DE19639717C2 - Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
- Publication number
- DE19639717C2 DE19639717C2 DE1996139717 DE19639717A DE19639717C2 DE 19639717 C2 DE19639717 C2 DE 19639717C2 DE 1996139717 DE1996139717 DE 1996139717 DE 19639717 A DE19639717 A DE 19639717A DE 19639717 C2 DE19639717 C2 DE 19639717C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- film
- substrate
- membrane
- piezoelectric
- pressure chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 83
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 73
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 46
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 24
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 9
- 230000009975 flexible effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 8
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 4
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- NTTOTNSKUYCDAV-UHFFFAOYSA-N potassium hydride Chemical compound [KH] NTTOTNSKUYCDAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000105 potassium hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 230000000881 depressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- KERTUBUCQCSNJU-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);disulfamate Chemical compound [Ni+2].NS([O-])(=O)=O.NS([O-])(=O)=O KERTUBUCQCSNJU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
- B41J2/1628—Manufacturing processes etching dry etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1607—Production of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/161—Production of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
- B41J2/1629—Manufacturing processes etching wet etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1631—Manufacturing processes photolithography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
- B41J2/1646—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by sputtering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14387—Front shooter
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Micromachines (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahldruckkopf (im
folgenden auch kurz "Tintenstrahlkopf" genannt) nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum
Herstellen eines solchen Tintenstrahlkopfes.
Es ist ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren bekannt, bei
dem ein Aufzeichnungsvorgang dadurch ausgeführt wird, daß
eine Aufzeichnungsflüssigkeit ausgestoßen und versprüht
wird. Dieses Verfahren verfügt über verschiedene Vorteile:
relativ hohe Druckgeschwindigkeit bei wenig Geräuschen, mög
liche Miniaturisierung, leichtes Ausführen eines Farbauf
zeichnungsprozesses usw.
Was bei einem solchen Verfahren verwendete Tintenstrahlköpfe
betrifft, wurden verschiedene Anordnungen vorgeschlagen.
Ein Beispiel derartiger Tintenstrahlköpfe ist ein solcher
unter Verwendung eines Blasenstrahlverfahrens. Bei einem
solchen Tintenstrahlkopf ist ein Heizelement innerhalb eines
die Tinte aufnehmenden Hohlraums angebracht. Die Tinte wird
dadurch zum Sieden gebracht, daß ihr mittels des Heizele
ments schnell Wärme zugeführt wird, wodurch Blasen erzeugt
werden. Anders gesagt, die Erzeugung von Blasen variiert den
Druck innerhalb des Hohlraums, wodurch Tinte durch die Düse
ausgestoßen werden kann.
Darüber hinaus ist aus JP-A-4-355147 (1992) ein anderes Bei
spiel eines Tintenstrahlkopfes bekannt, bei dem Druck inner
halb einer Tintendruckkammer durch Verformung eines piezo
elektrischen Elements erzeugt wird, wodurch Tintentröpfchen
durch die Düse ausgestoßen werden.
Jedoch bestehen beim vorstehend angegebenen Stand der Tech
nik die folgenden Probleme.
Erstens muß bei einem Tintenstrahlkopf unter Verwendung des
Blasenstrahlverfahrens die Temperatur des Heizelements momen
tan bis auf ungefähr 1000°C erwärmt werden, um die Tinte zum
Sieden zu bringen, so daß Blasen erzeugt werden. Damit geht
das Problem einer Beeinträchtigung des Heizelements und
damit einer kurzen Lebensdauer des Tintenstrahlkopfs einher.
Beim Tintenstrahlkopf mit dem piezoelektrischen Element be
steht kein Problem hinsichtlich der Lebensdauer. Da jedoch
ein volumenmäßig relativ großes piezoelektrisches Element
verwendet werden muß, sind zugehörige Bearbeitungs- und Zu
sammenbauprozesse erforderlich. Daraus ergeben sich die Pro
bleme hinsichtlich einer geringen Produktivität und Schwie
rigkeiten beim Versuch, eine hohe Integrationsdichte zu er
zielen, weswegen dieses Verfahren nicht für einen Betrieb
mit hoher Genauigkeit und großer Geschwindigkeit geeignet
ist.
Aus EP 0 584 823 A1 ist ein Tintenstrahlkopf der eingangs
genannten Art bekannt. Bei diesem Tintenstrahlkopf wird
Tinte aus einer Düse ausgespritzt, indem die Lage eines
piezoelektrischen Wandlers auf die Seite einer Druckkammer
zu verändert wird.
Weiterhin ist aus "Patent Abstracts of Japan", M-1283 mit
JP 4-99636 A ein Tintenstrahlkopf bekannt, bei dem Tinte aus
gegeben wird, indem ein druckerzeugendes Element deformiert
wird, das aus wenigstens einer piezoelektrischen Schicht und
einer elastischen Schicht in seiner Dickenrichtung besteht.
Die Dicke dieses druckerzeugenden Elements wird in seinem
Mittenteil und seinen beiden Endteilen so verändert, daß
seine Wirksamkeit im Hinblick auf das Ausspritzen von Tinte
verbessert ist.
Schließlich ist aus der DE 44 29 904 A1 ein Tintenstrahlkopf
bekannt, bei dem ein piezoelektrisches Vibrationselement
über eine Steuerelektrode an einer Tintendruckkammer an
liegt. Die Breite des Vibrationselements ist größer als die
Breite der Steuerelektrode und kleiner als die Breite der
Tintendruckkammer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahl
kopf, der bei kleiner Bauweise und langer Lebensdauer eine
hohe Ausstoßkraft und Ausstoßgeschwindigkeit aufweist, sowie
ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Tintenstrahl
kopf mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 bzw. durch ein
Verfahren mit den Merkmalen nach Patentanspruch 6 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Das erste und das zweite Plattenelement stehen also einander
gegenüber, wobei zwischen ihnen die Druckkammer ausgebildet
ist, die mit Tinte gefüllt wird. Das piezoelektrische Dünn
filmelement ist auf einem flexiblen, an dem ersten Platten
element angebrachten Abschnitt ausgebildet, der verformt
wird, wenn das piezoelektrische Dünnfilmelement verformt
wird. Demgemäß drückt die Verformung des ersten Plattenele
ments die Druckkammer zusammen, wodurch sich innerhalb der
Druckkammer befindliche Tinte aus ihr ausgestoßen werden
kann.
Die vorstehend angegebene Anordnung verfügt also zunächst
über eine ebene Struktur mit mehreren Platten unter Verwen
dung eines piezoelektrischen Dünnfilmelements auf dem ersten
Plattenelement. Dadurch können unter Verwendung volumenmäßi
ger piezoelektrischer Dünnfilmelemente die Dicke und die
Außenabmessungen des Tintenstrahlkopfs stark verringert wer
den, so daß ein Tintenstrahlkopf hoher Dichte erzeugt werden
kann, der Druck mit hoher Genauigkeit und großer Geschwindig
keit zu liefern vermag. Darüber hinaus ist es möglich, da
kein Heizelement erforderlich ist, einen Tintenstrahlkopf
mit langer Lebensdauer zu erhalten.
