專利名稱：液體噴出頭和液體噴出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用熱能噴出液體的液體噴出頭，該噴出頭用于如噴墨打印機(jī)這樣的液體噴出裝置上，也用于設(shè)置有液體噴出頭的液體噴出裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)的液體噴出裝置如噴墨打印機(jī)中有熱類型的，即被設(shè)計(jì)為利用加熱元件迅速加熱液體而產(chǎn)生的氣泡的壓力來(lái)噴出液體。
加熱元件可能呈現(xiàn)不同的形式。它可能是一個(gè)單個(gè)的實(shí)體，或者置于一個(gè)液室內(nèi)的兩個(gè)或更多部件的組合。(見(jiàn)專利文件1(日本專利公開(kāi)申請(qǐng)第Hei 8-118641號(hào))。)常規(guī)的加熱元件可能呈矩形，如圖13A到圖13C的平面視圖所示。圖13A所示的加熱元件由呈近似方形平面的單個(gè)部件1組成。圖13B所示的加熱元件由兩個(gè)在近似方形區(qū)域內(nèi)分開(kāi)的部件1A和1B組成。圖13C所示的加熱元件由三個(gè)在近似方形區(qū)域內(nèi)分開(kāi)的部件1C、1D和1E組成。
圖13A所示的加熱元件具有電極2附接于它的兩端，所以電流可以通過(guò)電極2施加到加熱元件上。(電極在圖中用①和②指示。)圖13B所示的加熱元件具有電極2A和2B附接于其上，如下所述。電極2A(①和③)附接于每個(gè)部件1A和1B的一端上，電極2B(②)附接于部件1A和1B的另一端上，這樣該電極2B將部件1A和1B連接在一起。
此外，圖13C所示的加熱元件具有電極2C、2D和2E附接于其上，如下所述。電極2C(①和④)附接于每個(gè)部件1C和1E的一端上，電極2D(②)附接于部件1C和1D的端部上，這樣電極2D將部件1C和1D連接起來(lái)。電極2E(③)附接于部件1D和1E的端部上，這樣電極2E將部件1D和1E連接起來(lái)。
圖13B和13C顯示構(gòu)造由兩個(gè)或三個(gè)部件(1A到1D)組成的加熱元件，使得這些部件串連起來(lái)。例如，在圖13B所示的加熱元件中，橫跨兩個(gè)電極2A而施加的電流流過(guò)電極2B，從而同時(shí)加熱兩個(gè)部件1A和1B。
然而，常規(guī)的單個(gè)部件組成的加熱元件(如圖13A所示)受困于電阻低的問(wèn)題，如下所述。如圖13A到13C所示，在三種加熱元件各自形成于同一方形區(qū)域內(nèi)的情況下，由單個(gè)部件組成的第一個(gè)加熱元件(圖13A)的電阻小于兩個(gè)部件組成的第二個(gè)加熱元件(圖13B)的四分之一，并且小于由三個(gè)部件組成的第三個(gè)加熱元件(圖13C)的九分之一。這意味著，單個(gè)部件組成的加熱元件更需要與其低電阻相稱的低壓電流，因此易受功率損耗和電壓降的困擾。因而，這種類型的加熱元件不適合于并置有多個(gè)噴嘴的裝置。
注意到圖13A到13C所示的加熱元件在加電壓時(shí)不是從整個(gè)表面產(chǎn)生熱量。對(duì)液體噴出有貢獻(xiàn)的區(qū)域被限定在虛線所示的范圍內(nèi)。結(jié)果是由兩個(gè)分離部件組成的發(fā)熱元件，如圖13B所示，具有一個(gè)不存在發(fā)熱元件的區(qū)域(在1A和1B之間的狹縫)。這意味著加熱元件的中間部分保持在低溫下。
另一方面，并置于襯底上的加熱元件受困于一個(gè)劣勢(shì)，就是制造工藝上難于使得它們加熱性能均勻。換句話說(shuō)，它們的性能各不相同。此外，加熱元件分為越多的部件，不發(fā)熱的區(qū)域也就越多。為對(duì)此補(bǔ)償，必須提高加熱元件的每個(gè)單元區(qū)域的溫度。這結(jié)果造成加熱元件的迅速劣化。
前面指出除了需要特殊的電源外，方形單件加熱元件優(yōu)于多件加熱元件。實(shí)踐中希望噴出液體均勻。
本申請(qǐng)先前曾提出一種通過(guò)將多個(gè)加熱元件置于一個(gè)墨室中來(lái)控制噴射方向的方法。(見(jiàn)日本專利公開(kāi)申請(qǐng)第2002-112947和2002-161928號(hào)。)然而，這種方法用于形成類似方形外形的單件加熱元件時(shí)不易于達(dá)到它的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人解決前述問(wèn)題的方法是使用多個(gè)加熱元件(單件類型的加熱元件)，它們形成于單個(gè)襯底上以便于控制噴射方向。通過(guò)如下所述的方法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明解決問(wèn)題的目標(biāo)。
本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例涉及一種液體噴頭，該噴頭具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，呈彎折圖案(平面圖中)，并且在彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位上連接有導(dǎo)體，每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體由此噴出。
