DE60107352T2

DE60107352T2 - Tintenstrahldruckkopf

Info

Publication number: DE60107352T2
Application number: DE60107352T
Authority: DE
Inventors: Kyu-ho Suwon-city Shin; Su-ho Suwon-city Shin; Seong-Taek Lim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2000-09-30
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: US6561631B2; JP3447723B2; KR100406941B1; EP1193068A2; TW581731B; EP1193068B1; DE60107352D1; KR20020026076A; JP2002144580A; EP1193068A3; US20020039127A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahldruckkopf und insbesondere einen Tintenstrahldruckkopf, der in der Lage ist, die Druckeffizienz und Druckqualität zu erhöhen, indem ein Aufbau eines Tintendurchgangs verbessert wird, um ein Zurückfließen der Tinte zu verringern und eine Tintentropfenform zu verbessern.
Im Allgemeinen verwendet ein Tintenstrahldruckkopf ein thermisches Antriebsverfahren oder ein piezoelektrisches Antriebsverfahren, um Tinte auszugeben. Gemäß dem thermischen Antriebsverfahren wird Tinte sofort von einem wärmebeständigen Körper erwärmt, wodurch eine Blase erzeugt wird. Wenn sich die Blase entfaltet, wird Tinte durch eine Düsenöffnung durch den Druck der Blase ausgestoßen. Gemäß dem piezoelektrischen Verfahren wird Tinte durch die Kraft, die durch die Verschiebung eines piezoelektrischen Körpers aufgebracht wird, zu einer Düsenöffnung ausgegeben.
Die US 5,900,894 offenbart einen Tintenstrahldruckkopf, ein Verfahren für diesen und eine Tintenstrahl-Aufnahmevorrichtung.
Herkömmliche, thermisch angetriebene Tintenstrahldruckköpfe werden in zwei Typen unterteilt, basierend auf einer Ausgaberichtung in Bezug auf ein Substrat und eine Düsenplatte: (1) ein Seitenschusstyp (wie in 1A gezeigt) und (2) ein Oberflächenschusstyp (wie in 1B gezeigt).
Gemäß dem Tintenstrahldruckkopf 10 vom Seitenschusstyp der 1A ist eine Düsenöffnung 16 an einem seitlichen Endbereich eines Tintenkanals 13 ausgebildet, welcher wiederum zwischen einem Substrat 11 und einer Düsenplatte 12 ausgebildet ist. Eine Blase 2 wird aus Tinte 1 des Tintenkanals 13 erzeugt, welche sofort durch einen wärmebeständigen Körper 14 aus dünner Folie erwärmt wird. Aufgrund des wachsenden Druckes, der auf die Blase 2 ausgeübt wird, wird die Tinte 1 von der Düsenöffnung 16 zur Außenseite ausgestoßen.
Der Tintenstrahldruckkopf 20 vom Oberflächenschusstyp der 1B umfasst eine Tintenkammersperre 23, die auf einem Substrat 11 (nicht gezeigt) ausgebildet ist, auf dem ein strahlungsbeständiger Körper aus dünner Folie (nicht gezeigt) angeordnet ist, um eine Tintenkammer 24, die mit einem Tintenkanal 22 in Verbindung steht, und eine Düsenplatte 25, die auf der Tintenkammersperre 23 ausgebildet ist und eine Düsenöffnung 26 aufweist, die mit der Tintenkammer 24 in Verbindung steht, zu bilden.
Gemäß dem Tintenstrahl-Druckkopf 20 wird die Tinte (nicht gezeigt) der Tintenkammer 24 sofort durch Erwärmen eines wärmebeständigen Körpers aus dünner Folie (nicht gezeigt) erwärmt. Eine Blase (nicht gezeigt) wird aus der erwärmten Tinte erzeugt und dehnt sich aus, wodurch Druck gegen ein Inneres der Tintenkammer 24 erzeugt wird und die Tinte zur Außenseite durch die Düsenöffnung 26 ausgegeben wird.
In den herkömmlichen Tintenstrahldruckköpfen 10 und 20 tritt jedoch aufgrund eines Inflationsdrucks der Blase 2 ein Tintenrückflussphänomen auf, bei dem die Tinte 1 in die Tintenkanäle 13 und 22 zurückfließt. Der Tintenrückfluss begleitet eine Störung im Druckvorgang und verschlechtert die Druckqualität.
Weiterhin wird bei den herkömmlichen Tintenstrahldruckköpfen 10 und 20 ein Nachlauf in einem ausgestoßenen Tintentropfen erzeugt, wenn die Blase 2 ihre Größe verringert. Der Tintentropfennachlauf wird durch die Oberflächenspannung und die Viskosität der Tinte 1 vergrößert. Der Tintentropfennachlauf erzeugt mehrere Bruchteile und verringert demgemäß die Auflösung und die Druckqualität.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, wird im herkömmlichen Tintenstrahldruckkopf vom Seitenschusstyp 10 die Länge des Tintenkanals 13 erhöht, um die Erzeugung des Rückflusses und des Tintentropfennachlaufs zu beschränken. Ein solcher Aufbau vergrößert jedoch die Größe des Tintenstrahldruckkopfs und verringert die Tintenausgabeeffizienz.
Im Tintenstrahldruckkopf vom Oberflächenschusstyp 20 wird eine Verengung durch maschinelle Bearbeitung von Stufenbereichen 23a und 23b im Tintenkanal 22 der auf dem Substrat 21 ausgebildeten Tintenkammersperre 23 ausgebildet, um den Rückfluss der Tinte zu begrenzen. Solch ein Aufbau erfordert jedoch einen komplizierten Herstellvorgang. Da außerdem die Höhe des zwischen der Tintenkammer 24 und der Düsenplatte 25 ausgebildeten Tintenkanals 22 gleich bleibt, wird die Druckereffizienz eingeschränkt.
Dementsprechend ist es ein Ziel der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, zumindest einige der oben erwähnten Probleme der herkömmlichen Tintenstrahldruckköpfe zu lösen oder zu verringern. Es ist ein weiteres Ziel der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahldrucker mit erhöhter Druckeffizienz und Druckqualität vorzusehen.
Es ist noch ein Ziel der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahldruckkopf mit einem verbesserten Tintendurchgang, verringertem Rückfluss und verbesserter Form der Tintentropfenform vorzusehen.
Zusätzliche Ziele und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und sind teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können in der Praxis aus der Erfindung erlernt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstrahldruckkopf vorgesehen, der folgendes umfasst:
ein Substrat mit einem wärmebeständigen Körper;
eine Tintenkammersperre, die auf dem Substrat ausgebildet ist, um so eine Seitenwand einer Tintenkammer, die mit Tinte, eingeführt durch einen Tintenkanal, gefüllt werden soll, zu bilden; und
eine Düsenplatte mit einer Düsenöffnung, die in der Düsenplatte, die mit der Tintenkammer verbunden ist, ausgebildet ist, wobei die Düsenplatte auf der Tintenkammersperre ausgebildet ist, und wobei die Düsenplatte ferner eine Tintentrennwand aufweist, die von einem Umfang der Düsenöffnung in Richtung zum Substrat, das auf dem Tintenkanal liegt, vorsteht, um einen Fluss der Tinte zu unterbrechen;
wobei Tinte in der Tintenkammer erwärmt wird, um eine Blase zu bilden, wobei die Blase einen Fluss in einer Rückwärtsrichtung der Tinte von der Tintenkammer zum Tintenkanal blockiert;
gekennzeichnet durch:
die Dicke (t) der Tintentrennwand ist geringer als ein Abstand zwischen einer oberen Fläche des wärmebeständigen Körpers und einer unteren Fläche der Düsenplatte.
Vorzugsweise ist eine obere Fläche des Substrats von einem spitzen Endbereich der Tintentrennwand um einen vorbestimmten Abstand entfernt.
Vorzugsweise ist ein spitzer Endbereich der Tintentrennwand auf einer oberen Seite einer Umfangsgrenzlinie des wärmebeständigen Körpers angeordnet.
Eine Länge (l) der Tintentrennwand ist vorzugsweise geringer als eine Länge des Tintenkanals.
Eine Breite (w) der Tintentrennwand ist vorzugsweise geringer als eine Breite der Tintenkammer und größer als eine Breite des wärmebeständigen Körpers.
Vorzugsweise ist ein Fließwiderstand in der Rückwärtsrichtung größer als der Fließwiderstand der Tinte in einer Ausgaberichtung von der Tintenkammer durch die Düsenöffnung.
Vorzugsweise entspricht der Fließwiderstand der Tinte in der Rückwärtsrichtung einer Breite des Tintenkanals.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs vorgesehen, das folgendes umfasst:
Ausbilden eines wärmebeständigen Körpers auf einem Substrat;
teilweises Ausbilden einer Tintenkammersperre durch maschinelle Bearbeitung einer Polymerplatte und Formen der Enden der Tintenkammersperre und einer Tintentrennwand durch Verwendung einer ersten Maske und eines Excimerlasers, wobei die Dicke der Tintentrennwand geringer als ein Abstand zwischen einer oberen Fläche des wärmebeständigen Körpers und einer unteren Fläche der Düsenplatte ist;
vollständiges Ausbilden der Tintenkammersperre, der Tintentrennwand und einer Düsenplatte durch eine zweite maschinelle Bearbeitung der Polymerplatte und Formen der Seiten der Tintentrennwand durch Verwendung einer zweiten Maske und des Excimerlasers;
Ausbilden einer Düsenöffnung in der zweimal maschinell bearbeiteten Polymerplatte durch Verwendung einer dritten Maske und des Excimerlasers;
und Verbinden des Substrats mit der Tintenkammersperre.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahldruckkopfs vorgesehen, das folgendes umfasst:
Ausbilden eines wärmebeständigen Körpers auf einem Substrat; Aufbringen einer Schutzschicht auf dem Substrat; Strukturieren der Schutzschicht mittels einer vorbestimmten Breite und einer vorbestimmten Länge;
Ausbilden einer Polymerschicht auf der Schutzschicht; Ätzen der Polymerschicht, um eine Tintenkammersperre auszubilden, die eine Tintenkammer zur Aufnahme von Tinte durch einen Tintenkanal bildet;
Ausbilden einer Tintentrennwand, die in den Tintenkanal vorsteht, durch Entfernen der Schutzschicht, wobei die Dicke der Tintentrennwand geringer als ein Abstand zwischen einer oberen Fläche des wärmebeständigen Körpers und einer oberen Fläche der Tintenkammer ist; und
Verbinden des Substrats mit der Tintenkammersperre.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie die Ausführungsbeispiele derselben wirksam werden können, wird nun im Wege eines Beispiels auf die beigefügten schematischen Zeichnungen Bezug genommen, in denen gilt:
1A ist eine teilweise Querschnittsansicht eines herkömmlichen Tintenstrahldruckkopfs vom Seitenschusstyp;
1B ist eine teilweise Querschnittsansicht eines herkömmlichen Tintenstrahldruckkopfs vom Oberflächenschusstyp;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Bereich eines Tintenstrahldruckkopf gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Draufsicht auf den Tintenstrahldruckkopf aus 2;
4 ist eine schematische Querschnittsansicht des Tintenstrahldruckkopfs entlang einer Linie I-I aus 2;
5 ist eine vertikale Querschnittsansicht des wärmeabstrahlenden Antriebsabschnitts aus 2;
6 ist eine perspektivische Ansicht des Düsenabschnitts aus 2;
7a bis 7c sind perspektivische Ansichten zur Erläuterung des Herstellvorgangs des Düsenabschnitts der 6;
8A bis 8H sind Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Tintenausgabevorgangs des in 2 gezeigten Tintenstrahldruckkopfs;
9 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Tintenstrahldruckkopf gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine Draufsicht, die schematisch den Tintenstrahldruckkopf aus 9 zeigt;
11 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Tintenstrahldruckkopf aus 9 und 10 zeigt;
12 ist eine perspektivische Ansicht des Düsenabschnitts aus 9;
13 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Tintenstrahldruckkopf gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ist eine Draufsicht, die schematisch den Tintenstrahldruckkopf aus 13 zeigt;
15 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Tintenstrahldruckkopf der 13 und 14 zeigt;
16 ist eine perspektivische Ansicht des Düsenabschnitts der 13;
17 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Tintenstrahldruckkopf gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 ist eine Draufsicht, die schematisch den Tintenstrahldruckkopf der 17 zeigt;
19 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Tintenstrahldruckkopf der 17 und 18 zeigt; und
20 ist eine perspektivische Ansicht des Düsenabschnitts der 17.
Es wird nun im Einzelnen auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen erläutert sind, wobei gleiche Bezugszeichen immer gleiche Teile bezeichnen.
2 bis 4 zeigen eine Ausgabestruktureinheit eines Tintenstrahldruckkopfs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Obwohl der Kopf eines Tintenstrahldruckers durch Zusammenfügen einer Vielzahl von Ausgabestruktureinheiten gebildet wird, wird hier zur Vereinfachung eine einzelne Ausgabestruktureinheit als Tintenstrahldruckkopf beschrieben.
Der Tintenstrahldruckkopf 100 (d. h. eine Ausgabekopfeinheit) umfasst einen wärmeabstrahlenden Abschnitt 110 und einen Düsenabschnitt 120. Wie in 2 und 5 gezeigt, umfasst der wärmeabstrahlende Abschnitt 110 eine Oxidfolie 112a, die auf einem Substrat 112 ausgebildet ist, und einen wärmebeständigen Körper 114, der an einer zentralen Position der Oxidfolie 112a ausgebildet ist. Ein Draht 116 ist auf dem Oxidfilm 112a und dem wärmebeständigen Körper 114 ausgebildet. Der Draht 116 wird geätzt, außer am Umfang des wärmebeständigen Körpers 114.
Eine Wärmeschutzschicht 114a ist auf dem Draht 116 ausgebildet. Die Oxidfolie 112a dient als ein isolierendes Element und der wärmebeständige Körper 114 wandelt ein elektrisches Signal, das von einem äußeren Antriebsschaltkreis (nicht gezeigt) durch den Draht 116 angelegt wird, in Wärmeenergie um. Die Wärmeschutzschicht 114a ist auf dem wärmebeständigen Körper 114 und dem oberen Bereich des Drahts 116 ausgebildet, um Schäden durch eine Einwirkung, wenn eine Blase 2 (in 8A bis 8H gezeigt) aus Tinte 1 schrumpft, zu verhindern. Die Wärmeschutzschicht 114a dient auch als ein isolierendes Element. Das Substrat 112 besteht aus einem Siliziumwafer und der wärmebeständige Körper 114 besteht aus Ta-Al oder Polysilizium. Die Wärmeschutzschicht 114a besteht aus einem vielschichtigen Material aus einer Siliziumoxidfolie oder einer Siliziumnitridfolie und einer Metallschicht.
Wie in 2 und 6 gezeigt, wird der Düsenabschnitt 120 durch Bilden einer Tintenkammersperre 122, einer Tintentrennwand 123 und einer Düsenöffnung 126 auf einer Düsenplatte 121 ausgebildet. Die Tintentrennwand 123 ist auf der Düsenplatte 121 ausgebildet, um den Tintenfluss durch einen Tintenkanal 125 zu unterbrechen. Eine Klebeschicht ist auf der oberen Oberfläche der Tintenkammersperre 122 ausgebildet, um die Tintenkammersperre 122 mit dem Substrat 112 zu verbinden.
Der Tintenstrahldruckkopf 100 der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird gebildet, indem der Wärmeantriebsabschnitt 110 der 5 mit dem Düsenabschnitt 120 der 6 verbunden wird. Die Verbindung wird durch Verkleben einer Klebeschicht der oberen Oberfläche der Tintenkammersperre 122 mit dem Substrat 112 durch eine thermische Kompression erzielt. Die obere und untere Oberfläche des Tintenstrahldruckkopfs 100 werden durch das Substrat 112 und die Düsenplatte 121 gebildet, und die vordere und hintere Seitenwand werden durch die Tintenkammersperre 122 gebildet. Eine Tintenkammer 124 ist ein Raum, der in der Tintentrennwand 123 definiert ist. Der Tintenkanal 125 ist ein Durchgang, durch den die Tinte 1 der Tintenkammer 124 von einem Tintenbehälter (nicht gezeigt) zugeführt wird.
Zur Vereinfachung sind die Oxidfolie 112a der oberen Oberfläche des Substrats 112, der Draht 116 und die Wärmeschutzschicht 114a in den 2 bis 4 weggelassen. Wie in 3 und 4 gezeigt, ist ein spitzer Endbereich 123a der Tintentrennwand 123 vertikal von dem wärmebeständigen Körper 114 getrennt. Die Tintentrennwand 123 und ein Bereich der beiden Enden des wärmebeständigen Körpers 114 liegen horizontal über dem Substrat 112, so dass die Tintenkammer 124 und der Tintenkanal 125 automatisch durch die Blase 2, die vom wärmebeständigen Körper 114 erzeugt wird, blockiert werden können. Eine Dicke (t) der Tintentrennwand 123 ist geringer als eine Höhe von der oberen Oberfläche des auf dem Substrat 112 integrierten wärmebeständigen Körpers 114 zur unteren Oberfläche der Düsenplatte 121. Eine Länge (l) der Tintentrennwand 123 ist geringer als die Länge des Tintenkanals 125. Eine Breite (w) der Tintentrennwand 123 ist geringer als die Breite der Tintenkammer 124 und größer als die Breite des wärmebeständigen Körpers 114.
Bezugnehmend auf 7A bis 7C wird ein Verfahren zum Ausbilden des Düsenabschnitts 120 erläutert. Um den Düsenabschnitt 120 des Tintenstrahldruckkopfs 100 der vorliegenden Erfindung auszubilden, wird die Düsenplatte 121 unter Verwendung eines Excimerlasers maschinell bearbeitet. Die Düsenplatte 121, die Tintenkammersperre 122, die Tintentrennwand 123 und die Düsenöffnung 126 werden durch Bearbeiten einer Polymerplatte mittels eines Excimerlasers gebildet. Als erstes wird, wie in 7A gezeigt, durch Verwendung einer ersten Maske (nicht gezeigt) mit Öffnungen, die einem Bereich entsprechen, an dem die Tintenkammersperre 122 ausgebildet werden soll, eine rechteckige Polymerplatte erstmals mit dem Excimerlaser bis zu einer vorbestimmten Tiefe bearbeitet, wodurch eine Oberseite der Tintenkammersperre 122 und ein Ende der Tintentrennwand 123 geformt werden, und somit die Tintenkammersperre 122 teilweise ausgebildet wird. Als zweites wird, wie in 7B gezeigt, eine Tintenkammer 124 durch maschinelle Bearbeitung der Polymerplatte bis zu einer vorbestimmten Tiefe unter Verwendung einer zweiten Maske (nicht gezeigt) und dem Excimerlaser definiert, wodurch die Tintentrennwand 123 vollständig geformt wird. Dementsprechend sind nach dem zweiten maschinellen Bearbeitungsvorgang die Düsenplatte 121, die Tintenkammersperre 122 und die Tintentrennwand 123 vollständig geformt. Schließlich wird, wie in 7C gezeigt, unter Verwendung einer dritten Maske (nicht gezeigt) und durch Bestrahlen der Düsenplatte 121 durch den Excimerlaser eine Düsenöffnung 126 in der Düsenplatte 121 ausgebildet, die einen allmählich abnehmenden Durchmesser in Richtung zu einer Tintenaustrittsseite aufweist. Dementsprechend ist der Düsenabschnitt 120 vollständig ausgebildet.
Obwohl nicht gezeigt, ist ein weiteres Verfahren zur Bildung des Düsenabschnitts 120 das Laminieren und Strukturieren eines photosensitiven Polymers. Eine Schutzschicht mit einer vorbestimmten Dicke wird auf das Substrat 112 durch Aufdampfen oder Sputtern aufgebracht. Hier entspricht die vorbestimmte Dicke der Schutzschicht einer Länge von der Düsenplatte 121 zu einem oberen Bereich der Tintenkammersperre 122. Als nächstes wird die Schutzschicht strukturiert, um eine bestimmte Breite und Länge aufzuweisen, die passenden Abmessungen für die Tintentrennwand 123, und einen Raum zwischen der Tintentrennwand 123 und dem wärmebeständigen Körper 114 zu definieren. Dann wird eine photosensitive Polymerfolie auf das Substrat 112 als ein Material zur Bildung der Tintenkammer 124 auf der strukturierten Schutzschicht aufgebracht und die photosensitive Polymerfolie wird geätzt. Dann wird der Düsenabschnitt 120 vollendet, indem die Schutzschicht von dem unteren Bereich der Tintenkammer 124 entfernt wird und somit die Tintentrennwand 123 gebildet wird. Die Tintenkammer 124 kann durch Schleuderbeschichtung eines Photoresists gebildet werden.
8A bis 8H zeigen die Vorgänge, mit denen die Tinte 1 aus dem Tintenstrahldruckkopf 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestoßen wird. Wie in 8A gezeigt, wird die Tinte 1 vor der Erzeugung der Blase 2 in der Tintenkammer 124 gelagert. Sobald ein elektrisches Signal am wärmebeständigen Körper 114 angelegt wird, wird dann die Blase 2 durch die Wärmeenergie, die vom wärmebeständigen Körper 114 erzeugt wird, erzeugt. Wie in 8B gezeigt, wird somit die Tinte 1 von der Blase 2 durch die Düsenöffnung 126 ausgegeben. Da die Blase 2 die Tintentrennwand 123, die vom wärmebeständigen Körper 114 getrennt ist, nicht erreicht, gibt es einen Tintenfluss nur zwischen der Tintenkammer 124 und dem Tintenkanal 125.
Wenn jedoch, wie in 8C gezeigt, die Erwärmung durch den wärmebeständigen Körper 114 anhält, wird die Blase 2 aufgeblasen und der Innendruck steigt und, wie in 8D gezeigt, erreichen die phasenverändernden Abschnitte 2a die Tintentrennwand 123 und die Tintenkammer 124. Dadurch wird der Tintenkanal 125 von der Blase 2 blockiert. Sobald, wie in 8D und 8E gezeigt, die Tintenkammer 124 und der Tintenkanal 125 durch die Blase 2 blockiert sind, bleiben diese Teile blockiert, bis das elektrische Signal an den wärmebeständigen Körper 114 abgestellt wird und die Blase 2 Trägheit verliert. Da ein Fließwiderstand in der Rückwärtsrichtung (Pfeil B) größer ist als derjenige in der Ausgaberichtung (Pfeil A), ist die Menge an Rückfluss der Tinte 1 verringert und die Inflationskraft der Blase 2 kann wirksam genutzt werden, um die Tinte 1 durch die Düsenöffnung 126 auszugeben.
Wie in 8F bis 8H gezeigt, steigt der Innendruck auf die Blase 2, während die Tinte durch die Düsenöffnung 126 ausgegeben wird, und die Blase 2 verliert ihre Trägheit und schrumpft. Die Tinte 1 wird aus der Düsenöffnung 126 auf ein Druckmedium (nicht gezeigt) ausgestoßen, um den Druckvorgang zu erreichen.
Wie oben erwähnt, wird gemäß dem Tintenstrahldruckkopf 100 des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung nur die Tinte 1, die in der Tintenkammer 124 isoliert ist, ausgestoßen, da die Tintenkammer 124 durch die Blase 2 vom Tintenkanal 125 getrennt ist. Deshalb ist die Erzeugung von Tintennachlaufen und Satellitentropfen verringert.
Auf der anderen Seite, wenn der Fließwiderstand im Tintenkanal 125 zu groß ist, verlängert sich die Zeit zum Nachfüllen der Tinte 1 in der Tintenkammer 124 und die Druckgeschwindigkeit verlangsamt sich. In einem solchen Fall kann der Fließwiderstand durch Verringern der Dicke (t) der Tintentrennwand 123 verringert werden.
9 bis 11 sind Ansichten eines Tintenstrahldruckkopfs 100 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und zeigen eine Tintentrennwand 123, die in einen Tintenkanal 125 mit einer verringerten Breite (w_p) integriert ist, um den Fließwiderstand in der Rückströmungsrichtung zu erhöhen. Durch Regeln der Breite (w_p) des Tintenkanals 125, d. h. durch Installieren der Tintentrennwand 123 und Erstreckung beider Enden der Tintenkammersperre 122 in Richtung zum Tintenkanal 125, kann der Fließwiderstand in der Rückströmungsrichtung reguliert werden. 12 zeigt den Düsenabschnitt 120 der 9.
13 bis 15 zeigen einen Tintenstrahldruckkopf 100 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und 16 zeigt den Düsenabschnitt 120 des Tintenstrahldruckkopfs 100 der 13 bis 15. 17 bis 20 zeigen einen Tintenstrahldruckkopf 100 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Außer der Tatsache, dass das dritte und das vierte Ausführungsbeispiel nur einen Tintenkanal 125 aufweisen, ist das erste und das zweite Ausführungsbeispiel identisch zum dritten und vierten Ausführungsbeispiel. Dementsprechend wird eine Erläuterung des dritten und vierten Ausführungsbeispiels weggelassen.
Gemäß dem Tintenstrahldruckkopf 100 der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird durch Installieren der Tintentrennwand 123 der Tintenfluss zwischen der Tintenkammer 124 und dem Tintenkanal 125 durch die Blase 2, die erzeugt wurde, um Tinte 1 auszugeben, blockiert. Somit sind der Rückfluss der Tinte 1 und der Tintennachlauf, der in der Düse erzeugt wird, und Satellitentropfen verringert, und die Druckeffizienz und Druckqualität des Druckvorgangs werden verbessert. Weiterhin ist der Energieverbrauch [nicht erforderlich] verringert, und außerdem sind die Betriebskosten und die Vorgangskosten geringer, da der Vorgang des Installierens der Tintentrennwand 123 mit dem herkömmlichen Kammerformvorgang kombiniert ist, ohne dass zusätzliche Geräte oder komplizierte Vorgänge notwendig sind. Da der Tintenkanal 125 in der Höhenrichtung verändert werden kann, um den Tintenfließwiderstand zu regulieren, kann die Länge der Ausgabestruktureinheit verringert werden und die Integration der Ausgabestruktureinheiten in den Tintenstrahldruckkopf wird verbessert.

Claims

Tintenstrahldruckkopf, umfassend: ein Substrat (112) mit einem wärmebeständigen Körper (114); eine Tintenkammersperre (122), die auf dem Substrat (112) ausgebildet ist, um so eine Seitenwand einer Tintenkammer (124), die mit Tinte, eingeführt durch einen Tintenkanal, gefüllt werden soll, zu bilden; und eine Düsenplatte (121) mit einer Düsenöffnung (126), die in der Düsenplatte (121), die mit der Tintenkammer (124) verbunden ist, ausgebildet ist, wobei die Düsenplatte (121) auf der Tintenkammersperre (122) ausgebildet ist, und wobei die Düsenplatte (121) ferner eine Tintentrennwand (123) aufweist, die von einem Umfang der Düsenöffnung (126) in Richtung zum Substrat, das auf dem Tintenkanal liegt, vorsteht, um einen Fluss der Tinte zu unterbrechen; wobei Tinte in der Tintenkammer (124) erwärmt wird, um eine Blase zu bilden, wobei die Blase einen Fluss in einer Rückwärtsrichtung der Tinte von der Tintenkammer (124) zum Tintenkanal (125) blockiert; gekennzeichnet durch: die Dicke (t) der Tintentrennwand (123) ist geringer als ein Abstand zwischen einer oberen Fläche des wärmebeständigen Körpers (114) und einer unteren Fläche der Düsenplatte (121).
Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, wobei eine obere Fläche des Substrats (112) von einem spitzen Endbereich (123a) der Tintentrennwand (123) um einen vorbestimmten Abstand entfernt ist.
Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein spitzer Endbereich (123a) der Tintentrennwand (123) auf einer oberen Seite einer Umfangsgrenzlinie des wärmebeständigen Körpers (114) angeordnet ist.
Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei eine Länge (l) der Tintentrennwand (123) geringer ist als eine Länge des Tintenkanals.
Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei eine Breite (w) der Tintentrennwand (123) geringer ist als eine Breite der Tintenkammer (124) und größer als eine Breite des wärmebeständigen Körpers (114).
Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Fließwiderstand in der Rückwärtsrichtung größer ist als der Fließwiderstand der Tinte in einer Ausgaberichtung von der Tintenkammer (124) durch die Düsenöffnung (126).
Druckkopf nach Anspruch 6, wobei der Fließwiderstand der Tinte in der Rückwärtsrichtung einer Breite des Tintenkanals (125) entspricht.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs, umfassend: Ausbilden eines wärmebeständigen Körpers (114) auf einem Substrat (112); teilweises Ausbilden einer Tintenkammersperre (122) durch maschinelles Bearbeiten einer Polymerplatte und Formen von Enden der Tintenkammersperre (122) und einer Tintentrennwand (123) durch Verwendung einer ersten Maske und eines Excimerlasers; vollständiges Ausbilden der Tintenkammersperre (122), der Tintentrennwand (123) und einer Düsenplatte (121) durch zweite maschinelle Bearbeitung der Polymerplatte und Formen von Seiten der Tintentrennwand (123) durch Verwendung einer zweiten Maske und des Excimerlasers, wobei die Dicke (t) der Tintentrennwand (123) geringer ist als ein Abstand zwischen einer oberen Fläche des wärmebeständigen Körpers (114) und einer unteren Fläche der Düsenplatte (121); Ausbilden einer Düsenöffnung (126) in der zweimal maschinell bearbeiteten Polymerplatte durch Verwendung einer dritten Maske und des Excimerlasers; und Verbinden des Substrats (112) mit der Tintenkammersperre (122).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Düsenöffnung (126) einen allmählich abnehmenden Durchmesser aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs, umfassend: Ausbilden eines wärmebeständigen Körpers (114) auf einem Substrat (112); Aufbringen einer Schutzschicht auf dem Substrat (112); Strukturieren der Schutzschicht mittels einer vorbestimmten Breite und einer vorbestimmten Länge; Ausbilden einer Polymerschicht auf der Schutzschicht; Ätzen der Polymerschicht, um eine Tintenkammersperre (122) auszubilden, die eine Tintenkammer (124) zur Aufnahme von Tinte durch einen Tintenkanal bildet; Ausbilden einer Tintentrennwand (123), die in den Tintenkanal vorsteht, durch Entfernen der Schutzschicht, wobei die Dicke (t) der Tintentrennwand (123) geringer als ein Abstand zwischen einer oberen Fläche des wärmebeständigen Körpers (114) und einer oberen Fläche der Tintenkammer (124) ist; und Verbinden des Substrats (112) mit der Tintenkammersperre (122).