DE3142121C2 - Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung - Google Patents
Flüssigkeitsstrahl-AufzeichnungseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsstrahl-
Aufzeichnungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 und insbesondere auf eine
Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung, bei der zum
Aufzeichnen Flüssigkeit durch Anlegen von Wärmeenergie
ausgestoßen wird.
Eine gattungsgemäße Flüssigkeits-Aufzeichnungseinrichtung
ist bereits aus der DE-OS 28 43 064 bekannt, die eine
Flüssigkeits-Heizkammer aufweist. In der Heizkammer ist ein
elektrothermischer Wandler vorgesehen, der die Flüssigkeit
in der Heizkammer erwärmt. Ferner ist eine Treiberschaltung
zum Ansteuern des Wandlerelements vorgesehen, die von der
Heizkammer räumlich beabstandet angeordnet ist. Durch diese
räumliche Beabstandung entsteht auf der Verbindungsleitung
zwischen der Heizkammer und der Treiberschaltung
Verlustleistung. Weiterhin kommt es durch die Leitungslänge
zu Signalverzerrungen, so daß die Ansteuergeschwindigkeit
der Aufzeichnungsvorrichtung und damit die
Druckgeschwindigkeit vermindert werden muß, um eine
fehlerfreie Aufzeichnung zu erzielen.
Aus der DE-OS 25 34 853 ist ein Thermo-Druckkopf bekannt, bei
dem auf einem gemeinsamen Substrat eine Treiberschaltung,
welche einzelne elektrothermische Wandlerelemente
ansteuert, von den elektrothermischen Wandlerelementen
räumlich beabstandet angeordnet ist. Zwischen den einzelnen
Heizelementen ist eine Schicht zur Wärmeisolierung
vorgesehen. Die Treiberschaltung ist bezüglich der
Wandlerelemente auf die gegenüberliegende Seite des
gemeinsamen Substrates angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, daß auf einfache Weise
ein kompakter Aufbau mit hoher Zuverlässigkeit erhalten
wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Mittel gelöst.
Insbesondere durch die zwischen dem Funktionselement und
dem elektrothermischen Wandler vorgesehene Dotierzone, die
die erzeugte Wärme wegleitet, ist es möglich, ein
Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsgerät mit besonders
kompaktem Aufbau und hoher Zuverlässigkeit auszubilden.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher beschrieben.
Es zeigen:
AFig. 1(a) schematisch eine Schrägansicht einer Aus
führungsform der Fluidstrahl-Aufzeichnungs
einrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 1(b) schematisch eine Schnittansicht der Ein
richtung in Fig. 1(a) entlang der Flußbahn;
Fig. 2(a) bis (g) schematisch ein Verfahren zum Herstellen
des Hauptteils der in Fig. 1 dargestellten
Einrichtung;
Fig. 3 bis 7 schematisch Schnittansichten von Haupt
teilen weiterer Ausführungsformen der Ein
richtung;
Fig. 8(a) schematisch eine Schrägansicht einer bevor
zugten Ausführungsform der Einrichtung;
Fig. 8(b) eine schematische Schnittansicht der in
Fig. 8(a) dargestellten Einrichtung;
Fig. 9(a) bis 9(g) schematisch ein Verfahren zum Herstellen
des Hauptteils der in Fig. 8 dargestellten
Einrichtung;
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht des Haupt
teils einer weiteren Ausführungsform der
Einrichtung, und
Fig. 11 schematisch ein Verfahren zum Herstellen
der Einrichtung.
In Fig. 1(a) weist die Fluidstrahl-Aufzeichnungseinrichtung
grundsätzlich einen Teil mit einer elektrothermischen Wandler
anordnung, wobei eine Anzahl elektrothermischer Wandler 105
in Form einer Anordnung vorgesehen ist, einen Ansteuerschal
tungsteil 103, welcher aus Funktionselementen zusammenge
setzt ist, die den elektrothermischen Elementen entsprechen,
einen Elemente tragenden Teil 101, und ein Abdeck- oder Deckel
teil 104 mit einer vorbestimmten Anzahl Nuten 106 auf, welche
eine vorbestimmte Form und Abmessung zum Ausbilden einer
gemeinsamen Fluidkammer 107 haben, um die Fluid- und Strömungs
bahnen vorzusehen.
