DE60034967T2

DE60034967T2 - Tintenstrahldruckkopf mit bewegender düse und externem betätiger

Info

Publication number: DE60034967T2
Application number: DE60034967T
Authority: DE
Inventors: Kia Balmain Silverbrook
Original assignee: Silverbrook Research Pty Ltd
Current assignee: Silverbrook Research Pty Ltd
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: CN1205035C; AU2005200189B2; ZA200209790B; AU2005200189A1; IL153028A; IL166919A; US20070057994A1; EP1301344A1; CN1452553A; WO2001089839A1; EP1301344B1; ATE362847T1; US7766459B2; US20080151002A1; US8104874B2; JP2003534167A; US7152962B1; AU2000247313B2; US7357485B2; IL153028A0

Description

Feld der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldruckköpfe. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf einen Tintenstrahldruckkopf, welcher eine Düsenmatrix hat und wobei jede Düse eine bewegliche Düse mit einem extern angeordneten Betätigungselement hat.
Hintergrund der Erfindung
WO 99-03680 beschreibt grundsätzlich eine bewegliche Düse. Solch eine bewegliche Düsenbaugruppe wird durch die Mittel eines magnetisch reagierenden Bauelementes, zum Erreichen einer Auslenkung der beweglichen Düse, betätigt und somit eine Tintenausgabe zu erreichen.
Ein Problem mit dieser Anordnung ist, dass es notwendig ist, dass einige Teile der Baugruppe hydrophob behandelt sein müssen, um den Eintritt von Tinte in den Bereich des Betätigungselementes zu verhindern.
Ein bewegliches Düsen-Typ-Bauelement ist da vorgesehen, wo die Notwendigkeit von hydrophober Behandlung ausgeschlossen ist.
US 5,828,394 beschreibt einen Flüssigkeitstropfenejektor, welcher eine Wand, welche durch eine dünne elastische Membran mit einer darin enthaltenen Ausflussöffnung definiert ist, umfasst. Die Membran oszilliert in Resonanz auf den Antrieb eines piezoelektrischen Signalgebers. Die Oszillation verursacht die Ausgabe von Tinte durch die Ausflussöffnung.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist ein Tintenstrahldruckkopf vorgeschlagen, welcher ein Substrat umfasst;
mindestens eine auf dem Substrat angeordnete Düse, die eine Düsenöffnung definiert, wobei die Düsenöffnung mit einer Düsenkammer in Verbindung steht, und wobei die mindestens eine Düse bezüglich des Substrats verlagerbar ist, um auf Abruf einen Tintenausstoß aus der Düsenkammer durch die Düsenöffnung zu bewerkstelligen; und
ein extern zur Düse angeordnetes Betätigungselement zur Steuerung der Verlagerung der Düse, gekennzeichnet durch ein Verbindungselement, welches das Betätigungselement mit der Düse verbindet.
In dieser Spezifikation ist der Begriff „Düse" als Element zu verstehen, das eine Öffnung definiert, und nicht als Öffnung selbst.
Der Druckkopf kann eine in einen Boden der Düsenkammer definierte Tinteneinlassöffnung, eine Begrenzungswand, welche die Öffnung umgibt und einen zweiten Teil der Umfangswand der Düsenkammer definiert, umfassen. Es versteht sich, dass der Kragenteil im Bezug zum Substrat verlagerbar ist, insbesondere zum und vom Substrat weg, um jeweils die Tintenausgabe und Düsenkammerwiederbefüllung zu beeinflussen. Jene Begrenzungswand kann dann als verhinderndes Mittel zum Verhindern von Tintenleckage aus der Kammer dienen. Vorzugweise hat die Begrenzungswand ein inwärts gerichtetes Lippenteil oder Nockenteil, welches aufgrund der Viskosität der Tinte und dem Freiraum zwischen dem Lippen- und Kragenteil als Siegelgegenstand dient, um Tintenausgabe, wenn die Düse zum Substrat ausgerichtet ist, zu verhindern.
