專利名稱：具有加熱元件導(dǎo)線并具有加熱元件的打印頭的制作方法
相關(guān)申請的相互參照資料本申請涉及由Komplin等人同時提出的美國專利申請，U．S．PatentApplication Serial No．—，標(biāo)題為“PRINTHEAD HAVING ELEMENT CONDUCTORSARRANGED IN A MATRIX，”代理人摘錄號為No．LE9-97-040以及由Komplin等人同時提出的美國專利申請，U．S．Patent Application Serial No．—，標(biāo)題為“PRINTHEAD HAVING HEATING ELEMENT CONDUCTORS POSITIONED IN SPACEDAPART PLANES，”代理人摘錄號為No．LE9-97-086，這兩個申請均被作為這里的參考資料。
本發(fā)明涉及一種噴墨打印頭，它具有一個加熱芯片，該芯片上設(shè)置有加熱元件和向加熱元件輸送能量的導(dǎo)線，其中，導(dǎo)線被設(shè)置在相互間隔開來的平面和／或一個陣列內(nèi)，且加熱元件具有一個沿電流方向基本上恒定的橫截面積。
按指令滴墨的噴墨打印頭利用熱能在一個充墨室內(nèi)產(chǎn)生蒸氣泡以便噴射墨滴。一個熱能發(fā)生器或加熱元件，通常為一個電阻，位于一個靠近噴口的加熱芯片上的充墨室內(nèi)。在打印機的打印頭上設(shè)置多個充墨室，每個充墨室均配有一個單一的加熱元件。打印頭一般包括加熱芯片和一個具有在其上形成的多個噴口的平板。打印頭構(gòu)成噴墨打印盒的一部分，噴墨打印盒還包括一個充墨容器。
單獨地向電阻提供能量脈沖以便瞬間使得油墨氣化從而形成一個噴射墨滴的氣泡?？梢圆捎靡粋€軟性電路為能量脈沖提供一條從打印機電源向打印頭傳輸?shù)耐贰４蛴☆^上的接觸片與電路上的跡線端部相連接。在加熱芯片上設(shè)置有多個第一和第二導(dǎo)線并在接觸片與電阻之間延伸。電流通過跡線、接觸片及第一和第二導(dǎo)線輸送給電阻。
在第一代打印頭中，第一導(dǎo)線和與之相關(guān)的接觸片的數(shù)目等于芯片上電阻的數(shù)目。然而，配備有較少數(shù)目的第二導(dǎo)線，它們中的每一個與兩個或多個電阻相連接。第一和第二導(dǎo)線通常與電阻位于同一個平面內(nèi)。
為了減少第一導(dǎo)線和相關(guān)的接觸片，后來的打印機和打印頭裝配了解碼電路。然而，解碼電路是昂貴的，因而并不理想。
因而，有必要改進噴墨打印頭內(nèi)向加熱元件提供能量脈沖的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明就滿足了這一要求，其中，提供了這樣一種噴墨打印頭，它具有一個包含多個設(shè)置于相互間隔開的平面和／或一個陣列內(nèi)的第一和第二導(dǎo)線的加熱芯片。在一個實施例中，加熱元件位于垂直間隔開來的第一和第二導(dǎo)線之間。加熱元件可包括具有一個或多個加熱元件部件的部分，或者由電阻材料敷層構(gòu)成的部分。第一和第二導(dǎo)線可與加熱元件直接接觸或者在加熱元件和第一導(dǎo)線之間插入一個電流轉(zhuǎn)移層。
加熱元件最好沿一個第一軸線基本上具有一個恒定的橫截面積，該第一軸線大體上平行于第一和第二導(dǎo)線之間的電流方向。由于每個加熱元件沿電流方向的橫截面積不變，所以可以認為每個加熱元件一般會被均勻地進行加熱。這與沿電流方向具有不均勻橫截面積的加熱元件不同。在后一種加熱元件中，可以認為，當(dāng)電流通過它時，會出現(xiàn)“熱”區(qū)和“冷”區(qū)。“冷”區(qū)降低了加熱元件的總效率并會對打印質(zhì)量造成有害影響。
由于在本發(fā)明中，沿著一個穿過面向著油墨儲存室的加熱元件的上表面的一個大致垂直的軸線產(chǎn)生電流，所以加熱元件沿著與垂直軸垂直的第二軸可以具有一個基本上不均勻的表面。因此，油墨所面對的表面可以具有一個圓形或曲線形的截面，例如其形狀可以是圓形的或環(huán)形的。它也可以是具有圓角的正方形或長方形。從而，可使每一個加熱元件被更加容易地成形，以使在油墨中氣泡收縮過程中所產(chǎn)生的濃縮沖擊波對加熱元件造成的損壞降低到最低限度。由于每一個加熱元件沿電流方向的橫截面積基本上是保持恒定的，所以不必犧牲發(fā)熱元件的效率，便可獲得這一額外的好處。
還可以提供一個包覆第一導(dǎo)線的電介質(zhì)層。電介質(zhì)層上具有與加熱元件在一條直線上的開口，從而允許電流在第一和第二導(dǎo)線之間流過加熱元件。開口可以具有一個圓形或曲線形截面。從而開口可以是圓形的或環(huán)形的。它們也可以是具有圓角的正方形或矩形。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例構(gòu)成的加熱芯片的第一和第二導(dǎo)線的平面圖，其中，第一導(dǎo)線用實線表示，第二導(dǎo)線用虛線表示；
圖2是一個連接到一個噴口板上的加熱芯片一部分的平面圖，其中噴口板部分在兩個不同的平面上被去除；圖3是沿圖2中3-3線截取的視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施例構(gòu)成的一個加熱芯片的一部分的平面圖；圖5是沿圖4中5-5線截取的視圖；圖6是沿圖4中6-6線截取的視圖；圖7是沿圖4中7-7線截取的視圖；圖8是一個通過根據(jù)本發(fā)明的第二實施例形成的芯片截取的分解剖面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例構(gòu)成的加熱芯片的第一和第二導(dǎo)線及加熱元件部件的平面圖，其中，第一和第二導(dǎo)線的上部用實線表示，第一和第二導(dǎo)線的下部用虛線表示；圖10是沿圖9中10-10線截取的視圖；圖11是沿圖9中11-11線截取的視圖；圖11A-11C是圖11中加熱芯片的第二電介質(zhì)層中改型的開口的視圖；圖12是沿圖9中12-12線截取的視圖；圖13是沿圖9中13-13線截取的視圖；圖14是一個通過具有一個根據(jù)本發(fā)明的第二實施例構(gòu)造的加熱芯片的打印頭部分截取的剖視圖；圖14A是一個通過一個具有根據(jù)本發(fā)明第四實施例構(gòu)造的加熱芯片的打印頭的部分截取的剖面圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第四實施例構(gòu)造的加熱芯片的第一和第二導(dǎo)線的平面圖。
圖1-3所示為根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例制成的加熱芯片10。通過粘合劑40將一個噴口板30適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谛酒?0上，見圖3。相互連接的芯片10和板30限定出一個噴墨打印頭，該打印頭固定在一個通常為聚合物的裝墨容器內(nèi)(未示出)。被連接起來的容器和打印頭構(gòu)成一個噴墨打印盒的一部分，該噴墨打印盒適當(dāng)?shù)匕惭b在一個噴墨打印機上(未示出)。該聚合物容器可以裝填油墨。
