發(fā)明領域

本發(fā)明涉及用于噴墨印刷頭的噴墨噴嘴裝置。它主要被開發(fā)用于改進印刷頭壽命。

發(fā)明背景

本申請人開發(fā)了如在例如wo2011/143700、wo2011/143699和wo2009/089567中描述的一系列噴墨印刷機，其內容通過引用結合在此。印刷機采用與進給機構結合的固定的頁面寬度印刷頭，該進給機構在單程中將印刷介質供給經(jīng)過印刷頭。因此，印刷機提供比常規(guī)掃描噴墨印刷機高得多的印刷速度。

為了最小化硅的量，并且因此最小化頁面寬度印刷頭的成本，每個硅印刷頭ic中的噴嘴堆積密度需要很高。典型的印刷頭ic含有6,400個噴嘴裝置，這些噴嘴裝置在含有11個印刷頭ic的a4印刷頭中轉變?yōu)?0,400個噴嘴裝置。

噴嘴裝置的這種高密度造成了熱管理問題：每滴噴射的噴射能量必須足夠低以在所謂的‘自冷卻’模式下操作，即，通過噴射的油墨液滴去除熱量，芯片溫度平衡到遠低于油墨的沸點的穩(wěn)定狀態(tài)溫度。

常規(guī)噴墨噴嘴裝置包含涂覆有多個較厚保護層的電阻加熱器元件。這些保護層是保護加熱器元件免受噴墨噴嘴室內的苛刻環(huán)境所必需的。典型地，加熱器元件涂覆有鈍化層(例如二氧化硅)以保護加熱器元件免受腐蝕并且涂覆有空化層(例如鉭)以保護加熱器元件免受在氣泡破裂到加熱器元件上時經(jīng)受的機械空化力。us6,739,619描述了具有鈍化層和空化層的常規(guī)噴墨噴嘴裝置。

然而，多個鈍化層和空化層與低能‘自冷卻’噴墨噴嘴裝置不相容。相對厚的保護層吸收太多的能量并且對于有效的自冷卻操作要求太高的驅動能量。

在某種程度上，可以通過確保裝置通過噴嘴孔排出氣泡而不是氣泡破裂到加熱器元件上來減輕對鉭空化層的要求。此外，耐久性耐腐蝕材料諸如氮化鈦鋁(tialn)可用作加熱器材料。如在us7,147,306中所描述的(其內容通過引用結合在此)，裸露的tialn加熱器元件可以直接與油墨接觸使用，從而提供優(yōu)異的熱效率并且不損失能量到保護層中。tialn加熱器材料具有形成自鈍化的天然氧化鋁涂層的能力。氧化物形成在它防止進一步的氧化物形成并且最小化加熱器電阻增加的意義上是自限制的。然而，保護性氧化物易受存在于油墨中的其他腐蝕性物質例如羥基離子、染料等的攻擊。

原子層沉積(ald)是一種用于將相對薄的保護層沉積在噴墨噴嘴裝置中的加熱器元件上以便改進印刷頭壽命的有吸引力的方法。薄的保護層(例如小于50nm厚)對熱效率具有最小的影響，能夠實現(xiàn)低噴射能量并且有助于自冷卻運行。

us2004/0070649描述了使用ald方法將介電鈍化層和金屬空化層沉積到電阻加熱器元件上。

us8,025,367描述了一種包含具有鈍化氧化物的鋁化鈦加熱器元件的噴墨噴嘴裝置。該加熱器元件任選地通過常規(guī)cvd涂覆有氧化硅、氮化硅或碳化硅的保護層。

us8,567,909描述了使用ald方法將包含氧化鉿和氧化鉭的交替層的層壓堆疊沉積到tin加熱器元件上(如在us6,739,519中所描述的)。根據(jù)us8,567,909的作者，層壓堆疊最小化了所謂的通過薄的保護層針孔缺陷的影響。ald層中的針孔缺陷潛在地使腐蝕性離子充分滲透到加熱器元件。通過采用交替材料的堆疊，層間針孔缺陷的對齊被最小化，并且因此這種類型的層壓結構使腐蝕最小化。然而，使用ald層的層壓堆疊的缺點是增加的制造復雜性。

