DE60131062T2

DE60131062T2 - Struktur eines Tintenzuführkanals für vollintegrierten Tintenstrahldruckkopf

Info

Publication number: DE60131062T2
Application number: DE60131062T
Authority: DE
Inventors: Chien-Hua Corvallis Chen; Kenneth M. Corvallis Kramer
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP3517407B2; JP2002192723A; HK1043343A1; US6364466B1; EP1211076A3; EP1211076B1; EP1211076A2; HK1043343B; DE60131062D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldrucker und insbesondere auf einen monolithischen Druckkopf für einen Tintenstrahldrucker.
HINTERGRUND
Tintenstrahldrucker besitzen üblicherweise einen Druckkopf, der an einem Wagen befestigt ist, der sich über die Breite eines Blatts Papier, das durch den Drucker zugeführt wird, hin- und herbewegt. Tinte aus einem Tintenreservoir, entweder an Bord des Wagens oder außerhalb des Wagens, wird zu Tintenausstoßkammern an dem Druckkopf geführt. Jede Tintenausstoßkammer beinhaltet ein Tintenausstoßelement, wie zum Beispiel einen Heizerwiderstand oder ein piezoelektrisches Element, das unabhängig adressierbar ist. Ein Versorgen eines Tintenausstoßelements mit Energie bewirkt, dass ein Tintentröpfchen durch eine Düse ausgestoßen wird, um einen kleinen Punkt auf einem Medium zu erzeugen. Das erzeugte Muster von Punkten bildet ein Bild oder Text.
Zusätzliche Informationen bezüglich eines bestimmten Druckkopfs und Tintenstrahldruckers sind zu finden in dem US-Patent Nr. 5,648,806 mit dem Titel „Stable Substrate Structure for a Wide Swath Nozzle Array in a High Resolution Inkjet Printer" von Steven Steinfield u.a.
Da die Auflösungen und Druckgeschwindigkeiten von Druckköpfen steigen, um die fordernden Bedürfnisse auf dem Verbrauchermarkt zu erfüllen, sind neue Druckkopfherstellungstechniken und -strukturen erforderlich. Ein Ansatz zum Verbessern der Leistung, Leichtigkeit der Herstellung und Zuverlässigkeit von Druckköpfen besteht darin, den gesamten Druckkopf als eine monolithische Struktur zu erzeugen, allgemein unter Verwendung von Herstellungstechniken integrierter Schaltungen.
In der EP-A-0244214 ist ein derartiger monolithischer Druckkopf offenbart. Die Tintenausstoßelemente des Druckkopfs befinden sich auf flexiblen Auslegerbalken, um ein Ableiten einer Hohlsogkraft zu unterstützen, die durch das Zusammenfallen von Blasen und Nachfüllen von Tinte bewirkt wird. In der US 6,132,034 ist ein weiterer monolithischer Druckkopf offenbart. Eine im Wesentlichen planare Oberfläche umgibt eine Tintenöffnung durch einen Abschnitt des Druckkopfs mit reduzierter Dicke. Die planare Oberfläche befindet sich zwischen der Tintenöffnung und den Tintenausstoßelementen und ist so vorgesehen, dass Tintenblasen ein erhöhtes Volumen, in dem sie sich ausdehnen, besitzen.
Mit ansteigenden Auflösungen der Druckköpfe und kleiner werdender Größe jeder Tintenausstoßkammer und Düse wird ein Verstopfen einer Kammer oder Düse mit einem Tintenteilchen oder einer anderen Verunreinigung immer wahrscheinlicher. Das Verstopfen einer Kammer oder Düse verschlechtert die Qualität des gerade gedruckten Bilds. So besteht Bedarf nach Techniken zum Senken der Wahrscheinlichkeit, dass ein Teilchen eine Kammer oder Düse verstopft.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Druckvorrichtung, wie im beigefügten Anspruch 1 dargelegt ist, bereitgestellt. Weitere Aspekte der Druckvorrichtung sind in den beiliegenden Ansprüchen 2 bis 5 dargelegt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Bilden einer Druckvorrichtung, wie in dem beiliegenden Anspruch 6 dargelegt ist, bereitgestellt. Weitere Aspekte dieses Verfahrens sind in den beiliegenden Ansprüchen 7 bis 9 dargelegt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Ver fahren zum Drucken, wie im beiliegenden Anspruch 10 dargelegt ist, bereitgestellt.
