RU2536394C1

RU2536394C1 - Способ возбуждения головки для выброса жидкости, головка для выброса жидкости и устройство для выброса жидкости

Info

Publication number: RU2536394C1
Application number: RU2013131242/12A
Authority: RU
Inventors: Макото САКУРАИ; Хирокадзу КОМУРО; Итиро САИТО; Юдзуру ИСИДА; Такеру ЯСУДА
Original assignee: Кэнон Кабусики Кайся
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2014-12-20
Also published as: KR20130089667A; US9056461B2; CN103298618B; JP2012121272A; EP2648918A4; JP5765924B2; EP2648918A1; US20130257995A1; BR112013012475A2; CN103298618A; WO2012077283A1; EP2648918B1; KR101554079B1

Abstract

Устройство для выброса жидкости включает в себя головку для выброса жидкости, которая включает в себя выпускное отверстие для выброса жидкости и подложку, включающую в себя вырабатывающий энергию элемент для вырабатывания тепловой энергии для выброса жидкости из выпускного отверстия для жидкости, пару электродов, соединенных с вырабатывающим энергию элементом для его возбуждения, изолирующий слой из изоляционного материала, обеспеченный для накрывания вырабатывающего энергию элемента, и металлический слой из металлического материла, обеспеченный в соответствии с вырабатывающим энергию элементом, для накрывания изолирующего слоя, и задающий блок, который устанавливает первый потенциал одного из пары электродов по существу равным потенциалу жидкости, а второй потенциал другого из пары электродов ниже первого потенциала для возбуждения вырабатывающего энергию элемента. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу возбуждения головки для выброса жидкости, головке для выброса жидкости и устройству для выброса жидкости.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Типичная головка для выброса жидкости, установленная в устройстве для выброса жидкости, представленном термографическим струйным записывающим устройством, имеет множество вырабатывающих энергию элементов, которые вырабатывают тепловую энергию, используемую для выброса жидкости.

Как описано в PTL 1, вырабатывающий энергию элемент выполнен таким образом, что на подложке, выполненной из кремния, обеспечены слой тепловыделяющего резистивного материала, который выделяет теплоту в результате подвода электроэнергии, и пара электродов для подвода электроэнергии к этому слою, а для накрывания дополнительно обеспечен изолирующий слой из изоляционного материала. Чтобы защищать изолирующий слой от воздействия кавитации, порождаемой, когда жидкость или подобное выбрасывается, на поверхности изолирующего слоя для повышения его износостойкости, обеспечивают металлический слой, выполненный из металлического материала. Кроме этого, ухудшение износостойкости и/или растворение металлического слоя может происходить, когда изолирующий слой имеет отверстие (трещину), поскольку между металлическим слоем и жидкостью происходит электрохимическая реакция, приводящая к разрушению металлического слоя. Поэтому на стадии изготовления выполняется контроль изоляционных свойств между вырабатывающим энергию элементом и металлическим слоем. Описанный выше металлический слой имеет форму полосы и обычно обеспечивается для защиты множества вырабатывающих энергию элементов, а контроль изоляционных свойств проводится с использованием контрольного вывода, соединенного с металлическим слоем, и контрольного вывода, соединенного обычно с множеством вырабатывающих энергию элементов. Согласно этому способу контроль изоляционных свойств изолирующего слоя можно выполнять совместно для множества вырабатывающих энергию элементов.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК НА ПАТЕНТНУЮ ЛИТЕРАТУРУ

PTL 1: Патентная публикация Японии № 2004-50646.

Однако даже если в процессе изготовления осуществляется контроль изолирующего слоя, то, когда в изолирующем слое в результате физического воздействия, такого как кавитация, порождаемой, когда при записи гасятся пузырьки воздуха, формируется трещина или подобное, вырабатывающий энергию элемент и металлический слой могут в некоторых случаях закорачиваться. В общем, головка для выброса жидкости, описанная выше, подвергается возбуждению путем прикладывания к паре электродов потенциала Земли (GND-потенциала), который по существу равен 0 В, и потенциала (VH-потенциала) источника питания, более высокого, чем потенциал Земли. Так как подающее отверстие, используемое для подвода жидкости, в этом случае проходит сквозь подложку, соединенную с GND-потенциалом, то жидкость тоже имеет GND-потенциал.

Поскольку жидкость, такая как чернила, содержит большое количество электролита и обладает электропроводимостью, то, если к вырабатывающему энергию элементу прикладывается VH-потенциал, который выше потенциала жидкости с GND-потенциалом, металлический слой имеет относительно потенциала жидкости положительный потенциал. Например, в качестве металлического слоя используется иридий или рутений, и отношение между потенциалом и pH показано на фиг. 6A или 6B.

