專利名稱：：鍍有鈀鎳合金的孔板的制作方法鍍有鈀鎳合金的孔板
背景技術：
：噴墨印刷由于具有低印刷噪音，高速記錄能力，和多色彩記錄等原因，已成為一種受歡迎的在各式介質表面，特別是紙表面記錄圖像的方法。此外，噴墨印刷的這些優點對消費者而言可在較低成本下獲得。盡管在噴墨印刷方面已取得了很大的進展，但隨著消費者對更高的速度，更高的分辨率，全彩色圖像信息，增加的穩定性等方面越來越高的要求，在噴墨印刷方面仍要有不斷的改進。
發明內容在本系統和方法的一個方面，一種印刷頭孔板包括一種在其中形成有孔的芯孔板，以及鍍于該芯孔板上的釔-鎳合金。另一種實施方案是一種形成印刷頭孔板的方法，包括形成芯孔板，以及用把-鎳合金鍍該芯孔板。附圖描述了本發明的各種實施方案，并屬于本說明書的一部分。描述的實施方案僅為本系統和方法的例子，而不對其范圍構成限制。圖1是一種示例實施方案的噴墨墨盒的分解透視圖。圖2是一種示例的實施方案的金屬孔板結構的放大視圖。圖3是一種示例的實施方案的包括具有鍍層的金屬孔板的熱噴墨印刷頭的放大一黃斷面^L圖。圖4是一種示例的實施方案的采用4巴-鎳合金鍍金屬孔板的示例方法。圖5是描述一種示例實施方案的電鍍池的簡單框圖。圖6是一種示例的實施方案的具有鍍層的金屬孔板的橫斷面側一見圖。圖7是描述一種示例的實施方案的鈀-鎳合金合金鍍層的粘合性質的圖標。在所有附圖中，相同的標記數字代表類似的但不一定完全相同的元素。具體實施方案本說明書揭露了一種具有鍍(涂)有鈀-鎳合金的金屬孔板的噴墨墨盒。具體而言，該示例系統和方法揭露了一種低成本的多晶鈀-鎳合金涂(鍍)層。金屬孔板中引入鈀-鎳合金提供了較低的形成成本，較薄的涂層，以及改善的耐磨損性。關于本涂層配方和方法的進一步細節將在下面給出。在對本系統和方法的具體實施方案進行揭露和描述之前，應當理解的是本系統和方法并不限于這里揭露的具體的方法和材料，而可能與其有一定的偏差。還應理解的是，本文使用的術語僅是用于描述具體的實施方案，而沒有限制之意。而本系統和方法的范圍將僅由后附的權利要求及其等同物來限定。本文出現的濃度，含量，和其它數據可以范圍的形式表現。應當理解的是，這種范圍形式的使用僅是出于方便和簡潔的目的，應對其進行靈活解釋為不僅包括明確引用作為范圍端點的數值，而且在各單個數值和包含于該范圍內的子范圍也明確引用的情況下，也包括所有的單個數值或子范圍。例如，約1wt%~約20wt。/。的重量范圍應當解釋為不僅包括具體引用的濃度端點值1wt%~約20wt%，而且還包括單個的濃度值如2wt%,3wt%,4wt%,和其內的子范圍如5wt%~15wt%,10wt%~20wto/o等。這里使用的"合金"是指任何含有兩種或多種金屬元素或金屬和非金屬元素的混合物。在以下的描述中，為了解釋的，給出了許多具體的細節以提供對本用于形成鍍有鈀-鎳合金的孔板的系統和方法的全面理解。然而，對于本領域才支術人員而言，顯然本方法可脫離這些具體的細節而實施。在本說明書中使用的"一種實施方案"或"一實施方案"是指與實施方案相關的具體的特征，結構，或特點包含在至少一種實施方案中。在說明書中多處出現的術語"在一種實施方案中"不一定都是指同一實施方案。示例結構圖1示出了根據一種示例實施方案的代表性的熱噴墨墨盒(10)。這里給出的該示例的熱噴墨墨盒(10)是出于示例而非限制的目的。