根據(jù)本發(fā)明，熱能產(chǎn)生元件被形成于彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位的導(dǎo)體分為多段。換句話說(shuō)，襯底的這些部分彼此相鄰，回轉(zhuǎn)部位位于其間，實(shí)際上起到了產(chǎn)生熱能以噴出液體的發(fā)熱部件的作用。由于這一結(jié)構(gòu)，加熱元件類似發(fā)熱部件通過(guò)導(dǎo)體串連的效果。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及一種液體噴出裝置，該裝置具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，呈彎折圖案(平面圖中)，并且在彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位有導(dǎo)體連接于其上，這樣產(chǎn)生熱能以噴出液體的主要部分被彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位分成至少兩個(gè)部分，并且每個(gè)元件有噴嘴在其上，液體由噴嘴噴出，液體噴出裝置還有一主要控制裝置，使得熱能產(chǎn)生元件產(chǎn)生熱能，從而把熱能噴出元件上的液體通過(guò)噴嘴噴出，和一輔助控制裝置，使得至少兩個(gè)主要部分以不同熱能特性產(chǎn)生熱能，并改變給予熱能產(chǎn)生元件上液體的熱能分配，從而控制從噴嘴噴出的液體的噴出方向。
根據(jù)本發(fā)明，熱能產(chǎn)生元件被形成于彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位的導(dǎo)體分為至少兩個(gè)產(chǎn)生熱能以噴出液體的主要部分。換句話說(shuō)，那些彼此相鄰的部分，以及之間的回轉(zhuǎn)部位，實(shí)際上起到了產(chǎn)生熱能以噴出液體的發(fā)熱部件的作用。由于這一結(jié)構(gòu)，加熱元件類似主要部分通過(guò)導(dǎo)體串連的效果。
主要控制裝置控制液體噴出，輔助控制裝置使得由主要部分產(chǎn)生的熱能的熱能特性不同。這樣，具有可能改變發(fā)熱元件上的熱能分布并控制從噴嘴噴出的液體的噴出方向。


圖1是示出噴頭的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2A到2G是示出該噴頭的每一制造步驟的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖3是加熱元件的平面視圖。
圖4A和4B是代表加熱元件的電阻網(wǎng)絡(luò)。圖4A示出整個(gè)結(jié)構(gòu)，圖4B示出供分析的等效電路。
圖5A和5B是示出發(fā)熱值分布的圖表。這些圖表從間距D1為2.5μm的樣品中獲得。
圖6A和6B是示出發(fā)熱值分布的圖表。這些圖表從間距D1為1.5μm的樣品中獲得。
圖7是示出改變間距D1和D2(如圖6A和6B所示)時(shí)，所施加的電功率(W)和墨水噴出速率(m/s)之間關(guān)系的曲線圖。
圖8是一組光學(xué)顯微照片，示出D1從0.8μm變到3.0μm時(shí)加熱元件的發(fā)熱。
圖9是示出間距D1從0.8μm變到2.6μm時(shí)，所施加的電功率(W)和墨水噴出速率(m/s)之間關(guān)系的曲線圖。
圖10是示出了間距D1和起始噴出的電功率之間關(guān)系的曲線圖。
圖11是示出主要和輔助控制裝置的示意圖。
圖12是示出加熱元件的另一個(gè)實(shí)施例的平面視圖。
圖13A到13C是示出現(xiàn)有技術(shù)的加熱元件的平面視圖，分別是單件、雙件和三件結(jié)構(gòu)的加熱元件。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖給出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的描述。
首先描述液體噴出頭(從下文起簡(jiǎn)稱為噴頭)的配置和制造方法。噴頭21具有如圖1所示的剖面層結(jié)構(gòu)，它是由如圖2A到2G依次所示的幾個(gè)步驟制造的。
制造由第一步，在p型硅襯底26(晶片)上形成氮化硅膜(Si3N4)開(kāi)始。硅襯底26經(jīng)過(guò)光刻法和反應(yīng)蝕刻步驟，因而除了形成有晶體管的區(qū)域以外的區(qū)域中的氮化硅膜被熱氧化作用去除。這樣，襯底26上只有形成有晶體管的區(qū)域的氮化硅膜得以保留。
在下一個(gè)步驟中，在氮化硅膜被熱氧化作用去除的區(qū)域中形成氧化硅膜。氧化硅膜的作用是作為元件絕緣區(qū)域27使晶體管互相絕緣。在晶體管形成區(qū)域內(nèi)，在由硅化鎢、多晶硅和熱氧化物組成的層結(jié)構(gòu)內(nèi)形成柵極。硅襯底26經(jīng)過(guò)離子注入和氧化，因而形成源極-漏極區(qū)域。這樣形成MOS型晶體管28和29。
