DE3403643C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf dieser Art ist aus der DE 30 11 919 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, bei dem der zur Bildaufzeichnung dienende Ausstoß von Tintentröpfchen mit Hilfe von elektrothermischen Wandlern herbeigeführt wird. Die Wandler sind zum Zwecke der Isolation und zum Schutz vor die Aufzeichnungsqualität herabsetzenden und die Lebensdauer des Aufzeichnungskopfes verringernden Umgebungseinflüssen mit einer Schutzschicht versehen, welche durch eine Sprüh-, Schleuder- oder sonstige Beschichtung aufgebracht wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Beständigkeit einer derartigen Schutzschicht häufig nicht zufriedenstellend ist.

In der DE 30 11 919 A1 ist ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf beschrieben, bei dem der zur Bildaufzeichnung dienende Ausstoß von Tintentröpfchen ebenfalls mit Hilfe von elektrothermischen Wandlern herbeigeführt wird. Zum Schutz der Wandler vor Umgebungseinflüssen wird jedoch keine dauerhafte Schutzschicht auf den Wandler aufgebracht, sondern eine spezielle Tinte verwendet, die Bestandteile enthält, welche sich unter der Wärmeeinwirkung der Wandler oxidativ zersetzen und dadurch einen sich kontinuierlich erneuernden Schutzfilm bilden. Die Zufügung von hierfür geeigneten Bestandteilen zur Tinte macht die Herstellung der Tinte komplizierter und teurer, so daß die laufenden Betriebskosten für den Aufzeichnungsbetrieb relativ hoch sind.

Aus der GB 14 96 145 ist es bekannt, eine Schutzschicht auf einem Substrat mittels anodischer Oberflächenbeschichtung aufzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß dessen Herstellung und Betrieb möglichst geringe Kosten verursacht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beanspruchten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Maßnahme, die Schutzschicht durch eine Umwandlung der Oberfläche des elektrothermischen Wandlers zu bilden, bewirkt, daß die Schutzschicht ein integraler Bestandteil des Wandlers ist, der infolge der einstückigen Verbindung mit den darunterliegenden Funktionsabschnitten diese exakter und zuverlässiger abdeckt als dies durch Aufbringen zusätzlicher Materialien möglich ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1A, B, C und D sind Darstellungen des erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Fig. 1A eine schematische Vorderansicht ist, die Fig. 1B eine Teilansicht eines Schnitts längs einer strichpunktierten Linie A-A′ in Fig. 1A ist, die Fig. 1C eine Teilansicht eines Schnitts längs einer strichpunktierten Linie B-B′ in Fig. 1B ist und die Fig. 1D eine schematische Draufsicht auf ein Substrat mit Elektroden und Heizwiderstandsschichten ist.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die den Hauptteil des erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.

Die Fig. 1A ist eine Teilansicht des Flüssigkeitsstrahl- Aufzeichnungskopfs gemäß einem vorzugsweise gewählten Ausführungsbeispiel in der Sicht von Düsenöffnungen her, und zeigt den Aufbau des Hauptteils des Aufzeichnungskopfs, während die Fig. 1B die Ansicht eines Schnitts längs einer strichpunktierten Linie A-A′ in Fig. 1A ist.

Ein in der Zeichnung gezeigter Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf 200 ist an einem Hauptteil aus einem mit einer gewünschten Anzahl elektrothermischer Wandler 201 versehenen Substrat 202 für die Flüssigkeitsstrahl- bzw. Wärme-Tintenstrahl-Aufzeichnung unter Anwendung von Wärme für den Flüssigkeitsausstoß und einer Nutenplatte 203 mit einer erwünschten Anzahl von Nuten gebildet, die jeweils den elektrothermischen Wandlern 201 entsprechend ausgebildet sind.

Das Substrat 202 und die Nutenplatte 203 sind miteinander an vorbestimmten Stellen mittels eines Klebstoffs oder anderer Mittel verbunden, wodurch jeweils durch denjenigen Teil des Substrats 202, an dem der elektrothermische Wandler 201 angebracht ist, und den Nutenteil der Nutenplatte 203 ein Flüssigkeitskanal 204 gebildet ist, welcher eine Wärmeeinwirkungszone 205 enthält.

