DE3874786T2

DE3874786T2 - Grundplatte fuer tintenstrahlaufzeichnungskopf.

Info

Publication number: DE3874786T2
Application number: DE8888300895T
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Komuro; Kazuaki Masuda; Koichi Sato; Atsushi Shiozaki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1988-02-03
Publication date: 1993-03-18
Anticipated expiration: 2008-02-04
Also published as: US4860033A; DE3874786D1; EP0286204A1; EP0286204B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit einem an ihr angebrachten elektrothermischen Wandler, der durch eine organische Isolierschicht und eine Schutzoxidschicht, die durch anodische Oxidation gebildet und so angeordnet ist, daß sie einem Wärmeerzeugungsbereich des Wandlers entspricht, geschützt ist.
Eine Tintenstrahlaufzeichnung wird ausgeführt, indem eine Aufzeichnungsflüssigkeit (Tinte) durch eine Düse (Tintenausstoßöffnung), die in einem Aufzeichnungskopf vorgesehen ist, ausgestoßen und die Tinte an einem Aufzeichnungsmedium, wie z. B. Papier, fixiert wird. Ein solches Verfahren hat eine Reihe von Vorteilen insofern, als das Ausmaß von erzeugten Geräuschen extrem gering ist, eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung möglich ist und gewöhnliches Papier verwendet werden kann, d. h., kein Spezialpapier erforderlich-ist.
Es sind Aufzeichnungsköpfe verschiedener Typen entwickelt worden. Ein solcher Typ ist ein Aufzeichnungskopf, bei dem Tinte durch eine Düse ausgestoßen wird, indem der Tinte Wärmeenergie vermittelt wird. Das hat den Vorteil, daß dadurch eine gute Ansprechempfindlichkeit gegenüber den Aufzeichnungssignalen gegeben ist und die leichte Ausbildung von vielen Düsen mit einer hohen Dichte usw. ermöglicht wird.
Typische Aufzeichnungsköpfe derjenigen Art, die Wärme als die Tintenausstoßenergie verwenden, sind in den Fig. 1A und 1B gezeigt. Fig. 1A ist eine Schnittdarstellung des Aufzeichnungskopfes in der Richtung des Strömungskanals und Fig. 1B ist eine teilweise geöffnete Ansicht, die die Lagebeziehung der Verbindung zwischen der Basisplatte und der Deckplatte zeigt.
Der als ein Beispiel gezeigte Aufzeichnungskopf der Fig. 1A und 1B umfaßt an einer Basisplatte 1 angeordnete, Elektrizität in Wärme umsetzende Wandler, wobei jeder Wandler ein Paar von Elektroden 3 sowie einen zwischen den Elektroden befindlichen wärmeerzeugenden Widerstand 9 besitzt, und die Elektroden sowie die Erzeugerwiderstände 9 an der Grundplatte vorhanden und mit einer weiteren Schutzschicht an den Wärmeerzeugungswiderständen 9 sowie den Elektroden 3 versehen sind. Diese sind dann unter den Strömungskanälen 6 sowie der Flüssigkeitskammer 11 angeordnet, und eine Deckplatte ist damit verklebt, wobei an der Platte die Flüssigkeitskanäle 6 und die Flüssigkeitskammer 11 ausgebildet sind.
Die Tintenausstoßenergie wird durch die Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandler geliefert. Insbesondere wird, wenn von dem wärmeerzeugenden Widerstand 9 durch einen zwischen den Elektroden 3 fließenden Strom Wärme hervorgerufen wird, die Tinte im Strömungskanal 6 in der Nachbarschaft des Wärmeerzeugungswiderstandes 9 unverzüglich erwärmt, um Blasen zu erzeugen. Tintentröpfchen werden von der Düse infolge der Volumenänderung, die das Ergebnis der augenblicklichen Volumenexpansion und -kontraktion aufgrund der Erzeugung der Blasen ist, ausgestoßen.
Die oben beschriebene Schutzschicht ist dazu vorgesehen, die Elektroden und die wärmeerzeugenden Widerstände gegen über der Tinte zu schützen, um den Verluststrom zwischen dem Paar von Elektroden zu verhindern. Zum Zweck eines Schutzes der Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandler gegenüber einem Stoß während der Erzeugung der Ausstoßenergie kann eine sog. Kavitationswiderstandsschicht ferner vorgesehen werden.
Es ist für die Schutzschicht bekannt, anorganische Materialien, z. B. Metalloxide usw., die isolierende Eigenschaften haben, und organische Materialien, wie z. B. Harze usw., zu verwenden. Unter diesen Materialien sind anodisch oxidierte Deckschichten, die durch anodische Oxidation von Metallmaterialien erhalten wurden, welche gute Isoliereigenschaften haben, benutzt worden. Die zur Herstellung von diesen notwendige Apparatur ist nicht so groß wie diejenige, die bei dem Aufdampfungsverfahren im Vakuum zum Einsatz kommt, wodurch der Vorteil einer hohen Produktivität geboten wird. Diese ziehen deshalb als geeignetes Material für die Schutzschicht die Aufmerksamkeit auf sich.
Jedoch zeigen Aufzeichnungsköpfe, die die anodisch oxidierten Deckschichten benutzen, noch immer eine Anzahl von Problemen, um dann ihre wirksame Anwendung als eine Schutzschicht zu ermöglichen.
Gemäß der DE-A-3403643 wird eine Schutzschicht von höherer Betriebszuverlässigkeit durch anodische Oxidation der Elektrodenoberfläche erhalten. Es wird auch beschrieben, daß an der Oberfläche des Wärmeerzeugungswiderstandes zur selben Zeit anodisch oxidierte Deckschichten gebildet werden können. Wenn eine Schutzschicht, die die anodisch oxidierten Deckschichten einschließt, sowohl an der Elektrodenfläche als auch der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes gebildet wird und wenn das Material der Elektrode sowie das des wärmeerzeugenden Widerstandes unterschiedlich sind, dann werden die anodisch oxidierten Deckschichten an diesen Flächen u. a. in der Zusammensetzung sowie der Volumenexpansion verschiedenartig sein. Somit kann die Schutzwirkung nicht ausreichend sein, und es besteht die Neigung, daß Fehler, wie Risse, am Grenzbereich der anodisch oxidierten Deckschicht zwischen den Elektroden und dem Wärme erzeugenden Widerstand gebildet werden. Die Auswahl der Bedingungen und der Materialien) um gute Schutzwirkungen von den anodisch oxidierten Deckschichten für sowohl die Elektrodenflächen als auch die Flächen des wärmeerzeugenden Widerstandes zu erhalten, sind im Vergleich mit dem Fall, wobei eine einzige anodisch oxidierte Deckschicht gebildet wird, in hohem Maß eingeschränkt. Es besteht auch die Schwierigkeit, daß die Bestandteile von den Aufzeichnungskopf bildenden Materialien, z. B. für die Elektroden, die wärmeerzeugenden Widerstände usw., sowie die Bedingungen für die anodische Oxidation nicht frei gewählt werden können.
