DE60035618T2

DE60035618T2 - Herstellungsverfahren für einen tintenstrahldruckkopf mit bewegender düse und externem betätiger

Info

Publication number: DE60035618T2
Application number: DE60035618T
Authority: DE
Inventors: Kia Silverbrook 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: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: CN1198726C; CN100398321C; CN1452554A; US20110090285A1; US8382251B2; CN1651244A; EP1301345B1; WO2001089840A1; AU2000247314C1; IL166921A; EP1301345A1; DE60035618D1; US20070080980A1; JP2003534168A; US7887161B2; JP4380962B2; US8070260B2; ATE367266T1; ZA200209795B; US7169316B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldruckköpfe. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfes mit einer beweglichen Düse mit einem außen angeordneten Stellglied.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die US 5,828,394 beschreibt einen Fluidtropfenstrahler, der eine mittels einer dünnen elastischen Membran mit einer darin ausgebildeten Öffnung gebildete Wand umfasst. Die Membran schwingt in Resonanz zur Betätigung eines piezoelektrischen Wandlers. Die Schwingung bewirkt den Ausstoß von Tinte durch die Öffnung.
Die WO-A-99 036 80 beschreibt allgemein ein Verfahren zur Herstellung einer beweglichen Düse. Eine derartige Einrichtung mit einer beweglichen Düse wird mittels einer magnetisch ansprechenden Einrichtung zur Bewirkung der Versetzung der beweglichen Düse betätigt, wobei das Tintenstrahlen bewirkt wird.
Bei dieser Anordnung besteht das Problem, dass Teile der Vorrichtung hydrophobisch behandelt werden müssen, um den Eintritt von Tinte in den Bereich des Stellgliedes zu verhindern.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einer beweglichen Düse vorgeschlagen, bei der die hydrophobische Behandlung nicht erforderlich ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfes geschaffen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst des:
Vorsehen eines Substrats; und
Erzeugen einer Anordnung von Düsenbaugruppen auf dem Substrat mit einer Düsenkammer in Kommunikation mit einer Düsenöffnung einer Düse jeder Düsenbaugruppe, wobei die Düse jeder Baugruppe in bezug zu dem Substrat verlagerbar ist, um bei Bedarf Tintenausstoß zu bewerkstelligen, und wobei die Düsenbaugruppe eine Betätigungseinheit, die mit der Düse verbunden und außerhalb der Kammer angeordnet ist, zur Steuerung der Verlagerung der Düse umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit ein Thermobiegebetätigungselement ist, und dass das Verfahren das Formen des Betätigungselements aus mindestens zwei Balken umfasst, wobei einer ein aktiver Balken und der andere ein passiver Balken ist.
In der Beschreibung soll der Ausdruck „Düse" als ein Element verstanden werden, das eine Öffnung bildet und nicht als Öffnung an sich verstanden werden.
Durch „aktiver" Balken soll verstanden werden, dass ein durch den aktiven Balken fließender Strom seine thermische Ausdehnung bewirkt. Im Gegensatz dazu soll unter „passiver" Balken verstanden werden, dass durch ihn kein Strom fließt und er dazu dient, dass Verbiegen des aktiven Balkens im Betrieb zu erleichtern.
Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren das Erzeugen der Anordnung durch Verwendung planarer monolithischer Ablagerung, lithographischer und Ätzprozesse.
Weiter kann das Verfahren das gleichzeitige Formen mehrerer Druckköpfe auf dem Substrat beinhalten.
Das Verfahren kann weiter das Formen integrierter Antriebselektronik auf dem selben Substrat beinhalten. Die integrierte Antriebselektronik kann unter Verwendung eines CMOS-Fabrikationsvorgangs ausgebildet werden.
Das Verfahren kann das Formen eines ersten Teils einer Wand, welche die Kammer definiert, aus einem Teil der Düse, und eines zweiten Teils der Wand aus einem Verhinderungsmittel, das Auslecken von Tinte aus der Kammer verhindert, beinhalten, wobei das Verhinderungsmittel sich von dem Substrat erstreckt.
