DE60029077T2

DE60029077T2 - Druckkopf für einen Flüssigkeitsstrahldrucker

Info

Publication number: DE60029077T2
Application number: DE60029077T
Authority: DE
Inventors: David A. Boise Shade; John B. Meridian Rauscn
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: US6341848B1; KR100722095B1; EP1108544B1; EP1108544A1; KR20010062345A; TW558507B; DE60029077D1; JP2001191529A

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein thermisches Tintenstrahldrucken.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel liefert eine Tintenstrahldruckkopfvorrichtung mit einer Doppelfunktions-Wärmesenke und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Tintenstrahldruckkopfs. Die Doppelfunktions-Wärmesenke wird während einer Operation des Tintenstrahldruckkopfs verwendet, um einen Widerstand oder eine andere Energiedissipationsvorrichtung zu kühlen. Ein solcher Widerstand oder eine andere Energiedissipationsvorrichtung wird verwendet, um ein Fluid aus dem vollständig integrierten Fluid-Strahl-Druckkopf auszustoßen. Während der Herstellung dieses Tintenstrahldruckkopfs wird die Doppelfunktions-Wärmesenke als eine Barriere verwendet, die verhindert, dass ein chemisches Element oder eine Verbindung, die in einem Substrat des Druckkopfs vorhanden ist, durch Diffusion oder einen anderen Transportmechanismus zu einer anderen Struktur des Druckkopfs migriert.
Tintenstrahldrucker oder Plotter weisen üblicherweise einen Druckkopf auf, der an einem Wagen befestigt ist. Dieser Wagen quert rückwärts und vorwärts über die Breite eines Druckmediums (d. h. üblicherweise Papier oder einen Kunststoff-Graphik-Film, z. B.), während das Medium durch den Drucker oder Plotter geführt wird. Öffnungen an dem Druckkopf werden mit Tinte (oder einem anderen Druckfluid) durch einen oder mehrere Kanäle beliefert, die von einem Reservoir kommunizieren. Energie, die individuell an adressierbare Widerstände angelegt wird (oder andere energiedissipierende Elemente, z. B. piezoelektrische Betätigungseinrichtungen), übertragen Energie zu Tinte, die innerhalb von oder zugeordnet zu ausgewählten Öffnungen ist, wodurch verursacht wird, dass ein Teil der Tinte vorübergehend in eine Dampfphase umgewandelt wird und eine Dampfblase bil det. Somit wird dieser Druckertyp auch manchmal als ein „Blasenstrahldrucker" bezeichnet. Als Ergebnis der Bildung und Ausdehnung der Blase wird ein Teil der Tinte aus der entsprechenden Öffnung hin zu dem Druckmedium ausgestoßen (d. h. es wird ein „Tintenstrahl" gebildet). Wenn die Tinte ausgestoßen wird, fällt die Blase fast gleichzeitig zusammen, wodurch erlaubt wird, dass mehr Tinte aus dem Reservoir den Kanal füllt. Dieser schnelle Ausstoß eines Tintenstrahls aus einer Öffnung und das fast gleichzeitige Zusammenfallen der Blase, die diesen Ausstoß verursacht hat, ermöglicht, dass der Tintenstrahldruckzyklus eine hohe Wiederholrate aufweist.
Kundenforderungen und Wettbewerbsdruck verursachen stetig einen Wunsch nach einem schnelleren Tintenstrahldrucken kombiniert mit einer höheren Auflösung. Somit besteht ein starker Wunsch auf dem Gebiet des Tintenstrahldruckens, die Wiederholungsrate zu erhöhen, mit der Tinte aus einem Druckkopf ausgestoßen werden kann. Das Erhöhen der Wiederholrate erfordert, dass mehr Energie auf die Widerstände in dem Druckkopf ausgeübt wird, wodurch verursacht wird, dass der Druckkopf mehr Wärme ableitet bzw. dissipiert und möglicherweise heißer wird. Wenn der Druckkopf jedoch zu heiß wird, wird die Tinte nicht ordnungsgemäß aus dem Druckkopf ausgestoßen. Das heißt, wenn der Druckkopf zu heiß wird, wird Tinte möglicherweise nicht in der richtigen Menge ausgestoßen oder möglicherweise gar nicht. Dieses Versagen, Tinte ordnungsgemäß aus dem Druckkopf auszustoßen, wird manchmal als ein „Fehlabfeuern" bezeichnet und verursacht eine schlechte Druckqualität.