Die DE-A-3502900 offenbart einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der für die Schutzschicht eine anorganische Isolierschicht besitzt, die gemäß einer Dünnfilm-Erzeugungstechnik, wie CVD, gefertigt wird. Ihre fehlerhaften Bereiche werden einer anodischen Oxidation unterworfen, so daß in den fehlerhaften Bereichen der Elektroden- sowie der wärmeerzeugenden Widerstandsflächen anodisch oxidierte Deckschichten ausgebildet werden. Selbst wenn die Schutzwirkungen der anorganischen Isolierschicht und der anodisch oxidierten Schicht, die zusätzlich vorgesehen worden ist, gut sind, so kann jedoch die Schutzwirkung am Grenzbereich nicht zwangsläufig ausreichend sein. Da die anorganische Isolierschicht unter Anwendung einer Dünnschicht-Erzeugungstechnik gebildet wird, die eine großtechnische Apparatur erfordert und kompliziert ist, sind die Produktivität und Verarbeitungsfähigkeit im Vergleich zu einer anodischen Oxidation oder der Photolithographie unter Verwendung eines lichtempfindlichen Harzes schlechter.
In der US 4532530 wird eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung der Blasenbauart beschrieben, wobei eine Schutzschicht einer durch thermische Oxidation der Fläche des Wärmeerzeugungswiderstandes bei einer hohen Temperatur von 1000ºC erhaltene oxidierte Deckschicht an der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes ausgebildet wird. Eine anodisch oxidierte Deckschicht wird auch an der Elektrode ausgestaltet. Wenngleich diese Vorrichtung zu einer Produktion unter Anwendung von IC-Fertigungsverfahren imstande ist,so sind diese großtechnisch und kompliziert. Darüber hinaus ist sie nicht zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes des sog. full-multi-Typs, der eine große Fläche hat, unter Anwendung einer einfachen Vorrichtung und mit guter Verarbeitungsfähigkeit geeignet.
Die US 4535343 offenbart einen thermischen Tintenstrahl- Druckkopf, der eine anodisch oxidierte Deckschicht besitzt, die an der Fläche des Wärmeerzeugungswiderstandes und der Elektrodenfläche vorgesehen ist. Dieser weist jedoch dasselbe Problem auf, wie das mit Bezug zu DE-A-3502900 erwähnt wurde.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf geschaffen, wobei die organische Isolierschicht mit der Schutzoxidschicht zusammenhängend ist, um dadurch eine ununterbrochene Schutzschicht für den Wandler zu bestimmen.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung mit einem Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf geschaffen, der eine Flüssigkeitskammer, einen die Flüssigkeitskammer mit einer Düse verbindenden Flüssigkeitskanal und eine Grundplatte gemäß der Erfindung umfaßt, von welcher die organische Isolierschicht und die Schutzoxidschicht einen Teil einer Innenwand des Flüssigkeitskanals bilden, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die Aufzeichnung hervorgebracht wird, wenn der elektrothermische Wandler durch ein Aufzeichnungssignal betrieben wird, um einen Tintenausstoß von einer Düse mittels Wärmeenergie zustande zu bringen, so daß ein Ausstrahlen von Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium bewirkt wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Basisplatte eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes angegeben, wobei dieses Verfahren umfaßt:
Vorsehen eines Substrats;
Aufbringen einer Schicht aus Widerstandsmaterial auf dem Substrat;
Anbringen von elektrisch leitendem Material auf der Widerstandsschicht und Strukturieren des leitenden Materials, um ein Paar von Elektroden auf der Widerstandsschicht zu erzeugen, die voneinander beabstandet sind, um dazwischen einen Wärmeerzeugungsbereich eines elektrothermischen Wandlers zu bilden;
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner die Schritte umfaßt des:
Ausbildens einer anodisch oxidierten Schicht an dem Wärmeerzeugungsbereich des Wandlers; und
Ausbildens einer organischen Isolierschicht, die mit der Schutzoxidschicht ununterbrochen ist, um mit dieser eine durchgehende Schutzschicht für den Wandler zu bestimmen.
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf angegeben, das umfaßt:
Vorsehen eines Substrats;
Aufbringen einer Schicht aus Widerstandsmaterial auf dem Substrat;
Anbringen von elektrisch leitendem Material auf der Widerstandsschicht und Strukturieren des leitenden Materials, um ein Paar von Elektroden auf der Widerstandsschicht auszugestalten, wobei diese Elektroden beabstandet sind, um dazwischen einen Wärmeerzeugungsbereich eines elektrothermischen Wandlers abzugrenzen;
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner die Schritte umfaßt:
Anbringen eines lichtempfindlichen Harzes über den Elektroden und dem elektrisch leitenden Bereich sowie selektives Aussetzen des lichtempfindlichen Harzes gegenüber einem Muster von Licht, um eine organische Isolierschicht zu erzeugen, die die Elektroden abdeckt sowie sich auf wenigstens-einen Teil des Wärmeerzeugungsbereichs zwischen den Elektroden erstreckt; und
anodisches Oxidieren des an dem Wärmeerzeugungsbereich freigelegten Widerstandsmaterials, um eine Schutzoxidschicht auszubilden, die mit der organischen Isolierschicht eine ununterbrochene Schutzschicht für den Wandler bestimmt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A und 1B sind Darstellungen, die einen typischen Aufbau des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes zeigen, wobei Fig. 1A die Schnittdarstellung längs des Strömungskanals und die Fig. 1B eine teilweise Übersichtsdarstellung, die die Lagebeziehung zwischen der Deckplatte und dem Substrat zeigt, sind.
Fig. 2(a)-2(h), Fig. 3(a)-3(j) und Fig. 4(a)-4(h) jeweils schematisch die hauptsächlichen Schritte eines Beispiels des Verfahrens zur Ausbildung der Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß dieser Erfindung zeigen.
Fig. 5 bis Fig. 7 Diagramme sind, die die Bewertungsergebnisse der nach den Beispielen 1-3 erhaltenen Aufzeichnungsköpfe zeigen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Unter Bezugnahme auf ihre Fertigungsschritte sollen anhand der Zeichnungen die Strukturen der Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und der Aufzeichnungskopf, der diese verwendet, im einzelnen beschrieben werden.

