DE3416059C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf dieser Art bekannt (DE-34 14 937), bei dem die Schutzschicht aus drei Schichten besteht. Der Aufbau der Schutzschicht aus mehreren einzelnen Schichten hat sich als zweckmäßig erwiesen, weil eine einschichtige Schutzschicht nicht alle die Eigenschaften erfüllen kann, wie sie an eine solche Schutzschicht gestellt werden. Diese muß die Elektroden voneinander isolieren, muß wärmebeständig sein, muß ferner flüssigkeits­ beständig sein und das Eindringen von Flüssigkeit verhindern, sie muß wärmeleitfähig sein und im Wärmeerzeugungsabschnitt eine ausreichende Festigkeit besitzen, um möglichen Kavitations­ beanspruchungen widerstehen zu können. Aus diesem Grunde ist die Schutzschicht gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 mehrschichtig ausgeführt, d. h. aus Schichten, die bestimmte dieser Eigenschaften der Schutzschicht jeweils optimal erfüllen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß unter den gegebenen Beanspruchungen die einzelnen Schichten der Schutzschicht sich örtlich voneinander lösen können und auch die gesamte Schutzschicht sich insbesondere im Wärmeerzeugungsabschnitt unter Blasenbildung lösen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufzeichnungskopf gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß dessen Schutzschicht eine besonders gute Haftfestigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die beanspruchte Zuordnung der Materialien der zweiten Schicht zu den benachbarten Schichten garantiert eine optimale Haftung, so daß die Einsatzfähigkeit eines solchen Aufzeichnungskopfs empfindlich verlängert wird.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf, der entlang einer senkrecht zur Oberfläche der wärmeerzeugenden Wider­ standsschicht verlaufenden Ebene in der Nähe des auf dem Substrat vorgesehenen Wärmeerzeugungsabschnittes geführt ist;

Fig. 2 eine schematische auseinandergezogene perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes; und

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes.

Wie man aus dem schematischen Schnitt der Fig. 1, der in der Nähe des Wärmeerzeugungsabschnittes eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes geführt ist, entnehmen kann, umfaßt ein Substrat oder Basiselement 1 eine Lagerschicht 101 aus Silizium, Glas, Keramik etc. und eine untere Schicht 102 aus SiO₂ etc., die auf der Lagerschicht 101 angeordnet ist.

Die untere Schicht 102 dient in erster Linie dazu, den Wärmefluß von dem Wärmeerzeugungsabschnitt 6 zur Seite des Lagerelementes 101 hin zu regulieren. Das Material für diese Schicht sowie deren Dicke sind so ausgewählt, daß ein größerer Wärmeanteil vom Wärmeerzeugungsabschnitt 6 in Richtung auf die Wärmeeinwirkungsfläche 5 strömt, wenn thermische Energie an der Wärmeeinwirkungsfläche 5 auf die Flüssigkeit einwirkt, und daß bei einer Unterbrechung der elektrischen Leitung zu dem elektrothermischen Wandler 7 die im Wärmeerzeugungsabschnitt 6 verbleibende Wärmeenergie schnell zur Lagerschicht 101 abströmen kann. Als Material für die untere Schicht 102 können neben dem vorstehend erwähnten Siliziumdioxid (SiO₂) anorgansiche Materialien Verwendung finden, beispielsweise Metalloxide, wie Zirkonoxid, Tantaloxid, Magnesiumoxid, Alu­ miniumoxid etc.

Auf der Oberfläche des Substrates 1 ist eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht 2 laminiert, auf der eine Elektrodenschicht 3 laminiert ist. Diese wärmeerzeugende Widerstandsschicht 2 und Elektrodenschicht 3 werden durch Fotoätzen etc. wahlweise von der Oberfläche des Substrates 1 entfernt, so daß die Schichten in gewünschten Formen verbleiben. Am Wärmeerzeugungsabschnitt 6 wird die Elektrodenschicht 3 in Form eines Musters ausgebildet, indem sie derart von der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 2 entfernt wird, daß sich ihre Endteile an beiden Seiten mit einem vorgegebenen Abstand gegenüberliegen.

Beispielsweise sind hierfür Metallboride besonders geeignet. Von diesen Metallboriden besitzt Hafniumborid die besten Eigenschaften, wonach Zirkonborid, Lanthanborid, Vanadiumborid und Niobborid in dieser Reihenfolge kommen.