這里，晶體管28是激勵(lì)發(fā)熱元件22(或熱能產(chǎn)生元件)的激勵(lì)晶體管，晶體管29是構(gòu)成控制晶體管28的集成電路的晶體管。另外，本實(shí)施例中的晶體管28在柵極和漏極之間有一個(gè)低濃度擴(kuò)散層，釋放由于電子在該區(qū)域內(nèi)加速而產(chǎn)生的電解(electrolysis)，因而保護(hù)必要的擊穿電壓。
如前所述形成于襯底26上的晶體管28和29被順序以組成第一中間層絕緣膜的PSG膜和BPSG膜30覆蓋。PSG膜是一種含有利用CVD工藝加入的硅的氧化硅膜。BPSG膜是一種含硼和磷的氧化硅膜。
光刻之后用C4F8/CO/O2/Ar氣體進(jìn)行反應(yīng)蝕刻，在硅半導(dǎo)體擴(kuò)散層(源極-漏極)上制出接觸孔31。
依次形成鈦層、氮化鈦?zhàn)钃踅饘賹印⑩亴雍秃杌蚝~的鋁層。頂層由氮化鈦的減反射涂層覆蓋。這些層疊的層用于布線構(gòu)圖。通過(guò)光刻和干蝕刻有選擇地去除布線構(gòu)圖層，因此形成第一布線布線構(gòu)圖32。第一布線布線構(gòu)圖32連接到組成驅(qū)動(dòng)電路的晶體管29上，形成邏輯集成電路。
使用TEOS(四乙氧基硅烷Si(OC2H5)4)的CVD工藝被用于形成氧化硅的中間層絕緣膜33。中間層絕緣膜通過(guò)涂敷(用包括SOG的涂層類型的氧化硅)和接下來(lái)的蝕回(etchback)工藝而平面化。這一步驟重復(fù)兩次。這樣，中間層絕緣膜33形成在第一布線布線構(gòu)圖32和第二布線構(gòu)圖之間。
在圖2B所示步驟中，在中間層絕緣膜33上濺射形成鉭膜。通過(guò)光刻和使用BCl3/Cl2氣體的干蝕刻去除鉭膜中不需要的部分。如此而形成發(fā)熱元件22。
在圖2C所示步驟中，通過(guò)CVD工藝形成氮化硅膜。該膜用作發(fā)熱元件22的保護(hù)膜23。在如圖2D所示的下一個(gè)步驟中，通過(guò)光刻和利用CHF3/CF4/Ar氣體的干蝕刻去除氮化硅膜的特定部分，因此用于連接發(fā)熱元件22的布線構(gòu)圖(電極)的區(qū)域被露出。在中間層絕緣膜33內(nèi)制出通孔(viahole)34。
在圖2E所示步驟中，濺射形成含鈦、硅或銅的鋁層。該層被用作減反射膜的氮化鈦膜覆蓋。這樣，在噴頭21內(nèi)形成布線布線構(gòu)圖35。
在圖2F所示步驟中，用光刻和干蝕刻形成的布線構(gòu)圖35被有選擇地去除，因此形成第二布線構(gòu)圖(電極36)。用電極36作掩模形成電源和接地的布線構(gòu)圖，并且形成將晶體管28連接到發(fā)熱元件22的布線構(gòu)圖。另外，留在發(fā)熱元件22的上層的氮化硅保護(hù)層23在形成電極36的蝕刻步驟中保護(hù)發(fā)熱元件22。
在圖2G所示步驟中，由CVD工藝形成氮化硅保護(hù)層24(用作防墨層)。在氮?dú)饣蛘吆瑲錃獾牡獨(dú)鈿怏w的腔內(nèi)對(duì)襯底進(jìn)行熱處理。該熱處理的目的是保證晶體管28和29的穩(wěn)定使用，并保護(hù)與第一布線構(gòu)圖32和第二布線構(gòu)圖36(作為電極36)之間的良好連接，從而降低接觸電阻。
執(zhí)行接下來(lái)的步驟以形成如圖1所示的幾個(gè)部件。利用鉭濺射在發(fā)熱元件22上形成抗氣穴層(anti-cavitation layer)25。然后，相繼形成干膜41和孔片(orifice plate)42。干膜41是一種通過(guò)壓制附接在所需位置的有機(jī)樹(shù)脂膜；在移除與墨室45和墨水管(未示出)相應(yīng)的部分后固化?？灼?2是一個(gè)具有噴嘴44(微小的墨水噴出孔)的平薄片，形成于發(fā)熱元件22上。它與干膜41粘接。得到的噴頭包括噴嘴44，墨室45和將墨水導(dǎo)入墨室45的墨水管。
這樣，噴頭21的發(fā)熱元件22具有包括從硅襯底26上的墨室45向下排列的鉭抗氣穴層25、氮化硅保護(hù)層23和24、鉭發(fā)熱元件22和氧化硅膜(中間層絕緣膜33，BPSG膜30和元件絕緣區(qū)域27)的層結(jié)構(gòu)。
在如上所述制造的噴頭內(nèi)，每個(gè)墨室45有一個(gè)發(fā)熱元件22和一個(gè)位于發(fā)熱元件22上方的噴嘴44。
如圖3(平面視圖)所示的發(fā)熱元件22的詳細(xì)描述將在下面給出。另外，沿X-X線的剖面圖如圖1所示。
如圖3所示，發(fā)熱元件22包括一個(gè)單獨(dú)的未分割的襯底1，在平面視圖中呈彎折圖案。該彎折圖案可能看起來(lái)類似字母Ц、U、N或W，可能是豎直的，反轉(zhuǎn)的，或者傾斜的。如圖3所示的彎折圖案是一種反轉(zhuǎn)的Ц形，狹縫22c從底邊中心向上延伸。
在圖3中示出了3個(gè)電極(導(dǎo)體)36，其中的兩個(gè)電極在倒Ц形的下部分叉部位，一個(gè)電極在彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位(或者圖3中位于與狹縫22c的上端距離間距D1的上部)處。這些電極36被形成在發(fā)熱元件22上。