Zusätzlich dazu kann ein Fehlabfeuern verursachen, dass ein Druckkopf nicht mehr an einer bestimmten Drucköffnung funktioniert, da es möglich ist, dass der elektrische Widerstand in den Leerlauf schaltet. Dieses Ausschalten bzw. in den Leerlauf schalten eines Druckwiderstands ist ähnlich zu dem Durchbrennen einer Sicherung und kann aus einem übermäßigen Temperaturaufbau an den Druckwiderständen resultieren. Dieser Fehlertyp erzeugt einen dauerhaften Verlust einer Druckfähigkeit an dieser Öffnungsposition des Druckkopfs. Ein solcher Verlust einer Druckkopffunktion ist eine große Unannehmlichkeit für den Benutzer, da die Tintenstrahldruckkassette ausgetauscht werden muss, obwohl sie vielleicht fast voll mit Tinte ist. Daher ist es sehr wichtig, Wärme effizienter zu entfernen, die durch die Widerstände oder andere Energiedissipationselemente eines Tintenstrahldruckkopfs erzeugt wird.
Ein anderer Faktor, der gegen das Kühlen der Widerstände oder anderer Energiedissipationselemente eines Tintenstrahldruckkopfs arbeitet, ist das Streben nach höheren Druckdichten. Höhere Druckdichten führen zu einer höheren Auflösung bei den Zeichen eines gedruckten Dokuments oder bei einem Bild und machen die Wiedergabe von Tintenstrahlbildern mit annähernd photographischer Qualität möglich. Wenn sich jedoch die Auflösung eines Tintenstrahldruckkopfs erhöht, muss die Menge an Tinte, die während jeder Abfeuerung einer Öffnung ausgestoßen wird, reduziert werden. Das heißt, das Tintenvolumen bei jedem „Tintenstrahl", der auf das Druckmedium ausgestoßen wird, wird verringert, was eine größere Anzahl von Abfeuerzyklen notwendig macht, um ein bestimmtes Zeichen oder Bild zu drucken. Ferner werden benachbarte Öffnungen näher zueinander bewegt. Dieses Vergrößern der Nähe der benachbarten Öffnungen und ihrer entsprechenden Widerstände oder anderer Energiedissipationselemente bedeutet, dass während einer Operation des Druckkopfs mehr Energie in einem geringeren Materialvolumen dissipiert wird. Somit wird der Betrag an Raum und Masse, der verfügbar ist, um die Restwärme weg von den Energiedissipationselementen oder Widerständen zu bewegen, reduziert.
Im Hinblick auf das oben Genannte ist ersichtlich, dass ein schnelleres Drucken, eine höhere Druckdichte und eine verbesserte Widerstandskühlung alle erwünschte Verbesserungen für einen Tintenstrahldruckkopf sind.
Herkömmliche Tintenstrahldruckköpfe sind ersichtlich in den U.S.-Patenten Nr. 3,930,260; 4,578,687; 4,677,447; 4,943,816; 5,560,837 und 5,706,039. Es wird jedoch angenommen, dass keiner dieser herkömmlichen Tintenstrahldruckköpfe die Kombination, Anordnung und Zusammenwirkung von Komponenten bietet, die bei dem vorliegenden Druckkopf erreicht wird. Genauer gesagt weist keiner dieser herkömmlichen Druckköpfe eine Wärmesenkenstruktur auf, die auch als eine Diffusionsbarriere während der Herstellung des Druckkopfs dient.