Die Dicke der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht wird durch die Fläche und das Material für diese Schicht, durch die Form und Größe der Wärmeeinwirkungszone und des weiteren durch den Energieverbrauch im Gebrauch des Aufzeichnungskopfes etc. bestimmt, so daß die pro Zeiteinheit erzeugte Wärmeenergie in der gewünschten Weise festgelegt werden kann. Ein bevorzugter Bereich liegt zwischen 0,001 bis 5 µm, insbesondere zwischen 0,01 bis 1 µm.

Zur Herstellung der Elektrodenschicht 3 können verschiedene übliche Elektrodenmaterialien verwendet werden. Beispiele für diese Materialien sind Aluminium, Silber, Gold, Platin, Kupfer und ähnliche Metalle.

Auf der Oberfläche des Substrates 1, auf der die wärmeerzeugende Widerstandsschicht 2 und die Elektrodenschicht 3 ausgebildet worden sind, wird des weiteren eine Schutzschicht 4 als oberste Schicht laminiert. Diese Schutzschicht 4 besteht gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel aus drei Schichten, nämlich einer ersten Schicht 401, einer zweiten Schicht 402 und einer dritten Schicht 403.

Die Materialien für die die Schutzschicht 4 bildenden Schichten sind so ausgewählt, daß die Schutzschicht 4 die vorstehend erwähnten verschiedenen Erfordernisse für die auf dem Wärmeerzeugungsabschnitt 6 vorzusehende Schicht aufweisen und eine ausgezeichnete Haftfestigkeit in bezug auf das Substrat und die einzelnen Schichten untereinander besitzen kann.

Die am unteren Ende der Schutzschicht 4 vorgesehene erste Schicht 401 dient in erster Linie dazu, eine Isolation zwischen den beiden gegenüberliegenden Elektroden 3, die auf der wärmeerzeugenden Widerstandschicht 2 vorgesehen sind, zu bilden. Als Materialien für diese erste Schicht können geeignete anorganische Isolationsmaterialien Verwendung finden, beispielsweise anorganische Oxide, wie SiO₂ etc., anorganische Nitride, wie Si₃N₄ etc. u. a., die ausgezeichnete Isolationseigenschaften, eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit und Wärmefestigkeit und ein gutes Haftvermögen am Substrat 1 besitzen.

Neben den vorstehend erwähnten anorganischen Materialien können die folgenden Materialien zur Ausbildung der ersten Schicht 401 Verwendung finden: Übergangsmetalloxide, wie Vanadiumoxid, Nioboxid, Molybdänoxid, Tantaloxid, Wolframoxid, Chromoxid, Zirkonoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Yttriumoxid, Manganoxid etc., Metalloxide, wie Aluminiumoxid, Kalziumoxid, Strontiumoxid, Bariumoxid, Siliziumoxid etc. sowie entsprechende Mischoxide, hochwiderstandsfähige Nitride, wie Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Tantalnitrid etc. und Mischnitride sowie Mischungen dieser Oxide und Nitride, Halbleitermaterialien, wie amorphes Silizium, amorphes Selen u. a., die in Massenform einen niedrigen Widerstand besitzen, jedoch durch Ausbildung zu einem Dünnfilm einen hohen elektrischen Widerstand erhalten können, beispielsweise durch Sprühverfahren, CVD-Verfahren, Abscheiden, Dampfphasenreaktions­ verfahren, Flüssigbeschichtungsverfahren etc. Die Filmdicke der ersten Schicht 401 sollte vorzugsweise von 0,1-5 µm, besser 0,2-3 µm und insbesondere von 0,5-3 µm reichen.

Die dritte Schicht 403, die als oberste Schicht der Schutzschicht 4 vorgesehen wird, bildet die Wärmeeinwirkungszone 5 an einer Stelle, die dem Wärmeerzeugungsabschnitt 6 des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes entspricht, und steht in direktem Kontakt mit der Aufzeichnungs­ flüssigkeit, die sich in dem über dem Wärmeerzeugungsabschnitt 6 auszubildenden Flüssigkeitsströmungskanal befindet. Die Hauptaufgabe dieser dritten Schicht 401 besteht darin, das Flüssigkeitseindringungs­ verhinderungsvermögen, die Flüssigkeitswiderstandsfähigkeit und die mechanische Festigkeit der Schutzschicht 4 zu verbessern.

