CN1117435A

CN1117435A - 发热电阻器，液体喷头用衬底，液体喷头和液体喷射装置

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Publication number: CN1117435A
Application number: CN94115968A
Authority: CN
Inventors: 池田雅实; 杉谷博志; 松本繁幸; 成濑泰弘; 牧野宪史; 泉田昌明; 田村清一
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2014-06-28
Also published as: EP0630749A2; EP0630749A3; ATE174842T1; ES2126022T3; DE69415408D1; KR950001787A; US6375312B1; CN1092570C; EP0630749B1; KR100191743B1; DE69415408T2

Abstract

一种发热电阻器，包括由含TaN0.8的氮化钽材料构成的膜，即使长期连续地对其施加较大的电功率，该发热电阻器也很难劣化，其电阻值几乎不变。一种液体喷头用的衬底，包括一支撑件和淀积在所述支撑件上的电热转换体。所述电热转换体包括能产生热能的发热电阻层和电连接到所述发热电阻层的多个电极。所述电极给所述发热电阻层提供产生所述热能所需的电信号。其特征是所述发热电阻层包括由含TaN0.8的氮化钽材料构成的膜。一种装有所述液体喷头用的衬底的液体喷头。一种装有所述液体喷头的液体喷射装置。

Description

发热电阻器，液体喷头用衬底，液体喷头和液体喷射装置

本发明涉及一种改进了的发热电阻器，它包括一种含TaN0.8的特殊氮化钽，这种发热电阻器不仅具有优良的发热性能，而且具有优良的重复使用的耐久性，及低的生产成本。该发热电阻器可应用到各种输出机械承载装置或系统中，例如，打印机、传真机、复印机、和复合机械可恢复系统。也可应用到在印刷介质上印刷物品的终端印刷机上。特别是，该发热电阻器特别适用于在诸如普通纸、合成纸、纤维之类的介质上印制图象的，利用热能喷射和飞撒印刷液的液体喷射系统中。本发明包括一种液体喷头用的具有所述发热电阻器的改进了的衬底，一种具有所述衬底的液体喷头，和一种具有所述液体喷头的液体喷射装置。本发明能以改进了的精度和低的生产成本分别生产所述衬底，液体喷头和液体喷射装置中的任何一种。

美国专利3242006(下面称作文件1)公开了一种氮化钽(TaN)薄膜电阻器(以下称作TaN薄膜电阻器)，它是在400℃气氛温度，400℃衬底温度下，在含氮气和氩气的气氛中，在由Ta构成的阴极和阳极之间施加5000V直流电压下，用Ta阴极溅射形成的。文件1描述的TaN薄膜具有氯化钠结构，而不是预期的六方晶系结构。此外，文件1描述了六方晶系结构的Ta₂N(下面称作Ta₂Nhex)和Ta₂Nhtx与TaN的混合物的制造。因而，很清楚，文件1公开了一种电阻器，它包括基本上只由TaN(表面被杂质污染)(在下面该氮化钽材料有时被称作TaN单体)构成的氮化钽膜，基本上只由Ta₂N(表面被杂质污染)(在下面该氮化钽材料有时被称作Ta₂N单体)构成的氮化钽材料，或由上述材料的混合物构成的氮化钽材料构成的薄膜。

目前，人们知道有多种利用热能喷射或飞撒墨料而形成墨滴在印刷介质上印刷图象的印刷系统。所有这些印刷系统中，所谓请求型喷墨印刷系统，由于印刷时的噪声减少到忽略不计的程度，因而一直被认为是最合适的。

美国专利4849774(或德国专利2843064)(下面称为文件2)公开了一种请求型气泡喷射印刷系统。它通过使墨料薄膜沸腾，以墨滴形式喷射墨料，在印刷价质上印刷图象，实现请求式印刷。文件2公开了由金属硼化物(尤其是HfB₂)或氮化钽构成的发热电阻器的应用。鉴于文件2的优先权日与文件1的公开日有关，这种2所述的氮化钽显然包括文件1中所述的TaN单体，Ta₂Thex单体和它的们的混合物。

现在，可以认为电HfB₂或氮化钽构成的发热电阻器是与薄膜沸腾现象一致的。并满足文件2所述气泡喷射印刷系统的墨料喷射特性，印刷速度及印刷条件的要求。

然而，在喷孔数量明显增多的请求型气泡喷射系统中，这种印刷系统在最近几年已得到发展(特别在1983年以后)或者在将来会得到发展。人们普遍认识到，就其稳定性和耐久性来说，并不是由氮化钽构成的发热电阻器，而是由HfB₂或TaAl构成的发热电阻器能满足喷射孔显著增多所要求的各项条件。

顺便说说，有大量关于是有由氮化钽构成的发热电阻器的热敏头的报道。在这些热敏头中，发热电阻器与热敏纸或色带直接接触。这里的发热电阻器被认为与文件1描述的类似。

除此之外，美国专利4737709(下面称为文件3)公开了一种具有由氮化钽(Ta₂N)薄膜构成的发热电阻器的热敏头。该氮化钽(Ta₂N)是由反应溅射方法形成的，具有(101)取向的六方晶系的密集晶格。可以认为，文件3使用特殊的氮化钽薄膜作为发热电阻器，提高了热敏头的耐久性。

应该注意这样的事实，即，在上述各文件中描述的任何一种氮化钽薄膜从未实际用作喷墨头的发热电阻器。仅管它们已被用到热敏头中。

其原因是，即，就热敏头而言，是在1μsec时间内给发热电阻器加约1瓦的电功率。另一方面，就喷墨头来说，为了在很短的时间内使墨料薄膜沸腾，例如在7μsec的时间内给发热电阻器加3瓦至4瓦的电功率。很清楚，在喷墨头的情况下，，在那样短的时间内加给发热电阻器的电功率，要比在热敏头情况下在相对较长时间内加给发热电阻器的电功率大几倍。

为了检验上述普通的钽薄膜电阻器是否将别适用于喷墨头的发热电阻器，本发明人制备了多个喷墨头。每一个都具有由任何一种上述的普通氮化钽薄膜构成的发热电阻器。并使每个喷墨头都进行印刷。结果发现，当在短时期给其加大的电功率时，任何一种发热电阻器的电阻值均有很大变化的趋势。在热敏头的情况下，发热电阻器的电阻值变化不严重，它对获得的图象不立刻产生影响。然而，对喷墨而言，存在严重问题，因为墨料中气泡的产生不是所期望的稳定地产生，从而导致喷射出的墨点数量下降，使印刷的图象质量下降。

因此，这就是为什么上面的文件中描述的普通氮化钽发热电阻器一直没有实际用在喷墨头上的原因。事实上，人们还没能找到任何关于氮化钽发热电阻器用在喷墨头中的研究报告。近几年，在喷墨头上实际经常使用由HfB₂构成的发热电阻器作为发热电阻器。

除了上述的美国专利文件之外还可找到美国专利4535343(下面称作文件4)，日本未审查专利，号为59936/1979(下面称为文件5)和日本未审查专利，申请号为27281/1980(下面称为文件6)，它们都公开了氮化钽薄膜。特别是文件4公开了一种热敏喷墨印刷头。它具有由RF或DC二极溅射方法形成的氮化钽(Ta₂N)薄膜构成的一个发热电阻层，溅射是在具有体积比为10∶1的Ar气和N₂气的混合气氛中用钽靶进行的。

然而，在最近几年已开发出的喷墨头中，喷孔数量显著增大。文件4中所描述的由氮化钽构成的发热电阻器，在稳定性和耐久性方面以上述相同的理由，不能满足显著增加喷孔所需的各项条件。

文件5和6公开了一种喷墨记录头，它具有由真空蒸发或溅射方法形成的氮化钽(特别是Ta₂N单体)构成的发热电阻器。

文件5和6描述的构成发热电阻器的任何一种氮化钽都是具有所谓Ta₂N_六方晶系结构(即Ta₂Nhex)的氮化钽。任何一种由Ta₂Nhex单体构成的发热电阻器也有问题。即，当长期喷墨连续地记录时，发热电阻器的电阻值有发生很大变化的趋势，使喷射的墨点数量下降，结果导致印刷图象质量下降。因此，鉴于上述相同的理由，Ta₂Nhex单体实际上不能用作构成喷孔数量显著增加的喷墨头水中的发热电阻器。事实上，还没能找到有关这种Ta₂Nhex单体在所讨论过的喷墨头中作为发热电阻器使用的任何报道。

如上所述，因为，由HfB₂构成的发热电阻器极大地满足3喷墨头中发热电阻器的要求，所以HfB₂被认为是适合构成喷墨头中使用的发热电阻器。并且，由HfB₂构成的热电阻器已被经常使用在喷墨头中。

然而，人们耽心，HfB₂作为喷墨头中使用的发热电阻器的构成材料，有可能供应短缺。就是说，世界上只有一两家公司与HfB₂的生产有关。因而，不能保证HfB₂稳定供货。此外，作为HfB₂生产中的原材料H_f是生产核燃料的副产品。这样，会耽忧作为世界范围讨论的，由于生产核燃料而导致的环境问题，会使HfB₂的生产有可能被终止。

除了这些问题之外，喷墨头中使用的由HfB₂构成的发热电阻器，还存在诸如下面将要描述的一些问题。

首先，对使用在喷墨头中的发热电阻器的性能有新要求。即，在最近几年一直讨论的。只要喷墨头的发热电阻器在喷墨头数量上是可控的，则脉冲地施加在发热电阻器上的双脉冲能较有效的使喷墨头进行彩色印刷。为了使双脉冲有可能脉冲地加到发热电阻器上，要求该发热电阻器具有特别显著的耐久性。然而，由HfB₂构成的发热电阻器不能充分满足这一要求。