Das Verfahren kann das miteinander Verbinden der Düse und der Betätigungseinheit mittels eines Arms beinhalten, sodass die Düse in bezug zu der Betätigungseinheit freitragend ist.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine dreidimensionale schematische Ansicht einer Düsenanordnung für einen Tintenstrahldruckkopf;
2 bis 4 dreidimensionale, schematische Darstellungen der Arbeitsweise der Düsenanordnung von 1;
5 eine dreidimensionale Ansicht einer einen Tintenstrahldruckkopf bildenden Düsenanordnung;
6 einen Teil der Anordnung von 5 in vergrößertem Maßstab;
7 eine dreidimensionale Ansicht eines Tintenstrahldruckkopfes mit einem Düsenschutz;
8a bis 8r dreidimensionale Ansichten der Herstellungsschritte einer Düsenanordnung eines Tintenstrahldruckkopfes gemäß der Erfindung;
9a bis 9r geschnittene Seitenansichten der Herstellungsschritte;
10a bis 10k Auslegungen der in den verschiedenen Herstellungsschritten verwendeten Masken;
11a bis 11c dreidimensionale Ansichten eines Betriebs der Düsenanordnung, die entsprechend den Verfahren von 8 und 9 hergestellt wurde; und
12a bis 12c geschnittene Seitenansichten eines Betriebs der entsprechend den Verfahren von 8 und 9 hergestellten Düsenanordnung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Wie in 1 der Zeichnungen gezeigt, ist eine erfindungsgemäße Düsenanordnung allgemein mit den Bezugszeichen 10 versehen. Ein Tintenstrahldruckkopf weist mehrere Düsenanordnungen 11 auf, die in einer Tintenreihe 14 (5 und 6) auf einem Siliziumsubstrat 16 angeordnet sind. Die Reihe 14 wird weiter unten im Einzelnen beschrieben.
Die Anordnung 10 umfasst ein Siliziumsubstrat oder einen Wafer 16, der mit einer dielektrischen Schicht 18 beschichtet ist. Die dielektrische Schicht 18 ist mit einer CMOS-Passivierungsschicht 20 beschichtet.
Jede Düsenanordnung 10 umfasst eine eine Düsenöffnung 24 bildende Düse 22, ein Verbindungsteil in form eines Hebelarms 26 und ein Stellglied 28. Der Hebelarm 26 verbindet das Stellglied 28 mit der Düse 22.
Wie im Einzelnen in den 2 bis 4 der Zeichnungen gezeigt, umfasst die Düse 22 einen Kronenabschnitt 30 mit einem von dem Kronenabschnitt 30 sich nach unten erstreckenden Randabschnitt 32. Der Randabschnitt 32 bildet einen Teil einer Umfangswand einer Düsenkam mer 34 (2 bis 4 der Zeichnungen). Die Düsenöffnung 24 steht mit der Düsenkammer 34 in einer Fluidverbindung. Es wird bemerkt, dass die Düsenöffnung 24 mit einem vorstehenden Rand 36 umgeben ist, der einen Meniskus 38 eines Tintenkörpers 40 in der Düsenkammer 34 „festlegt".
Eine Tinteneinlassöffnung 42 (am deutlichsten in 6 der Zeichnung dargestellt), wird in einem Boden 46 der Düsenkammer 34 ausgebildet. Die Öffnung 42 steht mit einem in dem Substrat 16 ausgebildeten Tinteneinlasskanal 48 in Fluidverbindung.
Ein Wandabschnitt 50 bindet die Öffnung 42 und erstreckt sich von dem Bodenabschnitt 46 nach oben. Der Randabschnitt 32 der Düse 22 bildet, wie oben erläutert, einen ersten Teil einer Umfangswand der Düsenkammer 34 und der Wandabschnitt 50 bildet einen zweiten Teil der Umfangswand der Düsenkammer 34.
