DE3322647A1

DE3322647A1 - Verfahren zur herstellung eines tintenstrahl-aufzeichnungskopfes

Info

Publication number: DE3322647A1
Application number: DE19833322647
Authority: DE
Inventors: Tadayoshi Hiratsuka Kanagawa Inamoto; Hiroshi Machida Tokyo Sugitani; Masami Hiratsuka Kanagawa Yokota
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-06-25
Filing date: 1983-06-23
Publication date: 1983-12-29
Also published as: DE3322647C2

Description

Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-
Aufzeichnungskopfes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes für die Erzeugung von kleinen Tröpfchen einer Tinte bzw. Aufzeichnungsflüssigkeit, der bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem verwendet wird.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe, die für Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme verwendet werden, sind im allgemeinen mit sehr kleinen Tintenausstoßöffnungen, mit Tintenströmungsbahnen und mit einem an einem Teil der Tintenströmungsbahn vorgesehenen Bauteil für die Erzeugung eines Tintenausstoßdruckes ausgestattet.
Als Verfahren für die Herstellung solcher Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem auf einer Platte aus Glas oder Metall durch spanende Bearbeitung oder durch ritzen sehr feine Nuten bzw. Rillen gebildet werden und bei dem die Platte, auf der die Nuten bzw. Rillen gebildet worden sind, dann zur Bildung von Tintenströmungsbahnen mit einer geeigneten Deckplatte verbunden wird.
Bei dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der nach einem solchen bekannten Verfahren hergestellt wurde, kann jedoch eine zu große Rauhigkeit der Innenwände der durch spanende Bearbeitung erhaltenen Tintenströmungsbahnen hervorgerufen werden oder können aufgrund von Unterschieden in der Ätzgeschwindigkeit Verformungen gebildet werden, was dazu fuhrt, daß Tintenströmungsbahnen mit hoher Genauigkeit kaum erhalten werden können und daß die Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe nach der Herstellung dazu neigen, Schwankungen beim Tintenausstoß hervorzurufen. Während der spanenden Bearbeitung muß auch damit gerechnet werden, daß von der Platte Stücke abspringen oder daß die Platte Risse bildet, was nachteiligerweise zu einer schlechten Fertigungsausbeute führt. Die Anwendung der Bearbeitung durch Ätzen ist mit einer Vielzahl von Fertigungsschritten verbunden, wodurch eine nachteilige Kostenerhöhung hervorgerufen wird. Des weiteren besteht ein gemeinsamer Nachteil der vorstehend erwähnten bekannten Fertigungsverfahren darin, daß es während des Laminierens bzw. Ubereinanderschichtens einer geätzten bzw. gravierten Platte, auf der Nuten bzw. Rillen für Tintenströmungsbahnen gebildet worden sind, und einer Deckplatte, an der Antriebsbauteile wie z. B. piezoelektrische Bauteile oder Wärmeerzeugungs-Bauteile für die Erzeugung der auf die Tinte einwirkenden Energie ausgebildet sind, schwierig ist, eine gute Lagegenauigkeit bzw. eine gute Ausrichtung bezüglich der Lage dieser Platten zueinander zu erzielen, was dazu führt, daß eine Massenfertigung unmöglich gemacht wird.
Aus der JA-OS 43876/1982 ist ein Verfahren zur Herstellung von Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen bekannt, mit dem diese Nachteile überwunden werden können. Bei diesem Verfahren werden die Wände der Tintenströmungsbahnen aus einem gehärteten Film eines lichtempfindlichen Harzes gebildet. Tintenströmungsbahnen können nach diesem Verfahren sehr fein und genau und mit einer guten Ausbeute gebildet werden. Außerdem kann dieses Verfahren als ein hervorragendes Verfahren bezeichnet werden, weil es eine einfache Massenfertigung ermöglicht, durch die mit niedrigen Kosten Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe erhalten werden.
Mit dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der nach einem solchen verbesserten Verfahren erhalten wurde, werden zwar die Nachteile überwunden, die bei den vorher bekannten Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen auftraten, jedoch wird die Haftfestigkeit zwischen dem Substrat und dem aus dem gehärteten lichtempfindlichen Harz bestehenden Film beim ausgedehnten Eintauchen in eine Tinte vermindert, wodurch sehr kleine abgeblätterte bzw. abgelöste Stellen gebildet werden, die die Geradlinigkeit der Tinte, nämlich die Genauigkeit der Lage der Auftreffpunkte der Tinte, beeinflussen. Dies stellte unter den Umständen, die in den letzten Jahren herrschten, als von den Tintenstrahl-Aufzeichnungssystemen die Erzielung von Bildern mit hoher Auflösung durch Anwendung von in hoher Dichte angeordneten Düsen verlangt wurde, ein großes Hindernis dar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein genaues und auch in hohem Maße zuverlässiges Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes zur Verfügung zu stellen. Durch die Erfindung soll auch ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, durch das nach einer einfachen Verfahrensweise und mit einer guten Ausbeute ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf hergestellt wird, der so aufgebaut ist, daß er sehr fein und mit hoher Genauigkeit entwurfsgetreu gebildete Tintenströmungsbahnen aufweist. Des weiteren soll durch die Erfindung ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf zur Verfügung gestellt werden, der bei der Verwendung eine hervorragende Haltbarkeit zeigt.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das im Patentanspruch 1 oder alternativ durch das im Patentanspruch 5 gekennzeichnete Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes gelöst.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Die Fig. 1 bis 6 zeigen schematische Zeichnungen, die zur Erläuterung der Fertigungsschritte des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes dienen.
Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes.
Die Fig. 8 und 9 sind Ansichten von Schnitten entlang der Linie Z-Z' von Fig. 7.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Schritt werden auf einem Substrat 1, das beispielsweise aus Glas, einem keramischen Werkstoff, einsn; Kunststoff oder einem Metall besteht, Bauteile 2 für die Erzeugung eines Tintenausstoßdruckes, beispielsweise Wärmeerzeugungs-Bauteile oder piezoelektrische Bauteile, in einer geeigneten Anzahl angeordnet, und eine Schutzschicht 3, die aus einem anorganischen Oxid und/oder einem anorganischen Nitrid wie z. B. SiO2, Ta205, A1203, Glas, Si3N4 oder BN besteht, wird aufgebracht, um elektrische Isolierung zu verleihen. Bei diesen anorganischen Oxiden oder anorganischen Nitriden handelt es sich um Materialien, die die Wirkung der Behandlung mit einem als Haftvermittler wirkenden Silan oder mit mindestens einer aus Metallalkoholaten, Metallcarboxylaten und Metallchelatverbindungen ausgewählten metallorganischen Verbindung zeigen können, wobei diese Behandlung durchgeführt wird, um die Haftfestigkeit gegenüber dem Film aus dem gehärteten lichtempfindlichen Harz zu verbessern. Mit den Bauteilen 2 für die Erzeugung eines Tintenausstoßdruckes werden Elektroden für die Eingabe von Signalen verbunden, jedoch werden diese Elektroden in der Zeichnung nicht gezeigt.
Auf das Substrat 1 wird nach dem Aufbringen oder ohne Aufbringen der vorstehend erwähnten, aus einem anorganischen Oxid und/oder einem anorganischen Nitrid bestehenden Schutzschicht eine Schutzschicht aufgebracht, die aus einem Metall besteht und hauptsächlich dazu dient, Beständigkeit gegenüber der Tinte zu verleihen.
Als Metall für die Bildung der zur Verbesserung der Beständigkeit gegenüber der Tinte dienenden Schutzschicht 3 können korrosionsverhütende Metalle wie z. B. Ti, Cr, Ni, Ta, Mo, W oder Nb oder korrosionsverhütende Legierungen wie z. B. SUS oder Monelmetalle eingesetzt werden. Edelmetalle wie z. B. Au, Pd oder Pt können zwar eine gute Beständigkeit gegenüber der Tinte haben, jedoch ist ihre Wirksamkeit bezüglich der Anpassung an das als Haftvermittler wirkende Silan oder die metallorganischen Verbindungen, die nachstehend beschrieben werden, ungenügend, weshalb sie nicht bevorzugt werden.
Als nächster Schritt wird die Oberfläche des Substrats 1 mit der aufgebrachten Schutzschicht 3, die in dem in Fig. 1 gezeigten Schritt erhalten worden ist, gereinigt und 10 min lang bei 80 0C bis 1500C getrocknet.
Danach wird auf diese Oberfläche durch Wirbel- bzw.
Schleuderbeschichtung mit 1000 bis 6000 U/min eine 1 %- ige Lösung von zu -Merc aptopropyl tri Nercaptopropyltrimethoxysilan, das die Molekülstruktur HS(CH2)3Si(OCH3)3 hat, in Ethylalkohol oder eine 1 %-ige Lösung von Isopropyltriisostearoyltitanat (Handelsname: TTS; hergestellt von Ajinomoto K. K.; Molekülstruktur: in Toluol aufgebracht und dann 10 min lang auf 80UC erhitzt, um die Reaktion zwischen dem Substrat 1 und dem als Haftvermittler wirkenden Silan oder der metallorganischen Verbindung zu beschleunigen, wodurch eine Schicht 4 mit einer Dicke von 0,3 um oder weniger, die auf das Substrat aufgeschichtet ist, gebildet und das in Fig, 2 gezeigte Substrat erhalten wird.
Im erfindungsgemäßen Verfahren. können alle allgemein bekannten Silane, die als Haftvermittler wirken, eingesetzt werden. Typische Beispiele für solche Haftvermittler werden nach den funktionellen Gruppen eingeteilt, wie es in Tabelle 1-1 dargelegt wird. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des verwendeten lichtempfindlichen Harzes wird als Haftvermittler vorzugsweise ein Silan eingesetzt, das mit dem lichtempfindlichen Harz reaktionsfähige, funktionelle Gruppen aufweist.
Als metallorganische Verbindung kann außer Isopropyltriisostearoyltitanat auch mindestens eine aus Metallalkoholaten, Metallcarboxylaten und Metallchelatverbindungen ausgewählte metallorganische Verbindung eingesetzt werden. Als das Metall, das diese metallorganischen Verbindungen bildet, werden Aluminium, Zirkonium, Kobalt und Titan bevorzugt. Andere Metalle können zwar gewisse Wirkungen zeigen, führen jedoch zu Problernen bezüglich der Kosten oder der Giftigkeit. Als Metallalkoholate können Ethylate, Propylate und Butylate erwähnt werden. Von diesen Metallalkoholaten sind beispielsweise Aluminiumisopropylat, Titanisopropylat und Zirkonium-t-butylat für die technische Verwendung leicht verfügbar. Als Chelatverbindungen können die Chelatverbindungen erwähnt werden, die erhältlich sind, indem man diese Metallalkoholate mit Chelatbildnern wie z. B. Acetylaceton, 3-Ethylacetylaceton, 3-Phenylacetylaceton, 3-Methoxyacetylaceton, Dibenzoylacetylaceton oder Methoxycarboniumaceton reagieren läßt.
Die metallorganische Verbindung kann in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des verwendeten lichtempfindlichen Harzes vorzugsweise aus metallorganischen Verbindungen ausgewählt werden, die mit dem lichtempfindlichen Harz reaktionsfähige funktionelle Gruppen aufweisen. Typische Beispiele für diese metallorganischen Verbindungen sind in den Tabellen 1-2 bis 1-5 aufgeführt.