Da erfindungsgemäß der flexible Abschnitt aus mehreren Keil
elementen besteht, von denen jeweils ein Ende am Substrat be
festigt ist, wird der flexible Abschnitt in der Umfangsrich
tung kaum verformt. Dadurch wird die Möglichkeit ausgeschlos
sen, daß durch die Verformung des flexiblen Abschnitts eine
unzureichende Druckkraft ausgeübt wird, so daß die Tintenaus
stoßeigenschaften verbessert wird.
Jedes Keilelement ist vorzugsweise streifenförmig so ausge
bildet, daß es sich nach oben hin verengt. Diese Anordnung
verkleinert die Breite jedes Keilelements an seiner Unter
seite, wodurch die Flexibilität jedes Keilelements verbes
sert ist. In diesem Fall ist es selbst dann, wenn nur wenige
Keilelemente vorliegen, möglich, die Druckkammer ausreichend
unter Druck zu setzen, wodurch ausreichende Tintenausstoß
eigenschaften erzielt werden können.
Mit dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren ist es auf ein
fache Weise möglich, einen Tintenstrahlkopf mittels Halblei
ter-Filmbildungstechniken herzustellen, ohne daß komplizier
te Bearbeitungs- und Zusammenbauprozesse in herkömmlicher
Weise ausgeführt werden müssen. Daher verbessert das Verfah
ren die Produktivität hinsichtlich Tintenstrahlköpfen und
verringert die Herstellkosten.
Ferner ist es aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens mög
lich, einen Tintenstrahlkopf unter Verwendung z. B. der Photo
lithographietechnik fein zu bearbeiten. So wird es möglich,
einen Tintenstrahlkopf zu erhalten, der Druck mit hoher Ge
nauigkeit und großer Geschwindigkeit ermöglicht.
Hierbei wird das piezoelektrische Element vorzugsweise unter
Verwendung eines Hydrothermalverfahrens als Film herge
stellt, da dieses Verfahren die Filmbildungstemperatur bei
der Herstellung des piezoelektrischen Elements erniedrigt,
wodurch es möglich ist, Beschädigungen am piezoelektrischen
Element zu verringern. Ferner ist es möglich, da in diesem
Fall das piezoelektrische Element in natürlicher Weise in
der Dickenrichtung des Substrats polarisiert ist, einen
Polarisierungsprozeß für das piezoelektrische Element wegzu
lassen.
Für ein vollständigeres Verständnis der Art und der Vorteile der Erfindung
ist auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beige
fügten Zeichnungen Bezug zu nehmen.
Fig. 1 ist eine Draufsicht, die schematisch den Aufbau eines erfindungsge
mäßen Tintenstrahlkopfs zeigt.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A′ in Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem eine Span
nung an ein piezoelektrisches Element des Tintenstrahlkopfs angelegt wird.
Fig. 4(a) bis 4(k) sind Schnittansichten, die Herstellprozesse für eine
Druckausübungsplatte im Tintenstrahlkopf zeigen.
Fig. 5 ist eine Draufsicht, die einen anderen Aufbau eines erfindungsgemä
ßen Tintenstrahlkopfs zeigt.
Fig. 6 ist eine Draufsicht, die noch einen anderen Aufbau eines erfindungs
gemäßen Tintenstrahlkopfs zeigt.
Die folgende Beschreibung erörtert unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist, verfügt ein Tintenstrahlkopf 1 über
eine ebene Struktur mit mehreren Platten, zu denen eine Düsenplatte 2
(zweite Platte) und eine Druckausübungsplatte 3 (dritte Platte) und eine
Druckkammer 4 gehören.
Die Düsenplatte 2 besteht z. B. aus einer Glas- oder Kunststofflage oder
aus einem metallischen Material wie Nickel. Die Dicke der Düsenplatte 2 ist
vorzugsweise auf 0,2 mm oder weniger eingestellt. Die Düsenplatte 2 ist mit
einer kegelförmigen Düse 5 versehen, die zum Ausstoßen von Tinte verwendet
wird. Diese Düse 5 ist an einer Position, die der Mitte der Druckkammer 4
entspricht, auf solche Weise angebracht, daß sie die Düsenplatte 2 in
deren Dickenrichtung durchdringt.
Die Druckausübungsplatte 3 ist so kombiniert, daß sie die Druckkammer 4
zur Düsenplatte 2 hin zusammendrückt, um innerhalb der Druckkammer 4 ent
haltene Tinte durch die Düse 5 auszustoßen. Die Druckausübungsplatte 3
steht der Düsenplatte 2 praktisch parallel flächig gegenüber, wobei sich
ein vorbestimmter Zwischenraum dazwischen befindet. Die Druckausübungsplat
te 3 besteht aus einem ebenen, quadratischen Substrat 6, einem piezoelek
trischen Dünnfilmelement 7, das auf einer Seitenfläche des Substrats 6
angebracht ist, und einer Membran 8, die an einer Seitenfläche des Sub
strats 6 auf solche Weise liegt, daß sie den Bereich abdeckt, in dem das
piezoelektrische Element 7 angebracht ist. Hierbei werden die jeweiligen
Komponenten durch Halbleiter-Filmbildungstechniken und Bearbeitungstechni
ken hergestellt, was später beschrieben wird.
Die Druckkammer 4 besteht aus der Düsenplatte 2, der Membran 8 der Druck
ausübungsplatte 3 und einem zwischen die Platten 2 und 3 eingefügten Ab
standshalter 11; sie wird mit Tinte gefüllt. Die Innenwand des Abstandshal
ters 11 verfügt im Querschnitt über runde Form, und seine Außenwand verfügt
im Querschnitt über quadratische Form. In einem Bereich der Innenwand des
Abstandshalters 11 ist eine Nut 12 auf solche Weise ausgebildet, das sie in
radialer Richtung eindringt, und sie dient als Tintenversorgungseinlaß.
Hierbei besteht der Abstandshalter 11 vorzugsweise aus einem isolierenden
Material wie einem photoempfindlichen Kleber aus Polyimid oder der Acryl
gruppe.
Das Substrat 6 besteht vorzugsweise aus einem Material wie Silizium oder
Glas, und es verfügt über eine Form mit Vertiefung, wobei die Rückseite
offen ist. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist das Substrat 6 mit vier
dünnen, Sektoren bildenden Keilelementen 61 bis 64 (flexible Elemente)
versehen, von denen sich jedes vom Umfang zum Zentrum erstreckt. Ferner
sind innerhalb eines runden Bereichs um das Zentrum des Substrats 6 herum
Trennuten 65 (Schlitze) ausgebildet, bei denen es sich um x-förmige Nutab
schnitte handelt, die sich im Zentrum schneiden. Auf diese Weise sind die
Sektoren, die die runde Platte in vier Teile unterteilen, so konzipiert,
daß jede die Form eines einseitig gehaltenen Trägers aufweist, wobei das
eine Ende befestigt und das andere nicht befestigt ist. Im Ergebnis kann
jedes der Keilelemente 61 bis 64 in der Dickenrichtung flexibel verformt
werden.