Die Wand 50 weist einen nach innen gerichtete Lippe 52 an ihrem freien Ende auf, die als Fluiddichtung dient, die den Austritt der Tinte verhindert, wenn die Düse 22 versetzt wird, wie dies weiter unten im Einzelnen beschrieben ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die nach innen gerichtete Lippe 52 infolge der Viskosität der Tinte 40 und den kleinen Abmessungen des Raums zwischen der Lippe 52 und dem Randabschnitt 32 und die Oberflächenspannung als wirksame Dichtung dienen, um den Austritt von Tinte aus der Düsenkammer 34 zu verhindern.
Das Stellglied 28 ist ein thermisches Biegestellglied, das mit einem Anker 54 verbunden ist, der sich von dem Substrat 16 oder genauer von der CMOS-Passivierungsschicht 20 nach oben erstreckt. Der Anker 54 ist an Leiteransätzen 56 befestigt, die eine elektrische Verbindung mit dem Stellglied 28 bilden.
Das Stellglied 28 umfasst einen ersten aktiven Balken 58, der über einen zweiten passiven Balken 60 angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen beide Balken 58 und 60 ganz oder teilweise aus einem leitenden keramischen Material, wie zum Beispiel Titannitrid (TiN).
Beide Balken 58 und 60 sind mit ihren ersten Enden an dem Anker 54 befestigt, und mit den gegenüberliegenden Enden mit dem Arm 26 verbunden. Wenn ein Strom durch den aktiven Balken 58 fließt, erfolgt eine thermische Ausdehnung des Balkens 58. Da sich der passive Balken 60, durch den kein Strom fließt, nicht um den gleichen Betrag ausdehnt, wird ein Biegemoment erzeugt, wodurch sich der Arm 26 und somit die Düse 22 nach unten in Richtung des Substrats 16 versetzt, wie in 3 der Zeichnungen gezeigt. Hierdurch erfolgt ein Ausstrahlen der Tinte durch die Düsenöffnung 24, wie bei 62 in 3 der Zeichnungen gezeigt. Wenn die Wärmequelle von dem aktiven Balken 58 entfernt wird, d. h., der Strom unterbrochen wird, kehrt die Düse 22 in ihre Ausgangsposition zurück, wie in 4 der Zeichnungen gezeigt. Wenn die Düse 22 in ihrer Ausgangsposition zurückkehrt, wird ein Tintentröpfchen 64 durch das Ablösen eines Tintentröpfchenhalses gebildet, wie bei 66 in 4 der Zeichnungen gezeigt. Das Tintentröpfchen 64 bewegt sich dann zu dem Druckmedium, wie zum Beispiel einem Blatt Papier. Als Ergebnis der Ausbildung des Tintentröpfchens 64 wird ein „negativer" Meniskus ausgebildet, wie bei 68 in 4 der Zeichnungen gezeigt. Dieser „negative" Meniskus 68 führt zu einem Tinteneinfluss 40 in die Düsenkammer 34, sodass ein neuer Meniskus 38 (2) für den nächsten Tintentropfenstrahl von der Düsenanordnung 10 ausgebildet wird.
In den 5 und 6 der Zeichnungen ist die Düsenreihe 14 im Einzelnen gezeigt. Die Reihe 14 wird bei einem Vierfarbendruckkopf verwendet. Entsprechend umfasst die Reihe 14 vier Gruppen 70 von Düsenanordnungen, eine für jede Farbe. Bei jeder Gruppe 70 sind ihre Düsenanordnungen 10 in zwei Reihen 72 und 74 angeordnet. Eine der Gruppen 70 ist im Einzelnen in 6 der Zeichnungen gezeigt.
Um die enge Anordnung der Düsenanordnungen 10 in den Reihen 72 und 74 zu erleichtern, sind die Düsenanordnungen 10 in der Reihe 74 im Bezug auf die Düsenanordnungen 10 in der Reihe 72 zueinander versetzt oder gestuft angeordnet. Weiter ist die Düsenanordnung 10 in der Reihe 72 ausreichend voneinander beabstandet, sodass der Hebelarm 26 der Düsenanordnung 10 in der Reihe 74 zwischen benachbarten Düsen 22 der Anordnung 10 in der Reihe 72 angeordnet werden kann. Es soll darauf hingewiesen werden, dass jede Düsenanordnung 10 im Wesentlichen hantelförmig ausgebildet ist, sodass die Düsen 22 in der Reihe 72 zwischen den Düsen 22 und den Stellgliedern 28 der benachbarten Düsenanordnung 10 in der Reihe 74 aufgenommen werden.