第二，关于由HfB₂构成的发热电阻器的生产也存在问题。即，作为发热电阻器的HfB₂薄膜是通过RF溅射方法形成的。所以，得到的HfB₂薄膜不可避免地存在质量变化。特别是，用作靶子的Hf材料经常含有某些杂质。而这些杂质易于给所形成的HfB₂薄膜造成污染。

顺便说说，人们识别到，含在HfB₂薄膜中的杂质易于使诸如金属氧化物半导体的半导体器件产生负作用。此外，利用HfB₂薄膜生产时，这种被杂质污染的HfB₂膜不能与所述的半导体器件充分兼容。

最近几年，已开发出一种喷墨头用的衬底，该衬底有一个信号输入逻辑电路和一个构成加热器的驱动器的双-CMOS集成电路，这些电路与衬底构成一个整体。当上述的被杂质污染的HfB₂作为该衬底中的发热电阻器来制造喷墨头时，上述HfB₂薄膜与半导体器件的差的兼容性所造成的严重问题是，所制成的喷墨头不可避免的是质量变得不能满足要求。

本发明人通过各种实验作了大量研究，以便消除在使用HfB₂作为喷墨头中的发热电阻器时存在的上述问题。特别是，本发明人所作的实验研究，其目的在于找出一种适合作为喷墨头的发热电阻器构件的适当材料。这种材料克服了HfB₂不能稳定供货的缺陷，并能通过比较简单的薄膜形成方法容易地生产。把集点集中在曾经一直被认为先不适宜作为喷墨头中的发热电阻器的构成材料的氮化钽材料上。

在实验研究中，本发明人制备了许多发热电阻器，每个电阻器包括属于现有技术的由上述TaN单体、Ta₂N单体及其混合物组成的材料组中选出的一种氮化钽材料。并制备了许多使用这些发热电阻器的，具有增加了喷头数量的喷墨头。所获得的每一个制成的喷墨头，按给定的喷墨间隔以先施加一个预脉冲，然后再施加一个主脉冲的方式(这种方式在下面称作双脉冲方式)，长期连续地印刷。结果，在任何情况下都不能获得满意的印刷。并且发现，使用任何发热电阻器都不能满足所需的要求。

而由本发明人所作的进一步实验研究，发现了一种含TaN0.8的新型氮化钽材料(下面称作含TaN0.8的氮化钽材料)，这种材料显然不同于上述的普通TaN单体，Ta₂N单体及其混合物。并且，它使其有可能获得一种理想的发热电阻器，即使在长期连续地对其施加较大的电功率时，这种发热电阻器的电阻值也几乎不发生变化，并且，它能提供一种高可靠的喷墨头。即使以双脉冲方式驱动该喷墨头进行印刷时，该喷墨头也稳定而连续地使其印刷性能处在所要求的状态下。

根据这一发现实现了本发明。

因此，本发明的主要目的是，消除液体喷头用的普通发热电阻器存在的上述问题。并提供一种由含有TaN0.8的特殊氮化钽材料构成的改进的发热电阻器。即使在长时间对其施加较大的电功率，它的电阻值也几乎不变。并能获得一种高可靠的液体喷头，即使长时间反复使用，该喷墨头也稳定而持续地具有良好的喷墨性能，以提供高质量的印刷。

本发明的另一目的是，提供一种具有由含TaN0.8的特殊氮化钽材料构成的发热电阻器的液体喷头用的衬底，一种具有所述衬底的液体喷头，和一种具有所述的液体喷头的液体喷射装置。

本发明的另一目的是，提供一种具有改进的由含TaN0.8的特殊氮化钽材料制成的发热电阻器，用这种发热电阻器能获得一种高可靠性的液体喷头。即使用双脉冲方式驱动该喷墨头印刷，该喷射头仍稳定持续地具有良好的液体喷射性能。还提供一种具有所述改进的发热电阻器的液体喷头用的衬底，一种具有所述衬底的液体喷头，和一种具有所述液体喷头的液体喷射装置。

本发明的又一目的是，提供一种改进的由含TaN0.8的特殊氮化钽材料构成的发热电阻器，用这种发热电阻器能获得一种具有喷孔数量增加了的高可靠的液体喷头，即使以双脉冲方式驱动该喷墨头长期重复进行印刷时，该喷头也稳定而持续地具有良好的液体喷射性能，以进行高质量印刷。还提供一种具有所述改进的发热电阻器的液体喷头用的衬底，一种具有所述衬底并具有喷孔数量增加了的液体喷头，和一种具有所述液体喷头的液体喷射装置。

本发明的又一目的是，提供一种改进的由含TaN0.8的特殊氮化钽材料构成的发热电阻器，该氮化钽材料与设置在液体喷头用的衬底中的，诸如信号输入逻辑电路，双-CMOS集成电路之类的半导体器件具有良好的兼容性。还提供一种液体喷头用的具有所述半导体器件的衬底，该液体喷头具有改进的发热电阻器，一种有所述衬底的液体喷头，和一种具有所述液体喷头的液体喷射装置。

本发明的再一目的是提供一种具叠层结构的改进的发热电阻器，由含TaN0.8的特殊氮化钽材料构成叠层结构的一层构成层，即使长时间对其施加较大的电功率，其电阻值几乎不发生变化。并且，它使得能获得一种高可靠的液体喷头，即使长时间反复使用，该液体喷头也稳定持续地具有良好的液体喷射性能。还提供一种具有所述改进的发热电阻器的液体喷头用的衬底。一种具有所述衬底的液体喷头，和一种具有所述液体喷头的液体喷射装置。

图1是按本发明的液体喷头用的一个衬底实例的主要部分的剖视图；

图2是按本发明的液体喷头用的衬底为设定Vop的一个假负载加热器的外形示意图；

图3示出了由Ta₂N_nex构成的普通电阻层的X射线衍射图；

图4示出了按本发明的由含TaN_0.8hex的氮化钽材料构成的电阻层的X射线衍射图；

图5示出了由TaNhex构成的普通电阻层的X射线衍射图；

图6是说明以双脉冲驱动方式进行印刷的液体喷头用的衬底中的液体(尤其是墨料)产生气泡时的说明性示意图；

图7示出了属于本发明的，并将在后面要描述的例2中获得的，由含TaN0.8hex的氮化钽材料构成的电阻层的X射线衍射图；

图8示出了属于本发明的，并将在后面要描述的例3中获得的，由含TaN0.8heX的氮化钽材料构成的电阻层的X射线衍射图；

图9示出了说明属于本发明的，并将在后面要描述的各个实例中的SST测试结果的曲线图；

图10示出了说明属于本的，并将在后面要描述的各实例中的CST测试结果的曲线图；

图11示出了说明属于本发明的，并将在后面要描述的耐久性测试结果的曲线图；

图12是一个薄膜形成装置的简图，该装置用于形成淀积在本发明的液体喷头用的衬底中的构成层。

本发明包括一种改进的发热电阻器，一种具有所述改进的发热电阻器的液体喷头用的衬底，一种具有所述衬底的液体喷头，和一种具有所述液体喷头的液体喷射装置。

按本发明的一个典型的发热电阻器由含有TaN0.8的氮化钽材料构成的膜构成，即使在长时间对其持续地施加较大的电功率时，这种发热电阻的电阻值几乎不发生变化。该含有TaN0.8的氮化钽材料可能包括TaN0.8的含量在17mol％至100mol％，最好是含量为20mol％至100mol％的氮化钽材料，基本上只由TaN0.8组成的氮化钽材料，和含TaN0.8，和Ta₂N或TaN的氮化钽材料。含TaN0.8和Ta₂N的氮化钽材料的特例是Ta₂N和TaN0.8的含量大于17mol％，或最好是含量50mol％的氮化钽材料。含TaN0.8和TaN的氮化钽材料的特例是TaN和TaN0.8的含量大于20mol％，或最好是含量大于50mol％的氮化钽材料。在一个最佳实施例中，按本发明的发热电阻器是由基本上只由TaN0.8构成的膜构成的。

按本发明的另一典型的发热电阻器包括一个有作为层构成层的膜层的多层体，它包括由上述任何一种氮化钽材料构成的膜。

按本发明的发热电阻最理想的是可应用在各种输出机械承载装置或系统中，例如美国专利5187497，或美国专利5245362中公开的打印机、传真机，复印机和复合机械恢复系统，也可应用到在印刷介质上印刷输出物品的终端印刷机上。

按本发明的发热电阻器特别适合用作利用热能喷射和飞撒印刷液的液体喷射系统中的发热电阻器、用它在诸如普通纸、合成纸、纤维之类的介质上印制图象。在这种情况下，液体喷射系统是这样一种系统，即，它的发热电阻器可在能喷射印刷液的最低电压Vth的1.1倍至1.4倍的电压范围内工作。此外，该液体喷射系统能以10KHz或更高的驱动频率工作。在任何一种情况下，都能长期持续提供高质量的印刷图象，而不会使发热电阻器变坏。

本发明提供一种液体喷头用的改进的衬底。

按本发明的液体喷头用的衬底的一个典型实例，包括一个支持件和一个淀积在所述支持件上的电热转换体。所述电热转换体包括一个能产生热能的发热电阻层和电连接到所述发热电阻层的多个电极，所述电极能提供一个电信号给所述发热电阻层使其产生所述热能，其特征是，所述发热电阻层包括一个由含有TaN0.8的氮化钽材料构成的薄膜。这里的含TaN0.8的氮化钽材料可包括TaN0.8含量在17mol％至100mol％，最好含量在20mol％至100mol％的氮化钽材料，一种基本上只由TaN0.8组成的氮化钽材料，和含TaN0.8和Ta₂N或TaN的氮化钽材料。含TaN0.8和Ta₂N的氮化钽材料的特例是，Ta₂N和TaN0.8的含量大于17mol％，或最好是含量大于50mol％的氮化钽材料。含TaN0.8和TaN的氮化钽材料的特例是，TaN和TaN0.8的含量大于20mol％的，或最好是含量大于50mol％的氮化钽材料。

液体喷头用的衬底的发热电阻层可以是一多层体，具有作为一层构成层的膜层、包括上述任何一种氮化钽材料构成的膜。

在另一个实施例中，按本发明的液体喷头用的衬底可以选这样一种结构，包括一个由单晶硅片构成的支撑件，该单晶片中形成有驱动电路，一层淀积在所述支撑件上储热层；一个淀积在所述储热层上的电热轮换体；一层淀积在所述电热转换体上并覆盖它的保护层；和一层淀积在所述保护层上的空穴防止层。所述电热转换体包括一层能产热能的发热电阻层和电连接到所述发热电阻层的多个电极。所述电极能提供一个电信号给所述发热电阻层使其产生所述热能。其特征是，所述发热电阻层包含一层由含TaN0.8的氮化钽材料构成的膜。这里的含TaN0.8的氮化钽材料可以是上述任何一种氮化钽材料。本发明提供一种具有上述液体喷射头用的衬底的改进的液体喷射头。

按照本发明的液体喷射头的一个典型实施例包括一个液体喷孔；一个液体喷射用的衬底，它包括一个支撑件和一个设置在所述支撑件上的电热转换体，所述电热热换件包括一个能产生热能用于从所述喷孔喷射印刷液(例如：墨料)的发热电阻层和电连接到所述发热电阻层的多个电极。所述电极能提供一电信号给所述发热电阻层使其产生所述热能；和一个设置在所述衬底的所述电热转换体附近的液体供料通路，其特征在于所述衬底的所述发热电阻层包括一层由含有TaN0.8的氮化钽材料形成的薄膜。含有TaN0.8的氧化钽材料能够包括含TaN0.8数量在17mol.％至100mol.％，或最好是含量在20moll.％至100mol.％的氮化钽材料，基本上仅由TaN0.8组成的氮化钽材料，和含有TaN0.8以及Ta₂N或TaN的氮化钽材料。含有TaN0.8和Ta₂N的氮化钽材料的特例是含Ta₂N和TaN0.8含量大于17wol％或最好是含量大于50mol％的氮化钽材料，含有TaN0.8和TaN的氮化钽材料的特例是含TaN和TaN0.8数量为大于20mol.％或最好是含量大于50mol.％的氮化钽材料。

在该液体喷射头衬底的发热电阻层可以是一个多层体，它包括上述任何一种氮化钽材料形成的薄膜作为一层构成层。

在该液体喷射头中可以包括大量的喷孔，它们沿待印刷的印刷介质的印刷区的整个宽度彼此隔开地设置，。此外，按照本发明的液体喷射头可构造成一种印刷液储料箱整体地设置其中的可替换型。

在一个可替换实施例中，液体喷射头中的衬底可具有这样的一种结构，它包括一个支撑件，该支撑件由一单晶硅片构成，该单晶硅片中有形成的驱动电路，还包括一个淀积在所述支撑部件之上的储热层，一个演积在所述储热层上的电热转换体，一个在所述电热转换体上并覆盖它的保护层，和一个淀积在所述保护层上的空穴防止层，所述电热转换体包括一个具有能产生热能的发热电阻层和电连接到所述发热电阻层的多个电极，所述电极能够提供一电信号给所述发热电阻层使其产生所述热能。其特征在于所述发热电阻层包括一种由含有TaN0.8的氮化钽材料形成的薄膜。这里的含有TaN0.8的氮化钽材料可以是上述任何一种氮化钽材料。

本发明提供一种改进的液体喷射装置。

按照本发明的液体喷射装置的一个典型实施例包括(a)一个包括液体喷孔的液体喷射头；一个液体喷射头用的衬底，它包括一个支撑件和一个淀积在所述支撑件之上的电热转换体，所述电热转换体包括一个能产生热能用于从所述喷孔喷射印刷液(例如墨料)的发热电阻层和电连接到所述发热电阻层的多个电极，所述电极能提供一电信号给所述发热电阻层使其产生所述热能；和一个设置在所述衬底的所述电热转换体附近的液体供料通路，和(b)一个电信号提供装置，它能给所述衬底的所述发热电阻层提供所述电信号，其特征在于所述衬底的发热电阻层包括一层由含有TaN0.8的氮化钽材料形成的薄膜。该含有TaN0.8的氮化钽材料能够包括TaN0.8含量在17mol.％至100mol％或最好是含量在20mol.％至100mol.％的氮化钽材料，基本上仅由NaN0.8组成的氮化钽材料，和含有TaN0.8以及Ta₂N或TaN的氮化钽材料。含有TaN0.8和Ta₂N的氮化钽材料的特例是含Ta₂N和TaN0.8数量大于17mol.％或最好是含量大于50mol.％的氮化钽材料。含有TaN0.8和TaN的氮化钽材料的特例是含TaN和TaN0.8的氮化钽材料特例是含TaN和TaN0.8数量为大于20mol.％或最好是含量大于50mol.％的氮化钽材料。

这里，该衬底的发热电阻层可以是一个多层体，它包括由上述任何一种氮化钽材料构成的膜构成的一层组成层。

在液体喷射装置中，印刷液储料箱即可被设置在衬底上，也可被设置在该装置的主体中。

在另一个实施例中，在液体喷射装置中的衬底可具有这样一种结构，它包括一个支撑部件，该支撑部件由一单晶硅片构成，该单晶硅片中有形成的驱动电路，还包括一层淀积在所述支撑件上的储热层，一个淀积在所述储热层上的电热转换体，一层淀积在所述电热转换体上并覆盖它的空穴防止层。所述电热转换体包括一层能产生热能的发热电阻层和电连接到，所述发热电阻层的多个电极。所述电极能提供一电信号给所述发热电阻层使其产生所述热能。其特征是，所述发热电阻层包括一层由含TaN0.8的氮化钽材料形成的膜。这里含TaN0.8的氮化钽材料可以是上述任何一种氮化钽材料。

按本发明的液体喷射装置的另一实施例中，它具有这样一种结构，其中多个上述的液体喷头被排列成一个整体。

上述任何一种液体喷头和液体喷射装置中，发热电阻器能在印刷液(墨料)能够喷射的最低电压Vth的1.1倍至1.4倍的电压范围内工作。此外，它们能以10KHz或更高的驱动频率工作。任何一种情况下，都能长期持续地提供高质量的印刷图象，而不会使发热电阻器损坏。

此外，在上述任何一种液体喷头的液体喷射装置中，使用适当的印刷介质能获得所要求的印刷图象。就这种印刷介质来说，可以是所述的印刷介质，它具有的墨料组份包括0.5至20wt％的染料，10至90wt％的诸如多元醇、聚二醇之类的水溶性有机溶剂，和10至20wt％的水。作为上述墨料组份的一个特例，它的组份包括2至3wt％的C、I食物碳墨，25wt％的二甘醇，20wt％的N甲基-2-吡咯烷酮，和52wt％的水。

本发明提供一种制造发热电阻器的方法。所述发热电阻器包括由含TaN0.8的氮化钽材料形成的膜，即使长期对其施加较大的电功率，它也几乎不会变坏，其电阻值也几乎不变。所述方法包括下列步骤：在形成薄膜的反应溅射室中放置一个衬底，形成由氮气和氩气构成的混合气体气氛，使氮气分压调节在21％至27％的范围内，并在由Ta构成的阴极与阳极之间加1.0至4.0kw的直流功率，以溅射所述阴极，气氛温度保持在150至230℃的温度下，衬度温度保持在180至230℃的温度下，在所述衬底上形成所述膜。

此外，本发明提供一种生产液体喷头用的衬底的方法。该衬底包括一个支撑件和淀积在所述支撑件上的电热转换体。所述电热转换体包括一个能产生热能的发热电阻层和电连接到所述发热电阻层的多个电极。所述电极能提供一电信号给所述发热电阻层，使其产生所述热能。所述发热电阻层是由一层含TaN0.8的氮化钽材料形成的薄膜形成的。其特征是，所述薄膜是通过以下步骤形成的，给液体喷头用的衬底提供一基础件，把所述基础件放入反应溅射室内，形成包括氮气和氩气的混合气气氛，使所述氮气分压调节到21％至27％，在Ta构成的阴极与阳极之间加直流功率1.0至4.0Kw，以溅射所述阴极，保持所述气氛温度在150至230℃，保持所述衬底温度在180℃至230℃至在所述基础件上形成所述膜。

下面要叙述为实现本发明目的，本发明所作的实验研究。

即，制备了多个液体头用的衬底，每个衬底包括一支撑件和淀积在所述支撑件上的一个电热转换体。所述电热转换体包括能产生热能的发热电阻层和电连接到所述发热电阻层的多个电极。所述电极能够向所述发热电阻层提供产生所述热能所需的电信号，其中所述发热电阻层包括由含TaN0.8的氮化钽材料构成的膜，该膜是用反应溅射方法形成的，反应溅射中以Ta靶(纯度为99.99％)作为被溅射的阴极，在氩气和分压为21％至27％的氮气组成的混合气体气氛中，保持气氛温度在150℃至230℃范围内的给定的温度下，阴极与阳极之间加1.0至4.0KW范围内的给定电压，支撑件温度保持在180℃至230℃范围内的给定温度下，溅射阴极。随机地选出一些制成的衬底，并给它们连续地施加较大的电功率，检查它们的发热电阻层在重复使用时的可靠性。结果表明，其中任何一个都几乎没有损坏，其电阻值几乎没有变。因此，具有很好的可靠性。

使用液体喷头用的这些衬底，制备了多个液体喷头，每个喷头都具有数量增多了的喷孔，所制成的每个液体喷头以先加一予预脉冲，在给定的间隔之后，再加一主脉冲作为喷射印刷液(墨料)用的驱动信号的双脉冲印刷方式，进行长期持续地印刷。结果表明，任何液体喷头总是连续地按要求稳定地喷出墨料，长期提供高质量的印刷图象，而不损坏液体喷射性能。

分别制备多个液体喷头，每个喷头包括在其中形成有驱动电路的一个支撑件，一个淀积在所述支撑件上的储热层，一个淀积在所述储热层上的电热转换体，和一个淀积在电热转换体上并覆盖它的保护层，和淀积在所述保护层上的空穴阻止层。所述电热转换体包括能产生热能的发热电阻层和电连接到所述发热电阻层的多个电极。所述电极能向所述发热电阻层提供产生所述热能所需的电信号，其中所述发热电阻层由前述的薄膜形成方法形成的含TaN0.8的氮化钽膜构成。其余各层是由包含发热电阻层的构成原子中的至少一种原子，即不是钽就是氮原子的材料构成。具体说，所述储热层由SiN材料或SiON材料构成，所述保护层由SiN或SiON材料构成，所述空穴防止层由Ta材料构成。制成的衬底连续施加较大的电功率，检查其重复使用的可靠性。结果，有以下发现，即，在所制成的任何衬底中，TaN0.8氮化钽材料起到使迭层中的各层相互紧紧地粘结在一起的作用。作为发热电阻器的TaN0.8氮化钽材料的优点是对电阻值的寿命有利。

使用液体喷头用的这些衬底，制出了多个液体喷头。每个喷头具有数量增多了的喷孔，每个所得到的喷头长期以双脉冲印刷方式连续地印刷，结果表明，任何液体喷头总是连续地按要求稳定地进行浆料喷射。以长期提供高质量印刷图象，而不恶化液体喷射性能。

根据所得到的实验结果，有以下发现，即，使用含TaN0.8的特殊氮化钽材料，可以用简单的薄膜形成方法容易地构成，而且没有前在所述的使用HfB₂时出现的杂质污染和供应不足的问题。作为发热电阻器，使它能获得有更多喷孔的高可靠液体喷头，该喷头可以用双脉冲方式进行高速印刷，这明显地优于使用HfB₂薄膜作发热电阻器的液体喷头。

作为进一步的实验研究结果，得到了下面叙述的进一步发现。

第一个发现是，使用含TaN0.8的特殊氮化钽材料作为发热电阻器，使它能得到装有多层结构的高可靠液体喷射装置，除了发热电阻层之外，多层结构包括其它功能元件，如为喷料加热器(发热电阻器)建立给定电压的假负载电阻器和温度和温度传感器，该传感器监视发热电阻层的电阻值，而基于监视结果控制印刷条件，而且有很长的长期重复使用寿命。

第二个发现是，具有由含TaN0.8的特殊氮化钽材料构成的发热电阻器的液体喷头与具有由常规氮化钽材料(即前面所述的TaN单体，Ta₂N单体或它们的混合物)形成的发热电阻器的液体喷头相比，前者明显地优于后者，特别在用1μmsec是10μmsec的短脉冲高频驱动下长期连续印刷的情况下，在前者中的发热电阻层保持在稳定状态下而不恶化，并且稳定而连续地提供高质量的印刷图象。但在后者中的发热电阻器不久就损坏了，而且不能连续地提供高质量的印刷图象。

第三个发现是，装有数量增多了的喷孔，并具有由含TaN0.8的特殊氮化钽材料形成的发热电阻器的液体喷头，它的液体(墨体)喷射性能很难恶化，而且，即使在用多个脉冲控制喷出的墨料状态以高速驱动液体喷头的方式进行印刷的情况下，也能长期稳定而连续地提供高质量的印刷图象。

在这些发现的基础上，实现了本发明。

本发明将参照实施例同时参考附图进行叙述，但这并不意味着限定本发明的范围。

图1是按照本发明的液体喷头用的衬底的一个例子的液体供料路径形成部分的剖面示意图。

在图1中，标号100表示液体喷头的整个衬底，标号101表示支撑件，它是由例如单晶硅(Si)材料制成的，标号102表示储热层，它例如由热氧化硅材料制成的，标号103表示层间薄膜，包括SiO薄膜或者也能用作储热层的SiN薄膜，标号104表示发热电阻层，标号105表示相对的引线(换句话说是包括公共电极和选择电极的电极)，每条引线由金属组成，如Al或Cu，或者其合金如Al-Si合金或Al-Cu合金，标号106表示保护层，它包括SiN薄膜或SiO薄膜，标号107表示空穴防止层，它能够防止保护层106在发热电阻层104发热时受到化学损坏或物理冲击损坏。从图1可看出，发热电阻层104设计成具有在相对引线105之间作为功能元件的发热电阻器部分。包括所述发热电阻器部件的发热电阻层104是由前面所述的包含NaN0.8的氮化钽材料组成的。

在本发明中，能够形成多个包NaN0.8的氮化钽薄膜，该薄膜在质量上具有很好的一致性。因此，甚至在许多发热电阻器部分淀积在液体喷头的衬底中的情况下，它们稳定地表现出作为发热电阻器的功能而不恶化，甚至在各种情况下给它们加能量时电阻值也不变化。

图2是按照本发明的液体喷头用的衬底的另一个例子的原理部分的平面示意图。

图2所示的衬底装备多个发热电阻501，每个发热电阻器501包括由含前述的TaN0.8的氮化钽材料构成的膜以及图1所示的衬底中的发热电阻层104。图2所示的衬底包括一个发热器502，它用于控制衬底的温度，和一个电阻器部分503，它用于检查发热电阻器的电阻值，因而确定液体喷头的特性。每个发热器502和电阻器部分503像发热电阻器501一样是由TaN0.8氮化钽材料。实际上，对于电阻器部分503来说，要求它的电阻值总是保持在所要求的稳定状态，因为它是放置在液体喷射装置中的状态下，它被用于确定在该装置主体上的一个液体喷头的驱动条件，还用于控制该液体喷头，使其与喷射印刷液(墨料)要求的条件一致。除了上面叙述的功能元件外，图2所示的衬底包括例如一个保护层，一个温度传感器等。

图2所示的衬底中，由于发热电阻器501，发热器502和电阻器部分503的每一个都是由相同的含TaN0.8的氮化钽材料构成的，即使在长期困难的驱动条件下重复使用，它们均具有良好的寿命，而且其电阻值很难变化。因此，衬底的可靠性高。

图1所示的衬底中的发热电阻层104，发热电阻器501，发热器502和电阻器部分505中的每一个都是用含TaN0.8的氮化钽材料，使用合适的DC磁控溅射装置进行DC磁控溅射方法而形成的。该DC磁控溅射装置有例如图12所示的结构。

图12是包括一个薄膜形成室309的DC磁控溅射装置的示意图。图12中，标号301表示放置在可转动的平台上纯度大于99.99％的钽靶，可转动的平台中放置平面磁体302，标号303表示一个衬底夹具，标号304是一个衬底，标号305表示用于控制衬底温度的电加热器，标号306表示一个DC电源，它电连接到靶301和衬底夹具303，标号307表示一个排气管，它经过一个排气阀连接到装备有低温抽气泵或涡轮分子泵的一个真空机构，标号308表示一个外部的电加热器，以便环绕薄膜形成室309的外部，而标号310表示一个输气管，用于将Ar气和N₂气引入薄膜形成室309。标号311表示该靶301的屏蔽体。该屏蔽体311设计成能够向上或向下移动。屏蔽体311被升起，以便在靶不用时屏蔽靶301。外部的电加热器308用于控制薄膜形成室309的内部气氛的温度。要求在薄膜形成时用电加热器305和外部电加热器308组合地恰当地控制衬底304的温度，以便防止衬底受到从衬底夹具303辐射的热能的负面影响。

使用图12所示的装置形成薄膜时要求转动平面磁体302，其中高密度等离子体和γ电子合乎要求地分布在靶301，侧使得衬底304既不遭受热损害也不遭受物理的损害。当薄膜形成时，要求薄膜形成室内部被抽空到1×10^-8至1×10^-9乇的真空度，包含在薄膜室内的杂质气体如O₂或H₂的分压减少到可忽略的程度。

使用上述装置形成氮化钽薄膜按以下的方法进行。

即，首先，用抽真空机将薄膜形成室内部抽真空到1×10^-8至1×10^-9乇的真空度，其中靶用屏蔽体311屏蔽。然后，通过能够以0.1标准立方厘米级控制气流速度的质量流量控制器(图中未画出)和输气管310将作为反应气体的Ar气和N₂气的混合气体引入薄膜形成室。适当地控制电加热器305和外部电加热器308使每个衬底和薄膜形成室的内部气氛保持在要求的温度上。此后，通过控制抽真空设备使薄膜形成室的内部气氛保持在要求的压力。然后，屏蔽体311向下移动使靶曝露在薄膜形成室的内部气氛中。此后，接通DC电源306，在转动平面磁体时在靶与衬底之间加上要求的直流电功率，其中使在该靶附近产生的等离子体溅射该靶，因而在衬底上形成了包含TaN0.8氮化钽薄膜。

根据上述的薄膜形成方法，在不同的薄膜形成条件下制出了多个不同的氮化钽薄膜。每个所形成的氮化钽薄膜作为用于具有前述结构的液体喷头用的衬底中的发热电阻层。所形成的每个氮化钽薄膜对其化学成分进行分析，并且对其作为发热电阻层的适用性进行评价。

即，首先，提供多个叠层件，每个叠层件包括叠放在单晶硅薄片上的热氧化硅薄膜(作为储热层102)和SiN薄膜(作为层间薄膜103)，这些薄膜已利用常规的薄膜形成方法形成。这里的叠层件在下面称为衬底101。

每个衬底101经过腐蚀处理，其中对SiN薄膜103的表面用不会损害该衬底的较低的几百瓦的功率进行射频(RF)溅射，以腐蚀掉其几十埃厚的表面部分，因而该衬底的表面变成清洁而均匀的表面。