Das Substrat 202 hat eine Trägerplatte 206 aus Silicium, Glas, Keramik oder dergleichen, eine auf der Trägerplatte 206 ausgebildete untere Schicht 207 aus SiO₂ oder dergleichen, eine Heizwiderstandsschicht 208, Elektroden 209 und 210, die längs des Flüssigkeitskanals 204 an beiden Seiten der oberen Fläche der Heizwiderstandsschicht 208 angebracht sind, und eine schützende obere Schicht 211 aus einem anorganischen Material, das den von den Elektroden nicht abgedeckten Teil der Heizwiderstandsschicht und Teile der Elektroden 209 und 210 überdeckt.

Der elektrothermische Wandler 201 hat als Hauptteil einen Heizabschnitt, der aus aufeinanderfolgend von der Trägerplatte 206 her aufgebrachten Schichten besteht, nämlich der unteren Schicht 207, der Heizwiderstandsschicht 208 und einem Teil der oberen Schicht 211, wobei die Oberfläche der oberen Schicht 211 als Wärmeeinwirkungsfläche 213 direkt mit der in dem Flüssigkeitskanal 204 enthaltenen Flüssigkeit in Berührung ist.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf 200 hat die obere Schicht 211 zur weiteren Verbesserung ihrer mechanischen Festigkeit einen Zweischichtenaufbau aus einer Schicht 216 und einer Schicht 217. Die Schicht 216 besteht aus einem anorganischen Material, welches relativ gesehen hinsichtlich elektrischer Isolierung, Wärmeleitfähigkeit und Wärmebeständigkeit hervorragend ist, wie beispielsweise aus anorganischen Oxiden wie SiO₂ oder dergleichen oder anorganischen Nitriden wie Si₃N₄ oder dergleichen, während die Schicht 217 aus einem Material besteht, das zäh bzw. bruchfest ist, relativ gesehen hinsichtlich der mechanischen Festigkeit hervorragend ist und an der Schicht 216 haften kann. Wenn beispielsweise die Schicht 216 aus SiO₂ gebildet ist, besteht die Schicht 217 aus einem Metall wie Ta.

Auf diese Weise kann durch das Bilden der Oberflächenschicht der oberen Schicht 211 aus einem anorganischen Material wie einem Metall, das verhältnismäßig zäh ist und mechanische Festigkeit hat, die durch die bei dem Flüssigkeitsausstoß hervorgerufene Kavitationswirkung entstehende Stoßbelastung in ausreichender Weise abgefangen werden, wodurch die Lebensdauer der elektrothermischen Wandler 201 in großem Ausmaß verlängert wird.

Die als Oberflächenschicht der oberen Schicht 211 vorgesehene äußerste Schicht 217 ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.

Ein Merkmal des erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs besteht darin, daß an den Oberflächen der Elektroden 209 und 210 eine durch Umwandlung der Elektrodenflächen in ein anorganisches Isoliermaterial gebildete Schutzschicht 214 angebracht ist. Die Schutzschicht 214 wird auch zumindest an dem Bodenteil einer stromauf des Flüssigkeitskanals 204 auf der sich von der Elektrode 210 weg erstreckenden Linie vorgesehenen gemeinsamen Flüssigkeitskammer ausgebildet, welche in den Figuren nicht gezeigt ist.

Die Schutzschicht 214 wird an den Oberflächen der Elektrodenteile gebildet, wobei es ihre Hauptfunktionen sind, das Durchdringen der Flüssigkeit zu verhindern und eine Flüssigkeitsbeständigkeit hervorzurufen. Ferner ist es möglich, durch das Anbringen der Schutzschicht in der Weise, daß sie einen Elektrodenzuleitungsteil hinter der gemeinsamen Flüssigkeitskammer überdeckt, das Entstehen von Fehlerstellen oder Leiterunterbrechungen an dem Elektrodenzuleitungsteil zu verhindern, die während der Herstellung auftreten könnten.

Die Schutzschicht 214 wird aus einem anorganischen isolierenden Material gebildet, so daß sie die vorstehend genannten Funktionen erfüllen kann. Weitere anzustrebende Eigenschaften der Schutzschicht sind: (1) gute Filmbildungseigenschaften, (2) eine dichte Struktur ohne Nadellöcher oder Risse, (37) keine Denaturierung oder Lösung in der verwendeten Tinte bzw. Flüssigkeit, (4) gute Isoliereigenschaften bei der Formung zu einem Film und (5) hohe Wärmebeständigkeit.

Derartige anorganische isolierende Materialien sind beispielsweise Oxide, Carbide, Nitride und Boride von Metallen wie Al, Ta, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mg, Si, Mo, W, Y, La oder dergleichen und Legierungen derselben. Auch irgendwelche anderen Materialien sind unter der Voraussetzung verwendbar, daß das anorganische isolierende Material auf der Elektrodenoberfläche auf dichte Weise ohne die Entstehung von Rissen oder Nadellöchern gebildet werden kann.

Nach einem vorteilhaften Verfahren zum Bilden der Schutzschicht 214 an der Elektrodenoberfläche wird durch anodische Oxidation der Elektrodenabschnitte an den Elektrodenoberflächen eine Schicht aus einem Oxid gebildet, wie es in nachfolgenden anhand eines Beispiels beschrieben wird. Die nach diesem Verfahren gebildete Oxidschicht des Metalls ergibt eine ideale Überzugsschicht, die den vorstehend beschriebenen, für die Schutzschicht geforderten physikalischen Eigenschaften hat. Eine Oxidschicht kann auch durch Wärmeoxidation in Sauerstoff oder chemische Oxidation mit einem Oxidationsmittel gebildet werden. Die Umformung der Oberflächen ist nicht auf das Bilden einer Oxidschicht beschränkt, so daß alternativ eine Nitridschicht, eine Boridschicht oder eine Carbidschicht gebildet werden kann.

Als Material zum Bilden der oberen Schicht 211 zählen zusätzlich zu den vorstehend genannten anorganischen Materialien Übergangsmetalloxide wie Titanoxid, Vanadiumoxid, Niobiumoxid, Molybdänoxid, Tantaloxid, Wolframoxid, Chromoxid, Zirkonoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Yttriumoxid, Manganoxid oder dergleichen, Metalloxide wie Aluminiumoxid, Calciumoxid, Strontiumoxid, Bariumoxid, Siliciumoxid und Komplexe hiervon, Hochwiderstands-Nitride wie Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Tantalnitrid oder dergleichen und Komplexe dieser Oxide und Nitride sowie ferner Dünnfilm-Materialien wie Halbleiter aus amorphem Silicium, amorphem Selen oder dergleichen, welche als Block niedrigen spezifischen Widerstand haben, aber während der Herstellungsschritte wie beispielsweise nach dem Aufsprühverfahren, dem chemischen Vakuumablagerungsverfahren (CVD), dem Dampfablagerungsverfahren, dem Gasphasen-Reaktionsverfahren, dem Flüssigbeschichtungsverfahren oder dergleichen, einen hohen spezifischen Widerstand erhalten können. Die Schichtdicke soll vorzugsweise 0,1 bis 5 µm und am günstigsten 0,2 bis 3 µm betragen.

Bei dem in den Fig. 1A und B gezeigten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Schutzschicht 214 als auch die obere Schicht 211 vorgesehen. Bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf muß jedoch die obere Schicht 211 nicht unbedingt aufgebracht werden; vielmehr kann die Aufgabe der Erfindung mit dem Aufzeichnungskopf auch allein dadurch gelöst werden, daß die Elektroden durch die auf den Oberflächen der Elektroden gebildete Schutzschicht 214 gegenüber der Flüssigkeit geschützt werden.

Das in den Fig. 1A und B ist ein vorzugsweise gewähltes Ausführungsbeispiel; die Überzugsschicht aus der Kombination der oberen Schicht mit der Schutzschicht ergibt zusammen mit den verschiedenartigen Gestaltungen der anderen Teile gemäß der nachstehenden Beschreibung einen Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf, der hinsichtlich der Gesamt-Nutzungslebensdauer hervorragend ist, eine hohe Zuverlässigkeit bei der Herstellung und Bearbeitung zeigt und auch bei der Gestaltung in Mehrdüsen-Ausführung eine hohe Produktionsausbeute ergibt.