Как очевидно из вышеупомянутого отношения, если металлический слой имеет положительный потенциал, а также находится в контакте с жидкостью, имеющей pH от 7 до 10, то металлический слой может в некоторых случаях, в зависимости от материала металлического слоя, быть растворен. То есть, в конструкции, описанной в PTL 1, в которой множество вырабатывающих энергию элементов обычно накрыто металлическим слоем в форме полосы, когда один вырабатывающий энергию элемент замкнут накоротко, металлический слой, покрывающий множество вырабатывающих энергию элементов, может быть в некоторых случаях растворен. Кроме этого, уменьшается толщина металлического слоя и в результате может ухудшаться его износостойкость. К тому же, пузырьки воздуха, создаваемые во время растворения металлического слоя, будут покрывать верхние поверхности вырабатывающих энергию элементов, и, в результате этого, в некоторых случаях нормальная запись не может выполняться.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно аспекту настоящего изобретения устройство для выброса жидкости содержит головку для выброса жидкости, которая включает в себя выпускное отверстие для выброса жидкости и подложку, включающую в себя вырабатывающий энергию элемент для вырабатывания тепловой энергии для выброса жидкости из выпускного отверстия для жидкости, пару электродов, соединенных с вырабатывающим энергию элементом для его возбуждения, изолирующий слой из изоляционного материала, обеспеченный для накрывания вырабатывающего энергию элемента, металлический слой из металлического материла, обеспеченный в соответствии с вырабатывающим энергию элементом, для накрывания изолирующего слоя, и задающий блок, который устанавливает первый потенциал одного из пары электродов по существу равным потенциалу жидкости, а второй потенциал другого из пары электродов ниже первого потенциала для возбуждения вырабатывающего энергию элемента.

Когда обеспечена головка для выброса жидкости, описанная выше, то, даже если вырабатывающий энергию элемент и металлический слой замкнуты накоротко в результате трещины или подобного, образовавшегося в изолирующем слое вследствие физического повреждения, металлический слой, накрывающий другие вырабатывающие энергию элементы, не имеет положительного потенциала относительно потенциала жидкости, и поэтому может выполняться надежная запись.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1A - схематичный вид в перспективе устройства для выброса жидкости.

Фиг. 1B - схематичный вид в перспективе блока головки.

Фиг. 2A - схематичный вид в перспективе головки для выброса жидкости согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2B - схематичный вид сверху головки для выброса жидкости согласно настоящему изобретению.

Фиг. 3A - вид в поперечном разрезе головки для выброса жидкости согласно настоящему изобретению.

Фиг. 3B - принципиальная схема головки для выброса жидкости согласно настоящему изобретению.

Фиг. 4A - вид в поперечном разрезе головки для выброса жидкости согласно настоящему изобретению.

Фиг. 4B - принципиальная схема головки для выброса жидкости согласно настоящему изобретению.

Фиг. 5A - вид, иллюстрирующий отношение между потенциалом и растворением металлического слоя.

Фиг. 5B - принципиальная схема головки для выброса жидкости.

Фиг. 5C - принципиальная схема головки для выброса жидкости.

Фиг. 6A - схема зависимости потенциал-pH для иридия.

Фиг. 6B - схема зависимости потенциал-pH для рутения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Головка для выброса жидкости может быть установлена в различных устройствах, как например, принтере, копировальной машине, факсимильном аппарате с системой связи и текстовом процессоре с печатающим узлом, и кроме того может быть установлена в промышленное записывающее устройство, выполненное как одно целое из разных обрабатывающих устройств. Кроме этого, когда используется эта головка для выброса жидкости, запись может осуществляться на разных носителях для записи, например бумаге, пряже, волокне, ткани, коже, металле, пластмассе, стекле, дереве и керамике.

Термин «запись», используемый в данном описании, указывает, что не только изображение, такое как буква или фигура, имеющие определенное значение, передается на носитель для записи, но также указывает, что и такое изображение, как узор без какого-либо значения, передается на него.