Das piezoelektrische Element 7 besteht aus Bereichen mit derselben Form wie
der der Keilelemente 61 bis 64, und diese sind auf die jeweiligen Obersei
ten der Keilelemente 61 bis 64 und einen Umfangsrahmenbereich laminiert,
der die Ränder dieser Bereiche verbindet. Hierbei verfügt das piezoelektri
sche Element 7 über einen dreischichtigen Unimorphaufbau mit einem Film 71
des piezoelektrischen Elements, der in der Richtung von der Membran 8 zum
Substrat 6 polarisiert ist (durch einen Pfeil in Fig. 2 gekennzeichnet),
einem Film 72 in einem unteren Abschnitt (erster Elektrodenfilm), der auf
der Rückseite des Films 71 des piezoelektrischen Elements ausgebildet ist,
und einem Elektrodenfilm 73 im oberen Abschnitt (zweiter Elektrodenfilm),
der auf die Oberfläche des Films 71 des piezoelektrischen Elements auflami
niert ist. Diese Anordnung ermöglicht es, die Größe des Elements im Ver
gleich mit der eines piezoelektrischen Elements mit Bimorphaufbau zu ver
ringern, wodurch Tintenstrahlköpfe hochintegriert hergestellt werden kön
nen.
Zwischen den unteren Elektrodenfilm 72 und das Substrat 6 ist ein Isolier
film 74 eingefügt. Ferner ist eine Spannungsquelle 9 über einen Schalter 10
mit dem oberen Elektrodenfilm 73 des piezoelektrischen Elements 7 verbun
den. Der untere Elektrodenfilm 72 ist dagegen mit Masse verbunden. Anders
gesagt, wird von der Spannungsquelle 9 eine Spannung so angelegt, daß ein
elektrisches Feld in derselben Richtung wie der Polarisationsrichtung des
Films 71 des piezoelektrischen Elements erzeugt wird.
Die Membran 8 besteht vorzugsweise aus einem duktilen Material wie Nickel,
und sie ist auf solche Weise mit ihrem Träger verbunden, daß sie einen
Bereich bedeckt, in dem das piezoelektrische Element 7 und die Keilelemente
61 bis 64 auf einer Fläche des Substrats 6 liegen. Hierbei ist die Membran
8 nur in ihrem Außenumfangsbereich und ihrem Innenumfangsbereich mit dem
oberen Elektrodenfilm 73 des piezoelektrischen Elements 7 verbunden, wäh
rend die anderen Bereiche nicht mit dem oberen Elektrodenfilm 73 in Kontakt
treten dürfen.
Die folgende Beschreibung erörtert die Funktion des Tintenstrahlkopfs 1.
Als erstes wird Tinte über den Tintenversorgungseinlaß, d. h. die Nut 12
im Abstandshalter 11, der Druckkammer 4 zugeführt und in diese eingefüllt.
So wird die Membran 8 in Tinte eingetaucht. Danach legt die Spannungsquelle
9 eine Spannung an den oberen Elektrodenfilm 73 der Druckausübungsplatte 3
an. Da das Anlegen der Spannung ein elektrisches Feld in derselben Richtung
wie der Polarisationsrichtung des piezoelektrischen Elements 7 erzeugt,
kann sich das piezoelektrische Element 7 in der Dickenrichtung ausdehnen
und in der Längsrichtung (radiale Richtung) zusammenziehen. So werden das
piezoelektrische Element 7 und die vier Keilelemente 61 bis 64 des Sub
strats 6 flexibel verformt und in einer Richtung gebogen, in der sie sich
der Düsenplatte 2 annähern, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Demgemäß
dehnt sich die Membran 8 zur Seite der Düsenplatte 2 hin aus, so daß die
Druckkammer 4 unter Druck gesetzt wird. Im Ergebnis wird die innerhalb der
Druckkammer 4 befindliche Tinte durch die Düse 5 herausgedrückt und in Form
von Tintentröpfchen aus ihr ausgestoßen. Die Tintentröpfchen ermöglichen
einen Druckvorgang auf der Oberfläche eines zu bedruckenden Blatts. Demge
genüber kehren das piezoelektrische Element und die vier Keilelemente 61
bis 64 des Substrats 6 in ihren in Fig. 2 dargestellten Ursprungszustand
zurück, wenn von der Spannungsquelle 9 keine Spannung mehr angelegt wird.
Anders gesagt, werden die Keilelemente 61 bis 64 durch das Anlegen einer
Spannung an das piezoelektrische Element 7 der Druckausübungsplatte 3 fle
xibel so verformt, daß die Membran 8 zur Seite der Druckkammer 4 ausge
dehnt wird. Demgemäß wird die Druckkammer 4 unter Druck gesetzt, so daß
die innerhalb der Druckkammer 4 befindliche Tinte durch die Düse 5 nach
außen ausgestoßen wird.
Bei dieser Anordnung verfügt der Tintenstrahlkopf 1 durch die Verwendung
des piezoelektrischen Dünnfilmelements 7 über einen ebenen Aufbau mit meh
reren Platten; daher ermöglicht es diese Struktur, im Vergleich mit der
herkömmlichen Struktur unter Verwendung eines volumenmäßigen piezoelektri
schen Elements, die Gesamtdicke und die Außenabmessungen des Tintenstrahl
kopfs stark zu verringern. Ferner kann der Aufbau des Kopfs dadurch minia
turisiert werden, daß z. B. eine Photolithographietechnik verwendet wird,
die Feinverarbeitungsvorgänge ermöglicht. Demgemäß ermöglicht es die vor
stehend angegebene Anordnung, die Düsen 5 mit hoher Dichte anzuordnen und
demgemäß einen Tintenstrahlkopf zu erhalten, der Druck mit hoher Genauig
keit und Dichte ermöglicht. Darüber hinaus ist es möglich, da kein Heizer
mehr erforderlich ist, wie er bei herkömmlichen Blasenstrahlverfahren benö
tigt wurde, einen Tintenstrahlkopf mit langer Lebensdauer zu erhalten.
Darüber hinaus ist die Membran 8 bei der vorstehend angegebenen Anordnung
auf solche Weise ausgebildet, daß sie den Bereich überdeckt, in dem das
piezoelektrische Element 7 liegt, wobei der zentrale Bereich der Membran 8
durch die flexible Verformung der Keilelemente 61 bis 64 so herunterge
drückt wird, daß die Membran 8 zur Seite der Druckkammer 4 hin ausgedehnt
wird. Diese Anordnung sorgt für besseres Ansprechverhalten der Membran 8
bei ihrem Expansionsvorgang, wobei das Expansionsausmaß größer wird, und es
wird auch der Tintenausstoß schneller und zweckdienlicher.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4(a) bis 4(k) erörtert die folgende Beschrei
bung ein Herstellverfahren für die Druckausübungsplatte 3 beim obenangege
benen Tintenstrahlkopf 1.