發(fā)熱元件22的襯底是整體式的；但是，如上所述設(shè)置的電極36使襯底與圖13B所示的分段發(fā)熱元件1A和1B類似。圖3中被雙點(diǎn)劃線包圍的兩個(gè)部件是產(chǎn)生熱能以噴出墨水的部分2a和22b。(從下文起這些部件將被稱作“主發(fā)熱部件”。)主發(fā)熱部件22a和22b通過(guò)形成于彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位的電極36彼此相連。
此外，需要將主發(fā)熱部件22a和22b并置，如圖3所示。主發(fā)熱部件22a和22b的這種設(shè)置類似于圖13B所示的兩件式發(fā)熱元件1A和1B。
此外，如圖3所示，在彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位處的電極36位于發(fā)熱元件22的Ц形圖案的兩個(gè)分叉之間狹縫22c的頂端(L)以外的區(qū)域內(nèi)。換句話說(shuō)，在L和電極36的邊緣36a之間有間距D1(大于0mm)。
以下將解釋為什么間距應(yīng)該大于0mm的原因。
制造噴頭21的現(xiàn)有技術(shù)工藝包括用鋁涂敷發(fā)熱元件22，然后通過(guò)化學(xué)試劑的溶解作用去除覆蓋發(fā)熱元件的鋁。該工藝的缺點(diǎn)是純鋁脆弱而易碎。為保證足夠的強(qiáng)度，用含硅或銅的鋁合金代替純鋁，從而防止破裂。
然而，這樣的鋁合金被化學(xué)試劑溶解時(shí)，硅或銅會(huì)在發(fā)熱元件22上以塵粉的形式殘留下來(lái)。
作為一種替代辦法，干蝕刻被用于去除鋁，因?yàn)楦晌g刻使得硅或銅與氯化鋁結(jié)合并能吹走所得的殘留物。
但是，干蝕刻需要發(fā)熱元件22被氮化硅保護(hù)層23保護(hù)，因?yàn)樗鼤?huì)輕度侵蝕鉭發(fā)熱元件22。當(dāng)制成通孔34時(shí)，干蝕刻還會(huì)侵蝕下面沒(méi)有被發(fā)熱元件22所覆蓋的氧化硅膜部分(例如中間層絕緣膜33)。這些被侵蝕的部分造成不能被保護(hù)層23填充的不必要的臺(tái)階(step)。這使得絕緣變差。
將鋁電極36形成于發(fā)熱元件22的位于分開(kāi)Ц形圖案兩個(gè)分叉的狹縫的頂端(L)之外的區(qū)域內(nèi)可以避免所述麻煩。
超過(guò)0mm的間距(D1)產(chǎn)生如下效果。施加到發(fā)熱元件22的電流通過(guò)電極36和間距D1從主發(fā)熱部件22a流到主發(fā)熱部件22b。當(dāng)間距D1變大時(shí)，電流更集中于這部分，因而改變?cè)诎l(fā)熱元件22的該區(qū)域內(nèi)的發(fā)熱狀態(tài)。于是，隨著間距D1的優(yōu)化，發(fā)熱元件22的區(qū)域內(nèi)的發(fā)熱分布可優(yōu)化。
不分割而是包括通過(guò)間距D1連續(xù)的主發(fā)熱部件22a和22b的發(fā)熱元件22的優(yōu)勢(shì)是施加電流時(shí)較少?zèng)_擊(flush)變化，并且較少伴生物(satellites)。
間距D1的優(yōu)化值可按如下方法獲得。
圖4A和4B示出了代表發(fā)熱元件22的電阻網(wǎng)絡(luò)。圖4A示出了整個(gè)結(jié)構(gòu)，圖4B則示出了供分析的等效電路。圖4A所示的由四方網(wǎng)格的單元電阻組成，整個(gè)區(qū)域呈方形，中間部分(對(duì)應(yīng)于狹縫22c)被去除。
如本實(shí)施例所述的發(fā)熱元件22具有如下尺寸。間距D1為2.5μm。間距D2為21μm。間距D3為2μm。發(fā)熱元件22的全寬為20μm。另外，D2是電極36(位于回轉(zhuǎn)部位)和相對(duì)的電極36之間的距離，主發(fā)熱部件22a和22b介于它們之間。換句話說(shuō)，D2大致是圖3中主發(fā)熱部件22a和22b的長(zhǎng)度(在垂直方向上)。D3是狹縫22c的寬度。
假設(shè)2V的電壓橫跨施加在電阻網(wǎng)絡(luò)的電極A和B之間。電勢(shì)被平衡，因此在間距D1的中間部分是0。這可用圖4B所示的等效電路表示。該等效電路示出在所有連接在一起的零點(diǎn)為地電勢(shì)的假設(shè)下電壓(V)加在電極A或B上。
本分析給出允許計(jì)算單個(gè)電阻產(chǎn)生的電功率的電流分布。所計(jì)算的功耗或發(fā)熱的分布(按比率)如圖5A和5B和圖6A和6B所示。圖5A和5B的結(jié)果從間距D1為2.5μm的樣品中獲得，圖6A和6B的結(jié)果從間距D1為1.5μm的樣品中獲得。另外，這些圖示出了發(fā)熱元件22上的發(fā)熱分布，但是沒(méi)有示出實(shí)際的溫度的分布。