Die Nuten 106 sind so an
geordnet, daß ihr Abstand derselbe ist,
wie der der elektrothermischen Wandler 105. Folglich können
die Nuten 106 des Abdeckteils 104 die elektrothermischen
Wandler 105 decken, welche regelmäßig in vorbestimmten
Abständen und mit vorbestimmten Abmessungen angeordnet sind.
Jede Nut 106 steht mit der gemeinsamen
Fluidkammer 107 in Verbindung, die im rückwärtigen Teil des
Abdeckteils 104 vorgesehen ist. Die Fluidkammer 107 ist in einer
Richtung rechtwinklig zu der Achse der Nuten 106 angeordnet.
Das Abdeckteil 104 ist mit dem Elemente tragenden Teil 101
so verbunden, daß die Nuten 106 den entsprechenden elektro
thermischen Wandlern 105 auf dem Teil 102 gegenüberliegen.
Folglich ist eine Anzahl Fluidbahnen ausgebildet, die je
weils eine wärmeaufbringende Kammer bzw. eine Aufheizkammer
und die gemeinsame Fluidkammer 107 haben, um ein Fluid jeder
Fluidbahn zuzuführen. Eine Rohrleitung 108, um ein Fluid
der gemeinsamen Fluidkammer 107 von einem (nicht dargestell
ten) Fluidbehälter aus zuzuführen, ist am rückwärtigen
Teil der Fluidkammer 107 vorgesehen.
Jeder elektrothermische Wandler 105 ist mit einem Wider
standsheizteil 112 versehen, welches dazu dient, die er
zeugte Wärme dem Fluid zuzuführen, und welches (112) zwi
schen einer gemeinsamen Elektrode 109 und einer Elektrode
111 festgelegt ist, welche mit dem Kollektor eines Tran
sistors 110 verbunden ist, welcher ein Funktionselement des
Ansteuerschaltungsteils 103 ist. Auf der gesamten Oberflä
che des Anordnungsteils 102 ist eine (nicht dargestellte)
elektrisch isolierende Schutzschicht vorgesehen, um einen
Kurzschluß zwischen der gemeinsamen Elektrode 109 und der
Kollektorelektrode 111 sowie einen Kontakt zwischen dem
Fluid und dem Widerstandsheizteil 112 zu verhindern.
Der Ansteuerschaltungsteil 103 weist eine Kollektor-, eine
Basis- und eine Emitterzone unter der Kollektorelektrode
111, einer Basiselektrode 113 bzw. einer Emitterelektrode
114 auf. Diese Zonen sind unter der Oberfläche eines Halb
leitersubstrats 115 ausgebildet. Jede Basiselektrode 113
ist so ausgebildet, daß sie (113) mit einer im hinteren
Teil angeordneten, gemeinsamen Basiselektrode 116 verbunden
ist. Eine Elektrode 117 dient dazu, eine hohe Spannung
an die Kollektorzone anzulegen, um so die Transistoren 110
elektrisch voneinander zu isolieren; die Elektrode 117 ist
allen Transistoren gemeinsam.
In Fig. 1(b) weist das Elemente tragende Teil 101 unter
der Oberfläche einen Aufbau mit verschiedenen Funktions
elementen auf. Das Teil 101 weist ein Halbleitersubstrat
118 und eine Epitaxialschicht 119 auf. Die Epitaxialschicht
119 enthält die elektrothermischen Wandler 105 und die
Transistoren 110 als Funktionselemente. Ein elektrother
mischer Wandler 105 setzt sich aus einem Widerstandsheiz
teil 112, einer gemeinsamen Elektrode 109 und einer Elek
trode 111 zusammen, welche mit der Kollektorzone des
Transistors 110 verbunden ist, welcher an dem Oberflächen
teil der Epitaxialschicht 119 vorgesehen ist. Der Wider
standsheizteil 112 setzt sich aus einem Widerstandsheizer
120 und einer Schutzschicht 121 zum Schutze des Wider
standsheizers 120 zusammen.