Кроме этого, в настоящем описании термин «жидкость» следует толковать в широком значении и применительно к носителю для записи жидкость - это жидкость, которая используется для формирования изображения, чертежа, узора или подобного, для обработки носителя для записи или для осуществления обработки чернил или носителя для записи. В этом варианте осуществления обработка чернил или носителя для записи включает в себя, например, обработки для повышения фиксации в результате отверждения или переведения в нерастворимую форму красящего вещества, содержащегося в чернилах, наносимых на носитель для записи, повышения качества записи или формирования цвета и повышения долговечности изображения. Кроме этого, «жидкость», которая используется для устройства для выброса жидкости по настоящему изобретению, содержит, как правило, большое количество электролита и обладает в связи с этим электропроводимостью.

В дальнейшем в этом документе со ссылкой на чертежи будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. В следующем далее описании элементы, имеющие одинаковое назначение, будут обозначены на чертежах одним и тем же номером позиции.

Будет описано устройство для выброса жидкости.

Фиг. 1A - схематичный вид, на котором показано устройство для выброса жидкости, в которое может устанавливаться головка для выброса жидкости согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 1A, подающий винт 5004 вращается вместе с возвратно-поступательным вращением приводного электродвигателя 5013 посредством шестерен 5011 и 5009 передачи движущей силы. Блок головки может устанавливаться в каретку, которая имеет шип (не показан), который входит в зацепление с винтовой канавкой 5005 подающего винта 5004, и перемещается возвратно-поступательно в направлении стрелки a и стрелки b, когда вращается подающий винт 5004. Блок 400 головки установлен на этой каретке HC.

Будет описан блок головки.

Фиг. 1B - вид в перспективе блока 400 головки, которая может быть установлена в устройство для выброса жидкости, показанное на фиг. 1A. Головка 41 для выпуска жидкости (именуемая в дальнейшем в этом документе также как «головка») имеет электрическое соединение посредством гибкой пленочной подложки 43 со слоем межсоединений с контактными площадками 44, которые должны быть соединены с устройством для выброса жидкости. Кроме этого головка 41 объединена с резервуаром 42 для чернил для образования блока 400 головки. Хотя блок 400 головки этого варианта осуществления, показанного для примера, выполнен как одно целое из резервуара 42 для чернил и головки 41, также может использоваться разъемный блок головки, от которого можно отделять резервуар для чернил.

Фиг. 2A - вид в перспективе головки 41 для выброса жидкости согласно этому варианту осуществления. Головка 41 для выброса жидкости имеет подложку 50 головки для выброса жидкости, включающую в себя вырабатывающие энергию элементы 23, которые вырабатывают тепловую энергию, используемую для выброса жидкости, и стенку 15 с каналами, обеспеченную на подложке 50 головки для выброса жидкости. Стенка 15 с каналами может быть выполнена, используя отверждаемый материал термореактивной смолы, такой как эпоксидная смола, и имеет выпускные отверстия 3 для выброса жидкости и перегородки 17a каналов 17, сообщающихся с соответствующими выпускными отверстиями 3. Каналы 17 образуются, когда стенка 15 с каналами приводится в контакт с подложкой 50 головки для выброса жидкости, так что перегородки 17a располагаются внутри. Выпускные отверстия 3, выполненные в стенке 15 с каналами, обеспечены с заданным зазором для формирования линий вдоль подающего отверстия 4, проходящего сквозь подложку 50 головки для выброса жидкости. Жидкость, подаваемая из подающего отверстия 4, перемещается к каналам 17 и далее подвергается пленочному кипению посредством тепловой энергии, генерируемой вырабатывающими энергию элементами 23, так что создаются пузырьки воздуха. Так как в результате давления, создаваемого в это время, жидкость выбрасывается из выпускного отверстия 3, то выполняется запись. Кроме этого, головка 41 для выброса жидкости имеет множество выводов 22, используемых для электрического соединения, и, например, для возбуждения вырабатывающих энергию элементов 23 на терминалы 22 от устройства для выброса жидкости посылаются логические сигналы для управления задающими элементами 20 и VH-потенциалом/потенциалом Земли (GND-потенциалом). Помимо этого, чтобы возбуждать вырабатывающий энергию элемент 23, напряжение должно прикладываться таким образом, чтобы разность потенциалов между двумя концами вырабатывающего энергию элемента 23 составляла от 10 до 40 В.

Фиг. 2B - схематичный вид сверху головки 41 для выброса жидкости, в которой металлический слой 11 как правило покрывает вырабатывающие энергию элементы 23. Контрольный вывод 40, используемый для контроля, осуществляемого при изготовлении, соединен с металлическим слоем 11. Когда электрическое соединение между металлическим слоем и вырабатывающими энергию элементами 23 подтверждается с использованием контрольного вывода 40, одновременно может быть подтверждено, что изолирующий слой не имеет дефектов изоляции.