这样处理过的每个衬底放置在如图12所示的衬底夹具303上(见304)。启动抽真空设备(图中未画出)通过排气管307将薄膜形成室309的内部抽真空到1×10^-8乇的真空度。然后，通过输气管310将Ar气和N₂气的混合气体引入薄膜形成室。通过控制抽真空设备使薄膜形成室中的气压被控制到并保持在7.5毫乇。

在衬底温度为200℃、薄膜形成室中气氛温度为200℃、所加的直流电源为2.0KW和在薄膜形成室中的混合气体的总压力为7.5毫乇的条件下而每种情况下保持N₂气的分压力在10％至50％范围内的给定值，在每个衬底101上形成了不同的氮化钽薄膜。

得到的氮化钽薄膜经过X光分析。结果，发现得到的氮化钽薄膜是三种X光衍射图中之一种，具体是，图3所示的X光衍射图(I)，图4所示的X光衍射图(II)和图5所示的X光衍射图(III)。在其中的任一个X光衍射图中，定向方向的幂指数是根据ASTM和JCPDS标准数据确定的。

在X光衍射图(I)中，如图3所示，看到了相应于Ta₂Nhex(002)的一个峰值和相应于Ta₂Nhex(101)的另一个峰值。

在X光衍射图(II)中，如图4所示，看到了相应于2θ值约35°至约36℃范围内的TaN0.8hex(100)的一个峰值和相应于2θ值中大约31℃的范围内的TaN0.8hex(001)的另一个峰值。

而且在N₂气的分压力调节在或接近2％时，发现已形成了具有TaN0.8hex(100)的峰值的氮化钽薄膜。

分别地，利用EPMA对具有X光衍射图(II)的氮化钽薄膜的化学成分进行。对分析的结果进行检验。结果，发现X光衍射图(II)既不是Ta₂Nhex也不是TaNhex，而且基于ASTM和JCPDS标准数据的含TaN0.8hex′的氮化钽薄膜。

现在，在所得的氮化钽薄膜中，发现一些除包含上述的TaN0.8hex(100)、Ta₂Nhex或TaNhex′的薄膜之外的薄膜，这些薄膜的X光衍射图未画出。

当N₂气的分压力调节在21％至27％范围中的一个值但不包括接近24％的区域时，发现已形成了不包含TaN0.8hex(100)、Ta₂Nhex或者TaNhex的这些薄膜。

根据上述结果，发现：在N₂气的分压力调整在或接近24％的情况下，得到了具有TaN0.8hex(100)强定向结构的氮化钽薄膜。

进一步发现，即，根据所使用的薄膜形成装置(即溅射装置)，使得要求实质上只包含Tan0.8hex或者包含TaN0.8hex′和Ta₂Nhex或TaNhex的氮化钽薄膜形成的薄膜形成参数(包括衬底温度、薄膜形成空间中的气氛温度，所加的DC电源，N₂气的分压力)是有些不同。因此，这些薄膜形成参数很难统一化，而且它们应该根据所使用的薄膜形成装置恰当地确定。

特别是在这方面，上述的有关N₂气的分压力的参数对于在上面所用的图12的薄膜形成装置来说是事先已经确定的参数，该参数使得形成实质上只包含TaN0.8hex的前述氮化钽薄膜或者形成包含TaN0.8hex′和Ta2Nhex或TaNhex的前述氮化钽薄膜。

顺便说说，为了重复印刷液(墨料)的瞬时汽化和液体喷头中汽化过的墨料的浓缩步骤，必须在几微秒至几十微秒的很短时间内进行加热和冷却的步骤。此外，为了进行墨料瞬时汽化，必须对发热电阻器和墨料之间的界面瞬时并断续地加热到水的沸点(100℃)约三倍以上的一个值温度(具体地为水温300℃)，其中发热电阻器瞬时并断地加热到600℃至900℃的温度。这样，对于液体喷头中的叠层的结构来讲，必须正确地设计，不仅要考虑用于该发热电阻器的耐热保护薄膜的热电阻值，还要注意应力，附着力引起该发热电阻器的构成材料的物理与化学特性变化的可能性。

从这点看，已制备了多个液体喷头，每个喷头具有前述的衬底中的一种衬底，这些衬底具有X光衍射图(I)至(III)中的一个衍射图的一种前述氮化钽薄膜作为发热电阻层。当作为发热电阻层的氮化钽薄膜断裂时，对每个制成品的击穿电压比进行计算。

这种计算是以下面的方法进行的。即，7微秒的脉冲信号加在液体喷头上以获得开始印刷液(墨料)喷射的门限电压Vth。此后，在2KHz的状态下连续地加上约1×10⁵个脉冲，同时从所述的门限电压Vth开始以0.02Vth的级数增加电压，连续加电压，直到在发热电阻层出现断裂为止。在断裂出现时所加的电压认为是击穿电压Vb。根据门限电压Vth和击穿电压Vb，可以得到击穿电压比值Kb(＝Vb/Vth)。

根据所得到的结果，发现：断裂电压比值Vb越高，发热电阻层的电阻值越高。

另外，制作了多个液体喷头(特别是墨料喷头)，每个喷头具有前面叙述的衬底的一种衬底，这些衬底具X光衍射图(I)至(III)中的一个衍射图的一种前述氮化钽薄膜作为发热电阻层。使用这些墨料喷头，制作了多个液体喷射装置(具体是墨料喷射印刷机)。

以下面的方法对得到的每个墨料喷射印刷机的发热电阻层的寿命进行检查。即，在脉冲信号为7微秒，所加的电压为1.2Vth(这个1.2Vth相应于门限电压的1.2倍的值)和喷射墨料的驱动频率最高为3KH_{2的条件下，连续地进行印刷，在多张A4}尺寸的纸上连续地印出印刷测试图。在已经印刷的纸张的数量达到预定的数量之后，对于发热电阻层，检查其初始的电阻值R₀与在印刷之后它的电阻值R₁之间的变化率(R₁/R₀)。根据得到的结果，发现：当变化率R₁/R₀约为20％或更大时，墨料喷射不能按要求进行，而且不能得到所要求的印刷图象，和当变化率R₁/R₀约为10％时，在初始阶段得到的印刷图和在重复印刷之后得到的印刷图之间在质量上出现一定的变化。

根据关于变化率R₀/R₁的上述实验结果进一步发现，

当在N₂气分压力约为20％和具有图3所示的X光衍射图(I)的条件下形成的任何氮化钽(Ta₂Nhex)用作发热电阻层时，变化率R₁/R₀明显地高。原因是，认为在固定加电压下长时间地印刷时，发热电阻层的电阻值逐渐地减少，其中流入发热电阻层的电流逐渐地增加，导致在发热电阻层发生断裂。在发热电阻层出现这种断裂给墨料喷头带来了严重问题，浆料喷头变成无用的。因此，在重复使用时电阻值明显地减少的任何Ta₂Nhex，均不适合于用作墨料喷头中的发热电阻层。

此外，当在N₂气分压力约为30％和具有图5所示的X光衍图(III)的条件下形成的任何氮化钽(TaMhex)薄膜用作发热电阻层时，当在长时间重复使用时有一种发热电阻的阻值逐渐地增加的趋势。其中流入发热电阻层的电流逐渐地减少，使由发热电阻产生的热能的数量减少，导致墨料喷射数量的变化。因此，具有图5所示的X衍射图(III)的氮化钽(TaNhex)薄膜不适合用作墨料喷头的发热电阻层。

对于具有图4所示的X光衍射图(II)的氮化钽(TaN0.8hex)来讲，得到了如下面所述的发现。

即，这些氮化钽薄膜的任一种薄膜的击穿电压比值(Kb为1.6或更大，该击穿电压比值显著地高而变化率R₁/R₀明显地小。因此，具有图4所示的X光衍射图(II)的任何氮化钽(TaN0.8hex)薄膜极适合用作墨料喷头中的发热电阻层。

使用具有图4所示的X光衍射图(II)的任何氮化钽(TaN0.8hex)薄膜作为发热电阻层，使能够获得高可靠的墨料喷头，该墨料喷头即使在增加驱动电压进行印刷的情况下也能长期稳定而连续地提供高质量的印刷图象，其中发热电阻层保持在要求的状态而不断裂和不恶化发热性能，没有在使用具有图3所示的X光衍射图(I)的氮化钽(T₂Nhex)薄膜的情况下及在使用具有图5所示的X光衍射图(III)的氮化钽(TaNhex)薄膜情况下所发现的上述问题。

特别是，包含有图4所示的X光衍射图(II)的任何氮化钽(TaN0.hex)薄膜的发热电阻层的墨料喷头其发热电阻器的击穿电压比值Kb显著地高，即使在长期重复使用，该电阻值很难变化，而且在增加的驱动电压下它总是起着在墨料中产生稳定的泡沫的作用，而提供高质量的印刷图象。

现在，具有图4所示的X光衍射图(II)的氮化钽(TaN0.8hex)与具有图3所示的X光衍射图(I)的氮化钽(Ta₂Nhex)薄膜和具有图5所示的X光衍射图(III)的氮化钽(TaNhex)薄膜的任何一种薄膜的明显地区别之点在于：任何氮化钽(TaN0.8hex)薄膜具有TaN0.8hex(100)的晶状结构，这是氮化钽(Ta₂Nhex)薄膜和氮化钽(TaNhex)薄膜中的任一种不具有的。

根据上述的发现已经实现了本发明。

如上所述，在根据本发明的液体喷头中，保护层通常是淀积在发热电阻层上面，发热电阻层具有热作用面的热作用部分，并且也在位于处在印刷墨料流动或停止的一个区域下的电极上面，保护层用于防止电极和热作用部分受墨料的化学的或/和物理的损害。保护层还起着防止出现电极之间的短路，特别是防止公共电极之间或选择电极之间的短路。另外，保护层起着防止电极与已加能的墨料接触而引起的电腐蚀。

对保护层来说，根据它所在的位置，所要求的特性不同。例如，当它在热作用部分上面时，要求以下各项是好地(i)耐热性，(ii)抗印刷液(墨料)腐蚀性，(iii)防印刷性渗透的特性；(iv)导热性、(v)抗氧化性，(vi)绝缘特性和(vii)抗损伤。当保护层放在不是热作用部分的区域中时，虽然与热系统有关的条件可相对地放松，但仍要求上面的(ii)、(iii)、(vi)和(vii)项是好的。

目前，还没有找到这样合适的材料，能提供可覆盖发热电阻器的热作用部分和电极的单层保护层，它能同时满足(i)至(vii)项的全部要求。因此，实际上多层保护层包括许多层，每层具有满足位于液体喷头中给定位置处的保护层的要求的特性。当然，多层保护层必须设计成在构层之间有足够的粘附力，使其不仅在制作液体喷头时，而且在长期重复使用时不出现层移动。

此外，具有喷孔数量增加了的液体喷头的制造中，液体喷孔中设置了许多小的电热转换体，重复进行包括保护层的许多膜层的形成过程和除去所形成的膜的一部分的工作，在形成保持层的工艺步骤中，有许多小的不正规的形成步骤，这是因为，使保护层构成一种超过分级覆盖区的状态是很重要的。当保护层不能完全覆盖分级覆盖区时，会出现印刷液(墨料)常常渗透穿过保护层部分的问题。分级覆盖区中差的保护层，会使其在这些缺陷部分出现电腐蚀和/或电击穿。因此，根据形成保护层所使用的方法，会有使保护层产生某些缺陷的倾向。在这种情况下，印刷液(墨料)易于渗过这些缺陷而到达电热转换体，而损坏所述电热转换体。

根据上述情况，要求保护层超过分级覆盖区，而且基本上没有针孔或类似的其他缺陷。

特别是，发热电阻器的热作用面暴露在周期性重复的恶劣条件下，其中从下降的温度到升高温度之间的温度变化要进行每秒几千次。在升温时间里位于热作用面上的印刷液(墨料)被汽化而产生气泡，引起液体供料路径中的压力升高，在降温时间里，被汽化的墨料浓缩，消除气泡，使液体供料路径中的压力下降。在这种情况下，热作用面重复受到由重复上述工艺步骤引起的显著的机械应力的作用。因此，对位于热作用面上并覆盖热作用面的保护层而言，不仅要求具有好的抗这种机械应力的冲击的能力，还要求它具有良好的构成层之间的粘附力。

考虑到保护层的上述情况，本发明人制备了多个具有图1所示结构的墨料喷头用的衬底(衬底样品号1至5)，每个墨料喷头具有所述的含TaN0.8的氮化钽膜构成的发热电阻层，含TaN0.8的氮化钽具有图4所示的X光衍射图。用这些衬底样品、制备了多个墨料喷头，对墨料喷射印刷特性进行了评价。

1至5号的每个衬底样品以下述方式制备。

衬底样品1号和具有该衬底的墨料喷头的制备：

在作为支撑件101的单晶硅片上，用常规的热氧化方法形成1.2μm厚的SiO₂膜作为储热层102。在这样形成的储热层上用常规的等离子CVD法，用SiH₄气和N₂O气薄膜形成的原材料气体，形成1.2μm厚的Si∶O∶N薄膜作为层间膜103。接着，在层间薄膜103上，用图12所示的薄膜形成装置，根据前面所述的反应溅射方法，形成1000厚的，含TaN0.8hex的氮化钽薄膜作为发热电阻层104。

然后，在这样形成的发热电阻层104上，用常规的反应溅射方法，用铝靶在氩气气氛中溅射，形成多个铝电极(包括公共电极和选择电极)105。随后，用常规的等离子CVD方法，用SiH₄气和NH₃气作为薄膜形成的原材料气体，形成1μm厚的Si∶N薄膜作为保护层106。最后，在这样形成的保护层106上，用常规的溅射方法，用钽靶，在氩气气氛中，形成2000厚的Ta膜作为空穴防止层107。

这样，得到了墨料喷头用的衬底(即衬底样品1号)。

该衬底连接到分开提供的开槽的顶板上，使衬底的发热电阻层的热作用部分面对所形成的液体供料管放置。随后，将喷孔形成板安装在液体供料管的一端。这样，得到了一个墨料喷头(下面称为喷头样品1号)。

制备衬底样品2号和装有该衬底的墨料喷头：

重复衬底样品1号的制作过程，不同的是用常规的等离子CVD方法，用SiH₄和NH₃气作为薄膜形成的原材料气体，形成1.2μm厚的Si∶N薄膜作为层间层103，由此获得墨料喷头用的一个衬底(衬底样品2号)。

用制成的衬底样品2号，以与制备喷头样品1号相同的方式制备墨料喷头(喷头样品2号)。

制备衬底样品3号和装有该衬底的墨料喷头：

重复衬底样品1号的制作过程，所不同的是，用常规的等离子CVD方法，用SiH₄气和N₂O气作薄膜形成的原材料气体，形成1μm厚的Si∶O∶N∶N薄膜作为保护层106，由此获得墨料喷头用的衬底(衬底样品3号)。

使用得到的衬底样品3号，以与制备喷头样品1号相同的方法制作墨料喷头(喷头样号3号)。

制备衬底样品4号和装有该衬底的墨料喷头：

重复衬底样品1号的制作过程，不同的是，用常规的等离子CVD方法，用SiH₄和O₂气作薄膜形成的原材料气体，形成1μm厚的SiO₂薄膜作保护层106，由此获得喷墨头用的衬底(衬底样品4号)。

用制成的衬底样品4号以与制作喷头样品1号相同的方法制墨料喷头(喷头样品4号)。

制备衬底样品5号和装有该衬底的墨料喷头。

重复制备衬底样品1号的过程，不同的是，用常规的RF溅射方法、用Si靶在含O₂的气氛中溅射，形成1.2μm厚的SiO₂薄膜作为层间层103，由此获得墨料喷头用的衬底(衬底样品5号)。

用制成的衬底样品5号，以与制备喷头样品1号相同的方法制成墨料喷头(喷头样品5号)。

所得到的喷头样品1至5号中的每一个都经受SST测试(步进应力测试)，这里的SST测试按以下方式进行，即，给喷头样品一个7μsec的脉冲，获得一个使墨料开始喷射的门限电压Vth，然后，在2KHz的条件下连续加约1×10⁵个脉冲，电压从门限电压Vth开始，以0.03Vth的级数递增，连续加压，直到发热电阻层发生断裂为止。断裂出现时所施的电压为一个断裂电压Vb。根据门限电压Vth和断裂电压Vb，可以得到一个断裂电压比值Kb(＝Vb/Vth)。所得到的结果集中地记录在表1中。

根据表1中所记录的结果，可以理解如下事实，即任一喷头样品N0.1到N0.5其断裂电压比值均为1.7到1.8，这样，其质量是优良的。所以，利用N0.1至N0.5中任一衬底样品，都可以提供高可靠性的墨料喷头。

另外，也可以理解，在墨料喷头中由含TaN0.8hex的氮化钽膜制成的发热电阻器即使反复地长期使用，其电阻值也极难劣化，所以其耐久性能优异并具有高可靠性。

进一步说，还可理解另一个事实，即从上面的说明中可以明显看出，衬底样品No.1至No.5中的任一个由一个迭层结构构成，包括储热层/具有热作用部分的发热层/保护层/空穴防止层，其中电极被淀积在发热电阻层和保护层之间，其中，储热层、保护层和空穴防止层中的任一层都由含构成发热层的原子中的至少一种原子的材料形成，所以，由此可以保证叠层结构中各构成层之间的粘合性，取得优良的耐久性能，这样，即使长时间反复使用，发热电阻层的发热性能也难以劣化。这种情况可以提供一个高可靠性的墨料喷头，这个喷头能以所希望的状态稳定而持续地进行墨料喷射，是产生高质量的印刷图象，即使长时间反复使用也是如此。

下面将参照实施便说明本发明，这些实施例仅用于对本发明作出说明，并不是要将本发明的范围局限于此。

在说明实例之前，要说明在一个液体喷头中发热电阻层的寿命与加在该发热电阻层上的驱动电压(Vop)之间的关系。

近些年，液体喷头中已经作了一些改进，使其可满足小型化的要求，满足获得极高质量的印刷图象的要求，以及满足彩色印刷的要求。鉴于此，在近年的液体喷头中，它们的发热电阻层都工作在增加了K值的一个驱动电压Vop上。

在一个普通的液体喷头中，在发热电阻层上施加的驱动电压是由根据指示喷射印刷墨料的一个主脉冲为基础的单脉冲驱动进行的。但是，在最近的液体喷头中，通常用所谓的双脉冲驱动方式。

下面参照图6说明所述双脉冲驱动方式。如图6所示，所述双脉冲驱动方式包括一个主脉冲P2，一个付脉冲P1，和P2与P1之间的停止时间P3。适当调节付脉冲P1和停止时间P3的长度，可按要求调节墨料喷射量和液体喷头用的衬底温度。

如图6所示，各个驱动脉冲经驱动装置4和移位寄存器5施加到发热电阻层10上。于是，使墨料喷孔207中的墨料产生汽泡2，引起墨滴1喷射。

在该衬底保持在一个较低的温度的情况下，例如约10℃墨料变得非常粘稠，因此，墨料喷射量减少。在这种情况下，适当延长付脉冲的宽度，墨料喷射量能适当增加。另一方面，在衬底保持在较高的温度的情况下，如50℃，适当缩短付脉冲的宽度，墨料喷射量能适当减少。

这样，根据双脉冲方式，在各种不同的环境条件下能取得一致的印刷图象。

现在，在衬底保持在较低温度的情况下，有必要增加施加在发热电阻层上的电功率，像K值增加的情况一样，其中的发热电阻层会趋于劣化，于是缩短了寿命。

在同一膜形成室内分别制备多个发热电阻层的情况下，为了获得多个液体喷头，所制成的液体喷头的质量常常有变化。这是因为，发热电阻层在其形成时，根据其在膜形成室内的不同位置，其发热性能会有或多或少的变化。这样，就必须适当调整施加在每个液体喷头上的驱动电压。

为达到此目的，采用以下方式，即，在发热层形成时，在发热电阻层附近区域形成不能指标印刷液喷射的一个电阻层(所谓假负载发热器)，测出所述电阻器(即假负载加热器)的电阻值，以此估算出实际用作墨料喷射的发热电阻层的电阻值。根据估算出的电阻值，可适当调整施加在液体喷头上的驱动的电压。该方式在该技术领域常被称为“电阻值排列方式”

然而，这样估算出的电阻值不可避免地会与发热电阻层的实际电阻值之间产生某些差别。这主要是由于电极电阻值的改变，和装有液体喷头的装置的面板上所读出的电阻值有误差造成的。该阻值差相当于K值的±0.1的值。要获得质量稳定的印刷图像必须保持1.1的最小K值，K值必须调整到1.2±0.1，在一个确定的液体喷头中有时也用1.3的K值。这时，该发热电阻易于损坏，结果，缩短了它的寿命。

另外，在液体喷头在较低温度的环境中以双脉冲驱动方式工作的情况下，有时最大K值可以变为1.35至1.40。

因此，具有由HfB₂构成的发热电阻器的液体喷头按上述方式工作时，发热电阻层很难达到与普通液体喷射装置相同的寿命，普通液体喷射装置被认为可以达到印刷20000张。鉴于此，通常认为，具有HfB₂构成的发热电阻器的液体喷头应该用在与墨料罐成为一个整体的可替换型液体喷头中，它能达到寿命较短的有限印数。

现在说明属于本发明的实例。

正如下面例1至例7中所要说明的，每个实例中制备具有发热电阻层的液体喷头，该发热电阻层是由具有图4所示的X光衍射图(Ⅱ)的，含TaN0.8hex的氮化钽材料形成的膜构成的。

即，七种发热电阻层每种都包括由所获得的不同的含TaN0.8hex的氮化钽膜是用图12所示的薄膜形成装置，用所述的反应溅射方法，在氮气分压为21％至27％的条件下形成的。这些含TaN0.8的氮化钽膜中的每一种膜都用X光衍射和RBS(卢背反射频谱分析)检测，检测所给它的氮化钽材料(晶体的含量比(mol％)来检测它的化学组份。还以TaxN为例检测所给的氮化钽材料的组份比X。用X-光衍射如PBS重复三次测试，用三次测试结果的平均值，确定X值。所获得的测试结果全部列入表2。偶然发现，七种含TaN0.8hex的氮化钽膜的每一种都有图4所示的X光衍射图形。

由测试结果发现，七种含TaN0.8hex的氮化钽膜中的任何一种，至少含TaN0.8hex，其中的有些膜还含Ta2Nhex或TaNhex。

实例1

该例中，首先制备一个液体喷头用的衬底，它具有图1所示结构。利用所制成的衬底制备一个墨料喷头。

制备墨料头用的衬底：

首先提供一个单晶硅片作液体喷头用的支撑件101。

用普通的等离子清洁法对硅片表面进行很好的清洁。

在作为支撑件101的硅片的清洁过的表面上，用普通的热氧化法形成1.2μm厚的SiO₂膜作为储热层102。在这样形成的储热层上，用常规的等离子CVD法，用SiH₄和N₂O气作薄膜形成的原材料气体，形成1.2μm厚的Si∶O∶N薄膜作为层间薄膜103。接着，在层间膜103上，用图12所示的薄膜形成装置，用前述的反应溅射方法，在氮气分压为24％，氩气和氮气的混合气体的总压力为7.5毫乇，2.0KW的直流溅射功率，膜形成气氛温度为200℃，衬底温度为200℃的条件下，形成1000厚的，基本上只由TaN0.8hex组成的氮化钽膜，它具有表2所示的X值为1.2和图4所示的X射线衍射图II，作为发热电阻层104。

然后，在这样形成的发热电阻层104上，用形成发热电阻层用的薄膜形成装置，用常规的溅射方法，用铝靶在氩气气氛中溅射，形成厚度为5500的铝薄膜(能用于形成包括公共电极和选择电极的电极105)。将制成品用普通的刻图方法刻图，形成具有热作用面的热作用部分(108)，该热作用面上无铝膜，但在它上面形成电极105。随后，用常规的等离子CVD方法，用SiH₄和NH₃气作为薄膜形成的原材料气体，形成1μm厚的Si∶N薄膜作为保护层106。最后，在这样形成的保护层106上，用常规的溅射方法，用Ta靶在氩气中溅射，形成2000厚的Ta薄膜作为空穴防止层。

于是，获得墨料喷头用的衬底，按此方法获得许多墨料喷头用的衬底。

制备墨料喷头：

每个按上述方法获得的衬底与分别提供的有沟槽的顶板连接，使发热电阻层的热作用部分放在面对已形成的液体供料管的位置。然后，在液体供料管的一端安装一喷孔形成板。这样获得多个墨料喷头。

例2

重复例1的步骤，不同的是，所述发热电阻层由1000厚的由Ta₂Nhex和TaN0.8hex构成的氮化钽膜形成。该氮化钽膜X值为1.85如表2所示，并具有图7所示的X射线衍时图，重复例1中发热电阻层的形成方法，只是N₂分压变为21％，由此得到多个墨料喷头用的衬底。

利用这样得到的衬底，以与例1同样的方式可制备多个墨料喷头。

例3

重复例1的步骤，不同的是，所述发热电阻层由1000厚的由TaN0.8hex和TaNhex构成的氮化钽膜形成，该氮化膜的X值为1.05，如表2所示，并具有图8所示的衍射图，其他形成方法也重复例1中的发热电阻层的形成方法，只是N₂分压变为27％，由此可得到多个墨料喷头用的衬底。

利用这样得到的每一个衬底，以与例1同样的方式可以制备多个墨料喷头。

例4

重复例1的步骤，不同的是，所述发热电阻层由1000厚的由TaN0.8hex和Ta₂Nhex构成的氮化钽膜形成，该氮化膜的X值为1.4，如表2所示。另外，重复例1中的发热电阻层的形成方法，只是N₂分压为23％，由此获得多个墨料喷头用的衬底。

利用这样得到的每一个衬底，以与例1同样的方式制备多个墨料喷头。

例5

重复例1的步骤，不同的是所述发热电阻层由1000厚由TaN0.8hex和Ta₂Nhex构成的氮化钽膜形成，该氮化钽膜的X值为1.625如表2所示，另外，重复例1中的发热电阻的形成方法，只是N₂分压变为22％，由此得到多个墨料喷头用的衬底。

利用这样得到的每个衬底，以与例1同样的方式可制备多个墨料喷头。

例6

重复例1的步骤，不同的是所述发热电阻层由1000厚由TaN0.8hex和TaNhex构成，的氮化钽膜形成，该氮化钽膜的X值为1.2如表2所示，另外，重复例1中的发热电阻层的形成方法，只是N₂分压为25％，由此可得到多个墨料喷头用的衬底。

例7

重复例1的步骤，不同的是所述发热电阻层由1000厚的由TaN0.8hex和TaNhex构成的氮化钽膜形成，该氮化钽的X值为1.125如表2所示，另外，重复例1中的发热电阻层的形成方法，只是N₂分压变为26％，由此可得到多个墨料喷头用的衬底。

利用这样得到一个衬底，以与例1同样的方式制备多个墨料喷头。

评价

通过SST(步进应力测试)测试、CST测试(恒定应力测试，或换句话说叫热脉冲耐久性测试)，及PD测试(印刷耐久性测试)来评价例1到例7所得到的每种液体喷头。

SST测试是以与前述同样方式进行的。

对于例1到例3中所得到的每种液体喷头来说，SST测试所得评价结果示于图9中。

对于例4例7中所得到的每种液体喷头的评价结果与例1中所获得的液体喷头的评价结果相似。

根据SST测试的评价结果，例1到例7中所得到的每种液体喷头的发热电阻层都是优秀的，其电阻值难以劣化。具体地说，从图9中明显可知，在例1到例3中所得到的液体喷头的发热电阻层的断裂电压比值Kb为1.8Vth，所以其发热性能优异。

(ST测试按以下方式进行。一个7usec的脉冲信号加到墨料喷头上，获得用于使墨料开始喷射的门限电压Vth。此后，在2KHz条件下持续地施加一个脉冲，同时固定驱动电压在1.3Vth上，并不使用墨料，直到所施加的脉冲数到达到1×10⁹以上，由此可观察到墨料喷头的发热电阻层的热脉冲耐久性，所得到的评价结果示于图10中。

PD测试的目的在于测出由于所述墨料喷头持续印刷的印刷张数，且不出现发热电阻层的电阻值劣化，特别是不出现发热电阻器的断裂。

一般来说，在一个墨料喷头中的发热电阻器的电阻值有随着印刷张数的增加而增加的趋势，从而减小了流进保持在可工作的状态下的发热电阻层中的电流，然而，在这种情况下，由于流进发热电阻层中的电流被减少，由发热电阻层产生的热能量就减少，从而使喷射的墨料量减少，于是印刷图象的质量劣化。

所述PD测试以下述方式进行。

一个7μsec的脉冲信号被施加在墨料喷头上以获得用于使墨料开始喷射的门限电压Vth。此后，在驱动电压为1.3Vth，驱动频率为2KHz条件下连续地进行印刷，其中，含1，500字符的印刷测试图样连续地印在许多A4纸上，由此可以得到能连续印刷的A4纸张数，而不出现发热电阻层的断裂。所得结果示于表3及图11。