在圖示的實施例中，加熱芯片10裝配有多個T-型電阻加熱元件部件11a-11d。如下面將要更加詳細地討論的那樣，加熱元件部件11a-11d的部分限定出電阻加熱元件12。在圖1-3中所示的實施例中，加熱元件12包括加熱元件部件11a-11d部分，在圖1和圖2中的加熱元件12用由虛線所示的正方形來表示，以便更容易地理解本發(fā)明。
板30包括完全貫穿板30的開口32并限定出由其中噴出墨滴的噴口32a。板30的部分34和加熱芯片10的部分14限定出多個氣泡室50。電阻加熱元件部件11a-11d位于芯片10上，使得加熱元件部件11a-11d的一部分，即一個單獨的加熱元件12，與每一個氣泡室50相聯(lián)系，見圖3。由聚合物容器提供的油墨流入形成于芯片10中的一個中心開口15。然后油墨通過油墨供應(yīng)室52流入氣泡室50。
將能量脈沖單獨地提供給電阻性加熱元件12。每個能量脈沖被加到一個加熱元件12上，以便瞬間地在氣泡室50內(nèi)使油墨氣化，加熱元件12與氣泡室50相連以便在氣泡室內(nèi)生成氣泡。氣泡的作用是將氣泡室50內(nèi)的油墨移走使得墨滴通過氣泡室的噴口被噴出。
利用一個固定在聚合物容器上的軟性電路(未示出)為能量脈沖提供一個從打印機電源電路向加熱芯片10傳輸?shù)耐?。位于加熱芯?0上的接觸片16，見圖1，被連接到軟性電路上的跡線(未示出)的端部。電流由打印機電源電路流向軟性電路上的跡線，并由跡線流向芯片10上的接觸片16。
加熱芯片10包括一個含有多個第一和第二導(dǎo)線的主體部分18。在圖1中于中心開口15的對向側(cè)表示出了由6個第一導(dǎo)線60a-60f，四個第二導(dǎo)線70a-70d，和四個加熱元件部件11a-11d構(gòu)成的第一和第二組80a及80b。每一個加熱元件部件11a-11d限定出六個加熱元件12，從而四個加熱元件部件11a-11d提供二十四個加熱元件12。從而八個加熱元件部件提供四十八個加熱元件12。在第一和第二組80a和80b的的每一個之內(nèi)的第一和第二導(dǎo)線60a-60f和70a-70d被設(shè)置成具有第一導(dǎo)線行和第二導(dǎo)線列的一個陣列。每一個第二導(dǎo)線列被一個單一的第二導(dǎo)線70a-70d所限定，從而提供相互成一直線設(shè)置的四列。因此，只需要六個第一導(dǎo)線60a-60f和四個第二導(dǎo)線70a-70d來影響二十四個加熱元件12的觸發(fā)。本發(fā)明設(shè)想，位于芯片10上的加熱元件12的數(shù)目及第一和第二導(dǎo)線60和70的數(shù)目是可以改變的。
在圖示的實施例中，第一導(dǎo)線60a-60f中的每一個均包括一個初級導(dǎo)線62和四個次級導(dǎo)線68，初級導(dǎo)線62具有第一和第二線段64和66。第一線段64的第一端部64a連接到一個接觸片16上。第一線段64的第二端部64b連接到一個第二線段66上。第二線段66于沿其長度方向相互間隔開的點66b處連接到四個次級導(dǎo)線68上。從而連接有一個給定的第二線段66的四個次級導(dǎo)線68中的每一個在下面延伸并與四個第二導(dǎo)線70a-70d中不同的一個位于同一直線上，見圖1-3。因此，四個第二導(dǎo)線70a-70d中的每一個均位于上部且與每個第一導(dǎo)線60a-60f的單一的次級導(dǎo)線68位于同一直線上。
第二導(dǎo)線70a-70d的每一個均包括一個第一線段72和一個基本上與第一線段72成橫向的第二線段74。第一線段72的一個第一端部72a連接到一個接觸片16上，而第一線段72的一個第二端部則于沿第二線段74的一個中點處連接到第二線段74上。每一個第二線段74遍布于六個加熱元件12上并與六個加熱元件12相接觸。
為了對給定的加熱元件12進行觸發(fā)，使電流通過直接位于加熱元件12之下的第一導(dǎo)線60a-60f和位于加熱元件12之上并與它們相接觸的第二導(dǎo)線70a-70d。例如令電流流過第一導(dǎo)線60b和第二導(dǎo)線70b使圖1中的加熱元件12a被觸發(fā)。令電流流過第一導(dǎo)線60a和第二導(dǎo)線70使得加熱元件12b被觸發(fā)。
在圖1-3所示的實施例中，主體部分18還進一步包括一個基底部分90和在基底部分90上形成的第一電介質(zhì)層92?；撞糠?0可由硅制成，即，它可以包括一個硅晶片部分?；蛘撸撞糠?0可以由其它任何耐油墨的基片材料構(gòu)成，例如氧化鋁或不銹鋼。電介質(zhì)層92可由任何市售的的電介質(zhì)材料構(gòu)成，例如二氧化硅，氮化硅?；撞糠?0沿Z-方向測得的厚度最好約為400μm至800μm，見圖3。電介質(zhì)層92最好具有一個約0．1μm到5．0μm的厚度。如果電介質(zhì)層92是由二氧化硅構(gòu)成的，它可以通過傳統(tǒng)的熱氧化、濺射和化學(xué)氣相沉積工藝等工藝過程來形成。如果電介質(zhì)層是由氮化硅構(gòu)成的，它可以通過濺射或化學(xué)氣相沉積工藝來形成。
初級導(dǎo)線62，包括第一和第二線段64和66，是在電介質(zhì)層92上形成的?？刹捎娩X或其它任何高導(dǎo)電性的材料如銅或金等。例如，可通過傳統(tǒng)的真空蒸發(fā)工藝在電介質(zhì)層92上蒸發(fā)上鋁層?；蛘?，也可采用傳統(tǒng)的濺射沉積工藝。然后利用傳統(tǒng)的關(guān)掩模工藝除去不需要的金屬，使得存留下來的金屬限定出所需的初級導(dǎo)線62?？梢栽O(shè)想，也可采用剝離光刻工藝除去不需要的金屬。剝離工藝牽涉到在附加鋁材料之前在電介質(zhì)層92上形成光致抗蝕劑層(這里也稱作抗蝕劑層)。在顯影步驟中，把位于將要形成導(dǎo)線62處的抗蝕劑材料除去。然后沉積鋁層。其次再把殘留的抗蝕劑材料和在抗蝕劑材料上形成的鋁除去。未被除去的鋁便限定出初級導(dǎo)線62。在圖3中的Z-方向測量時，導(dǎo)線62的厚度最好約為0．2μm至2μm。第一線段64最好具有在Y-方向測量時約為10μm至100μm的寬度，而第二線段最好具有在X-方向測量時約為10μm至100μm的寬度。
在電介質(zhì)層92和導(dǎo)線62的暴露部分上形成一個第二電介質(zhì)層96。這電介質(zhì)層96最好由許多市售的聚合物光致抗蝕材料中的任何一種構(gòu)成。作為這種材料的一個例子是一種負反應(yīng)的光致抗蝕材料，這種材料可作為商品從SipleyCompany Inc．獲得，其產(chǎn)品名稱為“MEGAPOSIT SNRTM 248 PHOTO RESIST．”。電介質(zhì)層96延伸到導(dǎo)線62之間的區(qū)域，從而可防止電流在相鄰導(dǎo)線62之間流動。電介質(zhì)層96也覆蓋住導(dǎo)線62，只在點66b處除外，在該點66b處，導(dǎo)線62的第二線段66將與第二導(dǎo)線68相連接，見圖3。在圖示的實施例中，采用一種傳統(tǒng)的將材料除去的工藝，一種顯影工藝，將位于點66b上方的電介質(zhì)層96除去，以便在電介質(zhì)層96中形成開口96a。在沒有覆蓋導(dǎo)線62的部位，電介質(zhì)層96的厚度最好具有如圖3中沿Z-方向測得的約為1μm到5μm的厚度。