Eine zusätzliche, herkömmliche Technik, die sich auf das Herstellen von Halbleiterstrukturen oder auf das Herstellen oder Verwenden von Dünnfilmstrukturen bezieht, ist bekannt gemäß den U.S.-Patenten Nrn. 2,801,375; 3,431,468; 3,518,494; 3,640,782; 3,909,319; 4,542,401; 5,068,697; 5,175,613; 5,294,826; 5,371,404; 5,473,112; 5,589,711; 5,670,420 und 5,751,316. Mit der Ausnahme des Patents '316 jedoch, ist angeblich keine dieser herkömmlichen Techniken mit einem Tintenstrahldruckkopf verwandt. Das Patent '316 bezieht sich angeblich ferner auf einen Druckkopf basierend auf Silizium-(oder eine andere Halbleiter-)Verarbeitungstechnik.
Das EP 0445688 offenbart eine Kunststoffstruktur für einen thermischen Tintenstrahldrucker. Ein Substrat für einen Druckkopf umfasst eine Kunststoffbasis mit einer Metallisierungsschicht, die die Kunststoffbasis überlagert, und einer dielektrischen Struktur, die die Metallisierungsschicht überlagert. Ein Dünnfilmwiderstand ist über dem Substrat angeordnet. Die Metallisierungsschicht hilft beim Bonden der überlagernden Struktur an die Basis und wirkt zu einem gewissen Grad als eine Wärmesenke.
Die US 5,751,316 offenbart eine Wärmesenke für einen Tintenstrahldruckkopf, der einen verbesserten Widerstand gegen die korrodierenden Wirkungen von Tinte aufweist, durch Bilden eines Chromatfilms auf einem kupfer-plattierten Metallsubstrat.
Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Tintenstrahldrucken.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Druckkopf gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Gemäß einem weiteren Aspekt liefert diese Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines integrierten, thermischen Fluidstrahldruckkopfs, wobei dieses Verfahren folgende Schritte aufweist: Bilden eines Substrats mit einer Grundrissform; Bilden einer Dünnfilmstruktur auf dem Substrat; Integrieren in der Dünnfilmstruktur, benachbart zu dem Substrat, einer metallischen Wärmesenkenschicht; und Bilden der metallischen Wärmesenkenschicht, um eine Grundrissform aufzuweisen, die im Wesentlichen dieselbe ist wie und kongruent ist mit der Grundrissform des Substrats, wodurch die Wärmesenkenschicht die gesamte Grundrissform des Substrats im Wesentlichen abdeckt.
Ein wiederum weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft einen Druckkopf zum Ausstoßen von Druckflüssigkeit, wobei der Druckkopf folgende Merkmale aufweist: ein amorphes Substrat, eine Dünnfilmstruktur, die auf dem Substrat getragen wird; und eine Dünnfilm-Funkfrequenz-Abschirmschicht, die zwischen dem Substrat und der Dünnfilmstruktur positioniert ist, wodurch die Funkfrequenz-Abschirmschicht im Wesentlichen verhindert, dass Natrium, ein anderes chemisches Element oder eine chemische Verbindung, von dem Substrat zu der Dünnfilmstruktur transportiert während das Substrats und die Dünnfilmstruktur Hochfrequenzenergie ausgesetzt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beispielhaft Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine diagrammartige Seitenaufrissansicht eines exemplarischen Tintenstrahldruckers ist, der eine exemplarische Tintenstrahldruckkassette mit einem Ausführungsbeispiel eines Druckkopfs verwendet;
2 eine exemplarische Tintenstrahldruckkassette zeigt, die bei dem Drucker aus 1 verwendet werden kann, und die einen Druckkopf umfasst, der die vorliegende Erfindung verkörpert;
3 eine Draufsicht eines Druckkopfabschnitts der Tintenstrahldruckkassette liefert, die in 2 gezeigt ist;
4 eine Draufsicht der Tintenstrahldruckkassette ähnlich zu 3 ist und Abschnitte aufweist, die der Deutlichkeit der Darstellung halber entfernt sind;
5 eine gewissermaßen diagrammartige, fragmentarische Querschnittansicht liefert, entnommen entlang Linie 5-5, und wesentlich vergrößert im Vergleich zu der Darstellung aus 4 gezeigt ist;
6 eine diagrammartige Querschnittansicht eines Abschnitts eines Druckkopfs ist, der die vorliegende Erfindung verkörpert, und während einer Stufe des Herstellungsprozesses, und ähnlich zu dem Abschnitt ist, der in 5 gezeigt ist.
1 zeigt einen exemplarischen Tintenstrahldrucker 10. Dieser Drucker 10 umfasst eine Basis 12, die ein Gehäuse 14 trägt. Innerhalb des Gehäuses 14 befindet sich ein Zuführmechanismus 16 zum steuerbaren Bewegen eines Druckmediums (d. h. Papier) durch den Drucker 10. Der Zuführmechanismus 16 bewegt steuerbar ein Blatt Papier 18 aus einem Papiermagazin 20 entlang eines Druckwegs 22 innerhalb des Druckers 10. Der Drucker 10 umfasst einen Querbewegungsmechanismus 24, der eine Tintenstrahldruckkassette 26 trägt. Der Querbewegungsmechanismus bewegt die Tintenstrahldruckkassette 26 senkrecht zu der Richtung der Bewegung des Papiers 18 (d. h. die Kassette 26 wird senkrecht zu der Ebene aus 2 bewegt). Der Drucker verwendet die Tintenstrahldruckkassette 26 zum steuerbaren Platzieren kleiner Tröpfchen eines Druckfluids (d. h. z. B. Tinte) aus der Tintenstrahldruckkassette 26 auf das Papier 18. Durch Bewegen der Tintenstrahldruckkassette 26 wiederholt vorwärts und rückwärts über das Papier 18, während dieses Papier durch den Zuführmechanismus 16 weiterbewegt wird, können Zeichen oder Bilder steuerbar erzeugt werden durch Ausstoßen der kleinen Tintentröpfchen aus der Kassette 26. Diese kleinen Tintentröpfchen werden in der Form von Tintenstrahlen ausgestoßen, die auf das Papier 18 an gesteuerten Orten auftreffen, um Zeichen und Bilder zu erzeugen, wie Fachleuten auf dem betreffenden Gebiet der Technik bekannt ist.
2 stellt die exemplarische Tintenstrahldruckkassette 26 dar. Diese Tintenstrahldruckkassette 26 umfasst einen Kassettenkörper 28, der eine Fluidlieferanordnung definiert (allgemein bezeichnet durch das Bezugszeichen 30), die Druckfluid (wie z. B. Tinte) zu einem Druckkopf 32 liefert. Der Druckkopf 32 wird durch den Druckkassettenkörper 28 getragen. Die Fluidlieferanordnung 30 kann einen Schwamm 34 umfassen, der in einer Kammer 36 des Körpers 28 getragen wird, und ein Standrohr (nicht gezeigt), das das Druckfluid von der Kammer 36 zu dem Druckkopf 32 übermittelt. Der Druckkopf 32 umfasst eine Druckschaltung 38, die den Druckkopf 32 über Schaltungsspuren 38a und elektrische Kontakte 40 elektrisch mit dem Drucker 10 koppelt. Das heißt, die elektrischen Kontakte 40 stellen individuell einen elektrischen Kontakt mit Zusammenpass-Kontakten (in den gezeichneten Figuren nicht gezeigt) auf dem Querbewegungsmechanismus 24 her und stellen eine elektrische Schnittstelle des Druckkopfs 32 mit der elektrischen Treiberschaltung (wie in den Figuren nicht gezeigt ist) des Druckers 10 bereit.
Individuelle Feinabmessungsöffnungen 42 des Druckkopfs 32 stoßen ein Druckfluid aus, wenn entsprechende Steuersignale an Kontakte 40 angelegt werden. Die Feinabmessungsöffnungen 42 sind in einem Metallplattenbauglied 44 gebildet, das haftend an die zugrunde liegende Struktur (allgemein bezeichnet durch Bezugszeichen 46 und gezeigt in 4) des Druckkopfs 32 angebracht ist. Wie in 4 gezeigt ist, definiert die zugrunde liegende Struktur 46 des Druckkopfs 32 ein Durchgangsloch 48, das Druckfluid aus der Kammer 36 zu einem Hohlraum 50 kommuniziert (am besten ersichtlich in 5), der zwischen der Struktur 46 und einem Abschnitt des Plattenbauglieds 44 gebildet ist.
Die Struktur des Druckkopfs 32 ist in 3–6 gezeigt, betrachtet in Verbindung miteinander. Der thermische Tintenstrahldruckkopf 32 aus 3–6 umfasst ein Substrat 52 (am besten ersichtlich in 5 und 6), das am bevorzugtesten als eine Glasplatte gebildet ist (d. h. einem amorphen, im Allgemeinen nicht leitfähigen Material). Bei diesem exemplarischen, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Substrat 52 im Allgemeinen rechteckig in der Draufsicht, obwohl die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Wiederum vorzugsweise ist dieses Glassubstrat ein kostengünstiger Typ aus Natron/Kalk-Glas (d. h. wie normales Fensterglas), was den Druckkopf 32 sehr wirtschaftlich herzustellen macht. Der Druckkopf 32 ist besonders wirtschaftlich und kostengünstig herzustellen, wenn er im Vergleich zu Druckköpfen betrachtet wird, die herkömmliche Techniken verwenden, die ein Substrat aus Silizium oder anderen kristallinen Halbleitermaterialien benötigen.
Auf dem Glassubstrat 52 ist eine Dünnfilmstruktur 54 aus mehreren Schichten gebildet. Wie weiter erklärt wird, wird während der Herstellung des Druckkopfs 32 diese Dünnfilmstruktur 54 im Wesentlichen aus mehreren Dünnfilmschichten gebildet, die eine nach der anderen und aufeinander aufgebracht werden, und wobei jede derselben die Grundrissform des Substrats vollständig abdeckt und mit derselben kon gruent ist. Diese Grundrissform des Substrats 52 ist wiederum in 3 und 4 gezeigt. Sobald Ausgewählten aus diesen Dünnfilmschichten auf dem Substrat 52 gebildet sind, werden nachfolgende Strukturierungs- und Ätzoperationen verwendet, um die Kontakte 40 und Druckschaltung 38 zu definieren, wie z. B. nachfolgend weiter erklärt wird.
Die Dünnfilmstruktur 54 umfasst eine metallische Multifunktions-Wärmesenke, eine Hochfrequenzabschirmung und eine Diffusionsbarriere-Dünnfilmschicht 56 (wie am besten in 5 und 6 gezeigt ist), die auf dem Substrat 52 aufgebracht ist. Die Schicht 56 deckt die gesamte Grundrissform des Substrats 52 ab und ist vorzugsweise aus Chrom gebildet, das ungefähr 1–2 μm dick ist. Alternativ kann die Schicht 52 aus anderen Metallen und Legierungen gebildet sein. Die Dünnfilmwärmesenke, die HF-Abschirmung und die Diffusionsbarriereschicht 56 können aus Aluminium, Chrom, Kupfer, Gold, Eisen, Molybdän, Nickel, Palladium, Platin, Tantal, Titan, Wolfram, einem feuerfesten Metall oder Legierungen dieser oder anderer Metalle gebildet sein.
Auf der metallischen Dünnfilmschicht 56 ist eine Isolator-Dünnfilmschicht 58 gebildet. Die Isolatorschicht 58 ist vorzugsweise aus Siliziumoxyd gebildet und ist ungefähr 1–2 μm dick. Wiederum deckt diese Isolatorschicht 58 die gesamte Grundrissform des Substrats 52 ab und ist kongruent mit derselben.
Als Nächstes wird auf dem Substrat 52 und auf der Isolatorschicht 56 eine Widerstands-Dünnfilmschicht 60 gebildet. Die Dünnfilm-Widerstandsschicht ist vorzugsweise aus einer Tantal-, Aluminium-Legierung gebildet und ist vorzugsweise ungefähr 600 Angström dick. Diese Widerstands-Dünnfilmschicht 60 ist gebildet, um die gesamte Grundrissform des Substrats 52 abzudecken und mit derselben kongruent zu sein, bleibt aber nicht so umfassend. Das heißt, die Widerstandsschicht 60 wird später strukturiert und zurückgeätzt, bis sie nur einen Bereich abdeckt, der kongruent mit den Spuren 38a der gedruckten Schaltung 38, mit jedem der Kontakte 40 und mit jedem der Mehrzahl von Druckwiderstandsbereichen 62 ist (am besten ersichtlich in 5 und allgemein angezeigt mit dem Pfeil-Bezugszeichen 62 in 4).
Über der unstrukturierten und ungeätzten Widerstandsschicht 60 wird als Nächstes eine Metallischer-Leiter-Dünnfilmschicht 64 gebildet. Diese Metallischer-Leiter-Dünnfilmschicht 64 ist vorzugsweise aus einer aluminiumbasierten Legierung gebildet und ist ungefähr 0,5 μm dick. Diese Metallischer-Leiter-Schicht 64 wird wiederum anfänglich gebildet, um die gesamte Grundrissform des Substrats 52 abzudecken und mit derselben kongruent zu sein. Diese Leiterschicht 64 wird jedoch auch später strukturiert und zurückgeätzt, um nur den Bereich abzudecken, der die Spuren 38a einer Druckschaltung 38 definiert und die Kontakte 40 definiert. Genauer gesagt wird die Leiterschicht 64 zuerst an dem Ort der Druckwiderstände 62 weggeätzt, so dass ein Teil der Dünnfilm-Widerstandsschicht 60, der zwischen den Spuren 38a der Druckschaltung 38 gespannt ist, nur den Leitweg zwischen diesen Spuren liefert. Später wird die Ätzoperation weiter ausgeführt, wodurch sowohl die leitfähige Schicht 64 als auch die darunter liegende resistive Schicht 60 über der gesamten Grundrissform des Substrats 52 entfernt werden, außer an den Orten der Spuren 38 und der Kontaktanschlussflächen 40. Diese Ätzoperation lässt die Spuren 38a und die Kontaktanschlussflächen 40 als Relief auf der isolierenden Schicht 58 stehen und ist aus einer Betrachtung von 5 ersichtlich.
Dementsprechend und im Hinblick auf das oben Genannte ist verständlich, dass während einer Operation des Druckkopfs 32, wenn ein Strom zwischen zwei der Kontakte 40 angelegt ist, der über Spuren 38a zu gegenüberliegenden Seiten von einem der Druckwiderstände 62 führt, der Strom zu und von dem entsprechenden Druckwiderstand 62 in den Spuren der Druckschaltung 38 durch eine Kombination der Leiter- Dünnfilmschicht 64 und der darunter liegenden Widerstands-Dünnfilmschicht 60 getragen wird. Da die leitfähige Schicht 64 einen viel niedrigeren Widerstand aufweist als die resistive Schicht 60, fließt ein Großteil dieses Stroms in der Schicht 64. An dem Druckwiderstand 62 selbst ist jedoch nur die darunter liegende Widerstandsschicht 64 verfügbar, um den Strom zu tragen (die darüber liegende leitfähige Schicht 64 wurde lokal weggeätzt). Die Druckwiderstände 62 sind Feinabmessungsbereiche der resistiven Schicht 60. Somit kann verursacht werden, dass diese Druckwiderstände 60 Energie schnell dissipieren und Wärme abgeben. Auch im Hinblick auf 3 und unter Berücksichtigung, dass die metallische Wärmesenkenschicht 56 im Wesentlichen die gesamte Grundrissform des Substrats 52 abdeckt, ist jedoch verständlich, dass diese Wärmesenkenschicht sowohl den Widerständen 62 zugrunde liegt, um Wärme aus diesen Widerständen zu absorbieren, als auch einen großen Bereich aufweist (d. h. im Wesentlichen den gesamten Draufsichtbereich des Druckkopfs 32), aus dem überschüssige Wärme dissipiert werden soll. Somit behält der Druckkopf 32 während der Operation eine wünschenswert niedrige Temperatur bei und kann mit Abfeuerwiederholungsraten arbeiten, die mit herkömmlichen Druckköpfen unter Verwendung eines Glassubstrats nicht möglich sind.
