Микроинжектор и способ изготовления микроинжектора

Микроинжектор и способ изготовления микроинжектора

Реферат

 

Изобретение предназначается для струйной печати. В соответствии в настоящим изобретением запирающий слой камеры для жидкости и первый слой пленки из органического вещества образованы из раствора, включающего в себя мягкую полиимидокислоту. Раствор мягкой полиимидокислоты подвергают термообработке при предпочтительном режиме, чтобы удерживать его в твердом состоянии. Когда раствор мягкой полиимидокислоты выдерживают при температуре 280 ~ 300^oC и давлении 0,5 ~ 2 кг/см², раствор мягкой полиимидокислоты приобретает адгезионные свойства. Следовательно, запирающий слой камеры для жидкости и первый слой мембраны, образованный пленкой из органического вещества, которые базируются и изготовлены из раствора мягкой полиимидокислоты, могут быть плотно присоединены к другим конструктивным элементам без усиливающего соединения слоя. Указанные признаки увеличивают силу адгезионного взаимодействия между запирающим слоем камеры для нагрева и запирающим слоем камеры для жидкости, что позволяет предотвратить утечку рабочей жидкости из соответствующих камер, и обеспечивают плавное выпускание чернил из камер жидкости. 2 с. и 23 з.п.ф-лы, 30 ил.

Настоящее изобретение относится к микроинжектору и, более точно, к микроинжектору и способу изготовления микроинжектора, который способен повысить когезионную силу между конструктивными элементами без слоя, улучшающего соединение.

В целом микроинжектор представляет собой устройство, которое предназначено для того, чтобы подавать на бумагу для печати, человеческое тело или транспортное средство определенное количество жидкости, например чернил, впрыскиваемой жидкости или нефти, используя способ, при котором к жидкости прикладывают электрическую или тепловую энергию заданной величины с тем, чтобы можно было вызвать объемную трансформацию такой жидкости. Таким образом, к конкретному объекту может быть подведено заданное количество такой жидкости.

За последнее время развитие электрической и электронной технологии обеспечило возможность быстрого прогресса в разработке подобных микроинжекторов. Вследствие этого микроинжекторы повсеместно широко используются человеком в быту и на производстве. В качестве примера применения микроинжектора в жизни человека можно привести струйный принтер.

В отличие от обычного матричного принтера струйная печатающая головка, работающая при низком шуме, способна использовать при печати различные цвета путем применения картриджей. Кроме того, ее преимущество заключается в том, что буквы получаются тонкими и четкими при печати их на бумаге с помощью струйного принтера. По этой причине струйные принтеры все более широко применяются.

В струйном принтере, обладающем вышеупомянутыми преимуществами, встроен микроинжектор с соплом, диаметр которого составляет микроны. Микроинжектор обеспечивает выпуск чернил наружу из инжекционного устройства после преобразования чернил из жидкой формы путем увеличения их в объеме до воздушных пузырьков в соответствии с электрическими сигналами, поступающими от внешних устройств, по отношению к принтеру, тем самым осуществляется печать букв и изображений на бумаге.

В патенте США N 4490728, озаглавленном "Thermal inkjet printer" ("Струйный принтер с нагреваемыми печатающими элементами"), N 4809428, озаглавленном "Thin film device for an ink jet printer head and process for manufacturing the same" ("Тонкопленочное устройство для струйной печатающей головки и способ его изготовления"), N 5140345, озаглавленном "Method of manufacturing a substrate for a liquid jet recording head and substrate manufactured by the method" ("Способ изготовления подложки для струйной записывающей головки и подложка, изготовленная данным способом"), N 5274400, озаглавленном "Ink path geometry for high temperature operation of micro injecting device" ("Геометрия траектории чернил для высокотемпературной работы микроинжектора"), и N 54220627, озаглавленном "Micro injecting device" ("Микроинжектор"), раскрыты конструкция и функционирование каждого микроинжектора в соответствии с предшествующим техническим уровнем.

Как правило, в микроинжекторе используется высокая температура, создаваемая резистивным нагревательным слоем с тем, чтобы выпустить чернила на бумагу. Следовательно, высокая температура, которая создается резистивным нагревательным слоем, воздействует на чернила, содержащиеся в камере для чернил, в течение длительного времени. В результате происходят тепловые преобразования чернил, и это приводит к быстрому снижению долговечности устройства, содержащего чернила.