[Typ A]

Die Fig. 2(a)-2(f) zeigen schematisch einen Schnitt durch ein Substrat für ein Beispiel der Schritte zur Herstellung einer Ausführungsform der Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß dieser Erfindung, wobei ein Elektrizität in Wärme umsetzender Wandler gebildet wird.
Zur Herstellung der Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach der vorliegenden Erfindung werden zuerst eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht 2 und eine Elektrodenschicht 3 in dieser Reihenfolge auf einem Substrat 1 durch ein solches Verfahren, wie eine Zerstäubung usw., laminiert, wie in Fig. 2(b) gezeigt ist, und diese werden einer Musterbildung zu einer vorbestimmten Gestalt unter Anwendung der photolithographischen Schritte, wie in Fig. 2(c) dargestellt ist, unterworfen, um einen wärmeerzeugenden Widerstand 9 zwischen einem Paar von Elektroden 3 zu erzeugen, die von der Rückflußstruktur sind, wie in Fig. 1B gezeigt ist.
Als das für das Substrat 1, die wärmeerzeugende Widerstandsschicht 2 und die Elektrodenschicht 3 zu verwendende Material können irgendwelche Materialien, die für diese Teile des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes anwendbar sind, ohne Beschränkung zum Einsatz kommen. Ferner kann an der Substratfläche eine Wärmespeicherschicht vorgesehen werden.
Auch können bei den Vorgängen bis zu dieser Stufe nicht nur das Verfahren einer Kombination einer Laminierung sowie einer Strukturbildung, wie oben beschrieben wurde, sondern auch verschiedene Verfahren nach geeigneter Wahl verwendet werden.
Danach wird, wie in Fig. 2(d) gezeigt ist, auf das Substrat eine organische Isolierschicht 12 laminiert, die ein Harz umfaßt, das zu einer leichten Strukturierung sowie Ausbildung einer in ihrer Leistungsfähigkeit als eine Schutzschicht, die an den Elektroden 3 und dem wärmeerzeugenden Widerstand 9 angebracht werden soll, ausgezeichneten Deckschicht fähig ist, wie z. B. ein lichtempfindliches Polyimidharz, insbesondere Polyimidoisoindoloquinazolindion (Handelsname: PIQ, hergestellt durch Hitachi Kasei), ein Polyimidharz (Handelsname: PYRALIN, hergestellt durch Du Pont), ein zyklisiertes Butadien (Handelsname: JSR-CBR, CBR-M901, hergestellt durch Japan Synthetic Rubber Co.), Photoneece (Handelsname, hergestellt durch Toray), usw.
Ferner wird die organische Isolierschicht 12 einer Musterbildung unterworfen, wie in Fig. 2(e) gezeigt ist, so daß die Fläche des Wärmeerzeugungswiderstandes 9, an welcher die anodisch oxidierte Deckschicht erzeugt werden soll, freigelegt wird.
Hier wird in dem Zustand, wobei die freigelegte Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes mit einer Lösung für die anodische Oxidationsbehandlung in Berührung kommt, der Elektroden-Endabschnitt, welcher am Elektroden-Entnahmeteil exponiert ist, mit der Anode einer Energiequelle verbunden, und die Reaktion wird für eine vorbestimmte Zeit durchgeführt, um die anodisch oxidierte Deckschicht 13, die am exponierten Teil des Wärmeerzeugungswiderstandes 9 ausgebildet wird, wie in Fig. 2(f) gezeigt ist, zu erlangen.
Das für die anodische Oxidationsbehandlung anzuwendende Verfahren ist nicht speziell begrenzt unter der Voraussetzung, daß es ein Verfahren ist, welches zur Ausbildung einer anodisch oxidierten Deckschicht imstande ist, welche in den Eigenschaften als Schutzschicht, wie oben beschrieben wurde, durch anodische Oxidation des den Wärmeerzeugungswiderstand 9 bildenden Materials ausgezeichnet ist. Beispielsweise ist es möglich, das allgemein verwendete oder bekannte Verfahren als das Verfahren zur Oxidationsbehandlung eines Metallmaterials, wie z. B. Al, Mg, Ti, Ta usw., zur Anwendung zu bringen.
Auf diese Weise kann die Basisplatte für einen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung, die das als einen Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandler gebildete Substrat 1 mit den Schutzschichten 12, 13 umfaßt, hergestellt werden. Die Fig. 2(g) zeigt eine Draufsicht der hergestellten Basisplatte, wobei als schraffiertes Teil die anodisch oxidierte Deckschicht dargestellt ist.
Ferner wird an die Basisplatte eine Deckplatte geklebt, die einen Strömungskanal und eine Flüssigkeitskammer besitzt, wie in Fig. 1B gezeigt ist, wobei eine Ausrichtung bewirkt wird, so daß der wärmeerzeugende Widerstand an der vorbestimmten Position innerhalb des Strömungskanals angeordnet werden kann, und dann wird das verklebte Produkt an der vorbestimmten Stelle auf der stromabwärtigen Seite des wärmeerzeugenden Widerstandes, wenn notwendig, geschnitten, um eine Düse zu bilden, wobei auf diese Weise der Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung komplettiert wird.
Wie in Fig. 2(h) gezeigt ist, kann die organische Isolierschicht 13 selbstverständlich mit einem bandförmigen Abstand dazwischen vorgesehen werden.

[Typ B]

Die Fig. 3(a)-3(h) zeigen als eine Schnittdarstellung eines Substrats ein Beispiel für die Schritte zur Herstellung eines Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandlers bei der Fertigung einer anderen Ausführungsform der Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung.
Zur Herstellung der Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach der vorliegenden Erfindung werden zuerst eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht 2 und eine Elektrodenschicht 3 in dieser Reihenfolge auf einem Substrat 1 durch ein solches Verfahren, wie eine Zerstäubung usw., laminiert, wie in Fig. 3(b) gezeigt ist, und diese werden einer Musterbildung zu einer vorbestimmten Gestalt unter Anwendung der photolithographischen Schritte, wie in Fig. 3(c) dargestellt ist, unterworfen, um einen wärmeerzeugenden Widerstand 9 zwischen einem Paar von Elektroden 3, die von der Rückflußstruktur sind, wie in Fig. 1B gezeigt ist, zu erzeugen.
Als das für das Substrat 1, die wärmeerzeugende Widerstandsschicht 2 und die Elektrodenschicht 3 zu verwendende Material können irgendwelche Materialien, die für diese Teile des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes anwendbar sind, ohne Beschränkung zur Verwendung kommen. Ferner kann eine Wärmespeicherschicht an der Substratfläche vorgesehen werden.
Auch können bei den Arbeitsschritten bis zu dieser Stufe nicht nur das Verfahren einer Kombination einer Laminierung sowie einer Musterbildung, wie oben beschrieben wurde, sondern auch verschiedene Verfahren nach geeigneter Wahl angewendet werden.
Dann wird auf das Substrat eine Resistschicht 12 laminiert, wie in Fig. 3(d) gezeigt ist, die ein lichtempfindliches Harz usw. umfaßt, welches für eine leichte Strukturierung und die Funktion der Maske bei der anodischen Oxidationsbehandlung, die später durchgeführt wird, geeignet ist, wie z. B. ein lichtempfindliches Polyimidharz.
Als die hier verwendete Resistschicht können auch solche lichtempfindliche Polyimidschichten zur Anwendung kommen, die imstande sind, eine Deckschicht zu bilden, welche in ihren Leistungen als eine an den Elektroden 3 sowie dem wärmeerzeugenden Widerstand 9 vorzusehende Schutzschicht ausgezeichnet sind, und zwar zusätzlich zu den obigen Eigenschaften, wobei diese insbesondere Polyimidoisoindoloquinazolindion (Handselsname: PIQ, hergestellt durch Hitachi Kasei), ein Polyimidharz (Handelsname: PYRALIN, hergestellt durch Du Pont), ein zyklisiertes Butadien (Handelsname: JSR-CBR, CBR-M901, hergestellt durch Japan Synthetic Rubber Co.), Photoneece (Handelsname, hergestellt durch Toray) usw. einschließen.
Anschließend wird die Resistschicht einer Strukturierung, wie in Fig. 3(e) gezeigt ist, durch die photolithographischen Schritte usw. unterworfen, so daß ein Teil der. Elektrode 3 (Elektroden-Entnahmeteil 3a) und die Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes 9, an welcher die anodisch oxidierte Deckschicht erzeugt werden soll, freigelegt werden können.
Hier wird in dem Zustand, wobei die freigelegte Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes mit einer Lösung für die anodische Oxidationsbehandlung in Berührung kommt, der Elektroden-Endabschnitt, welcher am Elektroden-Entnahmeteil exponiert ist, mit der Anode einer Energiequelle verbunden, und die Reaktion wird für eine vorbestimmte Zeit durchgeführt, um die anodisch oxidierte Deckschicht 13, die am exponierten Teil des wärmeerzeugenden Widerstandes 9 ausgebildet wird, wie in Fig. 3(f) gezeigt ist, zu erlangen.
Das für die anodische Oxidationsbehandlung anzuwendende Verfahren ist nicht speziell begrenzt unter der Voraussetzung, daß es ein Verfahren ist, welches zur Ausbildung einer anodisch oxidierten Deckschicht imstande ist, die in den Eigenschaften als eine Schutzschicht, wie oben beschrieben wurde, durch anodische Oxidation des den wärmeerzeugenden Widerstand 9 bildenden Materials ausgezeichnet ist. Beispielsweise ist es möglich, das Verfahren zur Anwendung zu bringen, das allgemein als das Verfahren zur Oxidationsbehandlung eines Metallmaterials, wie z. B. Al, Mg, Ti, Ta usw., verwendet wird oder bekannt ist.
Ferner wird, wenn die anodisch oxidierte Schicht 13 gebildet wird, falls die Resistschicht 12 an sich nicht als eine Schutzschicht verwendet werden kann, diese vom Substrat 1 entfernt. Wenn sie als eine Schutzschicht verwendet werden kann, wie z. B. ein lichtempfindliches Polyimidharz, kann sie als solche belassen werden, wie durch die gestrichelte Linie gezeigt ist.
Danach wird, wie in Fig. 3(g) gezeigt ist, auf das Substrat 1 ferner eine organische Isolierschicht 14 laminiert, die ein als Schutzschicht verwendbares Harz umfaßt, wie z. B. ein lichtempfindliches Polyimidharz, wie vorher erwähnt wurde, und die Schicht wird erneut einem Strukturieren, wie in Fig. 3(h) gezeigt ist, durch die photolithographischen Schritte unterworfen, so daß das Hauptteil der bereits gebildeten, anodisch oxidierten Deckschicht 13 und das Elektroden- Entnahmeteil 3a freigelegt werden können, um die Basisplatte zur Tintenstrahlaufzeichnung gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Die Fig. 3(i) zeigt eine Draufsicht auf die Basisplatte, wobei der anodisch oxidierte Teil als schraffierter Teil dargestellt ist.
Letztlich wird an die Basisplatte, die den Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandler mit den daran ausgebildeten Schutzschichten 13, 14 besitzt, eine Deckplatte geklebt, die einen Strömungskanal und eine Flüssigkeitskammer besitzt, wie in Fig. 1B gezeigt ist, wobei eine Ausrichtung bewirkt wird, so daß der wärmeerzeugende Widerstand an der vorbestimmten Position innerhalb des Strömungskanals angeordnet werden kann, und dann wird das verklebte Produkt an der vorbestimmten Stelle auf der stromabwärtigen Seite des wärmeerzeugenden Widerstandes, wenn notwendig, geschnitten, um eine Düse zu bilden, wobei auf diese Weise der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung fertiggestellt wird.
Wie in Fig. 3(j) gezeigt ist, kann die organische Isolierschicht mit einem bandförmigen Abstand dazwischen selbstverständlich vorgesehen werden.