Da 6 in fragmentarischer Querschnittansicht darstellt, resultiert ein erster Herstellungszwischenartikel 66 aus den oben beschriebenen Herstellungsschritten vor den oben beschriebenen Strukturierungs- und Ätzschritten und vor der Bildung des Durchgangslochs 48. Dieser erste Herstellungszwischenartikel umfasst das Substrat 52 und die Dünnfilmschichten 56, 58, 60 und 64, wobei jede derselben die gesamte Grundrissform des Substrats 52 abdeckt und kongruent mit derselben ist. Dieser erste Herstellungszwischenartikel 66 wird den Strukturier- und Ätzprozessen unterzogen, die oben beschrieben sind, um einen zweiten Herstellungszwischenartikel 68 zu erzeugen, im Wesentlichen, wie er in 4 und 5 ersichtlich ist. Auf diesem zweiten Herstellungszwischenartikel 68 wird ein Paar aus Passivierungs-Dünnfilmschichten 70 gebildet, wie am besten in 5 gezeigt ist, und die in 6 mit gestrichelten Linien angezeigt sind. Diese Passivierungs-Dünnfilmschicht 70 umfasst eine erste Teilschicht 70a aus Siliziumnitrid, gefolgt von einer zweiten Teilschicht 70b aus Siliziumkarbid. Wie 5 fragmentarisch darstellt, erfordert die Fertigstellung des Druckkopfs 32 nur die haftende Anbringung des Metallplattenbauglieds 44 mit den Drucköffnungen 42 in Ausrichtung mit den Druckwiderständen 62.
Im Hinblick auf das oben Genannte werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die Dünnfilmstruktur 54 auf dem Substrat 52 unter Verwendung einer Vielzahl von Techniken gebildet werden kann. Diese Techniken umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Sputtern und plasma-verbesserte, chemische Dampfaufbringung (PECVD; plasma enhanced chemical vapor deposition) (d. h. physische Dampfaufbringung. Siehe Thin-film Processes II, J. L. Vossen & W. Kern, Editierer, Academic Press, New York, 1991, Kapitel 2–4). Während einem oder mehrerer dieser Aufbringungsprozesse kann das Arbeitsstück, das zu dem ersten und zweiten Herstellungszwischenartikel wird, die zu einem fertigen Druckkopf 32 werden, einer Hochfrequenzenergie ausgesetzt werden. Insbesondere während der Bildung der Passivierungsschichten 70a und 70b wird der zweite Herstellungszwischenartikel 68 erhöhten Temperaturen und einer Hochfrequenzenergie ausgesetzt, um die Aufbringung dieser Schichten zu unterstützen. Während der Artikel 68 einer Hochfrequenzenergie bei erhöhter Temperatur ausgesetzt wird, dient die metallische Wärmesenkenschicht 56 als eine Hochfrequenzabschirmung, die möglicherweise die lokalisierte Erwärmung von Bereichen des Substrats verhindert, die eine vergleichbar höhere Leitfähigkeit aufweisen, und verhindern, dass Natrium oder ein anderes chemisches Element oder eine Verbindung, die in dem Natron/Kalk-Glas-Substrat 52 vorhanden ist, in die anderen Dünnschichtstrukturen des Druckkopfs transportiert wird. Genauer gesagt, wo nicht verhindert wird, dass dieses Natrium oder ein anderes chemisches Element oder eine Verbindung teilweise in die Passivierungsschicht 70 transportiert wird, könnten das Natrium oder ein anderes chemisches Element oder eine Verbindung eine Beschädigung bei der Passivierungsschicht verursachen, an der diese Schicht einer Kavitation nicht lange widerstehen würde, die in dem Druckfluid jedes Mal auftritt, wenn eine Blase nach einem Tintenstrahlausstoß zusammenfällt. Da jedoch die Wärmesenkenschicht 56 die gesamte Grundrissform des Druckkopfs 32 abdeckt, besteht kein Ort, wo Natrium, ein anderes chemisches Element oder eine Verbindung aus dem Glassubstrat 52 in die Dünnfilmstrukturen über dieser metallischen Wärmesenkenschicht 56 transportiert werden können (z. B. durch Diffusion). Somit wird eine Verschmutzung der Dünnfilmstruktur 54 mit Natrium, einem anderen chemischen Element oder mit einer chemischen Verbindung aus dem Glassubstrat 52 verhindert.
Die Offenbarungen in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 09/459,999, aus der diese Anmeldung Priorität beansprucht, und in der Zusammenfassung, die diese Anmeldung begleitet, sind hierin durch Bezugnahme aufgenommen.

Claims

Ein Druckkopf (32) zum Ausstoßen von Druckfluid, wobei der Druckkopf folgende Merkmale aufweist: ein Substrat (52), das aus Glas mit einer Grundrissform gebildet ist; und eine Dünnfilmstruktur (54), die auf dem Substrat (52) getragen ist, wobei die Dünnfilmstruktur (54) folgendes umfasst: eine metallische Wärmesenkenschicht (56) benachbart zu dem Substrat (52), wobei die metallische Wärmesenkenschicht (56) eine Grundrissform aufweist, die im Wesentlichen gleich zu und kongruent mit der Grundrissform des Substrats (52) ist, wodurch die Wärmesenkenschicht (56) im Wesentlichen die gesamte Grundrissform des Substrats (52) abdeckt; und eine Passivierungsschicht (70), wobei die Passivierungsschicht (70) im Wesentlichen frei von Natrium ist, das von dem Glassubstrat (52) migriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Wärmesenkenschicht (56) als eine Diffusionsbarriere wirkt, die im Wesentlichen eine Migration von Natrium von dem Glassubstrat (52) in die Passivierungsschicht (70) verhindert.
Ein Druckkopf gemäß Anspruch 1, bei dem die metallische Wärmesenkenschicht (56) aus einem Metall gebildet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: Chrom, Gold, Palladium, Platin und Legierungen derselben.
Ein Druckkopf gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die metallische Wärmesenkenschicht (56) eine Schnittstelle mit dem Substrat (52) bildet; wobei die Dünnfilmstruktur (54) eine isolierende Schicht (58), die eine Schnittstelle mit der metallischen Wärmesenkenschicht (56) bildet; eine resistive Schicht (60), die eine Schnittstelle mit der isolierenden Schicht (58) bildet; eine leitfähige Schicht (64), die eine Schnittstelle mit der resistiven Schicht (60) bildet; und die Passivierungsschicht (70) umfasst.
Ein Druckkopf gemäß Anspruch 3, bei dem die isolierende Schicht (58) Siliziumoxid umfasst.
Ein Druckkopf gemäß Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem die resistive Schicht (60) eine Tantal-Aluminium-Legierung umfasst.
Ein Druckkopf gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die leitfähige Schicht (64) Aluminium umfasst.
Ein Druckkopf gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckkopf (32) durch eine Fluiddruckkassette (26) zum Ausstoßen von Druckfluid auf ein Druckmedium getragen ist, wobei die Druckkassette (26) folgende Merkmale aufweist: einen Kassettenkörper (28), der eine Druckfluidkammer (36) und eine Druckfluid-Lieferanordnung (30) bereitstellt; wobei der Druckkopf (32) ein Druckfluid von der Druckfluidkammer (36) über die Druckfluid-Lieferanordnung Lieferanordnung (30) empfängt und steuerbar dieses Druckfluid auf das Druckmedium ausstößt.
Ein Druckkopf gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wärmesenkenschicht (56) einen Dünnfilm-Hochfrequenz-Abschirmabschnitt bereitstellt, der zwischen dem Substrat (52) und dem Rest der Dünnfilmstruktur (54) positioniert ist; wodurch der Hochfrequenz-Abschirmabschnitt im Wesentlichen verhindert, dass Natrium, ein anderes chemisches Element oder eine chemische Verbindung von dem Substrat (52) zu dem Rest der Dünnfilmstruktur (54) transportiert wird, während das Substrat und die Dünnfilmstruktur einer Hochfrequenzenergie ausgesetzt sind.