Tabelle 1-1

IFunktiot

nelle Chemischer Name Stiukturformel

'C;ruppe

Vinyl'crichlorsilan CHz CHSi CL3

Vinyltrimethoxysilan C H2 =C H S (0 C !13)

Vinyltriethoxysilan CHz =CHSi (OC2 Hs)

Vinyl

I I

VinyLtriacetoxysi lan C Hz =C H Si ( OC C Ei3

. . . (5 -( pVinylbenzylamino -CH,NH(CII, ),

ethyl)-Z¢-aminopropyl CH2= C CH2NH(C112)2 NH(H

trimethoxysilan

-(CHI)3 Si(OCH3)

z«-Methacryloxypropyl- CH3 0

trimethoxysilan C Ha- C-C-O-(CE! Si I11)1 Si (OC H3) 3

(-Methacryloxypropy1- CW,O

t-Methacryloxypropyl- CH,Q

Acryl tris( -methoxyethoxy)- CH2= C-C-O- CHZ)3 Si( oC,Hi.CH'

silan

H3C. 0 (C

t CH2=C--C O(CIlt) 2 N-(G If:; 351 -

+

-( OQ H3r (OC -Cli CC H)3-x)L'

(C1192 0

B - (3 , 4-E poxycy clohexyl) -

ethyltrimethoxysilan CH2 CH2 Si (OCH3)

Epoxy

Y-Glycidoxypropyl- O

trimethoxysilan cH2bHcH2(cfl2)3 Si (OCH3)3

CH2CH CH2(CH2)3 Si ( OCH3)

y-ercaptop ropyl-

trimethoxysilan HSC H2C H2C H2 Si(0Cft1)3

Nercap t

y-Mercaptopropylmethyl- C H,

dimethoxysilan l

dimethoxysilan HOCH2 CH2 CM2 Si (OCH3) 2

ji (OC H,) 1

y-Aminopropyl- NH2CH2CH:CH2

~. NH2CH2CWC CH1)3

y-Aniinop ropyl

triethoxysilan NH2CH2 CH2CII2 Si (OCs H; )

N-ß-(Aminoetnyl)* amino-

propyltrimethoxysilan NH2( C Hz(C Hut) 2 NH(CHJ3Si(OCH3)3

N-B-(Arriinoetilylj- amincF CH3

Amino prDpyltrimethoxysilan ilan

NH2(CH2), NH (CM2)3 Si(OCHj)2

N-(ftmethoxymethylsilyl- NH2(C (CM2)2 NHCH2Cll H(C H3)C H2-

isobutyl)-ethylenamln -8i OCH3)2 C113

-Si I OC H) 2 C Ii

I y- tBis (B-hyro,uyethyl)]-

amino propyltr'i ethoxy- tHOC H2C H2) N(C H2)1SiiOC Hs)3

silan

Y-Ureidopropyl-

triethoxysilan NHC O NHtC H) ( SI( OC Hs)3

y-Anilinopropyl-

trimethoxysilan Zu G;/ y'

. ~ U -NHt C{j3 Si ( OCII3X,

0

C H, OC C H2CEI2 N H(C H. .