Фиг. 3A - вид в поперечном разрезе, на котором схематично показано состояние головки 41 для выброса жидкости, взятом в направлении, перпендикулярном подложке 50 по линии IIIA-IIIA на фиг. 2A. На подложке 1 из кремния, в которой обеспечен задающий элемент 20, такой как транзистор, обеспечены слой 14 термического окисления, образованный путем термического окисления части подложки 1, первый аккумулирующий тепло слой 13 и второй аккумулирующий тепло слой 12, причем два аккумулирующих тепло слоя выполнены из кремниевого соединения, используя способ химического осаждения из паровой фазы или подобное.

В качестве первого аккумулирующего тепло слоя 13 и второго аккумулирующего тепло слоя 12, в частности, могут, к примеру, использоваться такие изоляционные материалы, как SiO, SiN, SiON, SiOC и SiCN. Как первый аккумулирующий тепло слой 13, так и второй аккумулирующий тепло слой 12 могут также выполнять функцию изолирующего слоя, который изолирует электрод. На втором аккумулирующем тепло слое 12 обеспечен тепловыделяющий резистивный слой 10 из материала, который выделяет теплоту в результате подвода электроэнергии, и пара электродов 9 из материала, состоящего главным образом из алюминия или подобного, с низкой сопротивляемостью по сравнению с сопротивляемостью тепловыделяющего резистивного слоя 10, обеспечена таким образом, чтобы находиться с ним в контакте. В качестве материала для тепловыделяющего резистивного слоя может, в частности, использоваться, например, TaSiN или WSiN. Первое напряжение и второе напряжение прикладываются к паре электродов 9, чтобы дать возможность части тепловыделяющего резистивного слоя 10, расположенного между ними, выделять теплоту в результате подвода электроэнергии, так чтобы вышеупомянутая часть тепловыделяющего резистивного слоя 10 использовалась в качестве вырабатывающего энергию элемента 23. Эти тепловыделяющие резистивные слои 10 и пара электродов 9 покрыты изолирующим слоем 8 из изоляционного материала, такого как кремниевое соединение, SiN или подобное, с тем, чтобы быть изолированными от жидкости, которая должна выбрасываться. Чтобы защищать вырабатывающий энергию элемент 23 от воздействия кавитации или подобного, вызываемого закипанием и сжиманием жидкости, которая должна выбрасываться, на изолирующем слое 8 в положении, соответствующем верхней части вырабатывающего энергию элемента 23, обеспечен металлический слой 11, используемый в качестве стойкого к воздействию кавитации слоя. То есть, металлический слой 11 обеспечен в положении напротив вырабатывающего энергию элемента 23.

В частности, в качестве металлического слоя 11 может использоваться такой металлический материал, как иридий или рутений. Помимо этого, на изолирующем слое 8 обеспечена стенка 15 с каналами. Кроме того, для повышения сцепления между изолирующим слоем 8 и стенкой 15 с каналами между изолирующим слоем 8 и стенкой 15 с каналами может также обеспечиваться адгезионный слой, образованный из полиэфирамидной смолы или подобного.

Даже если на выходном контроле, используя контрольный вывод 40, не обнаружено дефектов, металлический слой и вырабатывающий энергию элемент могут в некоторых случаях замыкаться накоротко, когда в изолирующем слое, соответствующем одному вырабатывающему энергию элементу, вследствие, например, воздействия кавитации, порождаемой при записи, формируется отверстие. В этом случае, когда вырабатывающий энергию элемент возбуждается высоким потенциалом относительно потенциала жидкости в канале, то, когда происходит короткое замыкание, металлический материал, такой как иридий или рутений, имеют такой же потенциал, как у вырабатывающего энергию элемента. Поэтому, как очевидно из схемы зависимости потенциала-pH, показанной на фиг. 6A или 6B, металлический материал при функционировании в качестве анода относительно жидкости в канале, может быть с высокой вероятностью растворен. То есть, в конструкции, в которой множество вырабатывающих энергию элементов обычно накрыто металлическим слоем в форме полосы, если один вырабатывающий энергию элемент единожды закорочен, весь металлический слой, покрывающий другие вырабатывающие энергию элементы, растворяется.

