專利名稱：：打印頭及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及一種噴墨打印機。更加特別地,本發明涉及一種向記錄介質上噴墨的噴墨打印頭。
背景技術：
：通常,噴墨打印機，做為一種向記錄介質的期望位置噴墨從而形成期望圖像的設備,其包括墨盒。墨盒設置有具有其間容納泡沫和/或墨水的容納空間的盒體，以及設置在盒體的供墨通道一側的打印頭。打印頭具有多于一個的噴嘴，墨水從盒體通過噴嘴提供。根據噴墨機制,打印頭分為熱驅動型噴頭和壓電驅動型噴頭。熱驅動型噴頭使用從諸如加熱器等的熱源產生的熱在墨水中產生泡沫并由此通過氣泡的膨脹力噴墨。壓電驅動型噴頭使用壓電元件利用壓電元件的變形噴墨。圖1示出了一種傳統熱驅動型打印頭。該打印頭10包括基板11、疊置在基板11上用于限定墨腔22的腔層20、以及疊置在腔層20上的噴嘴板30。墨腔22中填充有墨水。墨腔22下設置有用于在墨水中產生氣泡的加熱器13。噴嘴板30具有多于一個的用于噴墨的噴嘴32。參照疊置在墨腔22下的打印頭10的結構,在硅材料的基板11上按順序疊置絕緣層12、加熱器層13、為加熱器層13提供電流的引線層14、用于保護加熱器層13和引線層14的保護層15、以及防氣蝕層16。絕緣層12通過在基板11上沉積二氧化硅Si02形成。絕緣層12將基板11從加熱器層13絕緣，從而阻擋由加熱器層13產生的熱傳導到基板11。因此,加熱器層13的熱更加有效地傳輸到墨腔22。加熱器層13由諸如TaN、TaAl等等的含鉭(Ta)的加熱元件形成。引線層14由具有良好導電性的諸如鋁(Al)等的金屬材料形成。保護層15防止了加熱器層13和引線層14氧化或直接接觸墨水，并且主要通過沉積氮化硅SiNx形成。目前，打印頭技術是沿著其中打印機以高速并且在較低電功率下驅動，并且以較大規模集成，諸如按陣列型噴頭或線型噴頭的方向發展。對于待在高速和低電功率下驅動并且將大規模集成的打印頭，其必須要求上述加熱器層13的效率應該提高。作為一種提高加熱器層13效率的方法，有一種提高加熱器層13的阻抗或厚度的方法。若加熱器層13的厚度增加，絕緣效率提高，使得輸入到加熱器層13中的輸入能量(即，電能)可以降低。結果，加熱器層13的效率增加。然而，隨著加熱器層13的厚度增加，加熱器層13的熱量會過多地傳輸給墨腔22中的墨水。結果，墨腔22中的墨水過熱，使得其無法保持適于噴墨的粘度，由此導致噴墨性能和/或打印性能的下降。因此，存在對于改善其中噴墨和打印性能不過多下降的打印機噴頭的需求。
發明內容本發明典型實施例的一個方面在于提供一種能夠改善噴墨性能和/或打印性能的打印機噴頭及其制造方法。本發明的另一方面在于提供一種能夠提高加熱器層的能量效率并充分防止熱過度傳輸到墨腔中的墨水的打印機噴頭及其制造方法。根據本發明典型實施例的一個方面，一種打印頭，包括具有墨腔和設置在其上的噴嘴的基板，疊置在基板上的絕緣層，以及疊置在絕緣層上并且具有用于傳輸熱到墨腔的熱傳輸部分的加熱器層。絕緣層具有不均勻的厚度。可以形成絕緣層使得其面對熱傳輸部分的部分具有比絕緣層其它部分更大的厚度。可以形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的其它部分不同的高度。可以形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的其它部分基本相同的高度。根據本發明典型實施例的另一方面，一種打印頭，包括基板，設置在基板上側的腔層，墨腔，疊置在基板上的絕緣層，疊置在絕緣層上的加熱器層，熱傳輸部分，疊置在加熱器層上從而向加熱器層施加電流的引線層，以及疊置在引線層和加熱器層上的保護層。絕緣層具有不均勻的厚度。可以形成絕緣層使得其面對熱傳輸部分的部分具有比絕緣層其它部分更大的厚度。可以形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的其它部分不同的高度。可以形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的其它部分相同的高度。絕緣層可以具有形成在其面對熱傳輸部分的部分上的抬高的臺。根據本發明典型實施例的另一方面，一種制造打印頭的方法，包括在基板上形成具有不均勻厚度的絕緣層，以及在基板上形成絕緣層后在絕緣層上形成加熱器層。可以形成絕緣層使得其面對熱傳輸部分的部分具有比絕緣層其它部分更大的厚度。通過介紹結合附圖公開本發明典型實施例的以下詳細介紹，將使本發明的其它目的、優點和顯著特征變得明顯易懂。