Hierin beschrieben ist ein monolithischer Druckkopf, der unter Verwendung von Integrierte-Schaltung-Techniken gebildet ist. Dünnfilmschichten, die eine resistive Schicht umfassen, sind auf einer oberen Oberfläche eines Siliziumsubstrats gebildet. Die verschiedenen Schichten sind geätzt, um leitfähige Anschlussleitungen zu Heizerwiderstandselementen zu schaffen. Zusätzliche Schichten könnten weitere Funktionen, wie zum Beispiel Passivierung, Wärmeableitung und elektrische Isolierung, durchführen. Piezoelektrische Elemente könnten anstelle der resistiven Elemente verwendet werden.
Eine Öffnungsschicht ist auf der oberen Oberfläche der Dünnfilmschichten gebildet, um die Düsen und Tintenausstoßkammern zu definieren. Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein photodefinierbares Material zur Bildung der Öffnungsschicht verwendet.
Ein Graben könnte in die untere Oberfläche des Substrats geätzt sein, wo das Ätzen eine dünne Siliziummembran unter den Tintenausstoßkammern hinterlässt.
Tintenzuführlöcher sind unter Verwendung eines Rückseitenätzens durch die Siliziummembran gebildet, so dass Tinte aus einem Tintenreservoir, in den Graben, durch die Tintenzuführlöcher und in zugeordnete Tintenausstoßkammern fließen kann. Um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass ein Tintenteilchen verhindert, dass Tinte in eine Tintenkammer eintritt, sind schmale Tintenkanäle derart in die untere Oberfläche der dünnen Siliziummembran geätzt, die zu jedem der Löcher führen, dass, wenn ein Tintenteilchen eine Tintenzuführlochöffnung blockiert, noch immer Tinte in die Kammer gelangen kann, indem sie in den relativ schmalen Kanälen fließt, die in eine Seite des Tintenzuführlochs füh ren. Eine beliebige Anzahl von Kanälen pro Tintenzuführloch kann verwendet werden.
Der resultierende vollständig integrierte thermische Tintenstrahldruckkopf kann mit einer sehr genauen Toleranz hergestellt werden, da die gesamte Struktur monolithisch ist, was die Bedürfnisse für die nächste Generation von Druckköpfen erfüllt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Druckkassette, die einen monolithischen Druckkopf der vorliegenden Erfindung häust.
2, 3, 4, 5A und 6 sind Querschnittsansichten über einen Abschnitt des Druckkopfs entlang einer Linie 2-2 in 1 bei verschiedenen Stufen während der Herstellung des Druckkopfs.
5B ist eine Draufsicht eines Abschnitts des Druckkassetten aus 5B und zeigt die Kanal- und Lochstruktur in der Schicht 22.
7 ist eine Querschnittsansicht des Druckkopfs aus 6, nachdem der Druckkopf aus 6 in einem Drucker befestigt wurde, und stellt Tintenteilchen dar, die eine Tintenzuführlochöffnung blockieren, es jedoch ermöglichen, dass Tinte durch schmale Kanäle, die in der Siliziummembran gebildet sind, und in die Tintenausstoßkammer fließen kann.
8–12 stellen Beispiele alternativer Kanalstrukturen, die in der Siliziummembran gebildet sind, dar.
13 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Tintenstrahldruckers, der den Druckkopf der vorliegenden Erfindung beinhalten kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Typs einer Tintenstrahldruckkassette 10, die die Druckkopfstrukturen der vorliegenden Erfindung beinhalten kann. Die Druckkassette 10 ist der Typ, der eine beträchtliche Menge an Tinte in seinem Körper 12 beinhaltet, eine andere geeignete Druckkassette jedoch kann der Typ sein, der Tinte aus einem externen Tintenvorrat aufnimmt, der entweder an einem sich bewegenden Wagen befestigt oder mit dem Druckkopf über einen flexiblen Schlauch verbunden ist.