Als erstes werden, wie es in Fig. 4(a) dargestellt ist, mittels thermischer
Oxidation Filme mit vorbestimmter Dicke (z. B. 1 µm) sowohl an der Ober- als
auch der Rückseite des Substrats 6 hergestellt, das aus einem Silizium
wafer mit Kristallausrichtung (100) besteht; so werden Isolierfilme 74
hergestellt. Dann werden die Isolierfilme 74 durch eine Photolithographie
technik gemustert. In diesem Fall wird der Isolierfilm 74 auf der Oberflä
che des Substrats 6 so gemustert, daß er nicht im x-förmigen Bereich aus
gebildet ist, der später zum Ausbilden der Trennuten 65 (Schlitze) zu
verwenden ist. Der Isolierfilm 74 an der Rückseite des Substrats 6 wird
dagegen so gemustert, daß er im Zentrum dieser Rückseite eine runde Öff
nung aufweist. Hierbei wird bei der Photolithographietechnik (dem ersten
Prozeß) CHF₃ für den Ätzprozeß verwendet.
Danach wird, wie es in Fig. 4(b) dargestellt ist, das Substrat 6 in eine
Kaliumhydroxidlösung getaucht und so geätzt, daß der runde Bereich ohne
den Isolierfilm 74 in Dickenrichtung des Substrats an der Rückseite des
Substrats 6 dünner wird, während er an der Vorderseite desselben so geätzt
wird, daß der x-förmige Bereich ohne den Isolierfilm 74 in Richtung des
Substrats dünner wird, um die x-förmigen Trennuten 65′ auszubilden (zwei
ter Prozeß).
Anschließend wird, wie es in Fig. 4(c) veranschaulicht ist, Polyimid 91
(erste Opferschicht) unter Verwendung von z. B. eines Sputterverfahrens
oder eines Schleuderbeschichtungsverfahrens in die Trennuten 65′ des Sub
strats 6 eingebettet. In diesem Fall wird die Oberseite des Polyimids 91
auf ein Niveau gehoben, das über dem der Öffnung der Trennuten 65′ liegt
(dritter Prozeß).
Danach wird, wie es in Fig. 4(d) veranschaulicht ist, Platin mit einer
Dicke von z. B. 1 µm durch ein Sputterverfahren oder andere Verfahren an
der Oberfläche des Substrats 6 als Film hergestellt. Dann wird das Platin
durch eine Photolithographietechnik so gemustert, daß es nur an der Ober
seite des Isolierfilms 74 auf der Oberfläche des Substrats 6 verbleibt; so
wird der untere Elektrodenfilm 72 ausgebildet. Hierbei ist der bei der
Photolithographietechnik verwendete Ätzprozeß ein Trockenätzprozeß wie
ein Ionenfräsprozeß (vierter Prozeß).
Anschließend wird, wie es in Fig. 4(e) veranschaulicht ist, durch ein Sput
terverfahren oder andere Verfahren an der Oberfläche des Substrats 6 ein
Titankristall 92 hergestellt, der dann durch eine Photolithographietechnik
so gemustert wird, daß er nur an der Oberseite des unteren Elektrodenfilms
72 zurückbleibt. Hierbei ist der bei der Photolithographietechnik verwende
te Ätzprozeß ein Trockenätzprozeß wie ein Ionenfräsprozeß (fünfter Prozeß).
Danach wird, wie es in Fig. 4(f) veranschaulicht ist, das Substrat 6 in
eine Kaliumhydridlösung, die Ti4+-, Pb2+- und Zr4+-Ionen enthält, eingetaucht
und in einem Autoklaven belassen, der auf den Sättigungsdampfdruck bei
150°C eingestellt ist. D.h., daß das sogenannte Hydrothermalverfahren
ausgeführt wird, durch das eine PZT-Schicht 93 (Bleizirkonattitanat) abge
schieden wird, die auf der Oberfläche des Titankristalls 92 aufwächst. Die
PZT-Schicht 93 wächst nur auf dem Titankristall 92, der in Verbindung mit
dem durch Fig. 4(e) veranschaulichten Prozeß beschrieben wurde; daher ist
kein Musterbildungsvorgang erforderlich. Ferner ist auch kein Polarisie
rungsprozeß erforderlich, da die Kristallausrichtung des Titankristalls 92
in seiner Dickenrichtung ausgerichtet ist und da er ferner in der Richtung
zum Substrat 6 hin polarisiert ist. Die PZT-Schicht 93 und der Titankris
tall 92 bilden den Film 71 des piezoelektrischen Elements. Hierbei wird, da
die Kaliumhydridlösung nur geringe Konzentration aufweist, das in den
Trennuten 65′ ausgebildete Polyimid 91 nicht geätzt (sechster Prozeß).
Danach wird, wie es in Fig. 4(g) veranschaulicht ist, Platin mit einer
Dicke von z. B. 1 µm durch ein Sputterverfahren oder andere Verfahren als
Film auf der Oberfläche des Substrats 6 hergestellt. Dann wird das Platin
durch eine Photolithographietechnik so gemustert, daß es nur an der Ober
seite des Films 71 des piezoelektrischen Elements verbleibt, wodurch der
obere Elektrodenfilm 73 hergestellt ist. Hierbei ist der bei der Photo
lithographietechnik verwendete Ätzprozeß ein Trockenätzprozeß wie ein
Ionenfräsprozeß (siebter Prozeß).
Danach wird, wie es in Fig. 4(h) veranschaulicht ist, eine Polyimidschicht
94 (zweite Opferschicht) unter Verwendung eines Sputterverfahrens oder
eines Schleuderbeschichtungsverfahrens in die x-förmigen Trennuten 65′
eingebettet, in denen weder der untere Elektrodenfilm 72, der Film 71 des
piezoelektrischen Elements noch der obere Elektrodenfilm 73, die in Sekto
ren unterteilt wurden, auf der Oberfläche des Substrats 6 ausgebildet wur
den (achter Prozeß).
Danach wird, wie es in Fig. 4(i) veranschaulicht ist, Aluminium 95 (dritte
Opferschicht) als Film mit einer Dicke von 0,5 µm durch ein Sputterverfah
ren auf der Oberfläche des Substrats 6 ausgebildet. Dann wird das Aluminium
95 durch eine Photolithographietechnik so gemustert, daß es in einem vor
bestimmten Bereich an der Oberseite des oberen Elektrodenfilms 73 zurück
bleibt. Hierbei ist der bei der Photolithographietechnik verwendete Ätzprozeß
ein Trockenätzprozeß wie ein Ionenfräsprozeß. Ferner wird der Ab
stand des kontaktfreien Bereichs zwischen dem oberen Elektrodenfilm 73 und
der Membran 8 (siehe Fig. 4(j)) durch die Dicke des Aluminiums 95 bestimmt
(neunter Prozeß).
Anschließend werden, wie es in Fig. 4(j) veranschaulicht ist, Tantal mit
einer Dicke von 0,01 µm und Nickel mit einer Dicke von 0,1 µm durch ein
Sputterverfahren auf der Oberfläche des Substrats 6 hergestellt. Danach
wird durch ein elektrolytisches Plattierverfahren unter Verwendung dieser
Metallfilme als Elektroden ein Plattierungsfilm mit vorbestimmter Dicke
(z. B. 4 µm) hergestellt. Dieser Plattierungsfilm wird durch eine Photo
lithographietechnik so gemustert, daß die Membran 8 hergestellt wird. Bei
diesem elektrolytischen Plattieren kann z. B. eine Nickelplattierung unter
Verwendung eines Nickelbads aus Nickelsulfamat verwendet werden. Zum Erhö
hen der Haftfestigkeit zwischen dem oberen Elektrodenfilm 73 und dem Nickel
wird Tantal verwendet (zehnter Prozeß).