В недавнем прошлом для решения этой проблемы был предложен новый способ плавного распыления чернил из камеры для чернил наружу путем размещения пластинчатой мембраны между резистивным нагревательным слоем и камерой для чернил и динамического деформирования мембраны под давлением пара рабочей жидкости, например жидкого гептана.

В случае, подобном вышеупомянутому, вследствие того, что мембрана расположена между камерой для чернил и резистивным нагревательным слоем таким образом, что можно предотвратить непосредственный контакт чернил с резистивным нагревательным слоем, сами чернила подвергаются незначительной тепловой трансформации.

В микроинжекторе согласно предшествующему техническому уровню для печатания букв и изображений обычно используются чернила и рабочая жидкость. Следовательно, в микроинжекторе должны быть предусмотрены камеры для содержания чернил и рабочей жидкости.

С этой целью в микроинжекторе предусмотрены запирающий слой камеры для жидкости и запирающий слой камеры для нагрева, которые образованы в них и соответственно ограничивают камеры. Камеры обязательно содержат чернила и рабочую жидкость.

Как правило, запирающий слой камеры для чернил и (запирающий) слой камеры для нагрева имеют толщину более 10 мк, так что камеры, соответственно, имеют достаточный объем. В качестве исходного материала для получения чернил и рабочей жидкости используется органическое вещество с учетом его химической стойкости.

Как описано выше, поскольку камеры, которые ограничены запирающим слоем камеры для чернил и запирающим слоем камеры для нагрева, содержат химические вещества, такие как чернила и рабочая жидкость, камеры должны обладать коррозионной стойкостью.

Запирающий слой камеры для нагрева и запирающий слой камеры для чернил подвергаются коррозии из-за химических веществ, когда эти химические вещества находятся в камерах в течение длительного времени. Следовательно, в запирающем слое камеры для нагрева и запирающем слое камеры для чернил имеются зазоры на границах между слоями и пластиной сопла с отверстиями или мембраной и этими слоями.

Следовательно, химическое вещество, которое содержится в камерах, вытекает из камер к конструктивным элементам, не отличающимся стойкостью по отношению к данному химическому веществу. Утечка химического вещества приводит к заметному ухудшению такого показателя работы микроинжектора, как долговечность.

Соответственно для преодоления вышеуказанной проблемы предложен новый способ предотвращения утечек чернил или рабочей жидкости.

В патенте США N 519883, озаглавленном "Ink jet printer head having two hard photo imaged barrier layers" ("Струйная печатающая головка с двумя запирающими слоями с твердыми фотоизображениями"), раскрывается способ предотвращения утечки чернил, которые содержатся в камерах для чернил. В соответствии с патентом США N 519883 запирающий слой камеры для чернил содержит два слоя, такие как базовый запирающий слой и усиливающий соединение слой. Поскольку соединение запирающего слоя камеры для чернил и пластины сопла улучшается за счет присоединения усиливающего соединение слоя запирающего слоя камеры для чернил к пластине сопла, предотвращается образование зазора между запирающим слоем камеры для чернил и пластиной сопла.

Однако в данном случае имеет место недостаток, заключающийся в том, что увеличивается число операций обработки, поскольку запирающий слой камеры для чернил должен быть образован из двух слоев, таких как базовый запирающий слой и усиливающий соединение слой.

Кроме того, когда запирающий слой камеры для чернил присоединен к пластине сопла, усиливающий соединение слой препятствует выравниванию запирающего слоя камеры для чернил и пластины сопла друг относительно друга. Соответственно возникает проблема, связанная с тем, что запирающий слой камеры для чернил может быть не точно присоединен к пластине сопла.

Как описано выше, запирающий слой камеры для чернил не выровнен относительно пластины сопла, так что между запирающим слоем камеры для чернил и пластиной с отверстиями существует некоторое допустимое отклонение. Соответственно за счет некоторой неупорядоченности проход для чернил может быть частично прегражден. Это не позволяет осуществить плавный выпуск чернил.

В результате общие характеристики печати струйной печатающей головки заметно ухудшаются.