將次級導(dǎo)線68加到電介質(zhì)層96上，使它們位于圖3中的第一水平平面P1內(nèi)。導(dǎo)線68最好通過傳統(tǒng)的真空蒸發(fā)和關(guān)掩模工藝由鋁或類似材料構(gòu)成?；蛘撸瑢?dǎo)線68可以通過傳統(tǒng)的濺射沉積工藝和／或剝離光刻工藝形成。鋁材料貫穿電介質(zhì)層96的開口96a。因此，第二導(dǎo)線68貫穿層96中的開口96a并與導(dǎo)線62的第二線段在點66b處連接。導(dǎo)線68最好具有在Z-方向測量時約0．2μm到2μm的厚度，和在Y-方向測量時約為10μm到100μm的寬度，見圖3。
將第三電介質(zhì)層附加到電介質(zhì)層96和導(dǎo)線68的暴露部分上。
電介質(zhì)層98最好由與形成電介質(zhì)96的材料相同材料構(gòu)成。電介質(zhì)層98延伸到導(dǎo)線68之間的區(qū)域從而防止電流在相鄰的導(dǎo)線68之間流動。電介質(zhì)層98也同樣延伸覆蓋住導(dǎo)線68。然而，在圖示的實施例中，采用一種傳統(tǒng)的材料除去工藝，一種顯影工藝，在導(dǎo)線68的端部區(qū)68a的上方的電介質(zhì)98中形成開口98a，該區(qū)域68a與加熱元件12位于同一直線上，見圖3。開口98a的形狀可以是正方形的，沿每一邊的長度從約15微米到約50微米，最好約為30微米。開口98a的形狀也可以是圓形，橢圓形，環(huán)形或矩形的。如果開口98a是正方形或矩形的它們可具有圓形的角。電介質(zhì)層98，在未覆蓋導(dǎo)線68的區(qū)域，最好具有在Z-方向測量時約為1μm到5μm的厚度，見圖3。
在圖3的實施例中，在電介質(zhì)層98上附加一個電流轉(zhuǎn)移層100。它貫穿電介質(zhì)層98上的開口98a，以便連接到導(dǎo)線68的端部區(qū)68a。形成電流轉(zhuǎn)移層100的材料最好是導(dǎo)電的以便能夠允許電流在第一導(dǎo)線60a-60f與加熱元件12之間流過。然而該材料不應(yīng)當(dāng)是導(dǎo)電性過強的，以免使得電流流到相鄰的加熱元件中。該材料的電阻率最好從約0．1Ω-cm至5Ω-cm，而約1Ω-cm則更為合適。同時，如果當(dāng)加熱到低于約350℃的溫度約5微秒的情況下，該材料最好是能耐受高溫的。此外，該材料最好是不導(dǎo)熱的。該材料的導(dǎo)熱率最好從約為0．1w／m℃到約15w／m℃，而從約0．1w／m℃到約0．5w／m℃則更好。最為合適的是，該材料是一種耐高溫的聚合物，里面填充有導(dǎo)電填充物。這種材料的一個例子是充碳聚酰亞胺材料。這種材料可通過用碳黑材料混合到市售的聚酰亞胺材料中制成，碳黑材料一般均勻地彌散在聚酰亞胺材料中。這電流轉(zhuǎn)移層100可通過傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)涂敷工藝并伴之以在烘箱內(nèi)的固化工藝來形成。電流轉(zhuǎn)移層100最好具有沿Z-方向測量的從約5μm至約50μm的厚度，見圖3。
加熱元件部件11a-11d形成于電流轉(zhuǎn)移層100之上，見圖3。構(gòu)成加熱元件部件11a-11d的材料最好含有TaOx。X＜2且最好＜＜1，從而表明它處于一種非化學(xué)計量比的狀態(tài)。這種材料可通過反應(yīng)濺射工藝來進行沉積。在這種過程中，可將氧氣和惰性工作氣體一起加入真空室內(nèi)。氧氣與鉭蒸汽發(fā)生反應(yīng)，以便以TaOx的形式沉積下來。改變真空室內(nèi)的氧分壓以便改變該材料的化學(xué)計量比。其它材料，如氧化鋁也可用來形成加熱元件部件11a-11d。最好加熱元件部件具有從約10Ω-cm到約400Ω-cm的電阻率，而對于沿Z-方向測量時約為1000埃的厚度，電阻率最好約為40Ω-cm，見圖3。加熱元件部件11a-11d的厚度最好從約為800埃到約為10，000埃。
在圖示的實施例中，加熱元件部件11a-11d包括四個獨立的T-型部件11a-11d。光掩?；騽冸x光刻工藝可用于除去不需要的電阻材料，從而形成四個加熱元件部件11a-11d。在另一個實施例中，不執(zhí)行除去電阻材料的步驟，從而一個電阻材料覆層保留在電流轉(zhuǎn)移層100上。在這個實施例和圖1的實施例中，加熱元件12包括電阻材料層部分，它位于第一和第二導(dǎo)線60a-60f和70a-70d的交界面之間。特別是，當(dāng)電流通過部件11a-11d時，加熱元件12構(gòu)成加熱元件部件11a-11d的被加熱區(qū)。被加熱區(qū)的尺寸一般由開口98a的尺寸決定。從而，對于具有30微米邊長的正方形開口98a，每個加熱元件12的表面面積約為9×10-10m2。如前面指出的，構(gòu)成加熱元件12的電阻材料層部分由圖1和2中的虛線正方形表示。
加熱元件12，即，位于第一和第二導(dǎo)線60a-60f和70a70d交界面之間的電阻材料層部分，最好沿第一軸線A1具有一個基本上恒定的橫截面積，該第一軸線A1一般平行于在第一和第二導(dǎo)線60a-60f和70a-70d之間的電流方向，見圖3。由于每個加熱元件12的橫截面積沿電流方向是不變的，所以可以認為，每一個加熱元件12將會基本上均勻地加熱。這與沿電流方向具有一個不均勻的橫截面積的加熱元件是不同的。在后一種加熱元件中，可以認為，當(dāng)電流通過它時，會造成“熱”區(qū)和“冷”區(qū)，“冷”區(qū)會降低加熱元件的總效率并可能對打印質(zhì)量造成有害影響。
由于在本發(fā)明中，電流沿著一個大致上為垂直的軸流過加熱元件的上表面，也就是最靠近油墨儲存室50的表面，所以每個加熱元件12可能具有一個沿第二軸線A2基本上不均勻的橫截面積，該第二軸線A2與第一軸線A1基本正交。從而加熱元件部件11a-11d的被加熱區(qū)，即，加熱元件12的形狀可以是圓柱形的，因此它們具有一個圓形的面對油墨的表面。被加熱區(qū)也可以由空心圓柱體構(gòu)成，從而它們具有一個環(huán)形的面對油墨的表面。被加熱區(qū)的形狀由開口98a的形狀決定。如果開口98a是圓形的，被加熱區(qū)的形狀將是圓柱形的。如果開口98a是環(huán)形的，則被加熱區(qū)具有一個空心圓柱體的形狀。因此，被加熱區(qū)或加熱元件12的面對油墨的表面可具有一個圓形或曲線形部分，例如，它們的形狀可以是圓形的或環(huán)形的。它們也可以是具有圓角的正方形或矩形。從而，加熱元件可以被更加容易地成形，從而把由于在氣泡于油墨中收縮時所產(chǎn)生的濃縮沖擊波對加熱元件造成的損壞降低到最低限度。由于每個加熱元件12的沿電流方向的橫截面積基本上保持不變，所以不必犧牲加熱元件的效率就可獲得這一附加的好處。
第二導(dǎo)線70a-70d形成于加熱元件部件11a-11d的上方。從而防止電流繞過加熱元件12，因而直接在電流轉(zhuǎn)移層100和第二導(dǎo)線70a-70d中的一個之間流過，第二導(dǎo)線70a-70d在靠近電介質(zhì)層98的開口98a的區(qū)域中不與電流轉(zhuǎn)移層100接觸。在圖示的實施例中，第二導(dǎo)線70a-70d與加熱元件部件11a-11d同時延伸，因而不與電流轉(zhuǎn)移層100接觸。第二導(dǎo)線70a-70d位于一個與第一水平面P1垂直分隔開來的第二水平面P2內(nèi)，見圖3。第二導(dǎo)線70a-70d可以由例如鉭構(gòu)成，采用傳統(tǒng)的濺射沉積并繼之以傳統(tǒng)的光掩模和深腐蝕工藝形成?；蛘撸捎脗鹘y(tǒng)的真空蒸發(fā)和剝離光刻工藝。也可采用基本上不與油墨反應(yīng)的金屬，例如金代替鉭。也可采用其它金屬，例如鋁、銅及由它們制成的合金，條件是在第二導(dǎo)線70a-70d的上部設(shè)置一個鈍化(保護)層。