Um die enge Anordnung der Düsen 22 in der Reihe 72 und 74 zu erleichtern, ist jede Düse 22 im Wesentlichen sechseckig ausgebildet.
Der Fachmann erkennt, dass, wenn die Düsen 22 in Richtung des Substrats 16 im Betrieb versetzt werden, infolge einer leichten Neigung der Düsenöffnung 24 in bezug auf die Düsenkammer 34, die Tinte ein wenig schräg zur Senkrechten ausgestrahlt wird. Es ist ein Vorteil, der in den 5 und 6 der Zeichnungen gezeigten Anordnung, dass die Stellglieder 28 der Düsenanordnungen 10 in den Reihen 72 und 74 sich in der gleichen Richtung zu einer Seite der Reihe 72 und 74 erstrecken. Die von den Düsen 22 in der Reihe 72 ausgestrahlte Tinte und die von den Düsen 22 in der Reihe 74 ausgestrahlte Tinte sind somit zueinander um den gleichen Winkel versetzt, wodurch die Druckqualität verbessert wird.
Weiter weist das Substrat 16, wie in 5 der Zeichnungen gezeigt, Leiteransätze 76 darauf auf, die über die Ansätze 56 die elektrische Verbindung mit den Stellgliedern 28 der Düsenanordnungen 10 schaffen. Diese elektrischen Verbindungen werden über die CMOS-Schicht (nicht gezeigt) gebildet.
In 7 der Zeichnungen ist eine Entwicklung der Erfindung gezeigt. Wie bei den vorherigen Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile, wenn sie nicht anders gekennzeichnet sind.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Düsenschutz 80 an dem Substrat 16 der Reihe 14 befestigt. Der Düsenschutz 80 umfasst einen Grundkörper 82 mit mehreren darin ausgebildeten Kanälen 84. Die Kanäle 84 sind mit den Düsenöffnungen 24 der Düsenanordnungen 10 der Reihe 14 so ausgerichtet, dass, wenn Tinte von irgendeiner der Düsenöffnungen 24 ausgestrahlt wird, die Tinte durch den zugeordneten Kanal strömt, bevor sie auf das Druckmedium trifft.
Der Grundkörper 82 ist beabstandet zu den Düsenanordnungen 10 mittels Gliedern oder Stegen 86 befestigt. Einer der Stege 86 weist eine darin ausgebildete Lufteintrittsöffnung 88 auf.
Bei der Verwendung wird, wenn die Reihe 14 in Betrieb ist, Luft durch die Eintrittsöffnung 88 angesaugt, die durch die Kanäle 84 zusammen mit der darin strömenden Tinte strömt.
Die Tinte wird nicht von der Luft aufgenommen, da die Luft durch die Kanäle 84 mit einer von der der Tintentröpfchen 64 unterschiedlichen Geschwindigkeit strömt. Beispielsweise werden die Tintentröpfchen 64 von den Düsen 22 mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 3 m/s ausgestrahlt. Die Luft strömt durch die Kanäle 84 mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1 m/s.
Die Luft dient dazu, die Kanäle 84 frei von Fremdkörpern zu halten. Es besteht die Gefahr, dass diese Fremdkörper, wie zum Beispiel Staubpartikel, auf die Düsenanordnungen 10 fallen können und deren Betrieb beeinträchtigen. Durch das Vorsehen der Lufteintritts öffnungen 88 in dem Düsenschutz 80 wird dieses Problem in großem Maß verhindert.
In den 8 bis 10 der Zeichnungen ist ein Verfahren zur Herstellung der Düsenanordnung 10 gezeigt, das im Folgenden beschrieben wird.