Настоящее изобретение было сделано для преодоления вышеописанных проблем, присущих предшествующему уровню техники. Первой целью настоящего изобретения является разработка микроинжектора и способа изготовления микроинжектора, в котором увеличена сила адгезионного взаимодействия между запирающим слоем камеры для нагрева и запирающим слоем камеры для жидкости.

Второй целью настоящего изобретения является разработка микроинжектора и способа изготовления микроинжектора, в котором за счет увеличенной силы адгезионного взаимодействия может быть предотвращена утечка рабочей жидкости из камер для жидкости и камер для нагрева.

Третья цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать микроинжектор и способ изготовления микроинжектора, в котором сила адгезионного взаимодействия может быть увеличена без усиливающего соединение слоя.

Четвертая цель настоящего изобретения состоит в разработке микроинжектора и способа изготовления микроинжектора, в котором запирающий слой камеры для нагрева может быть легко присоединен к остальной конструкции благодаря тому, что устранена необходимость в наличии усиливающего соединение слоя.

Пятой целью настоящего изобретения является разработка микроинжектора и способа изготовления микроинжектора, в котором чернила плавно выпускаются из камер для жидкости.

Для реализации вышеуказанных целей настоящего изобретения разработан микроинжектор, содержащий: пластинообразную основу с прикрепленной к ней защитной пленкой; резистивные нагревательные слои, образованные на защитной пленке; слой электрода, образованный на защитной пленке и предназначенный для передачи электрического сигнала резистивному нагревательному слою; запирающий слой камеры для нагрева, расположенный на слое электрода и предназначенный наряду с резистивными нагревательными слоями для ограничения камер для нагрева; мембрану, включающую первый слой пленки из органического вещества и второй слой пленки из органического вещества, расположенные в виде стопки на запирающем слое камеры для нагрева, причем мембрана выполнена с возможностью осуществления колебаний при изменении объема рабочей жидкости, заполняющей каждую из камер для нагрева; запирающий слой камеры для жидкости, расположенный на мембране и предназначенный наряду с мембраной для ограничения камер для жидкости с обеспечением их соосности относительно камер для нагрева; пластину сопла, имеющую множество сопел, соответствующих камерам для жидкости, расположенным на запирающем слое камеры для жидкости; причем запирающий слой камеры для жидкости образован путем термообработки раствора жесткой полиимидокислоты, первый слой пленки из органического вещества образован путем термообработки раствора мягкой полиимидокислоты, а второй слой пленки из органического вещества образован путем термообработки раствора жесткой полиимидокислоты, и запирающий слой камеры для нагрева образован путем термообработки раствора мягкой полиимидокислоты.

Предпочтительно, чтобы структурная формула раствора жесткой полиимидокислоты имела следующий вид: Целесообразно, чтобы структурная формула раствора мягкой полиимидокислоты имела следующий вид: Желательно, чтобы раствор мягкой полиимидокислоты был изготовлен из состава, в котором диангидрид, имеющий 3,3,4,4- тетракарбокси-дифенилоксид, добавлен к смеси диамина P, имеющего 1,3-бис-(4-аминофенокси) бензол, и амидоподобного (вещества) при заданном соотношении.

Возможно, чтобы структурная формула диамина P имела следующий вид: Желательно, чтобы структурная формула диангидрида имела следующий вид: Полезно, чтобы запирающий слой камеры для нагрева был выполнен с возможностью вхождения в контакт с первым слоем мембраны, образованным пленкой из органического вещества, а запирающий слой камеры для жидкости был выполнен с возможностью вхождения в контакт со вторым слоем пленки из органического вещества.

