DE3546794C2 - Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines FlüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
mit den Merkmalen gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein in einem Tintenstrahlaufzeichnungssystem (einem Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungssystem)
Verwendung findender Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
besitzt üblicherweise eine
feine Flüssigkeitsabgabeöffnung (hiernach nur als Öffnung
bezeichnet), eine Flüssigkeitsströmungsbahn und eine Einrichtung
zur Erzeugung der Flüssigkeitsabgabeenergie, die entlang
der Flüssigkeitsströmungsbahn angeordnet ist. Bislang
konnte ein derartiger Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß feine Rillen
auf einer Glasplatte, einer Metallplatte u. ä. durch Schneiden
oder Ätzen ausgebildet wurden und die Rillenplatte mit einer
anderen geeigneten Platte verbunden wurde, um die Flüssigkeitsströmungsbahnen
zu erzeugen. Bei einem nach dem vorstehend
erwähnten herkömmlichen Verfahren hergestellten
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf ist jedoch die Rauhigkeit
der Innenwand der eingeschnittenen Flüssigkeitsströmungsbahn
zu hoch oder die Flüssigkeitsströmungsbahn ist aufgrund
von unterschiedlichen Ätzgraden Spannungen ausgesetzt.
Es ist daher mit Schwierigkeiten verbunden, eine Flüssigkeitsströmungsbahn
mit einem konstanten Strömungsbahnwiderstand
auszubilden, so daß daher die Flüssigkeitsabgabeeigenschaften
eines auf diese Weise hergestellten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
nicht gleichmäßig sind.
Während des Einschneidens kann die Platte leicht reißen
oder brechen. Somit ist die Ausbeute gering. Wenn ein Ätzvorgang
ausgeführt wird, steigt die Anzahl der Herstellschritte
an, was mit einer Zunahme der Herstellkosten verbunden
ist. Darüber hinaus haben die vorstehend erwähnten
herkömmlichen Verfahren die nachfolgend aufgeführten gemeinsamen
Nachteile:
- 1. Eine Überlagerungsplatte, in der ein Antriebselement, beispielsweise ein piezoelektrisches Element, ein elektrothermischer Wandler u. ä., die erforderliche Energie für die Abgabe der Aufzeichnungsflüssigkeitströpfchen erzeugt, wird nicht genau auf die Rillenplatte gesetzt, in der die Flüssigkeitsströmungsbahn ausgebildet ist; und
- 2. es ist unmöglich, große Mengen zu produzieren.
Normalerweise befindet sich der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
in der Umgebung seines Einsatzes immer in
Kontakt mit der Aufzeichnungsflüssigkeit. Bei dieser Aufzeichnungsflüssigkeit
handelt es sich normalerweise um
Tinte, die in erster Linie aus Wasser besteht, das in
vielen Fällen nicht neutral ist, oder um Tinte, die in
erster Linie aus einem organischen Lösungsmittel besteht.
Es ist daher wünschenswert, ein Material für den Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
zu verwenden, das durch den
Einfluß der Aufzeichnungsflüssigkeit keine Reduzierung
in seiner Festigkeit erfährt, und eine Aufzeichnungsflüssigkeit
einzusetzen, die keinen schädlichen Bestandteil
aufweist, der eine Verschlechterung der Eignung der
Aufzeichnungsflüssigkeit bewirkt. Bei den herkömmlichen Verfahren
konnte jedoch aufgrund von Beschränkungen des Behandlungsverfahrens
etc. nicht immer ein Material gefunden
werden, das diese Bedingungen erfüllt.
In der US-Patentschrift 4 412 224 sowie der inhaltsgleichen deutschen Offenlegungsschrift 31 50 109 ist ein Verfahren zur Herstellung
eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes beschrieben, das
nachfolgend erläutert wird. Bei diesem bekannten Verfahren
werden folgende Schritte hintereinander ausgeführt:
(1) Unter Verwendung eines Negativ-Fotoresistes wird ein Resist-Muster ausgebildet, das die Flüssigkeitsströmungsbahn auf dem Substrat bildet, (2) der Seitenwandteil der Flüssigkeitsbahn wird auf galvanischem Wege auf dem Abschnitt, auf dem das vorstehend erwähnte Resist-Muster nicht vorhanden ist, ausgebildet, (3) das Resist-Muster wird vom Substrat entfernt, und (4) es wird eine Deckplatte vorgesehen.