Beginnend mit dem Siliziumsubstrat oder Wafer 16 wird die Oberfläche des Wafers 16 mit der dielektrischen Schicht 18 beschichtet. Die dielektrische Schicht 18 besteht aus CVD Oxid mit einer Dicke von ungefähr 1,5 μm. Auf die Schicht 18 wird ein Resist aufgebracht, und die Schicht 18 wird mit der Maske 100 belichtet und darauffolgend entwickelt.
Nach dem Entwickeln wird die Schicht 18 bis hinunter zur Siliziumschicht 16 Plasma geätzt. Das Resist wird dann entfernt und die Schicht 18 gereinigt. Dieser Schritt bildet die Tinteneinlassöffnung 42.
Wie in 8b gezeigt, wird auf die Schicht 18 Aluminium 102 mit einer Dicke von ungefähr 0,8 μm aufgebracht. Das Resist wird aufgebracht und das Aluminium 102 mit der Maske 104 belichtet und entwickelt. Das Aluminium 102 wird dann bis zu der Oxidschicht 18 Plasma geätzt, das Resist abgezogen und das Teil gereinigt. Dieser Schritt schafft die Leiteransätze und die Verbindungen zu dem Tintenstrahlstellglied 28. Diese Verbindung ist ein NMOS-Treibertransistor und eine Stromebene mit den in der CMOS-Schicht (nicht dargestellt) hergestellten Verbindungen.
Als die CMOS-Passivierungsschicht 20 wird PECVD-Nitrid mit ungefähr 0,5 μm aufgebracht. Das Resist wird aufgebracht, und die Schicht 20 mit der Maske 106 belichtet und daraufhin entwickelt. Nach dem Entwickeln wird das Nitrid bis zur Aluminiumschicht 102 und zur Siliziumschicht 116 im Bereich der Einlassöffnung 42 Plasma geätzt. Das Resist wird abgezogen und das Teil gereinigt.
Auf die Schicht 20 wird eine Schicht 108 als Opfermaterial aufgebracht. Die Schicht 108 besteht aus 6 μm photosensitiven Polyimid oder ungefähr 4 μm Hochtemperaturresist. Die Schicht 108 wird weich gehärtet und dann mit der Maske 110 belichtet und daraufhin entwickelt. Die Schicht 108 wird dann bei 400°C für eine Stunde lang hart gehärtet, wenn die Schicht 108 aus Polyimid besteht, oder höher als 300°C gehärtet, wenn die Schicht 108 ein Hochtemperaturresist ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Muster abhängige Verzerrung der Polyimidschicht 108 durch das Schrumpfen bei der Auslegung der Maske 110 berücksichtigt werden muss.
In dem nächsten Schritt, wie in 8e der Zeichnung gezeigt, wird eine zweite Opferschicht 112 aufgebracht. Die Schicht 112 besteht entweder aus 2 μm photosensitivem Polyimid, das aufgebracht wird, oder aus 1,3 μm Hochtemperaturresist. Die Schicht 112 wird weich gehärtet und dann mit der Maske 114 belichtet. Nach dem Belichten mit der Maske 114 wird die Schicht 112 entwickelt. Wenn es sich bei der Schicht 112 um Polyimid handelt, wird die Schicht 112 bei 400°C eine Stunde lang hart gehärtet. Wenn es sich bei der Schicht 112 um das Resist handelt, wird sie ungefähr eine Stunde lang bei mehr als 300°C hart gehärtet.
Dann wird eine 0,2 μm mehrschichtige Metallschicht 116 aufgebracht. Ein Teil dieser Schicht 116 bildet den passiven Balken 60 des Stellgliedes 28.
Die Schicht 116 wird durch Vakuumbedampfung von 1,000 Å Titannitrid (TiN) bei ungefähr 300°C und folgendes Vakuumbedampfen von 50 Å Tantalnitrid (TaN) gebildet. Weitere 1,000 Å von TiN wird Vakuum bedampft und darauffolgend werden 50 Å von TaN und weiter 1,000 Å von TiN aufgebracht.
