DE3529021C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
metallischen Antriebselementen für einen Tintendruckkopf gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es ist neuerdings ein Schreibkopf für eine Tintenschreib
einrichtung bekannt geworden, bei dem der Ausstoß von
Einzeltröpfchen nach dem sogenannten elektrodynamischen
Prinzip erfolgt (EP 01 35 197 A1). In einem derartigen
Schreibkopf sind als Antriebselemente schmale aus leit
fähigem Material bestehende mit Leiterbahnen vergleichba
re Streifen vorgesehen, die sich von seitlichen Befesti
gungen ausgehend pfeilartig in einen Tintenraum hinein
erstrecken und dort ein frei bewegliches Mittelteil in
Form einer Druckzunge bilden. Jeweils einer solchen
Druckzunge ist eine Austrittsöffnung im Tintenraum zu
geordnet, wobei jeweils eine Druckzunge unmittelbar über
einer Ausdrucksöffnung liegt. Die Anzahl der Druckzungen
und damit auch die Anzahl der Austrittsöffnungen eines
derart aufgebauten Schreibkopfes kann derart sein, daß
sich diese über eine gesamte Schreibzeile erstrecken.
Über die gesamte Länge des Schreibkopfes erstreckt sich
ein Magnetsystem, das beispielsweise durch einen Perma
nentmagneten realisiert sein kann. Die Feldlinien des
Magnetsystems durchdringen die Schenkel oder Stege der
streifenförmigen Leiter. Tritt nun in einem solchen Lei
ter eine Stromflußänderung auf, z. B. durch Einschalten
des Stromflusses, so wird auf die beweglichen Druckzungen
eine Kraft ausgeübt und die Druckzunge wird in Richtung
auf die Austrittsöffnung hin bewegt. Dadurch wird eine
geringe Tintenmenge aus der Austrittsöffnung ausgestoßen
und als Einzeltröpfchen abgegeben. Wird der Strom durch
den Leiter wieder abgeschaltet, so bewegt sich dieser in
seine Ruhelage zurück wodurch über ein mit dem Tintenraum
verbundenes Tintenversorgungssystem die verbrauchte Tinte
nachgesaugt wird. Die Bewegung der beweglichen Druckzun
gen in die Ausgangslage kann bereits durch die federnde
Eigenschaft der Leiter gewährleistet sein. Sie kann aber
auch durch eine Umpolung des Stromflusses sichergestellt
werden.
Eines der Probleme die mit dem Aufbau eines Schreibkopfes
gemäß diesem bekannten Vorschlag verbunden ist besteht
darin, daß eine Vielzahl von derartiger Druckzungen in
sehr engem Abstand angeordnet werden müssen, wobei an
diese ganz bestimmte elastische und mechanische Anforde
rungen gestellt werden. Das bedeutet, daß die Antriebs
elemente in einem solchen Schreibkopf außergewöhnlich
kleine Abmessungen aufweisen und daß zudem an die Geo
metrie ihrer Anordnung und an deren Materialeigenschaften
sehr hohe Anforderungen gestellt werden. Die Einhaltung
der Forderungen an die geometrische Anordnung der Lei
terelemente sowie an deren elektrische und mechanische
Eigenschaften stellen sehr wesentliche Voraussetzungen
für die Wirkungsweise eines derart aufgebauten Schreib
kopfes dar. Es muß dabei sichergestellt werden, daß auf
die pfeilartig abgewinkelten und von den magnetischen
Feldlinien des Magnetsystems durchdrungenen Leiterele
mente bei einer Stromflußänderung auch eine ausreichende
Kraft ausgeübt wird, um die beweglichen Druckzungen aus
zulenken. Weiterhin spielen Materialeigenschaften eine
große Rolle für die Größe der Auslenkung und für die
Rückbewegung der Druckzungen.
Zur Herstellung von Bügeln einer Kammeranordnung für einen
Tintenschreibkopf ist vorgeschlagen worden (EP 02 04 099 A1),
auf einer Glasgrundplatte in Einzelschritten mehrere
Metalldoppelschichten durch Abscheidung aufzubringen.
