DE60003602T2

DE60003602T2 - Druckkopf mit wasserabweisender Beschichtung

Info

Publication number: DE60003602T2
Application number: DE60003602T
Authority: DE
Inventors: Shuji Kawasaki-shi Koike; Tomoyuki Kawasaki-shi Akahoshi; Masayuki Sasaki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: CN1267599A; EP1043160B1; DE60003602D1; CN1146500C; JP3826608B2; US6341836B1; EP1043160A1; JP2000263793A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Druckköpfe mit Flüssigkeitsstrahldüsen und insbesondere auf eine Düsenplatte für einen Tintenstrahldrucker.
Jene Tintenstrahl-Druckköpfe, bei denen ein piezoelektrisches Element verwendet wird, wurden in letzter Zeit aufgrund ihrer hohen Energieeffizienz immer beliebter. Diese Art eines Tintenstrahl-Druckkopfs umfasst typischerweise ein piezoelektrisches Element, eine gemeinsame Tintenkammer, wobei Tinte von der Außenseite zugeführt und darin gespeichert wird, eine Vielzahl von Druckkammern, die mit dem piezoelektrischen Element verbunden sind, und eine Düsenplatte, die mit den Druckkammern so verbunden ist, dass eine Düse mit jeder Druckkammer assoziiert ist. Jede Druckkammer ist über einen entsprechenden Tintenzufuhrweg mit der gemeinsamen Tintenkammer verbunden, um Tinte aus der gemeinsamen Tintenkammer zu empfangen. Bei zunehmendem internen Druck unter Verwendung einer Verformung des piezoelektrischen Elements wird Tinte dadurch aus der Düse gestrahlt.
Typischerweise ist eine wasserabweisende Beschichtung rund um die Düsen an der Oberfläche der Düsenplatte gegenüber der Druckkammer gebildet. Die wasserabweisende Beschichtung hat die folgenden vorteilhaften Effekte. Erstens dient die wasserabweisende Beschichtung zur Stabilisierung der Richtung, in der sich aus der Düse Bestrahlte Tinte fortbewegt. Ohne die wasserabweisende Beschichtung haftet aus der Druckkammer ausgestoßene Tinte an der Düsenplattenoberfläche und zieht die nächste Menge an ausgestrahlter Tinte an, und dadurch wird die Fortbewegungsrichtung der Tinte gebogen und diese daran gehindert, sich in einer gewünschten Richtung fortzubewegen. Zweitens dient die wasserabweisende Beschichtung zur Glättung eines Wischprozesses. Nachdem ein Druckvorgang vollendet wurde, geht der Tinten strahl-Kopf üblicherweise einen Backup-Prozess ein, der Schmutz von der Düse eliminiert. In dem Backup-Prozess gelangt eine Saugpumpe mit der Düse in Kontakt und saugt den Schmutz darin heraus, und gleichzeitig haftet Tinte in der Düse an der Oberfläche der Düsenplatte. Somit folgt ein Wischprozess der Verwendung eines Wischers wie einer Kautschukschaufel, um Tinte von der Düsenoberfläche abzuwischen. Ohne die wasserabweisende Beschichtung wäre es nicht möglich, an der Düsenplattenoberfläche nach dem Back-up-Prozess haftende Tinte erfolgreich abzuwischen, und sie würde an der Düsenplattenoberfläche zurückbleiben. Demgemäß würde die nachfolgende Fortbewegungsrichtung der Tinte abgelenkt und die Druckqualität aufgrund einer unreinen oder verdünnten Färbung reduziert, wenn die zurückbleibende Tinte eine andere Farbe als die nachfolgend abgegebene Tinte hat.
Um die obigen Effekte zu bekämpfen, war es notwendig, dem Tintenstrahl-Kopf eine wasserabweisende Beschichtung zu verleihen. Herkömmlich wurde beispielsweise vorgeschlagen, ein Fluorpolymer in Folienform aufzubringen und einen nachfolgenden Erhitzungsprozess durchzuführen, um das Fluorpolymer zu schmelzen, damit es veranlasst wird, an der Oberfläche zu haften, an der es aufgebracht wurde, und eine Beschichtung mit verbesserter Wischbeständigkeit zu bilden. Dieser Technologietyp ist in der US-5 863 371-A geoffenbart. Sogar mit diesem Prozess wird die gebildete Beschichtung jedoch bald abgenützt und ihre wasserabweisende Eigenschaft reduziert. Andererseits wurde auch vorgeschlagen, ein konkaves Glied rund um den Flüssigkeitsstrahl zu bilden und einfach die Notwendigkeit zu vermeiden, eine Fluorpolymer-Beschichtung rund um die Düse vorzusehen, die durch Reibung zerkratzt wird. Der Prozess zum Vorsehen dieses Glieds erhöht jedoch die Arbeitskosten. Eine andere Lösung in dieser Hinsicht wurde in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr.
10323984 vorgeschlagen und beinhaltet die Verwendung abriebfester Substanzen in der Beschichtung. Diese können dabei behilflich sein, der Tatsache entgegenzuwirken, dass, obwohl eine herkömmliche wasserabweisende Beschichtung ein Fluorpolymer mit starker wasserabweisender Eigenschaft als Hauptbestandteil aufweist, das Fluorpolymer weich ist und nicht gut am Substrat haftet, und es daher wahrscheinlich ist, dass es Fehler, Abriebe oder Kratzer entwickelt, da es einem Wischen ausgesetzt ist, und daher kann seine erwartete wasserabweisende Eigenschaft nicht kontinuierlich aufrechterhalten werden. Demgemäß besteht ein Bedarf, eine wasserabweisende Beschichtung vorzusehen, die ein Fluorpolymer als Hauptbestandteil aufweist und kontinuierlich etwa einhunderttausendmal verwendbar ist.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckkopf mit einer neuen und nützlichen wasserabweisenden Beschichtung sowie ein Verfahren zum Vorsehen der wasserabweisenden Beschichtung vorzusehen, wobei die obigen Nachteile eliminiert werden.
Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung ist ein Druckkopf vorgesehen, mit: einer Düsenplatte mit zumindest einer Düse, die einen Tintenstrahl vorsieht; und einer wasserabweisenden Beschichtung, die rund um die zumindest eine Düse gebildet ist, wobei die Düsenplatte als Substrat dient, und welche Beschichtung harte Körper und ein Fluorpolymer umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in einem elektrolytischen Plattierungsprozess aufgebracht wird und abriebfeste Körper einer Bor-Verbindung enthält.
In einem zweiten Aspekt sieht diese Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer wasserabweisenden Beschichtung auf einer Düsenplatte für einen Druckkopf vor, welches das Beschichten der Düsenplatte rund um die zumindest eine Düse mit einer wasserabweisenden Beschichtung umfasst, die harte Körper und Fluorpolymere umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte: Bilden eines Resists auf der Düsenplatte, um eine Düse der Düsenplatte zu füllen und davon abzustehen; elektrolytisches Plattieren der Düsenplatte rund um das Resist mit einer wasserabweisenden Beschichtung, die harte Körper einer Bor-Verbindung und ein Fluorpolymer enthält; und Entfernen des Resists.
Vorzugsweise geht die Bildung einer Vordeckbeschichtung auf dem Substrat dem Plattierungsvorgang voraus.
Die auf einem Druckkopf eingesetzte wasserabweisende Beschichtung beinhaltet vorzugsweise harte Körper mit einer flachen Gestalt. Die harten Körper gehen dann weniger wahrscheinlich aus der Beschichtung verloren als jene mit sphärischer Gestalt und bleiben in der Lage, eine Wischbeständigkeit für lange Zeit aufrechtzuerhalten. Vorzugsweise beinhaltet eine wasserabweisende Beschichtung harte Körper mit einer Hauptachse mit einem Durchmesser von 1 μm oder weniger. Solche harten Körper mit großem Teilchendurchmesser verhindern niemals, dass eine Düsenplattenoberfläche sauber abgewischt wird. Obwohl verschiedenste Materialien für die harten Körper verwendet werden können, wird es bevorzugt, dass sie Bornitrid- oder Borcarbid-Einkristalle sind. Diese haben den eigenen Vorteil einer flachen Gestalt und erfordern keinen zusätzlichen Prozess, um sie zu einer flachen Gestalt zu verformen.
Indem eine Druckeranordnung mit einem diese Erfindung verkörpernden Druckkopf mit einer oben beschriebenen wasserabweisenden Beschichtung vorgesehen wird, steht die wasserabweisende Eigenschaft des Fluorpolymers zur Verfügung, um flüssigkeitsähnlicher Tinte, etc., die aus der Düse gestrahlt wird, entgegenzuwirken, wobei die harten Körper die Wischbeständigkeit des Fluorpolymers verstärken.
Das Verfahren zur Bildung einer wasserabweisenden Be schichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist zur Bildung einer diese Erfindung verkörpernden wasserabweisenden Beschichtung, wobei die harten Körper von der wasserabweisenden Beschichtungsoberfläche abstehen, aufgrund der Weise besonders geeignet, in der die wasserabweisende Beschichtung auf der Düsenplatte gebildet wird. Anschließend kann ein Erhitzen der wasserabweisenden Beschichtung durchgeführt werden, bis ihre wasserabweisende Eigenschaft ausreichend wird, um einen Kontaktwinkel der 10% Alkohol enthaltenden Tinte von 60 Grad oder mehr herzustellen. Bei der Wärmebehandlung schmilzt das Fluorpolymer und nimmt die harten Additiv-Körper auf.
Zum besseren Verständnis der Erfindung, und um zu zeigen, wie dieselbe durchgeführt werden kann, wird nun anhand bloßer Beispiele auf die beigeschlossenen Zeichnungen Bezug genommen, in denen: –
1 eine schematische Schnittansicht ist, die das Aufbringen einer wasserabweisenden Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 eine schematische Schnittansicht ist, die eine Variante der in 1 gezeigten wasserabweisenden Beschichtung veranschaulicht, wobei eine solche Beschichtung nach einer vorherbestimmten Verwendungsperiode gezeigt ist.
3 eine vergrößerte Ansicht eines in einem Kreis in 2 gezeigten Teils ist.
4 eine schematische Schnittansicht einer anderen aufgebrachten wasserabweisenden Beschichtungszusammensetzung als der in 1 gezeigten ist, die sphärische harte Körper im Gegensatz zu den flachen harten Körpern von 1 enthält.
5 eine schematische Schnittansicht der Beschichtung von 4 ist, die einen Zustand zeigt, in dem die sphärischen harten Körper in 4 abgenutzt sind.
6 die Schritte in einem Verfahren zur Bildung der in 1 gezeigten wasserabweisenden Beschichtung zeigt.
7 die Schritte in einem weiteren Verfahren zur Bildung der in 1 gezeigten wasserabweisenden Beschichtung zeigt.
8 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines vollendeten Tintenstrahl-Kopfs ist.
9 eine teilweise vergrößerte Seitenansicht eines Tintenstrahl-Kopfs ist.
10 eine perspektivische Übersicht einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Druckeranordnung ist.
11A bis 11C Fotografien der Oberfläche von diese Erfindung verkörpernden Druckköpfen sind, die gemäß 7 erzeugt und mit verschiedenen BN-Gehalten, wie angezeigt, in der Plattierungszusammensetzung erzeugt wurden.
1 bis 3 schematische Schnittansichten zur Erläuterung der Zusammensetzung einer wasserabweisenden Beschichtung 100, welche die vorliegende Erfindung verkörpert, und wie sie sich im Gebrauch verhält, sind, wobei dieselben Bezugszahlen ähnliche Merkmale in den jeweiligen Figuren bezeichnen.
Die wasserabweisenden Beschichtungen 100 und 100a sind beispielsweise 1 bis 2 μm dick und werden rund um eine Düse 12 an der Oberfläche einer Düsenplatte 10 gebildet. 1 ist eine vergrößerte Schnittansicht rund um eine Düse (Loch) 12, die für einen Druckkopf 300 geeignet ist, der nachstehend beschrieben wird (z. B. Tintenstrahl-Kopf vom Piezo-Typ oder Tintenstrahl-Kopf vom Bubble Jet-Typ). Die Düsen 12 haben jeweils einen geraden Teil 14 und einen verjüngten Teil 16, und liegen in einer Anzahl vor, die einer vorherbestimmten Auflösung entspricht. Die Düse 12 beinhaltet nicht notwendigerweise sowohl den geraden Teil 14 als auch den verjüngten Teil 16, sondern kann nur einen davon beinhalten.
Ein durch den geraden Teil 14 definierter Teil ist ein Öffnungsteil 18 der Düse 12, in dem ein Meniskus 20 aus Tinte gebildet wird. Die Düsenplatte 10 ist mit einer Druckkammerplatte 30 verbunden, und die Druckkammerplatte 30 ist mit einer Tintenkammer versehen, die nachstehend beschrieben wird.
Die wasserabweisenden Beschichtungen 100 und 100a umfassen eine Fluorpolymer enthaltende Beschichtung 102, die aus Fluorpolymer-Teilchen 104, einer Nickel-Matrix 106 und flachen harten Körpern 108 besteht. Die in 1 gezeigte wasserabweisende Beschichtung 100 ist von der in 2 gezeigten wasserabweisenden Beschichtung 100a verschieden, wo flache harte Körper 108 teilweise von der wasserabweisenden Beschichtung 102 abstehen.
Die wasserabweisenden Beschichtungen 100 und 100a werden charakteristisch auf der Düsenplatte 10 gebildet, die als Substrat dient. Diese Erfindung verwendet kein derartiges Verfahren, bei dem die wasserabweisende Beschichtung und die Düsenplatte 10 sequentiell auf einem Substrat aufgebracht werden und dann das Substrat entfernt wird, da bei diesem letzteren Verfahren die harten Körper 108 nicht von der Fluorpolymer-Beschichtung 102 abstehen können, wie in 2 gezeigt ist. Ein wie in 2 gezeigter abstehender harter Körper 108 dient dazu zu verhindern, dass die wasserabweisende Beschichtung als Folge von Reibung wie durch eine über diese geführte Wischschaufel (Wischer) zerkratzt wird, und ermöglicht es, die abweisende Eigenschaft Tinte-Wasser für einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten.
Beispiele von Fluorpolymeren für die Beschichtung 102 und die Teilchen 104 sind Tetrafluorethylen-Harze, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymerisationsharze, Trifluorchlorethylen-Harze, Fluorvinyliden-Harze, Fluorvinyl-Harze, PTFE, FEP, ETFE, PFA, PCTFE und PVDF, die entweder allein oder in Form einer Mischung von zwei oder mehreren von diesen verwendet werden. Ihre mittleren Teilchendurchmesser sollten vorzugsweise weniger als 150 μm betragen und insbesondere im Bereich von 0,05 bis 20 μm liegen. Zusätzlich zu den obigen Fluorpolymer-Teilchen können nach Bedarf andere anorganische oder organische teilchenförmige Fällungspolymermaterialien eingeschlossen werden.
Die Nickelbasis 106 ermöglicht es, dass eine Beschichtung durch Plattieren erzeugt wird, um die Adhäsion zu verbessern. Abgesehen von Nickel können Kupfer, Silber, Zink, Zinn, Kobalt und solche Nickel-Legierungen wie eine Nickel-Kobalt-Legierung, eine Nickel-Phosphor-Legierung und eine Nickel-Bor-Legierung, etc., verwendet werden. Die plattierte Beschichtung kann beispielsweise unter Verwendung einer elektrolytischen Plattierungslösung oder stromlosen Plattierungslösung gebildet werden, worin PFA suspendiert ist. Die elektrolytische Plattierungslösung, aus der die Metallplattierungsbeschichtung abzuscheiden ist, kann ausgewählt werden aus einer elektrolytischen Nickel-Plattierungslösung, wie dem Watts-Bad, einem chloridreichen Bad, einem Nickelsulfamat-Bad und einem Nickelborfluorid-Bad; einer elektrolytischen Kobalt-Plattierungslösung wie einem Kobaltsulfat-Bad und einem Kobaltchlorid-Bad; einer elektrolytischen Kupfer-Plattierungslösung wie einem Kupfersulfat-Bad und einem Kupferborfluorid-Bad; einer elektrolytischen Blei/Zinn-Plattierungslösung wie einem Bleisulfat-Bad, einem Zinnsulfat-Bad und einem Bleiborfluorid-Bad. Es wird jedoch bevorzugt, ein Sulfamidsäure-Bad mit einem Sulfamidsäureionen-Gehalt von mehr als 0,5 mol, zweckmäßiger mehr als 0,8 mol, insbesondere im Licht der Fähigkeit solcher Ionen, die Abscheidungsrate zu verstärken und einem Rühren standzuhalten, zu verwenden. Die stromlosen Plattierungslösungen können zusätzlich ausgewählt werden aus einer stromlosen Nickel-Plat tierungslösung, einer stromlosen Kobalt-Plattierungslösung und einer stromlosen Kupfer-Plattierungslösung, etc., unter Verwendung einer Bor-Verbindung, wie eines Hypophosphats und eines Dimethylborazons, etc., als Reduktionsmittel.
Die harten Körper 108 haben eine größere Härte als ein Fluorpolymer und eine flache Gestalt. Die harten Körper 108 sollten vorzugsweise so wasserabweisend und wischbeständig wie möglich sein und einen möglichst niedrigen Reibungskoeffizienten haben. Auch wenn der harte Körper 108 eine geringe wasserabweisende Eigenschaft hat, schmilzt eine Wärmebehandlung, wie nachstehend beschrieben wird, das Fluorpolymer, deckt die harten Körper 108 ab und hält dadurch die wasserabweisende Eigenschaft aufrecht. Die harten Körper 108 werden zugesetzt, um die Wischbeständigkeit des Fluorpolymers in Bezug auf den Wischer zu fördern. Ihre flache Gestalt verstärkt ihre Verankerung in der Plattierungsbeschichtung. So wird angenommen, dass sphärische harte Körper 208 (z. B. mit einem Durchmesser von mehr als 1 μm) in der wasserabweisenden Beschichtung 200 (z. B. mit einer Dicke von etwa 1 μm) dispergiert werden, wie in 4 gezeigt, wenn die Oberfläche der wasserabweisenden Beschichtung 200 von einem Wischer 5 abgewischt wird, ist nicht nur mehr als die Hälfte des Durchmessers der sphärischen harten Körper 208 in der wasserabweisenden Beschichtung 200 eingebettet, sondern sie werden auch herausgedrückt, wie in 5 gezeigt, so dass die Wischbeständigkeit der wasserabweisenden Beschichtung auf das Ausmaß einer wasserabweisenden Beschichtung mit keinen harten Körpern 208 reduziert wird. In 5 ist ein Oberflächeneindruck, der von einem harten Körper 208 hinterlassen wurde, mit 209 bezeichnet.
Als Quelle harter Körper 108 geeignet sind BN (Bornitrid) und Borcarbid, da sie als Einkristalle erhältlich sind, die keine sphärische Kristallstruktur aufweisen (der Bornitrid-Kristall ist flach). Insbesondere Bornitrid, das zur Verringerung der Reibung von Lagern verwendet wird, ist zur Verbesserung der Gleiteigenschaften der stromlosen Nickel-Beschichtung und Erhöhung der Festigkeit der Fluorpolymer-Beschichtung 108 geeignet. BN kann in einer Menge von beispielsweise 5 g/l oder mehr, vorzugsweise 10 g/l, mehr bevorzugt 20 g/l zugesetzt werden.
Da die harten Additiv-Körper 108 weniger wasserabweisend sind als das Fluorpolymer, sollte die wasserabweisende Oberfläche so viel wie möglich aus dem Fluorpolymer gebildet werden. Daher ist es notwendig, den wasserabweisenden Teil der flüssigen Kontaktfläche durch Erhitzen und Schmelzen des Fluorpolymers nach seinem Aufbringen zu erhöhen.
Mit Bezugnahme auf 6 erfolgt nun eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung einer Düsenplatte mit einer wasserabweisenden Beschichtung, wie in 1 und 2 gezeigt. 6 ist ein Flussdiagramm zur beispielhaften Darstellung eines Verfahrens zur Erzeugung der wasserabweisenden Beschichtung 100, die in 1 gezeigt ist, oder der wasserabweisenden Beschichtung 100a, die in 2 gezeigt ist. Zuerst wird, wie in 6(A) gezeigt, ein Düsenplattensubstrat 10 aus rostfreiem Stahl (SUS316) mit einer Dicke von 100 μm bis 300 μm vorgesehen, das durch Stanzen, Ätzen, elektrische Entladungsbearbeitung und Laserbearbeitung, etc., verarbeitet wird, und wird mit einer Düse 12 versehen. Zur Veranschaulichung wird angenommen, dass eine konische Düse 12 durch Stanzen des 40 μm dicken und 20 μm langen geraden Teils 14 hergestellt wird, und ein Verjüngungsteil 16 mit einem Verjüngungswinkel von 20° erzeugt wird. Die Düsenplattenoberfläche 22 wird grob abgeschliffen, um durch eine Bearbeitung hinterlassene Grate zu entfernen, obwohl die Grate nicht vollständig entfernt werden.
Als nächstes wird, wie in 6(B) gezeigt, ein korro sionsbeständiges Polymer-Harz als Resist verwendet, um die Düse 12 auszufüllen. Ein lichtempfindliches flüssiges Resist ist im Hinblick auf seine anschließende Entfernung und seine maschinelle Bearbeitbarkeit als Harzmaterial verwendbar. Es kann ein Acryl-Aushärtungsharz als Trockenfilmresist (DFR) 24 verwendet werden. Das DFR 24 wird eine viskose Flüssigkeit, indem ausreichend Wärme angewendet wird, und füllt leicht die Düse 12 aus. Ferner ist das DFR hinsichtlich seiner Entfernung wasserlöslich und kann mit einer wässerigen Alikali-Lösung leicht entfernt werden.
Die Düsenplattenoberfläche 22 wird in eine Ätzlösung für rostfreien Stahl eingetaucht und geätzt, um das in 6(C) gezeigte Ergebnis zu erzielen. Auf der Düsenplattenoberfläche 22 existieren Grate, die durch die Verarbeitung oder grobe Bearbeitung der Düse 12 hinterlassen wurden. Diese werden durch den Ätzprozess leicht entfernt. Dies ermöglicht es, einen abschließenden Endbearbeitungs-Schleifschritt bei der Verarbeitung der Düsenplatte 10 wegzulassen, und ermöglicht das Erzielen einer Kostenreduktion. Zusätzlich kann ein chemisches Schleifverfahren verwendet werden, um die auf das Düsensubstrat 10 ausgeübte mechanische Spannung zu reduzieren, und kann die Verarbeitungsgenauigkeit verbessern. Die Ätztiefe beträgt 10 μm, und die Länge des geraden Teils 14 ist 10 μm.
Danach finden nacheinander ein Waschen mit Wasser, eine elektrolytische Entfettung, ein Waschen mit Wasser, ein Waschen mit Säure und Plattieren mit einer wasserabweisenden Ni-Beschichtung 100 auf der Düsenplattenoberfläche 22 durch Ni-Plattieren mit anderen darin suspendierten Komponenten statt – siehe 6(D). Die erzeugte wasserabweisende Beschichtung 100 hat eine Dicke, welche die Höhe des abstehenden DFR 24 nicht überschreitet. Dann wird die Düsenplatte 10 in eine wässerige Alkali-Lösung eingetaucht, um das DFR 24 wegzuwaschen, und das Ergebnis von 6(E) wird erzielt, nämlich eine Düsenplatte 10 mit. einer wasserabweisenden Beschichtung 100. wenn Materialien, die schwer zu ätzen sind, wie Keramik, Glas, etc., für die Düsenplatte 10 verwendet werden, kann der Schleifprozess (6(C)) durch ein physikalisches Verfahren unter Verwendung eines Sandstrahls ersetzt werden. In diesem Fall kann ein sandstrahlbeständiges DFR 24, das ein Polyurethan-Harz anstelle eines Acryl-Harzes enthält (z. B. BF-Serie, hergestellt von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), verwendet werden. Das physikalische Schleifverfahren kann mit einem aus Metall hergestellten Düsenplattensubstrat 10 verwendet werden.
Durch das Befolgen der obigen Vorgangsweisen wird die wasserabweisend Beschichtung 100, die auf der Düsenplattenoberfläche 22 durch Ni-Abscheidung erzeugt wird, rund um den abstehenden Teil des DFR 24 gebildet, was verhindert, dass das abgeschiedene Material in die Düse 12 eindringt, und so die Größengenauigkeit der Düse 12 und die wasserabweisende Beschichtung 100 aufrechterhält. In 1 ist die wasserabweisende Beschichtung 100 beispielsweise so gebildet, dass sie nicht durch die Düse fällt, indem ihr Durchmesser Φ₂ innerhalb eines 3% Bereichs des Durchmessers Φ₁ der Öffnung 18 ausgebildet wird. Dieser 3% Unterschied dient dem Zweck, dass die Öffnung in der wasserabweisenden Beschichtung 100 und die Öffnung 18 in der Düsenplatte ausgerichtet sind. Diese Anordnung kann eine Ablenkung von Tintenpunkten verhindern, die Richtung der Tintenfortbewegung stabilisieren und Bilder mit hoher Qualität vorsehen.
Mit Bezugnahme auf 7 erfolgt: als nächstes eine Beschreibung eines weiteren Verfahrens zur Herstellung der Düsenplatte 10 mit der wasserabweisenden Beschichtung 100. Der in 7 gezeigte Prozess beinhaltet eine Variation des Prozessschritts von 6(C) und jener, die folgen, und es ist zu beachten, dass der in 7(A) angezeigte Prozess dem in 6(B) angezeigten Prozess folgt. Wie in 7(A) gezeigt, wird ein flüssiges Resist oder eine DFB-Beschichtung 26, die alkalisch entwickelt und entfernt werden kann, auf der Düsenplattenoberfläche 22 gebildet, und dann eliminieren die Belichtung und Entwicklung mit einem Maskenmuster Beschichtungen rund um die Öffnung 18 auf der Düsenplattenoberfläche 22. Als nächstes wird, wie in 7(B) gezeigt, das Düsenplattensubstrat 10 in eine Ätzlösung eingetaucht, und die Oberfläche benachbart der Öffnung in der Beschichtung 26 wird geätzt. Die Ätztiefe kann durch die Änderung der Ätzbedingungen eingestellt werden. Durch die Einstellung der Tiefe werden die Länge des geraden Teils 14 und die abstehende Menge des DFR 24 eingestellt.
Wie in 7(C) gezeigt, wird die Beschichtung 26 mit einer stark alkalischen Lösung entfernt. In diesem Fall ist das DFR 24 ein alkalibeständiges Resist und wird daher nicht eliminiert und bleibt zurück. Danach finden ein Waschen mit Wasser, ein Waschen mit Säure, eine elektrolytische Entfettung, ein Waschen mit Wasser und ein Ni-Plattieren statt. Wie in 7(D) gezeigt, findet die Ni-Abscheidung auf der Düsenplattenoberfläche 22 statt, und die wasserabweisende Beschichtung 100 wird gebildet. Die Beschichtungsdicke wird so eingestellt, dass sie die abstehende Menge des DFR 24 nicht überschreitet. Danach wird, wie in 7(E) gezeigt, das DFR 24 entfernt und unter Verwendung einer Resistentfernungslösung vom Lösungsentwicklungstyp eliminiert.
Das obige Herstellungsverfahren kann auch eine Düsenplatte 10 mit einer genau in der Größe abgestimmten wasserabweisenden Beschichtung 100 vorsehen, wie in 6. Dieses Verfahren, da es insbesondere das DFR 24 als Resistglied verwendet, benötigt nur einen Erhitzungsprozess, und ein Belichtungsprozess kann weggelassen werden. Das Verfahren erforderte einen Schritt weniger, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden.
Nun wird die Herstellung einer wasserabweisenden Beschichtung 100, die in 1 gezeigt ist, oder einer wasserabweisenden Beschichtung 100a, die in 2 gezeigt ist, beschrieben. Zuerst werden, um eine wasserabweisende Beschichtung nur an der Oberfläche der Düsenplatte 10 durch Plattieren zu bilden, andere Oberflächenteile maskiert, damit die Beschichtung nicht daran haftet. In diesem Schritt wird die Düsenplatte 10, die als Substrat dient, an der Seite, an der eine Druckkammer 30 gebildet ist, mit einem Trockenfilmresist vom alkalischen Entwicklungstyp laminiert, beispielsweise dem Produkt α-450, hergestellt von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., unter Bedingungen von 120°C, 2,5 kgf/cm, 0,5 m/min. Dies ermöglicht, dass der Trockenfilm in den verjüngten Teil 16 und den geraden Teil 14 der Düse 12 eindringt. Außerdem fließt das Filmresist aus den Tintenstrahlöffnungen der Düse, um einen Teil rund um den Rand der Düsenöffnungen abzudecken, der eine Breite von 1 μm hat. Das Filmresist wird durch eine doppelseitige Belichtung gehärtet.
Zur Bildung einer Plattierung, welche als wasserabweisende Beschichtung dient, die Einkristall-BN (Bornitrid) enthält, hat eine Fluorpolymer enthaltende Ni-Plattierungslösung (hergestellt von Hikifune Co., Ltd.) BN mit einer longitudinalen Teilchengröße von 1 μm oder kleiner (Teilchen mit mehr als 1 μm zu dieser Größe zerstoßen), das in einer Menge von 20 g/l der Plattierungslösung zugesetzt wird, welche verwendet wird, um eine wasserabweisende Plattierung auf der wie oben beschrieben maskierten Düsenplatte 10 vorzusehen.
Zur Durchführung der Abscheidung auf der Düsenplatte 10, die aus rostfreiem Stahl (SUS430) besteht, wird die Platte in 10% Salzsäure 3 Minuten lang eingetaucht, in Wasser gewaschen, um oxidierte Beschichtung zu entfernen, und wird dann einem Vordeckplattieren mit Ni unterworfen, um ihre nachfolgende Plattierungsadhäsion zu verbessern.
Die Spezifikation für die Ni-Vordeckplattierung ist wie folgt.

(1) Badzusammensetzung Nickelchlorid (NiCl₂·6H₂O) 220 g/l Salzsäure (HCl 35%) 45 g/l
(2) Temperatur Raumtemperatur
(3) Elektrode Titannetzkorb (150 × 30 × 250 mm) enthaltend elektrolytisches Nickel (Φ 1B × 10 mm)
(4) Stromdichte 2 A/dm2

Nach der Durchführung der Vordeck- oder Anschlagplattierung während einer Minute unter Verwendung dieser Ni-Vordeckplattierungslösung wird das Düsensubstrat in ein Wasser-Waschbad eingetaucht und wird unmittelbar danach einem wasserabweisenden Plattierungsprozess unterworfen. Die Spezifikation der wasserabweisenden Plattierung ist wie folgt.

(1) Badzusammensetzung Nickelsulfamat 420 bis 480 g/l Nickelchlorid 40 bis 50 g/l Borsäure 30 bis 40 g/l PTFE 40 bis 50 g/l BN 20 g/l pH 4,0 bis 4,4
(2) Temperatur 42°C
(3) Elektrode Titannetzkorb (150 × 30 × 250 mm) elektrolytisches Nickel (Φ 1B × 10 mm) Diaphragma
(4) Stromdichte 2 A/dm2

Das Düsensubstrat wird drei Minuten lang unter Verwendung der wasserabweisenden Plattierungslösung plattiert. Nach dem Waschen in Wasser wird es in eine NaOH-Lösung (3 Masse-%) eingetaucht, das Filmresist wird entfernt, und dann, nach Waschen mit Wasser und Trocknungsprozessen, wird die aufgebrachte Beschichtung einem Erhitzungsprozess auf 350°c während dreißig Minuten unterworfen. Die erzeugte plattierte Beschichtung hat darin verstreute BN-Teilchen und ein wie in 11 gezeigtes Aussehen für Plattierungszusammensetzungen mit dem oben beschriebenen BN-Gehalt von 20 g/l und auch BN-Gehalte von 5 g/l und 10 g/l. In jedem Fall verhindert der konvexe Teil der BN-Teilchen, dass die wie erzeugte Oberfläche zerkratzt wird, auch wenn eine darauf existierende Fluorpolymer-Beschichtung durch Reibung und Abrieb eines Wischers (Kautschukschaufel) zerkratzt wird. Auf diese Weise kann ein wasserabweisender Effekt aufrechterhalten werden.
Mit Bezugnahme auf 8 und 9 erfolgt als nächstes eine Beschreibung eines Tintenstrahl-Kopfs 300, bei dessen Düsenplatte die vorliegende Erfindung verwendet wird. 8 ist eine auseinandergezogene Ansicht des fertiggestellten Tintenstrahl-Kopfs 300, und 9 ist eine vergrößerte Seitenteilansicht des Tintenstrahl-Kopfs 300. Wie aus 8 ersichtlich ist, umfasst der Tintenstrahl-Kopf 300 der vorliegenden Erfindung eine Druckkammerplatte 310, ein piezoelektrisches Element 320, eine Düsenplatte 330, einen Harzfilm 340 und eine Schutzschicht 350. Die Düsenplatte 330 entspricht der in 1 gezeigten Düsenplatte 10, und die Druckkammerplatte 310 entspricht der in 1 gezeigten Druckkammerplatte 30. Die Druckkammerplatte 310, der Harzfilm 340 und die Schutzschicht 350 sind miteinander an einer Düsenverbindungsfläche 360 ausgerichtet, die eine Fläche ist, mit der eine Fläche 330a der Düsenplatte 330 verbunden ist. Mit anderen Worten, die vordere Fläche 310a der Druckkammerplatte 310, eine vordere Fläche 340a des Harzfilms 340 und eine vordere Fläche 350a der Schutzschicht 350 bilden die flache Düsenverbindungsfläche 360.
Die Druckkammerplatte 310 hat die gewünschte Anzahl (vier in 8 zu Beschreibungszwecken) von Druckkammern 312 und Tintenzufuhrkanälen 314 und eine gemeinsame Tintenkammer 316 in einer ungefähr rechtwinkeligen parallelepipedförmigen Glasplatte. Jede Druckkammer 312 empfängt und nimmt Tinte auf, und strahlt die Tinte aus einer Düse 332, die mit einer Öffnung 312a verbunden ist, während ihr interner Druck steigt. Der interne Druck ändert sich, wenn sich der piezoelektrische Block 321 knapp unter der Druckkammer 312 verformt, wie nachstehend beschrieben wird. Die Druckkammer 312 ist als ungefähr rechtwinkeliger parallelepipedförmiger Raum durch eine konkave Rille auf der Druckkammerplatte 310 und dem elastisch verformbaren Harzfilm 340 gebildet. Die gemeinsame Tintenkammer 316 führt jeder Druckkammer 312 über den entsprechenden Tintenzufuhrkanal 314 Tinte zu. Der Boden der gemeinsamen Tintenkammer 316 wird durch den Harzfilm 340 definiert, der plötzliche interne Druckveränderungen absorbiert, wobei eine Verbindung mit einer Tintenversorgungsanordnung (nicht gezeigt) an einer Seitenfläche 310b der Druckkammerplatte 310 stattfindet. Die gemeinsame Tintenkammer 316 führt die notwendige Tintenmenge der Druckkammer 312 über den Tintenzufuhrkanal 314 zu, wenn die Druckkammer 312 in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehrt, nachdem die Kammer 312 kontrahiert, Druck erhält und Tinte ausstrahlt.
Der Harzfilm 340 definiert eine Fläche jeder der Druckkammern 312, der gemeinsamen Tintenkammer 316 und jedes der Tintenzufuhrkanäle 314, und dient dazu, eine Verformung jedes piezoelektrischen Blocks 321, die nachstehend be schrieben werden, zur entsprechenden Druckkammer 312 zu übertragen, und dient dazu zu verhindern, dass Tinte in der Druckkammer 312 in Rillen 323 im piezoelektrischen Element 320 eindringt. Der Harzfilm 340 ist beispielsweise ungefähr 16 μm dick und kann ein Gpa-Haftmittel sein. Der Harzfilm 340 kann durch einen elastischen dünnen Metallfilm ersetzt werden.
Das piezoelektrische Element 320 hat eine Schichtstruktur mit einer Vielzahl (vier in 1 für Beschreibungszwecke) von piezoelektrischen Blöcken 321, die durch parallele Rillen 323 geteilt sind, welche von der vorderen Fläche 320a zur hinteren Fläche 320b verlaufen. Interne Elektroden 322 und 324 sind zwischen Schichten von piezoelektrischen Blöcken 321 vorgesehen, und die interne Elektrode 322 ist mit einer externen Elektrode 326 verbunden, und die interne Elektrode 324 ist mit einer externen Elektrode 328 verbunden. 8 zeigt nur eine externe Elektrode 328 für Zwecke der Veranschaulichung, es ist jedoch eine für jeden piezoelektrischen Block 321 vorgesehen. Wie in 9 gezeigt, ist ein aktiver Bereich 325 ein Teil, wo interne Elektroden 322 und 324 einander in Richtung A überlappen, und jeder piezoelektrische Block 321 verformt sich im aktiven Bereich 325. Die Länge jedes aktiven Bereichs 325 ist in Abhängigkeit von dem Druck einstellbar, der auf die Druckkammer 312 auszuüben ist. Da der aktive Bereich 325 in einer vorherbestimmten Distanz von der Düsenverbindungsfläche 360 beabstandet ist, beeinträchtigt eine solche Verformung, auch wenn sich die piezoelektrischen Blöcke 321 verformen, die Adhäsion zwischen dem piezoelektrischen Element 320 und der Schutzschicht 350 an der Düsenverbindungsfläche 360 nicht.
Die externe Elektrode 326 ist eine Elektrodenschicht, die auf der gesamten vorderen Fläche 320a des piezoelektrischen Elements 320 dampfabgeschieden wird, und ist eine ex terne Elektrode von einem Typ, der gemeinsam für alle piezoelektrischen Blöcke 321 verwendet wird. Die externe Elektrode 326 ist geerdet. Im Gegensatz dazu ist die externe Elektrode 328, die an der hinteren Fläche 320b des piezoelektrischen Elements 320 vorgesehen ist, jedoch eine dampfabgeschiedene Schicht, die nicht über der gesamten hinteren Fläche 320b gebildet ist, und ist nur an Teilen vorgesehen, die jeweils einem piezoelektrischen Block 321 entsprechen. Die externe Elektrode 328 hat normalerweise ein Null-Potential, kann jedoch eine positive Spannung an die interne Elektrode 324 anlegen, wie nachstehend beschrieben wird.
Da er eine solche Struktur aufweist, verformt sich jeder piezoelektrische Block 321 des piezoelektrischen Elements 320 nicht, wenn keine Spannung an die externe Elektrode 328 angelegt wird, da beide Potentiale der internen Elektroden 322 und 324 Null bleiben. wenn andererseits eine Spannung von der externen Elektrode 328 angelegt wird, kann sich jeder piezoelektrische Block 321 in der Richtung A (Längsrichtung) in 8 unabhängig von den anderen piezoelektrischen Blöcken 321 verformen. Mit anderen Worten, die Richtung A ist die Polarisationsrichtung der piezoelektrischen Blöcke 321. Wenn die Zufuhr eines Potentials zur externen Elektrode 328 stoppt, das heißt, wenn das piezoelektrische Element 320 entladen wird, kehrt der entsprechende piezoelektrische Block 321 in seinen ursprünglichen Zustand zurück.
Die piezoelektrischen Elemente 320 für diesen Zweck können aus einer Vielzahl grüner Folien 327 hergestellt sein. Jede grüne Folie 327 ist eine Mischung eines Lösungsmittels und eines Keramikpulvers, etc., die zu einer Paste geknetet und dann mit einem Abstreichmesser zu einem dünnen Film mit einer Dicke von etwa 50 μm gebildet wird.
Mit diesen grünen Folien wird ein internes Elektroden muster 322 gedruckt und an einer Fläche jeder der drei grünen Folien gebildet, ein internes Elektrodenmuster 324 wird gedruckt und an einer Fläche jeder von weiteren drei grünen Folien gebildet, und auf den verbleibenden Folien wird keine interne Elektrode gebildet. Jede der internen Elektroden 322 und 324 wird aus einer Mischung eines Legierungspulvers aus Silber und Palladium und einem Lösungsmittel gedruckt, wobei die verbleibende Paste bei der Musterbildung aufgebracht wird.
Dann werden die drei Folien, die eine interne Elektrode 322 beinhalten, und die drei Folien, die eine interne Elektrode 324 beinhalten, (und alle weiteren derartigen Folien) abwechselnd angeordnet und dann zusammengeklebt. Als Ergebnis wird die Schichtstruktur des piezoelektrischen Elements 320 erzielt, die in 9 gezeigt ist. Grüne Folien, die keine der internen Elektroden 322 oder 324 beinhalten, werden am Boden (in 9) des piezoelektrischen Elements 320 angeklebt und bilden einen Basisteil. Diese geschichteten grünen Folien werden gesintert. Dann wird ein Diamantschneider, der von der vorderen Fläche 320a zur hinteren Fläche 320b arbeitet, bis auf eine Tiefe von zumindest sechs Folien als Teilschnitt eingesetzt, wodurch eine Vielzahl der piezoelektrischen Blöcke 321 gebildet wird, die durch die Rillen 323 geteilt sind. Zuletzt werden die externen Elektroden 326 und 328 durch Vakuumdampfabscheidung an der vorderen Fläche 320a und der hinteren Fläche 320b gebildet. Es ist möglich, die Rillen 323 vor dem Sintern zu bilden. Das vollendete piezoelektrische Element 320 wird einem charakteristischen Test unterworfen, indem eine Spannung an die externen Elektroden 326 und 328 angewendet wird, und Elemente 320 mit Fehlfunktionen werden verworfen.
Der in 8 gezeigte Tintenstrahl-Kopf 300 umfasst ferner die Schutzschicht 350. Die Schutzschicht hat nützli che Effekte, wie nachstehend erläutert wird, dieses Schutzschicht kann jedoch weggelassen werden.
Die Schutzschicht 350 ist ein heißerhärtendes Epoxy-Haftglied mit einer ungefähr rechtwinkeligen parallelepipedförmigen Gestalt mit einer Dicke von etwa 50 μm, und ist über eine Fläche 350b mit der vorderen Fläche 320a des piezoelektrischen Elements 320 (externe Elektrode 326) verbunden. Die Materialien für die Schutzschicht 350 sind jedoch nicht auf solche Epoxy-Haftmittel beschränkt. Es können beispielsweise ein Epoxy-Füllmittel, ein Acryl-Harz oder ein Polyethylen-Harz für die Schutzschicht 350 verwendet werden. Die Schutzschicht 350 im tatsächlichen Tintenstrahl-Kopf 300 hat keine rechtwinkelige parallelepipedförmige Gestalt im engen Sinn des Begriffs, und die Grenzfläche zwischen der Schutzschicht 350 und dem piezoelektrischen Element 320 ist nicht so klar oder einfach wie in 8 und 9 durch die externe Elektrode 326 und die Fläche 350b dargestellt. während sie heiß ist, durchdringt die Schutzschicht 350 teilweise das piezoelektrische Element 320 über die Rillen 323, bevor sie sich verfestigt. Demgemäß wird es bevorzugt, dass die Schutzschicht 350 aus einem Isoliermaterial hergestellt ist, um ein Kurzschließen der internen Elektroden 322 und 324 zu verhindern. Die Schutzschicht 250 dieser Ausführungsform wird auf dem piezoelektrischen Element 320 (externe Elektrode 326) über der gesamten vorderen Fläche 320a aufgebracht, kann jedoch, wenn notwendig, nur auf einem Teil dieser Fläche aufgebracht werden.
Die Schutzschicht 350 ordnet das piezoelektrische Element 320 in einem Abstand von etwa 50 μm von der Düsenverbindungsfläche 360 an. Wenn Tinte aus der Druckkammer 12 ausläuft und in das piezoelektrische Element 320 eindringt, würde die Tinte in das piezoelektrische Element 320 hauptsächlich entlang der Düsenverbindungsfläche 360 eindringen.
Die Schutzschicht 350 ordnet jedoch das piezoelektrische Element, das herkömmlich an der Düsenverbindungsfläche 360 lokalisiert war, in einem Abstand von der Düsenverbindungsfläche 360 an, und verhindert dadurch, dass Tinte in das piezoelektrische Element 320 eindringt und die internen Elektroden 322 und 324 kurzschließt.
Außerdem schirmt die Schutzschicht 350 die Rillen 323 ab. Würde Tinte auslaufen und in das piezoelektrische Element 320 eindringen, würde die Tinte hauptsächlich aus einer Öffnung 312a der Druckkammer 312, die Düsenverbindungsfläche 360 entlang laufend, durch die Rillen 323 in das piezoelektrische Element 320 eindringen. Die Schutzschicht 350 trennt jedoch die Rillen 323 von der Düsenverbindungsfläche 360, und verhindert dadurch, dass Tinte in die Rille 323 von einem beliebigen Ort in der Nähe der vorderen Fläche 320a des piezoelektrischen Elements 320 eindringt und die internen Elektroden 322 und 324 kurzschließt.
Zusätzlich hat die Schutzschicht 350 auch den Effekt, das piezoelektrische Element 320 gegen Schäden in einem Polierprozess zur Bildung der Düsenverbindungsfläche 320a zu schützen, der einer der verschiedenen Schritte bei der Herstellung des Tintenstrahl-Kopfs ist. Demgemäß verursacht der Polierprozess niemals irgendeine Schichtentfernung, Rissbildung und ein Abspringen des piezoelektrischen Elements 320. Die externe Elektrode wird niemals abgeschnitten. Ferner ist die Druckkammerplatte 310, die aus Glas besteht, eher stark und ermöglicht eine derartig hohe Poliergeschwindigkeit, dass die Polierzeit auf etwa ein Fünftel verglichen mit herkömmlichen Herstellungsverfahren reduziert wird.
Die Düsenplatte 330 besteht aus Metall, z. B. rostfreiem Stahl. Jede Düse 332 kann, wie oben mit Bezugnahme auf
6 beschrieben, mit einem eine Stanze tragenden Zapfen oder dgl., vorzugsweise zu einer konischen Form (oder anson sten mit einem verjüngten Abschnitt) gebildet werden, die von der vorderen Fläche 330b zur hinteren Fläche 330a der Düsenplatte 330 verläuft. Einer der Gründe, warum die Druckkammerplatte 310 und die Düsenplatte 330 nicht in einem gebildet sind, ist die Notwendigkeit, solche Düsen 332 mit konischer Gestalt zu erzeugen, während die Düsenplatte 330 an der Druckkammerplatte 310 haftet. In dieser Ausführungsform hat jede Düse 332 einen Durchmesser von etwa 80 μm an der hinteren Fläche 330a und etwa 25 bis 35 μm an der vorderen Fläche 330b. Die vorliegende Erfindung kann auch bei einem Tintenstrahl-Kopf verwendet werden, bei dem Düsen davon beispielsweise über der Druckkammerplatte 310, die in 8 gezeigt ist, gebildet sind, im Gegensatz zum Tintenstrahl-Kopf 300.
An der Oberfläche (vorderen Fläche) 330b der Düsenplatte 330, zumindest rund um die Düsen 332, ist die wasserabweisende Beschichtung 100 gebildet. Selbstverständlich kann die wasserabweisende Beschichtung 100 über der gesamten vorderen Fläche 330b gebildet sein. Die wasserabweisende Beschichtung dient zur Stabilisierung von Wischvorgängen, die nachstehend beschrieben werden, und zum Vorsehen eines Bilds mit hoher Qualität. Es ist klar, dass die wasserabweisende Beschichtung in Bezug auf die Düsen anders lokalisiert sein sollte, wenn die Düsen des Tintenstrahl-Kopfs beispielsweise über der in 8 gezeigten Druckkammerplatte 310 gebildet sind.
Im Tintenstrahl-Kopf 300 legt jede externe Elektrode 328 unabhängig eine Spannung an die interne Elektrode 324 des piezoelektrischen Blocks 321 an, und jeder piezoelektrische Block 321 verformt sich unabhängig in der Richtung A in 1, wobei sich der Harzfilm 340 in der Richtung A biegt, und die entsprechende Druckkammer 312 zusammengedrückt wird. Diese Kompression führt zu einem Ausstrahlen von Tinte aus der Druckkammer 312 durch die entsprechende Düse 332. Wenn das Anlegen eines Potentials an die externe Elektrode 328 stoppt, kehren der Harzfilm 340 und der piezoelektrische Block 321 durch Entladung in die ursprünglichen Zustände zurück. Zu dieser Zeit reduziert sich der interne Druck der Druckkammer 312, und Tinte wird von der gemeinsamen Tintenkammer 316 durch den Tintenzufuhrkanal 314 zur Druckkammer 312 zugeführt.
Obwohl diese Ausführungsform das piezoelektrische Element 320 verwendet, das sich in der Längsrichtung verformt, kann eine weitere Ausführungsform ein piezoelektrisches Element verwenden, das sich in der Seitenrichtung verformt. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen Tintenstrahl-Kopf vom Piezo-Typ beschränkt, bei dem ein piezoelektrisches Element verwendet wird, sondern kann bei einem Tintenstrahl-Kopf vom Bubble Jet-Typ verwendet werden.
Mit Bezugnahme auf 10 erfolgt als nächstes eine Beschreibung eines Tintenstrahldruckers 400, der mit dem Tintenstrahl-Kopf 300 der vorliegenden Erfindung versehen ist. In dieser Zeichnung erhalten Bezugszahlen Endziffern, die mit jenen in 8 und 9 für die ähnlichen Teile übereinstimmen, und eine doppelte Beschreibung ähnlicher Teile wird weggelassen. 10 veranschaulicht schematisch einen Farb-Tintenstrahldrucker 400, bei dem ein die vorliegende Erfindung verkörpernder Tintenstrahl-Kopf 300 verwendet wird. Eine Walze 414 ist drehbar in einem Gehäuse 410 der Aufzeichnungsanordnung 400 vorgesehen.
In einem Druckvorgang wird die Walze 412 von einem Antriebsmotor 414 so angetrieben, dass sie sich intermittierend dreht, und Aufzeichnungspapier P wird in einem vorherbestimmten Zufuhrabstand in der Pfeilrichtung W zugeführt. Eine Führungsstange 416 ist im Gehäuse 416 der Aufzeichnungsanordnung parallel zu und über der Walze 412 vorge sehen. Ein Wagen 418 ist an einem Endlostreibriemen 420 montiert, der vom Antriebsmotor 422 angetrieben wird, während er eine hin- und hergehende Bewegung beim Scannen entlang der Walze 412 ausführt.
Am Wagen 412 sind ein schwarzer Druckkopf 424 und ein Farbdruckkopf 426 montiert. Der Farbdruckkopf 426 kann drei Teile umfassen. Der schwarze Druckkopf 424 ist mit einer austauschbaren schwarzen Tintenpatrone 428 versehen, und der Farbdruckkopf 426 ist mit austauschbaren farbigen Tintenpatronen 430, 432 und 434 versehen. Der Tintenstrahl-Kopf 300 der vorliegenden Erfindung kann mit den Druckköpfen 424 und 426 verwendet werden.
Es erübrigt sich anzumerken, dass der schwarze Tintenbehälter 428 schwarze Tinte aufnimmt, und die farbigen Tintenbehälter 430, 432 und 434 gelbe Tinte, Cyan-Tinte bzw. Magenta-Tinte aufnehmen.
Während sich der Wagen 418 entlang der Walze 412 hin- und herbewegt, werden der schwarze Druckkopf 424 und der farbige Druckkopf 426 gemäß den von einem Textverarbeitungsprogramm oder einem Personalcomputer empfangenen Bilddaten angetrieben, und vorherbestimmte Zeichen, Bilder und dgl. werden auf Aufzeichnungspapier P aufgezeichnet. Wenn der Aufzeichnungsvorgang unterbrochen wird, kehrt der Wagen 418 zu seiner Ausgangsposition zurück, und diese Ausgangsposition ist mit einem Düsenaufrechterhaltungsmechanismus (oder einer Backup-Einheit) 436 versehen.
Der Düsenaufrechterhaltungsmechanismus 436 ist mit einer bewegbaren Saugkappe (nicht gezeigt) und einer Saugpumpe (nicht gezeigt) versehen, die mit der bewegbaren Saugkappe verbunden ist. Wenn die Aufzeichnungsköpfe 224 und 226 in die Ausgangsposition gebracht werden, wird die Saugkappe an der Düsenplatte jedes Aufzeichnungskopfs angebracht, und die Düse der Düsenplatte wird einer Saugwirkung unterworfen. Dieser Mechanismus verhindert, dass die Düsenlöcher blockiert werden. Dann wischt eine Wischeinheit (auch nicht gezeigt) die Düsenplatte 330b mit einem Wischer ab, wobei die wasserabweisende Beschichtung 100 dabei hilft, dass Tinte an der Düsenplattenoberfläche 330b vollständig abgewischt wird, und die harten Körper 108 in der wasserabweisenden Beschichtung 100 verhindern, dass die wasserabweisende Beschichtung zerstört oder auf andere Weise beschädigt wird.
Zusammenfassend erhält die gemäß der Erfindung eingesetzte wasserabweisende Beschichtung die wasserabweisende Eigenschaft ihres Fluorpolymers gut, um ein Bild mit hoher Qualität vorzusehen, und ihre harten Körper, welche die Wischbeständigkeit des Fluorpolymers verstärken, garantieren das kontinuierliche Vorsehen eines Bilds mit hoher Qualität. Wenn die wasserabweisende Beschichtung flache harte Körper enthält, ist sie insbesondere weniger empfindlich für Reibung, oder sie gehen weniger wahrscheinlich aus der Beschichtung verloren verglichen mit sphärischen harten Körpern, und daher kann ihre Wischbeständigkeit lange Zeit beibehalten werden. Wenn die flachen Körper einen großen Teilchendurchmesser aufweisen, wird die Düsenplattenoberfläche dennoch immer sauber abgewischt. Harte Körper aus Bornitrid und Borcarbid werden bevorzugt und sind leicht erhältlich. Solche wasserabweisenden Beschichtungen können leicht gebildet werden, ohne dass es notwendig ist, irgendeinen speziellen Plattierungsprozess zu verwenden.
Das bevorzugte Verfahren zur Bildung der wasserabweisenden Beschichtung, wie hier ausgeführt, ermöglicht, dass die harten Körper von der Oberfläche der wasserabweisenden Beschichtung abstehen. Indem das Fluorpolymer in einer Wärmebehandlung zum Schmelzen gebracht wird, kann insbesondere eine ausreichende wasserabweisende Eigenschaft an der Oberfläche der intrinsisch wenig wasserabweisenden harten Körper erhalten werden.

Claims

Druckkopf, mit: einer Düsenplatte mit zumindest einer Düse, die einen Tintenstrahl vorsieht; und einer wasserabweisenden Beschichtung, die rund um die zumindest eine Düse gebildet ist, wobei die Düsenplatte als Substrat dient, und welche Beschichtung harte Körper und ein Fluorpolymer umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in einem elektrolytischen Plattierungsprozess aufgebracht wird und abriebfeste Körper einer Bor-Verbindung enthält.
Druckkopf nach Anspruch 1, bei welchem die harten Körper einen flache Gestalt aufweisen.
Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die harten Körper eine Hauptachse aufweisen, deren Durchmesser 1 μm nicht überschreitet.
Druckkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem die harten Körper aus Bornitrid-Einkristallen bestehen.
Druckkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem die harten Körper aus Borcarbid-Einkristallen bestehen.
Druckeranordnung, mit: einem Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und einer Antriebsanordnung, die den Druckkopf antreibt.
Verfahren zur Bildung einer wasserabweisenden Beschichtung auf einer Düsenplatte für einen Druckkopf, welches das Beschichten der Düsenplatte rund um die zumindest eine Düse mit einer wasserabweisenden Beschichtung umfasst, die harte Körper und Fluorpolymere umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte: Bilden eines Resists auf der Düsenplatte, um eine Düse der Düsenplatte zu füllen und davon abzustehen; elektrolytisches Plattieren der Düsenplatte rund um das Resist mit einer wasserabweisenden Beschichtung, die harte Körper einer Bor-Verbindung und ein Fluorpolymer enthält; und Entfernen des Resists.
Verfahren zur Bildung einer wasserabweisenden Beschichtung nach Anspruch 7, welches den Schritt des Vorsehens einer Anschlagbeschichtung rund um das Resist vor der Durchführung der Plattierung umfasst.
Verfahren zur Bildung einer wasserabweisenden Beschichtung nach Anspruch 7 oder 8, welches ferner den Schritt des Erhitzens der wasserabweisenden Beschichtung umfasst, bis ihre wasserabweisende Eigenschaft ausreichend ist, um einen Kontaktwinkel von 10% Alkohol enthaltender Tinte herzustellen, der 60 Grad oder mehr beträgt.