Vorzugsweise ist das Betätigungselement ein Wärmekurvenbetätigungselement. Das Wärmekurvenbetätigungselement kann von zwei Trägern gebildet werden, wobei einer ein aktiver Träger ist und der andere ein passiver Träger ist. Mit „aktivem Träger" ist gemeint, dass ein Strom auf Aktivierung des Betätigungselementes hin veranlasst wird, durch den aktiven Träger zu fließen, wohingegen es keinen Stromfluss im passiven Träger gibt. Es ist einzusehen, dass das Betätigungselement aufgrund der Bauweise veranlasst wird, sich aufgrund von Widerstandserhitzung auszudehnen, wenn ein Strom durch den aktiven Träger fließt. Aufgrund des Faktes, dass der passive Träger fest ist, wird eine Krümmungsbewegung an das Verbindungselement weitergegeben, um die Ausrichtung der Düse zu beeinflussen.
Die Träger können an einem Ende mit einer auf dem Substrat aufgebrachten und sich von dort nach oben erstreckenden Verankerung verankert sein und an ihren entgegen gesetzten Enden mit dem Verbindungselement verbunden sein. Das Verbindungselement kann einen Arm umfassen, wovon ein erstes Ende mit dem Betätigungselement verbunden ist, wobei die Düse auf freitragende Weise mit einem entgegengesetzten Ende des Arms verbunden ist. Somit wird ein Biegemoment an dem ersten Ende des Armes auf das entgegengesetzte Ende des Armes übertragen, um die gewünschte Ausrichtung der Düse zu beeinflussen.
Der Druckkopf kann eine Vielzahl von auf dem Substrat angeordneten Düsen mit ihrem jeweilig zugehörigem Betätigungselement und Verbindungselement umfassen. Jede Düse mit ihrem zugehörigen Betätigungselement und Verbindungselement kann eine Düsenanordnung bilden.
Der Druckkopf kann durch planarmonolithische Abscheidung, Litographie- und Ätzprozesse geformt sein und insbesondere können die Düsenanordnungen durch diese Prozesse auf den Druckkopf geformt sein.
Das Substrat kann eine integrierte Antriebsschaltungsschicht umfassen. Die integrierte Antriebsschaltungsschicht kann durch Benutzung eines CMOS Fabrikationsprozesses geformt sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun als Beispiel in Bezug auf die angehängten schematischen Zeichnungen beschrieben, worin:
1 zeigt eine dreidimensionale, schematische Ansicht von einer Düsenanordnung für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 bis 4 zeigen eine dreidimensionale, schematische Abbildung eines Betriebes von einer Düsenanordnung aus 1;
5 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Düsenmatrix, welche den Tintenstrahldruckkopf bildet;
6 zeigt in einem vergrößerten Maßstab einen Teil von der Matrix aus 5;
7 zeigt eine dreidimensionale Ansicht von einem Tintenstrahldruckkopf, welcher einen Düsenschutz umfasst;
8a bis 8r zeigen dreidimensionale Ansichten der Schritte zur Herstellung einer Düsenanordnung von einem Tintenstrahldruckkopf;
9a bis 9r zeigen Schnittansichten der Herstellungsschritte;
10a bis 10k zeigen Layouts der Masken, welche in verschiedenen Schritten des Herstellungsprozesses benutzt werden;
11a bis 11c zeigen dreidimensionale Ansichten eines Betriebes der Düsenanordnung, welche gemäß der Methoden der 8 und 9 hergestellt wurde; und
12a bis 12c zeigen Seitenschnittansichten eines Betriebes der Düsenanordnung, welche gemäß den Methoden der 8 und 9 hergestellt wurde.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Zunächst ist, bezogen auf 1 der Zeichnungen, eine Düsenanordnung gemäß der Erfindung abgebildet, welche üblicherweise mit Referenznummer 10 gekennzeichnet ist. Ein Tintenpatronendruckkopf hat eine Vielzahl von Düsenanordnungen 10, welche auf einem Silikonsubstrat 16 in einer Matrix 14 angeordnet sind (5 und 6). Die Matrix 14 wird unten detaillierter beschrieben.