根据图10、11及表3的评价结果，可以得到如下事实。

例1中的墨料喷头在这些喷头中性能最佳。具体地说，在例1中得到的墨料喷头的发热电阻层即使长期重复使用并施加极大量的脉冲也能保持稳定状态，不引起电阻值变化，而且它能连续地印出20,000张的高质量图象而不会发生发热电阻层的发热性能的劣化问题。这里，大约施加3×10⁴个脉冲，用于在A4纸上1500个印刷字符，即为连续地在20,000张A4纸上印制1500个字符所施加脉冲数达5×10⁸到6×10⁸。由此可以理解，即使在施加这样大量的脉冲之后，例1中的墨料喷头还能进行所要求的印刷，其中发热层还保持在稳定的状态而其发热性能不会劣化。

所以可以理解，在例1中所得到的墨料喷头其耐久性和喷射特性是优异的，它能在一个很长时间内稳定地且连续地提供极高质量的印刷图象而不会出现墨料喷射性能的劣化。

在例2中所得到一墨料喷头，其发热电阻层较例1中的墨料喷头的发热电阻层低劣，当施加大量脉冲时，其电阻值易于下降(参见图10)，但是，从图11和表3中可知例2中的墨料喷头可以高质量地印刷20,000张而不会出现发热电阻层的发热性能劣化。

在例3中所得到一墨料喷头，其发热电阻层较例1中的墨料喷头的发热电阻层低劣，当施加大量脉冲时，其电阻值易于下降(参见图10)，但是，从图11和表3中可知例3中的墨料喷头可以高质量地连续印刷20,000张而不会出现发热电阻层的发热性能的劣化。

例4到例7中所得到的墨料喷头与例1中的相似。具体地说，它们即使在施加大量脉冲的情况下也能进行所要求的印刷，其发热电阻层保持在稳定状态下而不会出现发热性能的劣化。

所以，可以认为例4至例7中获得的任何一种墨料喷头的耐久性和喷射性能都是优良的。并能长期稳定而持续地提供高质量的印刷图象，而不使墨料喷射性能劣化。

还获得，基本上只由TaN0.8hex构成的薄膜最适合作为墨料喷头中用的发热电阻层。使用基本上只由TaN0.8hex构成的薄膜形成的发热电阻层能提供极高可靠性的墨料喷头。

由TaN0.8hex含量大于17mol％和Ta₂Nhex含量大于20m0l％的氮化钽材料构成的其他任何氮化钽薄膜，也能提供墨料喷头中用的高可靠发热电阻层，而且使用任何一种这样的发热电阻层能提供高可靠的墨料喷头。

另外，由TaN0.8hex含量大于20mol％和TaNhex含量大于20mol％的氮化钽材料构成的其他任何氮化钽薄膜，也能提供墨料喷头使用的高可靠发热电阻层，使用这些发热电阻层中的任何一种能提供可靠的墨料喷头。

在上述例子中，发热电阻层的厚度为1000。

本发明人制备了多个墨料喷头，其中，它们的发热电阻层的厚度在200-500之间。每种墨料喷头都接受了SST测试、CST测试及PD测试，结果，对于这些墨料喷头中的任一种来说，都能得到与在上述例子中所得到相似的满意结果。

表1

喷头样品号码	1	2	3	4	5
喷头样品号码	1	2	3	4	5	断裂电压比值Kb	1.8	1.8	1.8	1.7	1.7

表2

晶体	TaxN的化学成份比X
	TaxN的化学成份比X							1.85	1.625	1.4	1.25	1.2	1.125	1.05
	TaN0.8hex(mol％)	17	50	80	100	80	50	1.85	1.625	1.4	1.25	1.2	1.125	1.05	20
Ta2Nhex(mol％)	TaN0.8hex(mol％)	17	50	80	100	80	50	83	50	20					20
Ta2Nhex(mol％)	TaNhex(mol％)					20	50	83	50	20					80
例	TaNhex(mol％)					20	50	2	5	4	1	6	7	3	80

表3

	晶体成份	能印刷的张数	印刷质量
			印刷质量			印10000张之后	印20000张之后	出现印刷缺陷的原因
			例1	TaN0.8	超过20000张	印10000张之后	印20000张之后	出现印刷缺陷的原因	○	○
例2	TaN0.8＋Ta2N	20000张	例1	TaN0.8	超过20000张	○	×	由于在发热电阻层上出现断裂，不喷墨料	○	○
例2	TaN0.8＋Ta2N	20000张	例3	TaN0.8＋TaN	超过20000张	○	×	由于在发热电阻层上出现断裂，不喷墨料	○	△	密度较差
例4	TaN0.8＋Ta2N	超过20000张	例3	TaN0.8＋TaN	超过20000张	○	○		○	△	密度较差
例4	TaN0.8＋Ta2N	超过20000张	5	TaN0.8＋Ta2N	超过20000张	○	○		○	○
例6	TaN0.8＋TaN	超过20000张	5	TaN0.8＋Ta2N	超过20000张	○	○		○	○
例6	TaN0.8＋TaN	超过20000张	例7	TaN0.8＋TaN	超过20000张	○	○		○	○

Claims

1.一个发热电阻器，包括由含TaN0.8的氮化钽材料构成的薄膜。

2.根据权利要求1的发热电阻器，其中即使在该发热电阻器上长期持续地施加较大量的电功率，其电阻值也几乎不变化且电阻器不劣化。

3.根据权利要求1的发热电阻器，其中所述含TaN0.8的氮化钽材料是从下列材料组中选择出的，所述材料组的组成为：基本上只含TaN0.8的氮化钽材料，TaN0.8的含量多于17mol％的氮化钽材料，和含TaN0.8和Ta₂N的氮化钽材料，和含TaN0.8和TaN的氮化钽材料。

4.根据权利要求1的发热电阻器，它具有多层结构，其中由含TaN0.8的氮化钽材料构成的膜作为上述多层结构的构成层中的一层。

5.一种液体喷头用的衬底，包括一个支撑件及淀积在所述支撑件上的电热转换体，所述电热转换体包括一个产生热能的发热电阻层和多个与所述发热电阻层电连接的电极，所述电极能给所述发热电阻层提供电信号用于产生所述热能，其特征在于所述发热电阻层包括由含TaN0.8的氮化钽材料构成的膜。

6.根据权利要求5的液体喷头用的衬底，其中所述含TaN0.8的氮化钽材料是从下列材料组中选择出的，所述材料组成的构成为：基本上仅含TaN0.8的氮化钽材料，TaN0.8含量多于17mol％的氮化钽材料，含TaN0.8和Ta₂N的氮化钽材料，以及含TaN0.8和TaN的氮化钽材料。

7.根据权利要求5的液体喷头用的衬底，其中所述发热电阻层具有多层结构，由含TaN0.8的氮化钽材料构成的膜作为上述多层结构的构成层之一。

8.根据权利要求5的液体喷头用的衬底它有以发热电阻层作为一个构成层的多层结构。

9.根据权利要求8的液体喷头用的衬底，其中多层结构包括除所述发热电阻层之外，还有一个储热层，一个保护层和一个空穴防止层。

10.一个液体喷头，包括一个液体喷射口，一个液体喷头用的衬底，该衬底包括一个支撑件及淀积在所述支撑件上的电热转换体，所述电热转换体包括一个发热电阻层，它能产生热能，用于使印刷液从所述喷射口喷出，以及若干个与所述发热电阻层电连接的电极，所述电极能提供电信号给所述发热电热层用于产生所述热能；一个液体供料通道位于所述衬底的所述电热转换体的四周，其特征在于所述衬底的发热电阻层包含由含TaN0.8的氮化钽材料构成的膜。

11.根据权利要10的液体喷头，其中，含TaN0.8的氮化钽材料是从下列材料组中选出，所述材料组包括基本上只含TaN0.8的氮化钽材料，TaN0.8的含量多于17mol％的氮化钽材料，含TaN0.8和Ta₂N的氮化钽材料，和含TaN0.8和TaN的氮化钽材料。

12.根据权利要求10的液体喷头，其中所述发热电阻层为多层结构，由含TaN0.8的氮化钽材料构成的膜作为所述多层结构的一个构成层。

13.根据权利要求10的液体喷头，其中所述衬底是多层结构，所述发热电阻层作为所述多层结构的一个构成层。

14.根据权利要求13的液体喷头，其中所述多层结构包括除所述发热电阻层以外，还有一个储热层和一个空穴防止层。

15.一个液体喷射装置，包括(a)一个液体喷头，含有一个液体喷射口；一个液喷头用的衬底，它具有一个支撑件及淀积在所述支撑件上的电热转换体，所述电热转换体包含能产生热能用于从所述喷射口喷射印刷液的发热电阻层和与所述发热电阻层电连接的若干个电极，所述电极能提供电信号给所述发热电阻层用于产生所述热能；一个位于所述衬底的所述电热转换体周围区中的液体供料通道，和(b)一个能提供电信号给所述衬底发热电阻层的电信号提供装置，其特征在于所述衬底上所述发热电阻层包括由含TaN0.8的氮化钽材料形成的膜。

16.根据权利要求15的液体喷射装置，其中，所述含TaN0.8的氮化钽材料是从下列材料组成中选出的，所述材料组合有基本上只含TaN0.8的氮化钽材料，TaN0.8的含量多于17mol％的氮化钽材料，含TaN0.8和TaN的氮化钽材料。

17.根据权利要求15的液体喷射装置，其中，所述发热电阻层是一个多层结构，由含TaN0.8的氮化钽构成膜为上述多层结构的一个构成层。

18.根据权利要求15的液体喷射装置，其中，所述衬底为多层结构，发热电阻层为所述多层结构的一个构成层。

19.根据权利要求18的液体喷射装置，其中，所述多层结构包括，除所述发热电阻层之外还有一个储热层和一个空穴防止层。