-NH(C Htr I Si(

CII3CH3

C11 H37 - I12C N- CH2CHCH2Si(OCH3)3

Aminc Ct

Ht N HRNHR'C O K i NHRNR'C Ot y

- NH K.NH2 Ra Si(O R)3

F -

MethyltrichlorsTlan C H3 Si Ct3

Dimethyldichlorsilan (CM3): Si Ct2

Trimethyl-

chiorsilan (CH3)1 Si CE,

Methyltrimethoxysilan

Methyl C H3 Cd1)3

Methyltriethoxysilan CH3Si ( OC2H5) ,

Hexamethylendisilazan (CEi3),S NH Si ( e (CM3)3

r Chlorpropyl~

tri¢cFhoxysilan Ct-C H (OCIi,)i

Chlor =Chlorpropylmethyl- C M3

direthoxysilan Ct C iI:C HCH2 S, (OCH3) .

Phenyltrimethoxysilan O Si(OC H3),

Phenyl

Phenyitriethoxysilan Si (OC2M)3

Tabelle 1-2 (Titan)

Chemischer Strukturformel

Tetraisopropyl-

Ti [ OCH(CH3)2 ]4

Tetra-n-butyltitanat

Ti [OC4H9]4

Tetra-(2-ethylhexy)-

Ti[OCH2CH(C2H5)C4H9]4

titanat

Tetrastearyltitanat

Ti(OC18H37)4

Diisopropoxybis(acetyl-

Ti[OCH(CH3)2]2[OC(CH3)CHCOCH3]2

acetonato)-titan

Di-n-butoxybis(tri-

Ti(OC4H9)2[OC2H4N(C2H4OH)2]2

ethanolaminato)-titan

Dihydroxybis(lactato)-

Ti(OH)2[OCH(CH3)COOH]2

Isopropoxytitan-

Ti[OCH(CH3)2](OCOC17H35)3

triisostearat

Titanisopropoxy-

octylenglykolat

Titan-n-butoxy-

octylenglykolat

Titanlactat- TE (CNC2 1}5) (C3 BSO3 )3 ,

T ta triethanõl- 11 ( C6 Elu «N )5 l

Isopropyltridodecyl- (C}iA CltiO Ei ( 9 25 3

benzolsulfonyltitanat O |

5

Isopropyltris(dioctyl- (C:! ) cHOTi

IsopropJtltris(dioctyl- )3

pyrophosphat)-titanat 32

OH

Tetraisopropylbis(di- ((CIJ3)z CIO)L, R (0011) OH)

oc tylphosphi t )-titanat

Tetraoctylbis(ditri- r H,,O)Ln 3 G ) Ci)

decylphosphit) -titanat VP Ir 2

Tetra-(2,2-diallyloxy t J,OClf,CH=CH

methyl-l-butyl)-bis(di- [ t 13

tri decyl ) -phosphitti tanat CLB;C<) 1T1 P(oC C

I

Bis(dioctylpyrophosphat)- 0 "

oxyacetattitanat ZO>TioP':r<ocii)i2

Ck3-o. I

Oti

Ii { r ii

Tabelle 1-3 (Aluminium)

Chemischer Name Strukturformel

Aluminiumethylat (C2H5O)2 A@

Aluminiumisopropylat [(CH3)2CHO]3 A@

Aluminium-n-butylat [C4H9O]3 A@

Tri-(acetylaceton)-aluminium A@[OC(CH3)CHCOCH3]3

Tabelle 1-4 (Zirkonium)

Chemischer Name Strukturformel

Tetraethylzirkonat Zr(OC2H5)4

Tetraisopropylzirkonat Zr[OCH(CH3)2]4

Tetra-n-butylzirkonat Zr(OC4H9)4

Tetra-n-pentylzirkonat Zr(OC5H11)4

Tetra-n-heptylzirkonat Zr(OC7H5)4

Tetra-n-octylzirkonat Zr(OC8H17)4

Zirkonyltetraacetat Zr(OCOCH3)4

Zirkonyltetrastearat Zr(OCOC17H35)4

Zr[OC(CH3)CHCOCH3]4

Tetra-(acetylaceton)-

zirkonium

Tabelle 1-5 (Kobalt)