Die Anordnung 10 umfasst ein Silikonsubstrat oder Wafer 16, auf welchem eine dielektrische Schicht 18 aufgebracht ist. Eine CMOS Abschaltungsschicht 20 ist auf der dielektrischen Schicht 18 aufgebracht.
Jede Düsenanordnung 10 umfasst eine Düse 22, welche eine Düsenöffnung 24 definiert, ein Verbindungsteil in Form eines Hebelarmes 26 und ein Betätigungselement 28. Der Hebelarm 26 verbindet das Betätigungselement 28 mit der Düse 22.
Wie in größeren Einzelheiten in den 2 bis 4 der Zeichnungen gezeigt, umfasst die Düse einen Kopfteil 30 mit einem vom Kopfteil 30 abhängigen Kragenteil 32. Das Kragenteil 32 formt einen Teil einer Umfangswand von der Düsenkammer 34 (2 bis 4 der Zeichnungen). Die Düsenöffnung 24 steht in Flüssigkeitsverbindung mit der Düsenkammer 34. Es ist anzumerken, dass die Düsenöffnung 24 von einer erhöhten Kante 36 umgeben ist, welche einen Wulstrand 38 (2) von der Tintenmenge 40 in der Düsenkammer 34 „festhält".
Eine Tinteneinlassöffnung 42 (am deutlichsten in 6 der Zeichnungen gezeigt) ist in einen Boden 46 der Düsenkammer 34 festgelegt. Die Öffnung 42 ist in Flüssigkeitskommunikation mit einem durch das Substrat 16 definierten Tinteneinlasskanal 48.
Ein Wandteil 50 begrenzt die Öffnung 42 und erstreckt sich vom Bodenteil 46 aufwärts. Das Kragenteil 32 der Düse 22 definiert, wie oben angedeutet einen ersten Teil einer Umfangswand der Düsenkammer 34 und das Wandteil 50 definiert einen zweiten Teil von einer Umgrenzungswand der Düsenkammer 34.
Die Wand 50 hat an ihrem freien Ende eine inwärts gerichtete Lippe 52, welche als Flüssigkeitssiegel dient, welches das Auslaufen von Tinte verhindert, wenn die Düse 22 ausgerichtet wird, was weiter unten detaillierter beschrieben wird. Es ist ersichtlich, dass aufgrund der Viskosität der Tinte 40 und der kleinen Dimensionen des Freiraumes zwischen Lippe 52 und Kragenteil 32, die inwärts gerichtete Lippe 52 und Oberflächenspannung als ein Siegel fungieren, um das Auslaufen von Tinte aus der Düsenkammer 34 m verhindern.
Das Betätigungselement 28 ist ein Wärmekurvenbetätigungselement und ist mit einem Anker 54 verbunden, welcher sich vom Substrat 16, oder insbesondere von der CMOS Abschaltungsschicht 20, aufwärts erstreckt. Der Anker 54 ist auf leitenden Auflagern befestigt, was eine elektrische Verbindung mit dem Betätigungselement liefert.
Das Betätigungselement 28 umfasst einen ersten, aktiven Träger 58, welcher über dem zweiten, passiven Träger 60, angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind beide Träger 58 und 60 aus, oder enthalten ein leitendes Keramikmaterial wie Titannitrid (TiN).
