DE69915771T2

DE69915771T2 - Mikrospritzvorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE69915771T2
Application number: DE69915771T
Authority: DE
Inventors: Byung-sun Paldal-gu Ahn; Zukov Andrey Aleksandrovich; Dunaev Boris Nikolaevich
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1999-11-03
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: CN1253040A; RU2144470C1; EP0999054A2; DE69915771D1; JP3269050B2; EP0999054B1; JP2000141665A; EP0999054A3; US6270197B1; KR100288699B1; KR20000034820A; CN1094424C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Fachgebiet von Mikrospritzvorrichtungen und von Tintenstrahldruckköpfen und insbesondere auf Mikrospritzvorrichtungen mit Membran. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Herstellen von solchen Mikrospritzvorrichtungen.
Allgemein bezieht sich eine Mikrospritzvorrichtung auf eine Vorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, Druckpapier, einen menschlichen Körper oder Motorfahrzeuge mit einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge zu versorgen, zum Beispiel mit Druckfarbe, pharmazeutischer Flüssigkeit oder Benzin, wobei ein Verfahren verwendet wird, bei dem eine vorbestimmte Menge von elektrischer Energie oder von Wärmeenergie auf die vorher angeführte Flüssigkeit zur Wirkung kommt und eine volumetrische Transformation der Flüssigkeit erzeugt. Dieses Verfahren erlaubt das Ausbringen einer kleinen Flüssigkeitsmenge auf ein spezifisches Objekt.
In letzter Zeit haben Weiterentwicklungen in der Elektrotechnik und der Elektronik die schnelle Entwicklung solcher Mikrospritzvorrichtungen ermöglicht. Somit werden Mikrospritzvorrichtungen umfassend im täglichen Leben verwendet. Ein Beispiel für die Verwendung von Mikrospritzvorrichtungen im täglichen Leben ist der Tintenstrahldrucker.
Der Tintenstrahldrucker ist eine Form einer Mikrospritzvorrich tung, die sich von den herkömmlichen Rasterdruckern in der Fähigkeit des Ausführens von Druckarbeiten in verschiedenen Farben unter Verwendung von Patronen unterscheidet. Weitere Vorteile von Tintenstrahldruckern gegenüber den Rasterdruckern sind geringerer Lärm und erhöhte Druckqualität. Aus diesen Gründen gewinnen Tintenstrahldrucker immens an Beliebtheit.
Ein Tintenstrahldrucker weist allgemein einen Druckkopf mit Düsen auf, die einen sehr kleinen Durchmesser haben. In einem solchen Tintenstrahldruckkopf wird die Druckfarbe, die sich anfänglich im flüssigen Zustand befindet, durch Ein- oder Ausschalten eines elektrischen Signals, das von einer externen Vorrichtung geliefert wird, in einen Blasenzustand umgewandelt. Darauf wird die blasenförmige Druckfarbe gespritzt, um so eine Druckarbeit auf einem Druckpapier auszuführen.
Beispiele für die Konstruktion und den Betrieb von verschiedenen dem Stand der Technik entsprechenden Tintenstrahldruckköpfen sind aus den folgenden US-Patenten ersichtlich. US-Patent Nr. 4,490,728, erteilt an Vaught u. a., mit dem Titel „Wärme-Tintenstrahldrucker„ beschreibt einen Basis-Druckkopf. US-Patent Nr. 4,809,428, erteilt an Aden u. a., mit dem Titel „Dünnschichtvorrichtung für einen Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zum Herstellen desselben„ und US-Patent Nr. 5,140,345, erteilt an Komuro, mit dem Titel „Verfahren zum Herstellen eines Substrats für einen Flüssigkeitsstrahl-Schreibkopf und nach dem Verfahren hergestelltes Substrat„ beschreiben Herstellungsverfahren für Tintenstrahldruckköpfe. US-Patent Nr. 5,274,400, erteilt an Johnson u. a., mit dem Titel „Druckfarben-Pfadgeometrie für den Hochtemperaturbetrieb von Tintenstrahldruckköpfen„ beschreibt das Verändern der Abmessungen des Druckfarbenzuführungskanals, um fluidischen Strömungswiderstand zu erzeugen. US-Patent Nr. 5,420,627, erteilt an Keefe u. a., mit dem Titel „Tintenstrahldruckkopf„ offenbart eine spezielle Druckkopfkonstruktion.
In einem solchen herkömmlichen Tintenstrahldruckkopf wird eine hohe Temperatur, die durch eine Wärmewiderstandsschicht erzeugt wird, verwendet, um die Druckfarbe auszustoßen. Hierbei können, wenn die in einer Flüssigkeitskammer enthaltene Druckfarbe über eine längere Zeit einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, thermale Veränderungen in den Bestandteilen der Druckfarbe die Lebensdauer der Vorrichtung wesentlich verringern.
Kürzlich ist, um das vorher angeführte Problem zu überwinden, ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem eine substratförmige Membran durch den Dampfdruck einer eine Heizkammer füllenden Arbeitsflüssigkeit betätigt wird. Somit wird die in der Flüssigkeitskammer enthaltene Druckfarbe gleichmäßig abgegeben.
In diesem Fall kann ein direkter Kontakt zwischen der Druckfarbe und der Heizwiderstandsschicht vermieden werden, da zwischen Flüssigkeitskammer und Heizwiderstandsschicht eine Membran eingesetzt ist. Somit können thermale Veränderungen in der Druckfarbe minimiert werden. Beispiele dieses Typs eines Druckkopfes sind in US-A-4,480,259 und in EP-A-0 841 166 offenbart.