Chemischer Name Strukturformel

Kobalttriisopropylat [(CH3)2CHO]3Co

Kobalttri-n-butylat (C4 H9 O)3 Co

Di-(acetylaceton)-kobalt Co[OC(CH3)CHCOCH3]2

Tri-(acetylaceton)-kobalt Co[OC(CH3)CHCOCH3]3

Anschließend wird auf die Schicht 4 ein auf 80 0C bis 105 0C erhitzter Trockenfilm-Fotoresist 5 (Filmdicke: etwa 25 pm bis 100 )Än) unter einem Druck von 0,98 bis 2,94 bar mit einer Geschwindigkeit von 15,2 bis 122 cm/min (0,5 bis 4 f/min) geschichtet. Während dieses Vorgangs zeigt der Trockenfilm-Fotoresist 5 Selbstklebevermögen, so daß er durch Schmelzen an der Oberfläche des Substrats 1 befestigt wird, und er schält sich auch dann nicht ab, falls daran nachher eine äußere Kraft angreift.

Dann wird gemäß Fig. 3 über dem auf der Oberfläche des Substrats ausgebildeten Trockenfilm-Fotoresist eine Fotomaske 6 mit einem vorbestimmten Muster angeordnet, worauf von der oberen Seite der Fotomaske 6 her eine Belichtung durchgeführt wird. Während dieses Vorgangs muß die Lage, in der das Bauteil 2 für die Erzeugung eines Tintenausstoßdruckes anzuordnen ist, in üblicher Weise an die Lage des vorstehend erwähnten Musters angepaßt werden.
Fig. 4 ist eine Zeichnung, die den Schritt erläutert, bei dem der unbelichtete Bereich des auf die vorstehend beschriebene Weise belichteten Trockenfilm-Fotoresists 5 durch Auflösen mit einem ein bestimmtes organisches Lösungsmittel wie z. B. Trichlorethan enthaltenden Entwickler entfernt wird, wodurch die Tintenströmungsbahnen 9 gebildet werden.
Dann wird der Trockenfilm-Fotoresist zur Verbesserung der Beständigkeit des auf dem Substrat 1 verbleibenden, belichteten Bereichs 5P des Trockenfilm-Fotoresists gegenüber Tinte und zur Beendigung der Reaktion zwischen dem Trockenfilin-Fotoresist und dem als Haftvermittler wirkenden Silan einer Hitzehärtungsbehandlung (beispiels- weise durch 30-minütiges bis 6-stündiges Erhitzen auf 150 0C bis 250°C) oder einer Bestrahlung mit UV-Strahlen (beispielsweise mit UV-Strahlen, die eine Intensität von 50 bis 200 mW/cm² oder mehr haben) unterzogen. Es ist auch wirksam, sowohl die vorstehend erwähnte Hitzehärtung als auch die vorstehend erwähnte Härtung durch UV-Strahlen anzuwenden.
Wenn die Schicht 4 aus dem als Haftvermittler wirkenden Silan in den Nuten bzw. Rillen 9 zurückbleibt, kann sie herausgelöst werden und in die Tinte gelangen, wodurch die Tinte denaturiert wird oder die Funktion des Bauelements 2 für die Erzeugung eines Tintenausstoßdruckes beeinträchtigt wird, und es wird infolgedessen bevorzugt, die innerhalb der Nuten bzw. Rillen 9 freigelegte Schicht 4 des als Haftvermittler wirkenden Silans durch Veraschen mit einem Sauerstoffplasma zu entfernen (Fig. 5).
Fig. 6 zeigt eine Zeichnung, in der eine flache Platte 8 als Deckschicht dadurch befestigt wird, daß sie mit einer Klebstoffschicht 7 auf das Substrat 1, das aus dem vorstehend erwähnten Trockenfilm-Fotoresist 5P, der vollständig polymerisiert und dadurch gehärtet worden ist, gebildete Nuten bzw. Rillen 9 für Tintenströmungsbahnen aufweist, aufgeklebt wird. Die Deckschicht kann auch unter Druck ohne Anwendung eines Klebstoffs befestigt werden.
Besondere Verfahren für die Herstellung der Deckschicht in dem in Fig. 6 gezeigten Schritt sind: 1) ein Verfahren, bei dem auf eine flache Platte 8, die beispielsweise aus Glas, einem keramischen Werkstoff, einem Metall oder einem Kunststoff besteht, durch Wirbel- bzw. Schleuderbeschichtung ein Harz von Epoxytyp bis zu einer Dicke von 3 bis 4 um aufgebracht wird, worauf durch Vorerhitzen der sogenannte B-Zustand des Klebstoffs 7 hervorgerufen wird. Dann wird die beschichtete flache Platte auf den gehärteten Fotoresistfilm 5P geschichtet, worauf die Haupthartung des vorstehend erwähnten Klebstoffs durchgeführt wird, oder 2) ein Verfahren, bei dem eine flache Platte 8, die aus einem thermoplastischen Harz wie z. B. Acrylharz, ABS-Harz oder Polyethylen besteht, durch Anwendung von Wärme unmittelbar auf den gehärteten Fotoresistfilm 5P aufgeschmolzen wird.
