DE602005002108T2

DE602005002108T2 - Verfahren zur Herstellung eines Filters

Info

Publication number: DE602005002108T2
Application number: DE602005002108T
Authority: DE
Inventors: Hiroto C/O Brother Kogyo K.K. Sugahara
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: EP1652678A1; DE602005002108D1; US7497960B2; EP1652678B1; US20060091069A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filters, der einen in einem Fluid enthaltenen Staub entfernt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Filters zum Entfernen von Staub, der in einem korrosiven Fluid wie Tinte oder dergleichen enthaltenen ist, das hervorragende Anti-Abriebseigenschaften und Anti-Korrosionseigenschaften aufweist.
Für den Zweck des Entfernens von in einem Fluid enthaltenen Staub werden weitgehend und auf verschiedenen Gebieten Filter mit einer Mehrzahl von Löchern verwendet, die ermöglichen, dass das Fluid durch sie hindurchgelangen kann, die jedoch nicht ermöglichen, dass Staub durch sie hindurchgelangen kann. Ein Tintenstrahlkopf, z. B., der Tinte aus Düsen ausstößt, weist im Allgemeinen einen Filter mit Löchern auf, deren Durchmesser kleiner sind als die Düsendurchmesser, um zu verhindern, dass Staub die Düsen verstopft und die Tinte nicht mehr aus diesen abgeführt werden kann (z. B. 1 der japanischen Patentoffenlegungsschrift 2004-268454 ). Der Filter von der japanischen Patentoffenlegungsschrift 2004-268454 wird durch Elektroformung gebildet. In andere Worten wird nach dem Ausbilden eines Resist-Musters, das einer Mehrzahl von Löchern an einer Oberfläche eines leitfähigen Substrats entspricht, ein Metall wie Nickel, Kupfer oder dergleichen durch ein Elektro-Abscheidungsverfahren abgeschieden, um eine dünne Metalllage auf den Bereichen des Substrats auszubilden, in denen das Resist-Muster nicht ausgebildet ist, und das Substrat von der Metalllage entfernt, um ein Filter zu erhalten.
Kurzfassung der Erfindung
Wenn das Filter durch Elektroformung gebildet wird, ist das Filtermaterial auf Metalle wie Nickel, Kupfer oder dergleichen, die schlechte Anti-Korrosionseigenschaften aufweisen, begrenzt. Aufgrund dessen kommt es zu Problemen, wenn das Filter in einem korrosiven Fluid wie Tinte oder dergleichen angeordnet ist, wobei sich bei diesen Problemen die Durchmesser der Löcher im Filter allmählich aufgrund der Korrosion vergrößern, und die Staubentfernungsfunktion des Filters sich verschlechtert, und somit die Lebensdauer des Filters verkürzt wird. Zusätzlich kommt es zu Problemen, bei denen sich die Durchmesser der Löcher im Filter allmählich aufgrund eines Abriebs verschlechtern, der sich auftritt, wenn ein Fluid wie Tinte oder dergleichen durch sie hindurchgelangt, sich die Staubentfernungsfunktion des Filters verschlechtert und somit die Lebensdauer des Filters verkürzt wird. Die Verkürzung des Lebensdauer des Filters, die eine Begleiterscheinung von Korrosion und Abrieb ist, ist mit Filtern identisch, die aus einem synthetischen Harzmaterial bestehen. Durch Ausbilden von Löchern mit einem Laserverfahren in einem aus Synthetikharz bestehenden Substrat wird ermöglicht, ein Filter mit mikroskopischen Löchern herzustellen. Weil das Synthetikharz schlechte Anti-Korrosionseigenschaften und Anti-Abriebseigenschaften aufweist, vergrößern sich die Löcher im Filter allmählich aufgrund des Abriebs, der auftritt, wenn Tinte hindurchgelangt, oder aufgrund der durch Tinte bewirkten Korrosion, und somit wird die Lebensdauer des Filters gekürzt.
Es ist im Allgemeinen möglich, ein Filter, das aus einem Metall mit guten Antikorrosionseigenschaften und Antiabriebseigenschaften besteht, durch andere Verfahren als Elektroformung zu bilden. Es ist jedoch im Allgemeinen schwierig, diese Art von Metall mit hoher Präzision zu verarbeiten, und schwierig, ein Filter mit Löchern mit kleinen Durchmessern herzustellen, wie dies im Wesentlichen bei einem Tintenstrahl der Fall ist. Wenn beispielsweise Löcher in einer Platte aus rostfreiem Stahl mit guten Antikonosionseigenschaften mit einem mechanischen Verfahren wie einem Mikrostanzverfahren, Bohrverfahren oder dergleichen gebildet werden, ist es schwierig, eine Mehrzahl von Löchern mit guter Präzision zu bilden, die Durchmesser aufweisen, die kleiner sind als die Durchmesser der Düsen (beispielsweise 10 μm oder weniger).
