件177、178、179從其中延伸之較大的主電力匯流排在整個晶粒中的厚度並沒有降低。
導電架182要被薄化以達成熱效率增加的距離依據導電材料之類型及起始電阻器墊之脈衝寬度的時間間隔而不同。於一方面，關於熱擴散距離的一般關係式可以由等式(α*t)1/2 來表示，其中α為材料的熱擴散度。於一例子中，其中鋁為導電材料，熱擴散度(α)等於96微米2 /每微秒。依此，基於加熱之典型脈衝寬度，約至少10微米區域之包圍 電阻器墊的導電痕跡(亦即分接頭)將會輸送熱離開電阻器墊。所以，於(從電阻器墊向外延伸)約10微米長度之區域中薄化導電分接頭將會實質降低從電阻器墊轉送入導電痕跡之熱的數量。當然，當使用的材料不是鋁時，那麼α表示的熱擴散度將會不同，導致要被薄化之導電層長度的增加或減少，該增加或減少係依據該材料導熱程度的不同而不同。此外，因為導電層之薄化的地帶相對於整個電力匯流排之導電痕跡的全長為小，在整個電力匯流排之導電痕跡上，此局部薄化的地帶將產生最小的寄生喪失。
此增加的熱效率導致列印頭具有較低的峰溫度，較快的列印速度，以及較佳的列印品質。增加的熱效率據信可以達成較高之列印頭起始頻率及/或增加的列印頭輸出能力(經由熱定速的降低)。於另一方面，因為較少熱驅動材料的降解及因為列印頭更不會受到墨水除氣的影響，所以列印頭更加地耐用。於一方面，列印頭增加的熱效率降低了用於操作列印頭之電力消耗，所以可以使用較少的昂貴電力供應，如此減少了操作印表機的費用。
於其他方面，增加列印頭的熱效率增進了電阻器壽命且改善了結垢，使得較少殘餘物因加熱墨水而沉積。此種特性來自電阻器墊(例如鉭層)表面峰溫度的減少及/或在電阻器墊上方之較少的溫度變異，因而允許列印頭可在較低的溢能(overenergy)狀態下操作。
於另一實施例中，這些熱所帶來的好處經由減少相對於電阻器墊寬度之導電分接頭(包圍電阻器墊之部份導電 痕跡)的寬度而達成。此緊鄰電阻器墊之減少的導電分接頭寬度(例如在約10微米之電阻器墊之內)實質地減少靠近電阻器墊之導熱材料的體積。此導電分接頭之體積的減少有效地由非計劃中之標的中移除電阻器墊所生之熱。於一實施例中，實質上整個長度之導電分接頭的寬度都降低，而於另一實施例中，部份長度之導電分接頭的寬度降低而其他部份的寬度並未降低。
於一方面，降低寬度的這些導電分接頭有效地使從電阻器墊轉送至導電分接頭熱降到最低，藉此增加加熱元件之熱效率，因為大部份產生的熱直接地作用在腔中的流體上(而不是散失在外圍薄膜層中)。依此，此實施例享有如矮貌導電架182實施例(第1-16圖)所先前描述之實質相同的熱好處。
第33圖說明依據本發明一實施例之加熱元件812的頂視圖。於一實施例中，除了下述不同之外，加熱元件812包括與先前描述及說明於第1-32圖之個別的加熱元件112、412或612實質相同特徵及特質。特別是，除了這些的熱好處係經由降低從電阻器墊延伸之導電分接頭的寬度而達成者(而不是經由第8-13圖之降低厚度而達成)之外，第33圖實施例享有先前描述之降低厚度的導電架182所帶來的熱好處。
第33圖說明加熱元件812，其包括電阻器墊826及導電分接頭840A、840B。每個導電分接頭840A、840B從電阻器墊826之相對端部向外延伸，導電分接頭840A延伸入 導電元件879而導電分接頭840B延伸入穿孔導電元件878。導電元件879由列印頭之電力匯流排(例如電力匯流排109)延伸，且與列印頭之電力匯流排(例如電力匯流排109)電氣連接。於一實施例中，如第33圖所示，導電元件878通常對應孔墊119(第5-13圖)，而導電元件879通常對應電力匯流排109的延展部118(第5-13圖)。
於一方面，電阻器墊826具有寬度W7，而每個導電分接頭840A、840B具有寬度W6，寬度W6實質少於電阻器墊826之寬度W7。於一實施例中，導電分接頭840A、840B實質較小之寬度W6約為寬度W7的一半。於其他實施例中，假如導電分接頭840A、840B之體積從全寬的(亦即具有寬度W7的)導電分接頭840A、840B為實質地降低的話，導電分接頭840A、840B之寬度W6超過電阻器墊826之寬度W7的一半，或是少於電阻器墊826之寬度W7的一半。於一實施例中，如第33圖所示，導電分接頭相對於電阻器墊826之端部形成相當急劇升降的角度(例如90度)。
於一實施例中，界定寬度W6之每個導電分接頭840A、840B部份的長度(L5)係基於導電元件材料的熱擴散度。於一實施例中，每個導電分接頭由鋁製成，且導電分接頭的長度約10微米。