Fig. 7 zeigt in einer schematischen perspektivischen Ansicht das Aussehen des Aufzeichnungskopfes nach der Beendigung des in Fig. 6 gezeigten Schrittes.
Der in Fig. 7 gezeigte Aufzeichnungskopf weist eine Tintenzuführungskammer 9-1, schmale Tintenströmungsbahnen 9-2 und Durchgangslöcher 10 für die Verbindung der in Fig. 7 nicht gezeigten Tintenzuführungsrohre mit der Tintenzuführungskammer 9-1 auf.
Nach dem Fertigstellen der Verbindung zwischen dem Substrat, auf dem die Nuten bzw. Rillen gebildet worden sind, und der flachen Platte, wie es vorstehend beschrieben wurde, wird das verbundene Teilstück entlang der in Fig. 7 gezeigten Linie C-C' geschnitten, um den Abstand zwischen dem Bauteil 2 für die Erzeugung eines Tintenausstoßdruckes und der Tintenausstoßöffnung 9-3 in den schmalen Tintenströmungsbahnen 9-2 zu optimieren, und der abzuschneidende Bereich kann nach Wunsch in geeigneter Weise festgelegt werden. Das Schneiden kann mit einer Plättchenschneidemaschine, wie sie bei der Halbleiterfertigung üblicherweise angewandt wird, durchgeführt werden.
Fig. 8 ist eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie Z-Z' von Fig. 7. Die geschnittene Fläche wird durch Polieren geglättet, und die Tintenzuführungsrohre 11 werden zur Fertigstellung des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes an den Durchgangslöchern 10 angebracht (Fig. 9).
Bei den Ausführungsformen, die in den vorstehend beschriebenen Zeichnungen gezeigt werden, ist als lichtempfindliche Masse (Fotoresist) für die Herstellung der Nuten bzw. Rillen ein Trockenfilm-Fotoresist, d. h. ein Feststoff, verwendet worden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung eines Trockenfilm-Fotoresists eingeschränkt, und es kann auch eine flüssige lichtempfindliche Masse eingesetzt werden.
Als Verfahren zur Bildung des Beschichtungsfilms aus dieser lichtempfindlichen Masse kann im Fall einer Flüssigkeit das bei der Herstellung von Reliefbildern angewandte Verfahren gewählt werden, bei dem um das Substrat herum eine Wand mit einer der gewünschten Filmdicke der lichtempfindlichen Masse entsprechenden Höhe angebracht und die überschüssige Masse mit einer Quetschwalze bzw. Rakel entfernt wird. In diesem Fall kann die lichtempfindliche Masse geeigneterweise eine Viskosität von 100 bis 300 m.Pa.s haben. Beim Festlegen der Höhe der um das Substrat herum anzubringenden Wand muß berücksichtigt werden, daß sich die Menge der lichtempfindlichen Masse durch das Verdampfen ihres Lösungsmittelbestandteils vermindert.
Andererseits wird im Fall eines Feststoffs eine Schicht bzw. Folie aus der lichtempfindlichen Masse durch Druckkontakt unter Erhitzen auf das Substrat geschichtet bzw. laminiert. Im Rahmen der Erfindung wird unter dem Gesichtspunkt der leichten Handhabung sowie der einfachen und genauen Regulierung der Dicke für die Herstellung von Nuten bzw. Rillen oder für das Ankleben an ein Substrat vorteilhafterweise eine lichtempfindliche Masse des Feststoffilmtyps verwendet.
Beispiele für solche Schichten bzw. Folien aus festem Material sind Schichten bzw. Folien aus lichtempfindlichem Harz, die unter den Handelsnamen Permanent Photopolymer Coating RISTON, Solder Mask 730S, 740S, 730FR, 740FR und SM1, hergestellt von Du Pont Co., und Photec SR-1000, SR-2000 und SR-3000, hergestellt von Hitachi Kasei Co., im Handel erhältlich sind. Außerdem kann als lichtempfindliche Masse, die im Rahmen der Erfindung einzusetzen ist, auch eine Anzahl von lichtempfindlichen Massen, die auf dem Gebiet der Fotolithographie allgemein angewandt werden, wie z. B. lichtempfindliche Harze oder Fotoresists, eingesetzt werden.