Die die dritte Schicht 403 bildenden Materialien sollten eine gute Zähigkeit besitzen, eine relativ hohe mechanische Festigkeit aufweisen und eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit, Flüssigkeitswiderstandsfähigkeit und ein ausgezeichnetes Flüssigkeitseindringungsverhinderungs­ vermögen besitzen.

Beispiele für diese Materialien sind: Verschiedene Metalle, die zu den Elementen der Gruppe IIIa des Periodensystems gehören, beispielsweise Scandium, Yttrium etc., Elemente der Gruppe IVa, wie beispielsweise Titan, Zirkon, Hafnium etc., Elemente der Gruppe Va, wie beispielsweise Tantal, Vanadium, Niob etc., Elemente der Gruppe VIa, wie beispielsweise Chrom, Molybdän, Wolfram etc., Elemente der Gruppe VIII, wie beispielsweise Eisen, Kobalt, Nickel etc., Legierungen der vorstehend erwähnten Metalle, wie beispielsweise Ti-Ni, Ta-W, Ta-Mo-Ni, Ni-Cr, Fe-Co, Ti-W, Fe-Ti, Fe-Ni, Fe-Cr, Fe-Ni-Cr usw., Boride der vorstehend erwähnten Metalle, beispielsweise Ti-B, Ta-B, Hf-B, W-B etc., Karbide de vorstehend erwähnten Metalle, beispielsweise Ti-C, Zr-C, V-C, Ta-C, Mo-C, Ni-C etc., Silikate der vorstehend erwähnten Metalle, beispielsweise Mo-Si, W-Si, Ta-Si etc., und Nitride der vorstehend erwähnten Metalle, beispielsweise Ti-N, Nb-N, Ta-N etc. Die dritte Schicht 403 kann durch Abscheiden, Sprühverfahren, CVD-Verfahren etc. unter Verwendung der vorstehend erwähnten Materialien hergestellt werden. Die Dicke der Schicht sollte vorzugsweise 0,01-5 µm, genauer 0,1-5 µm und insbesondere 0,2-3 µm betragen. Isolationsmaterialien, wie beispielsweise Si-C etc., die eine hohe mechanische Schlagfestigkeit besitzen, können in geeigneter Weise auch Verwendung finden.

Durch Anordnung der dritten Schicht 403 aus den vor­ stehend erwähnten Materialien als oberste Schicht der Schutzschicht 4 wird es möglich, die durch Kavitation bewirkten Schockbelastungen, die beim Ausstoß der Flüssigkeit in der Wärmeeinwirkungszone 5 auftreten, in ausreichender Weise zu absorbieren, so daß sich die nutzbare Lebensdauer des Wärmeerzeugungsabschnittes 6 in wirksamer Weise verlängern läßt

Zwischen der ersten Schicht 401 und der dritten Schicht 403 der Schutzschicht ist eine zweite Schicht 402 vorgesehen. Diese zweite Schicht 402 umfaßt das charakteristische Merkmal des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes dieser Erfindung. Bei herkömmlich ausgebildeten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfen besteht die auf dem Wärmeerzeugungsabschnitt vorgesehene Schutzschicht in erster Linie aus zwei Schichten, die der ersten Schicht 401 und der dritten Schicht 403 der vorliegenden Erfindung entsprechen. Diese bekannte Schutzschicht weist in bezug auf ihre Haftfestigkeit zwischen den einzelnen laminierten Schichten nicht immer befriedigende Eigenschaften auf, so daß eine Abblätterung bzw. ein "Schwimmen" von benachbarten Schichten auftritt, wodurch die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes be­ einträchtigt wird.

Die Hauptaufgabe der zweiten Schicht 402 als eine der die Schutzschicht 4 bildenden Elemente besteht daher darin, die Haftfestigkeit zwischen der ersten Schicht 401 und der dritten Schicht 403 zu verbessern.