如圖7所示，所加電功率(W)和墨水噴出速率(m/s)之間的關(guān)系根據(jù)間距D1和D2(在圖3中)的大小而變化。實(shí)驗(yàn)中所用的間距D1和D2的尺寸如下(1)D1＝0.8μm，D2＝22.5μm(2)D1＝2.0μm，D2＝22.5μm(3)D1＝4.0μm，D2＝22.5μm(4)D1＝6.0μm，D2＝22.5μm(5)D1＝2.0μm，D2＝23.0μm(6)D1＝4.0μm，D2＝24.0μm在所述六次實(shí)驗(yàn)中，間距D3保持常值0.8μm。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明間距D1為2.0μm的樣品比間距D1為0.8μm的樣品墨水噴出速率要好大約15％到20％。還要注意到在樣品有4.0μm或更大的間距D1情況下，墨水噴出速率大為降低。
實(shí)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)以找到間距D1的最佳長(zhǎng)度。為此目的，研究改變間距D1長(zhǎng)度時(shí)，加在發(fā)熱元件22上的電功率和墨水噴出速率的關(guān)系，并觀察發(fā)熱元件22上的發(fā)熱點(diǎn)。
圖8是一組光學(xué)顯微照片，示出D1從0.8μm變到3.0μm，間距D2保持常值20μm時(shí)，發(fā)熱元件22(發(fā)熱元件22被烘烤時(shí))的發(fā)熱。
從圖8中注意到，間距D1從0.8到1.2μm時(shí)，發(fā)熱點(diǎn)的形狀保持幾乎相同，但在間距D1超過(guò)1.6μm時(shí)候開(kāi)始向上擴(kuò)展。間距D1為2.2μm或更大時(shí)，因?yàn)閺拈g距D1中流過(guò)的電流占優(yōu)，發(fā)熱點(diǎn)呈倒U形。因此，發(fā)熱點(diǎn)的實(shí)質(zhì)面積(或主發(fā)熱部件22a和22b的面積)減小。間距D1為2.6μm或更大時(shí)，在間距D1中觀測(cè)到集中電流。
圖9示出了間距D1從0.8μm變化到2.6μm時(shí)，樣品中所施加的電功率(W)和觀測(cè)到的墨水噴出速率(m/s)之間的關(guān)系。
從圖9注意到只要間距D1在0.8到1.4μm的范圍內(nèi)，樣品的噴射特性不會(huì)顯著變化。但是，當(dāng)樣品間距D1在1.6到2.0μm的范圍內(nèi)時(shí)，隨著較小的電功率很快獲得高噴出速率。這歸因于加熱點(diǎn)向間距D1擴(kuò)展。與此對(duì)比，2.2μm及更大的間距D1的樣品與那些間距D1在0.8到1.4μm的范圍內(nèi)的樣品一樣慢而獲得同樣的噴出速率。當(dāng)間距D1增加到2.4到2.6μm時(shí)，同樣大小的電功率下，噴出速率降低。其原因是，從如圖8所示的加熱點(diǎn)中可以明顯看出，從間距D1通過(guò)的電流占優(yōu)，因此加熱點(diǎn)的實(shí)質(zhì)面積減小，傳給墨水的熱能數(shù)量減少。
圖10是示出了間距D1和開(kāi)始噴出的電功率之間關(guān)系的曲線圖。從圖10注意到，當(dāng)間距D1超過(guò)2.0μm時(shí)，開(kāi)始噴出需要大量電功率，在間距D1為大約1.8μm時(shí)，開(kāi)始噴出的電功率變得最小。
由前面得出推論，當(dāng)間距D2為20μm時(shí)，發(fā)熱元件22的間距D1應(yīng)在1.6μm到2.0μm的范圍內(nèi)。換句話說(shuō)，間距D1應(yīng)是間距D2的0.08到0.1倍。
本實(shí)施例中，按如下方式控制墨水噴出。
噴頭21具有主要控制裝置和輔助控制裝置用于墨水噴出控制。
主要控制裝置使發(fā)熱元件22產(chǎn)生熱能，從而將發(fā)熱元件22上方的墨水從噴嘴44中噴出。
輔助控制裝置使兩個(gè)主發(fā)熱裝置22a和22b以不同方式產(chǎn)生熱能，從而改變給予發(fā)熱元件22上方的墨水的熱能分配并控制從噴嘴44噴出墨水的方向。
在現(xiàn)有技術(shù)中，墨水噴出只受主要控制裝置的控制(執(zhí)行開(kāi)和關(guān))，但是在本發(fā)明中，主要控制裝置由控制墨水噴出方向的輔助控制裝置補(bǔ)充作用。
圖11是示出主要和輔助控制裝置的示意圖。這里示出的例子使用2位控制信號(hào)，以便于將流過(guò)主發(fā)熱部件22a和22b的電流設(shè)置在四個(gè)級(jí)別上。這意味著墨水噴出方向在四檔上改變。
根據(jù)圖11所示的實(shí)施例，主發(fā)熱部件22a的電阻比主發(fā)熱部件22b的電阻小。此外，主發(fā)熱部件22的構(gòu)造使得電流流出形成于主發(fā)熱部件22a和22b之間中部(回轉(zhuǎn)點(diǎn))的電極36。此外，三個(gè)電阻Rd用來(lái)偏轉(zhuǎn)墨水噴出方向。晶體管Q1，Q2和Q3用作主發(fā)熱部件22a和22b的開(kāi)關(guān)。
符號(hào)“C”代表輸入二進(jìn)制控制信號(hào)(電流代表″1)的組元。符號(hào)L1和L2代表輸入二進(jìn)制值的與門。符號(hào)B1和B2代表將二進(jìn)制信號(hào)″0或″1輸入與門(L1和L2)的組元。另外，與門L1和L2由電源VH提供能源。