Eine wärmeaufbringende Kammer bzw. eine Aufheizkammer 122
ist an dem Widerstandsheizteil 112 vorgesehen. In der Kammer
122 wird durch die an dem Widerstandsheizteil 112 erzeugte
Wärme eine plötzliche Zustandsänderung einschließlich einer
Bildung einer Blase und einer Volumenminderung der Blase be
wirkt. Die Aufheizkammer 122 steht mit einer Ausstoßöffnung
123 in Verbindung, über welche ein Fluidtröpfchen durch die
Wirkung der vorerwähnten Zustandsänderung ausgestoßen wird,
und steht auch mit einer am hinteren Teil vorgesehenen ge
meinsamen Fluidkammer 124 in Verbindung. Eine Fluidzuführ
leitung 108 ist an der gemeinsamen Fluidkammer 124 vorge
sehen, um das Fluid von dem außerhalb angebrachten Behäl
ter zuzuführen.
Hinter jedem elektrothermischen Wandler 105 ist ein Tran
sistor 110 in der Epitaxialschicht 119 vorgesehen. Der
Transistor 110 weist den üblichen Transistoraufbau auf,
und in dessen unteren Teil ist ein eingebetteter Teil 128-1
zum Erniedrigen des Widerstandswertes an der Kollektorzone
125 vorgesehen. Ein Widerstandsbereich 128-2 ist zwischen
der Elektrode 111 und der Kollektorzone 125 vorgesehen, um
so dazwischen einen Ohm′schen Kontakt auszubilden.
Elektroden 111 und 117 sind von der Kollektorzone 125, und
Elektroden 113 und 114 von der Basiszone 126 bzw. der
Emitterzone 127 hergeleitet, wobei sie elektrisch voneinan
der isoliert sind. Elektrische Isolierschichten 129-1
und 129-2 sind zwischen der Emitterelektrode 114 und der
Basiselektrode 113 sowie zwischen der Emitterelektrode 114
und einer elektrischen Isolierelektrode 117 vorgesehen, um
eine elektrische Isolierung zu erhalten. Zwischen dem
elektrothermischen Wandler 105 und einem Transistor 110
ist eine Diffusionszone 130 vorgesehen, wodurch verhindert
ist, daß die an einem elektrothermischen Wandler 1054 er
zeugte Wärme den Transistor 110 nachteilig beeinflußt, d. h.
es ist eine thermische Isolierung geschaffen. Die Diffusions
zone 130 dient dazu, die Lebensdauer des Transistors, 110
in hohem Maße zu verlängern.
Anhand von Fig. 2(a) bis (g) wird nunmehr die Herstellung
eines Elemente tragenden Teils 101 beschrieben. Ein p-Halb
leitersubstrat 201 wird aufbereitet (Schritt (a)) und eine
eingelagerte Schicht 202 wird in dem Substrat 201 ausgebildet,
um dadurch den Kollektorwiderstand herabzusetzen, und darauf
wird dann eine Epitaxialschicht 203 erzeugt (Schritt (b)).
Die eingebettete Schicht 202 wird durch eine Antimon (Sb)
oder Arsendiffusion (As) über ein Fenster in einer Muster
form ausgebildet, in dem eine Phototechnik bei einer
dünnen Oxidschicht auf dem Substrat 201 angewendet wird.
Nach dem Ausbilden der eingebetteten Schicht 202 wird
die dünne Oxidschicht vollständig entfernt. Eine n-Epi
taxialschicht 203 wächst dann auf dem Substrat 201. Die
Schicht 203 ist vorzugsweise etwa 10 µm dick. Auf der Ober
fläche der Epitaxialschicht 203 wird eine dünne Oxidschicht
204 erzeugt. Fenster 205-1 und 205-2 werden durch die Photo
technik in der Oxidschicht 204 ausgebildet. Eine p-Dotierung
wird über die Fenster 205 diffundiert, um zur Trennung bzw.
