[发明专利]流体喷射装置

说明书

背景技术

在典型的喷墨打印系统中，喷墨打印头通过多个喷嘴朝打印介质如纸张喷射流体（例如墨液）滴，以便将图像打印到打印介质上。喷嘴通常被设置成一组或多组，使得当打印头和打印介质相对彼此移动时，从喷嘴以适当顺序喷射墨液，使得字符或其它图像被打印在打印介质上。

通过使电流通过加热元件，热气泡型喷墨打印头从喷嘴中喷射出流体滴，加热元件产生热并使喷发室中的一小部分流体蒸发。电流以持续2微秒量级的脉冲供应。当电流脉冲被供应时，由加热元件产生的热产生快速膨胀的蒸气泡，迫使小液滴从喷发室的喷嘴喷出。当加热元件冷却时，蒸气泡快速坍缩。坍缩的蒸气泡从储器中将更多的流体吸取到喷发室中，以准备从喷嘴喷射另一液滴。

遗憾的是，因为在打印期间喷射过程每秒会重复几千次，坍缩的蒸气泡也具有损坏加热元件的不利影响。蒸气泡的重复坍缩导致对加热元件敷涂的表面材料的气蚀损坏。几百万个坍缩事件每个都会消融涂层材料。一旦墨液渗透加热元件敷涂的表面材料，并接触热的高压电阻器表面，很快就会产生电阻器的快速腐蚀和物理破坏，使加热元件失效。

发明内容

如上文指出的，对热喷墨打印头中加热元件的气蚀损坏会随着时间积累，因为在打印期间膨胀、坍缩的蒸气泡的液滴喷射过程每秒会重复上千次。一旦气蚀已经消融了保护层，加热器就被损坏，不再喷射流体（例如墨液）。

用来减轻气蚀损坏问题的一种常用技术是使加热元件更加健壮，使得它可以更好地抵制来自坍缩的蒸气泡的冲击波。在加热元件上形成的硬保护层提供另外的结构稳定性和与喷发室中流体的电隔离。加热元件通过介电材料与流体隔离，然后用另一材料，如钽覆盖。此保护层被设计成保护加热元件不受气蚀和其它损坏，并提供结构稳定性，产生可靠性提高的加热元件。较厚的保护层可进一步提高加热元件的稳定性。

尽管使用硬保护层来保护加热元件不受坍缩气泡冲击的影响，但此方法具有一些缺点。例如，硬保护层易于吸收冲击能量，而不是分散冲击能量。这可能导致更快速地破坏保护层和下面的加热元件。此外，尽管提供更厚的保护层可进一步延迟这种破坏，但更厚的保护层充当更大的散热器，其耗散了由加热元件产生的热。因此，随着保护层厚度的增加，为了通过喷嘴喷发液滴，也必须增大加热元件产生的热量。厚的保护层还表现出热滞性，因此保护层的温度滞后于加热元件的温度。加热滞后时间可引起喷射响应时间的问题，以及在其冷却时粘到保护层表面的问题。这些问题会降低从加热元件传导的热量，从而降低打印头适当地喷射墨液的能力。

本公开的实施例通过使用气蚀阻挡结构改善了上文提到的缺点，气蚀阻挡结构具有硬的顶层和相邻的软的底层，硬的顶层抵制在气蚀影响下的变形，软的底层耗散来自坍缩的蒸气泡的冲击波的能量。这种在较软材料上具有硬材料的组合层比单独任一材料的单一层更好地抑制了气蚀损坏。

在一个实施例中，例如，流体喷射装置包括薄膜加热电阻器部分，薄膜加热电阻器部分具有加热电阻器和设置在所述加热电阻器上的双层结构。双层结构包括顶层和底层，顶层具有的硬度是底层硬度的至少1.5倍。

在另一实施例中，流体喷射装置包括薄膜加热电阻器部分，薄膜加热电阻器部分具有多个加热电阻器；流体阻挡层，其被设置在所述薄膜加热电阻器部分之上；相应的流体腔室，其形成在所述阻挡层中且处于相应的加热电阻器之上；孔板，其具有形成于相应的流体腔室和加热电阻器之上的喷嘴、所述装置进一步包括气蚀阻挡结构结构，其具有设置于所述流体腔室之间的顶层和底层，其中，所述顶层具有的硬度是所述底层硬度的至少1.5倍。

在另一实施例中，制造流体喷射装置的方法包括：形成具有多个加热电阻器的薄膜加热电阻器层；在所述电阻器层上形成介电钝化层；在所述介电钝化层上形成气蚀阻挡结构的底层。所述方法进一步包括在所述底层上形成气蚀阻挡结构的顶层，所述顶层具有的硬度是所述底层的硬度的至少1.5倍。

附图说明

出于示例的目的，现参照附图来描述本发明的实施例，附图中：

图1示出了根据一个实施例的、可包含流体喷射装置的喷墨打印墨盒的例子；

图2示出了根据一个实施例的示例性热喷墨打印头的透视图；

图3示出了根据一个实施例的示例性热喷墨打印头的局部侧视图；

图4示出了一个图表，其提供了根据不同实施例的、对可适于用在双层钝化结构中的各种示例性薄膜材料进行测量的硬度数据；

图5示出了根据一个实施例的、衬底上的薄膜叠层，其中，双层钝化结构包括插入的介电钝化层和插入的粘合层；