於一實施例中，製備加熱元件812依據下述之方法，其中個別導電分接頭840A、840B及電阻器墊826兩者被形成以具有第二寬度(W7)，而此之後每個個別導電分接頭840A、840B的體積係實質地減少。經由移除至少一部分之 個別導電分接頭840A、840B(沿著其等之長度L5)實施此種體積減少以將個別導電分接頭之第二寬度(W7)降低至第一寬度(W6)。於此實施例中，在其等減少之前之“全寬度”的導電分接頭840A、840B以虛線845表示。
於一實施例中，最初形成的個別導電分接頭840A、840B具有第一寬度(W6)且電阻器墊具有第二寬度(W7)，其中遮罩包圍電阻器墊826之地帶使得個別導電分接頭840A、840B之導電材料可以最初沉積至其等之最後寬度，且最後寬度等於第一寬度(W6)。
與先前描述於第1-32圖之實施例相符的其他技術也可以被利用來界定從電阻器墊826延伸之導電分接頭840A、840B(或800A、850B)之大致上狹窄的寬度W6。
第34圖為依據本發明一實施例之加熱元件822的頂部平面圖。於一實施例中，除了包括具有錐形端部852的導電分接頭850A、850B(而非導電分接頭840A、840B)之外，加熱元件822包括與加熱元件812實質相同的特徵及特質。如第34圖所示，每個導電分接頭850A、850B之錐形端部852相對於電阻器墊826之端部形成了一大致的鈍角。於另一方面，錐形端部852相對於導電元件878之端部及相對於導電元件879之邊緣843形成一大致的鈍角。
本發明之實施例藉著在加熱元件之電阻器部之側壁及端部份處建立矮貌轉變，增加流體射出裝置(諸如列印頭總成)之加熱元件的壽命。這些矮貌轉變，接著，促進大致較平滑且較強之上層(諸如鈍化及空蝕障礙層)的形成， 以更加可以對抗一些墨水與流體的腐蝕作用。此外，藉著增加加熱元件之熱效率，包圍電阻器墊之導電元件之降低的表面形貌增加了加熱元件的壽命。該降低的表面形貌有效地防止或至少降低從電阻器墊轉送到導電元件的熱，如此更多由電阻器墊產生的熱被施用於流體腔內墨水或流體，而不是橫向地散失於包圍電阻器墊的薄膜層中。
雖然，如流體射出系統之流體射出總成之一實施例所示，上面的敘述係關於形成於噴墨列印頭總成中之加熱區域之電阻器部的矮貌表面形貌，然而眾所了解的，此種矮貌電阻器表面形貌可以併入其他流體射出系統，該等流體射出系統包括非列印設備或系統，諸如醫學裝置等等。
雖然特定之實施例已被說明及描述於此，本發明所屬技術領域中具有通常知識將了解各種的替換及/或相等地實施可以取代顯示及描述於此之特定實施例，而仍不會脫離本發明的範圍。本申請案將涵蓋所有對於此處所述之特定實施例的修改或變異。所以，本揭露內容將僅為申請專利範圍及其均等範圍所限制。
10‧‧‧噴墨列印系統
12‧‧‧噴墨列印頭總成
13‧‧‧噴頭
14‧‧‧墨水供應總成
15‧‧‧儲存部
16‧‧‧安裝總成
17‧‧‧列印區
18‧‧‧介質輸送總成
19‧‧‧列印介質
20‧‧‧電子控制器
21‧‧‧資料
30‧‧‧流體噴出裝置
32‧‧‧薄膜結構
33‧‧‧通道
34‧‧‧噴孔層
35‧‧‧前面
36‧‧‧噴頭開口
37‧‧‧噴頭腔
38‧‧‧啟動電阻器
39‧‧‧導線
40、151‧‧‧基材
44‧‧‧流體饋出槽
100、400‧‧‧列印頭總成
102、402、602‧‧‧加熱區域
104、404‧‧‧第一端
106、405‧‧‧第二端
109‧‧‧電力匯流排
110‧‧‧轉換部
111‧‧‧匯流排區域
112、412、612、812、822‧‧‧加熱元件
114、118‧‧‧延伸部
116‧‧‧陣列
117‧‧‧參考線
119‧‧‧孔墊
152、452、652‧‧‧絕緣層
153、653‧‧‧表面
154、454、654‧‧‧第一導電層
156、456‧‧‧中和層
168、468、668‧‧‧斜面表面
170、175、190‧‧‧地帶
171、420、671‧‧‧第一窗
177~179、478~479、677~679、878~879‧‧‧導電元件
180、480、680‧‧‧第二導電層
182、482、682‧‧‧導電架
184、484、684‧‧‧第二窗
185、685‧‧‧內部份
187、687‧‧‧外部份
189、489、843‧‧‧邊緣
226、526‧‧‧中央電阻器墊
227‧‧‧外邊緣
228、728‧‧‧大致平面構件
230、500、630‧‧‧電阻層
240、530‧‧‧流體腔
243、577‧‧‧側壁
260、561、760‧‧‧側地帶
270、570、770‧‧‧電阻器條
272、772‧‧‧側邊緣
273、421、773‧‧‧頂表面
275‧‧‧大致平面肩部
277、777‧‧‧矮貌側壁
300‧‧‧鈍化層
302‧‧‧空蝕障礙層
304‧‧‧腔層
306‧‧‧噴口層
308‧‧‧噴孔
320、330、527‧‧‧矮貌轉變