Die Tinte wird an einen Druckkopf 14 geliefert. Der Druckkopf 14, der später detailliert beschrieben werden wird, kanalisiert die Tinte in Tintenausstoßkammern, wobei jede Kammer ein Tintenausstoßelement beinhaltet. Elektrische Signale werden an Kontakte 16 geliefert, um die Tintenausstoßelemente einzeln mit Energie zu versorgen, um ein Tintentröpfchen durch eine zugeordnete Düse 18 auszustoßen. Die Struktur und der Betrieb herkömmlicher Druckkassetten sind sehr gut bekannt.
2 ist eine Querschnittsansicht des Druckkopfs aus 1 entlang einer Linie 2-2 in 1. Obwohl ein Druckkopf 300 oder mehr Düsen und zugeordnete Tintenausstoßkammern aufweisen kann, müssen nur Details einer einzelnen Tintenausstoßkammer beschrieben werden, um die Erfindung zu verstehen. Es sollte für Fachleute außerdem zu erkennen sein, dass viele Druckköpfe unter Verwendung herkömmlicher Techniken auf einem einzelnen Siliziumwafer gebildet und voneinander getrennt werden.
In 2 weist ein Siliziumsubstrat 20 eine obere Oberfläche auf, die mit Bor dotiert ist, die als eine mit Bor dotierte Schicht 22 bezeichnet wird. Wie später beschrieben werden wird, ist die mit Bor dotierte Schicht ein Ätz-Stopp für ein nachfolgendes Ätzen des Siliziumsubstrats 20. Die Dicke der mit Bor dotierten Schicht 22 kann abhängig von den Anforderungen des Druckkopfs einen beliebigen Wert zwischen 5 μm und 50 μm aufweisen. Derartige Anforderungen umfassen Strukturzuverlässigkeit sowie Ableiten von Wärme von den Heizerwiderständen. Ein Dotieren einer Siliziumschicht mit Bor zur Verwendung als ein Ätz-Stopp ist auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung gut bekannt.
In 3 sind verschiedene Dünnfilmschichten 24, einschließlich einer resistiven Schicht, über der Schicht 22 gebildet und geätzt. Derartige Dünnfilmschichten sind gut bekannt und können herkömmlich sein. Die verschiedenen strukturierten Dünnfilmschichten führen Funktionen, wie zum Beispiel Bereitstellen elektrischer Isolation von der mit Bor dotierten Schicht 22, Bereitstellen der Heizerwiderstände 25, Bereitstellen eines wärmeleitfähigen Wegs von den Heizerwiderständen 25 zu der Schicht 22, Bereitstellen elektrischer Leiter zu den Heizerwiderständen 25 und Bereitstellen einer Passivierung zum Schutz der Tinte, durch. Details eines Ausführungsbeispiels derartiger Dünnfilmschichten sind in der US-Anmeldung Seriennr. 09/384,817 (jetzt US 6,336,714 ) oder einer beliebigen der anderen verwandten Anmeldungen zu finden.
Die Dünnfilmschichten 24 werden geätzt, um Bereiche der mit Bor dotierten Schicht 22 freizulegen, an denen Tintenzuführlöcher gebildet werden.