另外，在圖1中示意性地展示出了熱噴墨墨盒(10),關于該熱噴墨墨盒(10)的更詳細的信息及其各種特征在Buck等人的U.S.Pat.No.4,500,895;Cowger等人的U.S.Pat.No.4,794,409;Low等人的U.S.Pat.No.4,509,062;Morris等人的U.S.Pat.No.4,929,969;Baker等人的U.S.Pat.No.4,771,295;Keefe等人的U.S.Pat.No.5,278,584;以及Hewlett-PackardJournal,Vol.39，No.4(August1988)中給出，所有這些文獻均以引用的方式并入這里。繼續參考圖1,熱噴墨墨盒(10)包括外殼(12),其可由任何材料制造而不局限于塑料，金屬或兩者的組合。外殼(12)進一步包括頂壁(16),底壁(18),第一側壁(20),以及第二側壁(22)。在圖l的實施方案中，頂壁(16)和底壁(18)基本上相互平行。類似地，第一側壁(20)和第二側壁(22)也基本上相互平行。外殼(12)進一步包括前壁(24)。由前壁(24)，頂壁(16),底壁(18),第一側壁(20)，和第二側壁(22)包圍的是在外殼(12)內的內室或隔間(30)(圖l中用假想線表示)，其設計用于在其中容納墨水組合物(32)的供應(或者是液體[未包含的]形式，或容納于吸收性泡沫型元件中[未示出])。前壁(24)進一步包括外置的向外延伸的印刷頭支持結構(34),其中包括大體呈長方形的中心空腔(50)。該中心空腔(50)包括示于圖1中的底壁(52),其中形成有墨水排出口(54)。該墨水排出口(54)貫穿外殼(12),而與外殼(12)內的隔間(30)相通，從而墨水材料可從隔間(30)通過墨水排出口(54)/人隔間(30)流出。在中心空腔(50)中還具有正方形的向上延伸的安裝框(56),其功能將在下面討論。如圖1中的所示，安裝框(56)與印刷頭支持結構(34)的前面(60)基本平直(齊平)。根據一種示例的實施方案，安裝框(56)可包括雙延長的側壁(62,64)。繼續參考圖1,印刷頭(80)固定在噴墨墨盒(10)的外殼(12)上(例如連接至向外延伸的印刷頭支持結構(34))。為了便于描述本發明示例的系統和方法，且與傳統的術語達成一致，該示例的印刷頭(80)將在具有固定在一起的兩個主要部件以及位于它們之間的各種次要部件的結構中進行描述。根據一種示例的實施方案，該印刷頭(80)的第一主要部件包括基板(82)，其優選由硅制成。在基板(82)的上表面(84)上采用標準的薄膜制造技術固定了多個獨立供能的薄膜電阻器(86)，其起到"墨水排出器"的作用，并且優選用本領域已知的用于制作電阻器的鉭-鋁組合物制成。在圖1的示意性視圖中僅示出了少量的電阻器(86)，為了更清楚地看清電阻器，以放大的形式示出了電阻器(86)。在基板(82)的上表面(84)上采用照相平版印刷技術還固定了多個金屬導體管(conductivetrace)(90)(例如電路元件)，其與電阻器形成電連通。金屬導體管(90)還與多個位于基板(82)的上表面(84)上的端部(94,95)的類似金屬盤的接觸區域(92)相連通。這些部件在這里組合在一起統稱為電阻器集合(96),這種結構用于輔助從印刷頭(80)選擇性地排除墨水組合物(32),這將在下面作進一步描述。根據一種示例實施方案，可采用許多不同的材料和設計結構來制作電阻器集合(96)。根據一種示例實施方案，電阻器集合(96)可以約為0.5英寸長，且可類似地含有約300個電阻器(86),從而得到每英寸600個點("DPI")的打印分辨率。在其上具有電阻器(86)的基板(82)具有的寬度將優選小于安裝框(56)的側壁(62,64)之間距離"D"。其結果是，在基板(82)的兩側壁上形成墨水流動通道，這樣從中心空腔(50)中的墨水排出口(54)流出的墨水可最終與電阻器(86)接觸以選擇性地排出墨水組合物(32)。