481‧‧‧中央導電部
510‧‧‧上層
522‧‧‧壁
571‧‧‧端部份
572‧‧‧頸部份
573‧‧‧切端部
574‧‧‧中央部
580‧‧‧肩部
584‧‧‧肩地帶
651‧‧‧支撐基材
675‧‧‧縫
726、826‧‧‧電阻器墊
840A~B、850A~B‧‧‧導電分接頭
845‧‧‧虛線
852‧‧‧錐形端部
第1圖為依據本發明一實施例之噴墨列印系統的方塊圖。
第2圖為依據本發明一實施例之部份流體射出裝置的簡單截面圖。
第3圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域的頂視圖。
第4圖為沿著第3圖線4-4的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第5圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域的頂視圖。
第6圖為沿著第5圖線6-6的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第7圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域的頂視圖。
第8圖為沿著第7圖線8-8的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第9圖為依據本發明一實施例之第8圖的放大部分截面圖。
第10圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的截面圖。
第11圖為依據本發明一實施例之第10圖實施例的放大部分截面圖。
第12圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的頂視圖。
第13圖為沿著第12圖線13-13的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第14圖為沿著第12圖線14-14的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第15圖為大致對應第13圖截面圖的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方 法。
第16圖為大致對應第14圖截面圖的截面圖並說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第17圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域的頂視圖。
第18圖為沿著第17圖線18-18的截面圖並說明依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成的加熱區域及形成加熱區域的方法。
第19圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的截面圖。
第20圖為依據本發明一實施例之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的截面圖。
第21圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的頂視圖。
第22圖為沿著第21圖線22-22的截面圖並說明依據本發明一實施例之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法。
第23圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的頂視圖。
第24圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的頂視圖。
第25圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域的截面圖。
第26圖為依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域之方法的截面圖。
第27圖為依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域之方法的截面圖。
第28圖為依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域之方法的截面圖。
第29圖為依據本發明一實施例之進一步說明第28圖實施例的截面圖。
第30圖為依據本發明一實施例之流體射出裝置之部份形成之加熱區域及形成加熱區域之方法的頂視圖。