希望的是提供具有改進壽命的噴墨噴嘴裝置。特別希望的是提供一種自冷卻噴墨噴嘴裝置，其在裝置的壽命期間噴射至少十億個液滴并具有最小的制造復雜性。

發(fā)明概述

在第一方面，提供了一種噴墨噴嘴裝置，包括用于通過噴嘴開口噴射油墨液滴的電阻加熱器元件，所述電阻加熱器元件包含：

具有天然鈍化氧化物的鋁化物層；以及

布置在所述鋁化物層的所述天然鈍化氧化物上的氧化鉭層。

鋁化合物結合了以下有利特征：適用于在噴墨噴嘴裝置中形成電阻加熱器元件的電阻率、原位形成自鈍化天然氧化物表面涂層、以及適合用于在常規(guī)mems制造方法中通過濺射沉積。

如上所述，由于表面氧化物層的低氧擴散，鈍化(‘天然’)表面氧化物的形成對于保護鋁化物加熱器材料免受氧化是特別有利的。然而，天然氧化鋁層在侵蝕性水性油墨環(huán)境中易受其他腐蝕機制的影響。本發(fā)明使用在鋁化物加熱器材料上布置(沉積)的非常薄的涂層，其密封了該鈍化氧化鋁層并最小化其對于存在于油墨中的腐蝕性物質的暴露。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，薄涂層的材料的選擇對于加熱器壽命是至關重要的。例如，關于氧化鈦和氧化鋁涂層，發(fā)現(xiàn)加熱器壽命與不具有涂層的裝置相當或比它更差。然而，出人意料地，已經(jīng)顯示出通過ald沉積的氧化鉭的單一涂層在保護鋁化物電阻加熱器元件抵抗氧化和腐蝕上是特別有效的。迄今尚未在現(xiàn)有技術中描述與沉積在其上的薄氧化鉭涂層組合的天然氧化鋁層的出人意料的穩(wěn)健性。特別出人意料的是，這種組合大大優(yōu)于包含沉積的氧化鋁和沉積的氧化鉭的可比較的涂層。

不希望受理論束縛，本發(fā)明的諸位發(fā)明人理解，當與自鈍化鋁化合物組合使用時，該涂層有效地提供了與在us8,567,909中描述的相似的多層層壓涂層。第一涂層是具有低氧擴散性的自鈍化氧化鋁層，并且通過ald沉積的第二涂層(例如氧化鉭)在水性油墨環(huán)境中具有優(yōu)異的耐腐蝕性和優(yōu)異的整體穩(wěn)健性。因此，本發(fā)明提供如us8,567,909中描述的層壓ald涂層的優(yōu)點，而不要求多層沉積方法的復雜性。此外，觀察到鋁化物的天然氧化物層與ald沉積的氧化鉭之間的獨特相容性，這對于其他ald涂層、甚至包含多層的氧化鉿和氧化鉭的層壓ald涂層是不明顯的。

優(yōu)選地，所述鋁化物層是包含鋁和一種或多種過渡金屬的金屬間化合物。過渡金屬不受特別限制，并且可以是任何相對電正性的過渡金屬，諸如鈦、釩、錳、鈮、鎢、鉭、鋯、鉿等。然而，與現(xiàn)有mems制造方法相容的過渡金屬(諸如鈦和鉭)通常是優(yōu)選的。

優(yōu)選地，鋁化物包含在60:40至40:60范圍內并且更優(yōu)選50:50的比率的鈦和鋁。當鋁和鈦以大致相等的量存在時，鋁化物具有適合用作噴墨加熱器元件的電阻率。此外，以大致相等的原子比率，可以容易地實現(xiàn)提供致密微結構的濺射條件。致密的微結構有利地使擴散路徑最小化并且使腐蝕最小化。

在一個實施例中，金屬間化合物是鋁化鈦。

在另一個實施例中，金屬間化合物具有式tialx，其中x包含選自由ag、cr、mo、nb、si、ta和w組成的組中的一種或多種元素。例如，金屬間化合物可以是tialnbw。除了鈦和鋁之外，其他相對少量金屬的存在有助于改進抗氧化性。