Zur Herstellung der zweiten Schicht 402 kann eine Vielzahl von Materialien Verwendung finden, die in der Lage sind, die Haftfestigkeit mit der ersten Schicht 401 und der dritten Schicht 403 zu erhöhen, und die durch ihre Anordnung auf dem Wärmeerzeugungsabschnitt die für die Schutzschicht erforderlichen Eigenschaften nicht verschlechtern. Optimalerweise sollte das Material für diese zweite Schicht 402 mindestens ein erstes Element enthalten, das einem Element des Materiales für die erste Schicht 401 entspricht, und mindestens ein zweites Element, das einem Element des Materiales für die dritte Schicht 403 entspricht. Die vorstehend erwähnten ersten und zweiten Elemente müssen nicht unbedingt verschieden sein. Bevorzugte Beispiele der die zweite Schicht 402 bildenden Materialien sind: (1) In dem Fall, in dem die erste Schicht 401 durch ein Oxid und die zweite Schicht 402 durch ein Metall gebildet wird, sollte das die zweite Schicht 402 bildende Material ein Oxid des die dritte Schicht 403 bildenden Metalls sein; (2) In dem Fall, in dem die erste Schicht 401 ein Nitrid oder ein Karbid und die dritte Schicht ein Metall ist, sollte das die zweite Schicht 402 bildende Material ein Nitrid oder ein Karbid des Metalls sein, das die dritte Schicht 403 bildet. Bei einem bevorzugten Beispiel wird Siliziumoxid für die erste Schicht 401, Tantal für die dritte Schicht 403 und Tantaloxid für die zweite Schicht 402 verwendet. Des weiteren können folgende Kombinationen Anwendung finden: Aluminiumoxid für die erste Schicht, Zirkon für die dritte Schicht und Zirkonoxid für die zweite Schicht; Tantaloxid für die erste Schicht, Hafnium für die dritte Schicht und Hafniumoxid für die zweite Schicht; Silizumnitrid für die erste Schicht, Tantal für die dritte Schicht und Tantalnitrid für die zweite Schicht; Aluminiumnitrid für die erste Schicht, Molybdän für die dritte Schicht und Molybdännitrid für die zweite Schicht etc.

Durch Anordnung der vorstehend erwähnten zweiten Schicht 402 wird die Haftfestigkeit der Schutzschicht 4 als Ganzes beträchtlich verbessert. Bei der vorstehenden Erläuterung wurde insbesondere auf die auf dem Wärmeerzeugungsabschnitt befindliche Schutzschicht Bezug genommen. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf eine derartige Schutzschicht begrenzt, sondern eine derartige aus mehreren Schichten bestehende Schutzschicht kann auch an anderen Stellen als dem Wärmeerzeugungsabschnitt auf dem Substrat vorgesehen werden, beispielsweise auf der Oberseite der Elektroden. Ferner kann die Schutzschicht auch aus mehr als drei Schichten bestehen, wobei die vorstehend erwähnten Materialkombinationen auch diesbezüglich Anwendung finden.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf wird durch Ausbildung des Flüssigkeitsströmungskanales und der Öffnung entsprechend dem Wärmeerzeugungsabschnitt, der durch den mit der Schutzschicht 4 versehenen elektrothermischen Wandler auf dem Substrat ausgebildet ist, vervollständigt.

Fig. 2 zeigt eine schematische auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des fertigen erfindungsgemäß ausgebildeten Flüssigkeitsstrahlauf­ zeichnungskopfes.

Dieser Aufzeichnungskopf wird vervollständigt, indem zuerst ein lichtempfindlicher Harztrockenfilm auf das Substrat 201 laminiert wird, und danach durch Belichten und Entwickeln über eine vorgegebene Maske eine Strömungs­ kanalwand 203 und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer 205 entsprechend dem Wärmeerzeugungsabschnitt auf dem Substrat ausgebildet werden. Schließlich wird auf der Strömungskanalwand eine aus Glas, Kunststoff etc. bestehende Deckplatte 207, die Öffnungen 208 aufweist, mit Hilfe eines Klebers, beispielsweise eines Epoxidharzklebers, laminiert und daran befestigt. Bei diesem Aufzeichnungskopf liegen die im Deckenabschnitt ausgebildeten Öffnungen des Flüssigkeitsströmungskanales 202 der am Strömungskanal vorgesehenen Wärmeeinwirkungszone gegenüber. Mit 206 wird eine zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer, und mit 204 eine Öffnung, die die gemeinsame Flüssigkeitskammer 205 mit der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 206 verbindet, bezeichnet.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes, die in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde. Bei diesem Aufzeichnungskopf sind die Öffnungen 302 im Flüssigkeitsströmungskanal 304 und in dessen Richtung ausgebildet. Die von der Tintenzuführöffnung 306 zugeführte und in der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 305 gespeicherten Tinte wird aus den Öffnungen 302 durch Einwirkung von Wärmeenergie aufgestoßen, welche von dem Wärmeerzeugungsabschnitt 303 erzeugt wird, und haftet zur Aufzeichnung eines gewünschten Bildes auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsbogens an.

