DE4039525A1 - Verfahren zur herstellung von strukturierten bauteilen fuer druckkoepfe von tintenstrahldruckern - Google Patents

Verfahren zur herstellung von strukturierten bauteilen fuer druckkoepfe von tintenstrahldruckern

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von struk­ turierten Bauteilen (Düsen, Düsenaustrittsfläche, Kanäle, Fil­ ter, Tintenraum, Zuflußöffnungen, Anschlußbereiche) für Druck­ köpfe von Tintenstrahldruckern.
Bei Tintenstrahldruckern wird ein Tintendruckkopf verwendet, der feinste Kanäle in µm-Bereich aufweist, in denen die Tinte geführt wird, um dann bei entsprechender Ansteuerung über an den Kanälen sich anschließende Düsen ausgestoßen zu werden. Da derartige Druckköpfe äußerst kleine Abmessungen haben, ist zu deren Herstellung eine hohe Genauigkeit erforderlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, durch das eine preiswerte, reproduzierbare Massenfertigung von Tin­ tendruckköpfen mit Kanalstrukturen in µm-Bereich möglich ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Strukturen der Bauteile unter Einsatz der Röntgentiefenlitho­ graphie in Verbindung mit einer Abformtechnik hergestellt wer­ den.
Das Standardverfahren (A. Heuberger: Mikromechanik - Mikroferti­ gung mit Methoden der Halbleitertechnologie - Springer 1989, S. 236 ff) zur Resiststrukturierung in der Halbleitertechnik ist die optische Lithographie. Das erreichbare Aspektverhält­ nis, d. h. der Quotient aus Lackdicke und Strukturbreite liegt dabei günstigstenfalls bei etwa 1. Eine Möglichkeit, diese Grenzen um Größenordnungen zu verschieben, bietet die Röntgen­ lithographie. Durch dieses Verfahren können Aspektverhältnisse großer als 100 erreicht werden. Nach Anwendung dieses Verfah­ rens liegt ein strukturiertes Resistprofil auf einem Träger vor, das nun weiterverarbeitet werden kann. Da die mikromecha­ nischen Anwendungsmöglichkeiten von Lackprofilen begrenzt sind, bietet sich eine galvanoplastische Abformung der Resiststruk­ turen an. Als Materialien hierfür kommen alle galvanikfähigen Metalle in Betracht. Diese Galvanoplastik kann ihrerseits wie­ der als Werkzeug eingesetzt werden, um mit entsprechenden Ab­ formtechniken eine Vervielfältigung der Muster zu erarbeiten.
Durch diese Technik sind nun mikromechanische Bauteile größter Präzision herstellbar. Aus diesem Grund eignet sich das Verfah­ ren insbesondere zur Herstellung der Kanäle bei Tintendruckköp­ fen. Weiter eignet es sich zur Herstellung von Tintenfiltern, des Tintenraumes, der Zuflußöffnungen und der Anschlußbereiche.
Es ist zweckmäßig, daß zunächst ein Positiv der gewünschten Struktur hergestellt wird, daß danach ein Negativ dieses Posi­ tives durch galvanische Abscheidung beispielsweise von Nickel hergestellt wird und daß anschließend durch Abformung dieses Negatives in Kunststoff ein strukturiertes Bauteil hergestellt wird.
Das Negativ bildet demnach ein Werkzeug, mit dem eine Vielzahl von strukturierten Bauteilen für Tintenstrahldrucker herstell­ bar sind.
Es ist weiterhin zweckmäßig, daß sowohl das Positiv als auch das strukturierte Bauteil aus Polymethylmethacrylat (PMMA) be­ steht.
Dieser Kunststoff eignet sich besonders für die Röntgentiefen­ lithographie, da er sich durch ein extrem hohes Auflösungsver­ mögen auszeichnet. Er ist außerdem durchsichtig, so daß man die Kanäle sieht.
Im folgenden sei die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Tintenstrahldruckkopf in perspektivischer An­ sicht,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch den Tintenstrahldruck­ kopf.
Der in den Figuren dargestellte Druckkopf besteht aus einem Grundkörper 1, der schachtelförmig geformt ist. Im Innern sind Tintenkanäle 2 bis 7 erkennbar, die einerseits an einen Tinten­ raum 8 und andererseits an in einer Gehäusewand 9 angeordneten Düsen 10 bis 15 angrenzen. Die Tintenkanäle 2 bis 7 sind mit­ tels Röntgentiefenlithographie hergestellt, die Düsen sind z. B. lasergebohrt. Im Boden des Grundkörpers 1 befindet sich ein Tintenfilter 16, das an den Tintenraum 8 angrenzt.
Verschlossen wird der Grundkörper durch ein Dünnfilmsubstrat 18, das Kontaktbahnen 17 sowie einen Anschlußbereich 19 und Heizelemente 20 aufweist. Zwischen Dünnfilmsubstrat 18 und Grundkörper 1 befindet sich eine Dichtung 21, die aus einem Dichtring oder einem Kleber bestehen kann.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Bauteilen für Druckköpfe von Tintenstrahldruckern, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktu­ ren der Bauteile unter Einsatz der Röntgentiefenlithographie in Verbindung mit einer Abformtechnik hergestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Positiv der gewünschten Struktur hergestellt wird, daß danach ein Negativ dieses Positives durch galvanische Abscheidung bei­ spielsweise durch Nickel hergestellt wird und daß anschließend durch Abformung dieses Negatives in Kunststoff ein strukturier­ tes Bauteil hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Positiv als auch das strukturierte Bauteil aus Polymethylmetha­ crylat (PMMA) besteht.
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