也可在形成加熱元件部件11a-11d時相同的濺射操作過程中鍍鉭層。這可以在已經(jīng)形成TaOx之后，只要加入惰性工作氣體就能夠進行鍍鉭層的工作。如果采用剝離工藝，則采用剝離液除去光致抗蝕材料。不需要的TaOx和鉭材料和光致抗蝕材料一起被除去。保留下來的TaOx電阻材料限定出加熱元件件11a-11d，它們和第二導(dǎo)線70a-70d一樣具有基本上相同的T-型。從而加熱元件12包含有位于第一和第二導(dǎo)線60a-60f和70a-70d交界面之間的T-型部件11a-11d部分。第二導(dǎo)線70a-70d最好具有沿Z-方向測量的從約0．2μm到2μm的厚度和沿X-方向測量的從大約10μm到100μm的寬度。
在第二導(dǎo)線70a-70d形成之后，通過黏合劑40將噴口板30固定到電流轉(zhuǎn)移層100和第二導(dǎo)線70a-70d上。這種噴口板30的一個例子和一些黏合劑的例子在Tonya H．Tackson等人于1995年8月28日提出的U．S．Serial No．08／519，906，代理人摘錄號No．LE9-95-024，標(biāo)題為“METHOD OF FORMINGAN INKJET PRINTHEAD NOZZLE STRUCTURE”的共享專利申請中作了描述，并將該公開作為本發(fā)明的參考資料。如其中所指出的，板30可由聚合材料，如聚酰亞胺，聚酯，碳氟聚合物，或聚碳酸酯等構(gòu)成，其厚度最好為約15到200微米，而從約75到125微米厚則最為適宜。黏合劑可為任何乙階熱固化樹脂，包括酚醛樹脂，間苯二酚樹脂，尿素樹脂，環(huán)氧樹脂，乙烯-尿素樹脂，呋喃樹脂，聚氨酯，及硅酮樹脂。其它合適的黏合劑材料包括高分子熱塑性或熱熔性材料，例如乙撐醋酸乙烯酯，乙撐丙烯酸乙酯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚酰胺，聚酯和聚胺酯。
如前面指出的，為觸發(fā)一個給定的加熱元件12，令電流通過緊靠該加熱元件12的元件導(dǎo)線60a-60f和與該元件12連接的第二導(dǎo)線70a-70d。位于第一導(dǎo)線和加熱元件12之間的電流轉(zhuǎn)移層100為電流在Z-方向于第一導(dǎo)線和加熱元件12之間的流動提供了一個路徑。如果第一導(dǎo)線是正的，電流由第一導(dǎo)線經(jīng)過電流轉(zhuǎn)移層100和加熱元件12沿Z-方向流向第二導(dǎo)線。如果第二導(dǎo)線是正的，則電流沿Z-方向從第二導(dǎo)線經(jīng)過加熱元件12和電流轉(zhuǎn)移層100流向第一導(dǎo)線。
根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例形成的加熱芯片110示于圖4-8，其中類似的參考數(shù)字代表類似的部件。芯片110包括一個含有多個第一和第二導(dǎo)線160和170的主體部分118。第一和第二導(dǎo)線160和170排成陣列，見圖4。
在圖4的實施例中，兩個T-型加熱元件部件111a和111b設(shè)置在芯片110上。加熱元件部件111a和111b的部分限定出電阻加熱元件112。為便于理解，在圖4中加熱元件112用虛線正方形表示。在圖4中示出了四個第一導(dǎo)線160a-160d，每一個第一導(dǎo)線160a-160d均包括一個初級導(dǎo)線162和多個次級電導(dǎo)168，在圖4所示的實施例中為兩個。每一個初級導(dǎo)線162具有第一和第二線段164和166。第一線段164的第一端部164a連接到一個接觸片116上。第一線段164的第二端部164b連接到一個第二線段166上。第二線段166則于沿其長度被分隔開來的點166b處連接到它的兩個次級導(dǎo)線168上，見圖5。上面連接有一個給定的第二線段166的兩個次級導(dǎo)線168中的每一個和兩個第二導(dǎo)線170中不同的一個位于同一直線上并在其下方延伸，見圖4和5。從而，兩個第二導(dǎo)線170的每一個與每個第一導(dǎo)線160a-160d中一個的單一的次級導(dǎo)線168位于同一直線上，并位于其上方。
每一個第二導(dǎo)線170包括一個第一線段172和基本上與第一線段172成橫向設(shè)置的一個第二線段174。第一線段172的第一端部172a與一個接觸片116連接而第一線段172的第二端部172b則在第二線段174的中點處與第二線段174連接。
為觸發(fā)一個給定的加熱元件112，令電流通過緊靠該加熱元件112下方的第一導(dǎo)線160和與該加熱元件112連接的第二導(dǎo)線170。
在本實施例中，芯片不是建造在一個硅晶片或類似的基片材料上。相反，該芯片是由一開始就提供的包含有集成的電介質(zhì)層和電流轉(zhuǎn)移層122和124的一個基片120構(gòu)成的。電介質(zhì)層122，這里也稱作第一電介質(zhì)層，最好由聚合物材料，例如聚酰亞胺制成。電流轉(zhuǎn)移層124最好由耐高溫并攙入導(dǎo)電填充劑的聚合物構(gòu)成，例如攙碳的聚酰亞胺材料。電流轉(zhuǎn)移層124最好具有從約為0．1Ω-cm到52-cm的電阻率，最佳電阻率約為1Ω-cm。電流轉(zhuǎn)移層124的熱導(dǎo)率最好從約為0．1w／m℃至約3．0w／m℃，而0．37w／m℃左右最為適宜。電介質(zhì)層122的厚度最好約為1μm到100μm左右，從1μm到20μm左右更為適宜，而最佳選擇為從1μm至5μm左右。電流轉(zhuǎn)移層124的厚度最好約為1μm至100μm左右，從1μm至20μm左右更為適宜，而最佳選擇則為從約1μm至5μm左右。這種基片的一個例子是可從DuPontFlims作為商品獲得的產(chǎn)品名稱為“KAPTON XC．”的基片。
將緊靠在加熱元件112于電流轉(zhuǎn)移層124上所要處的位置的下方的電介質(zhì)層122的部分，通過傳統(tǒng)的激光燒蝕工藝除去，見圖7中的開口122a。激光燒蝕的能量密度范圍約為100毫焦耳／cm2到5，000毫焦耳／cm2，最好為1，000毫焦耳／cm2。在激光燒蝕過程中，采用波長由大約150毫微米至400毫微米，最好為248毫微米的激光束，激光脈沖約為1毫微秒到200毫微秒，最好為20毫微秒左右。開口122a不限于任何特定的形狀，它可以是正方形、矩形、圓形或環(huán)形的。
次級導(dǎo)線168加在第一電介質(zhì)層122上并沿第一平面P1延伸，見圖7。導(dǎo)線168最好由鋁或類似材料通過傳統(tǒng)的真空蒸發(fā)和光掩模工藝制成?；蛘?，可采用濺射沉積工藝和／或剝離光刻工藝。鋁材料貫穿電介質(zhì)層122，見圖7。因而，次級導(dǎo)線168與電流轉(zhuǎn)移層124連接。導(dǎo)線168沿Z-方向測量得到的厚度最好從約0．2μm到2μm，沿Y-方向測量得到的寬度最好約為40μm到400μm左右，見圖7。
