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CN1090091C - 喷墨记录头与喷墨记录装置 - Google Patents

喷墨记录头与喷墨记录装置 Download PDF

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Abstract

一种喷墨记录头，包括一个具有用于排放墨液的排放口的墨流通路，一个用于热积累的下层，一个装在下层上的电阻层，一对装在电阻层上用于向该电阻层施加一电信号的导线电极，以及对应于墨流通路装设使用导线电极之间的电阻层作为热产生部分的一个电热转换器，其中热产生部分在被驱动时具有高温段和低温段，并且防护层厚度变化的边界位于低温段。

Description

喷墨记录头与喷墨记录装置
本发明涉及喷墨记录头与使用该记录头的喷墨记录装置。
例如日本专利申请公开No.54-51837中所透露的喷墨记录系统具有不同于其它喷墨记录系统的特征在于，其排放液滴的驱动力是通过向液体施加热能而取得的。具体而言，在上述发表的公报中所透露的喷墨记录方法中，液体通过施加热能被加热而形成一个气泡，并由气泡形成所产生的力的作用液滴通过记录头的喷嘴部分的排放口被排放而能够沉积到移动的介质上以便在其上记录信息。
用于喷墨记录系统的喷墨记录头(以下简称为“记录头”)装有液体排放部分。该液体排放部分一般包括一个用于排放液体的排放开口，一个与排放开口连通的液路，以及一个装在液路中用于向液体施加热能的热产生装置。热产生装置的一个例子是一种电热换能器，该换能器包括一个用于热积累的下层，一个具有热产生部分的电阻层，一对用于向电阻层供电的导线电极，以及用于防护该导线电极避免墨液的防护层。
从记录头设计的观点而言，防护层的形成越薄越好，或者最好是不形成防护层，以便有效地向墨液传送热能。但是在普通的记录头中，必须在热产生部分和导线电极之间的边界部分的上面和周围厚的防护层，以便防护导线电极，因为为了减少电阻而形成厚的导线电极带有很大高度的电极模板。
另一方面，由于电阻层具有高的电阻，与导线电极相比电阻层相对的薄。因而，防护层在电阻层(在导线电极对之间并在其上没有形成导线电极的区域)的热产生部分可做得薄。
日本专利申请公开No.60-236758提出在热产生部分形成薄的防护层。可是，它没有具体考虑在哪里使用的防护层要薄。
日本专利申请公开No.63-191645透露了装在覆盖了热产生部分的有机防护层部分的电阻层之下的导线电极，以便降低有机防护层部分的温升，因为有机防护层的耐热性较低。可是，使用这一结构考虑了防护层的耐久性，但是与电阻层的关系没有考虑。
日本专利申请公开No.55-126462透露了没有防护层的一种层结构。在这种层结构中电阻层应当具有足够的阻墨性，在高温下具有良好的电化学性质，并能够阻挡由于气泡消失所引起的气穴作用。用于具有以上性质的电阻层的适当的材料包括日本专利申请公开No.01-46769中所透露的Al-Ta-Ir，以及日本专利申请公开No.02-55131中所透露的Ta-Ir。
然而，在热产生部分具有较薄的防护层的记录头中，排放耐久性随防护层的厚度而变化，并可能在排放性能上劣化。
劣化的排放特性是通过以下的故障分析出的原因所引起的结果而发现的。第一个原因在于，在防护层薄的部分出现裂缝，墨通过所形成的裂缝渗透而同电阻层在在高温下发生反应而使之破坏。第二个原因在于，防护层对电阻层的热应力在防护层薄的部分破坏了电阻层。而且，在导线电极层上形成相对较厚的防护层以便覆盖电极模板水平差，并在热产生部分上尽可能薄地形成。因而，在热产生部分和导线电极的模板边界之上和周围的热产生部分上面存在防护层厚区域和薄区域(见图9A与9B)。当电阻层的热产生部分产生热时，电阻层的厚区域和薄区域之间的热扩散差在这些区域之间施加了应力而引起防护层的开裂，或者通过与已经通过防护层的裂缝渗透的墨的高温反应损害下电阻层而最后破坏电阻层。另外，在防护层的厚的部分和薄的部分的边界之下的电阻层可能被上述防护层的应力破坏。
特别在本发明中，使用了一种通过墨液的膜沸腾的压力而排放墨液的喷墨系统，并且热是在电阻层的热产生部分中在很短的时间内突然产生的，以便向上防护层施加大的热应力。该应力在防护防护厚度变化的部分较强。
另一方面，在使用使得电阻层的热产生部分与墨液直接接触(即在热产生部分没有电阻层，见图10A与10B)的记录头的类似的墨液排放试验中，类似于具有防护层的记录头，耐久性是围绕防护的和未防护的区域之间的边界而变化的。
作为故障分析的结果，类似于上述第二个原因，第一个原因是在热产生时在电阻层的防护的与未防护的区域之间的防护层中大的应力差。这一情形下的第二个原因是电化学反应。特别当对于较弱的电流驱动电阻层做得较薄以便提高表层电阻目的在于使用廉价的驱动元件时，电阻层中的电位差变得较大，这加速了电化学反应而在短时间内引起电阻层的破坏。
以下对于一种层结构考虑了由于电化学反应致使的电阻层的破坏，其中使得热产生部分直接与墨液接触。由于电化学反应致使的电阻层的破坏被认为是以下原因的结果：
(1)碱金属离子冲击负电极部分：电阻层与热累积层特别是在电阻层模板的端部易于受到电化学反应的侵蚀，以及，
(2)电阻层在正电极部分的溶解。
该电化学反应被以下因素加速：
(i)电压：对于电阻层的较高的驱动电压增加了热产生部分中的电位差，加速了电化学反应。
(ii)温度：由于电化学反应是一种化学反应，较高的温度自然加速了该反应。这与驱动电压对气泡形电压及驱动脉冲宽度的比率相关。
(iii)加热温度：电化学反应的进程与一个脉冲内加热的时间，或者驱动脉冲宽度相关。
(iv)墨液的种类：电化学反应自然受到包含在墨液中的离子种类的影响。
(iv)电阻层的材料和厚度：电化学反应自然与电阻层的材料有关。在被破坏之前所经过的时间取决于层厚。层越厚，破坏之前所经过的时间越长。
电化学反应的进程随以上原因而变化。特别，在使用较廉价的驱动元件以较弱的电流驱动下，对于电阻层需要较高的面电阻，这就降低了排放的耐久性。
在较高的面电阻处的较低的耐久性是如下考虑的。较高的面电阻增加了电阻层中的电位差而加速了电化学反应。厚度较小的电阻层结果是较差的抗电化学反应性质。这两个原因可能降低喷射的耐久性。
而且，电化学反应被各种因素加速，诸如带有一定的电阻层模板设计的较高的驱动电压；由于为了成本降低在均匀的驱动电压下记录头生产中的变化而引起的电阻层较高的最大温度；以及对于各种记录纸使用各种墨液。因而，需要电化学上更为稳定的层材料和层结构。
如上所述，需要一种措施以适合防护层厚度在热产生部分的变化以便改进排放耐久性，而不论在电阻层的热产生部分上的防护层是否存在。
本发明的一个目的是提供一种喷墨记录头。该记录头显示出与墨液种类无关的优秀的排放耐久性，并可以低成本生产而没有上述的缺点。
本发明的另一目的是提供一种使用以上喷墨记录头的喷墨记录装置。
根据本发明的第一方面，提供了一种喷墨记录头，包括一个具有用于排放墨液的排放口的墨流通路，一个用于热积累的下层，一个装在下层上的电阻层，一对装在电阻层上用于向该电阻层施加一电信号的导线电极，以及对应于墨流装设使用导线电极之间的电阻层作为热产生部分的一个电热转换器，其中热产生部分在被驱动时具有高温段和低温段，并且防护层厚度变化的边界位于低温段。
在喷墨记录头的一个实施例中，高温段和低温段通过使得形成热产生部分的电阻层的宽度不均匀而被提供。
在喷墨记录头的另一个实施例中，高温段和低温段通过使得形成热产生部分的电阻层的厚度不均匀而被提供。
在喷墨记录头的另一个实施例中，高温段和低温段通过使得对应于热产生部分的下层的厚度不均匀而被提供。
在喷墨记录头的另一个实施例中，高温段和低温段通过使得对应于热产生部分的下层的热传导率不均匀而被提供。
在喷墨记录头的另一个实施例中，防护层厚度变化的边界为防护层薄区域和厚区域之间的边界。
在喷墨记录头的另一个实施例中，防护层厚度变化的边界为具有防护层的区域和没有防护层的区域之间的边界。
在本发明的另一方面，提供了具有以上喷墨记录头和用于传送记录介质的装置的喷墨记录装置。
本发明使得能够减少防护层的厚度，或者省略防护层而不会降低记录头的耐久性，由此可达到整个记录头能量的节省，并可降低在打印期间记录头体的温升。
进而，本发明的喷墨记录头具有高排放耐久性，并由于喷嘴中的充分的发泡稳定性和高的排放稳定性而给出高的打印质量和高的打印稳定性。
由于高的排放稳定性，可获得较低的驱动电流强度和均匀的驱动电压的比较廉价的驱动单元，使得喷墨记录头可以较低的成本生产。
而且，使用该喷墨记录头的喷墨记录装置由于记录头对于各种墨液的的高度稳定性可适用于各种打印纸。
图1A与1B是分别表示本发明的喷墨记录头第一实施例加热器板剖面和平面视图；
图2A与2B是分别表示本发明的喷墨记录头第二实施例加热器板剖面和平面视图；
图3A与3B是分别表示本发明的喷墨记录头第三实施例加热器板剖面和平面视图；
图4A与4B是分别表示本发明的喷墨记录头第四实施例加热器板剖面和平面视图；
图5A与5B是分别表示本发明的喷墨记录头第五实施例加热器板剖面和平面视图；
图6A与6B是分别表示本发明的喷墨记录头第六实施例加热器板剖面和平面视图；
图7A与7B是分别表示本发明的喷墨记录头第七实施例加热器板剖面和平面视图；
图8A与8B是分别表示本发明的喷墨记录头第八实施例加热器板剖面和平面视图；
图9A与9B是分别表示普通的喷墨记录头加热器板剖面和平面视图；
图10A与10B分别表示普通的喷墨记录头加热器板剖面和平面视图；以及
图11是本发明的喷墨记录头透视图。
以下参照附图更为详细说明本发明。
图1A与1B示出本发明的第一实施例喷墨记录头的加热器板的一例。图1B是加热器板的平面图，而图1A是沿图1B中1A-1A线所取的剖视图。图1A中，加热器板包括一个基片101，一个用于热积累的下层102，一个电阻层103，一对用于向电阻层供电的导线电极104，一个用于防护电阻层和导线电极避免墨液的防护层，一个第二防护层106，以及一个第三防护层107。数码108表示该导线电极对之间的电阻层的热产生部分，数码109表示防护层105的薄区域。图1B中，数码108表示热产生部分，数码109表示防护层的薄区域。
装设第二防护层是为了延缓气泡消失时所引起的空穴作用。装设第三防护层(有机防护层等)是为了进一步减小墨液渗透所引起的短路和损害。这些防护层是选择装设的以便改进性能。对于图2A，2B，3A，3B，4A及4B中第二和第三防护层也是如此。
第一实施例的特征在于电阻层模板的宽度部分地被改变，以形成被驱动时的高温段和低温段，并且防护层厚度变化的边界位于低温段上。换言之，电阻层103热产生部分108的模板宽度做得比较宽以便减少热产生部分108和导线电极层104之间的模板上和周围的电流密度。因而，在模板上和周围降低了温升而提供了低温段。通过使得其防护层的厚度变化的边界位于低温段，在以上模板上和周围防护层105中所产生的热应力可被降低。
在热产生部分中的上述模板的部分过大的模板宽度增加了模板宽度的变化率引起电流向变化的部分集中，导致热产生部分的破坏或者损坏。模板宽度变化的比率(A/B)最好在范围1.1到2.8的范围，更好是在1.2到2.5。
导线电极层之下的电阻层模板的宽度没有特别的限制，但是最好大于热产生部分的模板宽度(A)，并可与热产生部分的模板宽度(B)相同，如图1B所示。
进而在第一实施例中，如图1A和1B所示防护层的薄区域109在驱动时变为高温段的热产生部分的区域上形成。这一薄防护层区域109在电阻层的上述热产生部分上形成，使得该防护层的厚区域与薄区域位于热产生部分上述宽的模板宽度带上面(驱动时的低温段)，在热产生部分与导线电极层之间的模板的邻域之中。由于宽模板宽度带在驱动时引起较小的温升，故在热产生部分的宽模板带上的防护层的薄区域和厚区域之间的边界中产生的热应力较小，因而较少发生热应力所引起的防护层或者电阻层的破坏或者损坏。
薄防护层区域109是这样形成的，使得不在上述模板上面或者周围的防护层的薄区域和者厚区域之间任何其他边界位于热产生部分之外。这在先有技术(图9B和图10B)中也采用了。
在图1A和1B的第一实施例中，其防护层厚度变化的边界是在防护层的薄区域和厚区域之间的边界(第五实施例的特点)。该边界的位置类似于防护层厚度变化的边界为由防护层覆盖的区域505与非覆盖区域509之间的边界(第六实施例)的情形而决定，如图5A和5B所示。换言之，在电阻层的热产生部分没有由防护层防护而直接与墨液接触的加热器板中防护层覆盖的区域和非覆盖区域之间的边界类似于以上第一实施例位于热产生部分的宽模板宽度带上。
图2A与2B表示本发明的第二实施例的一个喷墨记录头的加热器板的一个例子。图2B是该加热器板的平面图，而图2A是沿图2A中的线2A-2A所取的剖视图。图2A中，加热器板包括一个基片101，一个用于热积累的下层102，一个电阻层203，一对用于向电阻层供电的导线电极层104，一个用于防护电阻层和导线电极避免墨液的防护层105，一个第二防护层106，以及一个第三防护层107。数码208表示该导线电极对之间的电阻层的热产生部分，数码109表示防护层105的薄区域。图2B中，数码208表示热产生部分，数码109表示防护层的薄区域。
第二实施例的特征在于电阻层的厚度部分地被改变，以形成被驱动时热产生部分的高温段和低温段，并且防护层厚度变化的边界位于低温段上。换言之，在热产生部分208和导线电极层104之间的模板上和周围，热产生部分208的电阻层203模板宽度做得比较厚，以便减少其中的的电流密度。从而，在模板上和周围降低了温升而提供了低温段。通过使得其防护层的厚度变化的边界位于低温段，在以上模板上和周围防护层105中所产生的热应力可被降低。
在热产生部分中电阻层的部分过大的厚度增加了厚度的变化率，引起电流向变化的部分集中，导致热产生部分的破坏或者损坏。模板厚度变化的比率(G/F)最好在1.1到2.5的范围，更好是在1.2到2.0。
导线电极层之下的电阻层的厚度没有特别的限制，但是最好大于热产生部分的厚度(F)，并可与热产生部分的厚度(G)相同，如图2A中所示。
进而在第二实施例中，如图2A和2B所示，防护层的薄区域109在驱动时变为高温段的热产生部分的区域上形成。这一薄防护层区域109在电阻层的上述热产生部分上形成，使得该防护层的厚区域与薄区域位于热产生部分上述厚带上面(驱动时的低温段)，在热产生部分与导线电极层之间的模板的邻域之中。由于热产生部分的的电阻层的厚带在驱动时引起较小的温升，故在热产生部分的厚带上的防护层的薄区域和厚区域之间的边界中产生的热应力较小，因而较少发生热应力所引起的防护层或者电阻层的破坏或者损坏。
而且薄防护层区域109是这样形成的，使得不在上述模板上面或者周围的防护层的薄区域和者厚区域之间任何其他边界位于热产生部分之外。这在先有技术(图9B和图10B)中也采用了。
在图2A和2B的第二实施例中，其防护层厚度变化的边界是在防护层的薄区域和厚区域之间的边界(第五实施例的特征)。该边界的位置类似于防护层厚度变化的边界为由防护层覆盖的区域505与非覆盖区域509之间的边界(第六实施例)的情形而决定，如图6A和6B所示。换言之，在电阻层的热产生部分没有由防护层防护而直接与墨液接触的加热器板中防护层覆盖的区域和非覆盖区域之间的边界类似于以上第二实施例位于热产生部分的厚层带上。
图3A与3B表示本发明的第三实施例的一个喷墨记录头的加热器板的一个例子。图3B是该加热器板的平面图，而图3A是沿图3A中的线3A-3A所取的剖视图。图3A中，加热器板包括一个基片101，一个用于热积累的下层302，一个电阻层303，一对用于向电阻层供电的导线电极层104，一个用于防护电阻层和导线电极避免墨液的防护层105，一个第二防护层106，以及一个第三防护层107。数码308表示该导线电极对之间的电阻层的热产生部分，数码109表示防护层105的薄区域。图3B中，数码308表示热产生部分，数码109表示防护层的薄区域。
第三实施例的特征在于下层的厚度部分地被改变，以形成被驱动时热产生部分的高温段和低温段，并且防护层厚度变化的边界位于低温段上。换言之，在热产生部分308和导线电极层104之间的模板上和周围的热产生部分之下，与热产生部分之下的其他区域相比，下层302部分地做得比较薄。从而，在模板上和周围延缓了温升而提供了低温段。通过使得其防护层的厚度变化的边界位于低温段，在以上模板上和周围防护层105中所产生的热应力可被降低。
在上述下层部分过薄增加了厚度的变化率，增加了该变化部分温差，导致热产生部分的破坏或者损坏。厚度变化的比率(I/H)最好在0.1到0.9的范围，更好是在0.2到0.8。
导线电极层之下的下层的厚度没有特别的限制，但是最好小于热产生部分的下层的厚度(H)，并可与热产生部分的下层厚度(I)相同，如图3A中所示。
进而在第三实施例中，如图3A和3B所示，防护层的薄区域109在驱动时变为高温段的热产生部分的区域上形成。这一薄防护层区域109在上述的下层上形成，使得该防护层的厚区域与薄区域位于热产生部分中的下层的上述薄带上面(驱动时的低温段)，在热产生部分与导线电极层之间的模板的邻域之中。由于薄的下层带上的电阻层在驱动时较小的温升，故在这一层带的防护层的薄区域和厚区域之间的边界中产生的热应力较小，因而较少发生热应力所引起的防护层或者电阻层的破坏或者损坏。
而且薄防护层区域109是这样形成的，使得不在上述模板上面或者周围的防护层的薄区域和者厚区域之间的任何其他边界位于热产生部分之外。这在先有技术(图9B和图10B)中也采用了。
在图3A和3B的第二实施例中，其防护层厚度变化的边界是在防护层的薄区域和厚区域之间的边界(第五实施例的特征)。该边界的位置类似于当防护层厚度变化的边界为由防护层覆盖的区域505与非覆盖区域509之间的边界(第七实施例)时那样决定，如图7A和7B所示。换言之，在电阻层的热产生部分没有由防护层防护而直接与墨液接触的加热器板中防护层覆盖的区域和非覆盖区域之间的边界类似于以上第三实施例位于热产生部分中的下层薄层带上。
图4A与4B表示本发明的第四实施例的一个喷墨记录头的加热器板的一个例子。图4B是该加热器板的平面图，而图4A是沿图4A中的线4A-4A所取的剖视图。图4A中，加热器板包括一个基片101，一个由低热传导率的材料组成的下层402a，一个由高热传导率的材料组成的下层402b，一个电阻层303，一对用于向电阻层供电的导线电极层104，一个用于防护电阻层和导线电极避免墨液的防护层105，一个第二防护层106，以及一个第三防护层107。数码308表示该导线电极对之间的电阻层的热产生部分，数码109表示防护层105的薄区域。图4B中，数码308表示热产生部分，数码109表示防护层的薄区域。
第四实施例的特征在于下层的材料局部地被改变，以构成被驱动时热产生部分的高温段和低温段，并且防护层厚度变化的边界位于低温段上。换言之，在热产生部分308和导线电极层104之间的模板上和周围的热产生部分之下的区域中比下层的其他区域中，下层局部地是由具有较高热传导率材料做成的。从而，在热产生部分和导线电极之间的模板上和周围延缓了温升而提供了低温段。通过使得其防护层的厚度变化的边界位于低温段，在以上模板上和周围在防护层105中所产生的热应力可被降低。
在热产生部分和导线电极之间的模板上和周围的热产生部分的区域(即驱动时的低温区域)下面的下层的区域402b是由高于热产生部分下层的区域402a(即驱动时的高温区域)的热传导率材料制成的。例如，在高温区域之下的下层的区域402a是由SiO2组成的情形下，低温区域下的下层的区域402b是由具有高于SiO2的热传导率的SiN3，AL2O3等等组成的。
在导线电极之下的下层的材料是没有特别限制的，但是最好为具有高于热产生部分之下的下层的402a区域(驱动时的高温区域)的热传导性的材料，并可以是与热产生部分之下的区域402b的材料相同的材料，如图4A中所示。
进而在第四实施例中，如图4A和4B所示，防护层的薄区域109在驱动时变为高温段的热产生部分的区域上形成。这一薄防护层区域109在上述的下层上的热产生部分形成，使得该防护层的厚区域与薄区域位于热产生部分中的下层的上述高热传导性带之上(驱动时的低温区)，在热产生部分与导线电极层之间的模板的邻域之中。由于较高热传导性材料组成的下层区域上的电阻层在驱动时引起较小的温升，故在这一带的防护层的厚度变化的边界中产生的热应力较小，因而较少发生热应力所引起的防护层或者电阻层的破坏或者损坏。
而且薄防护层区域109是这样形成的，使得不在上述模板上面或者周围的防护层的薄区域和者厚区域之间的任何其他边界位于热产生部分之外。这在先有技术(图9B和图10B)中也采用了。
在图4A和4B的第四实施例中，其防护层厚度变化的边界是在防护层的薄区域和厚区域之间的边界(第五实施例的特征)。该边界的位置类似于当防护层厚度变化的边界为由防护层覆盖的区域505与非覆盖区域509之间的边界(第七实施例)时那样决定，如图8A和8B所示。换言之，在电阻层的热产生部分没有由防护层防护而直接与墨液接触的加热器板中防护层覆盖的区域和非覆盖区域之间的边界类似于以上第四实施例位于热产生部分中的下层的高热传导性区域上。
具有本发明的加热器板的喷墨记录头可用作为在记录介质的记录区域的整个宽度上具有多个排放口的整行型记录头，如图11所示。图11中的记录头包括排放口110，一个加热器板111，一个顶板112，以及一个供墨口113。
本发明对于通过使用热能使得液滴飞出的而进行记录的喷墨记录头或者喷墨记录装置特别有效。
例如这种记录头的及喷墨记录装置的典型构成和原理在美国专利No.4,723,129，以及4,740,796中透露。
基于这种原理的喷墨记录系统适用于即需型和连续型喷墨记录，对于即需型记录特别有效。使用即需型系统，记录如下进行。对应于用于引起液体温度突然上升超过核沸点以便在电热转换器中产生热能的记录信息，向装设在保持液体(墨液)的薄片或者液体通路电热转换器施加一个或者多个驱动信号，由此引起记录头的热激励表面薄膜沸腾而在液体(墨液)中形成与驱动信号一一对应的气泡。墨液通过墨液排放口由气泡的长大和收缩而排放并能够以液滴的形式飞出。
脉冲形驱动信号能够使得连续的气泡的适当长大和收缩达到墨液以良好的响应性喷射在美国专利No.4,463,359以及4,345,262中描述。通过使用在美国专利No.4,313,124所透露的有关热激励表面的低温上升速率所透露的条件记录可更为出色地进行。
如以上本专利说明书中所述，本发明的喷墨记录头可由一个液滴排放口，一个液体通路，以及一个电热转换器(线性液体通路结构或者直角液体通路结构)构成，或者可以是这样一种构造，其中热激励表面设置为如同美国专利No.4,558,333及4,459,600中透露的弯曲的区域。
进而，本发明在包含用于多个电热转换器作为排放部分的共用缝隙的结构(日本专利申请公开No.59-12367中透露)，以及包含一个对应于排放部分的开口以吸收热能压力波的结构(日本专利申请公开No.59-138461中透露)中也是有效的。
本发明对于其长度对应于记录装置的最大记录宽度的整行型喷墨记录头也是有效的。如同上述专利说明书中所透露，整行型记录头可由或者作为多个记录头的组合或者为一个整体结构。
喷墨记录头可以是与其喷墨记录装置的主体可以电连接的可拆卸的喷头型记录头，或者可以从其主体供给墨液，或者可以为与墨盒整体装设的盒式记录头。
至于本发明的喷墨记录装置的构造单元，最好使用用于记录头的恢复装置或者基本的辅助装置以便达到本发明的更为稳定的效果。具体而言，这些装置包括用于记录头的盖，清洁装置，加压和抽吸装置，预热装置，以及预排放装置。
本发明的喷墨记录装置的记录模式可以是黑色或者其他单色模式，可以是使用不同颜色的多色模式，或者使用色混的全彩色模式。
本发明对于上述墨液的薄膜沸腾系统最为有效。
本发明的喷墨记录装置包括用于信息处理装置的图象输出的整体的或者分离的终端，诸如字处理器和计算机，和阅读器结合的复制装置，以及具有发送和接收功能的传真装置。
通过参照例子将详述本发明，但是绝对不是对本发明的限制。例子1-7
具有图1A和1B所示的结构的喷墨记录头被制备。
在作为基片101的硅基片上，通过热氧化形成作为热积累层102的2.0μm厚的SiO2层。通过溅涂在其上形成0.1μm厚的HfB2层作为电阻层103。这一层具有20Ω/□的表面电阻率。再在其上通过蒸汽沉积形成0.005μm厚的Ti层和0.6μm厚的Al层作为导线电极104。
然后通过光刻和蚀刻形成如图1A和1B中所示的用于热产生部分108和导线电极层104的电路模板。图1B中的尺寸C，D，和E分别为100μm，120μm，和140μm，而A和B的尺寸如表1中所示。
通过溅涂在其上形成1.0μm厚的SiO2层作为防护层105。然后通过光刻成形和干蚀部分地去除0.8μm厚的SiO2层形成如图1A和1B中所示的防护层的0.2μm厚的薄区域109。防护层105的薄区域具有40μm的尺寸J，130μm的尺寸K。热产生部分108与导线电极层104之间的模板附近的防护层105的厚区域和薄区域的边界位于该热产生部分的宽模板宽度带(宽度B)。
然后，通过溅涂和随后的光刻和干法蚀刻由Ta以图1A所示的模式形成第二防护层106。最后通过涂敷光敏性的聚酰亚胺并然后通过光刻成形而形成2.0μm厚的第三防护层107。
以上所制备的加热器板用于图11所示的喷墨记录头的生产。在加热器板111上，通过光刻由负DF(干膜)形成喷嘴壁。在其上粘附具有供给墨液的开口113的玻璃顶板112以便覆盖喷嘴壁。最后由加热器板，喷嘴壁，和顶板所构成的所得的组件被切割成规定的形状而同时形成排放开口110。这样就生产了本发明的喷墨记录头。例子8-13
具有2A和2B所示的结构的喷墨记录头被制备。
在作为基片101的硅基片上，通过热氧化形成作为热积累层102的2.0μm厚的SiO2层。通过溅涂在其上形成如表2所示的厚度G的HfB2层作为电阻层203。再在其上通过蒸汽沉积形成0.005μm厚的Ti层和0.6μm厚的Al层作为导线电极104。
然后通过光刻和蚀刻形成如图2A和2B中所示的用于热产生部分208和导线电极层104的电路模板。通过光刻成形和干蚀使得热产生部分208的一部分变薄到所需的厚度，如图2A所示。薄带的厚度(F)如表2所示。热产生部分的薄带的尺寸为20μm×100μm。100μm这一尺寸对应于图2A中的尺寸L。
通过溅涂在其上形成1.0μm厚的SiO2层作为防护层105。然后通过光刻成形和干法蚀刻部分地去除0.8μm厚的SiO2层形成如图2A和2B中所示的防护层的0.2μm厚的薄区域109。与例子1-7类似，防护层的薄区域具有40μm的尺寸J，130μm的尺寸K。热产生部分108与导线电极层104之间的模板附近的防护层105的厚区域和薄区域的边界位于该热产生部分208的厚带(厚度G)之上。
然后，通过溅涂和随后的光刻和干蚀由Ta以图2A所示的模式形成第二防护层106。最后通过涂敷光敏性的聚酰亚胺并然后通过光刻成形而形成2.0μm厚的第三防护层107。
以上所制备的加热器板用于图11所示的喷墨记录头的生产。在加热器板111上，通过光刻由负DF(干膜)形成喷嘴壁。在其上粘附具有供给墨液的开口113的玻璃顶板112以便覆盖喷嘴壁。最后由加热器板，喷嘴壁，和顶板所构成的所得的组件被切割成规定的形状而同时形成排放开口110。这样就生产了本发明的喷墨记录头。例子14-17
制备具有3A和3B所示的结构的喷墨记录头。
在作为基片的硅基片上，通过热氧化形成作为热积累层302的SiO2层。这一热氧化按两步骤进行。在第一热氧化步骤中，进行热氧化以形成厚度I的SiO2层。在随后的步骤中，通过CVD形成Si3N4薄膜，部分的Si3N4薄膜从SiO2下层厚度做得较大的(厚度H)的区域中去除，在用于薄下层部分(厚度I)的区域上留下Si3N4薄膜。已经去除了Si3N4薄膜的区域具有30μm×100μm的尺寸。100μm的尺寸对应于图3A中的尺寸M。在第二热氧化步骤中，在去除了Si3N4的区域上，进而形成厚度H的SiO2层。在热氧化之后，通过蚀刻去除Si3N4薄膜。这样在基片上形成具有局部不同厚度的下层302。层厚H与I示于表3之中。
通过溅涂在其上形成厚度0.1μm的HfB2层作为电阻层303。在其上通过蒸汽沉积形成0.005μm厚的Ti层和0.6μm厚的Al层作为导线电极104。然后通过光刻和蚀刻形成如图3A和3B中所示的用于热产生部分308和导线电极层104的电路模板。
通过溅涂在其上形成1.0μm厚的SiO2层作为防护层105。然后通过光刻成形和干法蚀刻部分地去除0.8μm厚的SiO2层形成如图3A和3B中所示的防护层的0.2μm厚的薄区域109。与例子1-7类似，防护层的薄区域具有40μm的尺寸J，130μm的尺寸K。热产生部分308与导线电极层104之间的模板附近的防护层105的厚区域和薄区域的边界位于下层302的薄带(厚度I)之上。
然后，通过溅涂和随后的光刻和干法蚀刻由Ta以图2A所示的模式形成第二防护层106。最后通过涂敷光敏性的聚酰亚胺并然后通过光刻成形而形成2.0μm厚的第三防护层107。
以上所制备的加热器板用于图11所示的喷墨记录头的生产。在加热器板111上，通过光刻由负DF(干膜)形成喷嘴壁。在其上粘附具有供给墨液的开口113的玻璃顶板112以便覆盖喷嘴壁。最后由加热器板，喷嘴壁，和顶板所构成的所得的组件被切割成规定的形状而同时形成排放开口110。这样就生产了本发明的喷墨记录头。例子18
制备具有4A和4B所示的结构的喷墨记录头。
在作为基片的硅基片整个表面上，形成厚度2.0μm的Si3N4层作为下层。然后其热传导性将被降低的下层的带402a中的Si3N4通过光刻和蚀刻被去除带尺寸为30μm×100μm。100μm的这一尺寸对应于图4A中的尺寸N。在除了蚀刻的带之外的区域上，形成光刻胶图形。然后通过溅涂形成厚度2.0μm的SiO2层402a。然后去除该光刻胶。
通过溅涂在其上形成厚度0.1μm的HfB2层作为电阻层303。在其上通过蒸汽沉积形成0.005μm厚的Ti层和0.6μm厚的Al层作为导线电极104。然后通过光刻和蚀刻形成如图4A和4B中所示的用于热产生部分308和导线电极层104的电路模板。
通过溅涂在其上形成1.0μm厚的SiO2层作为防护层105。然后通过光刻成形和干法蚀刻部分地去除0.8μm厚的SiO2层形成如图4A和4B中所示的防护层的0.2μm厚的薄区域109。与例子1-7类似，防护层的薄区域具有40μm的尺寸J，130μm的尺寸K。热产生部分308与导线电极层104之间的模板附近的防护层的厚区域和薄区域的边界位于由高热传导性材料制成的下层的带402b之上的电阻层的部分。
然后，通过溅涂和随后的光刻和干法蚀刻由Ta以图4A所示的模式形成第二防护层106。最后通过涂敷光敏性的聚酰亚胺并然后通过光刻成形而形成2.0μm厚的第三防护层107。
以上所制备的加热器板用于图11所示的喷墨记录头的生产。在加热器板111上，通过光刻由负DF(干膜)形成喷嘴壁。在其上粘附具有供给墨液的开口113的玻璃顶板112以便覆盖喷嘴壁。最后由加热器板，喷嘴壁，和顶板所构成的所得的组件被切割成规定的形状而同时形成排放开口110。这样就生产了本发明的喷墨记录头。例子19
以如同例子18中类似的方式制备喷墨记录头，所不同之处在于使用Al2O3代替Si3N4。例子20-26
制备具有图5A和5B所示的结构的喷墨记录头。
在作为基片101的硅基片上，通过热氧化形成作为热积累层102的2.0μm厚的SiO2层。通过溅涂在其上形成0.1μm厚的Ta-Ir层作为电阻层103。这一层具有15Ω/□的面电阻率。再在其上通过蒸汽沉积形成0.005μm厚的Ti层和0.6μm厚的Al层作为导线电极104。
然后通过光刻和蚀刻形成如图5A和5B中所示的用于热产生部分108和导线电极层104的电路模板。图5B中的尺寸C，D，和E分别为100μm，120μm，和140μm，而A和B的尺寸如表5中所示。
通过施涂在其上形成2.0μm厚的聚酰亚胺层作为防护层505。然后通过光刻成形去除防护层505的一部分而给出非防护区域509。该非防护区域具有40μm的尺寸J，130μm的尺寸K。热产生部分108与导线电极层104之间的模板附近的由防护层505所防护的区域与非防护区域509的边界位于该热产生部分的宽模板宽度带(宽度B)上。
以上所制备的加热器板用于图11所示的喷墨记录头的生产。在加热器板111上，通过光刻由负DF(干膜)形成喷嘴壁。在其上粘附具有供给墨液的开口113的玻璃顶板112以便覆盖喷嘴壁。最后由加热器板，喷嘴壁，和顶板所构成的所得的组件被切割成规定的形状而同时形成排放开口110。这样就生产了本发明的喷墨记录头。比较例子1
如同例子1-7类似的方式制备具有图9A和9B所示的结构的喷墨记录头，所不同之处在于热产生部分造成为如图9A和9B所示的带有20μm的尺寸A的形状。比较例子2
如同例子20-26类似的方式制备具有图10A和10B所示的结构的喷墨记录头，所不同之处在于热产生部分造成为如图10A和10B所示的带有20μm的尺寸A的形状。热应力耐久性的评价(CST方法)
根据CST方法通过检测在破坏(断裂)之前所经过的时间评价加热器板。破坏之前所经过的时间越常，则热应力耐久性越高。
喷墨头在以下运行条件下驱动，并且测量在破坏之前所施加的脉冲数(破坏脉冲数)作为破坏之前所经过的时间指标；驱动电压：1.2倍于泡沫形成电压驱动脉冲宽度：3.0μsec，驱动频率：3.0kHz。
通过破坏脉冲数对于被取为1的基准例子的喷墨头的脉冲数的相对数值来表示评价的结果。通过排放耐久性试验的评价
记录头被充以墨液，进行实际的墨液排放试验。
测量破坏之前所经过的时间。驱动条件如下；驱动频率：3kHz，驱动脉冲宽度：3μsec，驱动电压：1.2倍于泡沫形成电压，墨液组成：77％重量的水，12％重量的二甘醇，7％重量的尿素，以及4％重量的染料(C.I.食用黑Food Black2)。
结果如表6中所示。破坏之前所经过的时间由对于被取为1的基准例子2的喷墨头的脉冲数的相对数值来表示。
                             表1
       尺寸A           尺寸B           破坏脉冲数
       (μm)           (μm)            (相对值)例子1          20             30                60002          20             55                 7003          30             50                40004          20             50                50005          20             40                50006          20             22                 5007          20             25                2000比较例子1          20             20                   1
                            表2
       尺寸F          尺寸G             破坏脉冲数
       (μm)          (μm)              (相对值)例子8         0.1            0.2                 50009         0.05           0.07                900010        0.1            0.25                 30011        0.1            0.15                700012        0.1            0.11                 40013        0.1            0.12                4000比较例子1         0.1            0.1                    1
                         表3
       尺寸F          尺寸G           破坏脉冲数
       (μm)          (μm)            (相对值)例子14        2.0            0.7              600015        2.0            0.2               50016        1.0            0.5              400017        2.0            1.8               700比较例子1         2.0            2.0                 1
                               表4
          材料         破坏脉冲数(相对值)例子18          SiN4               500019          Al2O3             3000比较例子1           SiO2                  1