第31圖為沿著第30圖線31-31的截面圖且說明依據本發明一實施例形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第32圖為沿著第30圖線32-32的截面圖且說明依據本發明一實施例之形成流體射出裝置之加熱區域的方法。
第33圖為依據本發明一實施例之列印頭之加熱元件之電阻器條的頂視圖。
第34圖為依據本發明一實施例之列印頭之加熱元件之電阻器條的頂視圖。
102‧‧‧加熱區域
109‧‧‧電力匯流排
110‧‧‧轉換部
111‧‧‧虛線(主匯流排區域)
112‧‧‧加熱元件
114‧‧‧延伸部
117‧‧‧參考線
118‧‧‧延伸部
119‧‧‧孔墊
175‧‧‧地帶
226‧‧‧中央電阻器墊
228‧‧‧大致平面構件
260‧‧‧側地帶
270‧‧‧電阻器條
272‧‧‧側邊緣

Claims (10)

  1. 一種製作列印頭的方法，該方法包括：於該列印頭之加熱區域中形成電阻器條，其包括形成一電阻層，該電阻層包括置於兩間隔開之導電元件之間的一中央電阻器區域，其中該電阻層及一第一導電層位在該加熱區域之側地帶中之一基材的上方，該側地帶從該等個別導電元件的相對側邊緣及該電阻層之該中央電阻器區域的相對側邊緣橫向地向外延伸；從該列印頭之匯流排區域移除至少一第二導電層，同時保護該加熱區域之第一部，其包括在緊鄰該中央電阻器區域之相對側邊緣之加熱區域之側地帶的至少一肩部中保留該電阻層及該第一導電層；及從該加熱區域之側地帶之至少該肩部移除該電阻層及該第一導電層以界定該中央電阻器區域之一側壁。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中形成該加熱區域之電阻器條包括形成該電阻層以延伸於該等個別導電元件的下方。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中形成該加熱區域之電阻器條包括形成該電阻層以覆在該等個別導電元件的上方。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該基材支持一絕緣層，及其中該中央電阻器區域之頂表面在該完全形成之加熱區域中之該絕緣層的頂表面的垂直上方且與該完全形成之加熱區域中之該絕緣層的頂表面間的距離不超過 該中央電阻器區域厚度的兩倍。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中移除該第二導電層包括於從該匯流排區域移除該第二導電層期間，保護該列印頭之實質上整個加熱區域，及其中從該側地帶之至少該肩部移除該電阻層及該第一導電層包括從該加熱區域之實質上整個側地帶移除該電阻層及該第一導電層。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該匯流排區域之第二導電層移除的深度係實質上大於該加熱區域之側地帶之肩部之該電阻層及該第一導電層移除的深度。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中於從該匯流排區域移除該第二導電層期間保留至少該肩部，包括包含少於該側地帶寬度的一半的該肩部寬度以容許移除該加熱區域之側地帶之肩部外側的該電阻層及該第一導電層與從該匯流排區域移除該第二導電層同時地發生。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中從該側地帶之至少該肩部移除該電阻層及該第一導電層包括從該加熱區域之側地帶之肩部移除該電阻層及該第一導電層，而沒有從該側地帶的其他部份移除該第一導電層。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等個別導電元件的厚度實質上大於該第一導電層的厚度。
  10. 一種流體射出裝置之加熱元件，其包含：被支持於一基材上之一絕緣層；在該絕緣層上彼此相隔離的兩個個別導電部分；及覆在該絕緣層上方且界定出一對相對側邊緣的一第 一電阻器部分，該第一電阻器部分置於該等個別導電部分之間，而各個個別側邊緣與該等個別導電部分之一者相隔離，以界定出在該第一電阻器部分之各側邊緣與個別導電部分之間橫向地延伸的一對非電阻側地帶；及在該第一電阻器部分上方界定一流體腔的一上結構，其中該絕緣層界定緊鄰該第一電阻器部分之各個個別側邊緣的一肩部，該肩部係於該第一電阻器部分之頂表面的下方垂直隔開不超過該第一電阻器部分之厚度的兩倍之一距離。
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