Statt TiN können andere Materialien wie TiB₂, MoSi₂ oder (Ti, Al)N verwendet werden.
Die Schicht 116 wird dann mit der Maske 118 belichtet, entwickelt und bis zur Schicht 112 Plasma geätzt, worauf ein auf die Schicht 116 aufgebrachtes Resist entfernt wird, wobei beachtet werden muss, dass nicht die ausgehärteten Schichten 108 oder 112 entfernt werden.
Eine dritte Opferschicht 120 wird als 4 μm eines photosensitiven Polyimids oder als 2,6 μm Hochtemperaturresist aufgebracht. Die Schicht 120 wird weich gehärtet und dann mit der Maske 122 belichtet. Die belichtete Schicht wird dann entwickelt und darauffolgend hart gehärtet. Im Fall von Polyimid wird die Schicht 120 ungefähr eine Stunde lang bei 400°C und im Fall des Resists bei mehr als 300°C hart gehärtet.
Eine zweite mehrschichtige Metallschicht 124 wird auf die Schicht 120 aufgebracht. Die Bestandteile der Schicht 124 sind die gleichen wie die der Schicht 116 und werden in gleicher Weise aufgebracht. Es wird bemerkt, dass die beiden Schichten 116 und 124 beide elektrisch leitende Schichten sind.
Die Schicht 124 wird dann mit der Maske 126 belichtet und dann entwickelt. Die Schicht 124 wird bis zu dem Polyimid oder der Resistschicht 120 Plasma geätzt, woraufhin das auf die Schicht 124 aufgebrachte Resist feucht entfernt wird, wobei beachtet werden muss, dass nicht die ausgehärteten Schichten 108, 112 oder 120 entfernt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass der verbleibende Teil der Schicht 124 den aktiven Balken 58 des Stellgliedes 28 bildet.
Eine vierte Opferschicht 128 wird als 4 μm eines photosensitiven Polyimids oder als 2,6 μm eines Hochtemperaturresists aufgebracht. Die Schicht 128 wird weich gehärtet und mit der Maske 130 belichtet und dann entwickelt, wodurch die Inselteile wie in 9k der Zeichnungen gezeigt, verbleiben. Die verbleibenden Teile der Schicht 128 werden ungefähr eine Stunde lang bei 400°C im Fall des Polyimids oder bei mehr als 300°C bei dem Resist hart gehärtet.
Wie in 8l der Zeichnungen gezeigt, wird eine dielektrische Schicht 132 eines hohen Young-Moduls aufgebracht. Die Schicht 132 besteht aus ungefähr 1 μm Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid. Die Schicht 132 wird bei einer Temperatur unterhalb der Hartaushärtungstemperatur der Opferschichten 108, 112, 120, 128 aufge bracht. Die erforderlichen Haupteigenschaften der dielektrischen Schicht 132 sind ein hoher Elastizitätsmodul, chemische Innertanz und eine gute Adhäsion zu TiN.
Eine fünfte Opferschicht 134 wird als 2 μm des photosensitiven Polyimids oder als ungefähr 1,3 μm des Hochtemperaturresists aufgebracht. Die Schicht 134 wird weich gehärtet, mit der Maske 136 belichtet und entwickelt. Die verbleibenden Teile der Schicht 134 werden dann eine Stunde lang bei 400°C im Fall von Polyimid oder bei mehr als 300°C im Fall des Resists hart gehärtet.
Die dielektrische Schicht 132 wird bis zu der Opferschicht 128 Plasma geätzt, wobei darauf geachtet werden muss, dass nichts von der Opferschicht 134 entfernt wird.
Dieser Schritt bildet die Düsenöffnung 24, den Hebelarm 26 und die Befestigung 54 der Düsenanordnung 10.
Eine dielektrische Schicht 138 mit hohem Young-Modul wird dann aufgebracht. Diese Schicht 138 wird durch Aufbringen von 0,2 μm Siliziumnitrid oder Aluminiumnitrid bei einer Temperatur unterhalb der Hartaushärtungstemperatur der Opferschichten 108, 112, 120 und 128 aufgebracht.