[Typ C]

Die Fig. 4(a)-4(h) zeigen als einen Schnitt eines Substrats ein Beispiel der Fertigungsschritte einer noch weiteren Ausführungsform der Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung.
Zur Herstellung der Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach der vorliegenden Erfindung werden zuerst eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht 2 und eine Elektrodenschicht 3 in dieser Reihenfolge auf einem Substrat 1 durch ein solches Verfahren, wie z. B. Zerstäubung usw., laminiert, wie in Fig. 4(b) gezeigt ist, und diese werden einer Musterbildung zu einer vorbestimmten Gestalt unter Anwendung der photolithographischen Schritte, wie in Fig. 4(c) gezeigt ist, unterworfen, um einen wärmeerzeugenden Widerstand 9 zwischen einem Paar von Elektroden 3, die von der Rückflußstruktur sind, wie in Fig. 18 gezeigt ist, zu erzeugen.
Als das für das Substrat 1, die wärmeerzeugende Widerstandsschicht 2 und die Elektrodenschicht 3 zu verwendende Material können irgendwelche Materialien, die für diese Teile des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes verwendbar sind, ohne Beschränkung zur Anwendung kommen. Ferner kann eine Wärmespeicherschicht an der Substratfläche vorgesehen werden.
Bei den Vorgängen bis zu dieser Stufe können nicht nur ein Verfahren mit Laminieren und Strukturieren, wie beschrieben wurde, sondern auch andersartige Verfahren nach geeigneter Wahl angewendet werden.
In dem Zustand, wobei die freigelegte Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes mit einer Lösung für die anodische Oxidationsbehandlung in Berührung kommt, wird der Elektroden-Endabschnitt, welcher am Elektroden-Entnahmeteil 3a freigelegt ist, mit der Anode einer Energiequelle verbunden, und die Reaktion wird für eine vorbestimmte Zeit ausgeführt, um die anodisch oxidierte Deckschicht 13, die am exponierten Teil des wärmeerzeugenden Widerstandes 9 ausgebildet wird, wie in Fig. 4(d) gezeigt ist, zu erlangen.
Das für die anodische Oxidationsbehandlung anzuwendende Verfahren ist nicht speziell begrenzt unter der Voraussetzung, daß es ein Verfahren ist, welches zur Ausbildung einer anodisch oxidierten Deckschicht imstande ist, die in den Eigenschaften als eine Schutzschicht, wie oben beschrieben wurde, durch anodische Oxidation des den wärmeerzeugenden Widerstand 9 bildenden Materials ausgezeichnet ist. Beispielsweise ist es möglich, das allgemein verwendete oder bekannte Verfahren zur Oxidationsbehandlung eines Metallmaterials, wie z. B. Al, Mg, Ti, Ta usw., zur Anwendung zu bringen.
Auch kann derjenige Teil der Elektroden, an dem die anodische Oxidationsbehandlung anzuwenden ist, ein anderer als der Endabschnitt für eine elektrische Verbindung mit dem externen Teil sein, und etwa die Hälfte auf der Seite des wärmeerzeugenden Widerstandes des Substrats kann durch Eintauchen in die Lösung zur anodischen Oxidationsbehandlung anodisch oxidiert werden.
Anschließend wird auf das Substrat 1, wie in Fig. 4(e) gezeigt ist, eine organische Isolierschicht 13 laminiert, die ein Harz umfaßt, welches zu einer leichten Strukturierung imstande ist sowie eine ausgezeichnete Wirkung als eine auf den Elektroden 3 sowie dem wärmeerzeugenden Widerstand 9 zu erzeugende Schutzschicht hat, wie ein lichtempfindliches Harz usw., das insbesondere Polyimidoisoindoloquinazolindion (Handelsname: PIQ, hergestellt durch Hitachi Kasei), ein Polyimidharz (Handelsname: PYRALIN, hergestellt durch Du Pont), ein zyklisiertes Butadien (Handselsname: JSR-CBR, CBR-M901, hergestellt durch Japan Synthetic Rubber Co.), Photoneece (Handelsname, hergestellt durch Toray) usw. einschließt.
Anschließend wird, wie in Fig. 4(f) gezeigt ist, die organische Isolierschicht durch photolithographische Schritte usw. vom Hauptteil 12a der anodischen Oxidationsdeckschicht 13 und dem Elektroden-Entnahmeteil 3a am Substrat 1 entfernt, wodurch die Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann. Die Fig. 4(g) zeigt eine Draufsicht auf die Basisplatte, wobei der anodisch oxidierte Bereich als schraffierter Teil dargestellt ist.
Letztlich wird an die Basisplatte, die den Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandler mit den daran ausgebildeten Schutzschichten 13, 14 besitzt, eine Deckplatte geklebt, die einen Strömungskanal sowie eine Flüssigkeitskammer aufweist, wie in Fig. 1B gezeigt ist, wobei eine Ausrichtung bewirkt wird, so daß der wärmeerzeugende Widerstand an der vorbestimmten Position innerhalb des Strömungskanals angeordnet werden kann, und dann wird das verklebte Produkt an der vorbestimmten Stelle auf der stromabwärtigen Seite des Wärmeerzeugungswiderstandes, wenn notwendig, geschnitten, um eine Düse zu bilden, wobei auf diese Weise der Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung fertiggestellt wird.
Wie in Fig. 4(h) gezeigt ist, kann selbstverständlich die organische Isolierschicht 13 mit einem bandförmigen Abstand dazwischen vorgesehen werden.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Beispiele noch näher beschrieben.