Allerdings ist damit die Freizügigkeit der Formgestaltung,
z. B. die Ausbildung von Einkerbungen oder Erhebungen
eingeschränkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, für einen Schreibkopf ge
mäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 die aus leit
fähigem Material bestehenden Antriebselemente in einfa
cher Weise d. h. kostengünstig und ohne großen Fertigungs
aufwand herzustellen und dabei sowohl hinsichtlich der
Form, der Anordnung und der Materialgestaltung eine große
Freizügigkeit zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun
gen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen ge
kennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen
näher erläutert. Dort zeigen
Fig. 1 ein Beispiel für den schichtweisen Aufbau von
zungenförmigen Metallstrukturen auf einem Träger oder
Grundkörper und
Fig. 2 in Schnittdarstellung einen Teil eines nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebauten Schreib
kopfes.
Fig. 1 zeigt den Aufbau der zungenförmigen Metallstruk
turen für einen Schreibkopf in einer schematischen
Schnittdarstellung. Zunächst wird auf einem Grundkörper,
d. h. auf einem Keramikträger 1, der Austrittsöffnungen 2
aufweist, eine haftfähige Metallisierung 3 aufgebracht.
Der gesamte Grundkörper 1 wird anschließend mit einer
Photoresistfolie beschichtet. Diese bildet eine erste
Schicht 4. Auf der Aufbauseite, im Beispiel nach Fig. 1
also von oben, wird die Photoresistfolie der ersten
Schicht 4 entsprechend der Form der ersten Teilstruktur
41 belichtet. Nach Entwicklung der ersten Schicht 4 ent
steht an den belichteten Stellen eine Vertiefung, die gal
vanoplastisch mit Metall aufgefüllt wird, so daß in
der ersten Schicht 4 die Metallstruktur 41 entsteht. Die
Oberfläche der Schicht 4 kann anschließend durch einen
Schleifvorgang egalisiert werden. Nunmehr wird eine zwei
te Schicht 5 durch Aufbringen einer weiteren Photoresist
folie gebildet, anschließend entsprechend der Form der
zweiten Teilstruktur 51 belichtet und entwickelt. Durch
galvanoplastisches Auffüllen der dadurch entstehenden
Ausnehmungen mit Metall entstehen die Metallstrukturen
51. Diese Vorgänge finden auch beim Aufbringen einer
dritten Schicht 6 und der Bildung der Metallstrukturen
61 statt. Die Oberfläche der dritten Schicht 6 wird
nunmehr ganzflächig metallisiert, wodurch eine licht
sperrende Zwischenschicht 7 entsteht. Damit wird er
reicht, daß bei der Belichtung weiterer Schichten eine
Beeinflussung bereits aufgebauter Schichten verhindert
wird. Die auf die Zwischenschicht 7 zur Bildung einer
vierten Schicht 8 aufgebrachte Photoresistfolie wird
nun wiederum entsprechend der Form der gewünschten Teil
struktur 81 belichtet und entwickelt. Die Zwischenschicht
7 gestattet es, die Teilstruktur 81 derart auszubilden,
daß eine pfeilartige zungenförmige Metallstruktur ent
steht, deren Form in Fig. 2 deutlicher entnehmbar ist.
Die nach der Belichtung entstehenden Ausnehmungen werden
wiederum galvanoplastisch mit Metall aufgefüllt, wodurch
die metallischen Metallstrukturen 81 gebildet werden. Durch
Aufbringen weiterer Schichten 9 und 10, durch deren Be
lichtung, Entwickeln und Auffüllen der beim Entwickeln
entstehenden Ausnehmungen entstehen in der beschriebenen
Weise die metallischen Teilstrukturen 91 und 101.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bildet die Schicht 10
die oberste und letzte Schicht des Aufbaues. Durch eine
ganzflächige Belichtung und anschließender Entwicklung
kann die Photoresistfolie der Schichten 10, 9 und 8 ent
fernt werden. Die metallische Zwischenschicht 7 wird
durch Abätzen entfernt. Die Entfernung der restlichen
Photoresistfolien der Schichten 5, 4 und 3 kann durch
einen sogenannten Strippvorgang und die ganzflächige
Metallisierung des Trägers 1 durch Abätzen geschehen.
Eine nach der Erfindung aufgebaute Metallstruktur für
einen Schreibkopf zeigt Fig. 2. Dort ist eine Metall
struktur gezeigt, die das Antriebssystem für einen
Tintenschreibkopf bildet, wobei lediglich drei Antriebs
elemente 11, 12 und 13 dargestellt sind. Der gesamte
Aufbau ist gemäß dem anhand von Fig. 1 beschriebenen
Verfahren ausgebildet worden. Über die unterste Schicht 4
d. h. über die seitlich nach außen weisenden metallischen
Bereiche der Teilstruktur 41 kann eine Kontaktierung und
damit eine Einzelansteuerung jedes Antriebselementes er
folgen. Die Teilstrukturen 81, 91 und 101 bilden diejeni
gen Teile der Antriebselemente, deren bewegliche Mittel
teile unmittelbar im Bereich einer Austrittsöffnung 2 des
Trägerkörpers 1 liegen. Zur Verbesserung der Elastizität
der einzelnen Antriebselemente können diese Einkerbungen
besitzen. Im Beispiel weist die oberste Teilstruktur 101
eine solche Einkerbung 14 auf. Derartige Einkerbungen
lassen sich in beliebiger Tiefe und Anordnung mit den
erfindungsgemäßen Verfahren ohne nennenswerte Schwierig
keiten ausbilden. Ebenso können an den beweglichen Mit
telteilen der Antriebselemente jeweils Ansätze 15 aus
gebildet werden, die beim Betrieb eines Schreibkopfes die
sogenannten Nebensprecheinflüsse reduzieren. Über die
Gesamtheit der Antriebselemente erstreckt sich das Mag
netsystem 16 , so daß ein sogenannter elektrodynamisch
betriebener Schreibkopf gemäß dem eingangs erwähnten
Vorschlag aufgebaut werden kann. Die beweglichen Mittel
teile sämtlicher Antriebselemente können sich dabei über
die Länge einer vollständigen Druckzeile erstrecken.
Die mit den erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren
Schichtdicken liegen in der Größenordnung von etwa 15 µm
bis 50 µm, so daß sehr feine dreidimensionale Strukturen
ausgebildet werden können. Für die dazu verwendete
Stützmaske, die durch die aufeinanderfolgenden Schichten
aus Photoresistfolien besteht, wird vorzugsweise eine
positiv arbeitende Photoresistfolie verwendet. Diese kann
durch Belichtung in einen nahezu vollkommen löslichen Zu
stand versetzt und durch den Entwicklungsvorgang auch
aus sehr engen Spalten sicher entfernt werden. Weiterhin
erlaubt eine positiv arbeitende Photoresistfolie auch
eine Mehrfachbelichtung, wodurch zusätzliche Gestaltungs
möglichkeiten realisiert werden können.