典型地，ti貢獻按重量計超過40％，al貢獻按重量計超過40％并且x貢獻按重量計小于5％。通常，ti和al的相對量是大致相同的。

優(yōu)選地，鋁化物加熱器元件具有在約0.1至0.5微米的范圍內的厚度。

優(yōu)選地，通過原子層沉積(ald)沉積氧化鉭層。然而，應當理解，本發(fā)明不受限于任何特定類型的沉積方法，并且本領域技術人員將知道其他沉積方法，例如，反應濺射。

優(yōu)選地，氧化鉭層是單層的。

優(yōu)選地，氧化鉭涂層具有小于500nm的厚度。優(yōu)選地，氧化鉭涂層具有在5至100nm、或者優(yōu)選5至50nm、或者優(yōu)選10至50nm或者優(yōu)選10至30nm范圍內的厚度。使用較薄的涂層(例如小于100nm)，加熱器元件可以以低的驅動能量操作，并且以最小的熱效率折衷實現(xiàn)自冷卻操作。此外，較薄的涂層(例如5至50nm)是使用ald方法容易地可實現(xiàn)的，同時仍提供優(yōu)異的抗腐蝕特性。

優(yōu)選地，電阻加熱器元件不存在任何防磨損或空化層。例如，電阻加熱器元件優(yōu)選不存在沉積在氧化鉭層上的任何較厚的氧化物或金屬層。在上下文中，“較厚”是指具有超過20nm的厚度的附加涂層。在一些情況下，氧化硅或氧化鋁的薄層(例如小于10nm)可以作為mems制造的人工制品存在于氧化鉭層上。然而，這些層對空化具有可忽略的影響，并且不在術語“防磨損或空化層”的范圍內。

優(yōu)選地，電阻加熱器元件不存在布置在氧化鉭層上的任何附加層。

優(yōu)選地，噴墨噴嘴裝置包含噴嘴室，噴嘴室具有限定噴嘴孔的頂部、底板、以及在頂部與底板之間延伸的側壁。

優(yōu)選地，將電阻加熱器元件結合到噴嘴室的底板上。然而，本發(fā)明不受限于結合的加熱器元件，并且在一些實施例中如在例如us7,264,335(其內容通過引用結合在此)中所描述的可以用于將共形涂層施加到懸掛的加熱器元件上。

優(yōu)選地，噴嘴室和電阻加熱器元件被配置成允許在液滴噴射期間氣泡通過噴嘴孔排出。例如，在2014年11月13日提交的美國申請?zhí)?4/540,999中描述了用于氣泡排出的合適構造，其內容通過引用結合在此。如在美國申請?zhí)?4/540,999中描述的，噴墨噴嘴裝置優(yōu)選包括：

用于容納油墨的燃燒室，該燃燒室具有底板和限定具有周長的伸長噴嘴孔的頂部；以及

結合到燃燒室的底板上的伸長的加熱器元件，該加熱器元件和噴嘴孔具有對齊的縱向軸線，

其中該裝置被配置成滿足關系a和b：

a＝掃掠體積(sweptvolume)/加熱器元件面積＝8至14微米

b＝燃燒室體積/掃掠體積＝2至6

其中掃掠體積被定義為由從噴嘴孔的周長到燃燒室的底板的投影限定的形狀的體積，掃掠體積包括容納在噴嘴孔內的體積。

在us6,113,221中描述了適用于氣泡排出的替代構造。

優(yōu)選地，電阻加熱器元件不存在任何防磨損或空化層。配置用于氣泡排出的噴墨噴嘴裝置避免了用于保護加熱器元件抵抗否則將由氣泡破裂引起的空化力的附加的涂層。通過經(jīng)由氣泡排出避免額外的涂層，該裝置是更加熱有效的并且可以以自冷卻方式操作。

在第二方面，提供一種噴墨印刷頭，其包含多個如上描述的噴墨噴嘴裝置。印刷頭可以是例如具有足以以至少800dpi或至少1200dpi的原始分辨率印刷點的噴嘴密度的頁面寬度噴墨印刷頭。印刷頭可以由橫跨頁面寬度安排的多個印刷頭ic構成。