Beispiel 1 (Typ A)

Die Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes nach der vorliegenden Erfindung (Typ A) wurde in der folgenden Weise in die Praxis umgesetzt, indem die Ausbildung eines Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandlers nach den in Fig. 2 gezeigten Schritten durchgeführt wurde.
Zuerst wurde die Oberfläche eines Si-Wafers thermisch oxidiert, um eine SiO&sub2;-Deckschicht mit einer Dicke von 3 um zu bilden, wodurch ein Substrat erhalten wurde. Dann wurden auf der Oberfläche des Substrats, an der die SiO&sub2;-Deckschicht ausgebildet war, eine Ta-Schicht mit einer Dicke von 3000 Å als die wärmeerzeugende Widerstandsschicht und eine Al-Schicht mit einer Dicke von 5000 Å als die Elektrodenschicht in dieser Reihenfolge durch Zerstäubung laminiert.
Anschließend wurden die Ta-Schicht und die Al-Schicht nacheinander einer Strukturierung durch die photolithographischen Schritte unterworfen, um Rückflußelektroden und wärmeerzeugende Widerstände (50 um·150 um) mit zwischen einem Paar von Elektroden mit einer Anordnungsdichte von 8 Punkten/mm exponierten Ta-Schichten zu bilden, wie in Fig. 1B gezeigt ist.
Hierauf wurde ein lichtempfindliches Polyimidharz [Photoneece (hergestellt von Toray)] durch Schleuderbeschichtung zu einer Dicke von etwa 2 um aufgebracht, und des weiteren wurde das Harz von dem Hauptteil des wärmeerzeugenden Widerstandes mit Ausnahme der Nachbarschaft des Grenbereichs mit den Elektroden und von demjenigen Teil, der zum Elektroden- Entnahmeteil wird, entfernt.
In dem Zustand mit dem exponierten Flächenteil des vorher gebildeten wärmeerzeugenden Widerstandes wurde bei Eintauchen in eine wäßrige Lösung, die Borsäure mit 0,5 Mol/l und Natriumtetraborat mit 0,05 Mol/l enthält, der Elektrodenabschnitt, der am Elektroden-Entnahmeteil freigelegt ist, mit der Anode einer Stromquelle von 200 V verbunden, um die anodische Oxidationsbehandlung für 20 Sekunden durchzuführen.
Nach Abschluß der anodischen Oxidation wurde der Kopf aus der Reaktionsflüssigkeit herausgenommen, gründlich gewaschen und getrocknet, woran sich ein Ankleben einer Glas umfassenden Deckplatte mit einem Strömungskanal und einer Flüssigkeitskammer, wie in Fig. 1B gezeigt ist, mit einem Epoxydkleber anschloß, wobei eine Ausrichtung so bewirkt wurde, daß der wärmeerzeugende Widerstand an der vorbestimmten Position innerhalb des Strömungskanals angeordnet werden kann, und hierauf wurde der wärmeerzeugende Widerstand des geklebten Produkts an der stromabwärtigen Seite mit einer Plättchensäge geschnitten, um eine Düse zu bilden, womit ein Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung fertiggestellt wurde.
Des weiteren wurde durch Wiederholen des obigen Vorgangs eine große Anzahl von Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen nach der vorliegenden Erfindung hergestellt und unter den im folgenden gezeigten Aufzeichnungsbedingungen eine Haltbarkeitsprüfung zu deren Bewertung durchgeführt, wobei die Ergebnisse eines Weibull-Diagramms durch (1) in Fig. 5 dargestellt sind.
Steuerspannung = 1,2·Schäumspannung
Steuerfrequenz: 3 kHz
Impulsdauer: 2 us
Die durch (2) in Fig. 5 gezeigten Ergebnisse sind solche derselben Bewertung, die zu einem Vergleichszweck unter Verwendung eines Aufzeichnungskopfes nach dem Stand der Technik durchgeführt wurde, der denselben Aufbau wie der im obigen Beispiel erhaltene Aufzeichnungskopf mit der Ausnahme hatte, daß keine organische Harz-Schutzschicht vorgesehen war, d. h., wobei die Schutzschicht allein aus Elektroden und einer anodisch oxidierten Deckschicht, die durch anodische Oxidation der Oberfläche des wärmeerzeugenden Widerstandes gebildet war, bestand.
Bei dem Aufzeichnungskopf, der unter Verwendung der Basisplatte für eine Tintenstrahlaufzeichnung nach diesem Beispiel erhalten wurde, wurde eine aus einer anodisch oxidierten Deckschicht bestehende Schutzschicht am Hauptteil der Oberfläche des wärmeerzeugenden Widerstandes, der den Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandler darstellt, vorgesehen, wodurch eine Oxidation des wärmeerzeugenden Widerstandes bei Wärme oder die Reaktion des wärmeerzeugenden Widerstandes mit Tinte durch einen Ableitungsstrom wirksam verhindert werden konnten.
Ferner wurde eine homogene organische Isolierschicht an dem Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandler gebildet, die sich von dem zur anodisch oxidierten Deckschicht unterschiedlichen Teil über die Elektroden erstreckt, so daß der Grenzbereich zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstand und den Elektroden, an welchem eine Schutzschicht mit guter Schutzleistung für mühsam auszubilden erachtet worden ist, mit dieser Isolierschicht abgedeckt war, um wirksam geschützt zu sein, und seine Zuverlässigkeit konnte in hohem Maß verbessert werden.

Beispiel 2 (Typ B)