Die untere Schicht 207 ist als eine Schicht vorgesehen, die den zu der Trägerplatte 206 gerichteten Strom der ursprünglich von dem Heizabschnitt 212 erzeugten Wärme steuert. Das Material und die Schichtdicke der unteren Schicht werden so gewählt, daß dann, wenn die Wärmeenergie an der Wärmeeinwirkungszone 205 auf die Flüssigkeit einwirken soll, die von dem Heizabschnitt 212 erzeugte Wärme so gesteuert wird, daß ein größerer Anteil zu der Wärmeeinwirkungszone strömt, während dann, wenn der Strom durch den elektrothermischen Wandler 201 abgeschaltet wird, die in dem Heizteil 212 verbliebene Wärme schnell zu der Trägerplatte 206 hin abfließen kann. Beispiele für Materialien zum Bilden der unteren Schicht 207 sind SiO₂ gemäß den vorstehenden Ausführungen und anorganische Materialien, und zwar typischerweise Metalloxide wie Tantaloxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid oder dergleichen.

Als Material zum Bilden der Heizwiderstandsschicht 208 können die meisten der Materialien verwendet werden, welche bei Stromdurchfluß Wärme gemäß den Erfordernissen erzeugen.

Im einzelnen zählen zu diesen Materialien beispielsweise Tantalnitrid, Nickelchrom, Silber-Palladium-Legierung, Silicium-Halbleiter oder Metalle wie Hafnium, Lanthan, Zirkon, Titan, Tantal, Wolfram, Molybdän, Niobium, Chrom, Vanadium usw., deren Legierungen und deren Boride als vorzugsweise zu wählende Materialien.

Aus den Materialien zum Bilden der Heizwiderstandsschicht 208 sind insbesondere als hervorragende Materialien die Metallboride zu nennen, von denen vor allem Hafniumborid die besten Eigenschaften hat und nach dieser Verbindung Zirkonborid, Lanthanborid, Vanadiumborid und Niobiumborid mit in der genannten Aufeinanderfolge besseren Eigenschaften zu nennen sind.

Unter Verwendung der vorstehend genannten Materialien kann die Heizwiderstandsschicht 208 durch Elektrodenstrahl- Dampfablagerung oder Aufsprühen gebildet werden.

Zu den Materialien zum Bilden der Elektroden 209 und 210 zählen elektrisch leitende Materialien, die das Bilden von Schichten aus anorganischem isolierenden Material ermöglichen, welche ohne Nadellöcher an ihren Oberflächen dicht sind, wie beispielsweise Al, Ta, Ti, Mg, Hf, Zr, V, W, Mo, Nb, Si und Legierungen derselben. Unter Verwendung dieser Metalle werden die Elektroden nach einem Verfahren wie beispielsweise durch Dampfablagerung in den erwünschten Abmessungen, Formen und Dicken aufgebracht.

Als Material zum Bilden des Aufbauteils für die stromauf der Nutenplatte 203 und der Wärmeeinwirkungszone 205 angeordnete gemeinsame Flüssigkeitskammer sind die meisten Materialien nutzvoll unter der Voraussetzung verwendbar, daß durch die Wärme während der Bearbeitung des Aufzeichnungskopfs oder unter den Umgebungsbedingungen während des Gebrauchs die Form nicht oder im wesentlichen nicht beeinflußt wird, daß eine leichte hochgenaue Bearbeitung möglich ist, bei der leicht die Flächengenauigkeit erreicht werden kann, und daß das Material so bearbeitet werden kann, daß die Flüssigkeit reibungslos durch die bei solchen Arbeitsschritten gebildeten Durchlässe fließen kann.

Die Fig. 1C ist eine Teilansicht eines Schnitts längs einer strichpunktierten Linie B-B′ in Fig. 1B.