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Filters mit mikroskopischen Löchern zu schaffen, das in der Lage ist, das Filter, ohne großen Aufwand herzustellen, wobei das Filter sowohl hervorragende Antikorrosionseigenschaften als auch Antiabriebseigenschaften aufweist.
Die vorliegende Erfindung kann als ein Verfahren zur Herstellung eines Filters verkörpert sein. Das Verfahren zur Herstellung eines Filters der vorliegenden Erfindung beinhaltet Verfahrensschritte zum Bilden eines ersten Substrats mit einer Mehrzahl von Löchern und zum Abscheiden von Partikeln aus Keramikmaterial auf einer Seite des ersten Substrats, um eine Keramiklage zu bilden.
In dem vorstehend erwähnten Verfahren ist die Keramiklage auf einer Seite des ersten Substrats ausgebildet. Weil eine Mehrzahl von Löchern auf dem ersten Substrat angeordnet ist, weist die Keramiklage, die in dem vorstehend erwähnten Verfahren gebildet wird, eine Mehrzahl von Löchern auf, die mit dem ersten Substrat identisch sind. Diese Keramiklage kann als Filter verwendet werden.
Wenn ein Keramikmaterial als Filter für ein korrosives Fluid wie Tinte oder dergleichen verwendet wird, wird das Auftreten einer Korrosion erschwert, weil die Antikorrosionseigenschaften von Keramik hoch sind, und zudem auch erschwert, dass sich die Durchmesser der Löcher vergrößern. Abgesehen davon, wird es für die Durchmesser schwierig, sich zu vergrößern, selbst wenn ein Fluid wie Tinte oder dergleichen durch den Filter hindurchgelangt, weil die Antiabriebseigenschaften von Keramik gut sind. In anderen Worten wird die Verschlechterung der Staubentfernungsfunktion des Filters erschwert, und somit kann ein Filter mit einer langen Lebensdauer hergestellt werden.
Weil Keramik einen hohen Härtegrad aufweist, ist es schwierig, mikroskopische Löcher mit hoher Präzision durch ein mechanisches Verfahren in einer Keramikplatte zu bilden. In dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung eines Filters kann jedoch durch Bilden einer Keramiklage auf dem ersten Substrat, das eine Mehrzahl von Löchern aufweist, eine Keramiklage, die eine Mehrzahl von Löchern aufweist, erhalten werden, die mit hoher Präzision ausgebildet sind.
In dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung des Filters kann die Keramiklage vorzugsweise durch ein Sprühnebelabscheidungsverfahren, ein Sputter-Verfahren oder chemische Dampfabscheidung gebildet werden.
Die Partikel aus Keramikmaterial können ohne Weiteres auf einer Seite des ersten Substrats, das eine Mehrzahl von Löchern aufweist, abgeschieden werden, um die Keramiklage durch ein Sprühnebelabscheidungsverfahren, ein Sputter-Verfahren oder ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren zu bilden.
In dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung des Filters beinhaltet das Bilden des ersten Substrats vorzugsweise die Verfahrensschritte des Bildens eines Resist-Musters, das der Mehrzahl von Löchern auf einer Seite eines zweiten Substrats entspricht, des Bildens einer Metalllage auf der einen Seite des zweiten Substrats durch eine Elektro-Abscheidungsverfahren und des Entfernens des zweiten Substrats und des Resist-Musters von der Metallschicht, um das erste Substrat zu bilden.
Die Formen der Löcher des Filters, der durch die vorstehend erwähnten Verfahrensschritte hergestellt wird, werden durch die Formen der Löcher des ersten Substrats bestimmt. Wenn somit die Löcher des ersten Substrats mit hoher Präzision gebildet werden können, können die Löcher des fertig gestellten Filters ebenso mit hoher Präzision gebildet werden.
Wie vorstehend angegeben, können die Löcher des ersten Substrats mit hoher Präzision gebildet werden, indem das erste Substrat durch das Elektro-Abscheidungsverfahren gebildet wird, bei dem das Resist-Muster verwendet wird. Die Präzision der Formen der Löcher des hergestellten Filters kann beibehalten werden.
In dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung des Filters ist es zu bevorzugen, das erste Substrat nach dem Abscheiden der Keramikmaterialpartikel von der Keramiklage zu entfernen, um die Keramiklage zu bilden.
Durch Entfernen des ersten Substrats, nachdem die Keramiklage ausgebildet worden ist, kann die Dicke des gesamten Filters reduziert werden. Durch Reduzieren der Dicke des Filters kann der Widerstand (Druckabfall) eines Fluids wie Tinte oder dergleichen gegenüber einer Strömung durch das Filter reduziert werden.
In dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung des Filters ist es zu bevorzugen, dass nur der mittlere Teil des ersten Substrats von der Keramiklage entfernt wird, und der randständige Teil des ersten Substrats nicht von der Keramiklage entfernt wird, wenn das erste Substrat von der Keramiklage entfernt wird.
Durch Entfernen von nur dem mittleren Teil des ersten Substrats von der Keramiklage und Belassen des randständigen Teils des ersten Substrats auf der Keramiklage, kann ein Filter, von dem der randständige Teil der Keramiklage mit einem steifen Metallrahmen verstärkt ist, erhalten werden. Weil der randständige Teil mit dem steifen Metallrahmen verstärkt ist, geht das Filter nicht so kaputt und ist einfach in der Handhabung bezüglich des Einpassens des Filters in einen Tintenstrahlkopf oder dergleichen.
In dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung des Filters beinhaltet das Entfernen des ersten Substrats von der Keramiklage vorzugsweise die Verfahrensschritte des Bedeckens des randständigen Teils des ersten Substrats an der anderen Seite mit einer Maske und des Entfernens des mittleren Teils des ersten Substrats von der Keramiklage durch Ätzen.
Durch Ätzen des teilweise mit der Maske bedeckten, ersten Substrats kann nur der mittlere Teil des ersten Substrats ohne Weiteres von der Keramiklage entfernt werden.
Alternativ ist es in dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung des Filters zu bevorzugen, Partikel aus Keramikmaterial auf der anderen Seite des ersten Substrats abzuscheiden, um eine zusätzliche Keramiklage zu bilden.
Durch Bedecken beider Seiten des ersten Substrats mit der Keramiklage kann ein Filter erhalten werden, der sowohl eine hohe Festigkeit als auch hervorragende Antikorrosionseigenschaften und Antiabriebseigenschaften aufweist.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahldruckers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht auf einen Tintenstrahlkopf von oben.
3 ist eine Querschnittsansicht, die entlang III-III in 2 erstellt wurde.
4 ist eine Querschnittansicht, die entlang IV-IV in 2 erstellt wurde.
5(a) zeigt den Vorgang des Ausbildens eines Resist-Musters auf einem Substrat gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Filters.
5(b) zeigt eine Elektroabscheidung, um ein erstes Substrat gemäß der Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Filters zu bilden.
5(c) zeigt den Vorgang des Entfernens des zweiten Substrats gemäß der Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Filters.
5(d) zeigt den Vorgang des Bildens der Keramiklage gemäß der Ausführungsform zur Herstellung des Filters.
5(e) zeigt den Vorgang des Entfernens des ersten Substrats gemäß der Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Filters.
6(a) zeigt den Vorgang des Bildens der Keramiklage auf einer Seite des ersten Substrats gemäß einer modifizierten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Filters.
6(b) zeigt den Vorgang des Bildens der Keramiklage auf der anderen Seite des ersten Substrats gemäß der modifizierten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Filters.
7(a) zeigt den Vorgang des Bildens einer Maske gemäß einer modifizierten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Filters.
7(b) zeigt den Vorgang des Ätzens gemäß der anderen modifizierten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Filters.
7(c) zeigt den Vorgang des Entfernens der Maske gemäß der anderen modifizierten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Filters.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Eine Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die Figuren. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem die vorliegende Erfindung ausgeführt wird, um ein Filter von einem Tintenstrahlkopf herzustellen, der Tinte auf die Aufzeichnungsblätter abführt.
Es erfolgt zunächst eine Beschreibung eines Tintenstrahldruckers 100 unter Bezugnahme auf 1. Der Tintenstrahldrucker 100 weist einen Schlitten 101, der in der Lage ist, sich in einer Abtastrichtung (der Richtung von links nach rechts in 1) zu bewegen, einen Serien-Tintenstrahlkopf 1, der auf dem Schlitten 101 angeordnet ist und Tinte auf ein Aufzeichnungsblatt P ausstößt, eine Transportrolle 102, die das Aufzeichnungsblatt P in einer Blattzuführrichtung (der Vorwärtsrichtung von 1) und andere Artikel transportiert, auf. Der Tintenstrahlkopf 1 bewegt sich in der Abtastrichtung zu sammen mit einem Schlitten 101 und stößt Tinte auf das Aufzeichnungsblatt P von seiner unteren Oberfläche aus. Das Aufzeichnungsblatt P, auf das Tinte ausgestoßen wird, wird in der Blattzuführrichtung mittels der Transportwalze 102 abgeführt.