Fertigungen einer Basisplatte für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes der Erfindung unter Verwendung dieser Basisplatte wurden in der folgenden Weise in die Praxis umgesetzt, indem ein Elektrizität in Wärme umsetzender Wandler gemäß den in Fig. 3 gezeigten Schritten ausgebildet wurde.
Zuerst wurde die Oberfläche eines Si-Wafers thermisch oxidiert, um eine SiO&sub2;-Deckschicht mit einer Dicke von 3 um zu bilden, so daß ein Substrat erhalten wurde. Anschließend wurde auf der Oberfläche des Substrats, an der die SiO&sub2; Deckschicht ausgebildet war, eine Ta-Schicht mit einer Dicke von 3000 Å als die wärmeerzeugende Widerstandsschicht und eine Al-Schicht mit einer Dicke von 5000 Å als die Elektrodenschicht in dieser Reihenfolge durch Zerstäubung ausgebildet.
Hierauf wurden die Ta-Schicht und die Al-Schicht nacheinander einer Musterbildung durch die photolithographischen Schritte unterworfen, um Rückflußelektroden und wärmeerzeugende Widerstände (50 um·150 um) mit Ta-Schichten, die zwischen einem Paar von Elektroden mit einer Anordnungsdichte von 8 Punkten/mm freigelegt sind, wie in Fig. 1B gezeigt ist, auszugestalten.
Dann wurde ein lichtempfindliches Polyimidharz [Photoneece (hergestellt von Toray)] durch Schleuderbeschichtung mit einer Dicke von etwa 2 um aufgebracht, worauf das Harz von dem Hauptteil des wärmeerzeugenden Widerstandes mit Ausnahme der Nachbarschaft des Grenzbereichs mit den Elektroden und von dem Teil, der zum Elektroden-Entnahmeteil wird, entfernt wurde.
In dem Zustand mit dem exponierten Flächenteil des vorher gebildeten wärmeerzeugenden Widerstandes wurde bei Eintauchen in eine wäßrige Lösung, die Borsäure mit 0,5 Mol/l und Natriumtetraborat mit 0,05 Mol/l enthält, der Elektrodenendabschnitt, der am Elektroden-Entnahmeteil freigelegt ist, mit der Anode einer Stromquelle von 200 V verbunden, um die anodische Oxidationsbehandlung für 20 Sekunden auszuführen.
Nach Abschluß der anodischen Oxidation wurde der Kopf aus der Reaktionsflüssigkeit genommen, gründlich gewaschen und getrocknet, woran sich eine Schleuderbeschichtung desselben lichtempfindlichen Polyimidharzes, wie oben beschrieben wurde, an der gesamten Fläche des Substrats anschloß, wo der wärmeerzeugende Widerstand und die Elektroden vorgesehen waren, und anschließend wurde gemäß den photolithographischen Schritten die organische Isolierschicht strukturiert, so daß der Hauptteil der anodisch oxidierten, an der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes vorgesehenen Deckschicht und der Teil, der zum Elektroden-Entnahmeteil wurde, exponiert wurden, um eine doppellagige Struktur der anodisch oxidierten Deckschicht und der organischen, an wenigstens dem Randabschnitt an den Elektrodenseiten der anodisch oxidierten Deckschicht gebildeten Isolierschicht zu erlangen, wobei sich auch diese organische Isolierschicht von dem Randabschnitt der anodisch oxidierten Deckschicht via den Grenzbereich zwischen den Elektroden und den wärmeerzeugenden Widerstand über die Elektroden erstrecken kann.
Schließlich wurde eine Glas umfassende Deckplatte mit einem Strömungskanal und einer Flüssigkeitskammer, wie in Fig. 1B gezeigt ist, mit einem Epoxydkleber angeklebt, während eine Ausrichtung bewirkt wurde, so daß der wärmeerzeugende Widerstand an der vorbestimmten Position innerhalb des Strömungskanals angeordnet werden kann, und hierauf wurde der wärmeerzeugende Widerstand des geklebten Produkts an der stromabwärtigen Seite mit einer Plättchensäge geschnitten, um eine Düse zu bilden, womit ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung fertiggestellt wurde.
Des weiteren wurde durch Wiederholen des obigen Vorgangs eine große Anzahl von Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen nach der vorliegenden Erfindung hergestellt, und unter den im folgenden gezeigten Aufzeichnungsbedingungen wurde zu deren Bewertung eine Haltbarkeitsprüfung durchgeführt, wobei die Ergebnisse eines Weibull-Diagramms durch (1) in Fig. 6 dargestellt sind.
Steuerspannung = 1,2·Schäumspannung
Steuerfrequenz: 3 kHz
Impulsdauer: 2 us
Die durch (2) in Fig. 6 gezeigten Ergebnisse sind solche derselben Bewertung, die zu einem Vergleichszweck unter Verwendung eines Aufzeichnungskopfes nach dem Stand der Technik durchgeführt wurde, der denselben Aufbau wie der im obigen Beispiel erhaltene Aufzeichnungskopf mit der Ausnahme hatte, daß keine organische Harz-Schutzschicht vorgesehen war, d. h., wobei die Schutzschicht nur aus Elektroden und einer anodisch oxidierten Deckschicht, die durch anodische Oxidation der Oberfläche des wärmeerzeugenden Widerstandes gebildet war, bestand.
Bei dem Aufzeichnungskopf, der unter Verwendung der Basisplatte für eine Tintenstrahlaufzeichnung nach diesem Beispiel erhalten wurde, wurde eine aus einer anodisch oxidierten Deckschicht bestehende Schutzschicht am Hauptteil der Oberfläche des den Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandler darstellenden wärmeerzeugenden Widerstandes vorgesehen, wodurch eine Oxidation des wärmeerzeugenden Widerstandes bei Wärme oder die Reaktion des wärmeerzeugenden Widerstandes mit Tinte durch einen Ableitungsstrom wirksam verhindert werden konnten.
Ferner wurde eine organische Isolierschicht, die sich von dem Randabschnitt auf der Elektrodenseite der anodisch oxidierten Deckschicht an der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes des Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandlers bis über die Elektroden erstreckt, des weiteren ausgebildet, so daß der Grenzbereich zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstand und den Elektroden, an welchem eine Schutzschicht von guter Schutzwirkung auszubilden als für schwierig erachtet worden war, mit dieser organischen Isolierschicht abgedeckt wurde, um wirksam geschützt zu sein, und darüber hinaus wurden am Grenzbereich zwischen der anodisch oxidierten Deckschicht und der organischen Isolierschicht diese überlappend ausgestaltet, um in ausreichender Weise die Gefahr einer Verminderung in der Schutzleistung am Grenzbereich zwischen den Schutzschichten von unterschiedlichen Arten auszuschließen, und seine Betriebszuverlässigkeit konnte in hohem Ausmaß verbessert werden.

Beispiel 3 (Typ C)