С другой стороны, из фиг. 6A и 6B понятно, что когда вырабатывающий энергию элемент возбуждается низким потенциалом относительно потенциала жидкости в канале, то, даже если металлический материал, такой как иридий или рутений, имеют такой же потенциал, как у вырабатывающего энергию элемента, вероятность, что металлический материал растворится является низкой, независимо от значения pH жидкости. Соответственно, когда в изолирующем слое 8 образовывается трещина или подобное, то, поскольку металлический слой 11 имеет низкий потенциал (второй потенциал), если считать потенциал (первый потенциал) жидкости опорным потенциалом, можно предотвращать растворение металлического слоя 11. Когда происходит возбуждение головки для выброса жидкости, как описано выше, нормальная запись может осуществляться, не ухудшая износостойкости металлического слоя 11. В дальнейшем в этом документе будут, в частности, описаны головка для выброса жидкости, в которой металлический слой 11 не растворяется, и способ возбуждения этой головки для выброса жидкости.

В головке для выброса жидкости этого варианта осуществления в качестве задающего элемента 20 используется МОП-транзистор p-типа (именуемый в дальнейшем в этом документе также “PMOST”), а в качестве подложки 1 используется кремниевая подложка n-типа. На фиг. 3A показан вид в поперечном разрезе головки 41 для выброса жидкости этого варианта осуществления, взятом в направлении, перпендикулярном подложке 50 по линии IIIA-IIIA на фиг. 2A, а на фиг. 3B показана схематичная принципиальная схема.

Задающий элемент 20 выполнен, используя обычный процесс производства интегральных схем, и состоит из электрода 5 затвора, обеспеченного на кремниевой подложке 1 n-типа с обеспеченным между ними слоем 14 термического окисления, электрода 6 стока и электрода 7 истока, при этом эти два электрода выполнены в углублении p-типа, предусмотренном в поверхности подложки 1. Электрод 5 затвора выполнен путем обеспечения поликремния на поверхности подложки 1, а электрод 6 стока и электрод 7 истока образованы ионной имплантацией бора или подобного, выполненной в поверхность кремниевой подложки 1. Электрод 6 стока и электрод 7 истока соединены с парой электродов 9 посредством электродов 18 из алюминия или подобного, которые проходят сквозь первый аккумулирующий тепло слой 13.

Чтобы прикладывать напряжение к вырабатывающему энергию элементу 23, один из пары электродов 9 соединен с GND-потенциалом, а также соединен посредством электрода 18 с соединительной частью 19 в углублении n-типа, обеспеченной ионной имплантацией фосфора или подобного, выполненной в подложке 1. Таким образом, подложка 1 имеет GND-потенциал, и кроме этого, поскольку жидкость в канале 17 для жидкости также находится в подающем отверстии 4 подложки 1, жидкость тоже имеет GND-потенциал. Помимо этого, когда другой из пары электродов 9 соединен с потенциалом (VH-потенциалом) источника питания от -40 до -10 В, который ниже GND-потенциала, разница потенциалов между GND-потенциалом и VH-потенциалом устанавливается равной от 10 до 40 В, и следовательно вырабатывающий энергию элемент 23 можно возбуждать, используя низкий потенциал, если сравнивать с GND-потенциалом. Поэтому, даже если в вышеупомянутом случае между вырабатывающим энергию элементом 23 и металлическим слоем 11 происходит короткое замыкание, то можно предотвращать растворение металлического слоя 11, покрывающего другие вырабатывающие энергию элементы, и создание пузырьков воздуха, сопровождающих растворение металлического слоя, так что надежная запись может осуществляться бесперебойно.

Как показано на фиг. 3B, электрод 6 стока соединен с источником питания из устройства для выброса жидкости посредством вывода 22, чтобы иметь в качестве VH-потенциала потенциал от -40 до -10 В, а электрод 7 истока соединен посредством вырабатывающего энергию элемента 23 с GND-потенциалом. Кроме этого, в логической схеме (не показана), на основе логического сигнала, вводимого с вывода 22, генерируется сигнал возбуждения, который определяет, возбуждать ли вырабатывающий энергию элемент 23 или нет. Прикладывая согласно этому сигналу возбуждения напряжение к электроду затвора PMOST, PMOST 20 приводится в состояние ВКЛЮЧЕНО, и электрический ток течет в вырабатывающий энергию элемент 23, чтобы выполнялась запись.