Beide Träger 58 und 60 sind mit ihren ersten Enden am Anker 54 verankert, und ihre entgegengesetzten Enden sind mit dem Arm 26 verbunden. Wenn ein Strom veranlasst wird durch den aktiven Träger 58 zu fließen, resultiert daraus Wärmeausdehnung des Trägers 58. Während sich der passive Träger 60, durch welchen es keinen Stromfluss gibt, nicht im selben Maß ausdehnt, wird ein Biegemoment geschaffen, welcher den Arm 26 und folglich die Düse 22 veranlasst abwärts zum Substrat 16, wie in 3 der Zeichnungen gezeigt, ausgerichtet zu werden. Das verursacht eine wie bei 62 in 3 gezeigte Ausgabe von Tinte durch die Düsenöffnung 24. Wenn die Wärmequelle vom aktiven Träger 58 entfernt wird, z.B. stoppen des Stromflusses, kehrt die Düse 22, wie in 4 der Zeichnungen gezeigt, in ihre Ruheposition zurück. Wenn die Düse 22 in ihre Ruheposition zurückkehrt, wird als Ergebnis des Brechens des Tintentröpfchenansatzes, wie bei 66 in 4 der Zeichnungen dargestellt, ein Tintentröpfchen 64 geformt. Das Tintentröpfchen 64 wandert dann auf das Printmedium, wie ein Blatt Papier. Als Folge der Entstehung des Tintentröpfchens 64 wird ein „negativer" Wulstrand, wie bei 68 in 4 der Zeichnungen dargestellt, gebildet. Dieser „negative" Wulstrand 68 führt zu einem Zufluss von Tinte 40 in die Düsenkammer 34, sodass ein neuer Wulstrand 38 (2) zur Bereitschaft der nächsten Tintenausgabe aus der Düsenanordnung 10 ausgebildet wird.
Bezogen auf die 5 und 6 der Zeichnungen, wird die Düsenmatrix 14 detaillierter beschrieben. Die Matrix 14 ist ein Vierfarbdruckkopf. Dementsprechend umfasst die Matrix 14 vier Gruppen 70 von Düsenanordnungen, eine für jede Farbe. Jede Gruppe 70 hat seine Düsenanordnungen 10 in zwei Reihen 72 und 74 angeordnet. Eine dieser Gruppen 70 wird in 6 der Zeichnungen detaillierter gezeigt.
Um eine dichte Anordnung der Düsenanordnungen 10 in den Reihen 72 und 74 zu ermöglichen, werden die Düsenanordnungen 10 in Reihe 74 hinsichtlich der Düsenanordnungen 10 der Reihe 72 ausgeglichen oder versetzt angeordnet. Außerdem werden die Düsenanordnungen 10 in Reihe 72 in ausreichend weiten Abständen voneinander angeordnet, um den Hebelarmen 26 der Düsenanordnungen 10 in der Reihe 74 zu ermöglichen, zwischen benachbarte Düsen 22 der Anordnungen 10 in Reihe 72 zu passen. Es ist zu beachten, dass jede Anordnung 10 im Wesentlichen hantelförmig ist, sodass die Düsen 22 in der Reihe 72 mit den Düsen 22 und den Betätigungselementen 28 von benachbarten Düsenanordnungen 10 in der Reihe 74 verschachtelt sind.
Weiterhin ist, um eine dichte Anordnung der Düsen 22 in den Reihen 72 und 74 zu ermöglichen, jede Düse 22 im Wesentlichen sechseckig.
Es sollte einem Fachmann ersichtlich sein, dass, wenn die Düsen 22 während des Gebrauchs zum Substrat 16 hin ausgerichtet werden, aufgrund dessen, dass die Düsenöffnung 24 einen kleinen Winkel in Hinsicht auf die Düsenkammer 34 hat, die Tinte ein klein wenig außerhalb des Lots ausgegeben wird. Es ist ein Vorteil der in 5 und 6 der Zeichnungen gezeigten Anordnung, dass sich die Betätigungselemente 28 der Düsenanordnungen 10 in den Reihen 72 und 74 in dieselbe Richtung zu einer Seite der Reihen 72 und 74 erstrecken. Folglich sind die Tintentröpfchen, welche von den Düsen 22 der Reihe 72 ausgegeben werden und die Tintentröpfchen, welche von den Düsen 22 der Reihe 74 ausgegeben werden, parallel zueinander, was in einer verbesserten Druckqualität resultiert.