(1) Unter Verwendung eines Negativ-Fotoresistes wird ein Resist-Muster ausgebildet, das die Flüssigkeitsströmungsbahn auf dem Substrat bildet, (2) der Seitenwandteil der Flüssigkeitsbahn wird auf galvanischem Wege auf dem Abschnitt, auf dem das vorstehend erwähnte Resist-Muster nicht vorhanden ist, ausgebildet, (3) das Resist-Muster wird vom Substrat entfernt, und (4) es wird eine Deckplatte vorgesehen.
Zur Entfernung des Resist-Musters vom Substrat (Schritt
(3)) läßt man das Muster jedoch nur in einer Flüssigkeit
quellen, da sich das aus dem Negativ-Fotoresist bestehende
Muster nicht in einer Flüssigkeit löst. Dies hat den
Nachteil, daß das Muster teilweise am Substrat und der
Flüssigkeitsströmungsbahnwand haften bleibt, so daß auf
diese Weise die Genauigkeit in bezug auf die Abmessungen
der Flüssigkeitsbahn reduziert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes zur
Verfügung zu stellen, das billig, genau und äußerst zuverlässig
ist.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert.
Es zeigen die
Fig. 1 bis 6 in schematischer Weise Schritte
von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens und dabei im einzelnen;
Fig. 1 eine schematische Schrägansicht eines
mit Elementen zur Erzeugung von
Flüssigkeitsausstoßenergie versehenen
Substrates vor der Ausbildung einer
festen Schicht;
Fig. 2A eine schematische Draufsicht nach
der Ausbildung der festen Schicht;
Fig. 2B einen schematischen Schnitt entlang
Linie A-A′ in Fig. 2A;
Fig. 3 einen schematischen Schnitt an der
gleichen Stelle wie bei Fig. 2B
nach Auflaminieren eines Materials
zur Ausbildung einer Flüssigkeitsströmungsbahnwand;
Fig. 4 einen schematischen Schnitt an der
gleichen Stelle wie bei Fig. 2B
nach dem Entfernen der festen Schicht;
Fig. 5 eine schematische Schrägansicht eines
vervollständigten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes;
und
Fig. 6 eine schematische Schrägansicht einer
anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäß
hergestellten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
vor
dem Anheften einer Deckplatte.
Die Fig. 1 bis 6 zeigen in schematischer Weise die grundlegenden
Verfahrensschritte der Erfindung. Ferner zeigen
diese Figuren ein Beispiel eines erfindungsgemäß hergestellten
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes. Bei diesem
Ausführungsbeispiel besitzt der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
zwei Öffnungen.
Darüber hinaus betrifft dieses Ausführungsbeispiel die Herstellung eines
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes, durch dessen Öffnung
eine Flüssigkeit in eine entsprechende Richtung abgegeben
wird, wie die Flüssigkeit strömt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel findet ein Substrat 1 Verwendung,
das beispielsweise aus Glas, Keramik oder Metall
etc. besteht, wie in Fig. 1 gezeigt. Fig. 1 zeigt eine
schematische Schrägansicht eines solchen Substrates, auf
dem eine Einrichtung zur Erzeugung von Flüssigkeitsabgabeenergie
angeordnet ist, vor Ausbildung einer festen Schicht.
Es kann ein Substrat 1 ohne Beschränkungen hinsichtlich
seiner Form, der Qualität des Materials u. ä. verwendet
werden, wenn das Substrat als Teil des Elementes zur Ausbildung
der Flüssigkeitsströmungsbahn oder als Träger zur
Ausbildung einer festen Schicht und der Flüssigkeitsströmungsbahnwand
dient, wie nachfolgend beschrieben. Auf diesem
Substrat 1 wird eine gewünschte Anzahl (in Fig. 1 zwei)
von Einrichtungen 2 zur Erzeugung der entsprechenden
Flüssigkeitsabgabeenergie, bei denen es sich um elektrothermische
Wandler oder piezoelektrische Elemente etc.
handelt, angeordnet. Die zur Erzeugung der Aufzeichnungsflüssigkeitströpfchen
erforderliche Abgabeenergie wird der
Tintenflüssigkeit durch die Einrichtung 2 zugeführt. Wenn
daher beispielsweise ein elektrothermischer Wandler als
Flüssigkeitsabgabeenergieerzeugungseinrichtung 2 Verwendung
findet, wird die Aufzeichnungsflüssigkeit auf der Einrichtung
und in der Nachbarschaft von der Einrichtung erhitzt,
um Abgabeenergie zu erzeugen. Wenn ein piezoelektrisches
Element als Einrichtung 2 verwendet wird, wird die Abgabeenergie
durch mechanische Schwingungen dieses Elementes
erzeugt.