Danach wird, wie es in Fig. 4(k) veranschaulicht ist, das Substrat 6 in
eine Kaliumhydroxidlösung eingetaucht. Dabei wird der runde Bereich, der
geringe Substratdicke aufweist und an der Rückseite des Substrats 6 liegt,
weiter so geätzt, daß er dünner wird und die x-förmigen Trennuten 65 im
Substrat 6 erreicht. Demgemäß sind die vier Keilelemente 61 bis 64 (siehe
Fig. 1) am Substrat 6 ausgebildet. In diesem Fall werden gleichzeitig auch
die Polyimid-Schichten 91 und 94, die als erste und zweite Opferschicht
dienen, und das Aluminium 95, das als dritte Opferschicht dient, abgeätzt
und entfernt. Hierbei wird die Filmdicke der Keilelemente 61 bis 64 durch
die Ätzzeit gesteuert, und die Flexibilität der Keilelemente kann mittels
der sich ergebenden Filmdicke eingestellt werden (elfter Prozeß).
Ferner werden der Abstandshalter 11 und die Düsenplatte 2 (beide sind in
Fig. 2 dargestellt) mit der Membran 8 der Druckausübungsplatte 3 verbunden,
die mittels der vorstehend angegebenen Prozesse hergestellt wurde; so wird
der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Tintenstrahlkopf 1 fertiggestellt.
Bei dieser Anordnung ist es möglich, die Druckausübungsplatte 3 auf einfa
che Weise unter Verwendung der vorstehend angegebenen Halbleiter-Filmbil
dungstechnik zu erhalten, ohne daß herkömmliche komplizierte Bearbeitungs- und
Zusammenbauprozesse auszuführen sind. Daher verbessert die vorstehend
angegebene Anordnung die Produktivität bei der Herstellung von Tinten
strahlköpfen, und sie führt zu einer Verringerung der Herstellkosten.
Ferner ist es mittels der vorstehend angegebenen Maßnahmen möglich, einen
Kopf mit feiner Struktur mittels Feinbearbeitungsvorgängen unter Verwendung
einer Photolithographietechnik zu erhalten. So wird es möglich, einen Tin
tenstrahlkopf herzustellen, der Druck mit hoher Genauigkeit und hoher Ge
schwindigkeit ermöglicht.
Was den Prozeß zum Herstellen des piezoelektrischen Elements 7 in der
Druckausübungsplatte 3 betrifft, soll die Erfindung nicht auf den vorste
hend angegebenen Prozeß beschränkt sein. Z.B. kann der obige fünfte Prozeß
weggelassen werden, und statt des beim sechsten Prozeß verwendeten
Hydrothermalverfahrens kann der Film 71 des piezoelektrischen Elements
unter Verwendung anderer Verfahren hergestellt werden wie des Sol-Gel-Ver
fahrens, des Sputterverfahrens oder des CVD-Verfahrens. In diesen Fällen
ist jedoch ein zusätzlicher Polarisierungsprozeß hinsichtlich des herge
stellten Films 71 des piezoelektrischen Elements erforderlich.
Darüber hinaus hat sich, was die Filmdicken der jeweiligen Komponenten
betrifft, herausgestellt, daß bessere Tintenausstoßeigenschaften erzielt
werden, wenn jedes der Keilelemente 61 bis 64 des Substrats 6 auf eine
Dicke von 30 µm eingestellt wird, der Film 71 des piezoelektrischen Ele
ments auf eine Dicke von 30 µm eingestellt wird, die Dicke sowohl des obe
ren Elektrodenfilms 73 als auch des unteren Elektrodenfilms 72 auf 1 µm
eingestellt wird und die Dicke der Membran 8 auf 4 µm eingestellt wird.
Jedoch sollen die Filmdicken der jeweiligen Komponenten nicht speziell auf
die vorstehend angegebenen Werte beschränkt sein.
Ferner soll die Erfindung nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungs
beispiel beschränkt sein, da verschiedene Anwendungen und Modifizierungen
vorgenommen werden können.
Z.B. ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel jedes der Keilelemente 61
bis 64 am Substrat 6 in der Druckausübungsplatte 3 durch Unterteilen einer
runden Platte in vier Sektoren hergestellt; jedoch werden die Anzahl der
Unterteilungen und die individuellen Formen nach Wunsch bestimmt. Hierbei
werden, wenn die Anzahl der Unterteilungen auf weniger als vier verringert
wird, die Keilelemente 61 bis 64 in der Umfangsrichtung leicht verformt,
zusätzlich zur Verformung in radialer Richtung. Dies führt zu Schwierigkei
ten beim Erzielen besserer Tintenausstoßeigenschaften aufgrund unzurei
chender Niederdrückkraft und anderer Probleme. Demgegenüber ist es möglich,
die Tintenausstoßeigenschaften zu verbessern, wenn die Anzahl der Untertei
lungen auf nicht weniger als vier erhöht wird, da dann die Keilelemente 61
bis 64 in Umfangsrichtung kaum verformt werden.
Anders gesagt, kann, wie es in Fig. 5 veranschaulicht ist, eine runde Plat
te z. B. in acht Sektoren unterteilt werden, um Keilelemente 61a, 61b, 62a,
62b, 63a, 63b, 64a und 64b zu schaffen. Darüber hinaus kann, wie es in Fig.
6 veranschaulicht ist, z. B. jedes der acht Keilelemente 61a, 61b, 62a,
62b, 63a, 63b, 64a und 64b so konzipiert sein, daß es die Form eines
Streifens aufweist, der sich nach oben hin verjüngt. Diese Anordnung ver
schmälert die Breite der Unterseite jedes Keilelements, wodurch es möglich
ist, die Flexibilität jedes der Keilelemente zu erhöhen. Daher ist es
selbst bei einer Verringerung der Anzahl der Unterteilungen möglich, aus
reichende Tintenausstoßeigenschaften zu erzielen.