Ebenso hat das Substrat 16, wie in 5 der Zeichnungen gezeigt, darauf angebrachte Bindungsauflager 76, welche durch die Auflager 76 die elektrischen Verbindungen zu den Betätigungselementen 28 der Düsenanordnungen 10 liefern. Diese elektrischen Verbindungen werden durch die CMOS Schicht (nicht gezeigt) gebildet.
Bezogen auf 7 der Zeichnungen ist ein Aufbau der Erfindung gezeigt. In Bezug auf vorige Zeichnungen beziehen sich, solange nicht anders angegeben, gleiche Referenznummern auf gleiche Teile.
In diesem Aufbau ist ein Düsenschutz 80 auf das Substrat 16 der Matrix 14 aufgebracht. Der Düsenschutz 80 umfasst ein Hauptteil 82, in das eine Vielzahl von Durchgängen 84 geformt ist. Die Durchgänge 84 sind passend zu den Düsenöffnungen 24 der Düsenanordnungen 10 der Matrix 14, so, dass wenn Tinte aus einer der Düsenöffnungen 24 ausgegeben wird, kommt die Tinte durch den zugehörigen Durchgang 84, bevor sie auf das Printmedium auftrifft.
Das Hauptteil ist durch Glieder oder Streben 86 in gesperrter Verbindung relativ zu den Düsenanordnungen 10 angebracht. Eine der Streben 86 hat eine darin definierte Lufteinlassöffnung.
Während des Gebrauchs, wenn die Matrix in Betrieb ist, wird Luft durch die Einlassöffnungen 88 eingespeist, um zusammen mit der Tinte, welche durch die Durchgänge wandert, durch die Durchgänge gepresst zu werden.
Die Tinte wird nicht von der Luft mitgerissen, obwohl die Luft mit einer anderen Geschwindigkeit als der der Tintentröpfchen 64 durch die Durchgänge 84 gepresst wird. Zum Beispiel werden die Tintentröpfchen 64 mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 3 m/s von den Düsen ausgegeben. Die Luft wird mit ungefähr 1 m/s durch die Durchgänge eingespeist.
Der Zweck der Luft ist es, die Durchgänge von fremden Partikeln freizuhalten. Es besteht eine Gefahr, dass diese Partikel, wie Staubpartikel, auf die Düsenanordnungen 10 fallen könnten und ihre Funktion nachhaltig schädigen. Mit der Vorkehrung von Lufteinlassöffnungen 88 im Düsenschutz 80 ist dieses Problem weitestgehend ausgeschlossen.
Bezogen auf die 8–10 der Zeichnungen ist nun ein Prozess zum Fertigen der Düsenanordnungen beschrieben.
Beginnend mit dem Silikonsubstrat oder Wafer 16, wird die dielektrische Schicht 18 auf der Oberfläche von dem Wafer aufgebracht. Die dielektrische Schicht ist von ungefähr 1,5 Mikrometer CVD-Oxid Art. Dann wird Abdecklack auf die Schicht 18 aufgetragen und die Schicht 18 wird der Maske 100 ausgesetzt und wird anschließend entwickelt.
Nachdem die Schicht entwickelt wurde, wird sie bis auf die Silikonschicht 16 plasmageätzt. Der Abdecklack wird dann abgeschliffen und die Schicht 18 wird gesäubert. Dieser Schritt definiert die Tinteneinlassöffnung 42.
In 8b der Zeichnungen werden ungefähr 0,8 Mikrometer Aluminium 102 auf die Schicht 18 aufgebracht. Abdecklack wird aufgebracht und das Aluminium 102 wird der Maske 104 ausgesetzt und entwickelt. Das Aluminium 102 wird bis zur Oxidschicht 18 plasmageätzt, der Abdecklack wird abgeschliffen und die Baugruppe gereinigt. Dieser Schritt liefert die Bindungsauflager und schaltet sie mit dem Tintenstrahlbetätigungselement 28 zusammen. Diese Zusammenschaltung ist zwischen einem NMOS Ansteuerungstransistor und einer Energieebene, wobei die Verbindungen in der CMOS Schicht (nicht gezeigt) gemacht wurden.