在第三方面，提供了一種從包括電阻加熱器元件的噴墨噴嘴裝置噴射油墨液滴的方法，所述電阻加熱器元件包含具有天然鈍化氧化物的鋁化物層和布置在所述鋁化物層的所述天然鈍化氧化物上的氧化鉭層，所述方法包括以下步驟：

向所述噴墨噴嘴裝置供應油墨；

將所述電阻加熱器元件加熱至足以在所述油墨中形成氣泡的溫度；并且

從所述噴墨噴嘴裝置的噴嘴孔噴射油墨的液滴。

優(yōu)選地，氣泡通過噴嘴孔排出，以避免由于氣泡破裂而導致的加熱器元件上的空化力。

優(yōu)選地，在失效之前噴射至少十億個油墨的液滴。在上下文中，給出“失效”是指在給定的噴墨噴嘴裝置的樣品中，約1.5％的這些裝置在十億次噴射之后不噴射油墨。

如結合第一方面所描述的噴墨噴嘴裝置的其他方面當然同樣適用于在此描述的第二和第三方面。

如在此使用的，術語“鋁化物”具有其在本領域中的常規(guī)含義，即包含鋁和至少一種更加電正性元素的金屬間化合物。典型地，更加電正性元素是過渡金屬。

附圖簡要說明

現(xiàn)在將參考附圖僅通過舉例來描述本發(fā)明的實施例，在附圖中：

圖1是具有結合到噴嘴室的底板上的加熱器元件的印刷頭的零件的剖面透視圖；

圖2是圖1中示出的噴墨噴嘴裝置之一的平面視圖；

圖3是圖1中示出的噴墨噴嘴裝置之一的截面?zhèn)纫晥D；

圖4是涂覆的電阻加熱器元件的示意性側視圖；并且

圖5示出了各種加熱器元件的壽命。

發(fā)明詳細說明

具有結合的加熱器元件的噴墨噴嘴裝置

參考圖1至圖3，示出了如在2014年6月20日提交的美國申請?zhí)?4/310,353中所描述的噴墨噴嘴裝置10，其內容通過引用結合在此。

噴墨噴嘴裝置包含具有底板14、頂部16以及在底板與頂部之間延伸的周邊壁18的主室12。典型地，底板由覆蓋含有印刷頭的每個致動器的驅動電路的cmos層20的鈍化層限定。圖1示出了cmos層20，其可以包含穿插有層間介電(ild)層的多個金屬層。

在圖1中，頂部16作為透明層示出，以便顯露出每個噴嘴裝置10的細節(jié)。典型地，頂部16由材料諸如二氧化硅或氮化硅構成。

現(xiàn)在參考圖2，噴嘴裝置10的主室12包含燃燒室22和預燃室24。燃燒室22包含限定在頂部16中的噴嘴孔26和呈結合到底板14上的電阻加熱器元件28形式的致動器。預燃室24包含限定在底板14中的主室入口30(“底板入口30”)。

主室入口30與預燃室24的端壁18b相遇并且部分重疊。這種安排優(yōu)化了預燃室24的毛細管現(xiàn)象，從而支持加注并且優(yōu)化室再填充率。

擋板壁或隔板32隔開主室12以限定燃燒室22和預燃室24。擋板32在底板14與頂部16之間延伸。如在圖3最清楚地示出的，擋板32的側邊緣典型地是圓形的，以便最小化頂部開裂的風險。(擋板32中的尖銳的角部傾向于將應力集中在頂部16和底板14中，從而增加開裂的風險)。

噴嘴裝置10具有沿著主室12的標稱y軸延伸的對稱面。對稱面由圖2中的虛線s表示，并且將噴嘴孔26、加熱器元件28、擋板32和主室入口30平分。

預燃室24經(jīng)由一對燃燒室入口34與燃燒室22在流體上連通，這些燃燒室入口位于在其任一側的擋板32的側面。每個燃燒室入口34由在擋板32的相應側邊緣與周邊壁18之間延伸的間隙限定。典型地，擋板32沿著x軸占據(jù)主室12的寬度的約一半，但是應當理解，擋板的寬度可以基于燃燒室22的最佳再充填率與最佳對稱性之間的平衡變化。