Zur galvanoplastischen Auffüllung der nach dem Entwick
lungsvorgang entstehenden Ausnehmungen wird vorzugsweise
Kupfer verwendet. Für die Teilstrukturen, die die beweg
lichen Mittelteile eines Bügels bilden, kann ein Material
verwendet werden, dessen Elastizität die gewünschte Be
weglichkeit der Metallteile begünstigt. Als vorteilhaft
hat sich die Verwendung einer Nickel/Palladium-Verbindung
erwiesen.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von metallischen Antriebsele
menten, welche bei einem Tintenschreibkopf für den Ausstoß
von Tinte aus einer Austrittsöffnung vorgesehen, sich dabei
pfeilartig geformt in den Tintenraum des Schreibkopfes
hinein erstrecken und dort über Austrittsöffnungen einseitig
frei beweglich angeordnet sind, dadurch
gekennzeichnet, daß
- a) zunächst auf einem mit einer haftfähigen Metallisierung (3) beschichteten Keramikträger (1) in aufeinanderfol genden Schritten mehrere Schichten von Fotoresistfolie (4 bis 6) auf der Aufbauseite des Keramikträgers (1) auf gebracht werden, wobei jeweils nach Aufbringen einer einzelnen Fotoresistfolie in dieser durch Belichtung entsprechend der gewünschten Form, nachfolgendem foto chemischen Entwickeln und galvanoplastischem Auffüllen der durch den Entwicklungsvorgang freigelegten Aus nehmungen (41 bis 61) mit metallischem Material eine Metallteilstruktur (41 bis 61) gebildet wird,
- b) nach dem Aufbringen der letzten der mehreren Schichten von Fotoresistfolie sowie dem sich daran anschließenden Ausbilden der Metallteilstruktur (61) die Oberfläche der letzten Schicht (6, 61) ganzflächig zu einer licht sperrenden Zwischenschicht (7) metallisiert wird,
- c) auf die Zwischenschicht (7) in aufeinanderfolgenden Schritten mehrere Schichten von Fotoresistfolie (8 bis 10) aufgebracht werden, in welche gemäß Verfahrensschritt a) weitere Metallteilstrukturen so ausgebildet werden, daß sich eine pfeilartig geformte zungenförmige Metall struktur ergibt,
- d) nach dem Auffüllen der Ausnehmung (101) der letzten Fotoresistfolienschicht mit metallischem Material der gesamte Aufbau ganzflächig belichtet und die Fotoresist folien (8 bis 10) mittels eines Entwicklungsvorganges bis zur Zwischenschicht (7) entfernt werden,
- e) die metallische Zwischenschicht (7) durch Abätzen entfernt wird, und daß
- f) die restlichen Fotoresistfolien (4 bis 6) mittels eines Stripvorganges und die ganzflächige Metallisierung (3) auf dem Keramikträger (1) durch Abätzen entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausnehmungen (41 bis 101) vorzugsweise mit Kupfer aus
gefüllt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zur
Erzielung bestimmter elastischer Eigenschaften der Me
tallstrukturen die Ausnehmungen vorzugsweise die Ausneh
mungen der die beweglichen zungenförmigen Teilstrukturen
(81, 91, 101) bildenden Schichten (8, 9, 10) mit einer
Nickel/Palladium-Verbindung aufgefüllt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß nach
jeder Auffüllung der durch Entwicklung gebildeten Ausneh
mungen die Oberfläche der Schicht jeweils abgeschliffen
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Photoresistfolien zur Bildung der einzelnen Schichten
(4 bis 10) positiv arbeitende Photoresistfolien sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853529021 DE3529021A1 (de) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | Verfahren zur herstellung von einseitig frei beweglichen metallstrukturen, insbesondere von metallischen antriebselementen fuer einen tintendruckkopf |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853529021 DE3529021A1 (de) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | Verfahren zur herstellung von einseitig frei beweglichen metallstrukturen, insbesondere von metallischen antriebselementen fuer einen tintendruckkopf |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3529021A1 DE3529021A1 (de) | 1987-02-19 |
DE3529021C2 true DE3529021C2 (de) | 1990-12-20 |
Family
ID=6278416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853529021 Granted DE3529021A1 (de) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | Verfahren zur herstellung von einseitig frei beweglichen metallstrukturen, insbesondere von metallischen antriebselementen fuer einen tintendruckkopf |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3529021A1 (de) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4544933A (en) * | 1983-09-20 | 1985-10-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus and method for ink droplet ejection for a printer |
US4626323A (en) * | 1985-04-10 | 1986-12-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for the manufacture of a printing element for an ink droplet printing unit |
-
1985
- 1985-08-13 DE DE19853529021 patent/DE3529021A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3529021A1 (de) | 1987-02-19 |
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