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Die
Erfindung betrifft einen Tintenstrahldruckkopf, der auf einem Druckträger durch
Ausstoß einer
(nachstehend als Tinte bezeichneten) Druckflüssigkeit aus Düsen in der
Form von fliegenden Tröpfchen
auf den Druckträger
zu deren Anhaftung auf dem Druckträger druckt, sowie ein Tintenstrahldruckgerät unter
Verwendung eines derartigen Tintenstrahldruckkopfes.
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Bekannt
ist ein Tintenstrahldruckkopf, bei dem ein Siliziumsubstrat auf
einem mit einer gedruckten Schaltungsbaugruppe verbundenen Aluminiumträgerelement
angeordnet und durch eine Drahtverbindung mit der gedruckten Schaltungsbaugruppe
elektrisch verbunden ist, und wobei ein Verbindungsabschnitt für einen
Druckerkörper
auf derselben Seite des Siliziumsubstrats angeordnet ist, wo elektrothermische
Wandler angeordnet sind, oder auf der Rückseite des Siliziumsubstrats.
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Weil
die gedruckte Schaltungsbaugruppe nicht gebogen werden kann, kann
der Verbindungsabschnitt für
den Drucker lediglich auf derselben Seite des Siliziumsubstrats
bereitgestellt sein, wo die elektrothermischen Wandler angeordnet
sind, oder auf einer Seite gegenüber
der Seite, wo die elektrothermischen Wandler angeordnet sind.
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Bei
einem anderen Tintenstrahldruckkopf wie er etwa in der US-Patentschrift
Nr. 4635073 oder 4827294 offenbart ist, ist das Siliziumsubstrat
mit den elektrothermischen Wandlern zum Ausstoß von Tinte durch ein Leiterbahnelement
auf einer (nachstehend als TAB-Schicht bezeichneten) bandartigen
isolierenden Schicht umschlossen.
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Normalerweise
sind im Falle von Halbleitervorrichtungen unter Verwendung einer
TAB-Schicht oder eines Tintenstrahldruckkopfes die vier Seiten eines
Chips durch die TAB-Schicht umgeben.
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Bei
einem weiteren Druckkopf wie er etwa in der Druckschrift JP-A-5-169662
(1993) offenbart ist, wird ein flexibles gedrucktes Schaltungssubstrat (FPC)
verwendet, das auf der Rückseite
an einem Glasepoxdsubstrat angebracht ist, und das Siliziumsubstrat
und der Verbindungsabschnitt des flexiblen gedruckten Schaltungssubstrats
sind auf einem Trägerelement
aus einem Aluminiumüberzug
verbunden, und durch eine Drahtverbindung miteinander elektrisch
verbunden. Das flexible gedruckte Schaltungssubstrat ist gebogen,
so dass die Oberfläche
für die
elektrische Verbindung mit dem Drucker auf der Rückseite des Stützelements
bezüglich
der Seite angeordnet sein kann, wo die elektrothermischen Wandler
bereitgestellt sind.
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Wenn
bei diesem bekannten Aufbau jedoch ein flexibles Substrat zur Bereitstellung
einer elektrischen Verbindungsoberfläche für den Druckerkörper verwendet
wird, die sich in einem Winkel zu der Seite des Siliziumsubstrats
befindet, wo die elektrothermischen Wandler bereitgestellt sind,
erfordert die Drahtverbindung ein fixiertes Halten des Siliziumsubstrats
und des auf demselben Element gegenüberliegenden flexiblen gedruckten
Schaltungssubstrats. Daher muss ein Halterelement verwendet werden. Es
ist ferner bei einem letzten Schritt außerdem nötig, mit dem Halterelement
die elektrische Verbindungsoberfläche des flexiblen gedruckten
Schaltungssubstrats für
den Druckerkörper
zu befestigen. Dieser Schritt muss getrennt von dem Schritt zum Befestigen
des Siliziumsubstrats und des flexiblen gedruckten Schaltungssubstrats
gegenüber
dem Siliziumsubstrat ausgeführt
werden. Dies erhöht
die Kosten. Wenn beispielsweise zwei Köpfe parallel angeordnet sind,
wobei ein Kopf zum Ausstoßen
einer schwarzen Tinte und der andere zum Ausstoßen von Farbtinten verwendet
werden, müssen
die vorstehend angeführten
Schritte für
jeden der beiden Köpfe durchgeführt werden,
was die Kosten erhöht.
Ferner wird bei dem Tintenstrahldruckkopf unter Verwendung der vorstehend
beschriebenen TAB-Schicht der Aufbau, bei dem das Siliziumsubstrat
durch die TAB-Schicht auf vier Seiten umschlossen ist, zu einem
Hindernis, wenn die Tinte unter Verwendung der elektrothermischen
Wandler ausgestoßen
wird.
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Ein
weiterer ähnlicher
Aufbau ist in der Druckschrift EP-0 916 498 offenbart.
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Zur
Lösung
dieser Probleme schlugen die vorliegenden Erfinder einen Tintenstrahldruckkopf vor,
bei dem drei der vier Seiten eines rechteckigen Siliziumsubstrats
mit eingebauten elektrothermischen Wandlern und einer Ansteuerungsschaltung zum
Ansteuern der elektrothermischen Wandler durch die TAB-Schicht umgeben
sind; bei dem die elektrothermischen Wandler entlang der Seite angeordnet
sind, die nicht der TAB-Schicht gegenüber liegt, so dass eine Vielzahl
von Siliziumsubstraten mit der integriert mit den Düsen ausgebildeten
Oberplatte verbunden werden kann; und bei dem der Verbindungsabschnitt
für den
Druckerkörper
in einem Winkel zu der Tintenausstoßrichtung angeordnet werden kann.
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Ferner
werden bei einem weiteren vorgeschlagenen Tintenstrahldruckkopf
zwei Chips des den vorstehend angeführten Vorschlag verwendenden
Siliziumsubstrats mit der integriert ausgebildeten Oberplatte verbunden,
wobei ein Chip mit Tinte und der andere mit einer vorverarbeitenden
Flüssigkeit gefüllt ist.
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Bei
dem Tintenstrahldruckkopf, bei dem die beiden Chips des durch die
vorliegenden Erfinder vorgeschlagenen Siliziumsubstrats mit der
integriert ausgebildeten Oberplatte verbunden sind, wobei ein Chip
die Tinte und der andere die vorverarbeitende Flüssigkeit verwendet, verwenden
auf den Elektroden des Siliziumsubstrats ausgebildete (und nachstehend
als Kontakthügel
bezeichnete) Metallaufwölbungen
mechanisch ausgebildete Kontaktbolzen, weil die Anzahl der in einem
Chip ausgebildeten Elektroden nur 30 beträgt. Im Falle der Kontaktbolzen werden
Goldkontakthügel 210 auf
den Aluminiumelektroden 240 auf dem Siliziumsubstrat 100 bereitgestellt;
das Siliziumsubstrat 100 wird mit einer Schutzschicht 255 aus
Siliziumnitrid (SiN) zum Bedecken des verbleibenden Teils der Aluminiumelektroden 240 bedeckt;
und die Leiter 130 sind an ihrem freien Ende mit den Kontakthügeln 210 aus
Gold (Au) verbunden, wie es in 2 gezeigt
ist. Bei diesem Aufbau kann jedoch nicht die gesamte Fläche der
Aluminiumelektroden 240 auf dem Siliziumsubstrat 100 vollständig mit
dem Goldmetall oder der Schutzschicht 255 bedeckt sein,
wobei die darunter liegenden Aluminiumelektroden 240 teilweise
freiliegen.