結合附圖，通過以下介紹將使本發明特定典型示例的上述和其它目的、特征和優點更加明顯，其中圖1為傳統打印頭的截面正視及平均溫度之間的比較結果的曲線圖。附圖中，相同的附圖標記始終理解為表示相同的元件、部件和結構。具體實施例方式說明書中限定的內容，諸如詳細構造及其元件，為幫助全面了解本發明的典型實施例而提供。因此，本領域技術人員將可以認識到此處介紹的典型實施例的各種變化和調整可以不脫離本發明的范圍和實質。另外，對于熟知功能和構造的介紹將為了清楚和簡明而略去。參照圖2和/或圖3，其示出了根據本發明典型實施例的示例打印頭，打印頭200包括基板210、絕緣層220、加熱器層230、引線層240和保護層250。基板210可以通過機械加工主要用作半導體元件的硅晶片至近似400至650pm的厚度而形成。如圖2和3所示，形成絕緣層220使得其具有不均勻(或非均勻)的厚度。絕緣層220面對將在后面介紹的加熱器層230的熱傳輸部分232的部分具有與絕緣層220其它部分不同的厚度。優選但非必要地，形成絕緣層220使得絕緣層220面對加熱器層230熱傳輸部分232的部分具有比絕緣層220的其它部分更大的厚度，由此使得從加熱器層230產生的熱更加有效地傳輸到墨腔270中并且基本阻擋了從加熱器層230產生的熱從熱傳輸部分232傳輸到基板210。因此，形成絕緣層220使得絕緣層220面對將在后面介紹的加熱器層230電流施加部分231的部分具有比絕緣層220面對熱傳輸部分232的部分更小的厚度，由此使得從加熱器層230產生的部分熱通過加熱器層230的電流施加部分231幅射到基板210中。即，利用具有不均勻厚度的絕緣層220,根據本發明典型實施例的打印頭充分地防止熱量過多地傳輸到墨腔270中的墨水里，使得墨腔270中的墨水不會過熱。因此，墨腔270中的墨水可以保持適于噴射的粘度，由此充分防止了噴墨性能和打印性能不會下降。該絕緣層220可以按照圖2所示的形狀通過在基板210的表面上沉積諸如Si02的氧化物或通過氧化基板210的上表面的一部分并且隨后利用諸如干法蝕刻或濕法蝕刻的蝕刻方法構圖沉積的氧化物或氧化部分而形成。另外，絕緣層220可以按照圖3所示的形狀通過利用犧牲層氧化法氧化基板210上表面的一部分形成。加熱器層230設置在絕緣層220的上表面上。加熱器層230具有電流施加部分231和熱傳輸部分232。電流施加部分231具有疊置在其上表面上的引線層240(下文介紹)，使得其通過引線層240接收電流。熱傳輸部分232其上不具有引線層240，使得其直接向墨腔270傳輸產生的熱。加熱器層230可以構造為，如圖2所示，使得絕緣層220具有不均勻的厚度，并且熱傳輸部分232設置在電流施加部分231以上的高度。或者，如圖3所示，熱傳輸部分232設置在與電流施加部分231相同或類似的高度。該加熱器層230可以通過在絕緣層220上表面上沉積諸如TaN、TaAl、TiN或硅化鴒的阻熱材料并隨后構圖所沉積的阻熱材料形成。引線層240沉積在加熱器層230的電流施加部分231的上表面上，并且通過向加熱器層230施加電流由金屬制成。該引線層240通過在加熱器層230上表面的一部分上沉積諸如Al等的具有高導電率的金屬材料形成。所沉積的金屬材料面對加熱器層230的熱傳輸部分232的部分隨后利用蝕刻法等構圖。保護層250沉積在引線層240和加熱器層230的上表面上，并且充分防止了加熱器層230的熱傳輸部分232和引線層240氧化或與墨腔270中的墨水接觸。該保護層250可以通過利用等離子增強化學汽相沉積(PECVD)法沉積氮化硅SiN4等來形成。另外，防氣蝕層(未示出)可以形成在保護層上。下表1示出了用于形成氣泡的多個特征值，其每一個分為根據本發明典型實施例的打印頭的和傳統打印頭的。形成根據本發明典型實施例的絕緣層220使得其面對加熱器層230熱傳輸部分232的部分具有1.8|im的厚度并且其剩余部分具有0.3pm的厚度。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>輸入電能表示輸入到加熱器層從而在墨水中形成氣泡的電能值。Tb表示當氣泡開始在墨水中形成時加熱器層的表面溫度。氣泡形成臨界能量表示從加熱器層傳輸到墨水用于形成氣泡的最小能量。如上表1所示，可以理解，在根據本發明典型實施例的打印頭中，在于傳統打印頭的相比較時，包括輸入電能等在內的全部特征值等保持幾乎未變，盡管絕緣層220形成具有不均勻的厚度。所表現的大量墨水平均溫度之間的比較結果的曲線圖。大量墨水表示墨腔中所含的墨水。如圖4所示，可以理解，隨著時間流逝，傳統打印頭中大量墨水處于近似97°C的過熱溫度，但根據本發明典型實施例的打印頭的大量墨水處于近似80°C，使得根據本發明典型實施例的打印頭獲得了近似18。