Anschließend erfolgt eine Beschreibung des Tintenstrahlkopfs 1 unter Bezugnahme auf 2 bis 4. Wie in 2 gezeigt ist, weist der Tintenstrahlkopf 1 ein zylindrisches Verbindungselement 42, das mit einer Tintenzuführleitung (die in den Figuren nicht gezeigt ist) verbunden ist, die mit einem Tintentank (der in den Figuren nicht gezeigt ist) verbunden ist, eine Strömungswegeinheit 2 (siehe 3), in der Tintenströmungswege im Inneren gebildet sind, und ein piezoelektrisches Stellglied 3 auf, das auf den oberen Bereich der Strömungswegeinheit 2 laminiert ist. Die von dem Verbindungselement 42 zugeführte Tinte wird von einer Mehrzahl von Düsen 20 ausgestoßen, die auf dem unteren Bereich der Strömungswegeinheit 2 angeordnet sind.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, weist die Strömungswegeinheit 2 eine Hohlraumplatte 10, eine Basisplatte 11, eine Verteilerelementplatte 12 und eine Düsenplatte 13 auf, und diese vier Platten sind sequentiell laminiert und von oben her aneinander befestigt. Darüber hinaus weist das piezoelektrische Stellglied 3 eine Oszillationsplatte 30 auf, und die Oszillationsplatte 30 ist mit dem oberen Bereich der Hohlraumplatte 10 der Strömungswegeinheit 2 geschichtet und fest verbunden.
Wie in 4 gezeigt ist, weist die Düsenplatte 13 Düsen 20 auf. Wie in 2 gezeigt ist, ist die Mehrzahl von Düsen 20 in der Blattzuführrichtung linear ausgerichtet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mehrzahl von Düsen 20 in zwei Reihen ausgerichtet.
Wie in 4 gezeigt ist, weist die Verteilerelementplatte 12 im laminierten Zustand Verbindungslöcher 19 auf, die jeweils mit den entsprechenden Düsen 20 kommunizieren, die auf der Düsenplatte 13 angeordnet sind. Die Basisplatte 11 weist Kommunikationslöcher 16 auf, die jeweils mit den entsprechenden Kommunikationslöchern 19 im laminierten Zustand kommunizieren. Die Hohlraumplatte 10 weist Druckkam mern 14 auf, die jeweils mit den entsprechenden Kommunikationslöchern 16 im laminierten Zustand kommunizieren.
Wie in 2 gezeigt ist sind die Druckkammern 14 im Wesentlichen oval geformt und erstrecken sich entlang der Abtastrichtung. Die Druckkammern 14 kommunizieren mit den Kommunikationslöchern 16 auf einem Ende desselben und kommunizieren mit den Kommunikationslöchern 15, die nachstehend an dessen anderen Ende beschrieben sind.
Wie in 4 gezeigt ist, weist die Basisplatte 11 Kommunikationslöcher 15 auf, die jeweils mit den entsprechenden Druckkammern 14 im laminierten Zustand kommunizieren. Die Verteilerelementplatte 12 weist ein Verteilerelement 17 auf, das mit jeweils einem von der Mehrzahl von Kommunikationslöchern 15 kommuniziert. Für jede von der Mehrzahl von Düsen 20 sind die individuellen Tintenströmungswege 21 innerhalb der Strömungswegeinheit 2 von dem Verteilerelement 17 zu den Düsen 20 über die Druckkammern 14 gebildet.
Wie in 3 gezeigt ist, weist die Oszillationsplatte 30 eine Tintenzuführöffnung 18 auf. Die Tinte wird vom Verbindungselement 42 der Tintenzuführöffnung 18 zugeführt. Die Hohlraumplatte 10 weist ein Kommunikationsloch 40 auf, das mit der Tintenzuführöffnung 18 im laminierten Zustand kommuniziert. Die Basisplatte 11 weist ein Kommunikationsloch 41 auf, das mit dem Kommunikationsloch 40 im laminierten Zustand kommuniziert. Das Verteilerelement 17 der Verteilerelementplatte 12 kommuniziert mit dem Kommunikationsloch 40 im laminierte Zustand. Die von der Tintenzuführöffnung 18 zugeführte Tinte gelangt durch die Kommunikationslöcher 40, 41 und strömt in das Verteilerelement 17. Die in das Verteilerelement 17 geströmte Tinte gelangt durch die jeweiligen Kommunikationslöcher 15 und strömt in die jeweiligen Druckkammern 14. Die in die jeweiligen Druckkammern 14 geströmte Tinte gelangt durch die Kommunikationslöcher 16, 19 und wird den jeweiligen Düsen 20 zugeführt.
Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Filter 43, das aus einem Keramikmaterial wie Aluminiumoxid, Zirkonerde, Siliziumnitrid, Siliziumcarbonat und dergleichen besteht und dessen Dicke extrem gering ist (z. B. etwa 5–10 um), zwischen der Oszillationsplatte 30 und dem Verbindungselement 42 angeordnet. Das Filter 43 weist eine Mehrzahl von Löchern 43a auf, durch die Tinte gelangt. Die Durchmesser der Mehrzahl von Löchern 43a sind kleiner (z. B. etwa 10 μm) als der Durchmesser der Düsen 20, die Tinte abführen (z. B. etwa 20 μm). Aufgrund dessen wird ein Staub, der in der Tinte enthalten ist, die dem Verteilerelement 17 vom Tintentank zugeführt wird, zuverlässig entfernt, und verhindert, dass der Staub die Düsen 20 verstopft und die Tinte nicht mehr von den Düsen 20 abgeführt werden kann.
Wenn ein Metallmaterial oder ein Synthetikharzmaterial als Filter 43 verwendet wird, weiten sich die Löcher 43a aus, und dabei verschlechtert sich allmählich die Staubentfernungsfunktion des Filters 43 mit der Verwendung des Tintenstrahlkopfs 1 aufgrund des Abriebs des Filters 43, da durch die Löcher 43a Tinte strömt, oder der Korrosion des Filters 43 infolge der Tinte. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch das Filter 43 mit einem Keramikmaterial ausgebildet, das gute Anti-Abriebeigenschaften und Anti-Korrosionseigenschaften aufweist. Aufgrund dessen ist es für die Löcher 43a schwierig, sich aufgrund des Abriebs und der Korrosion zu vergrößern, und somit bleibt die Verschlechterungsrate der Staubentfernungsfunktion gering, und das Filter 43 wird daher langlebig sein. Das Verfahren, mit dem das Filter 43 hergestellt wird, wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Anschließend erfolgt eine Beschreibung des piezoelektrischen Stellglieds 3. Wie in 3 und 4 gezeigt ist, weist das piezoelektrische Stellglied 3 die Oszillationsplatte 30, eine piezoelektrische Lage 31, die auf der oberen Oberfläche der Oszillationsplatte 30 ausgebildet ist, und eine Mehrzahl von individuellen Elektroden 32 auf, die auf der oberen Oberfläche der piezoelektrischen Lage 31 ausgebildet sind. Wie in 2 gezeigt ist, sind die individuellen Elektroden 32 in Positionen ausgebildet, die der jeweiligen Mehrzahl von Druckkammern 14 der Strömungswegeinheit 2 entsprechen.
Die Oszillationsplatte 30 ist eine Metallplatte und dient als gemeinsame Elektrode, die der Mehrzahl von individuellen Elektroden 32 zugewandt ist und ein elektrisches Feld in der piezoelektrischen Lage 31 zwischen den individuellen Elektroden 32 und der Oszillationsplatte 30 erzeugt. Die Oszillationsplatte 30 ist auf Masse geschaltet und wird im Massezustand beibehalten.
Die piezoelektrische Lage 31 ist auf der oberen Oberfläche der Oszillationsplatte 30 ausgebildet, und deren Hauptbestandteil ist ein Bleizirkonat-Titanat (PZT), bei dem es sich um eine feste Lösung aus Bleititanat und Bleizirkonat handelt und das zudem ein ferroelektrischer Stoff ist.
Die individuellen Elektroden 32 sind plattenförmige Elemente, die aus einem leitfähigen Material bestehen, und die, wie in 2 gezeigt ist, eine flache ovale Form aufweisen, die geringfügig kleiner ist als die Druckkammern 14. In der Draufsicht von 2 ist die Mehrzahl der individuellen Elektroden 32 jeweils in Bereichen angeordnet, die zu den mittleren Bereichen der entsprechenden Druckkammern 14 gerichtet sind. Ferner sind Anschlüsse 34 auf den Enden der einzelnen Elektroden 32 ausgebildet. Wie in 4 gezeigt ist, sind die Anschlüsse 35 mit der Treiber-IC 37 über flexible Verdrahtungselemente (die in den Figuren nicht gezeigt sind), wie eine flexible Druckverdrahtungsplatte und dergleichen, elektrisch verbunden, und von der Treiber IC 37 wird auf die Mehrzahl der einzelnen Elektroden 32 über die Anschlüsse 35 selektiv eine Treiberspannung angelegt.