Bei dem Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf 200 gemäß der Darstellung in Fig. 1B ist die Schutzschicht 214 außer Berührung mit der Wärmeeinwirkungsfläche 213 des Flüssigkeitskanal 204 angebracht, jedoch kann in einer Abwandlung die Schutzschicht 214 in Berührung mit der Wärmeeinwirkungsfläche 213 angebracht sein.

Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels beschrieben.

Beispiel

Ein Si-Plättchen wurde thermisch oxidiert, um es in einen SiO₂-Film mit einer Dicke von 5 µm zu formen, der ein Substrat bildete. Auf dem Substrat wurde durch Aufsprühen bzw. Kathodenzerstäubung eine Heizwiderstandsschicht aus HfB₂ mit einer Dicke von 150 nm gebildet, wonach durch Elektronenstrahl-Dampfablagerung aufeinanderfolgend eine Ti-Schicht mit 5 nm Dicke und eine Al-Schicht mit 1 µm Dicke abgelagert wurden.

Mit fotolithografischen Schritten wurde das in Fig. 1D gezeigte Muster gebildet, wobei die Abmessungen der Wärmeeinwirkungsfläche als 30 µm Breite und 150 µm Länge ermittelt wurden und wobei der Widerstandswert einschließlich des Widerstands der Al-Elektroden 150 Ohm betrug.

In einem nächsten Schritt wurde allein der Al-Elektrodenbereich unter Ausschluß eines Anschlußabnahmebereichs anodisch auf eine Dicke von 500 nm oxidiert. Im folgenden wird die anodische Oxidation der Al-Elektrode beschrieben.

Eine Trägerplatte, auf der die Heizwiderstandsschicht und die Elektroden mit den vorbestimmten Mustern gebildet waren, wurde gewaschen und getrocknet, wonach eine Schleuderbeschichtung mit Fotolack OMR-83 (von Tokyo Oka Co.) folgte. Nach dem Trocknen wurde das Produkt mit Hilfe eines Maskenausrichtgeräts belichtet und dann einer Entwicklungsbehandlung unterzogen, um ein erwünschtes Muster für die anodische Oxidation zu erhalten.

Danach wurde unter Verwendung einer 10%igen H₃PO₄-Lösung die anodische Oxidation bei einer Badtemperatur von 10°C und einer Stromdichte von 5 mA/cm² mit einer Gegenelektrode aus Platin über 5 Minuten ausgeführt (wobei während der Oxidation die Probe festgelegt war und das elektrolytische Bad mit einem Rührwerk ausreichend umgerührt wurde). Nach dem Waschen mit Wasser und dem Trocknen wurde der Fotolack mit einer Abstreiflösung für "OMR" abgelöst, wonach ein gründliches Waschen und Trocknen folgte, wodurch der Schritt zum Bilden der Oxidationsschicht abgeschlossen wurde.

Nach dem Bilden der Anodenoxidationsschicht wurde auf dieser durch eine Hochgeschwindigkeits-Zerstäubung eine SiO₂-Aufsprühschicht in einer Dicke von 2,2 µm abgelagert, wonach eine weitere Beschichtung mit einer Ta-Schicht in einer Dicke von 0,5 µm durch Kathodenzerstäubung von Ta erfolgte. Auf das sich ergebende Aufzeichnungskopf- Substrat wurde planmäßig eine Nutenplatte aus Glas geklebt. Dabei wurde entsprechend der Darstellung in Fig. 1B auf das Substrat zum Bilden des Tinten- bzw. Flüssigkeits-Einführungskanals und der Wärmeeinwirkungszone eine mit Nuten versehen Glasplatte aufgeklebt (50 µm×50 µm, Länge 20 mm).

Auf diese Weise wurde ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf fertiggestellt.

Wenn an den elektrothermischen Wandler des dermaßen fertiggestellten Aufzeichnungskopfs eine Rechteckwellen- Spannung von 30 V mit einer Frequenz von 800 Hz für 10 µs angelegt wurde, wurde die Flüssigkeit entsprechend den angelegten Signalen so ausgestoßen, daß gleichmäßig fliegende Flüssigkeitströpfchen geformt wurden.