Claims (8)
1. Tintenstrahldruckkopf zum Ausstoßen von Tintentröpfchen auf
einen Aufzeichnungsträger, mit
- - einer Druckkammer (4), die mit unter Druck zu setzender Tinte befüllt ist,
- - einem ersten Plattenelement (3), welches ein piezoelektri sches Dünnfilmelement (7) und eine daran angebrachte Mem bran (8) umfaßt und die Druckkammer (4) auf ihrer einen Seite abschließt derart, daß die Membran (8) der Druckkam mer (4) zugewandt ist und das piezoelektrische Dünnfilm element (7) die der Druckkammer (4) abgewandte Oberfläche der Membran (8) kontaktiert,
- - einem zweiten Plattenelement (2), das dem ersten Plat tenelement (3) gegenüberliegend die Druckkammer (4) auf ihrer anderen Seite abschließt und eine Düsenöffnung (5) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das erste Plattenelement (3) auf der von der Tinten druckkammer (4) abgewandten Seite der Membran (8) als fle xible Struktur (6, 72, 74) ausgebildet ist, die einen sich über ihre gesamte Dicke bis an die Membran (8) erstrecken den, materialfreien zentralen Bereich um eine gedachte Verlängerung der Längsachse der Düsenöffnung (5) und von diesem zentralen Bereich sich nach außen erstreckende Keilelemente (61-64) aufweist, die an ihrem radial außen liegenden Ende an demselben Substrat (6) befestigt und durch sich radial von dem zentralen Bereich bis kurz vor das befestigte Ende erstreckende Schlitze voneinander ge trennt sind, wobei die Scheitel der Keilelemente (61-64) zu dem zentralen Bereich hinweisen und wobei bei Betäti gung des piezoelektrischen Dünnfilmelements (7) die Keil elemente (61-64) in Richtung auf das Innere der Tinten druckkammer (4) zu bewegt werden,
- - daß die Membran (8) in der Umgebung des zentralen Berei ches und in der Umgebung der radial außen liegenden Enden der Keilelemente (61-64) an dem piezoelektrischen Dünnfilm element (7) befestigt ist und dazwischen freiliegt.
2. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das erste Plattenelement (3) ein Substrat (6), das
piezoelektrische Dünnfilmelement (7) mit einem ersten (72)
und einem zweiten (73) Elektrodenfilm und die Membran (8)
umfaßt.
3. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß das piezoelektrische Dünnfilmelement (7) Uni
morphstruktur aufweist, mit dem ersten Elektrodenfilm (72),
einem auf dessen Oberfläche aufgebrachten piezoelektrischen
Film (71) und einem zweiten Elektrodenfilm (73) auf der
Oberfläche des piezoelektrischen Films (71).
4. Tintenstrahldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die flexible Struktur in wenig
stens vier Keilelemente (61-64) unterteilt ist.
5. Tintenstrahldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß jedes Keilele
ment (61a-64a, 61b-64b) streifenförmig ausgebildet ist.
6. Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahldruckkopfes, mit
den folgenden Schritten:
- - Aufbringen von jeweils einem Isolierfilm (74) auf eine er ste und eine der ersten gegenüberliegenden zweiten Ober fläche eines Substrats (6),
- - Mustern des Isolierfilms (74) auf der ersten Oberfläche derart, daß von einem zentralen Bereich radial verlau fende, bis auf die Oberfläche des Substrats (6) reichende Schlitze gebildet sind, und Mustern des Isolierfilms (74) auf der zweiten Oberfläche des Substrats (6) derart, daß die zweite Oberfläche in einem mittleren Bereich frei liegt,
- - Ätzen des Substrats (6) derart, daß das Substrat (6) in dem mittleren Bereich dünner wird und im Verlauf der Schlitze Trennuten (65′) zur Abgrenzung von Keilbereichen in der ersten Oberfläche entstehen,
- - Herstellen eines ersten Elektrodenfilms (72) auf dem Iso lierfilm (74) auf den Keilbereichen der ersten Oberfläche des Substrats (6),
- - Herstellen eines Titankristalles (92) mit einem mit dem des ersten Elektrodenfilmes (72) übereinstimmenden Muster,
- - Herstellen eines Filmes (71) aus piezoelektrischem Mate rial (PZT) auf der Oberfläche des Titankristalles (92),
- - Herstellen eines zweiten Elektrodenfilms (73) mit einem mit dem des piezoelektrischen Filmes (71) übereinstimmen den Muster,
- - Auffüllen eines Nutabschnittes (65) im Verlauf der Trennu ten (65′) mit einer Opferschicht (94), in welchem Nutab schnitt (65) der erste Elektrodenfilm (72), der piezoelek trische Film (71) und der zweite Elektrodenfilm (73) feh len,
- - Herstellen einer Membran (8) auf den Oberflächen des zwei ten Elektrodenfilmes (73) und der Opferschicht (94) der art, daß diese bedeckt sind,
- - Abätzen des mittleren Bereichs auf der zweiten Oberfläche des Substrates (6) bis auf den Nutabschnitt (65),
- - Entfernen der im Nutabschnitt (65) liegenden Opfer schicht (94).
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
piezoelektrische Film (71) unter Verwendung des Hydrother
malverfahrens hergestellt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26412195A JPH09104109A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19639717A1 DE19639717A1 (de) | 1997-04-17 |
DE19639717C2 true DE19639717C2 (de) | 1998-01-29 |
Family
ID=17398779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996139717 Expired - Fee Related DE19639717C2 (de) | 1995-10-12 | 1996-09-26 | Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09104109A (de) |
DE (1) | DE19639717C2 (de) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7950777B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-05-31 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ejection nozzle assembly |
US8020970B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-09-20 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead nozzle arrangements with magnetic paddle actuators |
US8029102B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-10-04 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead having relatively dimensioned ejection ports and arms |
US8029101B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-10-04 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ink ejection mechanism with thermal actuator coil |
US8061812B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-11-22 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ejection nozzle arrangement having dynamic and static structures |
US8075104B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-12-13 | Sliverbrook Research Pty Ltd | Printhead nozzle having heater of higher resistance than contacts |
US8083326B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-12-27 | Silverbrook Research Pty Ltd | Nozzle arrangement with an actuator having iris vanes |
US8113629B2 (en) | 1997-07-15 | 2012-02-14 | Silverbrook Research Pty Ltd. | Inkjet printhead integrated circuit incorporating fulcrum assisted ink ejection actuator |
US8123336B2 (en) | 1997-07-15 | 2012-02-28 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead micro-electromechanical nozzle arrangement with motion-transmitting structure |
US8287105B2 (en) | 1997-07-15 | 2012-10-16 | Zamtec Limited | Nozzle arrangement for an inkjet printhead having an ink ejecting roof structure |
US8408679B2 (en) | 1997-07-15 | 2013-04-02 | Zamtec Ltd | Printhead having CMOS drive circuitry |
Families Citing this family (67)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AUPO799197A0 (en) | 1997-07-15 | 1997-08-07 | Silverbrook Research Pty Ltd | Image processing method and apparatus (ART01) |