Anschließend erfolgt eine Beschreibung des Betriebs des piezoelektrischen Stellglieds 3. Wenn eine Treiberspannung von der Treiber-IC 37 selektiv an die Mehrzahl der individuellen Elektroden 32 angelegt wird, ist das elektrische Potential der individuellen Elektroden 32, an die die Treiberspannung angelegt wird, anders als das elektrische Potential der Oszillationsplatte 30, die im Massezustand beibehalten wird, und in der vertikalen Richtung von 4 wird ein elektrisches Feld in der piezoelektrischen Lage 31 erzeugt, die zwischen den individuellen Elektroden 32 und der Oszillationsplatte 30 angeordnet ist. Durch Erzeugen eines elektrischen Felds wird die piezo elektrische Lage 31 in der vertikalen Richtung von 4 polarisiert, und kontrahiert in der Richtung senkrecht zur Polarisierungsrichtung. Mit der Kontraktion der piezoelelektrischen Lage 31 erfolgt ein Biegen der Oszillationsplatte 30, und die Oszillationsplatte 30 verformt sich, so dass sie auf der Seite der Druckkammer 14 konvex geformt ist. Der Hohlraum innerhalb der Druckkammern 14 wird reduziert, die innerhalb der Druckkammern 14 befindliche Tinte wird unter Druck gesetzt, und die Tinte wird aus den Düsen 20, die mit den Druckkammern kommunizieren, ausgestoßen.
Anschließend erfolgt eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des aus Keramik gefertigten Filters 43 unter Bezugnahme auf 5.
Wie in 5(a) gezeigt ist, wird zunächst ein Photoresist-Muster 51 auf einer Seite eines zweiten Substrats 50 gebildet. Ein leitfähiges Material wie rostfreier Stahl, ein Siliziumwafer und dergleichen, wird als das zweite Substrat 50 verwendet. Das Photoresist-Muster 51 ist auf den Bereichen gebildet, in denen gewünscht ist, dass Löcher in einem ersten Substrat 52 ausgebildet sind.
Anschließend wird, wie in 5(b) gezeigt ist, eine Elektro-Abscheidung auf dem zweiten Substrat 50 ausgeführt. Ein Metall wie Nickel, Kupfer oder dergleichen wird auf den Bereichen abgeschieden, in denen das Photoresist-Muster 51 nicht ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine Metalllage 60 mit einer Mehrzahl von Löchern 52a auf dem zweiten Substrat 50 gebildet.
Wie in 5(c) gezeigt ist, wird anschließend das zweite Substrat 50 und das Photoresist-Muster 51 von der Metalllage 60 entfernt, und das erste Substrat 52 wird erhalten. Wie vorstehend angegeben, kann durch Zuhilfenahme eines Elektro-Abscheidungsverfahrens, bei dem das Photoresist-Muster 51 verwendet wurde, ein erstes Substrat 52 mit extrem kleinen Löchern 52a von etwa 10 μm im Durchmesser ohne Weiteres erzeugt werden.
Wie in 5(d) gezeigt ist, werden anschließend Partikel aus einem Keramikmaterial wie Aluminiumoxid, Zirkonerde, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid und dergleichen auf der Oberfläche des ersten Substrats 52 (der Metalllage 60), von dem das zweite Substrat 50 entfernt wurde, abgeschieden, und eine Keramiklage 60 wird gebildet. Die Keramiklage 61 kann beispielsweise durch ein Sprühnebelabscheidungsverfahren (AD-Verfahren) gebildet werden, bei dem extrem kleine Partikel aus Keramikmaterial, die mit einem Trägergas gemischt sind, auf das Substrat 52 gesprüht werden, um zu bewirken, dass sie mit demselben bei hoher Geschwindigkeit kollidieren, um dadurch auf dem ersten Substrat 52 abgeschieden zu werden. Oder es können ein Sputter-Verfahren oder ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren) verwendet werden, um die Keramiklage 61 zu bilden. Auf diese Weise kann eine extrem dünne Keramiklage 61 mit einer Dicke von etwa 5–10 μm gebildet werden.
Die Mehrzahl der Löcher 52a sind im ersten Substrat 52 (Metalllage 60) gebildet, und die Partikel aus Keramikmaterial werden nicht in den Positionen dieser Löcher abgeschieden. Somit weist die Keramiklage 61, die gebildet wird, Löcher 43a auf, die in den Positionen gebildet sind, die den Löchern 52a des ersten Substrats 52 entsprechen.
Wie in 5(e) gezeigt ist, wird schließlich das erste Substrat 52 (Metalllage 60) von der Keramiklage 61 durch Ätzen mit Salzsäure oder dergleichen entfernt, um das Filter 43 zu erhalten. Die Keramiklage 61 wird auf eine hohe Temperatur erwärmt, bei der die Partikel des Keramikmaterials gesintert werden. Das erste Substrat 52 kann vor oder nach dem Erwärmen der Keramiklage 61 entfernt werden.