Die Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes nach der vorliegenden Erfindung wurde in der folgenden Weise durch Bewirken einer Ausbildung eines Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandlers gemäß den in Fig. 4 gezeigten Schritten in die Praxis umgesetzt.
Zuerst wurde die Oberfläche eines Si-Wafers thermisch oxidiert, um eine SiO&sub2;-Deckschicht mit einer Dicke von 3 um zu bilden, so daß ein Substrat erhalten wurde. Anschließend wurden auf der Oberfläche des Substrats, auf welcher die SiO&sub2;-Deckschicht gebildet war, eine Ta-Schicht mit einer Dicke von 3000 Å als die wärmeerzeugende Widerstandsschicht und eine Al-Schicht mit einer Dicke von 5000 Å als die Elektrodenschicht in dieser Reihenfolge durch Zerstäubung ausgebildet.
Hierauf wurden die Ta-Schicht und die Al-Schicht nacheinander einer Musterbildung durch die photolithographischen Schritte' unterworfen, um Rückflußelektroden und wärmeerzeugende Widerstände (50 um·150 um) mit Ta-Schichten, die zwischen einem Paar von Elektroden mit einer Anordnungsdichte von 8 Punkten/mm freigelegt sind, wie in Fig. 1B gezeigt ist, auszugestalten.
In dem Zustand mit dem exponierten Flächenteil des vorher gebildeten wärmeerzeugenden Widerstandes wurde bei Eintauchen in eine wäßrige Lösung, die Borsäure mit 0,5 Mol/l und Natriumtetraborat mit 0,05 Mol/l enthält, der Elektrodenendabschnitt, der am Elektroden-Entnahmeteil freigelegt ist, mit der Anode einer Stromquelle von 200 V verbunden, um die anodische Oxidationsbehandlung für 20 Sekunden auszuführen.
Nach Abschluß der anodischen Oxidation wurde der Kopf aus der Reaktionsflüssigkeit genommen, gründlich gewaschen und getrocknet, woran sich eine Schleuderbeschichtung eines lichtempfindlichen Polyimidharzes [Photoneece (hergestellt durch Toray)] zu einer Dicke von etwa 2 um anschloß, welche des weiteren einer Musterbildung gemäß den photolithographischen Schritten unterworfen wurde, so daß der Hauptteil der anodisch oxidierten, an der Fläche des wärmerzeugenden Widerstandes vorgesehenen Deckschicht und der Teil, der zum Elektroden-Entnahmeteil wurde, freigelegt wurden, und wobei auch die organische Isolierschicht,die sich von dem Randabschnitt der auf der Elektrodenseite der anodisch oxidierten Deckschicht, die an der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes ausgebildet war, via den Grenzbereich zwischen den Elektroden sowie dem wärmeerzeugenden Widerstand bis über einen Teil der Elektroden hinweg abdeckend erstreckt, ausgebildet werden konnte.
Schließlich wurde eine Glas umfassende Deckplatte mit einem Strömungskanal und einer Flüssigkeitskammer, wie in Fig. 1B gezeigt ist, mit einem Epoxydkleber angeklebt, wobei eine Ausrichtung bewirkt wurde, so daß der wärmeerzeugende Widerstand an der vorbestimmten Position innerhalb des Strömungskanals angeordnet werden kann, und hierauf wurde der wärmeerzeugende Widerstand des geklebten Produkts an der stromabwärtigen Seite mit einer Plättchensäge geschnitten, um eine Düse zu bilden, wodurch ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung fertiggestellt wurde.
Ferner wurde durch Wiederholen des obigen Vorgangs eine große Anzahl von Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen nach der vorliegenden Erfindung hergestellt, und unter den im folgenden gezeigten Aufzeichnungsbedingungen wurde eine Haltbarkeitsprüfung durchgeführt, wobei die Ergebnisse eines Weibull- Diagramms durch (1) in Fig. 7 dargestellt sind.
Steuerspannung = 1,2·Schäumspannung
Steuerfrequenz: 3 kHz
Impulsdauer: 2 us
Die durch (2) in Fig. 7 gezeigten Ergebnisse sind solche derselben Bewertung, die zu einem Vergleichszweck unter Verwendung eines Aufzeichnungskopfes nach dem Stand der Technik durchgeführt wurde, der denselben Aufbau wie der im obigen Beispiel erhaltene Aufzeichnungskopf mit der Ausnahme hatte, daß keine organische Harz-Schutzschicht vorgesehen war, d. h., wobei die Schutzschicht lediglich aus Elektroden und einer anodisch oxidierten Deckschicht bestand, die durch anodische Oxidation der Oberfläche des wärmeerzeugenden Widerstandes gebildet war.
Bei dem Aufzeichnungskopf, der unter Verwendung der Basisplatte für eine Tintenstrahlaufzeichnung nach diesem Beispiel erhalten wurde, wurde eine aus einer anodisch oxidierten Deckschicht bestehende Schutzschicht am Hauptteil der Oberfläche des den Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandler darstellenden wärmerzeugenden Widerstandes vorgesehen, wodurch eine Oxidation des wärmeerzeugenden Widerstandes bei Wärme oder die Reaktion des wärmeerzeugenden Widerstandes mit Tinte durch einen Ableitungsstrom wirksam verhindert werden konnten.
Ferner wurde eine organische Isolierschicht, die sich von dem Randabschnitt auf der Elektrodenseite der anodisch oxidierten Deckschicht auf der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes des Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandlers bis über die Elektroden erstreckt, darüber hinaus gebildet, so daß der Grenzbereich zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstand sowie den Elektroden, an welchem die Ausbildung einer Schutzschicht mit guter Schutzleistung als unter Schwierigkeiten herzustellen erachtet worden war, mit dieser organischen Isolierschicht abgedeckt wurde, um wirksam geschützt zu werden, und darüber hinaus zeigten diese Schutzwirkungen eine bessere Schutzfunktion am Randabschnitt an der Elektrodenseite der anodisch oxidierten Deckschicht auf der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes, die mit der Schutzschicht abgedeckt war, welche eine doppellagige Struktur der anodisch oxidierten Deckschicht sowie der organischen Isolierschicht umfaßt, sowie an den Elektrodenflächen, und seine Betriebszuverlässigkeit konnte in hohem Maß verbessert werden.
Da bei der vorliegenden Erfindung eine Schutzschicht vorgesehen ist, die eine anodisch oxidierte Deckschicht am Hauptteil auf der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes, der den Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandler darstellt, umfaßt, kann die Reaktion des wärmeerzeugenden Widerstandes und der Tinte durch einen Ableitungsstrom verhindert werden.
Weil des weiteren eine homogene organische Isolierschicht, die sich von dem zur anodisch oxidierten Deckschicht unterschiedenen Teil an der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes des Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandlers bis über die Elektroden erstreckt, vorhanden ist, um wirksam den Grenzbereich zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstand und den Elektroden durch Abdecken mit der organischen Isolierschicht zu schützen, an welchem eine Schutzschicht auszubilden als mit Schwierigkeiten verbunden angesehen worden war, konnte die Zuverlässigkeit in einem hohen Ausmaß gesteigert werden.
Ferner sind bei der anodischen Oxidationsbehandlung bei den Beispielen des Typs A und des Typs B gemäß der Erfindung die Bedingungen, die gut eine Oxidation von lediglich einer Art eines wärmeerzeugenden Widerstandes liefern, festzusetzen, wodurch ihre Regelung auf einfache Weise bewirkt werden kann.
Darüber hinaus wird bei dem Typ B und dem Typ C eine organische Isolierschicht vorgesehen, die sich von dem Randabschnitt auf der Elektrodenseite der anodisch oxidierten Deckschicht an der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes des Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandlers bis über die Elektroden erstreckt, wodurch der Grenzbereich zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstand und den Elektroden, an welchem eine Schutzschicht mit guter Schutzwirkung auszubilden für schwierig gehalten worden war, mit dieser organischen Isolierschicht abgedeckt wird, um wirksam geschützt zu werden, und des weiteren sind am Grenzbereich zwischen der anodisch oxidierten Deckschicht und der organischen Isolierschicht diese überlappend vorgesehen, um in ausreichender Weise die Gefahr einer Minderung in der Schutzwirkung an der Grenze zwischen den Schutzschichten von unterschiedlichen Arten auszuschließen, womit ihre Zuverlässigkeit in großem Ausmaß verbessert werden konnte.
Des weiteren ist im Typ C eine organische Isolierschicht, die sich vom Randabschnitt auf der Elektrodenseite der anodisch oxidierten Deckschicht an der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes des Elektrizität in Wärme umsetzenden Wandlers bis über die Elektroden erstreckt, ferner vorgesehen, so daß der Grenzbereich zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstand und den Elektroden, an welchem eine Schutzschicht mit guter Schutzwirkung auszubilden für schwierig gehalten worden war, mit dieser organischen Isolierschicht abgedeckt ist, um wirksam geschützt zu sein, und des weiteren zeigen diese Schutzleistungen eine bessere Schutzfunktion am Randabschnitt auf der Elektrodenseite der anodisch oxidierten Deckschicht an der Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandes und an den Elektrodenflächen, welche mit der doppellagigen Struktur der anodisch oxidierten Deckschicht sowie der organischen Isolierschicht abgedeckt sind, und seine Betriebssicherheit konnte in hohem Ausmaß verbessert werden.
Ferner können bei der anodischen Oxidationsbehandlung bei der vorliegenden Erfindung, indem Aufmerksamkeit beispielsweise auf das wärmeerzeugende Widerstandsmaterial gerichtet wird, sogar auch die Bedingungen, die nicht für die Deckfähigkeit der anodisch oxidierten Schicht im Hinblick auf das Elektrodenmaterial ausreichend sind, zur Anwendung kommen, so daß ihre Regelung leicht durchgeführt werden kann und die Freiheit in der Auswahl der Materialien ebenfalls groß ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wurde eine organische Isolierschicht lediglich auf einem Teil des wärmerzeugenden Widerstandes zwischen Elektroden vorgesehen; da jedoch keine extreme Temperaturerhöhung durch thermische Leitfähigkeit von Elektroden in der Nachbarschaft der Elektroden auftritt, wird keine Schwierigkeit in der Haltbarkeit mit Ausnahme für eine organische Isolierschicht, die besonders schwach gegenüber Wärme widerstandsfähig ist, hervorgerufen.