Eine Elektrode zur Eingabe eines gesteuerten Signals (in
der Figur nicht gezeigt) ist an die vorstehend genannte
Einrichtung 2, d. h. den elektrothermischen Wandler bzw.
das piezoelektrische Element, angeschlossen, um diese zu
betreiben. Normalerweise ist eine Funktionsschicht, beispielsweise
eine Schutzschicht u. ä., vorgesehen, um die
Haltbarkeit der Einrichtung zur Erzeugung der Abgabeenergie
zu verbessern. Auch bei der vorliegenden Erfindung kann
eine derartige Funktionsschicht Verwendung finden. Bei dieser
Ausführungsform wird die Einrichtung zur Erzeugung der
Abgabeenergie auf dem Substrat vorgesehen, bevor die
Flüssigkeitsströmungsbahn ausgebildet wird. Die Einrichtung
kann jedoch auch zu irgendeinem anderen beliebigen Zeitpunkt
auf dem Substrat angeordnet werden.
Als nächstes wird die feste Schicht 3 auf dem zur Ausbildung
der Flüssigkeitsströmungsbahn bestimmten Abschnitt, auf dem
die Einrichtung 2 zur Erzeugung der Abgabeenergie vorher
angeordnet worden war, des Substrates hergestellt, wie in
den Fig. 2A und 2B gezeigt. Fig. 2A zeigt eine
schematische Draufsicht nach der Ausbildung der festen
Schicht. Fig. 2B ist ein Schnitt entlang der strichpunktierten
Linie A-A′ in Fig. 2A.
Die feste Schicht 3 wird vom Substrat 1 entfernt, nachdem
ein Material zur Ausbildung der Flüssigkeitsströmungsbahnwand
in der nachfolgend beschriebenen Weise vorgesehen worden
ist. Es ist naturgemäß möglich, die Flüssigkeitsströmungsbahn
in einer gewünschten Form auszubilden. Die für die Ausbildung
der Flüssigkeitsströmungsbahn vorgesehene feste Schicht 3
kann in Abhängigkeit von der Form der Flüssigkeitsströmungsbahn
ausgestaltet werden. Bei dieser Ausführungsform, bei
der gemäß zwei Einrichtungen zur Erzeugung von Abgabeenergie
Aufzeichnungströpfchen von zwei Öffnungen abgegeben werden,
umfaßt der durch Entfernung der festen Schicht gebildete Abschnitt
zwei feine Flüssigkeitsströmungsbahnen und eine gemeinsame
Flüssigkeitskammer zur Zuführung einer Aufzeichnungsflüssigkeit
zu den zwei Bahnen.
Gemäß der Erfindung handelt es sich bei dem die feste Schicht
bildenden Material um ein positives lichtempfindliches
Material. Ein solches Material hat diverse Vorteile:
(i) die Auflösung ist besser als bei einem negativen lichtempfindlichen Material, (ii) das Reliefmuster besitzt eine vertikale und glatte Seitenwandfläche und (iii) das Reliefmuster kann durch Verwendung einer Entwicklungsflüssigkeit oder eines organischen Lösungsmittels u. ä. gelöst und entfernt werden. Daher stellt ein positives lichtempfindliches Material ein wünschenswertes Material zur Ausbildung der festen Schicht dar. Dieses Material kann entweder die Form einer Flüssigkeit oder die eines trockenen Filmes besitzen. Ein positives lichtempfindliches Material in der Form eines trockenen Filmes stellt das am meisten bevorzugte Material dar, da ein dicker Film von beispielsweise 10-100 µm erzeugt und die Filmdicke in einfacher Weise gesteuert werden kann. Ferner sind die Gleichmäßigkeit und die Handhabung ausgezeichnet.
(i) die Auflösung ist besser als bei einem negativen lichtempfindlichen Material, (ii) das Reliefmuster besitzt eine vertikale und glatte Seitenwandfläche und (iii) das Reliefmuster kann durch Verwendung einer Entwicklungsflüssigkeit oder eines organischen Lösungsmittels u. ä. gelöst und entfernt werden. Daher stellt ein positives lichtempfindliches Material ein wünschenswertes Material zur Ausbildung der festen Schicht dar. Dieses Material kann entweder die Form einer Flüssigkeit oder die eines trockenen Filmes besitzen. Ein positives lichtempfindliches Material in der Form eines trockenen Filmes stellt das am meisten bevorzugte Material dar, da ein dicker Film von beispielsweise 10-100 µm erzeugt und die Filmdicke in einfacher Weise gesteuert werden kann. Ferner sind die Gleichmäßigkeit und die Handhabung ausgezeichnet.