一個第二電介質(zhì)層195加在第一電介質(zhì)層122和導(dǎo)線168的暴露部分之上。層195最好由與前面所討論過的電介質(zhì)層95相同的材料制成。層195延伸入導(dǎo)線168之間的區(qū)域，從而防止電流在相鄰的導(dǎo)線168之間流動。層195也延伸覆蓋于導(dǎo)線168之上。然而，在圖示的實施例中，采用一種傳統(tǒng)的材料除去工藝，一個顯影工藝，將電介質(zhì)層195的一部分除去，被除去的部分緊靠第二線段166將與導(dǎo)線168連接的部位的上方，也就是在第二線段166上的點166b的上方。在不位于導(dǎo)線168上方的電介質(zhì)層195最好具有沿Z-方向測量的從約為1μm到5μm的厚度，見圖7。
初級導(dǎo)線162，包括第一線段和第二線段164和166，形成于電介質(zhì)層195之上。可采用鋁或其它任何高導(dǎo)電率的材料，例如銅或金。例如，可以通過傳統(tǒng)的真空蒸發(fā)工藝將鋁層加在電介質(zhì)層195上?；蛘撸刹捎脗鹘y(tǒng)的濺射沉積工藝或者其它類似的工藝。然后采用傳統(tǒng)的光掩模工藝除去不需要的金屬，從而保留下來的金屬限定出初級導(dǎo)線162?？梢灶A(yù)期，也可采用傳統(tǒng)的剝離光刻工藝除去不需要的金屬。導(dǎo)線162最好具有從約為0．2μm到約2μm的厚度和從約為10μm至約為1000μm的寬度。
一個保護層197加在電介質(zhì)層122和導(dǎo)線168的暴露部分之上。該層197最好由焊料掩模通過傳統(tǒng)的噴射和輾壓層疊工藝形成。保護層197最好具有在Z-方向測量的從約為10μm到100μm的厚度。
加熱元件部件111a-111b形成于電流轉(zhuǎn)移層124之上。加熱元件部件111a和111b最好由與圖1-3所示的實施例中加熱元件部件11a-11d基本上相同的材料和基本上相同的方式制成。第二導(dǎo)線170形成于加熱元件部件111a和111b之上。第二導(dǎo)線170最好由與圖1-3所示實施例中第二導(dǎo)線70a-70d基本上相同的材料和基本上相同的方式制成。
在第二導(dǎo)線170形成之后，通過黏合劑40將噴口板30固定到電流轉(zhuǎn)移層124和第二導(dǎo)線170上。
由于電流轉(zhuǎn)移層100或124是非導(dǎo)熱性的，從而可以認為，由加熱元件以熱的形式向其下層的電流轉(zhuǎn)移層100或124所耗散的能量比現(xiàn)有技術(shù)的器件耗散的能量少，在現(xiàn)有技術(shù)的器件中，加熱元件通常形成于一個導(dǎo)熱的材料上，例如硅上。由于這一原因，還可以進一步認為，與傳統(tǒng)打印頭中生成氣泡所需要的能量相比，在本發(fā)明的第一和第二實施例的打印頭中，降低了為生成氣泡所需要的能量。
可以認為，根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實施例制造的電阻從約為300Ω到600Ω的加熱元件的加熱芯片，需要具有從約5毫安到30毫安的脈沖幅度、脈沖寬度從約為1μs至約為5μs，最好為2μs的電流脈沖，以便產(chǎn)生一個從氣泡室噴口噴射出來的墨滴。
在一個具有單一的加熱元件的試驗器件中，當(dāng)具有約為400Ω電阻的加熱元件接收到一個脈沖寬度約為2μs、脈沖幅度從約為7．5mA到約為20mA的電流脈沖時，達到了生成氣泡的目的。電壓從約3V到約8V，而功率／脈沖小于0．32微焦耳／每脈沖。加熱元件或被加熱區(qū)基本上為圓形，其直徑約為20μm到30μm左右。加熱元件的厚度約為1，000μm。與此相反，對于一個傳統(tǒng)的加熱芯片，為生成氣泡則要求6-7微焦耳／每脈沖。因此，這個試驗器件使得產(chǎn)生氣泡所需的功率降低了約10倍。
下面所舉的例子僅僅是為了進行說明，并不是為了進行限制。
對含有根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的加熱芯片的一個打印頭運用了計算機模擬。被模擬的芯片包括一個氧化鋁加熱元件連續(xù)層，其在Z-方向的厚度約為0．1μm，電陽率約為2Ω-m，密度約為3800Kg／m3，熱導(dǎo)率為30w／m℃，比熱約為1580焦耳／Kg℃。電流轉(zhuǎn)移層124在Z-方向的厚度約為20μm，電阻率約為0．006Ω-m，密度約為1200Kg／m3，熱導(dǎo)率為0．37w／m℃，比熱約為1305焦耳／Kg℃。正和負導(dǎo)線160和70的寬度約為20μm。將一個1微秒、幅度為15V的電壓脈沖加在加熱元件上。所計算出來的位于加熱元件表面處的溫度近似于546℃。近似于25毫安的電流被加在加熱元件上。通常，在一個傳統(tǒng)的打印頭中，需要250毫安的電流來觸發(fā)一個加熱元件。因此，在這種模擬的打印頭中為觸發(fā)一個加熱元件需要少的多的能量。
可以進一步設(shè)想，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一個芯片可以包括多個加熱元件部件，它們的每一個僅限定一個單一的加熱元件。每一個加熱元件部件的尺寸，最好大于在電介質(zhì)層98或122上與之相應(yīng)的開口98a或122a。加熱元件或被加熱區(qū)的形狀和尺寸由開口98a和122a的形狀和尺寸決定。開口98a和122a的形狀可以是圓形、環(huán)形、正方形或矩形的。它們也可以具有這里沒有詳加說明的幾何形狀。
為了防止電流從加熱元件旁路或者直接在第二導(dǎo)線和電流轉(zhuǎn)移層之間流過，在電流轉(zhuǎn)移層上方形成一個電介質(zhì)層。在該電介質(zhì)層上形成和開口98a及122a具有基本上相同形狀和尺寸的開口。當(dāng)在電介質(zhì)層上形成加熱元件部件時，它們穿過這些電介質(zhì)層上的開口直接與電流轉(zhuǎn)移層接觸。在接下來形成第二導(dǎo)線時，由于圍繞著加熱元件部件存在有電介質(zhì)層，所以它們不與電流轉(zhuǎn)移層接觸。在電流轉(zhuǎn)移層上形成的電介質(zhì)層可由圖3的實施例中形成層96的同樣材料構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明第三個實施例形成的加熱芯片210，如圖9-14中所示。芯片210包括一個含有多個第一和第二導(dǎo)線260和270的主體部分218。
在芯片210上配備有四個大致上為矩形的加熱元件部件211a-211d(在圖9中用虛線表示)。加熱元件部件211a-211d部分限定出電阻加熱元件212。為便于理解，加熱元件212在圖9中用虛線方塊表示。