Для реализации вышеуказанных целей настоящего изобретения согласно другому аспекту изобретения разработан способ изготовления микроинжектора, содержащий: сборку узла, содержащего резистивный нагревательный слой и запирающий слой камеры для нагрева, образованный при первой процедуре, с мембраной, образованной при второй процедуре; сборку узла, содержащего пластину сопла и запирающий слой камеры для жидкости, образованный при третьей процедуре, с мембраной, образованной при второй процедуре, причем первая процедура содержит: образование слоя электрода на защитной пленке первой пластинообразной основы с обеспечением контакта этого слоя с резистивным нагревательным слоем после осаждения резистивного нагревательного слоя на первой основе, на которой имеется защитная пленка; нанесение покрытия из раствора жесткой полиимидокислоты на резистивный нагревательный слой и слой электрода при вращении первой основы с образованием первого слоя раствора органического вещества на резистивном нагревательном слое и слое электрода; преобразование первого слоя раствора органического вещества в запирающий слои камеры для нагрева после сушки и термообработки первого слоя раствора органического вещества; травление запирающего слоя камеры для нагрева для обнажения резистивного нагревательного слоя с ограничением камер для нагрева резистивным нагревательным слоем и запирающим слоем камер для нагрева; вторая процедура содержит: нанесение покрытия из раствора мягкой полиимидокислоты на вторую пластинообразную основу, на которой имеется защитная пленка, при вращении второй основы с образованием второго слоя раствора органического вещества на защитной пленке; преобразование второго слоя раствора органического вещества в первый слой пленки из органического вещества после сушки и термообработки второго слоя раствора органического вещества; нанесение покрытия из раствора жесткой полиимидокислоты на первый слой пленки из органического вещества при вращении второй основы с образованием третьего слоя раствора органического вещества на первом слое пленки из органического вещества; преобразование третьего слоя раствора органического вещества во второй слой пленки из органического вещества после сушки и термообработки третьего слоя раствора органического вещества; отделение первого и второго слоев пленки из органического вещества от второй основы; третья процедура содержит: образование пластины сопла, имеющего сопла, на третьей пластинообразной основе, покрытой защитной пленкой; нанесение покрытия из раствора мягкой полиимидокислоты на пластину сопла при вращении третьей основы с образованием четвертого слоя раствора органического вещества; преобразование четвертого слоя раствора органического вещества в запирающий слой камеры для жидкости после сушки и термообработки четвертого слоя раствора органического вещества; травление запирающего слоя камеры для жидкости с обнажением пластины сопла для ограничения камер для жидкости запирающим слоем камер для жидкости и пластиной сопла; и отделение пластины сопла и запирающего слоя камеры для жидкости от третьей основы; причем первая, вторая и третья процедуры предпочтительно выполняют отдельно друг от друга.

Предпочтительно, чтобы структурная формула раствора жесткой полиимидокислоты имела следующий вид: Целесообразно, чтобы структурная формула раствора мягкой полиимидокислоты имела следующий вид: Желательно, чтобы раствор мягкой полиимидокислоты был изготовлен из состава, в котором диангидрид, имеющий 3,3,4,4- тетракарбоксидифенилоксид, добавлен к смеси диамина P, имеющего 1,3-бис-(4-амино-фенокси) бензол, и амидоподобного (вещества) в заданном соотношении.

Возможно, чтобы структурная формула диамина P имела следующий вид: Полезно, чтобы структурная формула диангидрида имела следующий вид: Предпочтительно, чтобы на операции сборки запирающего слоя камеры для нагрева с мембраной давление составляло около 0,5-2 кг/см².

Целесообразно, чтобы на операции сборки запирающего слоя камеры для нагрева с мембраной температуру поддерживали в диапазоне 250-350^oC.

Желательно, чтобы на операции объединения пластины сопла с первой пластинообразной основой, имеющей мембрану, пластину сопла размещали на мембране, причем давление составляло около 0,5-2 кг/см².

Возможно, чтобы на операции объединения пластины сопла с первой пластинообразной основой, имеющей мембрану, пластину сопла размещали на мембране, причем температуру поддерживали в диапазоне 250-300^oC.

Полезно, чтобы на операции преобразования второго слоя раствора органического вещества в первый слой пленки из органического вещества температуру сушки поддерживали в диапазоне 80-100^oC.

Предпочтительно, чтобы на операции преобразования второго слоя раствора органического вещества в первый слой пленки из органического вещества сушку второго слоя раствора органического вещества выполняли в течение 15-20 минут.

Целесообразно, чтобы на операции преобразования второго слоя раствора органического вещества в первый слой пленки из органического вещества температуру при термообработке поддерживали в диапазоне 170-180^oC.

Желательно, чтобы на операции преобразования второго слоя раствора органического вещества в первый слой пленки из органического вещества время термообработки составляло около 20-30 минут.