Als positives lichtempfindliches Material können beispielsweise
die folgenden Materialien Anwendung finden: Materialien,
die o-Naphthochinondiazide und alkalilösliche Phenolharze
enthalten, und Materialien, die alkalilösliche Harze
und Substanzen enthalten, die in der Lage sind, durch
Photolyse letztendlich Phenol zu erzeugen, wie Diazoniumsalze,
beispielsweise Benzoldiazoniumsalze. Von diesen
Materialien kann beispielsweise ein Film Verwendung finden,
der aus einer Polyesterlage und dem vorstehend erwähnten
positiv lichtempfindlichen Material besteht, das die Polyesterlage
überlagert und bei dem es sich um das Material "OZATEC
R 225" (Handelsname der Firma Hoechst Japan Co.) handelt.
Die feste Schicht kann nach dem sogenannten Bilderzeugungsverfahren
unter Verwendung eines positiven lichtempfindlichen
Materials hergestellt werden.
Erfindungsgemäß kann die feste Schicht so hergestellt werden,
daß eine in einem Lösungsmittel lösliche Polymerschicht und
eine Positiv-Fotoresistschicht einer gewünschten Dicke nacheinander
auf einem Substrat 1 laminiert werden und daß
ein Muster in der Positiv-Resistschicht ausgebildet wird,
wonach die in einem Lösungsmittel lösliche Polymerschicht
wahlweise entfernt wird.
Als in einem Lösungsmittel lösliches Polymer können beliebige
hochpolymere Verbindungen Verwendung finden, die in der Lage
sind, durch Beschichtung einen Film zu erzeugen, wenn ein
entsprechendes Lösungsmittel vorhanden ist, das das Polymer
lösen kann.
Als Positiv-Fotoresist kann ein Material Verwendung finden,
das ein Phenolharz vom Novolactyp und ein Naphthochinondiazid
enthält u. ä.
Vom Standpunkt der Verfahrensgenauigkeit, der leichten Entfernung
und der Durchführbarkeit des Verfahrens her ist es
optimal, einen positiven lichtempfindlichen Trockenfilm zu
verwenden.
Das Substrat 1, das mit der festen Schicht 3 versehen ist,
wird beispielsweise mit einem solchen Material 4 zur Ausbildung
einer Flüssigkeitsströmungsbahnwand bedeckt, wie
es in Fig. 3 gezeigt ist. Fig. 3 zeigt einen schematischen
Schnitt an einer der Fig. 2B entsprechenden Stelle, nachdem
das die Flüssigkeitsströmungsbahnwand formende Material
4 aufgebracht worden ist.
Da es sich bei diesem Material um ein Baumaterial zur Ausbildung
eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes durch
Herstellung von Flüssigkeitsströmungsbahnen handeln soll,
wird es vorgezogen, ein Material auszuwählen, das ausgezeichnete
Adhäsionseigenschaften an einem Substrat, eine
gute mechanische Festigkeit, gute Dimensionsbeständigkeit
und einen guten Korrosionswiderstand aufweist.
Als solche Materialien finden vorzugsweise Flüssigkeiten
Verwendung, die durch Hitzeeinwirkung, UV-Strahlung oder
Elektronenstrahlen gehärtet werden können. Insbesondere
werden vorzugsweise Epoxidharze, Acrylharze, Diglycoldialkylcarbonatharze,
ungesättigte Polyesterharze, Polyurethanharze,
Polyimidharze, Melaminarze, Phenolharze,
Harnstoffharze u. ä. verwendet.
Erfindungsgemäß wird vom Standpunkt des Wirkungsgrades her
vorzugsweise das vorstehend erwähnte flüssige aushärtende
Material als Material zur Formung der Flüssigkeitsströmungsbahnwand
eingesetzt.
Wenn das vorstehend erwähnte flüssige aushärtende Material
als Material zur Formung der Flüssigkeitsströmungsbahnwand
verwendet wird, wird das Material in einer gewünschten Dicke
mit Hilfe einer bekannten Technik, beispielsweise durch
Streichbeschichten, Walzbeschichten, Sprühbeschichten u. ä.,
auf das Substrat aufgebracht. Eine Beschichtung nach einer
Entlüftung des Materials wird bevorzugt, um das Mitführen
von Luftblasen zu verhindern.