圖9所示的實施例包括三個第一導(dǎo)線260a-260c和四個第二導(dǎo)線270a-270d。第一導(dǎo)線260a-260c中的每一個包括一個基本上為線性的起始部分262，一個大致上為U-形的中間部分263，一個大致上為U-形的第一末端部分264和一個大致上為U-形的第二末端部分265。起始部分262的第一端部262a連接到一個接觸片216上。起始部分262的第二對向端部262b與一個相應(yīng)的中間部分263成一整體或與之接觸。中間部分263具有第一和第二引線263a和263b。第一引線263a與一個相應(yīng)的第一末端部分264接觸，而第二引線263b與一個相應(yīng)的第二末端部分265相接觸。第一末端部分264具有第一和第二引線264a和264b，而第二末端部分265具有第三和第四引線265a和265b。第一引線264a在第二導(dǎo)線270a下方延伸并與之位于同一直線上，第二引線264b在第二導(dǎo)線270b下方延伸并與之位于同一直線上，第三引線265a在第二導(dǎo)線270c下方延伸并與之位于同一直線上，第四引線265b在第二導(dǎo)線270d下方延伸并與之位于同一直線上。從而，第二導(dǎo)線270a-270d中的每一個均位于三個第一導(dǎo)線260a-260c中每一個的一條引線的上方并與之位于同一直線上。
每一個第二導(dǎo)線270包括一個第一線段272和一個基本上與第一線段272成橫向設(shè)置的第二線段274。第一線段272的第一端部272a與一個接觸片216連接，而第一線段272的第二端部272b則與一個相應(yīng)的第二線段274在該線段274的中間處連接。
為了觸發(fā)一個給定的加熱元件212，令電流通過緊靠該加熱元件212下方并與之連接的第一導(dǎo)線260和遍布該加熱元件212并與之連接的第二導(dǎo)線270。
在本實施例中，主體部分218還進一步包括一個基底部分290和一個在該基底部分290上方形成的第一電介質(zhì)層292，見圖10-14。基底部分290可由上面指出的圖3實施例中構(gòu)成基底部分90的材料中的任何一種材料制成。第一電介質(zhì)層292可以用與圖3實施例中構(gòu)成電介質(zhì)層92的基本相同的方式并用前面指出的構(gòu)成層92的任何一種材料制成。
在圖9中均以虛線表示的第一導(dǎo)線260a和260c的第一和第二末端部分264和265、第一導(dǎo)線260b和260c的下部片段261b和261c、及第二導(dǎo)線270b和270c的下部片段271b和271c形成于電介質(zhì)層292上。末端部分264和265及下部片段261b、261c、271b和271c可以用基本上與圖3實施例中形成初級導(dǎo)線62相同的方式同時用前面指出的構(gòu)成導(dǎo)線62的任何一種材料制成。
一個第二電介質(zhì)層296形成于電介質(zhì)層292、末端部分264和265以及下部片段261b、261c、271b和271c的暴露部分的上方。電介質(zhì)層296可以用與形成層96相同的材料并以與圖3實施例中的層96一樣的方式制成。
電介質(zhì)層延伸入末端部分264和265以及下部部分261b、261c、271b和271c之間的區(qū)域，以防止電流在這些部分和片段之間流動。層296也覆蓋末端部分264和265及下部片段261b、261c、271b和271c，但在末端部分264和265上的點364a、364b及365a、365b處以及位于下部片段261b、261c、271b和271c的點361和371處除外。在圖示的實施例中，采用一種傳統(tǒng)的材料除去工藝，一種顯影工藝除去電介質(zhì)層296位于點361、364a、364b、365a、365b和371上方的部分，從而在層296中形成開口296a，見圖11-13。
加熱元件部件211a-211d形成于第二電介質(zhì)層296上。部件211a-211d的部分貫穿位于末端部分264和265上的點364b和365b上方的電介質(zhì)層296的開口296a，從而加熱元件部件211a-211d與第一導(dǎo)線260a-260c的末端部分264和265直接接觸，見圖11。如圖11A所示，位于點364b和365b上方的每一開口296a的下面部分可以是正方形的?；蛘撸鐖D11B所示，它可以是圓形的，或者如圖11C所示，是環(huán)形的，或者可具有任何其它幾何形狀。加熱元件部件211a-211d可以用和圖3實施例中加熱元件部件11a-11d基本相同的方式以及上面指出的制造加熱元件部件11a-11d的任何一種材料制成。加熱元件部件211a-211d可以是矩形的，如圖9所示。或者部件211a-211d可以是T-型的或具有其它這里沒有詳細指出的形狀。此外，還可提供較小的加熱元件部件，其每一個僅限定出一個單一的加熱元件。
加熱元件212構(gòu)成當(dāng)電流通過部件211a-211d時加熱元件部件211a-211d的被加熱區(qū)。被加熱區(qū)的形狀和尺寸基本上由開口296a的尺寸限定。
加熱元件212，即，在第一導(dǎo)線260a-260d的末端部分264及265和第二導(dǎo)線270a-270d的第二線段274的交界面之間延伸并貫穿開口296a的電阻材料層部分，最好沿第一軸線A1具有一個基本上恒定的橫截面積，該軸線A1大致平行與流過部分264和265及第二線段274之間的電流方向，見圖14。由于每個加熱元件212的橫截面積在電流方向上不變，所以，可以認為每個加熱元件212會均勻發(fā)熱。
由于在本發(fā)明中電流沿一個大致為垂直的軸線流過，該軸通過加熱元件的上表面，即緊靠充墨室的表面，所以每個加熱元件212具有一個沿第二軸A2基本上不均勻的橫截面積，該第二軸A2大致上與第一軸A1垂直。因而，加熱元件部件211a-211d的被加熱區(qū)，也就是加熱元件212的形狀可以為圓柱形的，從而它們具有一個圓形的面對油墨的表面。被加熱區(qū)也可以是空心圓柱體，從而它們具有一個環(huán)形的面對油墨的表面。被加熱區(qū)的形狀由開口296a的形狀決定。如果開口296a是圓形的，被加熱區(qū)的形狀將為圓柱形的。如果開口296a是環(huán)形的，被加熱區(qū)將具有空心圓柱的形狀。因此，被加熱區(qū)或加熱元件212面對油墨的表面可具有一個圓形和曲線形截面，例如，它們可以是圓形或環(huán)形的。它們也可以是具有圓角的正方形或矩形。從而，每個加熱元件212可更容易地被成形，因而把由于油墨內(nèi)氣泡收縮過程中產(chǎn)生的濃縮沖擊波對加熱元件造成的損壞降低到最低限度。由于加熱元件212在電流方向上的橫截面積基本上保持恒定，從而，不必犧牲加熱元件的效率便可獲得這一附加的好處。
基本上，兩個第二導(dǎo)線270a和270d中每一個的全部、第一導(dǎo)線260a的起始部分262、第一導(dǎo)線260b和260c的上部片段361b和361c、第二導(dǎo)線270b和270c的上部部分371b和371c，以及中間部分263均形成于電介質(zhì)層296之上。第二導(dǎo)線270a-270d的第二線段274遍布于加熱元件部件211a-211d，見圖9-11，13，14。部分262和263及片段361b和361c可按與圖3實施例的初級導(dǎo)線68基本相同的方式并采用前面所指出的構(gòu)成初級導(dǎo)線68的任何一種材料制成。導(dǎo)線270a和270d及片段371b和371c可按與圖3實施例中構(gòu)成次級導(dǎo)線70a-70d基本相同的方式并采用前面指出的構(gòu)成導(dǎo)線70a-70d的任何一種材料制成。