Isolierung Diffusionszonen 206-1 und 206-2 zu erzeugen. Der
die Diffusionszonen 206-1 und 206-2 umgebende Teil ist eine
Kollektorzone 207 eines bipolaren Transistors (Schritt c)).
Beim Schritt (d) wird eine Basizone 208 durch ein Diffusionsver
fahren gebildet. Außer dem Teil, wo die Basiszone 208 auszu
bilden ist, wird die ganze Fläche mit einer dünnen Oxid
schicht beschichtet, und eine p-Dotierung, wie Bor (B) u. ä.,
wird mit einer hohen Konzentration diffundiert, wodurch eine
p⁺-Basiszone 208 gebildet wird.
Beim Schritt (e) wird eine n-Dotierung mit hoher Konzen
tration diffundiert, um n⁺-Zonen und dadurch eine Emitter
zone 209 und eine Widerstandszone 210 zu erzeugen, welche
einen Ohm′schen Kontakt zwischen einer Aluminiumelektrode und
der Kollektorzone 207 ermöglicht. In diesem Fall werden die
Emitterzone 209 und die Widerstandszone 210 gleichzeitig
als n⁺-Halbleiterzonen durch eine hochkonzentrierte Diffu
sion einer n-Dotierung erzeugt. Bei den Schritten (f) und (g)
wird eine Widerstandsheizzone 213 gebildet, welche einen elektro
thermischen Wandler darstellt.
Nach Beendigung des Schritts (e) wird außer dem Teil, wo
der Widerstandsheizbereich 213 ausgebildet ist, die gesamte Ober
fläche mit einer Maske 211 abgedeckt. Über ein Fenster 212
wird dann mittels einer Ionenimplantationseinrichtung eine
Ionenimplantation vorgenommen, um eine Widerstandsheizzone
213 zu erzeugen. Der Widerstandswert kann dadurch optimal
gewählt werden, daß die Fläche des Fensters 212, eine Ionen
beschleunigungsenergie bei der Ionenimplantation und die
Ionenart entsprechend gewählt werden. Die Maske 211 sollte
dicker als die Ionenimplantationsstrecke der Ionen sein.
Nach der Ausbildung der Widerstandsheizzone 213 wird die
Maske 211 vollständig entfernt. Das sich ergebende Elemente
tragende Teil mit einer integrierten monolithischen Hybrid
schaltung wird mit Passivierungsschicht bedeckt, und an den
erforderlichen Stellen werden Aluminiumelektroden ausgebildet.
Dadurch ist dann der Aufbau geschaffen, wie er in Fig. 1(b)
dargestellt ist.
Wenn verschiedene Ionen bei der Implantation verwendet
werden, um die Widerstandsheizzone 213 zu bilden, lassen
sich die dabei ergebenden Kenndaten, wie in der folgenden Tabelle
ausgeführt, darstellen. Die Aufstellung zeigt, daß die besten
Ergebnisse erhalten werden, wenn Ionen von Elementen der
Gruppe V des Periodensystems verwendet werden; wenn aller
dings Ionen von Elementen der Gruppe III des Perioden
systems verwendet werden, werden ebenfalls gute Ergebnisse
erhalten.
In Tabelle 1 ist der "Bereich" ein projektierter Bereich
einer Dotierung d. h. die Tiefe von der Oberfläche der Wi
derstandsheizzone 213. In Tabelle 2 sind Elementkenndaten in
Abhängigkeit von der implantierten Ionenmenge (Dosis) wie
dergegeben.
Verschiedene Ausführungsformen sind in Fig. 3
bis 7 dargestellt. In diesen Figuren sind nur die Teile
dargestellt, welche zur Erläuterung benötigt werden, während
die übrigen Teile weggelassen sind. In Fig. 3 wird eine Wi
derstandsheizzone 301 durch Diffusion gleichzeitig mit der
Schaffung einer Basiszone 308 erzeugt. In diesem Fall kön
nen ein Belichtungsschritt mit Maske und drei Schritte
(nämlich eine Oxidschicht-Maskenbildung, eine Ionenimplanta
tion und eine Wärmebehandlung) im Vergleich zum Fall der
Fig. 1 vorteilhafterweise weggelassen werden. Der übrige
Aufbau und die Ausbildung sind dieselben wie in Fig. 1.