噴嘴孔26是伸長的并且采取具有與對稱面s對齊的長軸的橢圓形。加熱器元件28采取具有與對稱面s對齊的中央縱軸的伸長條的形式。因此，加熱器元件28和橢圓形噴嘴孔26沿其y軸彼此對齊。

如在圖2中所示，噴嘴孔26的質心與加熱器元件28的質心對齊。然而，應當理解，噴嘴孔26的質心可以相對于加熱器元件的縱向軸線(y軸)與加熱器元件28的質心稍微偏移。沿著y軸與加熱器元件28偏移噴嘴孔26可以用于補償關于燃燒室22的x軸的小的不對稱度。然而，在使用偏移的情況下，偏移的程度典型地將是相對較小的(例如約2微米或更小)。

加熱器元件28在燃燒室22的端壁18a(由周邊壁18的一側限定)與擋板32之間延伸。加熱器元件28可以延伸在端壁18a與擋板32之間的整個距離，或者它可以基本上延伸如圖2所示的整個距離(例如，整個距離的90％至99％)。如果加熱器元件28沒有延伸在端壁18a與擋板32之間的整個距離，則加熱器元件28的質心仍然與在端壁18a與擋板32之間的中點重合，以便保持關于燃燒室22的x軸的高對稱度。換言之，在端壁18a與加熱器元件28的一端之間的間隙等于在擋板32與加熱器元件的相反端之間的間隙。

將加熱器元件28在其每一端連接到通過一個或多個通孔37經(jīng)過主室12的底板14暴露的相應電極36。典型地，電極36由cmos層20的上金屬層限定。通孔27可以用任何合適的導電材料(例如銅、鋁、鎢等)填充，以便在加熱器元件28與電極36之間提供電連接。在us8,453,329中描述了一種用于從加熱器元件28至電極36形成電極連接的合適方法，其內容通過引用結合在此。

在一些實施例中，每個電極36的至少一部分被分別直接定位在端壁18a和擋板32下方。這種安排有利地改進了裝置10的整體對稱性，并且使得加熱器元件28與底板14分層的風險最小化。

如在圖1中最清楚地示出的，主室12被限定在通過合適的蝕刻過程(例如等離子體蝕刻、濕蝕刻、光蝕刻等)沉積到底板14上的材料40的覆蓋層(blanketlayer)中。通過該蝕刻過程同時限定擋板32和周邊壁18，這簡化了整個mems制造過程。因此，擋板32和周邊壁18由相同的材料構成，其可以是適合于在印刷頭中使用的任何合適的可蝕刻陶瓷或聚合物材料。典型地，該材料是二氧化硅或氮化硅。

參考回圖2，可以看出主室12通常是具有兩個較長的邊和兩個較短的邊的矩形。兩個較短的邊分別限定了燃燒室22和預燃室24的端壁18a和18b，而兩個較長的邊限定了燃燒室和預燃室的連續(xù)側壁。典型地，燃燒室22具有比預燃室24更大的體積。

印刷頭100可以由多個噴墨噴嘴裝置10構成。為了清楚起見，圖1中的印刷頭100的局部剖視圖僅示出了兩個噴墨噴嘴裝置10。印刷頭100由具有鈍化cmos層20的硅襯底102和含有噴墨噴嘴裝置10的mems層限定。如圖1中所示的，每個主室入口30與在印刷頭100的背面中限定的油墨供應通道104相遇。油墨供應通道104通常比主室入口30寬得多，并且有效地大量供應用于使與其流體連通的每個主室12保濕的油墨。每個油墨供應通道104與布置在印刷頭100的前側的一行或多行噴嘴裝置10平行地延伸。典型地，根據(jù)在us7,441,865的圖21b所示的安排，每個油墨供應通道104向一對噴嘴行(為清楚起見，在圖1中示出的僅一行)供應油墨。