第一導(dǎo)線260b的上部片段361b貫穿電介質(zhì)層296上、位于下部片段261b上的點361之一的上方的開口296a，從而與下部片段261b接觸。第一導(dǎo)線260c的上部片段361c貫穿位于下部片段261c上的點361之一上部的電介質(zhì)層296的開口296a，從而與下部片段261c接觸。第二導(dǎo)線270b的兩個上部片段371b貫穿位于下部片段271b上的點371上方的電介質(zhì)層開口296a，從而與下部片段271b相接觸。第二導(dǎo)線的上部片段371c貫穿下部片段271c上的點371上方的電介質(zhì)層296的開口296a，從而與下部片段271c接觸。每一個中間部分263的第一和第二引線263a和263b貫穿相應(yīng)的末端部分264和265上的點364a和365a上方的電介質(zhì)層296的開口296a，從而與這些末端部分264和265相接觸。構(gòu)成第一導(dǎo)線260b一部分的中間部分263的中心片段263c貫穿電介質(zhì)層296上的一個開口296a，從而與下部片段261b相接觸。構(gòu)成第一導(dǎo)線260c一部分的中間部分263的中心片段263d貫穿電介質(zhì)層296的一個開口296a，從而與下部片段261c連接。
在電介質(zhì)層296及第一和第二導(dǎo)線260a-260d和270a-270d的暴露部分上加一個保護層297。該保護層297最好通過公知的沉積工藝技術(shù)由例如Si3N4或SiC構(gòu)成。該層具有從約500埃到約10，000埃的厚度。
在保護層297形成之后，通過黏合劑40將噴口板30固定到保護層297上。
根據(jù)本發(fā)明的第四實施例制成的加熱芯片310示于圖14A，其中類似的標(biāo)號代表類似的部件。在該實施例中，加熱元件部件311直接形成于第一導(dǎo)線260的末端部分264之上。第二電介質(zhì)層296遍布加熱元件部件311的部分。第二導(dǎo)線270的第二線段274形成于電介質(zhì)層296之上，并貫穿層296上的三個開口296a，從而在沿加熱元件部件311的三個相互分隔開來的部分處與加熱元件部件311接觸。加熱元件部件311的每個分隔開來的部分均包括一個加熱元件312。
根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例制成的加熱芯片410示于圖15。該芯片410包括一個含有多個第一和第二導(dǎo)線460和470的主體部分418。主體部分418是按與圖9所示實施例中主體部分218基本相同的方式制成的。
在芯片410上設(shè)置有四個大致為矩形的加熱元件部件411a-411d(在圖9中用虛線表示)。加熱元件部件411a-411d的部分限定出電阻加熱元件412。為便于理解，在圖15中用虛線正方形表示加熱元件412。
圖15中所示的實施例包括三個第一導(dǎo)線460a-460c和四個第二導(dǎo)線470a-470d。每一個第一導(dǎo)線460a-460c均包括第一和第二上部部分462和464及四個下部的第三部分466a-466d。第一部分462的第一端部462a連接到一個接觸片416。第二部分464大致上垂直于第一部分延伸，井與第一部分462成為一個整體。上面連接有一個第二部分464的四個第三部分中的每一個在下面延伸并與四個第二導(dǎo)線470a-470d中不同的一個位于同一直線上。從而，四個第二導(dǎo)線470a-470d中的每一個均位于上方并與第一導(dǎo)線460a-460c中的每一個單一的第三部分位于同一直線上。
一個用與圖9實施例中電介質(zhì)層296相同的方式和相同的材料制成的第二電介質(zhì)層，位于第一和第二部分462和464及第三部分466a-466d之間。加熱元件部件411a-411d形成于該第二電介質(zhì)層上。在第二電介質(zhì)層形成類似于電介質(zhì)層296上的開口296a(未示出)。每一個第二部分464貫穿第二電介質(zhì)層上的四個開口，從而與其相應(yīng)的四個第二部分466a-466d相接觸。類似地，加熱元件部件411a-411d貫穿第二電介質(zhì)層上的開口從而與第二部分466a-466d相接觸。在圖示的實施例中，加熱元件部件411a-411d為矩形，但它們可以是任何形狀的。然而，部件411a-411d不應(yīng)沿第二電介質(zhì)層的上表面延伸而使之位于第二部分464貫穿第二電介質(zhì)層上的開口而與第三部分466a-466d相接觸的部位處。
每一個第二導(dǎo)線470a-470d包括第一和第二上面部分480和482以及一個第三下部部分484。第二電介質(zhì)層遍布下面部分484的部分。第一和第二部分480和482形成于第二電介質(zhì)層上，并貫穿第二電介質(zhì)層上的開口，從而與下面的部分484的對向端接觸。第二部分482也與加熱元件部件411a-411d相接觸。
還可以進一步預(yù)期，第一和第二導(dǎo)線460a-460c和470a-470d的上面部分462、464、480及482可形成于主體部分418的第一電介質(zhì)層(未示出)上，從而，它們位于第二電介質(zhì)層的下方，同時，下面部分466a-466d和484可形成于第二電介質(zhì)層的上表面上。
還可以預(yù)期，圖9實施例中第一和第二導(dǎo)線260a-260c及270a-270d的上面和下面部分和片段可以顛倒過來，從而，上面部分和片段位于第二電介質(zhì)層296的下方而下面部分和片段則位于電介質(zhì)層296上。
權(quán)利要求
權(quán)利要求書1．一種加熱芯片，包括一個主體部分；和至少一個設(shè)置在所述主體部分上的加熱元件，所述主體部分包括至少一個第一導(dǎo)線和至少一個第二導(dǎo)線，用于向所述至少一個加熱元件提供電流。所述第一導(dǎo)線位于一個第一平面上，而所述第二導(dǎo)線位于一個與所述第一平面分隔開來的第二平面上，所述加熱元件位于所述第一和第二導(dǎo)線之間并具有一個沿第一軸線基本恒定的橫截面積，所述第一軸線基本上平行于在所述第一和第二導(dǎo)線之間并通過所述至少一個加熱元件的電流的方向。
2．一種如權(quán)利要求1所述的加熱芯片，其特征在于，所述第一和第二導(dǎo)線與所述加熱元件相接觸。
3．一種如權(quán)利要求1所述的加熱芯片，還包括一個介于所述第一導(dǎo)線和所述加熱元件之間的電流轉(zhuǎn)移層。
4．一種如權(quán)利要求1所述的加熱芯片，其特征在于，所述至少一個加熱元件包括多個加熱元件，所述至少一個第一導(dǎo)線包括多個位于所述第一平面內(nèi)的第一導(dǎo)線，以及所述至少一個第二導(dǎo)線包括多個位于所述第二平面內(nèi)的第二導(dǎo)線。
5．一種如權(quán)利要求4所述的加熱芯片，還進一步包括形成于所述主體部分上的一個加熱元件部件，所述多個加熱元件由所述加熱元件部件限定。
6．一種如權(quán)利要求5所述的加熱芯片，還進一步包括一個電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層覆蓋所述第一導(dǎo)線并具有與所述加熱元件部件的所述部分位于同一直線上的開口，從而允許電流在所述第一和所述第二導(dǎo)線之間并通過所述加熱元件部件的所述部分流過。
7．一種如權(quán)利要求6所述的加熱芯片，其特征在于，所述開口中至少一個是圓形的。
8．一種如權(quán)利要求6所述的加熱芯片，其特征在于，所述開口中至少一個是環(huán)形的。