Eine Öffnungsschicht 26 wird dann aufgebracht und gebildet. Die Öffnungsschicht 26 kann aus einem aufgeschleuderten Epoxid- (z.B. SU8) oder Polyimid-Material gebildet sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Öffnungsschicht 26 auflaminiert oder durch Siebdruck aufgebracht werden. Die Öffnungsschicht 26 ist bei einem Ausführungsbeispiel etwa 20 μm dick. Die Tintenausstoßkammern 28 und Düsen 18 können durch Photolithographie unter Verwendung einer Tintenausstoßkammermaske und einer separaten Düsenmaske gebildet werden. Unter Verwendung der Düsenmaske wird die photodefinierbare Öffnungsschicht 26 unter Verwendung einer reduzierten Dosis an UV-Licht belichtet, um so die obere Schicht der SU8-Schicht mit Ausnahme von den Orten der zu erzeugenden Düsen effektiv zu härten. Die Öffnungsschicht 26 wird dann unter Verwendung der Tintenausstoßkammermaske mit voller UV-Dosis belichtet, um die vollständige Dicke der Öffnungsschicht 26 in Bereichen, die die Tintenausstoßkammern umgeben, zu härten. Die resultierende belichtete Öffnungsschicht 26 wird dann entwickelt, um die Düsen- und Tintenausstoßkammerabschnitte zu entfernen, die nicht durch die Belichtung mit dem UV-Licht gehärtet wurden. Alternativ können Techniken zum Laserablatieren der Öffnungsschicht 26 verwendet werden, um die Düsen 18 und Tintenausstoßkammern 28 zu bilden. Alternativ kann die Öffnungsschicht 26 unter Verwendung zweier Schichten aus Photoresist, die separat geätzt werden, gebildet werden, um die Tintenausstoßkammern 28 und Düsen 18 zu bilden.
Eine Rückseiten-Hartmaske wird dann durch Bilden einer Schicht aus Siliziumdioxid auf der Rückseitenoberfläche des Wafers, ein darauf folgendes selektives Ätzen der Schicht unter Verwendung herkömmlicher photolithographischer Techniken erzeugt, was Siliziumdioxidabschnitte 34 und 35 hinterlässt.
In 4 ist ein Graben 38 gebildet, der entlang der Rückseite des Substrats 20 verläuft und eine Länge besitzt, die zumindest so lange ist wie die Struktur von Düsen 18 auf der vorderen Oberfläche des Druckkopfs. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Graben 38 unter Verwendung eines Nassätzverfahrens unter Verwendung von Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) als Ätzmittel geätzt, um das gewinkelte Profil zu erzeugen. Andere anisotrope Nass-Ätzmittel könn ten ebenso verwendet werden. (Siehe U. Schnakenberg u.a., TMAHW Etchants for Silicon Micromachining, Tech. Digest, 6 Int. Conf. Solid State Sensors and Actuators (Transducers '91), San Francisco, CA, 24–28. Juni 1991, S. 815–818.) Der Graben 38 könnte sich über die Länge des Druckkopfs erstrecken oder, um die mechanische Festigkeit des Druckkopfs zu verbessern, nur über einen Abschnitt einer Länge des Druckkopfs unterhalb der Tintenausstoßkammern 28 erstrecken. Die mit Bor dotierte Schicht 22 wirkt als ein Ätz-Stopp und verbleibt nach dem TMAH-Ätzvorgang.
In 5A ist der Graben 38 mit einem Photoresist 40 beschichtet und selektiv UV-Licht ausgesetzt. Das Photoresist 40 wird dann entwickelt, um die Tintenzuführkanäle und ein Tintenzuführloch, das zu der Tintenausstoßkammer 28 führt, zu strukturieren.
5B ist eine Ansicht eines Abschnitts der Unterseite der Struktur aus 5A und zeigt die erzeugte Photoresiststruktur für die Tintenzuführkanäle und ein Tintenzuführloch. Die Photoresiststruktur besteht aus einer Struktur 42 für einen oder mehrere Tintenzuführkanäle, die zu einer Struktur 44 führen, um Tintenzuführlöcher durch die Schicht 22 zu bilden. Die Größen der Öffnungen in den Dünnfilmschichten 24 sind in 5B mit gestricheltem Umriss 46 gezeigt.
In 6 wird ein anisotropes Siliziumätzen verwendet, um von der Unterseite der mit Bor dotierten Schicht 22 zu den Dünnfilmschichten 24 zu ätzen. Dies ist ein Trockenätzvorgang. Das Ätzen ist selektiv für Oxid; deshalb sollte die untere Schicht der Dünnfilmschichten 24 eine Feldoxidschicht sein, um als ein Ätz-Stopp zu wirken. Das Ätzen bildet Tintenzuführlöcher 50 und Tintenkanäle 52, die zu der Tintenausstoßkammer 28 führen. Die Tintenkanäle 52 führen in die Seiten der Tintenzuführlöcher 50. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Tintenzuführlöcher, die zuvor in den Dünnfilmschichten 24 gebildet wurden, kleiner als die Tintenzuführlöcher, die in der Schicht 22 gebildet sind, um so eine entspannte Toleranz für den Schritt des Strukturierens des Photoresists 40 wie auch einen Leistungsvorteil zu schaffen. Dies hinterlässt Ablageabschnitte der Dünnfilmschichten 24 über Abschnitten der Tintenzuführlöcher 50.