Ungefähr 0,5 Mikrometer PECVD Nitrid werden auf die CMOS Abschaltungsschicht 20 aufgebracht. Abdecklack wird aufgebracht und die Schicht 20 wird der Maske 106 ausgesetzt, wonach sie entwickelt wird. Nach der Entwicklung wird das Nitrid bis zur Aluminiumschicht 102, und in dem Gebiet der Einlassöffnung bis zur Silikonschicht 16 plasmageätzt. Der Abdecklack wird abgeschliffen und die Baugruppe gesäubert.
Eine Schicht 108 aus Opfermaterial wird auf die Schicht 20 aufgetragen. Die Schicht 108 ist aus 6 Mikrometer photosensitivem Polyimid oder ungefähr 4 Mikrometer Hochtemperaturabdecklack. Die Schicht 108 wird schwach gebrannt und wird dann der Maske 110 ausgesetzt, wonach sie entwickelt wird. Die Schicht 108 wird dann bei 400 Grad Celsius eine Stunde stark gebrannt, wenn die Schicht 108 aus Polyimid besteht, oder mehr als 300 Grad Celsius, wenn die Schicht 108 Hochtemperaturabdecklack ist. Es ist anzumerken, das in den Zeichnungen die durch Schrumpfung verursachte musterabhängige Verzerrung in die Beschreibung der Darstellung der Maske 110 aufgenommen ist.
Im nächsten Schritt, gezeigt in 8e der Zeichnungen, wird eine zweite Opferschicht 112 aufgetragen. Die Schicht ist entweder aus 2 Mikrometer photosensitivem Polyimid welches aufgetragen wurde, oder ungefähr 1,3 Mikrometer Hochtemperaturabdecklack. Die Schicht 112 wird schwach gebrannt und wird dann der Maske 114 ausgesetzt. Nach dem Aussetzen der Maske 114, wird die Schicht 112 entwickelt. In dem Fall, dass die Schicht 112 aus Polyimid ist, wird die Schicht 112 bei 400 Grad Celsius für ungefähr eine Stunde hart gebrannt. Wenn die Schicht 112 Abdecklack ist, wird sie bei mehr als 300 Grad Celsius für ungefähr eine Stunde hart gebrannt.
Dann wird eine mehrlagige 0,2 Mikrometer dicke Metallschicht aufgebracht. Ein Teil der Schicht 116 formt den passiven Träger 60 des Betätigungselementes 28.
Die Schicht wird durch Aufsprühen von 1.000 Angström Titannitrid (TiN) bei rund 300 Grad Celsius gefolgt vom Aufsprühen von 50 Angström Tantalnitrid (TaN) gebildet. Weitere 1.000 Angström TiN werden aufgesprüht, gefolgt von 50 Angström TaN und weiteren 1000 Angström TiN.
Andere Materialien, welche anstelle von TiN verwendet werden können, sind TiB₂, MoSi₂ oder (Ti, Al)N.
Die Schicht 116 wird dann der Maske 118 ausgesetzt, entwickelt und bis zur Schicht 112 plasmageätzt, wonach der Siegellack, der für die Schicht 116 aufgetragen wurde, feucht abgeschliffen wird, wobei sich bemüht wird, nicht die ausgehärteten Schichten 108 oder 112 zu entfernen.
Eine dritte Opferschicht 120 wird durch Aufsprühen von 4 Mikrometer photosensitivem Polyimid oder ungefähr 2,6 Mikrometer Hochtemperaturabdecklack aufgetragen. Die Schicht 120 wird schwach gebrannt, wonach sie der Maske 122 ausgesetzt wird. Die entwickelte Schicht wird dann, gefolgt vom harten brennen, entwickelt. Im Fall von Polyimid wird die Schicht 120 bei 400 Grad Celsius für ungefähr eine Stunde hart gebrannt, oder bei mehr als 300 Grad Celsius, wenn die Schicht 120 aus Abdecklack besteht.