Wenn beispielsweise ein Material 4 zur Ausbildung der
Flüssigkeitsströmungsbahnwand das Substrat in der in Fig. 3
gezeigten Weise überlagert und das Material aus dem vorstehend
erwähnten aushärtenden Material besteht, wird es
in einem vorgegebenen Zustand in einem solchen Stadium
ausgehärtet, daß ein Fließen und ein Ausströmen der Flüssigkeit
verhindert wird. Falls gewünscht, wird eine Preßplatte
auf den oberen Abschnitt gebracht.
Bei einer Ausführungsform,
bei der ein flüssigaushärtendes Material
als Material zur Formung der Flüssigkeitsströmungsbahnwand
verwendet wird, ergibt sich ebenfalls die in Fig. 3 gezeigte
Anordnung.
Wenn bei Raumtemperatur oder durch Erhitzen ausgehärtet
wird, läßt man das Material 30 min bis 2 h stehen. Wenn mit
UV-Strahlung o. ä. ausgehärtet wird, kann eine Strahlung
über 10 min oder weniger das Material aushärten.
Das gemäß der Erfindung am meisten bevorzugte Verfahren
zum Laminieren des Materials 4 zur Formung der Flüssigkeitsströmungsbahnwand
ist ein Aushärtungsverfahren, bei dem
Epoxidharze mit einer Verbindung Verwendung finden, die in
der Lage ist, durch aktive Strahlung eine Lewis-Säure, wie
beispielsweise aromatische Diazoniumsalze, aromatische
Oniumsalze u. ä., freizusetzen.
Nach dem Aushärten wird die feste Schicht 3 von dem mit der
festen Schicht 3 und dem Material 4 zur Formung der Flüssigkeitsströmungsbahnwand
versehenen Substrat entfernt, um
die Flüssigkeitsströmungsbahnen auszubilden.
Obwohl die Mittel zur Entfernung der festen Schicht 3 nicht
kritisch sind, wird es beispielsweise bevorzugt, das Substrat
in einer Flüssigkeit einzuweichen, die in der Lage ist,
die feste Schicht 3 zu lösen und zu entfernen. Nach dem Entfernen
der festen Schicht können, falls gewünscht, diverse
Mittel zur Beschleunigung der Entfernung Verwendung finden,
beispielsweise eine Ultraschallbehandlung, Sprühen, Erhitzen,
Rühren u. ä.
Als Flüssigkeit zum Entfernen können beispielsweise Verwendung
finden: Halogen enthaltende Kohlenwasserstoffe, Ketone,
Ester, aromatische Kohlenwasserstoffe, Äther, Alkohole, N-
Methylpyrrolidon, Dimethylformamid, Phenole, Wasser, wäßrige
Lösungen von starkem Alkali u. ä. Falls erforderlich, können
zu der Flüssigkeit grenzflächenaktive Stoffe zugesetzt
werden. Es wird bevorzugt, die feste Schicht des weiteren
mit Licht zu bestrahlen, beispielsweise UV-Licht u. ä. Es
wird ferner bevorzugt, die Flüssigkeit auf 40-60°C zu
erhitzen.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die feste Schicht
3 durch Auflösung entfernt wird. Flüssigkeitszuführöffnungen
6 werden geformt, bevor die feste Schicht durch Auflösung
entfernt wird, wonach die Entfernung der Schicht durchgeführt
wird. Fig. 6 zeigt eine schematische Schrägansicht des
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes nach der Entfernung
der festen Schicht. Fig. 4 ist ein schematischer Schnitt
an der gleichen Stelle wie bei Fig. 2B nach Entfernung der
festen Schicht 3.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die
feste Schicht 3 in eine Flüssigkeit eingeweicht, die in der
Lage ist, den Feststoff zu lösen, und wird durch die Flüssigkeitszuführöffnungen
6 gelöst und entfernt. Wenn die Spitzen
der Öffnungen nicht freiliegen, wird die aus dem Substrat,
der festen Schicht und dem Material zur Formung der Flüssigkeitsströmungsbahnwand
bestehende Einheit entlang der
strichpunktierten Linie C-C′ in Fig. 5 zertrennt, bevor
die Entfernung mittels Auflösung durchgeführt wird, um auf
diese Weise die Spitzen der Öffnungen freizulegen.
Ein derartiges Abtrennen der Öffnungsspitzen der Substrateinheit
ist jedoch nicht immer erforderlich. Wenn beispielsweise
ein flüssiges aushärtendes Material als Material zur
Formung der Flüssigkeitsströmungsbahn und eine Form zum
Laminieren der Materialien verwendet wird, die Spitzenabschnitte
der Öffnungen nicht abgedeckt und flach ausgebildet
sind, ist ein derartiges Abtrennen nicht erforderlich.