Das heißt, es sind ausgebildet eine Epitaxialschicht 302, ei
ne Diffusionszone 303 für eine thermische Trennung, eine
eingebettete Schicht 304 zum Erniedrigen eines Kollektor
widerstands, eine Widerstandszone 305, eine Kollektorzone
306 eine Emitterzone 307 und die Basiszone 308.
In Fig. 4 wird eine Widerstandsheizzone 401 durch ein Diffu
sionsverfahren gleichzeitig mit der Schaffung einer Emitter
zone 407 erzeugt. Die übrigen Verfahrensschritte sind die
gleichen wie in Fig. 3.
In Fig. 5 wird eine Widerstandsheizzone 501 auf einem Teil,
auf welchem die Widerstandsheizzone 501 auszubilden ist, gleich
zeitig mit einer Diffusion zur Ausbildung eines Emit
ters und einer Basis erzeugt, und dann wird eine Diffusion
einer p-Dotierung auf einem Teil dieses Teils durchgeführt,
um so eine p-Halbleiterzone 510 zu schaffen, wodurch ein
pn-Übergang 509 gebildet ist. In dieser Ausführungsform wird
eine Wärmeerzeugung an dem pn-Übergang 509 ausgenutzt, und
vorzugsweise wird die Wärmeerzeugung an dem pn-Übergang 509 beim
Anlegen einer Vorspannung in Durchlaß- und Sperrichtung aus
genutzt.
In Fig. 6 wird das Teil durch weniger Herstellungsschritte
erzeugt. Das heißt, in einem bipolaren Transistor werden ein
Teil einer Widerstandszone 605 und ein Teil einer Kollektor
zone 606 verlängert, um eine Widerstandsheizzone 601 an
einem Ende der Widerstandsschicht bzw. des Ohm′schen Kon
takts 605 auszubilden, und folglich sind der Ohm′sche Kon
takt 605 und die Widerstandsheizzone 601 fortgesetzt. In
dieser Ausführungsform nimmt, wenn der Kollektorwiderstand
abnimmt, eine Kollektor-Emitterspannung VCE (SAT) ab, und
die Wärmeerzeugung des Transistors selbst kann in einem
hohen Maße unterdrückt werden.
In Fig. 4 bis 6 sind darüber hinaus noch dargestellt eine
Epitaxialschicht 402, 502 bzw. 602, eine Diffusionszone
403 bzw. 503 für eine thermische Trennung, eine eingebettete
Schicht 404, 504 bzw. 604, eine Widerstandszone 405, 505
bzw. 605, eine Kollektorzone 406, 506 bzw. 606, eine Emit
terzone 407, 507 bzw. 607, und eine Basiszone 408, 508
bzw. 608.
In den in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen sind
bipolare npn-Transistoren dargestellt. Statt der bipolaren
npn-Transistoren können auch andere Funktionselemente mit
einer Schaltfunktion verwendet werden, wie beispielsweise
bipolare pnp-Transistoren, MOS-Transistoren, SOS-Transisto
ren, Lateraltransistoren u. ä.
In Fig. 7 weist eine Ausführungsform der Erfindung einen
Aufbau auf, der einen nachteiligen Wärmeeinfluß wirksam ver
hindern kann, wenn die Funktionselemente, welche die An
steuerschaltung bilden, wärmeempfindlich sind. Das heißt,
zwischen einem elektrothermischen Wandlerteil 701 und einem
Funktionselementteil 702 mit einer Schaltfunktion ist ein
Bereich 704 mit einer hohen Dotierungskonzentration vorge
sehen. Der Bereich 704 erstreckt sich von demselben Niveau
wie eine eingebettete Schicht 703 zu der Oberfläche des
Teils. Die nach unten diffundierende Wärme, welche ein Teil
der in der Widerstandsheizzone 705 erzeugten Wärme ist,
wird über die Zone 704 an ein Substrat 706 übertragen und
wird dann über eine Wärmesenke 707, die beispielsweise durch
eine Aluminiumplatte gebildet ist, nach außen abgegeben.
Dieser Aufbau dient dazu, beinahe vollständig die Wärme, die
von der Widerstandsheizzone 705 zu einem Funktionselement
702 fließt, entlang der Oberfläche des Halbleitersubstrats
706 abzufangen.
Die Ergebnisse von Versuchen zum Bewerten von Kenndaten
des Aufbaus sind in Tabelle 3 dargestellt.
Bei der Probe 2 hatte die Zone 704 eine Dotierungskonzen
tration von 1020 cm-3. Wenn die Zone 704 nicht vorgesehen
war, betrug die Lebensdauer des bipolaren npn-Transistors
bei Dauereinsatz 140 h, während derselbe Transistor 1000 h
und länger ohne ein Absinken seiner Leistung bei denselben
Ansteuerbedingungen, wie oben beschrieben, arbeitete. Wenn
eine p-Dotierung in den Bereich 704 mit einer hohen Dotierungs
konzentration diffundiert ist, kann die Zone 704 sowohl eine
elektrische als auch eine thermische Isolierfunktion be
sitzen.
Die Fluidstrahl-Aufzeichnungseinrichtung mit dem in Fig. 1
dargestellten Aufbau wurde hergestellt und es wurde unter den
in Tabelle 4 angegebenen Bedingungen eine Aufzeichnung vor
genommen. Selbst wenn eine lang andauernde sehr schnelle Auf
zeichnung auf Papier der Größe A4 durchgeführt wurde, um
10 000 Blatt Kopien herzustellen, war die sich ergebende
Bildgüte am Schluß so hoch wie die, welche am Anfang erhalten wor
den war.
In Fig. 8(a) ist eine weitere Ausführungsform
dargestellt. Hierbei entsprechen die Bezugszeichen in
Fig. 8(a) denen in Fig. 1(a), wie nachstehend aufgeführt
ist. Die entsprechenden Bezugszeichen bezeichnen dieselben
Teile und zwar entspricht 801 der 101, . . . 816 der 116 und
817 der 117. Der Aufbau des Widerstandsheizteils 812 unter
scheidet sich von dem Aufbau des Heizteils 112, wie in Fig. 8(b)
dargestellt ist. Auch in Fig. 8(b) entsprechen die
Bezugszeichen wieder denen in Fig. 1(b). Dieselben Teile
sind also mit den entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet.
Hierbei entspricht 801 der 101, 808 der 108, 809 der 109
. . . 828-2 der 128-2, 829-1 der 129-1, 829-2 der 129-2
und 830 der 130.
Auf der Oberfläche einer auf einem Halbleitersubstrat 815
ausgebildeten Epitaxialschicht 819 ist ein elektrothermi
scher Wandler 805 in Form eines Laminats oder Schichtauf
baus vorgesehen. Der elektrothermische Wandler 805 weist
einen Widerstandsheizteil 812 auf einer auf der Oberfläche
der Epitaxialschicht 819 ausgebildeten Schutzschicht
(Wärmespeicherschicht) 818, eine gemeinsame Elektrode 809
und eine Elektrode 811 für eine Verbindung zu der Kollek
torzone eines Kollektors 810 auf. Der Widerstandsheizteil
812 ist aus einem Widerstandsheizer 820 und einer Schutz
schicht 821 gebildet, um den Widerstandsheizer 820 zu
schützen.
In Fig. 9(a) bis (g) ist die Herstellung eines Elemente
tragenden Teils 801 dargestellt. Die Schritte (a) bis (e)
sind jeweils dieselben wie die Schritte (a) bis (e) in
Fig. 2. Hierbei entsprechen sich wieder die Bezugszeichen,
und zwar 901 der 201, 902 der 202 . . . und 910 der 210.