Полезно, чтобы на операции преобразования четвертого слоя раствора органического вещества в запирающий слой камеры для жидкости температуру сушки поддерживали в диапазоне 80-100^oC.

Возможно, чтобы на операции преобразования четвертого слоя раствора органического вещества в запирающий слой камеры для жидкости время сушки четвертого слоя раствора органического вещества составляло около 15-20 минут.

Целесообразно, чтобы на операции преобразования четвертого слоя раствора органического вещества в запирающий слой камеры для жидкости температуру при термообработке поддерживали в диапазоне 170-180^oC.

Предпочтительно, чтобы на операции преобразования четвертого слоя раствора органического вещества в запирающий слой камеры для жидкости время термообработки составляло около 20-30 минут.

Иными словами, для реализации вышеуказанных целей настоящего изобретения разработан микроинжектор, в котором при образовании запирающего слоя камеры для жидкости раствор мягкой полиимидокислоты изготовлен из состава, в котором диангидрид, имеющий 3,3,4,4- тетракарбоксидифенилоксид, добавлен к смеси диамина P, имеющего 1,3-бис-(4-амино-фенокси) бензол, и амидопопобного (вещества) в заданном соотношении.

Раствор мягкой полиимидокислоты делается твердым под действием термообработки при определенном режиме, при этом он обладает большой силой адгезионного взаимодействия при заданной температуре и давлении, например, при температуре 280-300^oC и давлении 0,5-2 кг/см². Соответственно запирающий слой камеры для жидкости, изготовленный из раствора мягкой полиимидокислоты, может быть введен в плотный контакт с другими конструктивными элементами.

В данном случае даже, если чернила воздействуют на границы между запирающим слоем камеры для жидкости и другими конструктивными элементами, можно предотвратить утечку чернил из камер для жидкости. Кроме того, раствор мягкой полиимидокислоты можно использовать для других конструктивных элементов, таких как мембрана и запирающий слой камеры для нагрева. Когда мембрана образована из раствора полиимидокислоты как основного элемента мембраны, мембрана может быть плотно присоединена к запирающему слою камеры для нагрева, и при этом отдельно не образуют усиливающий соединение слой. Следовательно, можно предотвратить утечку рабочей жидкости, которая заполняет камеры для нагрева, из камер для нагрева.

Предпочтительно запирающий слой камеры для нагрева формируют из раствора жесткой полиимидокислоты, который вступает в реакцию и смешивается с раствором мягкой полиимидокислоты с тем, чтобы образовать плотный контакт с мембраной.

В результате в микроинжекторе согласно настоящему изобретению инжекционные характеристики заметно улучшаются.

Вышеописанные цели и другие преимущества настоящего изобретения станут более очевидными при изучении подробного описания предпочтительного варианта его осуществления со ссылкой на приложенные чертежи, на которых: фиг. 1 представляет собой изображение в изометрии струйной печатающей головки согласно настоящему изобретению; фиг. 2 - сечение микроинжектора согласно настоящему изобретению, иллюстрирующее первую операцию при работе микроинжектора; фиг. 3 - сечение микроинжектора согласно настоящему изобретению, иллюстрирующее вторую операцию при работе микроинжектора; фиг. 4a-6f - порядок сборки микроинжектора согласно способу изготовления микроинжектора по настоящему изобретению; фиг. 7a-7f - процесс изготовления микроинжектора согласно настоящему изобретению.

Далее струйная печатающая головка и способ изготовления струйной печатающей головки согласно настоящему изобретению будут описаны подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Как показано на фиг. 1, в микроинжекторе согласно настоящему изобретению защитная пленка 2, выполненная из SiO₂, расположена таким образом, что она приклеена к верхней поверхности основы 1, выполненной из кремния. Резистивные нагревательные слои 11 размещены в заданном положении на верхней поверхности защитной пленки 2, и на указанные резистивные нагревательные слои 11 подается электрическая энергия от внешнего источника электропитания (не показанного) с целью нагрева резистивных нагревательных слоев 11. Слой 3 электрода расположен на краевом участке каждого резистивного нагревательного слоя 11, и этот слой 3 электрода подает электрическую энергию к резистивным нагревательным слоям 11 от внешнего источника электропитания. Кроме того, слой электрода присоединен к общему электроду 12. Электрическая энергия, которая подается от слоя 3 электрода на резистивные нагревательные слои 11, преобразуется в тепловую энергию с образованием высокой температуры с помощью резистивных нагревательных слоев 11.