Wenn die Bildung solcher Tröpfchen wiederholt wird, kann bei einem schlecht hergestellten Kopf durch die elektrischen Korrosion der Al-Elektroden eine Leiterunterbrechung oder ein Isolationsdurchbruch zwischen der Ta-Schutzschicht und den Al-Elektroden auftreten, bis schließlich keine Tinte bzw. Flüssigkeit mehr ausgestoßen wird. Die Anzahl dieser Wiederholungen wird hier als "Beständigkeitszahl" bezeichnet.

Die Beständigkeitszahlen und die Produktionsausbeuten wurden für drei Proben ermittelt, nämlich (a) für einen Aufzeichnungskopf gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel, (b) für einen Aufzeichnungskopf, der (zur Kontrolle) ohne die Anodenoxidations-Schicht hergestellt wurde, und (c) einen Aufzeichnungskopf gemäß einem der Ausführungsbeispiele, der mit der Ausnahme, daß die Anodenoxidations-Schicht von der Wärmeeinwirkungsschicht abliegend gebildet war, der gleiche wie derjenige gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel war; dabei wurden die in der nachstehenden Tabelle 1 angeführten Ergebnisse erzielt (wobei die Bewertung für jeweils 1000 Probestücke vorgenommen wurde). Die Produktionsausbeuten stellen Ergebnisse einer Kurzschlußprüfung zwischen der Ta-Schicht und dem Leiterteil dar.

Tabelle 1

Wie aus den in der Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, kann bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf gleichmäßig eine Beständigkeitszahl von 10⁹ erreicht werden. Daher ist der Kopf zur Verwendung als Mehrfachkopf geeignet. Bei dem Kopf (b) ist ausgeprägt die Haltbarkeits-Verschlechterung ersichtlich, die auf der elektrischen Korrosion der Al-Elektroden durch das Hindurchtreten der Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Nadellöcher in der Aufsprühschicht aus SiO₂ und Ta sowie auf dem Durchbruch der Isolation zwischen der Al-Elektrode und der Ta-Schicht beruht. Bei dem Kopf (c) sind sowohl die Ausbeute als auch die Beständigkeitszahl gegenüber denjenigen bei dem Kopf (a) schlechter, was auf den Umstand zurückzuführen ist, daß viele Durchbrüche an der Grenzfläche zwischen dem Heizwiderstand und dem Leiterteil aufgetreten sind und die Stufenabdeckung durch SiO₂ an diesem Bereich unzureichend war. Es ist möglich, die Haltbarkeits-Zuverlässigkeit des Kopfs (c) dadurch auf diejenige des Kopfs (a) zu bringen, daß das Filmmaterial auf den Leiterbereich reduziert wird.

Das heißt, durch das Bilden der Schutzschicht durch Verändern der Elektrodenoberfläche in ein anorganisches isolierendes Material, wie es bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf der Fall ist, werden die Zuverlässigkeit und die Ausbeute außerordentlich verbessert. Diese Richtung hinsichtlich der Verbesserung der Zuverlässigkeit ist besonders bei einem Kopf mit einer oberen schützenden Schicht mit guter elektrischer Leitfähigkeit wie Ta als anorganische Schicht ausgeprägt, wobei hier überhaupt keine Verkürzung der Haltbarkeit durch eine Zerstörung der Isolation zwischen der Al-Leiterelektrode und der elektrisch leitenden Ta-Schutzschicht auftritt.

Bei dem beschriebenen Beispiel wurde die Anodenoxidations- Schicht durch die Anwendung der elektrochemischen anodischen Oxidation gebildet, jedoch ist es auch möglich, eine Oxidationsschicht durch Erwärmungsoxidation unter der Voraussetzung zu bilden, daß keine Beeinflussung anderer Teile auftritt. Alternativ kann die Oxidationsschicht auch unter der Voraussetzung, daß keine Probleme hinsichtlich der Filmqualität entstehen, durch eine chemische Oxidation wie beispielsweise eine Oberflächenbehandlung mit einem Oxidationsmittel gebildet werden.