此外，根據墨盒(10)的類型，基板(82)還可在其上包括數個其它部件(未示出)。例如，根據一種示例的實施方案，基板(82)可類似地包括用于精確控制電阻器(86)的操作的多個邏輯晶體管，以及如在U.S.Pat.No.5,278,584中描述的傳統結構的"多路信號分離器(demultiplexer)"。該多路信號分離器被用于多路分解輸入的多路信號以及隨后將這些信號分配到不同的薄膜電阻器(86)。為此目的而使用多路信號分離器能夠減小電路的復雜性和數目(例如在基板(82)上形成的接觸區域(92)和管(90))。繼續參考圖1,提供了一薄膜型柔性電路元件(118)與墨盒(10)相連接。根據一種示例的實施方案，該薄膜型柔性電路元件(118)具有在成品墨水盒(10)內"包裹，，在向外延伸的打印頭支持結構(34)的結構。該柔性電路元件(118)通過使用傳統的粘合劑材料(例如本領域已知的用于該目的的環氧樹脂組合物)粘結固定在打印頭支持結構(34)上。該柔性電路元件(118)使得電信號得以從印刷機單元(未示出)向基板(82)上的電阻器(86)(或其它墨水排出器)輸送和傳遞。該薄膜型柔性電路元件(118)進一步包括頂表面(120)和底表面(122)。如圖1中虛線所示，在電路元件(118)的底表面(122)上形成了多個金屬(例如鍍金的銅)電路管(124)。在柔性電路元件(118)的底表面(122)上可應用許多不同的電路管圖案，具體的圖案取決于具體類型的墨盒(10)和印刷系統。還提供了位于電路元件(118)的頂表面(120)上的復數個金屬(例如鍍金的銅)接觸墊(130)。該接觸墊(130)與電路元件(118)的底表面(122)上的下部電路管(124)通過貫穿電路元件(118)的開口或"通孔"(未示出)連通。在印刷機單元中使用墨盒(10)期間，墊(130)與相應的印刷機電極接觸，/人而/人印刷才凡單元傳遞電控制信號至電路元件(118)上的接觸墊(130)和管(124),并最終傳遞到電阻器集合(96)。位于薄膜型柔性電路元件(118)的中間區域(132)內的是窗口(134),其大小可在其內接受一孔板(104)。該印刷頭(80)的第二主要部件固定在基板(82)的上表面(84)上，在它們之間具有多層干涉(intervening)材料層，其中包括一層下面將概要描述的阻隔層。具體地，如圖1所示，提供了孔板(104)用于將選擇的墨水組合物分配到指定的印刷介質材料(如紙)上。根據該示例的系統和方法，孔板(104)包括板元件(106)(在圖1中示意出)，其是由至少一種金屬或塑料芯組合物制成，并鍍有一層把-鎳合金。具體的材料，比率，尺寸，以及在孔板(104)上沉積把-鎳合金的方法中涉及的額外細節將在下面給出。在一種示例的非限制性的代表實施例中，孔板(104)可具有約5-30mm的長度"L"和約3-15mm的寬度"Wr，。上述采用的長度和寬度值僅為了便于說明，本示例的系統和方法可應用于具有任何物理參數的孔板。孔板(104)進一步包括至少一個或優選為多個開口或"孔"(108)。為了描述的目的，示例的孔(108)示于圖1的放大圖中。在一種示例的實施方案中，每個孔(108)可具有約0.01-0.05mm的直徑。在成品印刷頭(80)中，以上列出的所有部件都^L組裝，故每個孔(108)均與基板(82)上的至少一個電阻器(86)(例如"墨水排出器")對齊。其結果是，對給定電阻器(86)進行選擇性供能將導致墨水通過孔板(104)而從期望的孔(108)中排出。如上面提及的，本系統和方法可應用于具有數種尺寸，形狀或空間特性的孔板(104)。此外，在本示例系統和方法中描述的孔板(104)不應局限于任何數目的孔(108)或其布局。