以上僅僅為了完整起見描述了噴墨噴嘴裝置10。然而，應當理解，本發(fā)明適用于包含電阻加熱器元件的任何類型的噴墨噴嘴裝置。本領域技術人員將容易意識到如現(xiàn)有技術中所描述的許多這樣的裝置。

具有涂層的鋁化物加熱器元件

現(xiàn)在參考圖4，示出了加熱器元件28的側視圖，其包括通過ald沉積的氧化鉭涂層283。加熱器元件28可以用于如以上描述的噴墨噴嘴裝置10或本領域已知的任何其他合適的熱噴墨裝置。

加熱器元件28包含通過常規(guī)濺射形成的0.3微米鋁化鈦層281、在鋁化鈦層281的表面上的天然氧化鋁層282、和覆蓋天然氧化鋁層282的20nm氧化鉭涂層283。值得注意地，天然氧化鋁層282和氧化鉭涂層283是非常薄的層，其對加熱器元件28的熱效率具有最小的影響。

涂層283可以通過任何合適的ald方法沉積。合適的ald方法將是本領域技術人員容易清楚的，并且描述于例如liu等人，電化學學會雜志(journalofelectrochemicalsociety)，152(3)，g213-g219，(2005)和matero等人，物理雜志(j.phys.ivfrance)，09(1999)，pr8，493-499。

涂層283可以在mems制造的任何合適階段沉積。例如，涂層283優(yōu)選在印刷頭集成電路(ic)制造期間作為前端mems工藝流程的一部分在鋁化物層281沉積之后立即沉積。可替代地，可以將ald方法用作現(xiàn)有印刷頭ic的改裝過程，以改進印刷頭壽命。

實驗部分

將具有結合的加熱器元件的所制造的印刷頭ic在dmso溶劑中進行清潔，用乙醇然后用去離子水洗滌，并且使用過濾的壓縮空氣進行干燥。每個印刷頭ic的所結合的加熱器元件由300nm的鋁化鈦(50％鈦；50％鋁)構成。在清潔、洗滌和干燥之后，然后將印刷頭ic置于標準ald室中并且用氧等離子體處理10分鐘。氧處理后，通過高溫(400℃)ald方法沉積至少一個涂層。使用俄歇電子能譜(aes)，評估ald沉積的涂層下的鋁化鈦的天然氧化鋁層具有約20nm的厚度。

在ald處理之后，將單獨的印刷頭ic安裝在改進的印刷裝備中，并且使用適當改進的油墨輸送系統(tǒng)用基于標準黑色染料的油墨加注。隨驅動能量變化進行印刷品質的啟動壽命測試，以便將致動脈沖寬度設置在另外未改進的印刷機中復制操作的值。每個印刷頭ic的驅動能量和裝置幾何形狀被配置成在液滴噴射期間通過噴嘴孔排出氣泡。

在該構造中，印刷頭ic經(jīng)受以下重復循環(huán)：i)所有加熱器的電阻測量、ii)印刷品質測試、以及iii)在模擬真實印刷系統(tǒng)中裝置的老化的具有一致且均勻的印刷圖案的墨盂上的大量致動。用自動擦拭系統(tǒng)維護裝置，模仿未改進的印刷機中的維護程序。在印刷品質測試和墨盂老化二者之前進行維護；在墨盂印刷期間定期進行額外的維護，相當于每50頁的正常印刷。

當單個加熱器達到100歐姆的電阻時，它被認為是開路(“壞的”)；具有<100歐姆的電阻的任何加熱器被認為是“好的”加熱器。進一步觀察到，壽命期間的印刷品質是可接受的，而大多數(shù)所測試的加熱器是好的，并且在少量但顯著數(shù)量的加熱器開始失效的拐點處，印刷品質變得不可接受。

圖5顯示了對于不具有ald涂層、具有20nm的ald氧化鋁涂層、和具有20nm的ald氧化鉭涂層的加熱器元件的初始測試結果。從圖5可以看出，沒有ald涂層的加熱器元件在約4億次噴射時失效。出人意料地，具有20nmald氧化鋁涂層的加熱器元件比未涂覆的加熱器元件更快地(約2億次噴射)失效。然而，具有20nmald氧化鉭涂層的加熱器元件繼續(xù)以最少的失效和良好的印刷品質操作高達約17億次噴射，對于這種類型的印刷頭ic觀察到的最高噴射數(shù)目。