GB9713872D0 (en) * | 1997-07-02 | 1997-09-03 | Xaar Ltd | Droplet deposition apparatus |
US7246884B2 (en) | 1997-07-15 | 2007-07-24 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printhead having enclosed inkjet actuators |
US7022250B2 (en) | 1997-07-15 | 2006-04-04 | Silverbrook Research Pty Ltd | Method of fabricating an ink jet printhead chip with differential expansion actuators |
US6557977B1 (en) | 1997-07-15 | 2003-05-06 | Silverbrook Research Pty Ltd | Shape memory alloy ink jet printing mechanism |
US7246881B2 (en) | 1997-07-15 | 2007-07-24 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead assembly arrangement for a wide format pagewidth inkjet printer |
US7753463B2 (en) | 1997-07-15 | 2010-07-13 | Silverbrook Research Pty Ltd | Processing of images for high volume pagewidth printing |
ATE399644T1 (de) * | 1997-07-15 | 2008-07-15 | Silverbrook Res Pty Ltd | Tintenstrahldüsenanordnung mit betätigungsmechanismus in kammer zwischen düse und tintenversorgung |
US6527374B2 (en) | 1997-07-15 | 2003-03-04 | Silverbrook Research Pty Ltd | Translation to rotation conversion in an inkjet printhead |
US7434915B2 (en) | 1997-07-15 | 2008-10-14 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printhead chip with a side-by-side nozzle arrangement layout |
US6672706B2 (en) | 1997-07-15 | 2004-01-06 | Silverbrook Research Pty Ltd | Wide format pagewidth inkjet printer |
US20040130599A1 (en) | 1997-07-15 | 2004-07-08 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ink jet printhead with amorphous ceramic chamber |
US6814429B2 (en) | 1997-07-15 | 2004-11-09 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ink jet printhead incorporating a backflow prevention mechanism |
US6540331B2 (en) | 1997-07-15 | 2003-04-01 | Silverbrook Research Pty Ltd | Actuating mechanism which includes a thermal bend actuator |
US6582059B2 (en) | 1997-07-15 | 2003-06-24 | Silverbrook Research Pty Ltd | Discrete air and nozzle chambers in a printhead chip for an inkjet printhead |
US6485123B2 (en) | 1997-07-15 | 2002-11-26 | Silverbrook Research Pty Ltd | Shutter ink jet |
US7431446B2 (en) | 1997-07-15 | 2008-10-07 | Silverbrook Research Pty Ltd | Web printing system having media cartridge carousel |
US6824251B2 (en) | 1997-07-15 | 2004-11-30 | Silverbrook Research Pty Ltd | Micro-electromechanical assembly that incorporates a covering formation for a micro-electromechanical device |
AUPP398798A0 (en) | 1998-06-09 | 1998-07-02 | Silverbrook Research Pty Ltd | Image creation method and apparatus (ij43) |
US6652052B2 (en) | 1997-07-15 | 2003-11-25 | Silverbrook Research Pty Ltd | Processing of images for high volume pagewidth printing |
US6488359B2 (en) | 1997-07-15 | 2002-12-03 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ink jet printhead that incorporates through-chip ink ejection nozzle arrangements |
US7287836B2 (en) | 1997-07-15 | 2007-10-30 | Sil;Verbrook Research Pty Ltd | Ink jet printhead with circular cross section chamber |
US7891767B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-02-22 | Silverbrook Research Pty Ltd | Modular self-capping wide format print assembly |
US7008046B2 (en) | 1997-07-15 | 2006-03-07 | Silverbrook Research Pty Ltd | Micro-electromechanical liquid ejection device |
US7381340B2 (en) | 1997-07-15 | 2008-06-03 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ink jet printhead that incorporates an etch stop layer |
EP1650031B1 (de) * | 1997-07-15 | 2008-02-20 | Silverbrook Research Pty. Ltd | Tintenstrahldüse mit geschlitzter Seitenwand und beweglichem Flügel |
US7784902B2 (en) | 1997-07-15 | 2010-08-31 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead integrated circuit with more than 10000 nozzles |
AUPP653998A0 (en) | 1998-10-16 | 1998-11-05 | Silverbrook Research Pty Ltd | Micromechanical device and method (ij46B) |
US7401901B2 (en) | 1997-07-15 | 2008-07-22 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printhead having nozzle plate supported by encapsulated photoresist |
US6641315B2 (en) | 1997-07-15 | 2003-11-04 | Silverbrook Research Pty Ltd | Keyboard |
US7131715B2 (en) | 1997-07-15 | 2006-11-07 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead chip that incorporates micro-mechanical lever mechanisms |
US6471336B2 (en) | 1997-07-15 | 2002-10-29 | Silverbrook Research Pty Ltd. | Nozzle arrangement that incorporates a reversible actuating mechanism |
US7111925B2 (en) | 1997-07-15 | 2006-09-26 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printhead integrated circuit |
US6648453B2 (en) | 1997-07-15 | 2003-11-18 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ink jet printhead chip with predetermined micro-electromechanical systems height |
US6986613B2 (en) | 1997-07-15 | 2006-01-17 | Silverbrook Research Pty Ltd | Keyboard |
US6679584B2 (en) | 1997-07-15 | 2004-01-20 | Silverbrook Research Pty Ltd. | High volume pagewidth printing |
US7360872B2 (en) | 1997-07-15 | 2008-04-22 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printhead chip with nozzle assemblies incorporating fluidic seals |
AU2005239715B2 (en) * | 1997-07-15 | 2009-07-16 | Zamtec Limited | Ink jet nozzle with actuator mechanism between nozzle chamber and ink supply |
US7524026B2 (en) | 1997-07-15 | 2009-04-28 | Silverbrook Research Pty Ltd | Nozzle assembly with heat deflected actuator |
US6927786B2 (en) | 1997-07-15 | 2005-08-09 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ink jet nozzle with thermally operable linear expansion actuation mechanism |
US7207654B2 (en) | 1997-07-15 | 2007-04-24 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ink jet with narrow chamber |
US6746105B2 (en) | 1997-07-15 | 2004-06-08 | Silverbrook Research Pty. Ltd. | Thermally actuated ink jet printing mechanism having a series of thermal actuator units |
US6540332B2 (en) | 1997-07-15 | 2003-04-01 | Silverbrook Research Pty Ltd | Motion transmitting structure for a nozzle arrangement of a printhead chip for an inkjet printhead |
US6880918B2 (en) | 1997-07-15 | 2005-04-19 | Silverbrook Research Pty Ltd | Micro-electromechanical device that incorporates a motion-transmitting structure |
US6857724B2 (en) | 1997-07-15 | 2005-02-22 | Silverbrook Research Pty Ltd | Print assembly for a wide format pagewidth printer |
US6916082B2 (en) | 1997-07-15 | 2005-07-12 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printing mechanism for a wide format pagewidth inkjet printer |
US7303254B2 (en) | 1997-07-15 | 2007-12-04 | Silverbrook Research Pty Ltd | Print assembly for a wide format pagewidth printer |
US7004566B2 (en) | 1997-07-15 | 2006-02-28 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printhead chip that incorporates micro-mechanical lever mechanisms |
US6247792B1 (en) | 1997-07-15 | 2001-06-19 | Silverbrook Research Pty Ltd | PTFE surface shooting shuttered oscillating pressure ink jet printing mechanism |
US6834939B2 (en) | 2002-11-23 | 2004-12-28 | Silverbrook Research Pty Ltd | Micro-electromechanical device that incorporates covering formations for actuators of the device |