Die auf dem Siliziumwafer gebildeten Druckköpfe werden dann getrennt und die Druckköpfe werden in einer Druckkassette (1) befestigt oder anderweitig in einen Tintenstrahldrucker eingebaut.
7 zeigt, wie die in der mit Bor dotierten Schicht 22 gebildeten Tintenkanäle 52 zu einem teilchentoleranten Druckkopf führen. In 7 blockieren Feststofftintenteilchen 54 und 55 eine Öffnung eines Tintenzuführlochs 50. Tinte kann jedoch in die Tintenkanäle 52 fließen und gelangt in die Seite des Tintenzuführlochs 50, um so einen angemessenen Tintenfluss zu der Tintenkammer 28 bereitzustellen.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Schicht 22 anstelle eines Aufbringens und Strukturierens des Photoresists 40 in den 5A und 5B selektiv gemäß der in 5B gezeigten Tintenkanal- und Tintenzuführlochstruktur mit Bor dotiert werden. Ein dielektrischer Film wird als die Bordotiermaske verwendet und der undotierte Bereich wird während des TMAH-Ätzens weggeätzt, um die Tintenzuführlöcher 50 und Tintenkanäle 52 in der Schicht 22 zu bilden.
Durch ein Ätzen der Tintenzuführlöcher 50 und Tintenkanäle 52 von der Rückseite können die Größe und die Form der Tintenkanäle und -löcher optimiert werden. Die Tintenzuführlöcher zum Beispiel, die in der Schicht 22 gebildet sind, können etwas größer gemacht werden als die Tintenzuführlöcher in der Dünnfilmschicht 24, um das Fluidverhalten zu verbessern. Außerdem vermeidet ein Verwenden eines Rückseitenätzens gegenüber einer Verwendung eines Vorderseitenätzens zum Ätzen von Löchern in der Schicht 22 vor einer Bil dung der Öffnungsschicht 26 verschiedene Nachteile bei dem Vorderseitenätzen. Derartige Nachteile bei einem Vorderseitenätzen umfassen, dass ein Rückstand von einem Ätzen der Öffnungsschicht 26 in Löchern, die in der mit Bor dotierten Schicht 22 gebildet sind, vor dem Grabenätzen abgelagert wird. Ein derartiger Rückstand kann die Tintenzuführlöcher nach dem TMAH-Ätzen blockieren.
Ein Behalten der mit Bor dotierten Schicht 22 (wird auch als eine Membran bezeichnet) unterhalb der Heizerwiderstände 25 stellt eine hervorragende Wärmesenke zum Ableiten von Wärme von dem Widerstandsbereich bereit.
Eine Passivierungsschicht kann auf die Rückoberfläche des Substrats aufgebracht werden, wenn eine Reaktion des Substrats mit Tinte ein Problem ist.
Die obige Erfindung könnte eine beliebige Tintenkanalstruktur einsetzen, die in der mit Bor dotierten Schicht 22 gebildet ist. Die 8–12 stellen verschiedene Strukturen der Tintenkanäle dar, die anstelle der in 5B gezeigten Struktur eingesetzt werden können. Die Öffnungen in den Dünnfilmschichten 24 sind mit gestricheltem Umriss gezeigt.
Entsprechend umfassen bestimmte Vorteile des oben beschriebenen Vorgangs:

1. Die redundanten Tintenzuführkanalstrukturen machen den Druckkopf teilchentolerant.
2. Die Öffnungen in der mit Bor dotierten Schicht 22 sind durch Photolithographie definiert, unabhängig von den Öffnungen in der Dünnfilmschicht 24, und können so etwas größer gemacht werden als die Öffnungen in den Dünnfilmschichten, um eine Fluidwirksamkeit zu verbessern und die Maskentoleranzen zu entspannen.