Als Beispiele für diese lichtempfindlichen Massen können Diazoharze, p-Diazozhinone und des weiteren fotopolymerisierbare Fotopolymere, beispielsweise solche, bei denen Vinylmonomere und Polymerisationsinitiatoren verwendet werden, Fotopolymere des Dimerisationstyps, bei denen Polyvinylcinnamat usw. und Sensibilisierungsmittel verwendet werden, Mischungen von o-Naphthochinonazid und Phenolharzen des Novolaktyps, Mischungen von Polyvinylalkohol und Diazoharzen, Fotopolymere des Polyethertyps, bei denen 4-Glycidylethylenoxid mit Benzophenon oder Glycidylchalkon copolymerisiert ist, Copolymere von N,N-Dimethylmethacrylamid mit z. B. Acrylamid-Benzophenon, lichtempfindliche Harze des ungesättigten Polyestertyps Fz. B. APR (Asahi Kasei), -Tevista (Teijin) und Sonne (Kansai Paint), lichtempfindliche Harze des ungesättigten Urethanoligomertyps, lichtempfindliche Massen, die Mischungen von bifunktionellen Acrylmonomeren mit Fotopolymerisationsinitiatoren und Polymeren enthalten, Fotoresists des Dichromattyps, wasserlösliche Photoresists, die kein Chrom enthalten, Photoresists des Polyvinylcinnamattyps und Photoresists des Cyclokautschuk-Azid-Typs erwähnt werden.
Wie vorstehend im einzelnen beschrieben wurde, hat die Erfindung die nachstehend aufgeführten Wirkungen.
1. Aufgrund der erhöhten Haftung zwischen dem Substrat und dem lichtempfindlichen Harz trat auch bei der Einwirkung eines Stoßes und insbesondere bei dem zur Bildung der Tintenausstoßöffnungen durchgeführten Schneidvorgang keine Abschälung bzw. Ablösung des lichtempfindlichen Harzes von dem Substrat auf.
2. Durch Verbesserung der Lösungsmittelbeständigkeit in dem geklebten Teil trat auch im Fall der Verwendung einer ein Lösungsmittel wie z. B. Ethylenglykol enthaltenden Tinte keine Abschälung bzw. Ablösung zwischen den aus einem Film eines gehärteten lichtempfindlichen Harzes bestehenden Wänden der Tintenströmungsbahnen und dem Substrat auf.
3. Aufgrund der hohen Formbeständigkeit der Tintenausstoßöffnungen ist die Genauigkeit der Lage der Auftreffpunkte der Tinte im Verlauf der Zeit hoch.
Diese Wirkungen der Erfindung werden in den nachstehenden Beispielen näher erläutert.
Beispiele 1 bis 3 und Vergleictusbeispiele 1 bis 3 Durch die gleichen Schritte wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform (Fig. 1 bis 6), wobei jedoch die Materialien der Schutzschichtoberfläehen bei den einzelnen Beispielen variiert wurden und eine Behandlung mit +-Mercaptopropyltrimethoxysilan durchgeführt oder nicht durchgeführt wurde, wurde eine Anzahl von Proben von Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen mit jeweils 10 Tintenausstoßöffnungen hergestellt. Von diesen Aufzeichnungskopfproben wurden die normalen Proben, die keine Abschälung zwischen dem Substrat und dem lichtempfindlichen Harz zeigten, durch 1000-stündiges Eintauchen in eine 20 % Wasser und 80 % Ethylenglykol enthaltende Lösung bei 80 0C geprüft.
Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
Die in Beispiel 1 und in Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe wurden einem Buchstabendruck-Dauerversuch mit 108 Impulsen unterzogen. Es ergab sich, daß die Genauigkeit der Lage des Auftreffpunktes bei dem Aufzeichnungskopf von Beispiel 1 +12 pm/ 2 mm Flugstrecke betrug, während sie bei dem AufzeichnungsHopf von Vergleichsbeispiel 1 +60 pm/2 mm Flugstrecke betrug.
Als lichtempfindliches Harz wurde in allen Fällen der Trockenfilm-Fotoresist RISTON 730 S (Handelsname; hergestellt von Du Pont Co.) verwendet.