表1總結了根據(jù)上述印刷頭壽命實驗方案用基于染料的油墨測試的各種其他ald涂層的結果。

表1.用各種ald涂層的印刷頭壽命測試

^a對于多層涂層，首先沉積的層首先在表1中提及。

得出結論：20nm氧化鉭涂層和鋁化鈦的天然氧化物協(xié)同地起作用，以提供加熱器元件的特別有效的層壓涂層。對于所測試的其他ald涂層(諸如氧化鈦、氧化鋁及其組合)未觀察到這種協(xié)同作用。此外，即使在氧化鉭層與天然氧化物層之間沉積20nm的ald氧化鋁層，則產(chǎn)生較差的壽命(參見對比實例5和7)。

不希望受理論束縛，本發(fā)明的諸位發(fā)明人理解，天然氧化鋁層提供低氧擴散性，其通過在油墨中外來的溶解氧的進入使鋁化鈦的氧化最小化。此外，氧化鉭層保護天然氧化物層免受腐蝕性水性油墨環(huán)境，并且提供機械穩(wěn)健性。與天然氧化物層形成對比，似乎ald氧化鋁層破壞了壓在上面的氧化鉭層的有效性，使得該組合不太有效。這可能是由于在ald氧化鋁與氧化鉭層之間的微結構不相容性，這對于天然氧化物不是明顯的。

從初始測試清楚的是，當直接沉積到鋁化鈦的天然氧化物層上時，ald氧化鉭涂層產(chǎn)生了出色的加熱器壽命結果。預期通過ald直接沉積到天然氧化物層上的相似的過渡金屬氧化物(例如氧化鉿)將產(chǎn)生與氧化鉭類似的結果。表2顯示了用水性基于染料的油墨和基于顏料的油墨二者的各種氧化鉿和氧化鉭涂層的結果。

表2.用ta2o5和hfo2ald涂層測試的印刷頭壽命

^b對于多層涂層，首先沉積的層首先在表2中提及。

出人意料地，當將氧化鉿沉積到天然氧化物層上時，加熱器壽命仍然比完全不具有ald涂層更差(對比實例1和8)。甚至更出人意料地，用氧化鉿和氧化鉭的交替堆疊，加熱器壽命仍然比完全不具有ald涂層顯著更差(對比實例1和9)。這些結果表明，ald涂層的效力可能不是由于一個或多個涂層本身的組成，而實際上與在ald涂層與其下層之間的界面更緊密地相關。特別地，觀察到在氧化鉭ald層與在下面的鋁化鈦的天然氧化物層之間存在獨特的協(xié)同作用。相反地，似乎其他ald層(例如氧化鈦、氧化鋁、氧化鉿)有可能通過鋁化物的保護性天然氧化物層的破壞而相對于未涂覆的加熱器元件減少加熱器壽命。

總之，本發(fā)明使用直接沉積到鋁化物加熱器元件的天然氧化物上的ald氧化鉭層提供了優(yōu)異的加熱器壽命。使用單個ald涂層是有利的，因為它潛在地降低mems制造復雜性并且不影響噴墨噴嘴裝置的自冷卻操作。

通過配置用于在液滴噴射期間氣泡排出的噴墨噴嘴裝置，可以避免在ald氧化鉭層上的一個或多個附加的防磨損和/或空化層，諸如鉭金屬。在美國申請?zhí)?4/540,999中描述了用于在液滴噴射期間通過噴嘴孔氣泡排出的合適的室構造，其內容通過引用結合在此。以這種方式，涂層的數(shù)目和厚度最小化，這提高了熱效率，降低了液滴噴射能量，并且使得實現(xiàn)用于頁面寬度印刷的自動冷卻操作。

當然，將了解的是本發(fā)明已經(jīng)僅僅通過舉例進行了描述并且在本發(fā)明的范圍內可以做出細節(jié)的修改，本發(fā)明的范圍在所附的權利要求中限定。