3. Die Dünnfilmtintenzuführlöcher können während des Schlitzätzens durch die mit Bor dotierte Schicht 22 geschützt werden, was ein mögliches Unterschneiden der Dünnfilm/Silizium-Grenzfläche durch das Schlitzätzen beseitigt.
4. Da die Öffnung der mit Bor dotierten Schicht 22 durch Photolithographie definiert wird, kann die kritische Öffnungsabmessung viel genauer gesteuert werden als mit einem beliebigen Vorderseitenätzvorgang, der durch viele Faktoren beeinflusst wird, wie zum Beispiel Bordotierung, Dotierungsdiffusion, verschiedene Wärmezyklen, sowie den TMAH-Vorgang.

13 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Tintenstrahldruckers 130 dar, der die Erfindung beinhalten kann. Zahlreiche andere Entwürfe von Tintenstrahldruckern könnten ebenso gemeinsam mit dieser Erfindung verwendet werden. Weitere Details eines Tintenstrahldruckers sind zu finden in dem US-Patent Nr. 5,852,459 von Norman Pawlowski u.a.
Der Tintenstrahldrucker 130 umfasst eine Eingangsablage 132, die Papierblätter (nicht gezeigt) beinhaltet, die unter Verwendung von Rollen 137 durch eine Druckzone 135 weitergeleitet werden, damit auf diese gedruckt wird. Das Papier wird dann zu einer Ausgangsablage (nicht gezeigt) weitergeleitet. Ein bewegbarer Wagen 138 hält Druckkassetten 140–143, die cyanfarbige (C), schwarze (K), magentafarbige (M) bzw. gelbe (Y) Tinte drucken.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden Tinten in austauschbaren Tintenkassetten 146 über flexible Tintenschläuche 148 zu ihren zugeordneten Druckkassetten geliefert. Die Druckkassetten könnten außerdem der Typ sein, der einen wesentlichen Vorrat an Fluid hält, und können nachfüllbar oder nicht nachfüllbar sein. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Tintenvorräte separat von den Druckkopfabschnitten und sind entfernbar an den Druckköpfen in dem Wagen 138 befestigt.
Der Wagen 138 wird durch ein herkömmliches Riemen- und Rollensystem entlang einer Bewegungsachse bewegt und gleitet entlang eines Gleitstabs 150. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Wagen feststehend und ein Array feststehender Druckkassetten druckt auf ein sich bewegendes Blatt Papier.
Drucksignale von einem herkömmlichen externen Computer (z.B. einem PC) werden durch den Drucker 130 verarbeitet, um eine Bitabbildung der zu druckenden Punkte zu erzeugen. Die Bitabbildung wird dann in Abfeuerungssignale für die Druckköpfe umgewandelt. Die Position des Wagens 138 während eines Vor- und Zurückquerens entlang der Bewegungsachse während eines Druckens wird aus einem optischen Codiererstreifen 152 bestimmt, der durch ein photoelektrisches Element auf dem Wagen 138 erfasst wird, um zu bewirken, dass die verschiedenen Tintenausstoßelemente auf jeder Druckkassette selektiv zu der passenden Zeit während einer Wagenbewegung abgefeuert werden.
Der Druckkopf kann resistive, piezoelektrische oder andere Typen von Tintenausstoßelementen verwenden.
Wenn sich die Druckkassetten in dem Wagen 138 über ein Blatt Papier hin- und herbewegen, überlappen sich die durch die Druckkassetten gedruckten Bänder. Nach einer oder mehreren Hin- und Herbewegungen wird das Blatt Papier 134 in einer Richtung in Richtung der Ausgangsablage 136 verschoben und der Wagen 138 fährt mit dem Hin- und Herbewegen fort.