Nach der Beendigung des Schritts (e) ist eine elektrisch
isolierende Schutzschicht 911 ausgebildet, um den Transistor
teil zu schützen. Eine Widerstandsheizschicht 913 wird
dann durch Phototechnik auf der Schutzschicht 911 gebil
det, und gleichzeitig werden Fenster 912-1 bis 912-4 aus
gebildet, um die entsprechenden Teile der Schutzschicht 911
aufzulösen. Vorteilhafte Schutzschichten 911 sind SiO₂-
Schichten, Si₃N₄ u. ä., die durch Sputtern oder durch Aus
scheiden aus der Dampfphase (CVD) erzeugt worden sind, oder
Oxidschichten, die durch Oxidieren der Oberfläche der Tran
sistoren geschaffen worden sind. Die Schutzschicht 911 unter
der Widerstandsheizschicht 913 kann in dieser Ausführungs
form als eine Wärmespeicherschicht zum Steuern einer Diffu
sion der erzeugten Wärme wirken.
Schließlich wird ein Elektrodenmaterial, wie Aluminium
u. ä. beispielsweise im Vakuum aufgebracht, und durch die
Phototechnik wird dann ein Muster gebildet, wodurch dann eine
Elektrodenverdrahtung ausgeführt ist. (Dieser Schritt ist
in Fig. 9 nicht dargestellt). Folglich ist ein Elemente
tragendes Teil hergestellt, wie es in Fig. 9 dargestellt ist.
Die Widerstandsheizschicht 913 kann im Vakuum aufgebracht
werden, beispielsweise durch Aufdampfen, durch Sputtern
oder durch Abscheiden aus der Dampfphase (CVD).
Als Material für die Widerstandsheizschicht 913 können vor
zugsweise Metallegierungen, wie NiCr u. ä., Karbide, wie
TiC u. ä., Boride, wie ZrB₂; HfB₂ u. ä., Nitride, wie BN u. ä.,
Silizide, wie SiB₄ u. ä., Phosphide, wie GaP, InP u. ä., und
Arsenide, wie GaAs, GaPxAs(1-x) u. ä. angeführt werden.
In Fig. 10 ist ein Hauptteil (ein Elemente tragendes Teil)
einer weiteren Ausführungsform dargestellt,
während in Fig. 11 ein Teil der Herstellungsschritte der
Ausführungsform in Fig. 10 wiedergegeben ist. Auf einem
Substrat 1001 aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) wird durch epitak
tisches Aufwachsen (Schritt a) in Fig. 11 eine Si-Schicht
1002 ausgebildet. In der sich ergebenden Si-Schicht 1002 wird ein
PNP-Lateraltransistorteil des SOS-Typs 1003 durch ein
herkömmliches Verfahren ausgebildet (Schritt b in Fig. 11).
Ein Teil der Oberfläche der Si-Schicht 1002 außer dem Tran
sistorteil 1003 wird durch Ätzen entfernt, das heißt die
Si-Schicht 1002 wird dünner gemacht, und die verbleibende Si-
Schicht 1002 wird oxidiert, um eine SiO₂-Schutzschicht 1004
zu erzeugen (Schritt (c) der Fig. 11). Auf der SiO₂-
Schutzschicht 1004 wird eine Widerstandsheizschicht 1005 ausge
bildet. Eine Muster- und eine Fensterausbildung in der
Schutzschicht auf dem Transistorteil 1003 werden gleich
zeitig durchgeführt, und Metallelektroden, wie Aluminium
u. ä., werden im Anschluß an die Ausbildung von Elektroden
1006 bis 1009 (Fig. 10) entsprechend einem Phototechnikver
fahren laminiert.
Die Schutzschicht 1004 unter der Widerstandsheizschicht
1005 kann auch wie in der vorherigen Ausführungsform als
Wärmespeicherschicht dienen. Wenn ferner ein NPN-Lateral-
Transistor des SOS-Typs in Fig. 10 verwendet wird, können
dieselben Ergebnisse erhalten werden. Sogar bei einer lang
andauernden, mit hoher Geschwindigkeit durchgeführten Auf
zeichnung auf Papier der Größe A4, um insgesamt 10 000
Blatt Kopien herzustellen, war die sich ergebende Bild
qualität am Schluß so hoch wie die, die am Anfang erhalten
wurde.