Eine zweite mehrlagige Schicht 124 wird auch die Schicht 120 aufgetragen. Die Komponenten der Schicht 124 sind dieselben wie bei der Schicht 116 und werden auf dieselbe Weise aufgebracht. Es ist einzusehen, dass beide Schichten 116 und 124 elektrisch leitende Schichten sind.
Die Schicht 124 wird der Maske 126 ausgesetzt und dann entwickelt. Die Schicht 124 wird bis zur Polyimid- oder Abdecklackschicht 120 plasmageätzt, wonach der für die Schicht 124 aufgetragene Abdecklack feucht abgeschliffen wird, wobei sich bemüht wird, nicht die ausgehärteten Schichten 108, 112 oder 120 zu entfernen. Es ist zu erwähnen, dass der verbleibende Teil der Schicht 124 den aktiven Träger 58 des Betätigungselementes 28 definiert.
Eine vierte Opferschicht 128 wird durch Aufsprühen von 4 Mikrometer photosensitivem Polyimid oder ungefähr 2,6 Mikrometer Hochtemperaturabdecklack aufgetragen. Die Schicht 128 wird schwach gebrannt, der Maske 122 ausgesetzt und wird dann entwickelt, um die in 9 der Zeichnungen gezeigten Inselteile zurückzulassen. Die verbleibenden Teile der Schicht 128 werden im Fall von Polyimid für ungefähr eine Stunde bei 400 Grad Celsius hart gebrannt oder bei mehr als 300 Grad Celsius bei Abdecklack.
Wie in 81 der Zeichnungen gezeigt, ist ein hochdielektrisches Young'sches Modul aufgebracht. Die Schicht 132 wird gebildet durch 1 Mikrometer Silikonnitrid oder Aluminiumoxid. Die Schicht 132 wird einer Temperatur unter der Hartbrenntemperatur der Opferschichten 108, 112, 120, 128 ausgesetzt. Die wichtigsten benötigten Charakteristika für diese dielektrische Schicht sind ein hochelastisches Modul, chemische Trägheit und gute Adhäsion bei TiN.
Eine fünfte Opferschicht 134 wird durch Aufsprühen von 2 Mikrometer photosensitivem Polyimid oder ungefähr 1,3 Mikrometer Hochtemperaturabdecklack aufgetragen. Die Schicht 134 wird schwach gebrannt, der Maske 122 ausgesetzt und entwickelt. Die verbleibenden Teile der Schicht 128 werden im Fall von Polyimid für ungefähr eine Stunde bei 400 Grad Celsius hart gebrannt oder bei mehr als 300 Grad Celsius bei Abdecklack.
Die dielektrische Schicht 132 wird bis zur Opferschicht 128 plasmageätzt, wobei achtgegeben wird, keine der Opferschichten 134 zu entfernen.
Dieser Schritt definiert die Düsenöffnungen 24, den Hebelarm 26 und den Anker 50 der Düsenanordnung 10.
Eine hochdielektrische Young'sche Modulschicht 138 wird aufgebracht. Diese Schicht 138 wird gebildet, durch Aufbringen von 0,2 Mikrometer Silikonnitrid oder Alumini umoxid bei einer Temperatur unter der Hartbrenntemperatur der Opferschichten 108, 112, 120 and 128.
Dann wird die Schicht 138, wie in 8p der Zeichnungen gezeigt, bis zu einer Tiefe von 0,35 Mikrometer anisotropisch plasmageätzt. Diese Säure ist dafür gedacht, das Dielektrikum von allen Oberflächen ausgenommen der Seitenwände der dielektrischen Schicht 132 und der Opferschicht 134 zu entfernen. Dieser Schritt erzeugt den Düsenkranz 36, um die Düsenöffnung 24, welcher den Wulstrand der Tinte wie oben beschrieben „festhält".
Ein ultraviolettes Auslöserband 140 wird angebracht. 4 Mikrometer Abdecklack werden auf den Hinterteil vom Silikonwafer 16 aufgebracht. Der Wafer 16 wird der Maske ausgesetzt, um den Wafer 16 rückzuätzen, um den Tinteneinlasskanal 48 zu definieren. Der Abdecklack wird dann vom Wafer 16 abgeschliffen.