Wie vorstehend erläutert, wird ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
hergestellt, in dem gewünschte Flüssigkeitsströmungsbahnen
5 an gewünschten Stellen des Substrates 1,
das mit Elementen 2 zur Erzeugung von Ausstoßenergie versehen
ist, ausgebildet werden. Falls dies gewünscht wird, erfolgt
nach dem Ausbilden der Flüssigkeitsströmungsbahnen eine Abtrennung
entlang der Linie C-C′ in Fig. 5. Diese Abtrennung
wird durchgeführt, um den Abstand zwischen dem Element 2
zur Erzeugung der Flüssigkeitsausstoßenergie und der Öffnung
zu optimieren, wobei der abzutrennende Bereich wahlweise festgelegt
werden kann. Falls gewünscht, können die Spitzen der
Öffnungen poliert und geglättet werden, um den Flüssigkeitsausstoß
zu optimieren.
Wie in Fig. 6 gezeigt, wird beispielsweise nach der Ausbildung
der festen Schicht ein Material zur Formung der
Flüssigkeitsströmungsbahnwand in einer gewünschten Dicke
auf die feste Schicht laminiert. Danach wird die feste
Schicht durch die vorstehend erwähnten Verfahren entfernt,
um nur noch die Flüssigkeitsströmungsbahnwände 7 aus dem entsprechenden
Material auszubilden. Danach wird eine gewünschte
Deckplatte 9 auf das Material zum Formen der Flüssigkeitsströmungsbahn
geheftet, um die Herstellung des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
zu beenden.
Fig. 6 ist eine schematische Schrägansicht eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
vor dem Anheften der Deckplatte.
Falls gewünscht, kann der Kopf entlang der Linie B-B′ durchtrennt
werden.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Strömungsbahnwand
7 und die feste Schicht die gleiche Höhe besitzen, kann
die feste Schicht nach oder vor dem Anheften der Deckplatte 9
entfernt werden. Durch das Anheften der Deckplatte 9 nach
dem Entfernen der festen Schicht kann die feste Schicht in
sicherer Weise entfernt werden, und es ist möglich, die
Produktionsausbeute sowie Produktivität zu verbessern.
Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Flüssigkeitsströmungsbahnbauteil
können die Strömungsbahnwand 7 und die Deckplatte
9 voneinander getrennt, wie in Fig. 6 gezeigt, oder einstückig
miteinander ausgebildet sein, wie in Fig. 5 gezeigt.
Es wird bevorzugt, die Strömungsbahnwand 7 und die Abdeckplatte
9 einstückig auszubilden, da auf diese Weise die Herstellschritte
einfach sind. In diesem Fall ist es nicht erforderlich,
einen Kleber zu verwenden, so daß auf diese Weise
nicht der Nachteil auftritt, daß der Kleber in die Rillen
fließt und diese verstopft sowie an den Elementen zur Erzeugung
der Flüssigkeitsausstoßenergie haftet, so daß deren
Funktion beeinträchtigt wird. Darüber hinaus kann eine
hohe Dimensionsgenauigkeit erzielt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von detaillierten Beispielen
beschrieben.
Nach dem in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Verfahren wurden
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe hergestellt, die den
in Fig. 6 dargestellten Aufbau aufwiesen.
Zuerst wurde auf ein Glassubstrat, das mit elektrothermischen
Wandlern (Material HfB2) als Elementen zur Erzeugung der
Flüssigkeitsausstoßenergie versehen war, eine lichtempfindliche
Schicht einer Dicke von 50 µm durch Laminieren aufgebracht,
die aus einem Positiv-Trockenfilm "OZATEC R 225"
(Produkt der Firma Hoechst Japan K.K.) bestand. Eine Fotomaske
mit einem Fig. 6 entsprechenden Muster wurde auf die
lichtempfindliche Schicht gebracht, und der übrige Abschnitt,
in dem keine Flüssigkeitsströmungsbahnen ausgebildet werden
sollten, wurde mit einer UV-Strahlung von 70 mJ/cm² bestrahlt.
Die Längen der Flüssigkeitsströmungsbahnen betrugen
3 mm. Danach wurde eine Sprühentwicklung mit 1%iger
caustischer Sodalösung durchgeführt, um eine feste Reliefschicht
einer Dicke von etwa 50 µm auf dem erwähnten Abschnitt
des die elektrothermischen Wandler umfassenden
Glassubstrates, auf dem die Flüssigkeitsströmungsbahnen
ausgebildet werden sollten, zu erzeugen.