Wie oben ausgeführt, kann gemäß der Erfindung eine Fluid-
oder Flüssigstrahl-Aufzeichnungseinrichtung eine Aufzeich
nung mit hoher Dichte und hoher Geschwindigkeit sowie mit
hoher Zuverlässigkeit und Beständigkeit durchführen.
Bei der Herstellung einer solchen Einrichtung ist die Aus
beute sehr hoch, und die Anzahl der Fertigungsschritte
kann verringert werden, wodurch die Fertigungskosten ge
senkt werden. Der Aufbau der Einrichtung eignet sich für
eine Massenherstellung, und die Kenndaten der Einrichtung,
insbesondere die Wärmeabgabe des elektrothermischen Wand
lers kann in hohem Maße erhöht werden, und dadurch kann die
Lebensdauer von signaltrennenden Elementen, wie Dioden
und Transistoren, welche für einen elektrothermischen Wand
ler vorgesehen sind, in hohem Maße verlängert werden.
In der vorstehenden Beschreibung der Erfindung sind Auf
zeichnungsköpfe mit einer Vielzahl von Fluid- oder Flüssig
keitsausstoßöffnungen, sogenannten Vielöffnungs-Aufzeich
nungsköpfe erläutert worden; selbstverständlich ist die
Erfindung auch bei Aufzeichnungsköpfen mit einer einzigen
Fluid- bzw. Flüssigkeitsausstoßöffnung anwendbar. Jedoch
ist die Erfindung wirksamer bei Vielöffnungs-Aufzeichnungs
köpfen, insbesondere bei hochdichten Vielöffnungs-Auf
zeichnungsköpfen anwendbar.
Claims (8)
1. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung mit
zumindest einer Flüssigkeits-Heizkammer, die mit
zumindest einer Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von
Flüssigkeit in Verbindung steht und mit zumindest einem
elektrothermischen Wandler versehen ist, der auf die die
Heizkammer füllende Flüssigkeit einwirkende Wärme
erzeugt, und mit einem Treiberschaltungsabschnitt mit
zumindest einem Funktionselement zur Selektion von
Signalen für die selektive Ansteuerung des zumindest
einen elektrothermischen Wandlers, dadurch
gekennzeichnet, daß das zumindest eine Funktionselement
(110) strukturell in einem Substrat (115) und der
zumindest eine elektrothermische Wandler (120, 820) an
derselben Oberfläche des Substrats (115) ausgebildet
ist, in welche das zumindest eine Funktionselement (110)
in das Substrat (115) strukturiert ist, und daß zum
Vermindern der Wirkung der von dem zumindest einen
elektrothermischen Wandler (120; 820) erzeugten Wärme
auf das Funktionselement (110) zwischen dem zumindest
einen elektrothermischen Wandler (120; 820) und dem
zumindest einen Funktionselement (110) eine Zone
(130; 704; 830) mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit
vorgesehen ist, die in derselben Oberfläche ausgebildet
ist und die Wärme im wesentlichen von dem
Funktionselement (110) wegleitet.
2. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat
(115) ein Halbleitersubstrat ist.
3. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Funktionselement (110) ein Transistor ist.
4. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektro
thermische Wandler ein Widerstandsheizteil (120; 820),
ein Paar Elektroden (109, 111, 809, 811), um
elektrischen Strom dem Widerstandsteil (120; 820)
zuzuführen, und eine Schutzschicht (121; 821) aufweist,
die das Widerstandsheizteil (120; 820) bedeckt.
5. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung nach
einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der
elektrothermische Wandler (120) strukturell in dem
Substrat (115) ausgebildet ist.
6. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung nach
einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der
elektrothermische Wandler (820) auf der Oberfläche des
Substrats ausgebildet ist.
7. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung nach
einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Flüssigkeit eine Tinte für das Aufzeichnen ist.
8. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung nach
einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der
elektrothermische Wandler (120; 820) einen Laminataufbau
aufweist.
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