Кроме того, камера 4 для нагрева ограничена запирающим слоем 5 камеры для нагрева, расположенным поверх слоя 3 электрода поверх резистивных нагревательных слоев 1 так, чтобы покрыть резистивные нагревательные слои 11. Тепло, которое создается каждым резистивным нагревательным слоем 11, передается в камеру 4 для нагрева.

Камера 4 для нагрева заполнена рабочей жидкостью, которая способствует образованию давления пара. Рабочая жидкость быстро испаряется под действием тепла, передаваемого от резистивного нагревательного слоя 11. Кроме того, давление пара, создаваемое вследствие испарения рабочей жидкости, подается к мембране 20, образованной на запирающем слое 5 камеры для нагрева.

Камера 9 для жидкости ограничена запирающим слоем 7 камеры для жидкости над мембраной 20 таким образом, что она оказывается коаксиальной с камерой 4 для нагрева. Камера 9 для жидкости заполнена заданным количеством чернил.

С другой стороны, в запирающем слое 7 камеры для жидкости и в пластине 8 сопла образованы отверстия, соответствующие камерам 9 для жидкости, причем эти отверстия функционируют как сопла 10, служащие для выпуска чернил наружу из камер 9 для жидкости. Такие сопла 10 выполнены в запирающем слое 7 камеры для жидкости, который ограничивает камеры 9 для жидкости, и в пластине 8 сопла таким образом, что эти отверстия оказываются коаксиальными с камерами 4 для нагрева и с камерами 9 для жидкости.

Согласно настоящему изобретению запирающий слой 7 камеры для жидкости выполнен из раствора мягкой полиимидокислоты, имеющего структуру, показанную ниже.

^* Структурная формула раствора мягкой полиимидокислоты Когда раствор мягкой полиимидокислоты, имеющий показанную выше структуру, находится при определенной температуре и под определенным давлением, он обладает способностью превращения в вещество с сильными адгезионными свойствами.

Соответственно, когда запирающий слой 5 камеры для нагрева объединен с мембраной 20, запирающий слой 5 камеры для нагрева превращается в вещество с сильными адгезионными свойствами при определенных температуре и давлении с тем, чтобы сохранить большую силу соединения между мембраной 20 и этим слоем без усиливающего соединение слоя.

Мембрана 20 согласно настоящему изобретению имеет два слоя, первый слой 21 пленки из органического вещества и второй слой 22 пленки из органического вещества. Второй слой 22 пленки из органического вещества, контактирующий с запирающим слоем 7 камеры для жидкости, выполнен из раствора жесткой полиимидокислоты, который способен хорошо реагировать с раствором мягкой полиимидокислоты. Раствор жесткой полиимидокислоты имеет показанную ниже структуру.

^* Структурная формула раствора жесткой полиимидокислоты Поскольку запирающий слой 7 камеры для жидкости выполнен из раствора мягкой полиимидокислоты, а второй слой 22 мембраны 20, образованный пленкой из органического вещества, выполнен из раствора жесткой полиимидокислоты, запирающий слой 7 камеры для жидкости оказывается в течение длительного времени плотно присоединенным ко второму слою мембраны 20, образованному пленкой из органического вещества. Образование зазора предотвращается за счет плотного соединения, так что предотвращается утечка чернил, содержащихся в камере 9 для жидкости.

С другой стороны, первый слой 21 мембраны 20, образованный пленкой из органического вещества, выполнен из раствора мягкой полиимидокислоты, как и запирающий слой 7 камеры для жидкости. Это приводит к сохранению в течение длительного времени большой силы соединения между первым слоем 21 пленки из органического вещества и вторым слоем 22 пленки из органического вещества, которые образуют мембрану.

Кроме того, причина, по которой первый слой 21 пленки из органического вещества образуют из раствора мягкой полиимидокислоты, заключается в том, что запирающий слой 5 камеры для нагрева, который контактирует с первым слоем 21 пленки из органического вещества, может быть образован из раствора жесткой полиимидокислоты, который хорошо вступает в реакцию с раствором мягкой полиимидокислоты.