Nach dem gleichen Verfahren wie vorstehend beschrieben,
wurden insgesamt drei Substrate mit einer darauf angeordneten
Festschicht hergestellt. Danach wurde der ausgenommene
Abschnitt eines jeden Substrates, in dem sich die feste
Schicht nicht ausgebildet hatte, mit einem flüssigen
Material gefüllt, das das in Tabelle 1 aufgeführte Aushärtungsvermögen
besaß. Diese Behandlung wurde in der
folgenden Weise durchgeführt:
Die entsprechenden Materialien zum Aushärten a, b und c,
die mit einem Katalysator vermischt waren (1 Gew.-%
Methyläthylketonperoxid wurde bei b oder c zugesetzt) oder
denen ein Härter zugesetzt war, falls erforderlich, wurden
mit Hilfe einer Vakuumpumpe entgast. Die entgasten drei
Materialien wurden dann in einer Dicke von 100 µm mit
Hilfe einer geeigneten Aufbringungseinrichtung auf die
vorstehend erwähnten Substrate, auf denen die feste
Schicht ausgebildet worden war, aufgebracht. Die drei verschiedenen
Substrate ließ man dann 12 h lang bei 30°C
stehen, um die auf den Substraten vorhandenen entsprechenden
flüssigen Materialien vollständig auszuhärten.
Nach dem Aushärten wurden die drei Substrate mit UV-Strahlung
von 3000 mJ/cm² bestrahlt, um die feste Schicht des Positiv-
Trockenfilmes zu lösen. Nach der Lösungsbehandlung wurden die
entsprechenden drei Substrate an der Stelle, wo die Öffnungen
ausgebildet werden sollten, zertrennt, so daß eine freiliegende
Endfläche ausgebildet wurde.
Die Substrate, deren Endfläche frei lag, wurden dann in eine
wäßrige 5%ige NaOH-Lösung eingetaucht, und es wurde in einem
Ultraschallreinigungskessel eine Lösungsentfernungsbehandlung
etwa 10 min lang durchgeführt. Nach dieser Behandlung wurden
die entsprechenden Substrate 5 min lang mit reinem Wasser gespült
und getrocknet.
In keiner Flüssigkeitsströmungsbahn der drei auf diese
Weise hergestellten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe
konnte ein restlicher Teil einer festen Schicht aufgefunden
werden. Die entsprechenden Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe
wurden in einer Aufzeichnungsvorrichtung montiert,
und es wurden entsprechende Aufzeichnungen durchgeführt, wobei
eine Tinte verwendet wurde, die aus reinem Wasser/
Glyzerin/Direct Black 154 (wasserlöslicher schwarzer Farbstoff)
= 65/30/5 bestand. Es wurde ein beständiger Druck
erhalten.
Es wurde ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf nach dem
Verfahren der Fig. 1 bis 6 hergestellt, der den in Fig.
6 gezeigten Aufbau aufwies.
Zuerst wurde auf einem Glassubstrat, das mit elektrothermischen
Wandlern (Material HfB2) als Element zur Erzeugung
der Flüssigkeitsausstoßenergie versehen war, eine
lichtempfindliche Schicht aus einem Trockenfilm hergestellt,
indem ein Lumirror Q-80-Film (Handelsname der Firma
Toray) mit 30 Teilen eines Phenolharzes vom Cresol-Novolac-
Typ, 25 Teilen eines veresterten Produktes von Naphthochinon-
(1,2)-Diazid-(2)-5-Sulfonsäure und 2,3,4-Trihydroxybenzphenon,
15 Teilen von Polyäthylacrylat (durchschnittliches Molekulargewicht
8000) und 30 Teilen einer Polyvinylmethylätherlösung
(Lutonal A-25, Handelsname der Firma BASF) in
Äthylenglycolmonomethyläther in einer Filmdicke nach dem
Trocknen von 50 µm beschichtet wurde. Eine Fotomaske, die
ein Muster entsprechend Fig. 6 aufwies, wurde auf die lichtempfindliche
Schicht gebracht, und der übrige Abschnitt,
auf dem keine Flüssigkeitsströmungsbahnen ausgebildet
werden sollten, wurde mit einer UV-Strahlung von 70 mJ/cm²
bestrahlt. Die Längen der Flüssigkeitsströmungsbahnen betrugen
3 mm. Danach wurde eine Sprühentwicklung mit 1%iger
caustischer Sodalösung durchgeführt, um eine feste Reliefschicht
einer Dicke von etwa 5 µm auf dem erwähnten Abschnitt
des Glassubstrates einschließlich der elektrothermischen Wandler,
auf dem die Flüssigkeitsströmungsbahnen ausgebildet werden
sollten, zu erzeugen. Auf dem Substrat, auf dem die feste
Schicht ausgebildet worden war, wurde ein flüssiges Material
mit Aushärtungsvermögen laminiert. Die entsprechende Behandlung
wurde wie folgt durchgeführt:
Ein aushärtbares Material, das aus fünf Teilen
Triphenylsulfoniumhexafluoroborat mit der folgenden Struktur
50 Teilen Epoxidharz UVR-6100 (Hersteller: Union Carbide)
und 45 Teilen Epoxidharz UVR-6351 (Hersteller: Union
Carbide) bestand, wurde in einer Dicke von 100 µm auf das
Substrat aufgebracht, auf dem die vorstehend erwähnte feste
Schicht ausgebildet worden war. Das Substrat wurde mit einer
UV-Strahlung einer Intensität von 40 mW/cm² und einer
Wellenlänge von 365 nm über 60 sec bestrahlt, um eine vollständige
Aushärtung des flüssigen aushärtbaren Materials
auf dem Substrat zu bewirken.