Фиг. 5A - вид, на котором показан потенциал в точке B принципиальной схемы, показанной на фиг. 3B. На этом чертеже для примера показан случай, когда между VH-потенциалом и GND-потенциалом прикладывается напряжение -25 В. Когда задающий элемент 20 находится в состоянии ВЫКЛЮЧЕНО, потенциал в точке B равен по существу 0 вольт GND-потенциала, а когда задающий элемент находится в состоянии ВКЛЮЧЕНО, потенциал в точке B составляет -25 В VH-потенциала. При наличии отрицательного потенциала относительно потенциала жидкости в канале 17 иридий или рутений не растворяется. Поэтому, когда возбуждение осуществляется, как описано выше, то даже если вследствие образования в изолирующем слое 8 трещины или подобного происходит короткое замыкание, растворение металла, используемого для металлического слоя 11, можно предотвращать независимо от состояния ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО задающего элемента 20.

До сего момента был описан вариант осуществления, в котором между VH-потенциалом и GND-потенциалом задающий элемент 20 и вырабатывающий энергию элемент 23 обеспечены последовательно в этом порядке. Далее будет описан вариант осуществления, в котором между VH-потенциалом и GND-потенциалом вырабатывающий энергию элемент 23 и задающий элемент 20 обеспечены последовательно в этом порядке.

В качестве задающего элемента 20 используется МОП-транзистор p-типа (именуемый в дальнейшем в этом документе “PMOST”), а в качестве подложки 1 используется кремниевая подложка n-типа. Вид в поперечном разрезе головки 41 для выброса жидкости этого варианта осуществления, взятом в направлении, перпендикулярном подложке 50 по линии IVA-IVA на фиг. 2A, показан на фиг. 4A, а на фиг. 4B показана схематичная принципиальная схема. Конструкция задающего элемента 20 приблизительно сходна с конструкцией задающего элемента в варианте осуществления, описанном выше.

Электрод 6 стока и электрод 7 истока задающего элемента 20 соединены с парой электродов 9 для подвода VH-потенциала и GND-потенциала посредством электродов 18 из алюминия или подобного, которые проходят сквозь первый аккумулирующий тепло слой 13.

Один из электродов 9 для приложения VH-потенциала и GND-потенциала к вырабатывающему энергию элементу 23, который соединен с GND-потенциалом, соединен также посредством электрода 18 и задающего элемента 20 с соединительной частью 19, обеспеченной в углублении n-типа ионной имплантацией фосфора или подобного, выполненной в подложке 1. Таким образом, подложка 1 имеет GND-потенциал, и жидкость в канале 17 также имеет GND-потенциал, так как находится в подающем отверстии 4 подложки 1; поэтому, когда возбуждение вырабатывающего энергию элемента 23 происходит, используя более низкий потенциал, чем GND-потенциал, растворение металлического слоя 11 можно предотвращать. То есть, если считать GND-потенциал опорным потенциалом, то в качестве потенциала (VH-потенциала) источника питания прикладывается потенциал от -40 до -10 В, более низкий, чем GND-потенциал, так что разница потенциалов между GND-потенциалом и VH-потенциалом устанавливается равной от 10 до 40 В. Поэтому, даже если в этом случае между вырабатывающим энергию элементом 23 и металлическим слоем 11 происходит короткое замыкание, то можно предотвращать растворение металлического слоя 11, который покрывает другие вырабатывающие энергию элементы, а также создание пузырьков воздуха, сопровождающих растворение металлического слоя, чтобы надежная запись могла осуществляться бесперебойно.

Как показано на фиг. 4B, один из пары электродов 9, соединенный с вырабатывающим энергию элементом, соединен с источником питания из устройства для выброса жидкости посредством вывода 22, чтобы иметь в качестве VH-потенциала потенциал от -40 до -10 В, а другой из пары электродов 9 соединен с электродом 6 стока задающего элемента 20. Помимо этого электрод 7 истока задающего элемента 20 соединен с GND-потенциалом. В логической схеме (не показана), на основе логического сигнала, вводимого посредством вывода 22, генерируется сигнал возбуждения, который определяет, возбуждать ли вырабатывающий энергию элемент 23 или нет. Прикладывая согласно этому сигналу возбуждения напряжение к электроду затвора PMOST, PMOST 20 приводится в состояние ВКЛЮЧЕНО, напряжение источника питания прикладывается к вырабатывающему энергию элементу 23, и электрический ток течет таким образом, чтобы выполнялась запись.

Фиг. 5A - вид, на котором показан потенциал в точке B принципиальной схемы, показанной на фиг. 4B. В этом варианте осуществления для примера показан случай, когда между VH-потенциалом и GND-потенциалом прикладывается напряжение -25 В. Когда задающий элемент 20 находится в состоянии ВЫКЛЮЧЕНО, потенциал в точке B равен -25 В, так как электрический ток не течет. Кроме того, когда задающий элемент находится в состоянии ВКЛЮЧЕНО, то, поскольку электрический ток течет в вырабатывающем энергию элементе 23, происходит падение напряжения, и поэтому потенциал в точке B становится по существу равным 0 В GND-потенциала. При наличии отрицательного потенциала относительно потенциала жидкости в канале 17 иридий или рутений не растворяется. Поэтому, когда возбуждение осуществляется, как описано выше, то даже если вследствие образования в изолирующем слое 8 трещины или подобного происходит короткое замыкание, растворение металла, используемого для металлического слоя 11, можно предотвращать независимо от состояния ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО задающего элемента 20.

Сравнительный пример 1

В качестве сравнительного примера 1 будет описан случай, в котором в кремниевой подложке p-типа обеспечен МОП-тразнистор n-типа (именуемый в дальнейшем в этом документе “NMOST”), и прикладывается такое напряжение, что VH-потенциал равен от +10 до +40 В. Как показано на принципиальной схеме на фиг. 5B, один из электродов, соединенный с вырабатывающим энергию элементом 23, имеет VH-потенциал от +10 до +40 В, а другой электрод обеспечен с возможностью соединения с электродом стока NMOST. Кроме этого, электрод истока NMOST соединен с GND-потенциалом. Также в сравнительном примере 1 жидкость в канале 17 находится в подающем отверстии и следовательно имеет GND-потенциал. Когда к электроду затвора NMOST прикладывается напряжение, NMOST приводится в состояние ВКЛЮЧЕНО и электрический ток течет в вырабатывающем энергию элементе 23.

На фиг. 5A показан потенциал в точке B принципиальной схемы, показанной на фиг. 5B. В этом сравнительном примере будет описан случай, в котором прикладывается такое напряжение, чтобы VH-потенциал составлял 25 В. Поскольку, когда задающий элемент 20 находится в состоянии ВЫКЛЮЧЕНО, электрический ток не течет, потенциал в точке B равен 25 В. Когда задающий элемент 20 находится в состоянии ВКЛЮЧЕНО, то, поскольку электрический ток течет в вырабатывающем энергию элементе 23, происходит падение напряжение и потенциал в точке B равен по существу 0 В GND-потенциала. Поэтому, даже если в изолирующем слое 8, покрывающем вырабатывающие энергию элементы, создается одна трещина, когда задающий элемент 20 находится в состоянии ВЫКЛЮЧЕНО, и металлический слой 11, выполненный из иридия или рутения, вступает в контакт с жидкостью, имеющей pH приблизительно от 7 до 10, весь металлический слой 11 выполняет функцию анода. В результате этого часть металлического слоя, покрывающего другие вырабатывающие энергию элементы, тоже будет растворена в жидкости. Кроме этого, поскольку пузырьки воздуха, создаваемые, когда металлический слой растворяется, покрывают поверхности других вырабатывающих энергию элементов 23, пленочное кипение не может осуществляться, а следовательно, не может выполняться и запись.

Сравнительный пример 2

В качестве сравнительного примера 2 будет описан случай, в котором обеспечен NMOST как в сравнительном примере 1. Как показано на принципиальной схеме на фиг. 5C, один из пары электродов, соединенный с вырабатывающим энергию элементом, соединен посредством NMOST с выводом 22 для приложения в качестве VH-потенциала потенциал от +10 до +40 В, а другой электрод соединен с GND-потенциалом. Также в сравнительном примере 2 жидкость в канале 17 находится в подающем отверстии и следовательно имеет GND-потенциал.

На фиг. 5A показан потенциал в точке B принципиальной схемы на фиг. 5C. В этом сравнительном примере для примера показан случай, в котором в качестве VH-потенциала прикладывается напряжение +25 В. Когда задающий элемент 20 находится в состоянии ВЫКЛЮЧЕНО, потенциал в точке B равен 0 В. Когда задающий элемент 20 находится в состоянии ВКЛЮЧЕНО, потенциал в точке B равен +25 В VH-потенциала.