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Filters 43 wird ein Filter 43 erhalten, der aus Keramikmaterialien besteht, die in Bezug auf die Tinte sowohl hervorragende Antiabriebeigenschaften als auch Antikorrosionseigenschaften aufweisen. Zur Vergrößerung der Löcher 43a des Filters 43 wird ein Auftreten einer solchen Vergrößerung aufgrund von Abrieb oder Korrosion erschwert. Eine Verschlechterung der Staubentfernungsfunktion des Filters 43 wird erschwert, und somit weist das Filter 43 eine lange Lebensdauer auf. Zusätzlich kann das Filter 43 bei geringem Aufwand hergestellt werden, und die Herstellungskosten sind dementsprechend gering.
Weil die Härte des Keramikmaterials hoch ist, wird die Ausführung eines mechanischen Verfahrens wie eines Bohrverfahrens oder dergleichen auf einer keramischen Platte äußerst schwierig. Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Filters der vorliegenden Ausführungsform kann eine Keramiklage 61 mit einer Mehrzahl von Löchern 43a ohne Weiteres auf der glatten Oberfläche der Metalllage 60 mit einer Mehrzahl von Löchern 52a gebildet werden, indem eine Keramiklage 61 durch das AD-Verfahren, das Sputter-Verfahren oder das CVD-Verfahren gebildet wird.
Durch Verwendung des AD-Verfahrens, Sputter-Verfahrens oder des CVD-Verfahrens kann eine extrem dünne Keramiklage 61 gebildet werden. In dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung kann, nachdem die Keramiklage 61 gebildet worden ist, die Gesamtdicke des Filters 43 durch Entfernen der Metalllage 60 von der Keramiklage 61 weiter reduziert werden. Das auf diese Weise hergestellte Filter 43 weist einen extrem geringen Strömungswiderstand (Druckabfall) auf, wenn es von Tinte durchströmt wird.
Wenn die Luftblasen, die eine schädliche Einwirkung auf die Tintenabführvorgänge haben, in den individuellen Tintenströmungswegen 21 vermischt werden, die die Druckkammern 14 (siehe 4) beinhalten, wird die Tinte einer Zwangsunterdrucksetzung unterzogen und zusammen mit den Luftblasen von den Düsen 20 abgeführt. In anderen Worten sind die Luftblasen einfacher abzuführen, wenn der Druckabfall der Tinte im Filter 43 gering ist, weil die Geschwindigkeit der Tinte, die von der Düse 20 abgeführt wird, zunimmt.
Anschließend erfolgt eine Beschreibung von modifizierten Beispielen, wobei der vorstehend angeführten Ausführungsform verschiedene Modifizierungen hinzugefügt wurden. Bereiche mit der gleichen Zusammensetzung wie die vorstehende Ausfüh rungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf deren Beschreibungen mit dementsprechend verzichtet.
(Modifizierungsbeispiel 1)
In der vorstehend erwähnten Ausführungsform wird das gesamte erste Substrat 52 von der Keramiklage 61 entfernt, nachdem das erste Substrat 52 (Metalllage 60) zum Ausbilden der Keramiklage 61 verwendet worden ist. Es ist jedoch möglich, dass nur der mittlere Teil des ersten Substrats 52 entfernt wird, und der randständige Teil des ersten Substrats 52 belassen wird. Wie in 5(d) gezeigt ist, kann die Keramiklage 61 auf einer glatten Oberfläche (unteren Oberfläche) des ersten Substrats 52 gebildet werden, und dann wird, wie in 7(a) gezeigt ist, eine Maske 72 auf der anderen Oberfläche (oberen Oberfläche) des ersten Substrats 52 gebildet. Die Maske 72 ist so ausgebildet, dass nur der randständige Teil des ersten Substrats 52 durch die Maske 72 bedeckt ist. Wie in 7(b) gezeigt ist, wird anschließend das Substrat 52 geätzt. Der mittlere Teil des ersten Substrats 52, auf dem die Maske 72 nicht gebildet ist, wird von der Keramiklage 61 entfernt. In diesem Fall kann ein Filter 73, dessen mittlerer Teil mit einem steifen Metallrahmen verstärkt wird, erhalten werden. Das Filter 73 ist schwer zu zerstören und leicht in der Handhabung zum Einpassen innerhalb des Tintenstrahlkopfs 1. Zusätzlich ist es zudem möglich, wie in 7(c) gezeigt ist, die Maske 72 zu entfernen, nachdem der mittlere Teil des ersten Substrats 52 entfernt worden ist.