Tabelle 2

Behandlung Anzahl der Aufzeichnungs-

Material mit als Haft- Köpfe mit Abschälungen

der Schutz- vermittler

bei der Fer-

nach dem

Beispiel schicht- wirkendem tigstellung

Eintauch-

Nr. oberfläche Silan des Aufzeich-

nungskopfes versuch

Beispiel 1 SiO2 ja 0/20 0/20

Vergleichs-

" nein 8/20 9/20

beispiel 1

Beispiel 2 Si3N4 ja 0/20 0/20

Vergleichs-

beispiel2 " nein 10/20 8/20

Beispiel3 Ti2O5 ja 0/20 0/20

Vergleichs-

beispiel3 " nein 8/20 5/20

Beispiele 4 bis 6 und Vergleichsbeispiele 4 bis 6 Durch die gleichen Schritte wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform (Fig. 1 bis 6), wobei jedoch die Materialien der Schutzschichtoberflächen bei den einzelnen Beispielen variiert wurden und eine Behandlung mit Isopropyltriisostearoyltitanat (Handelsname TTS, hergestellt von Ajinomoto K.K.) durchgeführt oder nicht durchgeführt wurde, wurde eine Anzahl von Proben von Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen mit jeweils 10 Tintenausstoßöffnungen hergestellt. Von diesen Aufzeichnungskopfproben wurden die normalen Proben, die keine Abschälung zwischen dem Substrat und dem lichtempfindlichen Harz zeigten, durch 1000-stündiges Eintauchen in eine 20 % Wasser und 20 % Ethylenglykol enthaltende Lösung bei 80 0C geprüft. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.

Die in Beispiel 4 und in Vergleichsbeispiel 4 erhaltenen Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe wurden einem Buchstabendruck-Dauerversuch mit 108 Impulsen unterzogen. Es ergab sich, daß die Genauigkeit der Lage des Auftreffpunktes bei dem Aufzeichnungskopf von Beispiel 4 +13 pm/ 2 mm Flugstrecke betrug während sie bei dem Aufzeichnungskopf von Vergleichsbeispiel 4 +60 m/2 mm Flugstrecke betrug.
Als lichtempfindliches Harz wurde in allen Fällen der Trockenfilm-Fotoresist RISTON 730 S (Handelsname; hergestellt von Du Pont Co.) verwendet.

Tabelle 3

Behandlung Anzahl der Aufzeichnungs-

Material mit als Haft köpfe mit Abschälungen

der Schutz- vermittler bei der Fe nach dem

Beispiel schicht- wirkendem nach dem

tigstellung

Eintauch-

Nr. oberfläche Silan des Aufzeich-

nungskopfes versuch

Beispiel4 SiO2 ja 0/20 0/20

Vergleichs-

" nein 8/20 9/20

beispiel4

Beispiel5 Si3N4 ja 0/20 0/20

Vergleichs

beispiel 5 " nein 10/20 8/20

Beispiel 6 Ti2O5 ja 0/20 0/20

Vergleichs-

beispiel 6 " nein 8/20 5/20

L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes, bei dem auf einer Oberfläche eines Substrats aus einem lichtempfindlichen Harz gebildete Tintenströmungsbahnen hergestellt werden und über diese Strömungsbahnen eine Deckschicht geschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat, auf dem ein Bauteil für die Erzeugung eines Tintenausstoßdruckes angeordnet ist, eine aus einem anorganischen Oxid und/ oder einem anorganischen Nitrid bestehende Schutzschicht hergestellt wird, daß die Oberfläche der Schutzschicht mit einem als Haftvermittler wirkenden Silan oder mindestens einer aus Metallalkoholaten, Metallcarboxylaten und Metallchelatverbindungen ausgewählten metallorganischen Verbindung behandelt wird und daß das vorstehend erwähnte lichtempfindliche Harz danach in Form einer Schicht aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die metallorganische Verbindung bildenden Metalle aus Aluminium, Zirkonium, Kobalt und Titan ausgewählt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallorganische Verbindung Isopropyltriisostearoyltitanat ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, durch gekennzeichnet, daß das anorganische Oxid auS Si02, Ta205 und Glas ausgewählt ist und daß das anorganische Nitrid aus Si3N4 und BN ausgewählt ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes, bei dem auf einer Oberfläche eines Substrats aus einem lichtempfindlichen Harz gebildete Tintenströmungsbahnen hergestellt werden und über diese Strömungsbahren eine Deckschicht geschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat, auf dem ein Bauteil für die Erzeugung eines Tintenausstoßdruckes angeordnet ist, eine aus einem Metall bestehende Schutzschicht hergestellt wird, daß die Oberfläche der Schutzschicht mit einem als Haftvermittler wirkenden Silan oder mindestens einer aus Metallalkoholaten, Metallcarboxylaten und Metallchelatverbindungen ausgewählten metallorganischen Verbindung behandelt wird und daß das vorstehend erwähnte lichtempfindliche Harz danach in Form einer Schicht aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die metallorganische Verbindung bildenden Metalle aus Aluminium, Zirkonium, Kobalt und Titan ausgewählt sind.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallorganische Verbindung Isopropyltriisostearoyltitanat ist.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall, mit dem das Substrat beschichtet ist, aus Ti, Cr, Ni, Ta, No, W, Nb, rostfreiem Stahl und Monelmetall ausgewählt ist.