Nach dem Aushärten wurde das Substrat mit einer UV-Strahlung
von 3000 mJ/cm² bestrahlt, um die feste Schicht des Positiv-
Trockenfilmes zu lösen. Nach der Lösungsbehandlung wurde das
Substrat an der Stelle, wo die Öffnungen ausgebildet werden
sollten, durchtrennt, und es wurde eine freiliegende Endfläche
geformt.
Das mit der freiliegenden Endfläche versehene Substrat wurde
in eine 5%ige NaOH-Lösung eingetaucht, und die Entfernungsbehandlung
durch Auflösung wurde in einem Ultraschallreinigungskessel
etwa 10 min lang durchgeführt. Nach dieser
Behandlung wurde das Substrat 5 min lang mit reinem Wasser
gespült und getrocknet.
In keiner Flüssigkeitsströmungsbahn des auf diese Weise hergestellten
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes wurden
irgendwelche Reste der festen Schicht festgestellt. Der
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf wurde des weiteren in
einer Aufzeichnungsvorrichtung montiert, und es wurde eine
Aufzeichnung durchgeführt, indem eine Tinte verwendet wurde,
die aus reinem Wasser/Glycerin, Direct Black 154 (wasserlöslicher
schwarzer Farbstoff) = 65/30/5 bestand, wobei
ein beständiger Druck enthalten wurde.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes,
der zumindest einen mit einer Ausstoßöffnung
und einem Energiezuführelement in Verbindung stehenden
Flüssigkeitskanal aufweist, der von einer durch ein
Substrat gebildeten unteren Wand, Seitenwänden und einer oberen
Wand begrenzt ist,
- a) wobei zunächst auf dem Substrat eine Photoresistschicht ausgebildet wird,
- b) danach die Photoresistschicht teilweise belichtet wird,
- c) danach durch teilweises Entfernen der Photoresistschicht Ausnehmungen gebildet werden,
- d) danach die Ausnehmungen mit Material zur Bildung der Seitenwände aufgefüllt werden und
- e) danach die restliche Photoresistschicht entfernt wird,
dadurch gekennzeichnet,
- f) daß die Photoresistschicht aus einem positiven Photoresist besteht,
- g) daß die den Seitenwänden entsprechenden, zur Ausbildung der Ausnehmungen zu entfernenden Bereiche den belichteten Abschnitten der Photoresistschicht entsprechen und
- h) daß als Material zum Aufbau der Seitenwände härtbares Harz verwendet wird, das vor Entfernung der restlichen Photoresistschicht gehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß danach die obere Wand auf den Seitenwänden befestigt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Wand einstückig im selben Verfahrensschritt mit
den Seitenwänden ausgebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der oberen Wand Flüssigkeitszuführöffnungen vorgesehen
werden, bevor die restliche Photoresistschicht entfernt wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die restliche Photoresistschicht mittels UV-Strahlung
gelöst wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein durch UV-Strahlung härtbares Harz zum Aufbau der Seitenwände
verwendet wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59274689A JPH0645242B2 (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 液体噴射記録ヘツドの製造方法 |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3546794C2 true DE3546794C2 (de) | 1996-10-31 |
Family
ID=25839364
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
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