Die vorliegende Erfindung ist gleichermaßen auf alternative Drucksysteme (nicht gezeigt) anwendbar, die alternative Medien und/oder Druckkopfbewegungsmechanismen einsetzen, wie zum Beispiel diejenigen, die eine Splitt- bzw. Gritrad-, Rollenzuführ- oder Trommel- oder Vakuum-Riementechnologie zum Tragen und Bewegen der Druckmedien relativ zu den Druckkopfanordnungen beinhalten. Bei einem Splittradentwurf bewegen ein Splittrad und eine Anpressrolle das Medium entlang einer Achse vor und zurück, während sich ein Wagen, der eine oder mehrere Druckkopfanordnungen trägt, an dem Medium vorbei entlang einer orthogonalen Achse bewegt. Bei einem Trommeldruckerentwurf ist das Medium an einer sich drehenden Trommel befestigt, die entlang einer Achse gedreht wird, während sich ein Wagen, der eine oder mehrere Druckkopfanordnungen trägt, an dem Medium vorbei entlang einer orthogonalen Achse bewegt. Bei sowohl dem Trommel- als auch dem Splittradentwurf wird das Bewegen typischerweise nicht als eine Hin- und Herbewegung durchgeführt, wie dies der Fall für das in 13 dargestellte System ist.
Mehrere Druckköpfe können auf einem einzelnen Substrat gebildet sein. Ferner kann sich ein Array von Druckköpfe über die gesamte Breite einer Seite erstrecken, so dass kein Bewegen der Druckköpfe erforderlich ist; nur das Papier wird senkrecht zu dem Array verschoben.
Zusätzliche Druckkassetten in dem Wagen können andere Farben oder Fixierer umfassen.
Während bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist für Fachleute zu erkennen, dass Veränderungen und Modifizierungen durchgeführt werden können, ohne von dieser Erfindung in ihren breiteren Aspekten, wie in den beiliegenden Zeichnungen definiert ist, abzuweichen, weshalb die beigefügten Ansprüche alle derartigen Änderungen und Modifizierungen, wie sie in den wahren Schutzbereich der Erfindung fallen, wie durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist, innerhalb ihres Schutzbereichs beinhalten sollen.

Claims

Eine Druckvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: einen Druckkopf (14), der einen Abschnitt (20) mit einer ersten Dicke und einen Abschnitt (22) mit einer reduzierten Dicke aufweist; zumindest ein Tintenausstoßelement (25), das über einer ersten Oberfläche des Abschnitts (22) mit reduzierter Dicke liegend gebildet ist; eine Dünnfilmschicht (24) zwischen der ersten Oberfläche des Abschnitts (22) mit reduzierter Dicke und dem zumindest einen Tintenausstoßelement (25); zumindest ein Tintenzuführloch (50), das durch den Abschnitt (22) mit reduzierter Dicke gebildet ist und einen Tintenweg von einer zweiten Oberfläche des Abschnitts (22) mit reduzierter Dicke zu einem jeweiligen Tintenausstoßelement (25) bereitstellt; und zumindest einen Tintenkanal (52), der in dem Abschnitt (22) mit reduzierter Dicke gebildet ist und zu einem jeweiligen Tintenzuführloch führt, wobei der zumindest eine Tintenkanal angepasst ist, um zu ermöglichen, dass Tinte zu dem jeweiligen Tintenausstoßelement (25) fließt, wenn ein Teilchen (54, 55) eine Öffnung des jeweiligen Tintenzuführlochs (50) blockiert, wobei die Dünnfilmschicht (24) für jedes zumindest eine Tintenzuführloch (50) ein Loch auf einer Linie umfasst, die senkrecht zu der Ebene der Dünnfilmschicht (24) ist und durch das Tintenzuführloch (50) läuft; dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnfilmschicht (24) auf einer Linie, die senkrecht zu der Ebene der Dünnfilmschicht (24) ist und durch den zumindest einen Tintenkanal (52) läuft, kein Loch aufweist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Druckkopf (14) einen Graben (38) aufweist, der in demselben gebildet ist, wobei der Abschnitt (22) mit reduzierter Dicke eine Basis des Grabens bildet.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Abschnitt mit reduzierter Dicke eine mit Bor dotierte Schicht (22) ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der zumindest eine Tintenkanal (52) nur einen Tintenkanal für jedes Tintenzuführloch (50) aufweist, wobei jedes Tintenzuführloch (50) eine Breite aufweist, wobei der Tintenkanal (52) eine Breite aufweist, die schmaler ist als die Breite des Tintenzuführlochs (50).