相反，根據一種示例的實施方案，孔(108)可在與孔板(104)相關連的板元件(106)上排列成兩排(110,112)。如果采用這樣的孔(108)布局，則電阻器集合(96)上的電阻器(86)(例如基板(82))將排布成相應的兩排(114,116)，這樣電阻器(86)形成的兩排(114,116)就與孔(108)形成的兩排(110,112)基本上重合。關于這類金屬孔板系統的進一步信息例如在Buck等人的U.S.Pat.No.4,500,895中有提供，該專利在此以引用的方式并入。或者，孔板(104)可以是如圖2所示的片狀孔板(200)。如圖中所示，該片狀孔板(200)具有多個互相耦合的孔板(210),其由邊框(220)環繞，以提供對片狀孔板的結構支持和校正。根據該示例的實施方案，每一互相耦合的孔板(210)均可在其內形成數個噴嘴陣列(未示出)，用于選擇性地分配墨水組合物。無論孔板采取何種結構，該示例的系統和方法的孔板包括鍍于基板上的金屬鍍層材料。根據該示例實施方案，該鍍層材料鍍于基板上以增加芯的耐磨損和耐腐蝕性。具體地，熱墨水包括一些活性材料，可導致無鍍層的孔板受到腐蝕。芯材料和金屬鍍層材料的進一步的細節將在下面給出。圖3示出了一種示例實施方案中的與電阻器集合(96)耦合的孔板(104)的放大的橫斷面視圖。如圖3中所示，孔板(104)位于中間的阻隔層(33)上，該阻隔層(33)又隨后耦合到一電阻器集合基板(82)上。孔板(104)包括延伸通過孔寺反的孔(108)。一般而言，孔(108)是如圖3所示的錐形。除了在孔板(104)中形成的孔(108)之外，在載體層(330)上還形成與孔相對應的空間，耦合到電阻器集合基板(82)上的電阻器(86)。根據一種示例實施方案，電阻器可一皮選擇性激活從而以墨滴的形式釋放出墨水組合物(32)。與孔板(104)的初4成接觸可導致在孔纟反上形成劃痕或其它磨損，產生后續噴出(fired)的墨滴錯向或降低打印頭(80;圖1)的精確性。此外，墨水組合物(32)中常含有的溶劑和其它刺激性的材料可導致對孔一反(104)的腐蝕。所以，如圖3所示，該孔玲反包括一鍍有金屬鍍層材料(310)的芯基板(300)。根據一種示例的實施方案，芯基板(300)是相對較軟但可使用的材料，例如鎳。該芯基板(300)用金屬鍍層材料(310)涂布以減少磨損和腐蝕。一般而言，已被用于形成金屬鍍層材料的非反應性材料有如金和鈀。然而，這些材料相對較昂貴，且所需的鍍層厚度增加了孔板(104)的材料成本。與傳統的金屬鍍層材料不同的是，本發明的示例的孔板在其上下表面均鍍有鈀-鎳合金。在這里的示例系統和方法中應用鈀-鎳合金可使金屬鍍層材料(310)薄于傳統的金和鈀鍍層，同時卻提供等同的耐腐蝕和改進的耐磨損性。因此，可制成具有改進的耐磨損性的低成本的孔板。下面將參考圖4-6對在芯(300)孔板(104)上沉積4巴-鎳合金金屬鍍層材料(310)的示例方法進行描述。圖4示出了根據一種示例的實施方案將鈀-鎳合金金屬鍍層材料(310)鍍于芯孔板(104)上的示例方法。如圖4所示，該示例的鍍層方法始于形成芯板(步驟400)。一旦芯板形成后，對芯板表面進行活化，以除去任何的氧化物(步驟405),然后將其浸漬到鈀-鎳合金浴中，形成鈀-鎳合金金屬鍍層材料(步驟410)。下面將提供各鍍層步驟的詳細情況。如圖解說明的，用于將鈀-鎳合金金屬鍍層材料(310)鍍于芯孔板(104)上的示例方法包括形成芯板(步驟400)。參考圖1和2,如先前提及的，芯孔板可采取多種幾何構型，包括但不限于條狀孔板(104;圖1)或片狀孔板(200;圖2)。根據一種示例實施方案，孔板可由任何易于成形的材料形成，這些材料包括但不限于鎳。此外，芯孔板可用任何的形成方法形成，這些方法包括但不限于，電鑄，沖壓，模塑等。—旦形成了芯孔板(步驟400),則可活化芯板表面以除去任何的可能降低隨后沉積的釔-鎳合金的附著性的氧化物(步驟405)。根據一種示例實施方案，可將鎳芯孔板浸漬在鹽酸浴中以除去其表面上存在的任何氧化物。—旦表面經活化(步驟405),可用本發明的示例的釔-鎳合金進行電鍍(步驟410)。根據一種示例的實施方案，用鈀-鎳合金對芯孔板進行電鍍包括將芯孔板(104;圖1)浸漬到單一電鍍浴中。此外，本發明的鈀-鎳合金電鍍方法不一定需要在傳統的鍍鈀化學中所必需的透過酸的粘合劑層。根據一種示例的實施方案，是通過從含有鎳(II)和鈀(II)離子溶液的單一電鍍浴中將合金電沉積到芯孔板上以形成鈀-鎳合金。根據一種示例的實施方案，如圖5中所示，芯孔板(104)或孔片(200)形成了電解電鍍池(500)的陰極。還有惰性陽極(510),陽極形成材料包括但不限于鍍有鉑的鈮或鈦。電源(520)提供恒定的電流穿過鍍金溶液(530)。根據一種示例的實施方案，鎳(II)和鈀UI)離子溶液(530)的pH用氨水或類似的緩沖液控制在7.5。此外，單一電鍍浴還可含有各種表面活性劑，增亮劑，和/或其它添加劑。如上所述，芯孔板(104;圖1)浸漬到電鍍浴(530)中。根據一種示例的實施方案，電鍍浴的溫度維持在約55°C,以使固有機械應力最小化。插入進電鍍浴(530)中后，向電鍍浴提供電鍍電流開始電鍍過程。根據一種示例的實施方案，提供約2.5A/dm2的電流密度，以在芯孔板(104)上形成70:30把鎳的合金組合物。然而，該示例的實施方案可用具有任何把鎳比例的合金實施。根據一種示例的實施方案，芯孔板上的鈀-鎳合金組合物中，鈀可在約50%~80%之間。根據一種示例的實施方案，如圖6所示，在孔板(104)的上下表面均形成鈀-鎳合金鍍層。如圖6所示，芯孔板(300)在其所有的暴露面上均接受鈀-鎳合金金屬鍍層材料(310)。由于鈀-鎳合金的材料特性，由于孔隙度的減少，充分的耐腐蝕性，相當的芯粘附性，和更好的耐磨損性，鍍層可作得比傳統的金和鈀鍍層更薄。根據一種示例的實施方案，由本示例的方法形成的4巴-鎳鍍層可薄至約0.5pm。根據一種示例的實施方案，與傳統的鈀鍍金相比，使用鍍層厚度減少的任何合金最多可降低鍍層材料的成本達70%。并且，才艮據本示例的系統和方法的一種^#〗戈的實施方案，可在鍍金的孔板(104)上涂布任何可促進處理的粘合劑。根據一種示例的實施方案，促進粘合的處理可包括但不限于TaPs。在U.S.Pat.No.6,054,011中可找到關于粘合促進處理的應用和效果的更多的細節，該專利在此以引用的方式全文并入。本示例的系統和方法可在有粘合促進處理或沒有粘合促進處理的條件下實施。實施例上述提及的示例方法用于用鈀-鎳合金(70:30)電鍍數個鎳孔板片。合金化學組成被稱為PallnicII,其由Metalor提供。在形成過程中，僅用到一個電鍍浴，且未使用透過酸的粘合劑層。電鍍浴的化學組成是由鎳(II)和鈀(II)離子溶液構成。溶液的pH通過引入氨水緩沖液而控制在pH約為7.5。此外，在溶液中還加入了表面活性劑，增亮劑，以及其它添加劑。浴溫為55。C,且〗吏用的電流密度為2.5A/dm2。下表1中示出的組合物的大致合金組成為70:30。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表1由表1中給出的化學組成和用量產生的合金為光亮的且在外表上與純鈀類似。用應力片測量得到70:30合金的應力為1.2+/-0.9Gpa。