Поскольку запирающий слой 5 камеры для нагрева выполнен из раствора мягкой полиимидокислоты, а первый слой 21 мембраны 20, образованный пленкой из органического вещества, выполнен из раствора жесткой полиимидокислоты, запирающий слой 5 камеры для нагрева оказывается плотно присоединенным в течение длительного времени к первому слою 21 пленки из органического вещества мембраны 20. За счет герметичного соединения предотвращается образование зазора, и тем самым предотвращается утечка рабочего раствора, содержащегося в камере 4 для нагрева.

Кроме того, первый слой 21 мембраны 20, образованный пленкой из органического вещества, изготовлен из раствора мягкой полиимидокислоты, как и запирающий слой 7 камеры для жидкости. Когда запирающий слой 5 камеры для нагрева соединен с мембраной 20, запирающий слой 5 камеры для нагрева превращается в вещество с сильными адгезионными свойствами при определенной температуре и давлении для поддержания большого усилия соединения между мембраной 20 и этим слоем без усиливающего соединение слоя.

Предпочтительно, раствор мягкой полиимидокислоты, который образует запирающий слой 7 камеры для жидкости и второй слой 22 пленки из органического вещества, изготовлен из состава, в котором диангидрид, имеющий 3,3,4,4-тетракарбоксидифенилоксид, добавлен к смеси диамина P, имеющего 1,3-бис(4-аминофенокси) бензол, и амидоподобного (вещества) в заранее определенном соотношении.

Ниже показана структура диамина P: ^* структурная формула диамина P^* Ниже показана структурная формула диангидрида: структурная формула диангидрида ^* В микроинжекторе согласно предшествующему уровню техники усиливающий соединение слой образовывали посредством отдельного процесса с целью усиления силы контактного взаимодействия между запирающим слоем камеры для жидкости и другими конструктивными элементами. В результате заметно увеличивалось число операций изготовления микроинжектора.

Как описано выше, запирающий слой 7 камеры для жидкости образован из раствора мягкой полиимидокислоты, который способен превращаться в вещество с когезионными свойствами при определенных условиях. Кроме того, запирающий слой 7 камеры для жидкости позволяет поддерживать большую силу соединения без усиливающего соединение слоя, при этом обеспечивается плотный контакт с другими конструктивными элементами в течение длительного времени. В результате можно снизить число выполняемых операций (исключить нежелательные операции) технологического процесса.

Как описано выше, согласно настоящему изобретению мембрана 20 присоединена к запирающему слою 5 камеры для нагрева за счет использования способности раствора мягкой полиимидокислоты и раствора жесткой полиимидокислоты вступать в реакцию (друг с другом), так что долговечность микроинжектора может быть повышена. Кроме того, может быть предотвращена утечка рабочей жидкости из камер для нагрева.

С другой стороны, в патенте США N 5417835, озаглавленном "Solid state ion sensor with polyimide membrane" ("Твердотельный ионный датчик с мембраной из полиимида"), раскрывается датчик, в котором используется сила соединения полиимида, аналогичного раствору полиимидокислоты согласно настоящему изобретению.

С точки зрения использования силы соединения (силы сцепления) полиимида настоящее изобретение аналогично вышеприведенному патенту по предшествующему техническому уровню. Однако настоящее изобретение отличается от вышеприведенного технического уровня в отношении процесса обработки полиимида для получения силы сцепления, применения полиимида и конструктивных элементов из полиимида. Настоящее изобретение представляет собой полностью новое изобретение, отличающееся от предшествующего уровня техники.

Ниже будет разъяснена работа описанного выше микроинжектора согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг. 2, сначала, когда на слой 3 электрода подается электрическая энергия от внешнего источника электропитания, резистивный нагревательный слой 11, который присоединен к слою 3 электрода, будет получать электрическую энергию. При этом нагревательный слой 11 мгновенно нагревается до высокой температуры, превышающей 500^oC. В этом состоянии электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию с температурой 500-550^oC.