當(dāng)輸入代表C＝1且(B1，B2)＝(0，0)的信號(hào)時(shí)，晶體管Q1工作，不過(guò)晶體管Q2和Q3保持閑置(因此沒(méi)有電流從三個(gè)電阻Rd中流過(guò))。此時(shí)，等量電流從主發(fā)熱部件22a和22b流過(guò)。在這種情況下，主發(fā)熱部件22a產(chǎn)生的熱量比主發(fā)熱部件22b少，因?yàn)榍罢叩碾娮栊∮诤笳?。該設(shè)置下，墨水噴出的方向向左偏轉(zhuǎn)，因此墨滴朝向左端前行。
當(dāng)輸入代表C＝1且(B1，B2)＝(1，0)的信號(hào)時(shí)，電流從與晶體管Q3串連的兩個(gè)電阻Rd中流過(guò)，不過(guò)沒(méi)有電流流過(guò)與晶體管Q2相連的電阻Rd。因此，流過(guò)主發(fā)熱部件22b的電流量比前面的情況((B1，B2)＝(0，0))中要小。但是，在這種情況下，主發(fā)熱部件22a產(chǎn)生的熱量仍然比主發(fā)熱部件22b少。該設(shè)置下，墨水噴出方向向左偏轉(zhuǎn)，但是墨滴比前述情況下略微朝右前行。
當(dāng)輸入代表C＝1且(B1，B2)＝(0，1)的信號(hào)時(shí)，電流從與晶體管Q2串連的一個(gè)電阻Rd中流過(guò)，不過(guò)沒(méi)有電流流過(guò)與晶體管Q3相連的兩個(gè)電阻Rd。因此，流過(guò)主發(fā)熱部件22b的電流量比前面的情況((B1，B2)＝(1，0))中要小得多。但是，在這種情況下，主發(fā)熱部件22a和22b產(chǎn)生等量的熱量。該設(shè)置下，墨水噴出方向不會(huì)偏轉(zhuǎn)。
輸入C＝1且(B1，B2)＝(1，1)時(shí)，電流從與晶體管Q2和Q3相連的三個(gè)電阻Rd中流過(guò)。因此，流過(guò)主發(fā)熱部件22b的電流比(B1，B2)＝(0，1)的情況中要小。在這種情況下，主發(fā)熱部件22a發(fā)熱量大于主發(fā)熱部件22b。在這種狀態(tài)中，墨水噴出的方向向右偏轉(zhuǎn)。
適當(dāng)調(diào)整主發(fā)熱部件22a和22b和電阻Rd的電阻值，使得墨水噴出方向根據(jù)輸入的(B1，B2)取不同值(0，0)，(0，1)，(1，0)，(1，1)而發(fā)生改變，如上所述。
這樣有可能使得墨滴落到打印紙的四個(gè)不同位置(共有四個(gè)一個(gè)通過(guò)垂直射出到打印紙，兩個(gè)在左側(cè)，一個(gè)在右側(cè))。任何一個(gè)位置都可以根據(jù)兩個(gè)輸入值B1和B2而選擇。
以上的影響是當(dāng)由于噴頭21內(nèi)的制造缺陷，墨滴未能朝向所需位置前行時(shí)，墨水噴出方向可由輔助控制裝置校正從而使得墨滴朝向所需位置前行。此外，適當(dāng)偏轉(zhuǎn)從噴嘴44噴出墨水的方向而提高打印質(zhì)量。
盡管以上描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明并不限定于此而是能夠進(jìn)行各種修改。
例如，發(fā)熱元件22可以有三個(gè)或更多主發(fā)熱部件(不限于兩個(gè))設(shè)置為平面圖的彎折圖案。在這種情況下，可以通過(guò)在回轉(zhuǎn)部位留下間距(對(duì)應(yīng)于間距D1)而形成電極。這樣修改后的發(fā)熱元件22的實(shí)施例如圖12所示，其中主發(fā)熱部件22a到22c形成于一個(gè)襯底上。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)單獨(dú)的襯底上的發(fā)熱元件可以被分為多個(gè)發(fā)熱部件。該結(jié)構(gòu)等效于用導(dǎo)體串連形成發(fā)熱部件。通過(guò)在發(fā)熱元件上指定導(dǎo)體位置來(lái)制造發(fā)熱部件以產(chǎn)生獨(dú)立可控制大小的熱量。
此外，主要控制裝置由輔助控制裝置的補(bǔ)充，使得熱能按照不同方式產(chǎn)生，因此可以控制墨水從噴嘴噴出的方向。
權(quán)利要求
1.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，呈彎折圖案(平面圖中)，在所述彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位處具有連接于其上的導(dǎo)體，并且每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
2.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，呈彎折圖案(平面圖中)，并且在所述彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位處具有連接于其上的導(dǎo)體，使得產(chǎn)生熱能以噴出液體的主要部分被所述彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位分為至少兩個(gè)部分，并且每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