9．一種如權(quán)利要求6所述的加熱芯片，其特征在于，所述開口中至少一個是正方形的。
10．一種如權(quán)利要求6所述的加熱芯片，其特征在于，所述開口中至少一個是矩形的。
11．一種如權(quán)利要求1所述的加熱芯片，其特征在于，與所述第一軸線基本上成橫向的所述加熱元件的一個表面大致為圓形的。
12．一種如權(quán)利要求1所述的加熱芯片，其特征在于，與所述第一軸線基本上成橫向的所述加熱元件的一個表面大致為環(huán)形的。
13．一種如權(quán)利要求1所述加熱芯片，還進一步包括一個形成于所述主體部分上的加熱元件部件，所述加熱元件由所述加熱元件部件的一部分限定。
14．一種如權(quán)利要求13所述加熱芯片，還進一步包括一個靠近所述加熱元件部件并具有一個開口的電介質(zhì)層，該開口限定了所述加熱元件部件的所述部分的形狀。
15．一種如權(quán)利要求14所述的加熱芯片，其特征在于，所述第二導(dǎo)線貫穿所述開口并與所述加熱元件部件的所述部分接觸。
16．一種如權(quán)利要求15所述的加熱芯片，其特征在于，所述加熱元件部件的所述加熱元件部件的所述部分貫穿所述開口并與所述第一導(dǎo)線接觸。
17．一種如權(quán)利要求1所述的加熱芯片，其特征在于，所述第二平面與所述第一平面垂直的分隔開來。
18．一種噴墨打印頭，包括一個具有至少一個噴口的板，墨滴通過該噴口噴出；以及一個與所述板相鄰并包括一個至少配置有一個加熱元件的主體部分的加熱芯片，所述主體部分包括至少一個第一導(dǎo)線和至少一個第二導(dǎo)線，用于向所述至少一個加熱元件提供電流，所述第一導(dǎo)線與所述第二導(dǎo)線垂直地分隔開來，所述加熱元件位于所述第一和第二導(dǎo)線之間并沿一個第一軸具有基本上恒定的橫截面積，該第一軸基本上平行于在所述第一和第二導(dǎo)線之間并通過所述至少一個加熱元件流過的電流方向。
19．一種如權(quán)利要求18所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述第一和第二導(dǎo)線與所述加熱元件接觸。
20．一種如權(quán)利要求18所述的噴墨打印頭，進一步包括一個介于所述第一導(dǎo)線和所述加熱元件之間的電流轉(zhuǎn)移層。
21．一種如權(quán)利要求18所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述至少一個加熱元件包括多個加熱元件，所述至少一個第一導(dǎo)線包括多個第一導(dǎo)線以及所述至少一個第二導(dǎo)線包括多個第二導(dǎo)線。
22．一種如權(quán)利要求21所述的噴墨打印頭，進一步包括在所述主體部分上形成的加熱元件部件，所述多個加熱元件由所述加熱元件部件限定。
23．一種如權(quán)利要求22所述的噴墨打印頭，進一步包括一個覆蓋所述第一導(dǎo)線并具有和所述加熱元件部件部分位于同一直線上的開口的電介質(zhì)層，以便允許電流在所述第一和第二導(dǎo)線之間并通過所述加熱元件部件流過。
24．一種如權(quán)利要求23所述的噴墨打印頭，其特征在于，至少一個開口是圓形的。
25．一種如權(quán)利要求23所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述開口至少有一個是環(huán)形的。
26．一種如權(quán)利要求21所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述板的部分和所述加熱芯片部分限定出多個充墨室，所述多個加熱元件位于所述加熱芯片上，從而每個所述充墨室具有一個與之相關(guān)聯(lián)的所述加熱元件。
27．一種如權(quán)利要求26所述的噴墨打印頭，其特征在于，至少一個所述加熱元件具有一個面向充墨室的表面，且所述一個加熱元件表面具有一個圓形部分。
28．一種如權(quán)利要求27所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述一個加熱元件表面大致為圓形的。
29．一種如權(quán)利要求27所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述一個加熱元件表面大致為環(huán)形的。
30．一種如權(quán)利要求27所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述一個加熱元件表面的形狀像一個具有圓角的正方形。
31．一種如權(quán)利要求27所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述一個加熱元件表面的形狀像一個具有圓角的矩形。
32．一種如權(quán)利要求26所述的噴墨打印頭，其特征在于，至少一個所述加熱元件具有一個面對所述充墨室的表面且所述一個加熱元件的表面大致為正方形。
33．一種如權(quán)利要求26所述的噴墨打印頭，其特征在于，至少一個所述加熱元件具有一個面對所述充墨室的表面且所述一個加熱元件的表面大致為矩形。
34．一種如權(quán)利要求18所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述加熱元件的一個基本上與所述第一軸線成橫向的一個表面包括一個圓形部分。
35．一種如權(quán)利要求18所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述加熱元件的一個基本上與所述第一軸線成橫向的一個表面大致為圓形。
36．一種如權(quán)利要求18所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述加熱元件的一個基本上與所述第一軸線成橫向的一個表面大致為環(huán)形。
37．一種如權(quán)利要求18所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述加熱元件具有一個沿與所述第一軸大致垂直的第二軸基本上不均勻的橫截面。
38．一種如權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述加熱元件具有一個沿著與所述第一軸線大致垂直的第二軸線基本上不均勻的橫截面。
全文摘要
一種打印頭,包括一個具有多個噴口的板,以及一個與該板連接的加熱芯片,墨滴通過這些噴口噴出。該加熱芯片包括至少一個配置在加熱芯片的主體上的加熱元件。該主體部分包括至少一個第一導(dǎo)線和至少一個第二導(dǎo)線,用于向加熱元件提供電流。第一導(dǎo)線位于一個第一平面內(nèi),而第二導(dǎo)線位于一個與第一平面垂直分隔開來的第二平面內(nèi)。加熱元件位于第一和第二導(dǎo)線之間并沿著一個第一軸線具有一個基本恒定的橫截面積,該第一軸線與電流方向基本平行。
文檔編號B41J2/14GK1204577SQ98103368
公開日1999年1月13日 申請日期1998年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月3日
發(fā)明者阿肖克·穆爾蒂, 史蒂文·R·坎普林 申請人:萊克斯馬克國際公司