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der zumindest eine Tintenkanal (52) eine Mehrzahl von Tintenkanälen für jedes Tintenzuführloch (50) aufweist, wobei jedes Tintenzuführloch (50) eine Breite aufweist, wobei die Tintenkanäle (52) jeweils eine Breite aufweisen, die schmaler ist als die Breite des Tintenzuführlochs (50).
Ein Verfahren zum Bilden einer Druckvorrichtung, das folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Druckkopfs (14), der einen Abschnitt (20) mit einer ersten Dicke und einen Abschnitt (22) mit einer reduzierten Dicke aufweist; Bilden zumindest eines Tintenausstoßelements (25), das über einer ersten Oberfläche des Abschnitts (22) mit reduzierter Dicke liegt; Bilden einer Dünnfilmschicht (24) zwischen der ersten Oberfläche des Abschnitts (22) mit reduzierter Dicke und dem zumindest einen Tintenausstoßelement (25); Bilden zumindest eines Tintenzuführlochs (50) durch den Abschnitt (22) mit reduzierter Dicke, das einen Tintenweg von einer zweiten Oberfläche des Abschnitts mit reduzierter Dicke zu einem jeweiligen Tintenausstoßelement (25) bereitstellt; und Bilden zumindest eines Tintenkanals (52) in dem Abschnitt (22) mit reduzierter Dicke, der zu einem jeweiligen Tintenzuführloch (50) führt, wobei der zumindest eine Tintenkanal es ermöglicht, dass Tinte zu dem jeweiligen Tintenausstoßelement fließt, wenn ein Teilchen (54, 55) eine Öffnung des jeweiligen Tintenzuführlochs blockiert, wobei das Bilden einer Dünnfilmschicht (24) für jedes zumindest eine Tintenzuführloch (50) ein Bilden eines Lochs in der Dünnfilmschicht auf einer Linie, die senkrecht zu der Ebene der Dünnfilmschicht (24) ist und durch das Tintenzuführloch (50) läuft, umfasst, gekennzeichnet durch ein Nicht-Bilden eines Lochs in der Dünnfilmschicht auf einer Linie, die senkrecht zu der Ebene der Dünnfilmschicht (24) ist und durch den zumindest einen Tintenkanal (52) läuft.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, das ferner ein Bilden eines Grabens (38) in dem Druckkopf (14) aufweist, wobei der Abschnitt (22) mit reduzierter Dicke eine Basis des Grabens bildet.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem das Bereitstellen des Druckkopfs (14) ein Dotieren einer Oberfläche eines Druckkopfsubstrats (20) mit Bor zum nach folgenden Bilden des Abschnitts (22) mit reduzierter Dicke aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem das Bilden zumindest eines Tintenkanals (52) ein Bilden einer Mehrzahl von Tintenkanälen für jedes Tintenzuführloch (50) aufweist, wobei jedes Tintenzuführloch eine Breite aufweist, wobei die Tintenkanäle (52) jeweils eine Breite aufweisen, die schmaler ist als die Breite des Tintenzuführlochs (50).
Ein Verfahren zum Drucken unter Verwendung der Druckvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das folgende Schritte aufweist: Zuführen von Tinte (56) zu der zweiten Oberfläche des Abschnitts mit reduzierter Dicke; Kanalisieren der Tinte in den zumindest einen Tintenkanal (52); Fließenlassen der Tinte (56) durch die Tintenzuführlöcher (50) und in jeweilige Tintenkammern (28), die über dem Abschnitt (22) mit reduzierter Dicke liegend gebildet sind; und Versorgen von Tintenausstoßelementen (25) innerhalb der jeweiligen Tintenkammern (28) mit Energie, um Tinte (56) durch zugeordnete Düsen (18) auszustoßen.