После этого тепловая энергия передается камере 4 для нагрева, соединенной с резистивным нагревательным слоем 11, при этом рабочая жидкость, заполняющая камеру 4 для нагрева, благодаря тепловой энергии быстро испаряется с образованием давления пара заданной величины.

Как описано выше, запирающий слой 5 камеры для нагрева, ограничивающий камеры 4 для нагрева, образован из раствора жесткой полиимидокислоты. Первый слой 21 пленки из органического вещества, который входит в контакт с запирающим слоем 5 камеры для нагрева, образован из раствора мягкой полиимидокислоты, который имеет желательную способность к вступлению в реакцию с раствором жесткой полиимидокислоты. Следовательно, можно предотвратить утечку рабочего раствора (рабочей жидкости) из камер для нагрева, поскольку запирающий слой 5 камер для нагрева имеет плотный контакт с первым слоем 21 пленки из органического вещества.

Давление пара подается к мембране 20, расположенной на поверхности запирающего слоя 5 камеры для нагрева, и, следовательно, к мембране 20 будет приложена ударная сила P заданной величины.

В этом случае мембрана 20 быстро расширяется наружу, изгибаясь, как показано стрелками. Следовательно, к чернилам 100, которые заполняют камеру 9 для жидкости, образованную на мембране 20, будет приложена ударная сила A, так что чернила 100 оказываются в состоянии, при котором они могут инжектироваться.

Запирающий слой 7 камеры для жидкости также образован из раствора мягкой полиимидокислоты. Когда запирающий слой 7 камер для жидкости присоединяют к мембране 20, запирающий слой 7 камеры для жидкости превращается в вещество с когезионными свойствами, поскольку давление приложено к запирающему слою 7 камеры для жидкости при заданной температуре. Следовательно, запирающий слой 7 камеры для жидкости может быть плотно присоединен к мембране 20 без усиливающего соединение слоя.

Как показано на фиг. 3, при прекращении подачи электрической энергии от внешнего источника электропитания на резистивный нагревательный слой 11 резистивный нагревательный слой 11 охлаждается таким образом, что давление пара в камере 4 для нагрева быстро уменьшается. Следовательно, камера 4 для нагрева оказывается в состоянии вакуума. При этом к мембране 20 будет приложена сила B реакции, соответствующая вакуумметрическому давлению, возникающему из-за состояния вакуума в камере 4 для нагрева. Соответственно мембрана 20 мгновенно сжимается, возвращаясь в исходное состояние.

В этом случае мембрана 20 быстро сжимается с передачей силы В реакции в направлении камеры для жидкости, как показано стрелкой. Следовательно, чернила 100, которые были готовы для выпуска вследствие расширения мембраны 20, преобразуются благодаря их собственному весу в водяные капли и затем выталкиваются на бумагу для печати. Печать на бумаге осуществляется каплями чернил при инжекции их из микроинжектора.

Ниже подробно будет описан способ изготовления струйной печатающей головки согласно настоящему изобретению.

Способ изготовления струйной печатающей головки согласно настоящему изобретению включает три операции, которые выполняются раздельно. Узел, содержащий нагреватель 11 сопротивления и запирающий слой 5 камеры для нагрева, мембрана 20 и узел, содержащий пластину 8 сопла и запирающий слой 7 камеры для жидкости, которые изготовлены на отдельных операциях, собирают вместе друг с другом, при этом выставляя их друг относительно друга, тем самым осуществляется изготовление микроинжектора.

Как показано на фиг. 4, в соответствии со способом по настоящему изобретению на первых операциях сначала металл 11', например поликристаллический кремний, осаждают из паровой фазы на пластину 1 основы, которая имеет покрытие в виде защитной пленки 2 из SiO₂. После того, как поликристаллический кремний 11' будет покрыт фотошаблоном 30, выполняют операцию, на которой фотошаблон 30 подвергают воздействию излучения (экспонируют), используя источник 40 ультрафиолетового излучения и линзу 50. В этот момент на фотошаблоне 30 образуются элементы 30' рисунка, которые соответствуют форме резистивных нагревательных слоев 11 в плоскости. Затем ультрафиолетовое излучение, испускаемое из источника 40 ультрафиолетового излучения, проходит через элементы 30' рисунка, чтобы образовать рисунок (конфигурацию) резистивного нагрева