US7044584B2 (en) | 1997-07-15 | 2006-05-16 | Silverbrook Research Pty Ltd | Wide format pagewidth inkjet printer |
US6652074B2 (en) | 1998-03-25 | 2003-11-25 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ink jet nozzle assembly including displaceable ink pusher |
US6886917B2 (en) | 1998-06-09 | 2005-05-03 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printhead nozzle with ribbed wall actuator |
JP3262078B2 (ja) | 1998-09-08 | 2002-03-04 | 日本電気株式会社 | インクジェット記録ヘッド |
AUPP702098A0 (en) | 1998-11-09 | 1998-12-03 | Silverbrook Research Pty Ltd | Image creation method and apparatus (ART73) |
US7111924B2 (en) | 1998-10-16 | 2006-09-26 | Silverbrook Research Pty Ltd | Inkjet printhead having thermal bend actuator heating element electrically isolated from nozzle chamber ink |
JP3826608B2 (ja) | 1999-03-17 | 2006-09-27 | 富士写真フイルム株式会社 | 液体吐出部表面の撥水膜形成 |
KR100537396B1 (ko) | 1999-12-13 | 2005-12-19 | 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 | 잉크젯 헤드 및 그 제조 방법 |
US6921153B2 (en) | 2000-05-23 | 2005-07-26 | Silverbrook Research Pty Ltd | Liquid displacement assembly including a fluidic sealing structure |
JP2002307396A (ja) * | 2001-04-13 | 2002-10-23 | Olympus Optical Co Ltd | アクチュエータ |
US7434918B2 (en) | 2001-12-06 | 2008-10-14 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid transporting apparatus and method for producing liquid transporting apparatus |
US7121651B2 (en) * | 2002-05-09 | 2006-10-17 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Droplet-jetting device with pressure chamber expandable by elongation of pressure-generating section |
JP3951998B2 (ja) | 2003-09-29 | 2007-08-01 | ブラザー工業株式会社 | 液体移送装置 |
JP4770393B2 (ja) * | 2004-10-27 | 2011-09-14 | ブラザー工業株式会社 | 液体移送装置 |
US7658474B2 (en) | 2004-10-27 | 2010-02-09 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid transporting apparatus |
JP4600403B2 (ja) * | 2007-02-23 | 2010-12-15 | ブラザー工業株式会社 | 液体移送装置 |
CN102292216B (zh) * | 2009-01-20 | 2014-04-09 | 惠普开发有限公司 | 流体喷射器结构 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04355147A (ja) * | 1991-06-03 | 1992-12-09 | Seiko Epson Corp | インクジェット記録ヘッド、及びその駆動方法 |
EP0584823A1 (de) * | 1992-08-26 | 1994-03-02 | Seiko Epson Corporation | Tintenstrahlaufzeichnungskopf und sein Herstellungsverfahren |
DE4429904A1 (de) * | 1993-08-23 | 1995-03-02 | Seiko Epson Corp | Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung |
-
1995
- 1995-10-12 JP JP26412195A patent/JPH09104109A/ja active Pending
-
1996
- 1996-09-26 DE DE1996139717 patent/DE19639717C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04355147A (ja) * | 1991-06-03 | 1992-12-09 | Seiko Epson Corp | インクジェット記録ヘッド、及びその駆動方法 |
EP0584823A1 (de) * | 1992-08-26 | 1994-03-02 | Seiko Epson Corporation | Tintenstrahlaufzeichnungskopf und sein Herstellungsverfahren |
DE4429904A1 (de) * | 1993-08-23 | 1995-03-02 | Seiko Epson Corp | Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Patents Abstracts of Japan M-1283 mit JP 4-99 636 * |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7950777B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-05-31 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ejection nozzle assembly |
US8020970B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-09-20 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead nozzle arrangements with magnetic paddle actuators |
US8029102B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-10-04 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead having relatively dimensioned ejection ports and arms |
US8029101B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-10-04 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ink ejection mechanism with thermal actuator coil |
US8061812B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-11-22 | Silverbrook Research Pty Ltd | Ejection nozzle arrangement having dynamic and static structures |
US8075104B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-12-13 | Sliverbrook Research Pty Ltd | Printhead nozzle having heater of higher resistance than contacts |
US8083326B2 (en) | 1997-07-15 | 2011-12-27 | Silverbrook Research Pty Ltd | Nozzle arrangement with an actuator having iris vanes |
US8113629B2 (en) | 1997-07-15 | 2012-02-14 | Silverbrook Research Pty Ltd. | Inkjet printhead integrated circuit incorporating fulcrum assisted ink ejection actuator |
US8123336B2 (en) | 1997-07-15 | 2012-02-28 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printhead micro-electromechanical nozzle arrangement with motion-transmitting structure |
US8287105B2 (en) | 1997-07-15 | 2012-10-16 | Zamtec Limited | Nozzle arrangement for an inkjet printhead having an ink ejecting roof structure |
US8408679B2 (en) | 1997-07-15 | 2013-04-02 | Zamtec Ltd | Printhead having CMOS drive circuitry |
US8419165B2 (en) | 1997-07-15 | 2013-04-16 | Zamtec Ltd | Printhead module for wide format pagewidth inkjet printer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19639717A1 (de) | 1997-04-17 |
JPH09104109A (ja) | 1997-04-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19639717C2 (de) | Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE19516997C2 (de) | Tintenstrahlkopf und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE69418782T2 (de) | Tintenstrahlkopf und Verfahren zur Herstellung | |
DE69608722T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtelementes | |
DE69502210T2 (de) | Piezoelektrischer und/oder elektrostriktiver Antrieb | |
DE69404504T2 (de) | Piezoelektrischer/elektrostriktiver Antrieb mit keramischem Substrat, das neben Druckkammerfenstern auch Hilfsfenster hat | |
DE69714251T2 (de) | Tröpfchenablageapparat | |
DE69232548T2 (de) | Auf Anforderung arbeitender Tintenstrahldruckkopf | |
DE69305477T2 (de) | Antriebselement mit keramischem Substrat und Tintenstrahldruckkopf mit Benützung derselben | |
DE69716157T2 (de) | Piezolelektrischer Vibrator, diesen piezoelektrischen Vibrator verwendender Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zur Herstellung | |
DE69932911T2 (de) | Fluidausstossvorrichtung und verfahren zu deren herstellung | |
DE3427850C2 (de) | ||
DE69508220T2 (de) | Geschichtetes piezoelektrisches Element und Verfahren zur Herstellung eines solchen Elementes | |
DE68917250T2 (de) | Hochauflösende vielkanalige Anordnung zum elektrisch gepulsten Niederschlag von Tröpfchen. | |
DE69015062T2 (de) | Druckkopf für Tintenstrahldrucker. | |
DE60000948T2 (de) | Dünnschichtiges piezoelektrisches bilaminares Element, diese benutzender mechanischer Detektor und Tintenstrahldruckkopf und Herstellungsverfahren dafür | |
DE69504493T2 (de) | Tintenstrahlkopf und verfahren zu dessen herstellung | |
EP0581395B1 (de) | Tintenstrahldruckkopf | |
DE69613882T2 (de) | Herstellungsverfahren eines piezoelektrischen Schichtenelementes | |
DE19639436C2 (de) | Herstellungsverfahren für einen Tintenstrahlkopf | |
DE69206689T2 (de) | Tintenstrahldruckkopf und Tintenstrahldrucker | |
DE69404686T2 (de) | Tintenstrahlkopf | |
DE69529112T2 (de) | Tintenstrahlkopf | |
DE19515406C2 (de) | Tintenstrahl-Schreibkopf und Herstellungsverfahren für den Tintentstrahl-Schreibkopf | |
DE69901691T2 (de) | Tröpfchenaufzeichnungsgerät und herstellungsverfahren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |