DE3200388C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Tintenstrahlkopf gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 6.

Ein Tintenstrahlkopf für Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme weist im allgemeinen eine feine Tintenausstoßöffnung, einen Tintenpfad und am Tintenpfad angeordnete Elemente zum Erzeu­ gen von Tintentröpfchen auf. Es sind verschiedene Verfahren zum Herstellen von Tintenstrahlköpfen bekannt, beispielswei­ se ein Verfahren, bei welchem feine Rillen in einer Glas- oder Metallplatte durch Einritzen oder Ätzen ausgebildet werden, wobei die auf diese Weise behandelte Platte mit einer weiteren entsprechenden Platte verbunden oder gegen diese gepreßt wird, um Tintenpfade zu schaffen. Ein Ätzvor­ gang zur Ausbildung der Rillen wird z. B. beim Verfahren ge­ mäß der DE 29 18 737 A1 eingesetzt.

Tintenstrahlköpfe, die nach den herkömmlichen Verfahren her­ gestellt worden sind, weisen jedoch die folgenden Nachteile auf: Die Tintenpfade besitzen infolge der beim Einritzen oder Schneiden auftretenden Rauhigkeit der inneren Wandober­ fläche des Tintenpfads bzw. infolge von durch unterschied­ liche Ätzgeschwindigkeiten hervorgerufenen Ungleichmäßigkei­ ten keinen gleichbleibenden Strömungswiderstand. Folglich ändern sich die Tintenausstoßeigenschaften der jeweils her­ gestellten Tintenstrahlköpfe.

Zudem kann die Platte beim Schneidvorgang brechen oder zer­ springen, wodurch die Produktionsausbeute geringer wird. Bei dem Ätzverfahren sind nachteiligerweise viele Schritte er­ forderlich, wodurch sich hohe Produktionskosten ergeben. Außerdem weisen die vorerwähnten herkömmlichen Verfahren den Nachteil auf, daß das Positionieren einer mit Rillen verse­ henen Platte und einer Deckplatte, die mit einem Ansteuer­ element, das die den Tintenausstoß bewirkende Energie er­ zeugt. wie einem piezoelektrischen Element, einem exothermen Element u. ä., versehen ist. sehr schwierig ist, was wiederum geringe Ausbeute bei der Massenherstellung zur Folge hat. Bei einem nach den vorerwähnten bekannten Verfahren herge­ stellten Tintenstrahlkopf ist ferner kritisch, daß ein grad­ liniger Ausstoß von Tintentröpfchen behindert wird. Dieser Nachteil resultiert meistens aus einer unterschiedlichen Be­ netzbarkeit von Materialien, aus welchen die Tintenstrahl­ kopf-Düse gebildet ist.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, eine mit Öffnungen versehene Platte aus einem homogenen Ma­ terial gesondert herzustellen und sie mit einem Kopfteil zu­ sammenzubauen. Bei diesem Verfahren ist jedoch nachteilig, daß Klebstoffe erforderlich sind, welche in die feinen Tin­ tendüsen oder in die feinen Tintenpfade strömen können. Diese können dabei zugesetzt werden, so daß die Funktions­ fähigkeit des Tintenstrahlkopfes beeinträchtigt ist.

In der DE 31 08 206 A1 ist ein dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 entsprechendes Herstellverfahren vorgeschlagen, bei dem der Tintenpfad durch eine entsprechende Aussparun­ gen aufweisende, dauerhaft auf dem Substrat aufgebrachte Kunstharzschicht definiert wird. Die Oberseite des Tinten­ pfads ist durch eine darübergelegte Platte abgedeckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemä­ ßes Verfahren zu schaffen, mit dem sich ein Tintenstrahlkopf mit hoher Lebensdauer in einfacher und dennoch genauer Weise herstellen läßt, sowie einen dementsprechenden Tintenstrahl­ kopf anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Maßnahmen bzw. mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 ge­ löst.

Der erfindungsgemäß hergestellte Tintenstrahlkopf zeichnet sich durch sehr zuverlässige Arbeitsweise und gute Tinten­ ausstoßeigenschaften, insbesondere hinsichtlich geradlinigen Tröpfchenausstoßes, aus. Darüber hinaus entspricht der Tin­ tenstrahlkopf den Herstellungsvorgaben exakt, d. h. uner­ wünschte Abweichungen von den Herstellungstoleranzen sind äußerst gering. Damit zeichnet sich das Herstellungsverfah­ ren auch durch hohe Ausbeuterate aus. Der erfindungsgemäß hergestellte Tintenstrahlkopf zeichnet sich ferner durch hohe Lebensdauer aus.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Aus "Chemische Technologie", Band 5, 1. Auflage, Carl Hauser Verlag, München, 1972, S. 632 bis 637, ist es bekannt, Formätzteile unter Einsatz photochemischer Verfahren auszubilden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrie­ ben. Es zeigt

Fig. 1 bis 10 schematisch die einzelnen Schritte bei der Herstellung einer Ausführungsform des Tintenstrahlkopfs und

Fig. 11 bis 18 die Herstellungsschritte bei der Herstellung eines abgewandelten Tintenstrahl­ kopfs.

In den Fig. 1 bis 10 sind schematisch die Schritte zur Herstellung einer Ausführungsform des Tintenstrahlkopfs dar­ gestellt.

In Fig. 1, die eine schematische Schrägansicht ist, sind eine gewünschte Anzahl von Elementen 2, mit welchen ein Tintenausstoßdruck erzeugt werden kann, wie exotherme Elemente, piezoelektrische Elemente u. ä., auf einem entsprechenden Substrat 1 aus Glas, Keramik, Kunstharz, Metall, u. ä. angebracht (in Fig. 1 sind zwei Elemente dargestellt). Wenn ein exothermes Element als das den Tintenausstoßdruck erzeugende Element 2 verwendet wird, wird der Tintenausstoßdruck durch Erwärmen der Tinte in der Nähe des Elements erzeugt. Wenn ein piezoelektrisches Element verwendet wird, wird der Tintenausstoßdruck durch mechanische Schwingungen des Elements erzeugt. Obwohl es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, sind die Elektroden für das Anlegen der Signale mit dem jeweiligen Element 2 verbunden.

Nach einem Reinigen und Trocknen der Oberfläche 1 A des Substrats 1, auf welchem die den Tintenausstoßdruck erzeugenden Elemente 2 vorgesehen sind, wird eine trockene, etwa 25 bis 100 µ dicke Schicht Photolack 3, der auf eine Temperatur von etwa 80 bis 105° C erwärmt ist, auf die Substratoberfläche 1 A mit einer Geschwindigkeit von15,25 bis 122 cm/min unter einem Druck von 1 bis 3 kg/cm² aufgetragen, wie in Fig. 2 dargestellt ist, welche eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X′ in Fig. 1 ist. Folglich ist die trockene dünne Photolackschicht 3 unter Druck fest auf die Substratoberfläche 1 A aufgebracht und haftet an dieser, und blättert nach dem Fixieren selbst dann nicht von der Oberfläche ab, wenn ein beträchtlicher äußerer Druck aus­ geübt wird.

Danach wird, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Photomaske 4 mit einem vorbestimmten Muster 4 P auf der trockenen dünnen Photolackschicht 3 angeordnet, die auf der Oberfläche des Substrats 1 vorgesehen ist, und durch die Photomaske 4 mit Licht belichtet, wie durch Pfeile angedeutet ist. Das Muster 4 P deckt einen Bereich vollständig ab, welcher dem den Tintenausstoßdruck erzeugenden Element 2 entspricht und läßt kein Licht durch. Folglich wird die trockene, dünne Photolackschicht 3 des durch das Muster 4 P bedeckten Bereichs nicht mit Licht belichtet. In diesem Fall sind die Lage des Elementes 2 und die Lage des Musters 4 P nach einem herkömmlichen Verfahren ausgerichtet. Mit anderen Worten, es sollte zumindest dafür gesorgt sein, daß das Ele­ ment 2 in dem anschließend auszubildenden, feinen Tintenpfad (Tinten­ strömungsbahn) angeordnet ist.

Beim Belichten der trockenen Photolackschicht 3 wird der Photolack 3 außerhalb des Bereichs des Musters 4 P polymeri­ siert, so daß er aushärtet und in einem Lösungsmittel un­ löslich wird, während der nichtbelichtete Teil des Photolacks, der als ein Bereich 3 B zwischen gestrichelten Linien in Fig. 3 dargestellt ist, nicht ausgehärtet wird und in einem Lösungsmittel lösbar bleibt. Nach dem vorbeschriebenen Be­ lichtungsschritt wird die trockene Photolackschicht 3 in ein leichtflüchtiges, organisches Lösungsmittel, z. B. Tri­ chloräthan, eingetaucht, um den nichtpolymerisierten (nicht ausgehärteten) Photolack zu lösen und zu entfernen, wodurch eine ausgehärtete Photolackschicht 3 H in einem Bereich mit Ausnahme des Bereichs des Elements 2 (Fig. 4) gebildet ist. Danach wird diese ausgehärtete Photolackschicht 3 H, die auf dem Substrat 1 verblieben ist, einer Aushärtungsbehandlung unterzogen, um die lösungsmittelresistenten Eigenschaften zu verbessern. Eine derartige Aushärtungsbehandlung kann durch eine thermische Polymerisation (durch ein Erwärmen auf eine Temperatur von 130 bis 160° C für etwa 10 bis 60 min) oder durch eine Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen oder durch eine Kombination dieser beiden Behandlungsmetho­ den durchgeführt werden.

In Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung eines Zwi­ schenproduktes gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfah­ ren dargestellt. Nach dem Reinigen und Trocknen der Photo­ lackschicht-Oberfläche 3 H des in Fig. 5 dargestellten Zwi­ schenproduktes wird eine trockene, etwa 25 bis 100 µ dicke Photolackschicht 5 auf eine Temperatur von 80 bis 105° C erwärmt und auf die ausgehärtete Photolackschichtfläche 3 H mit einer Geschwindigkeit von 15,25 bis 122 cm/min und bei einem Druck von 1 bis 3 kg/cm² nach einem Verfahren aufge­ tragen, das dem vorerwähnten Verfahren entspricht (Fig. 6). Fig. 6 zeigt eine Schnittdarstellung entlang einer Linie Y-Y′ der Fig. 5. Wenn bei diesem Schritt die trockene Photolack­ schicht 5 auf die ausgehärtete Lackschichtfläche 3 H aufge­ bracht wird, sollte darauf geachtet werden, daß kein Pho­ tolack 5 in eine Öffnung des Elements 2 fließt. Folglich muß ein auszuübender Laminierungsdruck so gesteuert werden, daß er unter 0,1 kg/cm² liegt, um zu verhindern, daß der Photolack in die Öffnung fließt.

Alternativ wird die Photolackschicht 5 auf die ausgehärtete Schicht 3 H gedrückt, wodurch ein der Dicke des Films 3 H ent­ sprechender Abstand bzw. Zwischenraum erhalten bleibt, um dadurch einen übermäßigen, auf die Schicht 3 H ausgeübten Druck auszuschließen. Auf diese Weise ist eine trockene Photolackschicht 5 durch Druck fixiert und kann nicht von der Oberfläche abblättern, selbst wenn ein beträchtlicher äußerer Druck darauf ausgeübt wird.

Anschließend wird, wie in Fig. 7 dargestellt ist, nach dem Anordnen einer Photomaske 6 mit einem entsprechenden Muster 6 P auf der auf dem Substrat ausgebildeten, trockenen Photo­ lackschicht 5 der Photolack über die Photomaske 6 mit Licht belichtet. Das Muster 6 P entspricht einem Bereich, der eine Tintenzuführkammer 7 d, Tintenströmungsbahnen (Tintenpfade) und eine Tintenausstoß­ öffnung 10 bildet, die letztendlich noch auszubilden sind. Das Muster 6 P läßt kein Licht durch. Folglich wird die trockene Photolackschicht 5 in dem durch das Muster 6 P abgedeckten Bereich nicht mit Licht belichtet. In diesem Fall ist die Lage des den Tintenausstoßdruck erzeugenden Elements 2 mit der Lage des Musters 3 P nach einem bekannten Verfahren ausgerichtet. Mit anderen Worten, es sollte zu­ mindest darauf geachtet werden, daß das Element 2 in der feinen Tintenströmungsbahn angeordnet ist.

Wenn, wie oben ausgeführt, der Photolack 5 außerhalb des Bereichs des Musters 6 P mit Licht belichtet wird, wird der Photolack durch Polymerisation ausgehärtet und lösungs­ mittelunlöslich, während der Photolack 5, welcher nicht be­ lichtet worden ist, nicht ausgehärtet wird und lösungsmittel­ löslich bleibt. Nach dem Belichtungsschritt wird die trockene Photolackschicht 5 in ein flüchtiges, organisches Lösungs­ mittel, z. B. Trichloräthan, getaucht, um den nicht ausgehärteten Photolack zu lösen und zu entfernen, wodurch, wie in Fig. 8 dargestellt, ein konkaver Teil in der ausgehärteten Photolackschicht 5 H entsprechend dem Muster 6 P ausgebildet ist. Danach wird die auf der Lackschicht 3 H zurückgebliebene, ausgehärtete Photolack­ schicht 5 H einer Aushärtungsbehandlung unterzogen, um die lösungsmittelresistenten Eigenschaften zu erhöhen. Bei ei­ ner solchen Aushärtungsbehandlung kann die Photolackschicht einer thermischen Polymerisation bei einer Temperatur von 130 bis 160° C für 10 bis 60 Minuten oder einer Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen oder einer Kombination aus diesen beiden Behandlungsmethoden unterzogen werden. Von den aus­ gesparten, in der ausgehärteten Photolackschicht 5 ausge­ bildeten Teilen entspricht der Teil 7 a der Tintenzuführkammer des fertigen Tintenstrahlkopfes, während der Teil 7 b dem fei­ nen Tintenpfad entspricht.

Zwei zurückgebliebene Teile, sogenannte "Inseln" 5 Hi und 5 Hj in der Tintenzuführkammer 7 a in Fig. 8 dienen als Stützen zum Halten einer Deckenplatte 8, damit diese nicht in die Tintenzuführkammer 7 a nach unten durchhängt. Die Stützen können bezüglich ihrer Form und Abmessung frei ausgelegt wer­ den, solange nicht die Tintenströmung gestört wird.

In Fig. 9 wird zur Ausbildung einer Deckenplatte 8 eine trockene, dünne Photolackschicht 8 mit der Oberfläche der ausgehärteten Photolackschicht 5 H verbunden, in welcher Tintenzuführkammer und Tintenpfade ausgebildet worden sind. Die Bedingun­ gen und Voraussetzungen hierfür sind im wesentlichen die gleichen wie bei der Aufbringung und Laminierung der Photo­ lackschicht 5. Anschließend wird die Photolackschicht 8 ent­ sprechend einem Belichtungs- und Entwicklungsverfahren aus­ gehärtet, das den vorstehend beschriebenen Verfahrensschrit­ ten entspricht und es wird eine gewünschte Anzahl von Ver­ bindungsöffnungen 9 in den Tintenströmungsbahnen ausgebildet. Die Bedingungen und Voraussetzungen hierfür sind im wesent­ lichen die gleichen, wie vorstehend ausgeführt ist.

Nach dem Verbinden der ausgehärteten Schicht 5 H und der trok­ kenen Photolackschicht 8, welche ausgehärtet worden ist, wird der vordere Endteil entlang einer Linie C-C′ in Fig. 9 abgeschnitten. Durch dieses Abschneiden wird der Abstand zwischen dem den Tintenausstoßdruck erzeugenden Element 2 und der Tintenausstoßöffnung 10 optimiert, wie in Fig. 10 darge­ stellt ist. Der abzuschneidende Bereich wird entsprechend der Ausführung des Tintenstrahlkopfs beliebig festgelegt. Zum Schneiden kann ein Schneideverfahren angewendet werden, das im allgemeinen beim Schneiden von Halbleiterchips angewendet wird.

In Fig. 10 ist ein Längsschnitt entlang einer Linie Z-Z′ in Fig. 9 dargestellt. Die geschnittene Fläche ist durch Polieren glattgeschliffen. Ein (nicht dargestellter) Tintenbehälter ist über eine Öffnung 9 unmittelbar mit dem Teil verbunden, oder es ist eine (nicht dargestellte) Tintenzuführ­ leitung an der Öffnung 9 angebracht, um sie mit einem Tin­ tenbehälter zu verbinden, wodurch ein Tintenstrahlkopf fertiggestellt ist.

Die Ausführung und Herstellung einer weiteren Ausführungs­ form der Erfindung wird nunmehr anhand der Fig. 1 und 2 so­ wie 11 bis 18 beschrieben.

Nach dem Reinigen und Trocknen der Oberfläche des Substrats 1, auf welchem die Elemente 2 vorgesehen sind, wird eine trockene Photolackschicht 3, die eine Schichtdicke von etwa 25 bis 100 µm hat und auf eine Temperatur von 80 bis 105° C erwärmt ist, auf die Oberfläche 1 A des Substrats mit einer Geschwindigkeit von 15,25 bis 122 cm/min und unter einem Druck von 1 bis 3 kg/cm² aufgetragen, wie in Fig. 2 darge­ gestellt ist, welche eine Schnittansicht entlang der Linie X-X′ in Fig. 1 ist. Die trockene Photolackschicht 1 wird unter Druck fest mit der Oberfläche 1 A des Substrats verbun­ den und blättert nach dem Fixieren nicht mehr von der Oberfläche ab, selbst wenn ein beträchtlicher äußerer Druck darauf ausgeübt wird.

Anschließend wird, wie in Fig. 11 dargestellt ist, eine Photomaske 14 mit einem Muster 14 P auf die trockene Photo­ lackschicht 3 auf die Oberfläche 1 A des Substrats gelegt, und es wird über die Photomaske 14 eine Belichtung mittels Licht durchgeführt, wie durch Pfeile angezeigt ist. Das Muster 14 P deckt die Bereiche vollständig ab, die einem Element 2 und einer Tintenzuführkammer entsprechen, wobei Tin­ tenströmungskanäle später ausgebildet werden. Das Muster 14 P läßt kein Licht durch. Folglich wird die trockene Photo­ lackschicht 3 des mit dem Muster 14 P bedeckten Bereichs nicht mit Licht belichtet. In diesem Fall sollten dann die Lagen des Elements 2 und des Musters 14 P nach einem bekann­ ten Verfahren ausgerichtet sein. Mit anderen Worten, es sollte darauf geachtet werden, daß zumindest das Element 2, das nicht zu belichten (nicht abgedeckt) ist, in dem feinen Tin­ strömungskanal angeordnet ist.

Bei dem Belichten der trockenen Photolackschicht wird, wie oben ausgeführt, der Photolack 3 außerhalb des Bereichs des Musters 14 P durch eine durch das Licht hervorgerufene Poly­ merisation ausgehärtet und dadurch in einem Lösungs­ mittel unlösbar, während der nichtbelichtete Photolack 3 zwischen den gestrichelten Linien in Fig. 11 nicht ausge­ härtet ist und dadurch in einem Lösungsmittel lösbar bleibt. Nach dem Belichtungsschritt wird die trockene Photolack­ schicht 3 in ein flüchtiges, organisches Lösungsmittel, z. B. Trichloräthan getaucht, um den nicht ausgehärteten Photolack zu lösen und zu entfernen. Folglich wird eine ausgehärtete Photolackschicht 13 H auf einem Bereich mit Ausnahme des Bereichs ausgebildet, der dem Muster 14 P entspricht, in Fig. 11 dargestellt ist (siehe Fig. 12). Die ausgehärtete Photolackschicht 13 H, die auf dem Substrat 1 verbleibt, wird dann einer Aushärtungsbehandlung unter­ zogen, um die Lösungsmittelresistenz zu verbessern. Bei einer derartigen Behandlung wird die Photolackschicht 13 H einer thermischen Polymerisation bei 130 bis 160° C für etwa 10 bis 60 Minuten, einer Bestrahlung mit Ultraviolett­ strahlung oder einer Kombination aus diesen beiden Behand­ lungsmethoden unterzogen. Das auf diese Weise geschaffene Zwischenprodukt ist in einer perspektivischen Darstellung in Fig. 13 wiedergegeben.

Nach dem Reinigen und Trocknen der Oberfläche der ausge­ härteten Photolackschicht 13 H des in Fig. 13 dargestellten Zwischenprodukts wird eine etwa 25 bis 100 µm dicke, trockene Photolackschicht 15, die auf etwa 80 bis 105° C erwärmt wor­ den ist, auf die Oberfläche der Lackschicht 13 H mit einer Geschwindigkeit von 15,25 bis 122 cm/min unter einem Druck von nicht mehr als 0,1 kg/cm² aufgebracht, wie vorher bereits ausgeführt ist. Fig. 14 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie U-U′ in Fig. 13. Bei diesem Schritt sollte dar­ auf geachtet werden, daß verhindert wird, daß eine ausge­ härtete Photolackschicht 15 in einen Hohlraum nach unten durchhängt, der in der Photolackschicht 13 H entsprechend den vorbeschriebenen Schritten ausgebildet worden ist, wenn die weitere trockene Photolackschicht auf die ausgehärtete Photolackschicht 13 H aufgebracht wird. Folglich wird der Laminierungsdruck so gesteuert, daß er nicht höher als 0,1 kg/cm² ist.

Beim Auftragen einer weiteren trockenen Photolackschicht auf die vorher ausgehärtete Photolackoberfläche kann die trockene Photolackschicht 15 an die ausgehärtete 13 H ge­ drückt werden, wobei ein Abstand bzw. Zwischenraum erhal­ ten bleibt, welcher der Dicke der ausgehärteten Schicht 13 H entspricht. Bei einem solchen Verfahren wird die trok­ kene Photolackschicht 15 fest gepreßt und an der Oberflä­ che der ausgehärteten Schicht 13 H fixiert. Nach dem Fixie­ ren der trockenen Photolackschicht 15 blättert diese von der Oberfläche nicht ab, selbst wenn ein beträchtlicher äußerer Druck darauf ausgeübt wird. Anschließend wird, wie in Fig. 15 dargestellt, eine Photomaske 16 mit einem ge­ forderten Muster 16 P auf eine zusätzliche trockene Photo­ lackschicht 15 gelegt und über die Photomaske 16 mit Licht belichtet.

Das Muster 16 P entspricht dem Bereich, in dem eine Tintenzu­ führkammer, ein Tintenpfad und eine Tintenausstoßöffnung zu schaffen sind, und läßt kein Licht durch. Folglich wird die trockene Photolackschicht 15 des mit dem Muster 16 P abgedeckten Bereichs nicht mit Licht belichtet. Auch hier sollte die Lage des Elements 2 auf dem (nicht dargestellten) Substrat und das vorerwähnte Muster 16 P nach einem bekannten Verfah­ ren ausgerichtet sein. Mit anderen Worten, es sollte darauf geachtet werden, daß zumindest das Element 2 in einem Teil des später noch auszubildenden feinen Tintenpfades an­ geordnet ist.

Nach dem Belichten der trockenen Photolackschicht 15 mit Licht wird der Photolack 15 außerhalb des Bereichs des Musters 16 P einer Polymerisation unterzogen, um auszuhär­ ten, und wird lösungsmittelunlöslich, während der nicht Licht belichtete Photolack nicht ausgehärtet wird und lö­ sungsmittellöslich bleibt. Nach dem Belichtungsschritt wird die trockene Photolackschicht 15 in ein flüchtiges, organi­ sches Lösungsmittel, z. B. Trichloräthan getaucht, um den nicht ausgehärteten Photolack zu lösen und zu entfernen und hierdurch Aussparungen 17 a und 17 b (in Fig. 16) in der ausgehärteten Photolackschicht 15 H ent­ sprechend dem Muster 16 P auszubilden. Danach wird die aus­ gehärtete Photolackschicht 15 H, die auf der vorher ausge­ bildeten Photolackschicht 13 H verblieben ist, weiter einer Aushärtungsbehandlung unterzogen, um die Lösungsmittel­ resistenz zu verbessern. Die Behandlung kann durchgeführt werden, indem die Photolackschicht 13 H einer thermischen Polymerisation bei einer Temperatur von 130 bis 160° C für etwa 10 bis 60 Minuten, einer Bestrahlung mit Ultraviolett­ strahlen oder einer Kombination daraus unterzogen wird.

Die Aussparung 17 a, die in der ausgehärteten Photolack­ schicht 15 H ausgebildet worden ist, entspricht einer Tinten­ zuführkammer, während die Aussparung 17 b einem feinen Tinten­ pfad entspricht. Dann wird eine trockene Photo­ lackschicht 18, die eine Art Abdeckplatte ist, mit der Ober­ fläche der ausgehärteten Photolackschicht 15 H verbunden, die mit Tintenpfaden versehen ist (Fig. 17). Die Be­ dingungen für ein Aufbringen und Laminierung sind im wesent­ lichen die gleichen wie die für die trockene Photolack­ schicht 15.

Der Photolack 18 wird dann nach einem entsprechenden Verfah­ ren ausgehärtet, indem der Kunstharz mit Licht belichtet und entwickelt wird. Danach wird eine geforderte Anzahl Öffnungen ausgebildet, um die Tintenströmungsbahnen des Tinten­ strahlkopfes mit einem (nicht dargestellten) Tintenzuführbe­ hälter zu verbinden. Die hierfür erforderlichen Schritte sind weggelassen, da sie beinahe die gleichen wie die bereits beschriebenen Schritte sind.

Nach der Verbindung der ausgehärteten trockenen Photolack­ schicht 18 mit der vorher ausgehärteten Schicht 15 H wird der vordere Endteil des Kopfes entlang einer Linie D-D′ in Fig. 17 abgeschnitten. Durch dieses Abschneiden wird der Abstand zwischen dem Element 2 und der Tintenausstoßöffnung 20 optimiert. Der abzuschneidende Bereich wird entspre­ chend der Ausführung des Tintenstrahlkopfs beliebig festge­ legt. Beim Schneiden wird ein Schneidverfahren angewendet, das im allgemeinen beim Schneiden von Halbleiterchips be­ nutzt wird. Fig. 18 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie W-W′ in Fig. 17. Das abgeschnittene Ende wird durch Polieren geglättet. Durchgehende Öffnungen 18 werden unmittelbar mit dem (nicht dargestellten) Tintenzuführ­ behälter oder mit der (ebenfalls nicht dargestellten) Tinten­ zuführleitung verbunden, wodurch der Tintenstrahlkopf fertig­ gestellt ist.

In der vorbeschriebenen Ausführungsform ist eine trockene dünne Schicht Photolack, das heißt eine vorgeformte feste dünne Schicht, als die photoempfindliche Zusammensetzung zum Ausbilden von Rillen verwendet. Die Erfindung ist je­ doch nicht auf ein derartiges Material beschränkt, sondern es kann auch ein flüssiges photoempfindliches Material benutzt werden. Als Herstellungsverfahren für die photo­ empfindliche, zusammengesetzte Schicht kann eine zusammen­ gesetzte Schicht in flüssigem Zustand auf dem Substrat mit­ tels eines sogenannten Quetschverfahrens ausgebildet wer­ den, das zum Herstellen eines Reliefbildes verwendet wird, d. h. mittels eines Verfahrens, bei welchem eine Wandung mit derselben Höhe wie die der gewünschten Filmdicke der photo­ empfindlichen Zusammensetzung um das Substrat vorgesehen und überschüssiges Material durch Quetschen ent­ fernt wird. In diesem Fall liegt die Viskosität der flüssi­ gen, photoempfindlichen Zusammensetzung vorzugsweise bei 100 bis 300 cps. Die Höhe der Wandung, welche das Substrat umgibt, wird im Hinblick auf eine infolge einer Lösungsmit­ telverdampfung geringeren Menge der Zusammensetzung festge­ legt. Im Fall einer festen photoempfindlichen Zusammen­ setzung kann die dünne Zusammensetzungsschicht auf das Substrat durch Warmpressen aufgebracht werden. Gemäß der Erfindung ist eine feste bzw. stabile, dünnschichtige pho­ toempfindliche Zusammensetzung im Hinblick auf deren Ver­ arbeitung und ein leichtes und genaues Steuern ihrer Dicke noch vorteilhafter. Außer die­ sen Beispielen können noch verschiedene andere Arten photo­ empfindlicher Zusammensetzungen angeführt werden, die auf dem Gebiet der Photolithographie verwendet werden, wie photoempfindliche Kunstharze, Photolacke u. ä. Beispiels­ weise sind dies ein Diazoharz, photoempfindliche Photo­ polymere, die aus p-Diazo-chinon, einem Vinylmonomer und einem Polymerisationsinitiator zusammengesetzt sind, Photo­ polymere des Dimerisationstyps, die aus Polyvinylcinnamaten usw. und einem Sensibilisierungsmittel zusammengesetzt sind, ein Gemisch aus o-Naphtochinon-diazid und einem Phenol­ harz des Novolactyps, ein Gemisch aus Polyvinylalkohol und Diazoharz, Photopolymeren des Polyäthertyps, die durch Kopolymerisation von 4-Glycidyläthylen-oxid mit Benzophenon, Glycidylchalocon u. ä. hergestellt sind, einem Kopolymer aus N,N-Dimethyl-Methacryl-Amid und beispiels­ weise Acrylamid-Benzophenonen, photoempfindliche Harze des ungesättigten Polyestertyps, photoempfindliche Harze des ungesättigten Urethan-oligomer-Typs, photoempfindliche Zusammensetzungen aus einem bifunktionellen Acrylmonomeren, einem Photopoly­ merisationsinitiator und einem Kopolymeren, ein Photolack des Dichromattyps, ein wasserlöslicher Photolack des Nicht­ chrom-Typs, Photolacken des Polyvinylcinnamat-Typs, ein Photo­ lack des cyclischen Kautschuk-azid-Typs u. ä.

Die Vorteile der vorstehend beschriebenen Erfindung können folgendermaßen zusammengefaßt werden:

• (1) Da die Materialien, welche die Tintenausstoßöffnungen bilden, homogen sind und nur geringe Unterschiede be­ züglich der Benetzbarkeit der Materialien bestehen, ist das gradlinige Ausstoßen von Tintentröpfchen ver­ bessert. Die hier und nachstehend angeführten "homogenen Materialien" sind einander ähnliche Materialien, insbesondere Materialien mit einer entsprechenden Affinität zu der Tinte. Beispielsweise sind Glas und Kunstharz, Metall und Kunstharz oder Glas und Metall in der vorstehend ange­ führten Bedeutung im allgemeinen unterschiedliche bzw. unähnliche Materialien, während beispielsweise ein photo­ empfindliches Harz und ein weiteres photoempfindliches Harz im allgemeinen ähnliche Materialien sind.
• (2) Da die Materialien, die den Tintenausstoßöffnungsbereich bilden, d. h. die Öffnung umgeben bzw. einschließen, homo­ gen sind, sind ihre Eigenschaften gleichförmig genug, so daß sie zur Ausbildung der Öffnungsfläche ohne weiteres geschnitten werden können, ohne zu platzen oder zu zer­ springen . Außerdem sind die physikalischen Eigenschaften an dem Öffnungsbereich so gleichförmig, daß das gradlinige Ausstoßen von Tintentröpfchen verbessert ist.
• (3) Da die Materialien, welche eine Ausstoßöffnung bilden, physikalisch homogen sind, können die Verarbeitungsbedin­ gungen optimal angewendet werden, um den Abstand zwischen der Tintenausstoßöffnung und dem den Tintenausstoßdruck erzeu­ genden Element einzustellen, und es kann nach dem Schneiden eine gleichförmig glatte Öffnungsfläche erhalten werden. Folglich sind gemäß der Erfindung die Tintenausstoßkenndaten ziemlich konstant.
• (4) Wie in der ersten Ausführungsform dargestellt, sind die Teile, abgesehen von dem den Tintenausstoßdruck erzeugenden Element, mit photoempfindlichen Kunstharzschichten bedeckt. Dadurch kommt die Tinte nicht mit den übrigen Teilen in Berührung, d. h. die Tintenberührungsstellen sind auf ein Minimum herabgesetzt, wodurch verhindert ist, daß Elektroden für die elektrische Signalzuführung durch die Tinte an­ gegriffen werden und dadurch ein Zuleitungsdraht unter­ brochen wird. Folglich kann die Lebensdauer des Kopfes verlän­ gert und dadurch seine Betriebssicherheit verbessert wer­ den.
• (5) Da die Hauptverfahrensschritte bei der Herstellung des Tinten­ strahlkopfes auf einem sogenannten photographischen Verfahren beruhen, können hochgenaue und empfindliche Teile in dem Kopf sehr einfach entsprechend einem geforder­ ten Muster ausgebildet werden. Außerdem können gleichzeitig Mehrfachköpfe mit identischen Ausführungen bearbeitet wer­ den.
• (6) Da es nicht notwendig ist, eine gesondert hergestellte Öffnungsplatte damit zu verbinden, brauchen folglich zum Verbinden auch keine Klebstoffe aufgebracht werden. Folg­ lich besteht nicht die Gefahr, daß Klebestoffe in die Tinten­ strömungsbahnen fließen, diese verstopfen und dadurch den Tinten­ fluß beeinträchtigen. Da im wesentlichen keine Kleb­ stoffe bei den Herstellungsschritten erforderlich sind, kommt es weder zu einem Verstopfen der Rillen durch hin­ eingeflossene Klebestoffe noch wird die Arbeitsweise des den Tintenausstoßdruck erzeugenden Elements dadurch beein­ trächtigt, daß die Klebstoffe an dem Element haften.

Bei dem beschriebenen Tintenstrahlkopf wird somit zumindest der Bereich der Tinten­ ausstoßöffnung aus ausgehärteten dünnen Schichten gebildet. Dabei wird eine erste dünne Schicht aus einem ausgehärteten photoempfindlichen Kunstharz auf einer Oberfläche eines Sub­ strats ausgebildet, auf welchem ein den Tintenausstoßdruck erzeugendes Element angeordnet ist, dann wird eine Tintenströ­ mungsbahn mittels einer zweiten dünnen Schicht aus einem ausgehärteten, photoempfindlichen Harz erzeugt, das auf der ersten Schicht ausgebildet ist, anschließend wird eine dritte dünne Schicht aus einem gehärteten, photoempfind­ lichen Harz auf die zweite dünne Schicht aufgebracht, und schließlich wird mit Hilfe der ersten, zweiten und dritten dünnen Schicht aus ausgehärteten photoempfindlichen Kunst­ harzen eine mit der Tintenströmungsbahn verbundene Tintenaus­ stoßöffnung gebildet.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfes, bei dem eine erste dünne Schicht aus einem photoempfindli­ chen Harz auf einer Oberfläche eines Substrats ausgebildet ist, auf welchem zumindest ein den Ausstoßdruck zur Abgabe von Tinte erzeugendes Element angeordnet ist, wobei in dem photoempfindlichen Harz gemäß einem bestimmten Muster aus­ gehärtete Bereiche erzeugt werden und aus der Schicht das nicht ausgehärtete Harz entfernt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß in der ersten Schicht (3) ein Bereich von der Aus­ härtung ausgenommen ist, der dem den Ausstoßdruck erzeugen­ den Element (2) entspricht, daß auf der ersten eine zweite dünne Schicht (5) aus photoempfindlichem Harz aufgebracht ist, in der zumindest ein Tintenpfad (7 b, 17 b) in an sich bekannter Weise ausgebildet ist, daß auf der zweiten eine dritte dünne Schicht (6) aus photoempfindlichem Harz auf­ gebracht ist, wodurch schließlich mit Hilfe der ersten, zweiten und dritten dünnen Schicht eine mit dem Tintenpfad (7 b, 17 b) verbundene Tintenausstoßöffnung (10, 20) gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Harz eine trockene, dünne Photolackschicht ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Harz die Form einer dünnen Schicht mit einer Dicke von 25 bis 100 Mikrometer hat.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ausstoßdruckerzeugende Element Wärmeenergie er­ zeugt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ausstoßdruckerzeugende Element als piezoelektrisches Element ausgebildet ist.