這可與傳統的純4巴的應力19+A7Gpa形成對比。合金的材料性質與金和鈀相比較硬，從而賦予其更好的耐磨損性。與相同厚度的金和鈀相比，孔隙率也較^氐。具體而言，1pm厚的金的孔隙率與0.5prn厚的鈀鎳合金的孔隙率大至相當。1jxm厚的鈀的孔隙率大致為15孔/cm2,接近于0.5jim的鈀鎳合金的孔隙率，后者測試的孔隙率約為20孔/cm2。釔-鎳合金鍍層的耐腐蝕性隨后在一亞組參考墨水中進行測試。將鍍有鈀-鎳合金的金取樣管浸漬到7(TC的各種墨水中28天。所得結果與相同條件的金和鈀形成了很好的對比。為了評價鈀-鎳孔板(140)對中間阻隔層(330)的粘附性，進行了將鍍有鈀-鎳合金和純鈀的孔板附著在單一晶片上的對比實驗。另外制作了包括鍍有TaPs的相同板的第二晶片。TaPs是一種對孔板下側進行的促進粘合處理。將鉭噴賊至板下側，然后在板上碰灑硅烷偶聯劑(SCA)。然后將晶片置于墨水中在約6(TC浸泡16天。在間隔16天的浸泡期后，對板進行粘附性測試。所得結果表明，鍍有鈀-鎳的孔板具有與鈀涂層的板相當的粘附性，如圖7中所示。總之，本發明的鈀-鎳合金鍍層具有與參考墨水中相當的耐腐蝕性。該合金與傳統的金和釔鍍層相比，還具有4支少的孔和更好的耐磨損性。由于充分的耐腐蝕性和改善的耐磨損性，鈀-鎳合金鍍層可薄于傳統的鍍層。這樣，僅在材料一項上就可節省約70%。以上的描述僅示例性地對本系統和方法的示例實施方案進行了描述。這種描述不是窮舉的，或是將系統和方法局限于揭露的任何^f青確形式。在以上教導之下可作出各種變形和改變。該系統和方法的范圍應由以下的權利要求來限定。權利要求1.一種印刷頭孔板(104，200，210)，包括在其中形成有孔(108)的芯孔板芯孔板(104，300)；以及鍍于所述芯孔板(104，300)上的鈀-鎳合金。2.權利要求1的印刷頭孔板(104,200,210)，其中所述4巴-鎳合金含有約50%~80%的4巴。3.權利要求1的印刷頭孔板(104，200,210),其中所述芯孔板(104，300)含有4臬。4.權利要求1的印刷頭孔板(104，200，210),其中所述芯孔板(104,300)含有片孔4反(200)。5.權利要求1的印刷頭孔板(104,200,210)，其中所述鈀-鎳合金厚度約為0.5pm。6—種印刷頭(80),包括電阻器集合(96);和耦合到所述電阻器集合(96)上的孔板集合；其中所述孔板集合包括在其中形成有孔的芯孔板(104，300)以及鍍于所述芯孔板(104,300)上的鈀-鎳合金。7.權利要求6的印刷頭孔板(104,200,210),其中所述把-鎳合金進一步含有增亮劑。8.—種形成印刷頭孔寺反(104,200,210)的方法，包括形成芯孔才反(104，300);以及用4巴-鎳合金對所述芯孔板(104,300)進行電鍍。9.權利要求8的方法，其中用鈀-鎳合金對所述芯孔板(104,300)進行電鍍的步驟包括將所述芯孔板(104,300)浸漬到含有鎳(II)和鈀(III)離子溶液的單一鍍浴中；以及向所述單一鍍浴提供電鍍電流。10.一種印刷頭孔板(104,200,210)，其中所述印刷頭孔板(104，200，210)包括一層由單一鍍浴形成的鈀-鎳層。全文摘要一種鍍金的孔板(104，200，210)包括一在其中形成有孔(108)的芯孔板(104，300)，以及鍍于所述芯孔板(104，300)上的鈀-鎳合金。文檔編號B41J2/16GK101351341SQ200680049885公開日2009年1月21日申請日期2006年7月31日優先權日2005年10月31日發明者K·希基,K·諾蘭,M·格里蒂,S·約翰遜申請人:惠普開發有限公司