Bei dem in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf besteht die Schutzschicht, die mindestens dem Wärmeerzeugungsabschnitt abdeckt, aus einer Vielzahl von Schichten, die sich in bezug auf die an der jeweiligen Stelle geforderten Eigenschaften der Schutzschicht ergänzen. Die Schichten werden mit einer hohen Haftfestigkeit aufeinander laminiert.

Dies führt dazu, daß in bezug auf die Schichten keine Probleme, beispielsweise ein Abblättern derselben, auftreten, wenn der Aufzeichnungskopf häufig in wiederholter Weise oder kontinuierlich über eine lange Zeitdauer verwendet wird. Die günstigen Tröpfchenbildungseigenschaften im Anfangsstadium des Aufzeichnungsvorganges können über eine lange Zeitdauer beständig gehalten werden. Darüber hinaus tritt bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf überhaupt kein Abblättern von benachbarten Schichten der Schutzschicht auf. Selbst wenn es sich bei dem Aufzeichnungskopf um einen solchen mit einer Vielzahl von Öffnungen handelt, besitzen die benachbarten Schichten des Schutzüberzuges eine gute Haftfestigkeit und hohe Zuverlässigkeit, so daß die Aufzeichnungsköpfe mit hoher Ausbeute hergestellt werden können.

Nachfolgend wird eine Reihe von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit Vergleichsbeispielen beschrieben.

Beispiel 1

Ein Siliziumplättchen wurde thermisch oxidiert, um darauf einen SiO₂-Film mit einer Dicke von 5 µm auszubilden. Das auf diese Weise ausgebildete Plättchen wurde als Substrat verwendet.

Danach wurde als wärmeerzeugende Widerstandsschicht eine HfB₂-Schicht in einer Dicke von 1500 Å durch Zerstäuben auf die Substratoberfläche hergestellt, wonach durch Elektronen­ strahlabscheidung in kontinuierlicher Weise eine Ti-Schicht von 50 Å und eine Al-Schicht von 5000 Å abge­ schieden wurden.

Auf fotolithografischem Wege wurde ein vorgegebenes Muster mit einer Wärmeeinwirkungszone einer Breite von 30 µm und einer Länge von 150 µm ausgebildet. Der elektrische Widerstand dieser Wärmeeinwirkungszone einschließlich des Widerstandes der Aluminiumelektrode betrug 150 Ohm.

Als nächstes wurde durch Hochleistungssprühen SiO₂ mit einer Filmdicke von 2,5 µm auf der gesamten Oberfläche des Substrates abgeschieden (Ausbildung der ersten Schicht). Danach wurde eine Tantal-Schicht auf der aus SiO₂ bestehenden ersten Schicht mit einer Filmdicke von 600 Å abgeschieden, wonach die abgeschiedene Tantal-Schicht in Luft bei 500°C perfekt oxidiert wurde, so daß sich eine Ta₂O₅-Schicht als zweite Schicht bildete.

Nach der Ausbildung der zweiten Schicht aus Ta₂O₅ wurde eine Tantal-Schicht mit einer Filmdicke von 0,5 µm durch Sprühen (Zerstäuben) auf der zweiten Schicht ausgebildet, wodurch die aus drei Schichten bestehende Schutzschicht fertiggestellt wurde.

Auf dem mit dem wärmeerzeugenden Widerstandsabschnitt und der Schutzschicht versehenen Substrat wurde ein lichtempfindlicher Harztrockenfilm mit einer Filmdicke von 50 µm laminiert, wonach der Film durch eine vorgegebene Maske belichtet und entwickelt wurde. Auf diese Weise wurden der Flüssigkeitsströmungskanal und die gemeinsame Flüssigkeitskammer entsprechend dem Wärmeerzeugungsabschnitt auf dem Substrat ausgebildet. Durch Verwendung eines Epoxidharzklebers wurde eine Deckplatte aus Glas auflaminiert, um den in Fig. 3 dargestellten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf zu vervollständigen.

Unter Verwendung eines derartigen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes wurde eine Aufzeichnungsvorrichtung zusammengebaut. An den elektrothermischen Wandler des Aufzeichnungskopfes wurde eine Rechteckspannung von 30 V mit einer Frequenz von 800 Hz 10⁹ mal über 10 µs angelegt, wodurch Tinte aus der Öffnung abgegeben wurde. Die Haltbarkeit des Aufzeichnungskopfes bei kontinuierlichem Gebrauch wurde ausgewertet.

Wie erwähnt, wurde zur Auswertung der Haltbarkeit ein elektrischer Impuls 10⁹ mal angelegt. Es wurde danach ein Verhältniswert ermittelt, der den Anteil der elektrothermischen Wandler wiedergibt, an die infolge von Brüchen etc. keine elektrischen Impulse mehr angelegt werden konnten. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Ergebnisse dieser Auswertung aufgeführt.

Zusätzlich dazu wurde die Haftfestigkeit einer nach dem obigen Beispiel hergestellten, aus drei Schichten bestehenden Schutzschicht untersucht. Der Test wurde so durchgeführt, daß zuerst auf der Oberfläche des mit den drei Schichten der Schutzschicht versehenen Substrates Rillen ausgebildet wurden. Die Rillen wurden in einem Prüfmuster von 1 mm² mit einer größeren Tiefe als der Dicke der Schutzschicht und einer Breite von 80 µm derart ausgebildet, daß sie das Substrat nicht beschädigten. Danach wurde unter Druck ein Klebeband auf die Oberfläche desselben aufgebracht, wonach durch ein Mikroskop und mit bloßem Auge der abgeblätterte Zustand der Schutzschicht nach Abziehen des Klebebandes in im wesentlichen horizontaler Richtung zur Basisplattenfläche beobachtet wurde. Die Haftfestigkeit wurde nach den folgenden Maßstäben bewertet: (O) . . . Es konnte überhaupt keine Abblätterung festgestellt werden; (Δ) . . . Eine Abblätterung trat an einem Oberflächenteil der Basisplatte auf; und (X) . . . Eine Abblätterung trat nahezu über die gesamte Oberfläche der Probe auf. Die Ergebnisse dieser Auswertung sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Beispiel 2

Die aus Ta₂O₅ bestehende zweite Schicht der auf der Basisplatte des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes des vorstehend erläuterten Beispiels 1 befindlichen Schutzschicht wurde hergestellt, indem zuerst eine Tantalschicht mit einer Dicke von 0,6 µm durch Zerstäuben auf der ersten Schicht aus SiO₂ ausgebildet wurde, wonach die Ta-Schicht in einem Phosphorsäurebad durch ein anodisches Oxydationsverfahren oxydiert wurde, um sie in eine Ta₂O₅-Schicht zu überführen. Danach wurde unter Verwendung dieser Basisplatte der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf in der gleichen Weise wie in Verbindung mit Beispiel 1 beschrieben hergestellt, und seine Haltbarkeit bei kontinuierlichem Gebrauch sowie die Haftfestigkeit der Schutzschicht wurden ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Auswertung sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.

Beispiel 3

Die zweite Schicht aus Ta₂O₅ der auf der Basisplatte des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes des Beispiels 1 befindlichen Schutzschicht wurde durch Verwendung eines gesinterten Targets aus Ta₂O₅ durch Zerstäuben auf der ersten Schicht aus SiO₂ ausgebildet. Unter Verwendung dieser Basisplatte wurde ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, wonach der Kopf in bezug auf seine Haltbarkeit bei kontinuierlichem Gebrauch und die Haftfestigkeit der Schutzschicht wie bei dem in Verbindung mit Beispiel 1 beschriebenen Verfahren ausgewertet wurde.

Die Resultate dieser Auswertung sind in Tabelle 1 aufge­ führt.

Vergleichsbeispiel 1

Anstelle des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes gemäß Beispiel 1, der eine aus drei Schichten bestehende Schutzschicht auf der Basisplatte aufwies, wurde ein Aufzeichnungskopf hergestellt, der ein Substrat besaß, auf dem eine Schutzschicht ausgebildet wurde, die aus einer ersten Schicht aus SiO₂ und einer zweiten Schicht aus Ta bestand, ohne daß hierbei die zweite Schicht aus Ta₂O₅ ausgebildet wurde. Die Haltbarkeit dieses Kopfes bei kontinuierlichem Gebrauch sowie die Haftfestigkeit der Schutzschicht wurde wie bei dem in Verbindung mit Beispiel 1 beschriebenen Verfahren ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Vergleichsbeispiel 2

