[发明专利]具有改进的腔室壁的液体喷射器

说明书

技术领域

一般说来，本发明涉及整体形成的液体腔室，更具体地说，本发明涉及在喷墨装置和其它液滴喷射器(或液滴喷射装置)中使用的液体腔室。

背景技术

已知按照要求的滴落(或转辙指令(DOD))液体发射装置作为喷墨打印系统(或喷墨印刷系统)中的墨水打印装置(或墨液印刷装置)已经很多年了。早期的装置以压电致动器为基础，比如Kyser等人在美国专利No.3946398和Stemme在美国专利No.3747120中公开的那些装置。喷墨打印的一种当前流行的形式即热喷墨(或者“气泡喷射”)采用电阻加热器以产生蒸汽气泡，所述蒸汽气泡引起液滴发射，如Hara等人在美国专利No.4296421中讨论过的那样。虽然对于液滴喷射器的大多数市场是用于墨水的打印，但是其它的市场正在出现，比如聚合物的喷射，导电墨水的喷射，或者药物的输送。

在过去，打印头的制作涉及到将一个喷嘴板层压到打印头上。用这种方法，将喷嘴对准加热器是有困难的。另外，将喷嘴板的厚度限制在一定的厚度以上。最近已经通过采用光学成像技术的打印头制造过程开发出了整体打印头。通过选择性地添加和减去多种材料的层，在一个基底上构造出部件。

Ohkuma等人在美国专利No.5478606中公开一种用一个喷嘴板整体地制作出墨水流动路径和腔室的方法。图1图示出带有基底1的先有技术装置，所述基底包含电热件2和墨水馈送口3。在可溶解的树脂的顶部形成可用光学成形出图案的树脂5，它确定出包括腔室4的墨水流动路径。随后将可溶解的树脂除去，以形成墨水流动路径和腔室。

在这种形成墨水流动路径和腔室的方法中，把包含电加热件2的基底1与形成墨水流动路径的部件连接起来要依赖于构成形成流动路径的部件的树脂5的粘接作用力。在喷墨头中，在正常的使用状态下，流动路径和腔室总被墨水充满，从而使得在基底与形成流动路径的部件之间 的连接部分的周边总与墨水接触。因此，如果仅只靠构成形成流动路径的部件的树脂材料的粘接作用力实现连接，由于墨水的影响可能使这种粘接作用变差。而在碱性墨水中所述粘接作用特别地差。

此外，在大多数热喷墨头中，树脂材料在不同的区域粘接到比如氮化硅或氧化硅的无机物层上。在其它区域，所述树脂粘接到用于气穴保护(cavitation protection)的钽材料层(或钽层)上。这一钽层粘接到构成形成流动路径的部件的树脂质材料上的作用力比氮化硅层的粘接作用力要小。因此，树脂可能由钽层上剥落。为了防止出现这种情况，Yabe在美国专利No.6676241中公开了在基底与形成流动路径的部件之间形成一个含有聚酰胺树脂(polyetheramide resin)(或由其组成)的粘接层。在这种情况下，在氮化硅或钽层与连接形成流动路径的部件的树脂之间可以保持改进了的粘接作用。然而，重要的是，必须将这个粘接层形成适当的图案，使得没有任何一部分与电热件接触。将这一层形成图案在制作中包含有额外的步骤，增加了花费，并且降低了生产率。另外，因为构成流动路径件的树脂仍然与墨水接触，所以树脂可能膨胀，使得应力在树脂与粘接层之间扩展，仍然会造成流动路径部件的脱层。

Stout等人在美国专利No.6739519中也公开了一种在一层牺牲的保护层(a sacrificial resist layer)上采用可以光学成形的环氧树脂(photodefinable epoxy)用一个喷嘴板或者替代地用可以光学成形的环氧树脂的两次曝光整体地制作出墨水流动路径和腔室的方法。该专利讨论了在环氧树脂喷嘴板与基底之间持续粘接的问题。因为环氧树脂的热膨胀系数比基底的大得多，在加热器的点火过程中可能出现热应力，导致出现脱层。所述专利提出在喷嘴板与基底之间采用一个底层涂料层(aprimer layer)。然而，环氧树脂的界面仍然非常靠近加热器。

由树脂材料制成的喷嘴板会透气。因此，在喷嘴板下面的腔室中的墨水会越来越多地蒸发。结果，在腔室中的墨水的性质比如粘性可能改变，使得喷射特性变差。另外，由外面进入腔室的空气可能形成气泡，同样会使喷射变差。Inoue等人在美国专利No.6186616中公开了将一个金属层添加到喷嘴板树脂的顶面上，以防止吸收空气。然而，必须特别小心地在树脂与金属层之间形成好的粘接。另外，金属必须与墨水相容，使得金属不会被腐蚀。由于对树脂材料的热限制，不能采用在较高温度下沉积的材料。