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Weil
dabei die Tinte alkalisch ist und neutralisiert werden muss, ist
die vorverarbeitende Flüssigkeit
als säurehaltig
bekannt. Wenn die Elektrodenflächen
auf dem Siliziumsubstrat mit einem elektrischen Feld durch in der
vorverarbeitenden Flüssigkeit
vorhandene Chlorionen (Cl–) beaufschlagt werden,
wurde herausgefunden, dass die an der Peripherie der (nachstehend
als Kontaktbolzen bezeichneten) Metallaufwölbungen freiliegenden Aluminiumelektroden,
die auf den Elektroden auf dem Siliziumsubstrat mechanisch ausgebildet
sind, korrodiert werden.
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Zur
Vermeidung der Korrosion aufgrund der vorverarbeitenden Flüssigkeit
wird der nachstehend wiedergegebene Elektrodenaufbau vorgeschlagen. Genauer
weist der Aufbau zur Vermeidung der Korrosion der Elektroden selbst
in Gegenwart der vorverarbeitenden Flüssigkeit eine durch Zerstäubung abgeschiedene
Schicht aus Titan-Wolfram (TiW) auf, was normalerweise als Barrierenmetall
verwendet wird, und außerdem
durch einen Plattierungsvorgang ausgebildete Kontakthügel aus
Gold (Au), damit die Korrosion der Aluminiumelektroden vermieden
wird, die zur elektrischen Verbindung mit externen Schaltungen verwendet
werden. Weil Titan-Wolfram (TiW) nicht durch die säurehaltige
vorverarbeitende Flüssigkeit
oder die in der vorverarbeitenden Flüssigkeit vorhandenen Chlorionen
(Cl–)
korrodiert wird, wird das Titan-Wolfram (TiW) dazu gebracht, eine
die Elektroden umgebende Schutzschicht aus Siliziumnitrid (SiN)
zu überlappen,
damit die Aluminiumelektroden vollständig bedeckt sind, wodurch
die vorverarbeitende Flüssigkeit
daran gehindert wird, die elektrische Verschaltung zu korrodieren.
Ferner kann das Anordnen von herausgeführten Leiterbahnen aus Tantal
(Ta) unter der Schicht aus Titan-Wolfram
(TiW) den Bedarf für
Kontaktlöcher
in der Schutzschicht vermeiden, die im Stand der Technik in der
Schutzschicht ausgebildet wurden, bevor Tantal (Ta) abgeschieden
und durch einen Strukturierungsvorgang verarbeitet wurde, um die
obersten Tantalleiterbahnen aus dem Chip herauszuführen. Dies
kann wiederum die Anzahl der Vorgänge um einen reduzieren, und
ein kostengünstigeres
Siliziumsubstrat und daher einen preiswerteren Tintenstrahldruckkopf
bereitstellen.
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Es
wurde ein Verfahren zum Erfassen der Gegenwart oder Abwesenheit
von Tinte durch Überprüfen eines
kapazitiven Anteils zwischen einer gegenüber Aushöhlung beständigen Schicht aus Tantal (Ta)
als eine Elektrode und einer außerhalb
des Druckkopfs angeordneten weiteren Elektrode vorgeschlagen. Bei
einem Tintenstrahldruckkopf mit einer Vielzahl von Flüssigkeitskammern
auf ein und demselben Siliziumsubstrat wird beispielsweise die Tantalelektrode
in dieselbe Anzahl von Stücken
wie die Flüssigkeitskammern
unterteilt, welche sodann aus dem Siliziumsubstrat herausgeführt wird,
um eine Erfassung zu ermöglichen,
ob die Tinte in der gemeinsamen Flüssigkeitskammer ausgegangen
ist.
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Die
Aluminiumelektroden auf dem Siliziumsubstrat für die vorverarbeitende Flüssigkeit
werden in einer korrosionsbeständigen
Struktur ausgebildet, damit der Siliziumsubstratchip mit den elektrothermischen
Wandlern zum Ausstoß der
vorverarbeitenden Flüssigkeit
mit der gleichen Größe wie der
Chip für die
Tinte ausgebildet ist. Dies ermöglicht
den beiden Chips für
die vorverarbeitende Flüssigkeit
und für
die Tinte, dieselbe Herstellungseinrichtung zu teilen, womit die
Entwurfseffizienz der Herstellungseinrichtung und die Verwendung
der Herstellungsstraße
verbessert wird.
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Bei
dem Verfahren zum Erfassen einer Erschöpfung der Tinte auf der Grundlage
des kapazitiven Anteils zwischen einer gegenüber Aushöhlung beständigen Schicht aus Tantal und
einer weiteren außerhalb
des Druckkopfs angeordneten Elektrode bezeichnet das Bezugszeichen 250 in 3 ein
Kontaktloch zum Verbinden der Aluminiumleiterbahn und des Tantals
(Ta), und das Bezugszeichen 270 bezeichnet einen Stufenbedeckungsabschnitt
des Kontaktlochs 250. Wenn die Elektrode der gegenüber Aushöhlung beständigen Schicht 230 aus
Tantal (Ta) in Leiterbahnen unterteilt wird, eine für jede Flüssigkeitskammer,
welche sodann aus dem Siliziumsubstrat 100 herausgeführt werden,
müssen
gemäß der Figur
die Elektrodenleiterbahnen der gegenüber Aushöhlung beständigen Schicht 230 aus
Tantal (Ta), die über
der Schutzschicht 255 aus Siliziumnitrid (SiN) abgeschieden
ist, mit der unter der Schutzschicht 255 abgeschiedenen
Aluminiumelektrode 240 durch das in der Schutzschicht 255 ausgebildete
Kontaktloch 250 verbunden sein, damit die Zuverlässigkeit der
Verbindung mit der Außenwelt
des Siliziumsubstrats 100 gesichert ist.
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Die
gegenüber
Aushöhlung
beständige
Tantalschicht 230 ist jedoch etwa 0,3 μm dünn, so dass die Tantalschicht über dem
Stufenbedeckungsabschnitt 270 des in der Schutzschicht 255 ausgebildeten
Kontaktlochs nicht in der Lage sein kann, die Leiterbahn der Aluminiumelektrode 240 zu
bedecken, und Risse entwickeln kann. Wenn zudem die vorverarbeitende
Flüssigkeit
in den gerissenen Abschnitt eindringt, wird die Leiterbahn der Aluminiumelektrode 240 unter
der gegenüber
Aushöhlung
beständigen
Tantalschicht 230 in dem Kontaktloch 250 korrodiert.