Поэтому, даже если в изолирующем слое 8, покрывающем вырабатывающие энергию элементы, создается одна трещина или подобное, когда задающий элемент 20 находится в состоянии ВКЛЮЧЕНО, и металлический слой 11, выполненный из иридия или рутения, вступает в контакт с жидкостью, имеющей pH приблизительно от 7 до 10, весь металлический слой 11 выполняет функцию анода. В результате этого часть металлического слоя, покрывающего другие вырабатывающие энергию элементы, тоже будет растворена в жидкости. Кроме этого, поскольку пузырьки воздуха, создаваемые, когда металлический слой растворяется, покрывают поверхности других вырабатывающих энергию элементов 23, пленочное кипение не может осуществляться, а следовательно, не может выполняться и запись.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на примерные варианты осуществления, понятно, что изобретение не ограничено раскрытыми примерными вариантами осуществления. Объем формулы изобретения должен соотноситься с широчайшим толкованием с тем, чтобы охватывать все такие модификации и эквивалентные конструкции и функции.

Этой заявкой испрашивается преимущество заявки на патент Японии № 2010-275138, поданной 09 декабря 2010 года, которая настоящим включена в этот документ посредством ссылки во всей своей полноте.

Claims

1. Устройство для выброса жидкости, содержащее:
головку для выброса жидкости, которая включает в себя:
выпускное отверстие для выброса жидкости; и
подложку, включающую в себя:
вырабатывающий энергию элемент для вырабатывания тепловой энергии для выброса жидкости из выпускного отверстия для жидкости;
пару электродов, соединенных с вырабатывающим энергию элементом для его возбуждения;
изолирующий слой из изоляционного материала, обеспеченный с возможностью накрывания вырабатывающего энергию элемента;
металлический слой из металлического материала, обеспеченный так, чтобы в соответствии с вырабатывающим энергию элементом накрывать изолирующий слой; и
задающий блок, который устанавливает первый потенциал одного из пары электродов по существу равным потенциалу жидкости и второй потенциал другого из пары электродов ниже первого потенциала для возбуждения вырабатывающего энергию элемента.

2. Устройство для выброса жидкости по п.1, в котором металлический материал содержит в качестве основного компонента иридий или рутений.

3. Устройство для выброса жидкости по п.1, в котором головка для выброса жидкости используется для подачи жидкости в выпускное отверстие и имеет подающее отверстие, проходящее сквозь подложку.

4. Устройство для выброса жидкости по п.1, в котором первый потенциал является потенциалом Земли, а второй потенциал является потенциалом, составляющим от -40 до -10 В, исходя из потенциала Земли.

5. Устройство для выброса жидкости по п.1, в котором головка для выброса жидкости имеет задающий элемент, используемый для управления состоянием ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО, которое определяет, питать ли электрической энергией вырабатывающий энергию элемент или нет.

6. Устройство для выброса жидкости по п.5, в котором подложка является кремниевой подложкой n-типа, а задающий элемент содержит МОП-транзистор p-типа.

7. Головка для выброса жидкости, содержащая:
выпускное отверстие для выброса жидкости; и
подложку, включающую в себя:
вырабатывающий энергию элемент для вырабатывания тепловой энергии для выброса жидкости из выпускного отверстия для жидкости;
пару электродов, которая соединена с вырабатывающим энергию элементом для его возбуждения, причем электроды расположены соответственно таким образом, чтобы первый потенциал был равен по существу потенциалу жидкости, а второй потенциал был ниже первого потенциала;
изолирующий слой из изоляционного материала, выполненный с возможностью накрывания вырабатывающего энергию элемента; и
металлический слой из металлического материала, обеспеченный так, чтобы в соответствии с вырабатывающим энергию элементом накрывать изолирующий слой.

8. Головка для выброса жидкости по п.7, дополнительно содержащая
задающий элемент, используемый для управления состоянием ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО, которое определяет, питать ли электрической энергией вырабатывающий энергию элемент или нет.

9. Головка для выброса жидкости по п.8, в которой подложка является кремниевой подложкой n-типа, а задающий элемент содержит МОП-транзистор p-типа.

10. Способ возбуждения головки для выброса жидкости, которая имеет выпускное отверстие для жидкости, предназначенное для выброса жидкости, и подложку, которая включает в себя вырабатывающий энергию элемент, используемый для вырабатывания тепловой энергии для выброса жидкости из выпускного отверстия, пару электродов, соединенных с вырабатывающим энергию элементом для его возбуждения, изолирующий слой изоляционного материала, обеспеченный с возможностью накрывания вырабатывающего энергию элемента, и металлический слой из металлического материала, обеспеченный в соответствии с вырабатывающим энергию элементом, для накрывания изолирующего слоя, где способ содержит этапы, на которых:
устанавливают первый потенциал одного из пары электродов по существу равным потенциалу жидкости, а второй потенциал другого из пары электродов ниже первого потенциала для возбуждения вырабатывающего энергию элемента.