3.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成并包括大致U形的部分(平面圖中)，在所述大致U形圖案的回轉(zhuǎn)部位處具有連接于其上的導(dǎo)體，每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
4.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成并包括大致U形的部分(平面圖中)，并且在所述大致U形部分的回轉(zhuǎn)部位處具有連接于其上的導(dǎo)體，使得產(chǎn)生熱能以噴出液體的主要部分被所述大致U形部分的回轉(zhuǎn)部位分為至少兩個(gè)部分，并且每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
5.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，至少包括被形成于所述襯底的部分中的至少一個(gè)狹縫分開(kāi)的主要部分，在兩個(gè)主要部分接合在一起的部分處具有連接于其上的導(dǎo)體，并且每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
6.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，包括產(chǎn)生熱能以噴出液體的主要部分，所述主要部分被形成于所述襯底的部分中的至少一個(gè)狹縫分成至少兩個(gè)部分，在兩個(gè)主要部分接合在一起的部分處具有連接于其上的導(dǎo)體，并且每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
7.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，呈彎折圖案(平面圖中)，在所述彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位的內(nèi)回轉(zhuǎn)線以外的區(qū)域中，具有連接于其上的導(dǎo)體，每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
8.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，呈彎折圖案(平面圖中)，在所述彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位的內(nèi)回轉(zhuǎn)線以外的區(qū)域中具有連接于其上的導(dǎo)體，因此產(chǎn)生熱能以噴出液體的主要部分被彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位分成至少兩個(gè)部分，并且每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
9.如權(quán)利要求8所述的液體噴出頭，其中，所述熱能產(chǎn)生元件在從所述導(dǎo)體超過(guò)所述主要部分的相對(duì)側(cè)面上，具有其他導(dǎo)體連接于其上，從所述彎折圖案的回轉(zhuǎn)線到所述導(dǎo)體邊緣的距離為所述導(dǎo)體和所述其他導(dǎo)體之間距離的0.08到0.10倍。
10.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，包括大致U形的部分(平面圖中)，在所述大致U形部分的回轉(zhuǎn)部位的內(nèi)回轉(zhuǎn)線以外的區(qū)域中具有連接于其上的導(dǎo)體，每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
11.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，包括大致U形的部分(平面圖中)，并且在所述大致U形部分的回轉(zhuǎn)部位的內(nèi)回轉(zhuǎn)線以外的區(qū)域中具有連接于其上的導(dǎo)體，因此產(chǎn)生熱能以噴出液體的主要部分被所述大致U形部分的回轉(zhuǎn)部位分成至少兩個(gè)部分，每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
12.如權(quán)利要求11所述的液體噴出頭，其中，所述熱能產(chǎn)生元件從所述導(dǎo)體超過(guò)所述主要部分的相對(duì)側(cè)面上，具有其他導(dǎo)體連接于其上，從所述大致U形部分的回轉(zhuǎn)線到所述導(dǎo)體邊緣的距離為所述導(dǎo)體和所述其他導(dǎo)體之間距離的0.08到0.10倍。
13.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，包括被形成于所述襯底的部分中的至少一個(gè)狹縫分成至少兩個(gè)主要部分的熱能產(chǎn)生部分，在連接所述兩個(gè)主要部分的部分處的狹縫外的區(qū)域中，具有連接于其上的導(dǎo)體，每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