Weiterhin besteht hinsichtlich des anorganischen isolierenden Materials für die Schutzschicht 214 keine Einschränkung auf ein Oxid; vielmehr können auch ein Nitrid, ein Borid oder ein Carbid verwendet werden.

Ferner wird bei dem beschriebenen Beispiel während der anodischen Oxidation die Wärmeeinwirkungsfläche 213 einer Musterformung unterzogen; falls aber die Oxidation der Heizwiderstandsschicht 208 vernachlässigbar ist oder durch die Gestaltung des Substrats wie beispielsweise durch die Verstärkung der Filmdicke der Heizwiderstandsschicht 208 vernachlässigbar gemacht wird, ist keine Musterbildung erforderlich. Die Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Wärmeeinwirkungsfläche 213 in dem Fall, daß die anodische Oxidation ohne eine der Fig. 1B entsprechende Musterbildung vorgenommen wurde.

Ferner erfolgt bei dem beschriebenen Beispiel die anodische Oxidation unter Verwendung eines Phosphorsäure- Bades. Dieses kann durch irgendein beliebiges elektrolytisches Bad ersetzt werden, das die Bildung eines Schutzfilms mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften ermöglicht, wie beispielsweise ein Bad mit Schwefelsäure, Oxalsäure, Zitrussäure, Weinsäure, Chromsäure, Borsäure oder dergleichen oder ein Mischbad aus diesen Säuren. Hinsichtlich der elektrolytischen Bedingungen besteht keine Einschränkung unter der Voraussetzung, daß in der erzeugten Schutzschicht 214 die vorangehend genannten Eigenschaften erzielt werden können. Ferner ist es auch möglich, eine Porendichtungsbehandlungg bzw. Porenfüllung durch eine zweite Elektrolyse in einem neutralen Bad wie einem solchen mit Borsäure und Natriumtetraborat oder dergleichen anzuwenden, um Nadellöcher zu verkleinern bzw. zu verringern, wodurch ein weiterer verbesserter Film erzielbar ist.

Als Verfahren zum Bilden der Schutzschicht bei dem erfindungsgemäßen Aufnahmekopf zählt auch ein Verfahren, bei dem durch Dampfablagerung, Zerstäubung, chemische Vakuumablagerung oder dergleichen auf einem Leitermaterial, das kaum ein Oxidationsprodukt bildet, wie beispielsweise Au, Pt, Ag oder dergleichen, eine Schicht aus einem Material gebildet wird, das leicht in einen Oxidationsfilm umgeformt werden kann, und danach nur diese Schicht oxidiert wird, um die Schutzschicht zu bilden.

Claims (7)

1. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der zumindest einen Tintenausstoßabschnitt mit einer Düsenöffnung für den Ausstoß von Tinte und zumindest einen elektrothermischen Wandler, der zumindest aus einem Paar einander gegenüberliegender Elektroden und einer an einem Substrat angebrachten Heizwiderstandsschicht besteht, wobei die Elektroden mit der Heizwiderstandsschicht derart elektrisch verbunden sind, daß zwischen den Elektroden ein Heizabschnitt zum Erzeugen von auf die Tinte einwirkender Wärmeenergie zu deren Ausstoß gebildet ist, und wobei auf dem elektrothermischen Wandler eine isolierende anorganische Schutzschicht vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (214, 215) durch eine chemische oder physikalische Behandlung der Oberfläche des elektrothermischen Wandlers (208, 209, 210) ausgebildet wird.

2. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des elektrothermischen Wandlers (208, 209, 210) in eine Schicht aus einem Oxid, einem Nitrid, einem Borid oder einem Carbid umgewandelt ist.

3. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich die Oberflächen der Elektroden (209, 210) umgewandelt sind.

4. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen sowohl der Elektroden (209, 210) als auch die der Heizwiderstandsschicht (208) umgewandelt sind.

5. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht durch eine elektrochemische anodische Oxidation ausgebildet wird.

6. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht durch Oxidation infolge von Wärme ausgebildet wird.

7. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht durch Oxidation infolge der Behandlung der Oberfläche des elektrothermischen Wandlers (208, 209, 210) mit einem chemischen Mittel ausgebildet wird.