(Modifizierungsbeispiel 2)
In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wird das erste Substrat 52 von der Keramiklage 61 entfernt, nachdem das erste Substrat 52 (Metalllage 60) verwendet wurde, um die Keramiklage 61 zu bilden. Auf das Entfernen des ersten Substrats 52 kann jedoch verzichtet werden. In diesem Fall nimmt die Dicke des gesamten Filters aufgrund der Dicke des ersten Substrats 52 zu. Eine Lage aus Keramikmaterial, deren Dauerhaftigkeit im Allgemeinen niedrig ist, kann mittels des ersten Substrats 52 ver stärkt werden, das aus einem Metallmaterial wie Nickel, Kupfer oder dergleichen besteht, und somit nimmt die Festigkeit des Filters zu.
(Modifizierungsbeispiel 3)
Wie in 6(a) gezeigt ist, kann eine Keramiklage 70 auf einer glatten Oberfläche (unteren Oberfläche) des ersten Substrats 52 gebildet sein, und dann kann das gesamte erste Substrat 52, wie in 6(b) gezeigt ist, mit der Keramiklage 70 beschichtet werden, indem ein Keramikmaterial auf einer anderen Oberfläche (oberen Oberfläche) des ersten Substrats, das eine leicht gerundete Form angenommen hat, und auf der inneren Oberfläche der Löcher 52a abgeschieden wird. In diesem Fall kann ein Filter 43A erhalten werden, das sowohl hervorragende Anti-Abriebs- als auch Antikorrosionseigenschaften und einen hohen Festigkeitsgrad aufweist, weil das gesamte erste Substrat 52, das aus Metall gefertigt ist, das einen hohen Festigkeitsgrad aufweist, mit der Keramiklage 70 beschichtet ist, die gute Antiabriebs- und Antikorrosionseigenschaften aufweist.
(Modifizierungsbeispiel 4)
Die vorstehend erwähnte Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem die vorliegende Erfindung auf ein Filter eines Tintenstrahlkopfs angewendet wurde, jedoch, weil die Antikorrosionseigenschaften des Filters der vorliegenden Erfindung hoch sind, kann das Filter in verschiedenen Vorrichtungen verwendet werden, die verschiedene andere Fluida außer Tinte verwenden, die ein korrosives Fluid enthalten (nicht nur Fluida wie Wasser usw., sondern auch Gase wie Luft und dergleichen).

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Filters, das folgende Schritte beinhaltet: Ausbilden eines ersten Substrats, das eine Mehrzahl von Löchern aufweist; und Abscheiden von Partikeln aus einem keramischen Material auf einer Seite des ersten Substrats, um eine keramische Lage auszubilden, die die Mehrzahl von Löchern aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die keramische Lage durch ein Sprühnebelabscheidungs-Verfahren, ein Sputter-Verfahren oder ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Ausbildens des ersten Substrats folgende Schritte beinhaltet: Ausbilden eines Resist-Musters entsprechend der Mehrzahl von Löchern auf einer Seite eines zweiten Substrats; Ausbilden einer Metalllage auf der einen Seite des zweiten Substrats durch ein Elektroabscheidungsverfahren; und Entfernen des zweiten Substrats und des Resist-Musters von der Metalllage, um das erste Substrat auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner ein Entfernen des ersten Substrats von der keramischen Lage beinhaltet, nachdem das Abscheiden der Partikel aus keramischem Material ausgeführt worden ist, um die keramische Lage auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei nur ein mittlere Teil des ersten Substrats von der keramischen Lage entfernt wird und ein peripherer Teil des ersten Substrats beim Entfernen des ersten Substrats von der keramischen Lage nicht von der keramischen Lage entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Entfernen des ersten Substrats von der keramischen Lage folgende Schritte beinhaltet: Bedecken der peripheren Teils des ersten Substrats an der anderen Seite durch eine Maske; und Entfernen des mittleren Teils des ersten Substrats von der keramischen Lage durch Ätzen.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner das Abscheiden von Partikeln aus keramischem Material auf der anderen Seite des ersten Substrats beinhaltet, um eine zusätzliche keramische Lage auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Entfernen des ersten Substrats von der keramischen Lage beinhaltet, nachdem das Abscheiden der Partikel aus keramischem Material ausgeführt worden ist, um die keramische Lage auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei nur ein mittlerer Teil des ersten Substrats von der keramischen Lage entfernt wird und ein peripherer Teil des ersten Substrats nicht von der keramischen Lage entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Entfernen des ersten Substrats von der keramischen Lage folgende Schritte beinhaltet: Bedecken des peripheren Teils des ersten Substrats an der anderen Seite durch eine Maske; und Entfernen des mittleren Teils des ersten Substrats von der keramischen Lage durch Ätzen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Abscheiden von Partikeln aus keramischem Material auf der anderen Seite des ersten Substrats beinhaltet, um eine zusätzliche keramische Lage auszubilden.