                          表5
     尺寸A         尺寸B          破坏脉冲数
     (μm)         (μm)           (相对值)例子20      20            30                800021      20            55                 90022      30            50                500023      20            50                700024      20            40                800025      20            22                 90026      20            25                3000比较例子2       20            20                   1
                     表6
       破坏之前时间(相对值)例子1                               80008                               600014                              500018                              500020                              5000比较例子1                               22                               1

Claims (15)

1.一种喷墨记录头，包括一个具有用于排放墨液的排放口的墨流通路，一个电热转换器相应于墨流通路提供，并且包括一个下层用于热积累，一个电阻层装在下层上，以及一对导线电极装在电阻层上用于向电阻层施加电信号，电阻层的一部分被装设在导线电极之间并且形成一个热产生部分；以及
一个防护层，装设在电热转换器上用于保护电热转换器，防护层在热产生部分上具有一个薄部分，其厚度小于作为防护层另一部分的厚部分的厚度，其中热产生部分具有一个高温段和一对低温段，该高温段具有一对端部，每个低温段被设置成与高温段的一个相关联的所述端部邻近和接触，该高温段和该对低温段一起具有一个连续的平坦表面，其中防护层的薄部分定位在该高温段上，并且防护层的薄部分与其他部分相连续以变化厚度的边界部分被定位在低温段上。
2.根据权利要求1的喷墨记录头，其中通过使形成热产生部分的电阻层的宽度不均匀而提供低温段。
3.根据权利要求1的喷墨记录头，其中通过使形成热产生部分的电阻层的厚度不均匀而提供低温段。
4.根据权利要求1的喷墨记录头，其中通过使相应于热产生部分的下层的厚度不均匀而提供低温段。
5.根据权利要求1的喷墨记录头，其中通过使相应于热产生部分的下层的热传导性不均匀而提供低温段。
6.根据权利要求1至5中任何之一的喷墨记录头，其中防护层厚度变化的边界部分是防护层的薄部分和厚部分之间的边界。
7.根据权利要求1至5中任何之一的喷墨记录头，其中防护层厚度变化的边界部分是有防护层的区域和没有防护层的区域之间的边界。
8.一种喷墨记录装置，包括：
根据权利要求1至5的喷墨记录头；以及
用于传送记录介质的装置。
9.一种喷墨记录头，包括：
一个具有用于排放墨液的排放口的墨流通路；
一个电热转换器相应于墨流通路提供，并且包括一个下层用于热积累并具有一个厚度，一个电阻层装在下层上并具有一个宽度和一个厚度，以及一对导线电极装在电阻层上用于向电阻层施加电信号，电阻层的一部分被装设在导线电极之间并且形成一个热产生部分；以及
一个防护层，装设在电热转换器上用于保护电热转换器，防护层覆盖热产生部分的一部分并具有一个厚度，
其中防护层在热产生部分上具有一个薄部分，其厚度小于作为防护层另一部分的厚部分的厚度，其中热产生部分具有一个高温段和一对低温段，该高温段具有一对端部，每个低温段被设置成与高温段的一个相关联的所述端部邻近和接触，该高温段和该对低温段一起具有一个连续的平坦表面，其中防护层的薄部分定位在该高温段上，并且防护层的薄部分与其他部分相连续以变化厚度的边界部分被定位在低温段上，并且被防护层覆盖的热产生部分的一部分位于热产生部分的低温段内，并且防护层还覆盖导线电极。
10.根据权利要求9的喷墨记录头，其中通过使形成热产生部分的电阻层的宽度不均匀而提供低温段。
11.根据权利要求9的喷墨记录头，其中通过使形成热产生部分的电阻层的厚度不均匀而提供低温段。
12.根据权利要求9的喷墨记录头，其中通过使相应于热产生部分的下层的厚度不均匀而提供低温段。
13.根据权利要求9的喷墨记录头，其中通过使相应于热产生部分的下层的热传导性不均匀而提供低温段。
14.根据权利要求9至13中任何之一的喷墨记录头，其中防护层厚度变化的边界部分是防护层的薄部分和厚部分之间的边界。
15.根据权利要求9至13中任何之一的喷墨记录头，其中防护层厚度变化的边界部分是有防护层的区域和没有防护层的区域之间的边界。
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