Anstelle von Ta₂O₅ für die zweite Schicht der auf dem Substrat des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes gemäß Beispiel 1 befindlichen Schutzschicht wurde zur Ausbildung der zweiten Schicht Titan auf das Substrat in einer Dicke von 1000 Å gedampft. Die Haltbarkeit eines derartigen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes bei kontinuierlichem Gebrauch sowie die Haftfestigkeit der Schutzschicht wurden durch das in Verbindung mit Beispiel 1 beschriebene Verfahren ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1

Erfindungsgemäß wird somit ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf vorgeschlagen, der einen Flüssigkeitsabgabeabschnitt mit einer Öffnung zur Ausbildung von "fliegenden" Flüssigkeitströpfchen zum Zeitpunkt der Flüssigkeitsabgabe und mit einem Flüssigkeitsströmungskanal, der mit der Öffnung in Verbindung steht und als einen Teil eine Wärmeeinwirkungszone aufweist, in der Wärmeenergie auf die Flüssigkeit einwirkt, um die Flüssigkeitströpfchen auszubilden, umfaßt. Mindestens zwei Elektroden sind auf einem Basiselement vorgesehen, so daß sie sich gegenüberliegen und elektrisch an eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht angeschlossen sind. Der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf umfaßt ferner einen elektrothermischen Wandler mit einem zwischen den beiden Elektroden ausgebildeten Wärmeeinwirkungsabschnitt und eine Schutzschicht, die aus drei oder mehr Schichten besteht, die jeweils ein anorganisches Material umfassen und so laminiert sind, daß sie die Oberfläche mindestens des Wärmeerzeugungsabschnittes abdecken. Die anorganischen Materialien, die zwei benachbarte Schichten in der Schutzschicht bilden, umfassen mindestens ein Element, das beiden Schichten gemeinsam ist.

Claims (10)

1. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf mit thermischem Tröpfchenausstoß, dessen elektrothermischer Wandler über zwei Leiter angesteuert wird und der über eine aus drei oder mehr Schichten bestehende Schutzschicht vom Tröpfchenkanal isoliert ist, wobei diese Schichten so laminiert sind, daß sie mindestens die Oberfläche des Wärmeerzeugungsabschnittes des elektrothermischen Wandlers abdecken und ausgehend vom Wärmeerzeugungsabschnitt die erste Schicht elektrisch nichtleitend ist und ein anorganisches Material umfaßt sowie die dritte Schicht ein anorganisches Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (402) ein anorganisches Material umfaßt und daß die zwei benachbarte Schichten der Schutzschicht (4) bildenden anorganischen Materialien mindestens ein Element umfassen, das beiden Schichten gemeinsam ist.

2. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (4) eine erste Schicht (401) aus einem Oxid, eine zweite Schicht (402) aus einem Metalloxid und eine dritte Schicht (403) aus einem Metall umfaßt, das dem des Metalloxides entspricht, wobei diese Schichten in der genannten Reihenfolge vom Wärmeerzeugungsabschnitt (6) aus angeordnet sind.

3. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Oxid um Siliziumoxid, bei dem Metalloxid um Tantaloxid und bei dem Metall um Tantal handelt.

4. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Oxid um Aluminiumoxid, bei dem Metalloxid um Zirkonoxid und bei dem Metall um Zirkon handelt.

5. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Oxid um Tantaloxid, bei dem Metalloxid um Hafniumoxid und bei dem Metall um Hafnium handelt.

6. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (4) eine erste Schicht (401) aus einem Nitrid, eine zweite Schicht (402) aus einem Metallnitrid und eine dritte Schicht (403) aus einem Metall umfaßt, das dem des Metallnitrides entspricht, wobei die Schichten in der genannten Reihenfolge vom Wärmeerzeugungsabschnitt (6) aus angeordnet sind.

7. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Nitrid um Siliziumnitrid, bei dem Metallnitrid um Tantalnitrid und bei dem Metall um Tantal handelt.

8. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Nitrid um Aluminiumnitrid, bei dem Metallnitrid um Molybdännitrid und bei dem Metall um Molybdän handelt.

9. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Material der ersten Schicht sich von demjenigen der dritten Schicht unterscheidet.

10. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anorgansiche Material der ersten Schicht identisch mit demjenigen der dritten Schicht ist.