14.一種液體噴出頭，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，包括被形成于所述襯底的部分中的至少一個(gè)狹縫分成至少兩個(gè)產(chǎn)生熱能以噴出液體的主要部分的熱能產(chǎn)生部分，在連接所述兩個(gè)主要部分的部分處的狹縫外的區(qū)域中，具有連接于其上的導(dǎo)體，每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出。
15.如權(quán)利要求13或14所述的液體噴出頭，其中，所述熱能產(chǎn)生元件從所述導(dǎo)體超過(guò)所述主要部分的相對(duì)側(cè)面上，具有其他導(dǎo)體連接于其上，從所述狹縫的端部到所述導(dǎo)體的邊緣的距離為所述導(dǎo)體與所述其他導(dǎo)體之間距離的0.08到0.10倍。
16.一種液體噴出裝置，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，呈彎折圖案(平面圖中)，并且在所述彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位具有連接于其上的導(dǎo)體，使得產(chǎn)生熱能以噴出液體的主要部分被所述彎折圖案的回轉(zhuǎn)部位分為至少兩個(gè)部分，每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出，所述液體噴出裝置還具有一主要控制裝置，使所述熱能產(chǎn)生元件產(chǎn)生熱能，從而通過(guò)所述噴嘴噴出所述熱能產(chǎn)生元件上的液體，一輔助控制裝置，使得至少所述兩個(gè)主要部分以不同的熱能特性產(chǎn)生熱能，并且改變給予所述熱能產(chǎn)生元件上的液體的熱能的分配，從而控制從所述噴嘴噴出的液體的噴出方向。
17.一種液體噴出裝置，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，包括大致U形的部分(平面圖中)，并且在所述大致U形部分的回轉(zhuǎn)部位具有導(dǎo)體連接其上，因此產(chǎn)生熱能以噴出液體的主要部分被所述大致U形部分的回轉(zhuǎn)部位分為至少兩個(gè)部分，每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出；所述液體噴出裝置還具有一主要控制裝置，使所述熱能產(chǎn)生元件產(chǎn)生熱能，從而通過(guò)所述噴嘴噴出所述熱能產(chǎn)生元件上的液體，一輔助控制裝置，使得至少所述兩個(gè)主要部分以不同的熱能特性產(chǎn)生熱能，并且改變給予所述熱能產(chǎn)生元件上的液體的熱能的分配，從而控制從所述噴嘴噴出的液體的噴出方向。
18.一種液體噴出裝置，具有產(chǎn)生熱能以噴出液體的熱能產(chǎn)生元件，其中，所述熱能產(chǎn)生元件由整體式襯底構(gòu)成，并被形成在所述襯底的至少部分中的至少一個(gè)狹縫分為產(chǎn)生熱能以噴出液體的至少兩個(gè)主要部分，在所述兩個(gè)主要部分接合在一起的部分處具有連接于其上的導(dǎo)體，每個(gè)元件其上具有噴嘴，液體從該噴嘴噴出，所述液體噴出裝置還具有一主要控制裝置，使所述熱能產(chǎn)生元件產(chǎn)生熱能，從而通過(guò)所述噴嘴噴出所述熱能產(chǎn)生元件上的液體，一輔助控制裝置，使得至少所述兩個(gè)主要部分以不同的熱能特性產(chǎn)生熱能，并且改變給予所述熱能產(chǎn)生元件上的液體的熱能的分配，從而控制從所述噴嘴噴出的液體的噴出方向。
全文摘要
在一個(gè)液體噴出裝置中，發(fā)熱元件(發(fā)熱部分)由一個(gè)單個(gè)的未被分為多件的基礎(chǔ)襯底制成，能夠控制液體的噴出方向。液體噴出頭具有熱能產(chǎn)生元件(22)用于產(chǎn)生使液體噴出的熱能。熱能產(chǎn)生元件(22)由一個(gè)單個(gè)的未被分為多件的基礎(chǔ)襯底制成，在平面圖上大致為彎繞形。在大致彎繞形的回轉(zhuǎn)部位，連接有導(dǎo)體(電極)(36)。這一設(shè)置將熱能產(chǎn)生元件(22)分為主要部分(22a，22b)，回轉(zhuǎn)部位在其中間，并且主要部分產(chǎn)生導(dǎo)致液體被噴出的熱能。在每個(gè)熱能產(chǎn)生元件(22)上是一個(gè)用于噴出液體的噴嘴。
文檔編號(hào)B41J2/01GK1717326SQ2003801040
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2003年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月8日
發(fā)明者江口武夫, 冨田學(xué), 河野稔, 宮本孝章 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社