Ein weiteres UV Auslöserband (nicht gezeigt) wird am Hinterteil des Wafers 16 angebracht, und das Band 140 wird entfernt. Die Opferschichten 108, 112, 120, 128 und 134 werden in Sauerstoffplasma abgeschliffen, um die endgültige, wie in den 8r und 9r der Zeichnungen gezeigte Düsenanordnung 10, zu liefern. Zum einfacheren Bezug sind die Referenznummern, welche in diesen beiden Zeichnungen abgebildet sind, dieselben wie in 1 der Zeichnungen, um die wichtigen Teile der Düsenanordnung zu kennzeichnen. Die 11 und 12 zeigen den Betrieb der Düsenanordnung, welche gemäß dem oben beschriebenen Prozess in Bezug auf die 8 und 9, und diese Figuren korrespondieren mit den 2 bis 4 der Zeichnungen, hergestellt wurden.

Claims

Tintenstrahldruckkopf, welcher umfasst ein Substrat (16); mindestens eine auf dem Substrat angeordnete Düse (22), die eine Düsenöffnung (24) definiert, wobei die Düsenöffnung mit einer Düsenkammer (34) in Verbindung steht, und wobei die mindestens eine Düse (22) in Bezug zu dem Substrat (16) verlagerbar ist, um auf Abruf Tintenausstoß aus der Düsenkammer (34) durch die Düsenöffnung (24) zu bewerkstelligen; und ein extern m der Düse (22) angeordnetes Betätigungselement (28) zur Steuerung der Verlagerung der Düse, gekennzeichnet durch ein Verbindungselement (26), welches das Betätigungselement (28) mit der Düse (22) verbindet.
Druckkopf von Anspruch 1, wobei die Düse (22) einen Aufsatzteil (30) umfasst, der die Öffnung (24) definiert, und einen Kragenteil (32), der von dem Aufsatzteil abhängt, wobei der Kragenteil einen ersten Teil einer Umfangswand der Düsenkammer (34) bildet.
Druckkopf von Anspruch 2, der eine in einem Boden (46) der Düsenkammer (34) definierte Tinteneinlassöffnung (42), eine Begrenzungswand (50), welche die Öffnung umgibt und einen zweiten Teil der Umfangswand der Düsenkammer definiert, umfasst.
Druckkopf von Anspruch 3, wobei der Kragenteil (32) in Bezug zu dem Substrat (16) verlagerbar ist und die Begrenzungswand (50) als verhinderndes Mittel zur Verhinderung von Tintenleckage aus der Kammer (34) dient.
Druckkopf von Anspruch 1, wobei das Betätigungselement (28) ein Wärmekurvenbetätigungselement ist.
Druckkopf von Anspruch 5, wobei das Wärmekurvenbetätigungselement (28) von zwei Trägern gebildet wird, wobei einer ein aktiver Träger (58) ist und der andere ein passiver Träger (60) ist.
Druckkopf von Anspruch 6, wobei die Träger (58, 60) an einem Ende an einer auf dem Substrat (6) montierten Verankerung (54) verankert sind und an ihren entgegengesetzten Enden mit dem Verbindungselement (26) verbunden sind.
Druckkopf von Anspruch 7, wobei das Verbindungselement (26) einen Arm umfasst, wovon ein erstes Ende mit dem Betätigungselement (28) verbunden ist, wobei die Düse (22) auf freitragende Weise mit einem entgegengesetzten Ende des Arms verbunden ist.
Druckkopf von Anspruch 1, welcher eine Vielzahl von auf dem Substrat angeordneten Düsen (22), jede mit ihren zugehörigen Betätigungselementen (28) und Verbindungselement (28), umfasst.
Druckkopf von Anspruch 1, wobei das Substrat (16) eine integrierte Antriebsschaltungsschicht umfasst.