Dann wird, wie in 8p der Zeichnungen gezeigt, die Schicht 138 anisotropisch bis zu einer Tiefe von 0,35 μm Plasma geätzt. Dieses Ätzen dient zum Reinigen des Dielektrikums von allen Oberflächen mit Ausnahme der Seitenwände der dielektrischen Schicht 132 und der Opferschicht 134. Durch diesen Schritt wird der Düsenrand 36 rings um die Düsenöffnung 24, der den Meniskus der Tinte „festhält", wie oben beschrieben, gebildet.
Dann wird ein Ultraviolett (UV) Freigabeband 140 aufgebracht. 4 μm Resist wird auf die Rückseite des Siliziumwafers 16 aufgebracht. Der Wafer 16 wird mit der Maske 142 belichtet, um den Wafer 16 zurückzuätzen, um den Tinteneinlasskanal 48 zu bilden. Das Resist wird dann von dem Wafer 16 abgezogen.
Ein weiteres UV Freigabeband (nicht dargestellt) wird auf die Rückseite des Wafers 16 aufgebracht und das Band 140 entfernt. Die Opferschichten 108, 112, 120, 128 und 134 werden in einem Sauerstoffplasma abgezogen, um die fertige Düsenanordnung 10, wie in den 8r und 9r der Zeichnungen gezeigt, zu schaffen. Die Bezugszeichen in diesen zwei Zeichnungen sind die gleichen wie jene in 1 der Zeichnungen, um die relevanten Teile der Düsenanordnung 10 zu zeigen. 11 und 12 zeigen die Arbeitsweise der Düsenanordnung 10, die entsprechend dem unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, und diese Figuren entsprechend den 2 bis 4 der Zeichnungen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs, wobei das Verfahren die Schritte umfasst des: Vorsehens eines Substrats (16); und Erzeugens einer Anordnung von Düsenbaugruppen auf dem Substrat mit einer Düsenkammer (34) in Kommunikation mit einer Düsenöffnung (24) einer Düse (22) jeder Düsenbaugruppe, wobei die Düse jeder Baugruppe in Bezug zu dem Substrat (16) verlagerbar ist, um bei Bedarf Tintenausstoß zu bewerkstelligen, und wobei die Düsenbaugruppe eine Betätigungseinheit (27), die mit der Düse (22) verbunden und außerhalb der Kammer (34) angeordnet ist, zur Steuerung der Verlagerung der Düse umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass: die Betätigungseinheit (27) ein Thermobiegebetätigungselement ist und dass das Verfahren das Formen des Betätigungselements aus mindestens zwei Balken umfasst, wobei einer ein aktiver Balken (58) und der andere ein passiver Balken (60) ist.
Verfahren von Anspruch 1, welches das Erzeugen der Anordnung durch Verwendung planarer monolithischer Ablagerung, lithographischer und Ätzprozesse beinhaltet.
Verfahren von Anspruch 1, welches das gleichzeitige Formen mehrerer Druckköpfe auf dem Substrat beinhaltet.
Verfahren von Anspruch 1, welches das Formen integrierter Antriebselektronik auf demselben Substrat beinhaltet.
Verfahren von Anspruch 4, welches das Formen der integrierten Antriebselektronik unter Verwendung eines CMOS-Fabrikationsvorgangs beinhaltet.
Verfahren von Anspruch 1, welches das Formen eines ersten Teils einer Wand, welche die Kammer definiert, aus einem Teil der Düse, und eines zweiten Teils der Wand aus einem Verhinderungsmittel, das Auslecken von Tinte aus der Kammer verhindert, beinhaltet, wobei das Verhinderungsmittel sich von dem Substrat erstreckt.
Verfahren von Anspruch 1, welches das Miteinanderverbinden der Düse und der Betätigungseinheit mittels eines Arms, sodass die Düse in Bezug zu der Betätigungseinheit freitragend ist, beinhaltet.