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Zur
Lösung
dieser Probleme im Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahldruckkopf bereitzustellen,
der eine Schichtstruktur für
elektrische Verbindungselektroden aufweist, bei dem eine aus der
gegenüber
Aushöhlung
beständigen
Schicht herausgeführte
Leiterbahn und eine nicht durch Tinte korrodierte Metallschicht
unter einem Teil eines Metallkontakthügelchens einander überlappen,
und außerdem ein
Tintenstrahldruckgerät
unter Verwendung eines derartigen Tintenstrahldruckkopfes bereitzustellen.
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Bei
der ersten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Tintenstrahldruckkopf
bereitgestellt, mit: einem Siliziumsubstrat mit einer Vielzahl von
elektrothermischen Wandlern zum Erzeugen einer Tintenausstoßenergie
sowie einer Ansteuerungsschaltung zum Ansteuern der elektrothermischen
Wandler; und einer oberen Platte, die mit dem Siliziumsubstrat verbunden
ist, und die Düsen
oder Tintenpassagen und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer für die Zufuhr von
Tinte an die Düsen
aufweist; wobei drei von den vier Seiten des Siliziumsubstrats einer
flexiblen isolierenden Schicht gegenüber liegen, die ein Metallleiterbahnelement
befestigt; wobei sich Metallleiterzuleitungen von der isolierenden
Schicht zu dem Siliziumsubstrat erstrecken und mit Elektroden auf
dem Siliziumsubstrat verbunden sind; wobei an den elektrischen Verbindungen
zwischen den Metallleiterzuleitungen auf der flexiblen isolierenden
Schicht und dem Siliziumsubstrat Metallkontakthügelchen mit einer nicht durch
die Tinte korrodierten Metallschicht und einer über dem Metall ausgebildeten
plattierten Schicht bereitgestellt sind; und wobei die Elektroden für die elektrische
Verbindung einen derartigen Schichtaufbau aufweisen, dass unter
einem Teil jedes der Metallkontakthügelchen eine von einer aushöhlungsbeständigen Schicht
herausgeführte
Leiterbahn und die durch die Tinte nicht korrodierte Metallschicht
einander überlappen.
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Dabei
können
zwei Arten von Siliziumsubstraten verbunden verwendet werden, wobei
eines der Siliziumsubstrate Kontakthügelchen aufweist, die jeweils
Titan-Wolfram (TiW) als korrosionsbeständiges Metall und eine goldplattierte
Schicht (Au) über
dem Titan-Wolfram umfassen, und das andere Siliziumsubstrat mechanisch
ausgebildete Kontakthügelchen aufweist.
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Die
Metallkontakthügelchen
auf den Elektroden auf dem Siliziumsubstrat können durch Abscheiden von Titan-Wolfram (TiW) sowie
einem Metall mit hohem Schmelzpunkt über Aluminiumelektroden und daran
anschließendes
Plattieren von Gold (Au) über dem
Metall mit hohem Schmelzpunkt ausgebildet werden.
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Der
Tintenstrahldruckkopf kann ein Druckkopf für Tinte sein, die Tinte und
eine vorverarbeitende Flüssigkeit
verwendet, und das Siliziumsubstrat mit den plattierten Metallkontakthügelchen
kann auf der Seite der vorverarbeitenden Flüssigkeit verwendet werden.
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Das
Siliziumsubstrat mit den mechanisch ausgebildeten Kontakthügelchen
kann auf der Seite der Tinte verwendet werden.
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Der
Tintenstrahldruckkopf kann Wärmeenergie
zum Erzeugen einer Blase in der Tinte verwenden, und kann die Tinte
durch das Wachstum der Blase ausstoßen.
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Bei
einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Tintenstrahldruckgerät unter
Verwendung eines Tintenstrahldruckkopfs bereitgestellt, mit: einem
Siliziumsubstrat mit einer Vielzahl von elektrothermischen Wandlern
zum Erzeugen einer Tintenausstoßenergie
sowie einer Ansteuerungsschaltung zum Ansteuern der elektrothermischen
Wandler; und einer oberen Platte, die mit dem Siliziumsubstrat verbunden
ist, und die Düsen
oder Tintenpassagen und eine gemeinsamen Flüssigkeitskammer für die Zufuhr
von Tinte an die Düsen
aufweist; wobei drei von den vier Seiten des Siliziumsubstrats einer
flexiblen isolierenden Schicht gegenüber liegen, die ein Metallleiterbahnelement
befestigt; wobei sich Metallleiterzuleitungen von der isolierenden
Schicht zu dem Siliziumsubstrat erstrecken und mit Elektroden auf dem
Siliziumsubstrat verbunden sind; wobei an den elektrischen Verbindungen
zwischen den Metallleiterzuleitungen auf der flexiblen isolierenden
Schicht und dem Siliziumsubstrat Metallkontakthügelchen mit einer nicht durch
die Tinte korrodierten Metallschicht und einer über dem Metall ausgebildeten
plattierten Schicht bereitgestellt sind; und wobei die Elektroden
für die
elektrische Verbindung einen derartigen Schichtaufbau aufweisen,
dass unter einem Teil jedes der Metallkontakthügelchen eine von einer aushöhlungsbeständigen Schicht
herausgeführte Leiterbahn
und die durch die Tinte nicht korrodierte Metallschicht einander überlappen.
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1 zeigt
eine Perspektivansicht eines mit einer TAB-Schicht verbundenen Siliziumsubstrats gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht eines
aus einem Kontaktbolzen ausgebildeten Verbindungsabschnitts zwischen
der TAB-Schichtzuleitung und dem Siliziumsubstrat;
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3 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht eines
Verbindungsabschnitts zwischen der TAB-Schichtzuleitung und dem
Siliziumsubstrat, bei dem eine Tantalleiterbahn unter einem plattierten Kontakthügelchen
ausgebildet ist;
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4 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht eines
Verbindungsabschnitts zwischen der TAB-Schichtzuleitung und dem
Siliziumsubstrat, bei dem eine Titan-Wolfram-Schicht und eine aushöhlungsbeständige Schicht
unter dem plattierten Kontakthügelchen
einander überlappend
ausgebildet sind;
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5 zeigt
eine Perspektivansicht eines Tintentanks für den Tintenstrahldruckkopf
unter Verwendung von zwei Chips des Siliziumsubstrats; und
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6 zeigt
eine Perspektivansicht eines Tintenstrahldruckgeräts.
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Erfindungsgemäß ist die
Elektrodenstruktur zum Herausführen
einer aushöhlungsbeständigen Schicht
aus Tantal (Ta) aus dem Siliziumsubstrat durch Abscheiden eines
Teils einer Tantalleiterbahn (Ta) über einer Schutzschicht aus
Titan-Wolfram (TiW) als antikorrosives Barrierenmetall und einem Goldkontakthügelchen
(Au) in dieser Reihenfolge ausgebildet, so dass die von der aushöhlungsbeständigen Schicht
herausgeführte
Leiterbahn und die nicht durch Tinte korrodierte Metallschicht einander überlappen.
Dieser Aufbau kann ein zum Verbinden des Tantal (Ta) und einer Aluminiumleiterbahn
(Al) unter der Schutzschicht verwendetes Kontaktloch eliminieren,
und daher eine Fläche
des Tantals (Ta) eliminieren, welche eine Bedeckung der Aluminiumleiterbahn
(Al) an einem Stufenbedeckungsabschnitt verfehlt. Daher kann die
Aluminiumleiterbahn gegen eine Korrodierung durch eine in den gerissenen
Stufenabdeckungsabschnitt eindringende vorverarbeitende Flüssigkeit
geschützt
werden. Weil zudem kein Bedarf zur Ausbildung eines Kontaktlochs
in der Schutzschicht besteht, kann eine Maske und ein Vorgang zum
Belichten, Entwickeln und Ätzen
eliminiert werden, was eine Kostenreduktion für ein Tintenausstoßsiliziumsubstrat
und daher für
einen Tintenstrahldruckkopf ermöglicht.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden
ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher ersichtlich.
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(Ausführungsbeispiel)
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1 zeigt
ein mit einer TAB-Schicht verbundenes Siliziumsubstrat bei dem Tintenstrahldruckkopf
als einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. 4 zeigt eine Schnittansicht
eines erfindungsgemäßen Verbindungsabschnitts
nach 1, bei dem eine Titan-Wolfram-Schicht (TiW), ein über der
TiW-Schicht durch Überziehen
ausgebildetes Kontaktkügelchen
und eine Zuleitung der TAB-Schicht verbunden sind, wobei die TiW-Schicht eine aushöhlungsbeständige Tantalschicht
(Ta) überlappt. 5 zeigt
einen Aufbau eines Tintenstrahldruckkopfs unter Verwendung eines
Zweichipsiliziumsubstrats.
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Gemäß 1 umfasst
der erfindungsgemäße Tintenstrahldruckkopf
ein Siliziumsubstrat 100 mit einer Ansteuerungsschaltung
für elektrothermische Wandler 110;
durch einen Halbleitervorgang hergestellte elektrothermische Wandler 110;
eine TAB-Schicht 120, bei der ein der Seite des Siliziumsubstrats 100 zugewandter
Abschnitt, wo die elektrothermischen Wandler 110 angeordnet
sind, um eine Störung
des Tintenausstoßes durch
die TAB-Schicht zu vermeiden, abgeschnitten und entfernt ist, und
bei der deren TAB-Zuleitungen 130 mit dem Siliziumsubstrat 100 verbunden
sind, bevor ein TAB-Band
zur weiteren Verarbeitung abgeschnitten wird; Zuleitungen 130 der
TAB-Schicht 120; mit den Zuleitungen 130 der TAB-Schicht 120 zu
verbindende Kontakthügelchen 140;
einen Wärmeableitungsblock 320 (5)
zur Abgabe von überschüssiger Wärme des Siliziumsubstrats 100;
und auf der Rückseite
der TAB-Schicht 120 bereitgestellte elektrische Verbindungen 160 zur
Verbindung mit einem Drucker.
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Bei
einem derartigen erfindungsgemäßen Tintenstrahldruckkopf
gibt es unter den Kontakthügelstrukturen
zum Verbinden eines Endes der Zuleitungen 130 der TAB-Schicht 120 mit
dem Siliziumsubstrat 100 eine Bolzenkontaktstruktur gemäß 2 und
eine plattierte Kontakthügelstruktur
gemäß den 3 und 4.
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Bei
der plattierten Kontaktstruktur gemäß 3 sind die
sich von der TAB-Schicht 120 erstreckenden Zuleitungen 130 an
ihren freien Enden mit Kontakthügelchen 210 verbunden,
die wiederum mit Aluminiumelektroden 240 auf dem Siliziumsubstrat 100 verbunden
sind. Die Aluminiumelektrode 240 überlappt an ihrer Peripherie
mit einem Überlappungsabschnitt 255a einer
Siliziumnitridschicht (SiN) 255, was eine Schutzschicht
zum Schützen
der Leiterbahnfläche
auf dem Siliziumsubstrat 100 ist. Dieser Überlappungsabschnitt 255a vermeidet
einen Eintritt von Tinte in die Leiterbahnfläche der Aluminiumelektrode 240.
Zudem ist über
der Siliziumnitridschicht (SiN) 255, welche die Leiterbahnfläche auf dem
Siliziumsubstrat 100 schützt, eine aushöhlungsbeständige Tantalschicht
(Ta) 230 zum Schutz gegenüber Aushöhlung ausgebildet, wenn Tintenausstoßblasen
erzeugt werden.
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Bei
der in 4 gezeigten plattierten Kontakthügelstruktur
sind die von der TAB-Schicht 120 sich erstreckenden Zuleitungen 130 an
ihren freien Enden mit Aluminiumelektroden 245 auf dem
Siliziumsubstrat 100 durch aus Gold (Au) ausgebildete Kontakthügelchen 210 mit
Aluminiumelektroden 245 auf dem Siliziumsubstrat 100 durch
Plattieren und Titan-Wolfram-Schichten 220 (TiW) verbunden.
Bei dieser plattierten Kontakthügelstruktur
bildet die Titan-Wolfram-Schicht 220 (TiW) ein Barrierenmetall und
eine korrosionsbeständige
Struktur aus. Die Titan-Wolfram-Schicht (TiW) 220 überlappt
die Siliziumnitridschicht (SiN) 255 und die aushöhlungsbeständige Tantalschicht
(Ta) 230 zum Ausbilden eines Überlappungsabschnitts 280.
Dieser Überlappungsabschnitt 280 vermeidet
ein Eindringen von Tinte in die Leiterbahnfläche der darunter liegenden
Aluminiumelektrode 245. Bei der Elektrodenfläche ist
daher die aushöhlungsbeständige Tantalschicht
(Ta) 230 unter der Titan-Wolfram-Schicht (TiW) 220 angeordnet,
so dass sie zu einer externen Elektrode herausgeführt werden
kann.
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Ein
Beispiel für
einen Tintenstrahldruckkopf unter Verwendung von TAB-Schichtelektrodenzuleitungen
einer derartigen Kontaktbolzenstruktur oder plattierten Kontakthügelstruktur
ist in 5 gezeigt. Der Tintenstrahldruckkopf weist eine
gerillte Oberplatte 300, eine Öffnungsplatte 310 und
eine Rückhaltefeder 330 zum
Pressen des Siliziumsubstrats 100 gegen die obere Platte 300 von
hinten durch einen Wärmeableitungsblock 320 auf.
Bei diesem Tintenstrahldruckkopf versiegelt ein Verbindungssiegel 340 eine
Tintenpassage, wobei die Seite „a" mit einer Tinte und die Seite „b" mit einer vorverarbeitenden Flüssigkeit
gefüllt
ist.
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Gemäß 5 wird
ein Druckkopfchip des Tintenstrahldruckkopfes durch Zusammenbau
der Teile gemäß 5 und
nachfolgendes Versiegeln der Tintenpassage, einer Lücke zwischen
dem Siliziumsubstrat 100 und einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer
der oberen Kammer 300 und den elektrischen Verbindungen 160 mit
einem geeigneten Dichtungsmittel ausgebildet. Der dargestellte Druckkopfchip
ist durch das Verbindungssiegel 340 mit der Oberseite eines
Tintentanks 400 verbunden, dessen Inneres in einen Tintenaufnahmeabschnitt 410 und einen
Vorverarbeitungsflüssigkeitsaufnahmeabschnitt 420 unterteilt
ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Tintenstrahldruckkopf
mit einem derartigen Aufbau ist das auf der Seite der vorverarbeitenden
Flüssigkeit
verwendete Siliziumsubstrat 100 mit der Leiterbahn aus
der aushöhlungsbeständigen Tantalschicht
(Ta) 230 bis zu der Kante der Öffnungen in der Schutzschicht
für die verschaltete
Elektrode verlegt, wenn das Siliziumsubstrat 100 auf der
Tintenseite darauf im Waferzustand ausgebildete filmartige Schichten
aufweist. Dann wird Titan-Wolfram (TiW) über dem Wafer bis zu einer
Dicke von 3000 Å durch
einen Zerstäubungsvorgang
abgeschieden, gefolgt von der Aufbringung eines Resistlacks. Dann
wird der Wafer einem Fotolithographievorgang zur Ausbildung von Öffnungen
im Resistlack an den Elektrodenflächen des Siliziumsubstrats 100 entsprechenden
Stellen unterzogen. Mit dem als Elektrode verwendeten darunter liegenden
Titan-Wolfram wird Gold (Au) durch einen Elektroplattierungsvorgang
abgeschieden. Nachdem der Resistlack entfernt ist, werden die goldplattierten
(Au) Abschnitte als Maske verwendet, und das Titan-Wolfram (TiW)
wird durch Wasserstoffperoxyd weggeätzt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist das plattierte Gold (Au) 20 μm
dick. Diese Dicke kann reduziert werden, falls die Zuleitungen 130 der
TAB-Schicht nicht
an der Kante des Siliziumsubstrats 100 kurzschließen.
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Die
Titan-Wolfram-Schicht (TiW) 220 wird nicht durch die vorverarbeitende
Flüssigkeit
korrodiert und zur Überlappung
der Aluminiumelektrode 240 mit der Siliziumnitridschicht
(SiN) 255 als Schutzschicht verwendet. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist der überlappende
Bereich 15 μm breit,
und weil die Öffnung
für die
Aluminiumelektrodenkontaktfläche
100 μm2 beträgt,
liegt das Kontakthügelchen 210 bei
130 μm2. Daher wird das gemäß vorstehender Beschreibung
ausgebildete Siliziumsubstrat 100 mit der oberen Platte 300 in
Kontakt gebracht und gegen die obere Platte 300 durch die Rückhaltefeder 330 eng
gehalten, wonach ein Siliziumdichtungsmittel zum Versiegeln der
Tintenpassagen, der Lücke
zwischen dem Siliziumsubstrat 100 und der gemeinsamen Flüssigkeitskammer
der oberen Platte 300 und der elektrischen Verbindungen verwendet
wird, und danach gehärtet
wird. Sodann ist der Tintenstrahldruckkopfchip vollständig. Der
Tintenstrahldruckkopfchip wird sodann mit dem Tintentank 400 verbunden,
und Tinte wird in die gemeinsame Flüssigkeitskammer eingefüllt. Weil
die Zuleitungen 130 der TAB-Schicht 120 mit einer
Goldplattierung (Au) bedeckt sind, werden sie nicht korrodiert.
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Mit
dem vorstehend beschriebenen Aufbau wurde bestätigt, dass keine Korrosion
auftrat, wenn die schwachsaure vorverarbeitende Flüssigkeit
mit 800 ppm Chlorionen (Cl–) in die gemeinsame
Flüssigkeitskammer
gefüllt
wurde.
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Weil
ferner die Tinte die mit einem Dichtungsmittel bedeckte Aluminiumelektrode
nicht korrodiert, verwendet das auf der in 5 gezeigten
Seite „a" des Tintenstrahldruckkopfes
angeordnete Siliziumsubstrat 100 zum Tintenausstoß die Kontaktbolzenstruktur
nach 2. Genauer verwendet das Siliziumsubstrat 100 auf
der Seite „b" zum Ausstoß der vorverarbeitenden
Flüssigkeit
die plattierte Kontaktkugelstruktur nach 4, während das
Siliziumsubstrat 100 zum Ausstoß von Tinte die Kontaktbolzenstruktur
nach 2 verwendet. Diese Anordnung minimiert den Kostenanstieg
bei dem Siliziumsubstrat 100.
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Nach
vorstehender Beschreibung umfasst der erfindungsgemäße Druckkopf
das Siliziumsubstrat 100 mit einer Ansteuerungsschaltung
zum Ansteuern der elektrothermischen Wandler 110, der Öffnungsplatte 310 mit
Düsen oder
Tintenpassagen, und die obere Platte 300 mit einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer,
aus der Tinte den Düsen
zugeführt
wird, wobei all diese Elemente miteinander verbunden sind. Die Zuleitungen 130 aus
einem metallischen Leiter erstrecken sich von der beispielsweise aus
einer dem Siliziumsubstrat 100 gegenüberliegenden isolierenden Schicht
ausgebildeten TAB-Schicht 120 und sind mit den Elektroden
auf dem Siliziumsubstrat 100 verbunden. Die auf dem Siliziumsubstrat 100 bereitgestellten
Metallkontakthügelchen
sind aus einem Metall wie etwa Gold (Au) und einer über dem
Metall ausgebildeten plattierten Schicht ausgebildet, so dass die
Elektroden vollständig
bedeckt und geschützt
sind. Dieser Aufbau bewahrt die Kontakthügelchen und die elektrische
Leiterbahnverschaltung vor einer Korrosion durch Tinte und vorverarbeitender
Flüssigkeit.
Weil zudem die Siliziumsubstrate 100 im selben Kopf mit
gleicher Größe ausgebildet
werden können,
können
die Bestandteile des Geräts
vereinheitlicht werden, was die Entwurfseffizienz der Herstellungseinrichtung
und die Verwendung der Herstellungsstraße verbessert.
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Nachstehend
ist das vorstehend beschriebene Tintenstrahldruckgerät als Drucker
beschrieben. 6 zeigt ein Tintenstrahldruckgerät unter
Verwendung des erfindungsgemäßen Tintenstrahldruckkopfs.
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Gemäß der Figur
wird ein Schlitten in die Richtungen b und c hin und her bewegt,
wenn ein (nicht gezeigter) Ansteuerungsmotor und ein mit dem Ansteuerungsmotor
verbundener Zahnriemen 5030 sich vor oder zurück bewegen.
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In
dem Schlitten HC sind ein Zweichipdruckkopf 5025 für schwarze
(Bk) Tinte und eine vorverarbeitende Flüssigkeit, ein Tintentank 5026 mit
der schwarzen Tinte und der vorverarbeitenden Flüssigkeit, ein Einchipdreifarbendruckkopf 5027 und
ein Dreifarbentintentank 5028 angebracht.
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Die
schwarze Tinte ist in dem Tank 5026 für schwarze Tinte und vorverarbeitende
Flüssigkeit
auf der Seite d eingefüllt,
und die vorverarbeitende Flüssigkeit
ist auf der Seite e aufgenommen. Gemäß einem Drucksignal werden
die vorverarbeitende Flüssigkeit
und die Tinte in dieser Reihenfolge auf Druckpapier ausgestoßen. Das
Bezugszeichen 5016 bezeichnet ein Abdeckelement auf der
Seite der schwarzen Tinte des Druckkopfs 5025 mit der schwarzen
Tinte und der vorverarbeitenden Flüssigkeit. Das Bezugszeichen 5017 bezeichnet
ein Abdeckelement auf der Seite der vorverarbeitenden Flüssigkeit
des Druckkopfs 5025 mit der schwarzen Tinte und der vorverarbeitenden
Flüssigkeit
um die Öffnungsoberfläche des
Druckkopfes abzudecken. Das Bezugszeichen 5018 bezeichnet
ein Abdeckelement zum Abdecken der Öffnungsoberfläche des Farbdruckkopfs 5027.
Die Bezugszeichen 5019 und 5020 bezeichnen Saugeinrichtungen
zum Herausziehen der Tinte oder der Flüssigkeit innerhalb der Abdeckelemente 5016, 5018.
Die Saugeinrichtungen 5019, 5020 weisen jeweils
getrennte Saugmechanismen auf, weil die vorverarbeitende Flüssigkeit
und die Tinte sich verfestigen, sobald sie in den Abdeckelementen
gemischt werden. Die Saugeinrichtungen 5019, 5020 können Restflüssigkeit
oder Tinte aus dem Druckkopf durch eine Öffnung in jedem Abdeckelement 5016, 5018 zur
Wiederherstellung der Ausstoßleistungsfähigkeit
herausziehen. Das Bezugszeichen 5021 bezeichnet eine Reinigungsklinge
für die vorverarbeitende
Flüssigkeit,
das Bezugszeichen 5022 bezeichnet eine Reinigungsklinge
für die schwarze
Tinte, und das Bezugszeichen 5023 bezeichnet eine Reinigungsklinge
für die
Farbtinten. Die Klinge für
die vorverarbeitende Flüssigkeit
ist von den Tintenklingen getrennt ausgebildet. Gemäß vorstehender
Beschreibung werden die Tinten und die vorverarbeitende Flüssigkeit
auf dem Druckgerät
verwendbar gemacht und die vorverarbeitende Flüssigkeit wird auf dem Druckpapier
vor dem Ausstoß der Tinten
ausgestoßen.
Diese Anordnung kann die Tinten vor einer Streuung auf dem Papier
bewahren, womit ein Bild mit einer klaren Kante oder einem klaren Umriss
erzeugt wird. Ferner ist es möglich,
die Wasserbeständigkeit
des gedruckten Bildes auf dem Papier zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird eine
ausgeprägte Wirkung
erzielt, wenn sie auf einen Aufzeichnungskopf oder ein Aufzeichnungsgerät angewendet
wird, die eine Einrichtung zum Erzeugen von Wärmeenergie wie etwa elektrothermische Wandler
oder Laserlicht aufweist, und wobei Änderungen bei der Tinte durch
die Wärmeenergie
für den
Ausstoß der
Tinte verursacht werden. Der Grund hierfür ist, dass ein derartiges
System einen hochdichten und hochauflösenden Aufzeichnungsvorgang
erzielen kann.
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Eine
typische Struktur und ein typisches Betriebsprinzip hierfür sind in
den US Patentschriften 4723129 und 4740796 offenbart, und eine Verwendung
dieses Grundprinzips zum Implementieren eines derartigen Systems
wird bevorzugt. Obwohl dieses System entweder auf eine Bereitschaftsbauart oder
eine kontinuierliche Bauart von Tintenstrahlaufzeichnungssystemen
angewendet werden kann, ist es besonders für ein Gerät in der Bereitschaftsbauart geeignet.
Der Grund hierfür
ist, dass das Gerät
in Bereitschaftsbauart elektrothermische Wandler aufweist, die jeweils
auf einer Schicht oder einer Flüssigkeitspassage
angeordnet sind, die Flüssigkeit
(Tinte) zurückhält, und
wie folgt betrieben wird: zunächst werden
eine oder mehr Ansteuerungssignale an die elektrothermischen Wandler
angelegt, um Wärmeenergie
entsprechend den Aufzeichnungsinformationen zu erzeugen; zweitens
induziert die Wärmeenergie einen
plötzlichen
Temperaturanstieg, der das Bläschensieden überschreitet,
so dass ein Filmsieden auf erwärmten
Abschnitten des Aufzeichnungskopfes verursacht wird; und drittens
wachsen Blasen in der Flüssigkeit
(Tinte) entsprechend den Ansteuerungssignalen. Unter Verwendung
des Wachstums und des Zusammenfalls der Blasen wird die Tinte von
zumindest einer der Tintenausstoßöffnungen des Kopfes zur Ausbildung
von einem oder mehr Tintentropfen ausgestoßen. Das Ansteuerungssignal
in der Form eines Impulses wird bevorzugt, weil das Wachsen und
Zusammenfallen der Blasen sofort und geeignet durch diese Form von
Ansteuerungssignal erzielt werden kann. Für das Ansteuerungssignal in
der Form eines Impulses sind die in den US Patentschriften 4463359
und 4345262 bevorzugt. Zudem ist es bevorzugt, dass die Rate des
Temperaturanstiegs der in der US Patentschrift 4313124 beschriebenen Erwärmungsabschnitte
zum Erzielen einer besseren Aufzeichnung verwendet werden.
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Die
US Patentschriften 4558333 und 4459600 offenbaren die nachstehend
wiedergegebene Struktur eines Aufzeichnungskopfes, welcher in die
vorliegende Erfindung einbezogen ist: diese Struktur beinhaltet
auf gebogenen Abschnitten angeordnete Erwärmungsabschnitte zusätzlich zu
einer Kombination der Ausstoßöffnung,
Flüssigkeitspassagen
und der elektrothermischen Wandler, die bei den vorstehend angeführten Patenten
offenbart sind. Darüber
hinaus kann die vorliegende Erfindung auch in den Druckschriften
JP-A-59-123670 (1984) und JP-A-59-138461 (1984) offenbarte Strukturen
zum Erzielen ähnlicher
Wirkungen angewendet werden. Die Erstgenannte offenbart eine Struktur,
bei der ein allen elektrothermischen Wandlern gemeinsamer Schlitz
als Ausstoßöffnungen
der elektrothermischen Wandler verwendet wird, und die Letztgenannte
offenbart eine Struktur, bei der Öffnungen zum Absorbieren von
durch Wärmeenergie
verursachten Druckwellen entsprechend den Ausstoßöffnungen ausgebildet sind.
Somit kann die vorliegende Erfindung ungeachtet der Bauart des Aufzeichnungskopfes
einen Aufzeichnungsvorgang zwingend und effektiv erzielen.
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Die
vorliegende Erfindung kann außerdem auf
einen sogenannten Aufzeichnungskopf in Vollzeilenbauart angewendet
werden, dessen Länge
gleich der maximalen Länge über einen
Aufzeichnungsträger
ist. Ein derartiger Aufzeichnungskopf kann aus einer Vielzahl von
miteinander kombinierten Aufzeichnungsköpfen oder einem integriert
angeordneten Aufzeichnungskopf bestehen.
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Zusätzlich kann
die vorliegende Erfindung auf verschiedene Aufzeichnungsköpfe in serieller Bauart
angewendet werden: ein mit der Hauptbaugruppe eines Aufzeichnungsgeräts fixierter
Aufzeichnungskopf; ein bequem ersetzbarer Aufzeichnungskopf in Chipbauart,
der bei Einbau auf der Hauptbaugruppe eines Aufzeichnungsgeräts mit der
Hauptbaugruppe elektrisch verbunden ist, und von dieser mit Tinte
versorgt wird, und ein Aufzeichnungskopf in Patronenbauart, der
ein Tintenreservoir integriert beinhaltet.
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Ferner
wird bevorzugt, ein Wiederherstellungssystem hinzuzufügen, oder
ein vorausgehendes Hilfssystem für
einen Aufzeichnungskopf als Bestandteil des Aufzeichnungsgeräts, weil
diese dazu dienen, die erfindungsgemäße Wirkung zuverlässiger auszugestalten.
Beispiele für
das Wiederherstellungssystem sind Abdeckeinrichtungen und Säuberungseinrichtungen
für den
Aufzeichnungskopf, und eine Druck- oder Saugeinrichtung für den Aufzeichnungskopf.
Beispiele für
das vorausgehende Hilfssystem sind vorausgehende Erwärmungseinrichtungen
unter Verwendung von elektrothermischen Wandlern oder einer Kombination
aus anderen Heizelementen und den elektrothermischen Wandlern, sowie
eine Einrichtung zum Ausführen
eines vorausgehenden Ausstoßes
von Tinte unabhängig
von dem Ausstoß zur
Aufzeichnung. Diese Systeme sind für eine zuverlässige Aufzeichnung
effektiv.
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Die
Anzahl und die Bauart der auf einem Aufzeichnungsgerät zu befestigenden
Aufzeichnungsköpfe
kann ebenfalls verändert
werden. Beispielsweise kann lediglich ein Aufzeichnungskopf entsprechend
einer einzelnen Farbtinte oder einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen entsprechend
einer Vielzahl von verschiedenfarbigen oder verschiedenkonzentrierten
Tinten verwendet werden. Die vorliegende Erfindung kann mit anderen
Worten effektiv auf ein Gerät
mit zumindest einer monochromatischen, einer vielfarbigen oder einer
vollfarbigen Betriebsart angewendet werden. Dabei führt die
monochromatische Betriebsart eine Aufzeichnung unter Verwendung
von lediglich einer Hauptfarbe wie etwa Schwarz durch. Die vielfarbige
Betriebsart führt
eine Aufzeichnung unter Verwendung von verschiedenen Farbtinten
aus, und die vollfarbige Betriebsart führt eine Aufzeichnung durch
Farbmischung durch.
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Obwohl
die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele flüssige Tinte
verwenden, können weiterhin
Tinten verwendet werden, die flüssig
sind, wenn das Aufzeichnungssignal angelegt wird: es können beispielsweise
Tinten verwendet werden, die sich bei einer Temperatur unter der
Raumtemperatur verfestigen, und die bei Raumtemperatur aufgeweicht
oder verflüssigt
sind. Der Grund hierfür
ist, dass bei dem Tintenstrahlsystem die Tinte im Allgemeinen bezüglich der
Temperatur in einem Bereich von 30°C bis 70°C eingestellt wird, so dass
die Viskosität
der Tinte bei einem derartigen Wert gehalten wird, bei dem die Tinte
zuverlässig
ausgestoßen
werden kann.
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Zudem
kann die vorliegende Erfindung auf ein derartiges Gerät angewendet
werden, bei dem die Tinte kurz vor dem Ausstoß durch die Wärmeenergie
wie folgt verflüssigt
wird, so dass die Tinte aus den Öffnungen
im flüssigen
Zustand ausgestoßen wird,
und dann beim Auftreffen auf dem Aufzeichnungsträger beginnt, sich zu verfestigen, wodurch eine
Tintenverdampfung vermieden wird: die Tinte wird vom festen in den
flüssigen
Zustand durch eine zwingende Verwendung der Wärmeenergie transformiert, welche
anderenfalls den Temperaturanstieg verursachen würde; oder die Tinte, welche
an der Luft trocken ist, wird in Reaktion auf die Wärmeenergie
des Aufzeichnungssignals verflüssigt.
In derartigen Fällen
kann die Tinte in Vertiefungen oder durchgehenden Löchern als
flüssige
oder feste Substanzen enthalten sein, die in einer porösen Schicht
ausgebildet sind, so dass die Tinte den elektrothermischen Wandlern
gemäß der Beschreibung
in den Druckschriften JP-A-54-56874 (1979) oder JP-A-60-71260 (1985) ausgesetzt
ist. Die vorliegende Erfindung ist am wirkungsvollsten, wenn sie
das Filmsiedephänomen
zum Ausstoß der
Tinte verwendet.
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Das
erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungsgerät kann ferner
nicht nur als Bildausgabeendgerät
einer Informationsverarbeitungsvorrichtung wie etwa ein Computer
verwendet werden, sondern außerdem
als Ausgabevorrichtung einer Kopiermaschine mit einer Leseeinrichtung,
und als Ausgabevorrichtung eines Faxgeräts mit einer Sende- und Empfangsfunktion.
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Gemäß vorstehender
Beschreibung umfasst der Tintenstrahldruckkopf ein rechteckiges
Siliziumsubstrat mit einer Ansteuerungsschaltung zum Ansteuern einer
Vielzahl von elektrothermischen Wandlern, wobei die elektrothermischen
Wandler zum Erzeugen einer Tintenausstoßenergie angepasst sind; und
eine obere Platte, die mit dem Siliziumsubstrat verbunden ist, und
die Düsen
oder Tintenpassagen und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer für die Zufuhr
von Tinte an die Düsen
aufweist; wobei drei von vier Seiten des Siliziumsubstrats einer
flexiblen isolierenden Schicht gegenüber liegen, die ein Metallleiterbahnelement
befestigt; wobei sich Metallleiterzuleitungen von der flexiblen
isolierenden Schicht zu dem Siliziumsubstrat erstrecken, und mit
Elektroden auf dem Siliziumsubstrat verbunden sind; wobei die elektrothermischen
Wandler entlang der Seite des Siliziumsubstrats angeordnet sind,
die der flexiblen isolierenden Schicht nicht gegenüber liegt,
und eine Vielzahl derartiger Siliziumsubstrate verwendet werden;
wobei Metallkontakthügelchen
an elektrischen Verbindungen zwischen den Metallleiterzuleitungen
auf der flexiblen isolierenden Schicht und dem Siliziumsubstrat
bereitgestellt sind; wobei die Elektroden zur elektrischen Verbindung
einen derartigen Schichtaufbau aufweisen, dass unter einem Teil jeder
der Metallkontakthügelchen
eine von einer aushöhlungsbeständigen Schicht
herausgeführte
Leiterbahn und eine nicht durch die Tinte korrodierte Metallschicht
einander überlappen.
Dieser Aufbau kann die Metallkontakthügelchen und die elektrische
Leiterbahnverschaltung gegen eine Korrosion durch die vorverarbeitende
Flüssigkeit
oder in der vorverarbeitenden Flüssigkeit
vorhandene Chlorionen (Cl–) schützen. Sie
gestattet außerdem,
dass die Siliziumsubstrate in demselben Druckkopf mit gleicher Größe ausgebildet
sind, und die Herstellungseinrichtungen gemeinsam verwendet werden.
Dies wiederum minimiert einen Kostenanstieg des Siliziumsubstrats
und stellt einen Tintenstrahldruckkopf mit hoher Zuverlässigkeit
bei geringen Kosten bereit. Ferner können durch Anpassen der Größe des Siliziumsubstrats
mit den elektrothermischen Wandlern zum Ausstoß der vorverarbeitenden Flüssigkeit
an die des Siliziumsubstrats zum Ausstoßen der Tinte die Herstellungseinrichtungen
gemeinsam genutzt werden, und die Entwurfseffizienz der Herstellungseinrichtungen
und die Verwendung der Herstellungsstraße können verbessert werden.
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Der
Tintenstrahldruckkopf, welcher eine Vielzahl von Siliziumsubstraten
verwendet, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei Arten von Siliziumsubstraten
parallel verwendet werden, wobei eines der Siliziumsubstrate Kontakthügelchen
aufweist, die jeweils Titan-Wolfram (TiW) als korrosionsbeständiges Metall
und eine goldplattierte Schicht (Au) über dem Titan-Wolfram umfassen,
und das andere Siliziumsubstrat mechanisch ausgebildete Kontakthügelchen aufweist.
Daher kann das Siliziumsubstrat mit den aus korrosionsbeständigem Titan-Wolfram und plattiertem
Gold ausgebildeten Kontakthügelchen
die Kontakthügelchen
und die elektrische Leiterbahnverschaltung gegen eine Korrosion
durch die vorverarbeitende Flüssigkeit
schützen.
Es ist außerdem
möglich,
die Größen der
Siliziumsubstrate zu vereinheitlichen, was eine gemeinsame Verwendung
der Herstellungseinrichtungen und eine Bereitstellung des Tintenstrahldruckkopfes
mit hoher Zuverlässigkeit
erlaubt.
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Ein
weiterer Tintenstrahldruckkopf ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Metallkontakthügelchen
auf den Elektroden auf dem Siliziumsubstrat durch Abscheiden von
Titan-Wolfram sowie einem Metall mit hohem Schmelzpunkt über Aluminiumelektroden
und ein daran anschließendes
Plattieren von Gold (Au) über
dem Metall mit hohem Schmelzpunkt ausgebildet werden. Weil das Titan-Wolfram
(TiW) nicht durch die säurehaltige
vorverarbeitende Flüssigkeit
oder in der vorverarbeitenden Flüssigkeit
vorhandene Chlorionen (Cl–) korrodiert wird, können die Aluminiumelektroden
und die elektrische Leiterbahnverschaltung unkorrodiert gehalten
werden.
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Ein
weiterer Tintenstrahldruckkopf ist dadurch gekennzeichnet, dass
er ein Druckkopf für
Tinte ist, der Tinte und eine vorverarbeitende Flüssigkeit verwendet,
und dass das Siliziumsubstrat mit den plattierten Metallkontakthügelchen
auf der Seite der vorverarbeitenden Flüssigkeit verwendet wird. Dieser Aufbau
kann die Elektroden vor einer Korrosion durch die vorverarbeitende
Flüssigkeit
bewahren, und eine Vereinheitlichung der Größen der Siliziumsubstrate ermöglichen.
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Ein
weiterer Tintenstrahldruckkopf ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Siliziumsubstrat mit den mechanisch ausgebildeten Metallkontakthügelchen
auf der Seite der Tinte verwendet wird. Dieser Aufbau erlaubt eine
Vereinheitlichung der Größen der
Siliziumsubstrate.
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Ein
weiterer Tintenstrahldruckkopf ist dadurch gekennzeichnet, dass
er Wärmeenergie
zum Erzeugen einer Blase in der Tinte verwendet, und die Tinte durch
die Blase ausstößt, wenn
sie wächst. Dies
kann die Tinte zur Ausbildung eines befriedigenden Bildes geeignet
ausstoßen.
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Ein
erfindungsgemäßes Tintenstrahldruckgerät verwendet
einen der vorstehend beschriebenen Tintenstrahldruckköpfe. Indem
die Größe des Siliziumsubstrats
mit den elektrothermischen Wandlern zum Ausstoß der vorverarbeitenden Flüssigkeit gleich
zu der des Siliziumsubstrats auf der Seite der Tinte ausgebildet
wird, können
daher die Herstellungseinrichtungen gemeinsam benutzt werden, und gleichzeitig
die Entwurfseffizienz der Herstellungseinrichtungen und die Verwendung
der Herstellungsstraße
verbessert werden.
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Vorstehend
ist die vorliegende Erfindung bezüglich verschiedener Ausführungsbeispiele
näher beschrieben,
und es ist nunmehr aus Vorstehendem dem Fachmann ersichtlich, dass Änderungen
und Abwandlungen erfolgen können,
ohne von der Erfindung abzuweichen, und es ist daher die Absicht
bei den beigefügten
Patentansprüchen,
alle derartigen Änderungen
und Abwandlungen abzudecken, die in den wahren Bereich der Erfindung
fallen.
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Nach
vorstehender Beschreibung stellt der Tintenstrahldruckkopf eine
gute elektrische Verbindung mit dem Siliziumsubstrat 100 her.
Bei dem Siliziumsubstrat 100 des Tintenstrahldruckkopfs 5025, 5027 weisen
die Elektroden zur elektrischen Verschaltung einen derartigen Schichtaufbau
auf, dass unter einem Teil der Metallkontakthügelchen 210 von der
aushöhlungsbeständigen Schicht 230 und
einer nicht durch die Tinte korrodierten Metallschicht 255 herausgeführte Leiterbahnen
einander überlappend ausgebildet
sind. Das Tintenstrahldruckgerät
verwendet den gemäß vorstehender
Beschreibung aufgebauten Tintenstrahldruckkopf 5025, 5027.