C效果的溫度下降。由此，可以理解，利用具有不均勻厚度的絕緣層220,根據本發明典型實施例的打印頭最大限度地抑制了從加熱器層230的熱傳輸部分232產生的熱過多地傳輸到墨腔270。由上述介紹顯見，根據本發明典型實施例，打印頭及其制造方法提高了加熱器層的能量效率并充分防止了熱過多地傳輸到墨腔，由此改善噴墨性能和/或打印性能。雖然已經參照本發明特定典型實施例示出和介紹了本發明，本領域技術人員可以理解，可以在不脫離如所附權利要求限定的本發明的實質和范圍的情況下對其進行形式和細節上的各種改動。權利要求1.一種打印頭，包括具有墨腔和設置在其上的噴嘴的基板；疊置在基板上的絕緣層；以及疊置在絕緣層上并且具有用于傳輸熱到墨腔的熱傳輸部分的加熱器層，其中絕緣層具有不均勻的厚度。2.如權利要求1所述的打印頭，其中形成絕緣層使得其面對熱傳輸部分的部分具有比絕緣層其它部分更大的厚度。3.如權利要求1所述的打印頭，其中形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的其它部分不同的高度。4.如權利要求1所述的打印頭，其中形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的其它部分基本相同的高度。5.如權利要求1所述的打印頭，其中絕緣層具有形成在其面對熱傳輸部分的部分上的抬高的臺。6.—種打印頭，包括基板；設置在基板上側并且具有墨腔的腔層；疊置在基板上的絕緣層；疊置在絕緣層上并具有熱傳輸部分的加熱器層；疊置在加熱器層上從而向加熱器層施加電流的引線層；以及疊置在引線層和加熱器層上的保護層，其中絕緣層具有不均勻的厚度。7.如權利要求6所述的打印頭，其中形成絕緣層使得其面對熱傳輸部分的部分具有比絕緣層其它部分更大的厚度。8.如權利要求6所述的打印頭，其中形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的其它部分不同的高度。9.如權利要求6所述的打印頭，其中形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的其它部分基本相同的高度。10.如權利要求6所述的打印頭，其中絕緣層具有形成在其面對熱傳輸部分的部分上的抬高的臺。11.一種制造打印頭的方法，包括步驟在基板上形成具有不均勻厚度的絕緣層；以及在基板上形成絕緣層后在絕緣層上形成加熱器層。12.如權利要求11所述的制造方法，其中形成絕緣層使得其面對加熱器層熱傳輸部分的部分具有比絕緣層其它部分更大的厚度。13.如權利要求11所述的制造方法，其中形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的其它部分不同的高度。14.如權利要求11所述的制造方法，其中形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的其它部分相同的高度。15.—種打印頭，包括基板；儲墨的墨腔；從墨腔噴墨的噴嘴；疊置在基板上具有不均勻厚度的絕緣層；疊置在絕緣層上并具有向墨腔傳輸熱的熱傳輸部分和向熱傳輸部分施加電流的電流施加部分的加熱器層；以及疊置在加熱器層上向加熱器層的電流施加部分施加電流的^1線層。16.如權利要求15所述的打印頭，其中形成絕緣層使得其面對熱傳輸部分的部分具有比絕緣層面對電流施加部分的部分更大的厚度。17.如權利要求15所述的打印頭，其中形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的電流施加部分不同的高度。18.如權利要求15所述的打印頭，其中形成加熱器層使得熱傳輸部分具有與加熱器層的電流施加部分基本相同的高度。19.如權利要求15所述的打印頭，其中絕緣層具有形成在其面對熱傳輸部分的部分上的抬高的臺。20.如權利要求15所述的打印頭，其中保護層疊置在引線層和加熱器層上。全文摘要提供一種打印頭，其增強加熱器層能量效率并充分防止熱過多地傳輸至墨腔中的墨，由此改善噴墨性能和/或打印性能。并提供了制造該打印頭的方法。打印頭包括具有設置在頂上的墨腔和噴嘴的基板，疊置在基板上的絕緣層，以及疊置在絕緣層上的加熱器層。熱傳輸部分向墨腔傳輸熱。形成絕緣層使得其面對加熱器層熱傳輸部分的部分具有比絕緣層的其余部分更大的厚度。文檔編號B41J2/16GK101096142SQ2007100965公開日2008年1月2日申請日期2007年4月16日優先權日2006年6月27日發明者李有燮,閔在植申請人:三星電子株式會社