Claims

1 Basisplatte für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einem darauf angeordneten elektrothermischen Wandler (2, 3), der durch einen organischen Isolationsfilm (12) und durch einen Schutzoxidfilm (13), der durch anodische Oxidation hergestellt und so angeordnet worden ist, daß er einem Wärmeerzeugungsbereich des Wandlers entspricht, geschützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der organische Isolationsfilm (12) kontinuierlich mit dem Schutzoxidfilm (13) ist und damit eine ungebrochene Schutzschicht für den Wandler (2, 3) bildet.

2. Basisplatte nach Anspruch 1, bei der der organische Isolationsfilm (12) Grenzen des Wärmeerzeugungsbereiches des Wandlers abdeckt.

3. Basisplatte nach Anspruch 2, bei der der organische Isolationsfilm (12) den Umfang des Wärmeerzeugungsbereiches des Wandlers abdeckt.

4. Basisplatte nach Anspruch 2 oder 3, bei der der elektrothermische Wandler einen Wärmeerzeugungswiderstand (2) auf der Basisplatte (1) und ein Paar von Elektroden (3), die elektrisch an den Wärmerzeugungswiderstand (2) angeschlossen sind, umfaßt, der Schutzoxidfilm (13) das Ergebnis der anodischen Oxidation der Oberfläche des Wärmeerzeugungs- Widerstandes zwischen den Elektroden ist und der organische Isolationsfilm (12) auf den Elektroden (3) und auf mindestens einem Teil des Wärmeerzeugungswiderstandes zwischen den Elektroden vorgesehen ist.

5. Basisplatte nach Anspruch 4, bei der der organische Isolationsfilm (12) dort, wo er Grenzen des Wärmeerzeugungsbereiches abdeckt, einen direkten physikalischen Kontakt mit dem Wärmeerzeugungswiderstand (2) herstellt, und der Schutzoxidfilm (13) sich auf Bereichen des Wärmeerzeugungswiderstandes (2) befindet, die vom organischen Isolationsfilm (12) nicht abgedeckt sind.

6. Basisplatte nach Anspruch 4, bei der der organische Film dort, wo er Grenzen des Wärmeerzeugungsbereiches des Wandlers abdeckt, einen physikalischen Kontakt teilweise direkt mit dem Wärmeerzeugungswiderstand (2) und teilweise mit einem Schutzoxidfilm auf dem Wärmeerzeugungswiderstand herstellt.

7. Basisplatte nach Anspruch 4, bei der der organische Isolationsfilm dort, wo er Grenzen des Wärmerzeugungsbereiches abdeckt, einen physikalischen Kontakt mit einem Schutzoxidfilm herstellt, der den Wärmeerzeugungswiderstand (2) abdeckt.

8. Basisplatte nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der die Oberflächen der Elektroden ebenfalls mit einem Schutzoxidfilm (12) versehen sind, der das Ergebnis einer anodischen Oxidation ist.

9. Basisplatte nach Anspruch 8, bei der der Widerstand ein Film von Tantal ist.

10. Basisplatte nach Anspruch 9, bei der die Elektroden aus Aluminium, Magnesium, Titan oder Tantal bestehen.

11. Basisplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der zwischen dem Substrat und dem elektrothermischen Wandler eine Wärmeschutzschicht vorgesehen ist.

12. Basisplatte nach Anspruch 11, die aus Silizium besteht und eine Oberflächenschicht aus Siliziumdioxid besitzt.

13. Basisplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der organische Isolationsfilm ein Polymerisationsprodukt eines lichtempfindlichen Polyimidharzes ist.

14. Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einer Basisplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche und Einrichtungen, die mit der Basisplatte einen Tintenkanal bilden, der zu einer Öffnung führt, durch die die Tinte abgegeben werden soll, wobei der Schutzoxidfilm und der organische Isolationsfilm eine Innenfläche des Tintenkanales bilden.

15. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit:

einer Flüssigkeitskammer;

einer Flüssigkeitsbahn, die die Flüssigkeitskammer mit einer Öffnung verbindet; und

einer Basisplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, von der der organische Isolationsfilm und der Schutzoxidfilm einen Teil einer Innenwand der Flüssigkeitsbahn bilden, wobei die Anordnung derart ausgebildet ist, daß eine Aufzeichnung durchgeführt wird, wenn der elektrothermische Wandler durch ein Aufzeichnungssignal angetrieben wird, um Tinte aus einer Öffnung mit Hilfe von thermischer Energie abzugeben, so daß diese auf ein Aufzeichnungsmedium trifft.

16. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Tintenstrahlaufzeichnungskopf durch ein Aufzeichnungssignal angetrieben wird, das eine Pulsbreite von 2 usec und eine Antriebsspannung besitzt, die 1,2 mal so groß ist wie eine Schaumerzeugungsspannung.

17. Verfahren zur Herstellung einer Basisplatte für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit den folgenden Schritten:

Vorsehen eines Substrates (1);

Anordnen einer Schicht aus Widerstandsmaterial (2) auf dem Substrat (1);

Anordnen von elektrisch leitendem Material (3) auf der Widerstandsschicht (2) und Bilden eines Musters aus dem leitenden Material (3) zur Ausbildung eines Paares von Elektroden auf der Widerstandsschicht (2), die voneinander beabstandet sind, um auf diese Weise dazwischen einen Wärmeerzeugungsbereich eines elektrothermischen Wandlers (2, 3) zu bilden;

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfaßt:

Ausbilden eines anodisch oxidierten Filmes (13) am Wärmeerzeugungsbereich des Wandlers; und

Ausbilden eines organischen Isolationsfilmes (12), der kontinuierlich mit dem Schutzoxidfilm (13) ist, um dazwischen eine ungebrochene Schutzschicht für den Wandler (2, 3) vorzusehen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Oberflächenschichten der Elektroden (3) durch anodische Oxidation mit einem Schutzoxidfilm (13) versehen werden, bevor der organische Isolationsfilm (12) angeordnet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18 mit den Schritten der Anordnung eines lichtempfindlichen Harzes, um den organischen Isolationsfilm (12) auszubilden, wobei das Harz die Elektroden (3) und den Wärmeerzeugungsbereich abdeckt, der Herstellung eines Musters aus dem Harz mit Hilfe von Licht und der wahlweisen Entfernung von unbelichtetem Harz, um den Schutzoxidfilm (13) am Wärmeerzeugungsbereich freizulegen.

20. Verfahren zur Herstellung einer Basisplatte für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit den Schritten: Vorsehen eines Substrates (1);

Anordnen einer Schicht aus Widerstandsmaterial (2) auf dem Substrat (1);

Anordnen von elektrisch leitendem Material (3) auf der Widerstandsschicht (2) und Herstellen eines Musters aus dem leitenden Material, um ein Paar von Elektroden auf der Widerstandsschicht auszubilden, die im Abstand voneinander angeordnet sind und dazwischen einen Wärmeerzeugungsbereich eines elektrothermischen Wandlers (2, 3) vorsehen;

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfaßt

Anordnen eines lichtempfindlichen Harzes (13) über den Elektroden (3) und dem elektrisch leitenden Bereich und wahlweises Aussetzen des lichtempfindlichen Harzes (3) einem Lichtmuster, um einen organischen Isolationsfilm (12) zu erzeugen, der die Elektroden (3) abdeckt und sich auf mindestens einen Teil des Wärmeerzeugungsbereiches zwischen den Elektroden (3) erstreckt; und

anodisches Oxidieren des Widerstandsmateriales (2), das am Wärmeerzeugungsbereich freiliegt, um einen Schutzoxidfilm auszubilden, der zusammen mit dem organischen Isolationsfilm eine ungebrochene Schutzschicht für den Wandler (2, 3) bildet.