In dem vorher angeführten, eine Membran enthaltenden Druckkopf wird die Membran durch einen Dampfdruck ausgedehnt und zusammengezogen, der von der Arbeitsflüssigkeit geliefert wird, die sich in der Heizkammer befindet und wird somit im Volumen transformiert. Folglich wird ein Stoß vorbestimmter Stärke auf die in der Flüssigkeitskammer enthaltene Druckfarbe abgegeben, so dass die Druckfarbe auf das externe Druckpapier ausgestoßen werden kann. Hierbei erfolgt die vorher angeführte Volumentransformation der Membran gleichzeitig über die gesamte Membran.
Weil die Membran während des Betriebs häufig in ihrem Volumen transformiert wird, kann, wenn die Membran aus Nickel hergestellt ist, auf Grund der Stoßabgabe oder auf Grund von betrieblichen Elastizitätskennwerten (d. h. der Rückstellkraft in den Ursprungs zustand) von Nickel, ein schwacher Teil der Membran wellig werden. Das kann insbesondere in dem Bereich der Membran erfolgen, der nicht durch die Struktur der Heizkammer gestützt wird.
Darüber hinaus ist der vorher angeführte, nicht durch die Struktur der Heizkammer gestützte Teil ein Hauptbetriebsteil der Membran, welches die Druckfarbe nach oben stößt. Daher werden, wenn ein Wellen in einem solchen Hauptbetriebsteil erfolgt, die mechanischen Kennwerte der Membran wesentlich verschlechtert oder verändert.
Andererseits ist, wenn zum Beispiel eine Membran aus Polyimid hergestellt ist, unter Berücksichtigung der Beanspruchungs- oder der Adhäsionskennwerte (mit der Heizkammer oder der Flüssigkeitskammer) dieses Materials, der Hauptbetriebsteil der Membran in der Lage dehnbar zu bleiben und er kann eine Verformung, zum Beispiel ein Wellen bis zu einem bestimmten Ausmaß, überdauern. Die Stoßabgabekennwerte und die betriebliche Elastizität sind für Polyimid jedoch äußerst schwach. Daher kann der Hauptteil der Membran nicht schnell auf die Erzeugung von Dampfdruck von der Heizkammer reagieren, wodurch der gleichmäßige Betrieb des Druckfarbenausstoßes gestört wird.
Somit ist die Gesamtdruckleistung des Tintenstrahldruckkopfes wesentlich verringert.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Mikrospritzvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Mikrospritzvorrichtung mit verbesserter Spritzleistung zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der Erfindung, eine Mikrospritzvorrichtung zur Verfügung zu stellen, in welcher eine Beschädigung der Membran vermieden wird.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der Erfindung, eine Mikrospritzvorrichtung zur Verfügung zu stellen, in der die mechanischen Kennwerte der Membran verbessert sind.
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Mikrospritzvorrichtung zur Verfügung, mit:
einem Substrat;
einer Schutzschicht, die auf dem Substrat gebildet ist;
einer Heizwiderstandsschicht, die auf einem Bereich der Schutzschicht gebildet ist, um eine Heizkammer zu erhitzen;
einer Elektrodenschicht, die auf der Schutzschicht gebildet ist und die Kontakt mit der Heizwiderstandsschicht hat, um ein elektrisches Signal an die Widerstandsschicht zu übertragen;
einer Heizkammergrenzschicht, die auf der Elektrodenschicht gebildet ist und die die Heizwiderstandsschicht umschließende Heizkammer definiert, wobei die Heizkammer eine Achse hat und wobei die Heizkammer zum Bereitstellen einer Arbeitsflüssigkeit zum Bereithalten einer Arbeitsflüssigkeit vorgesehen ist;
einer Membran, die auf der Heizkammergrenzschicht gebildet ist, um Volumenänderungen der Flüssigkeit in der Heizkammer weiterzugeben, wobei die Membran aufweist:
einen organischen Film, der über der gesamten Heizkammergrenzschicht gebildet ist und die Heizkammer bedeckt; und
einen Stoßfilm, der über einem Bereich des organischen Films gebildet ist, wobei der Stoßfilm auf der Achse der Heizkammer zentriert ist;
eine Flüssigkeitskammergrenzschicht, die auf einem Bereich der Membran gebildet ist und eine Flüssigkeitskammer definiert, wobei die Flüssigkeitskammer koaxial mit der Heizkammer und dem Zentrum des Stoßfilms ist; und
eine Düsenplatte, die auf der Flüssigkeitskammergrenzschicht gebildet ist, wobei die Düsenplatte eine Düse hat, die koaxial mit der Flüssigkeitskammer ist.
Um die vorher angeführten Aufgaben zu erfüllen und um andere Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist der Hauptbetriebsteil einer Membran so strukturiert, dass er zwei Bereiche aufweist: einen Stoßfilmbereich mit hohen Stoßabgabe- und Betriebselastizitätskennwerten, zum Beispiel einen Nickel-Filmbereich, und einen organischen Filmbereich mit hohen Ausdehnungs- und Zusammenziehungskennwerten, zum Beispiel einen Polyimid-Filmbereich. Die vorher angeführten beiden Bereiche dienen als Stoßabgabemedium, um die Druckfarbe kräftig nach oben zu stoßen, als ein schnelles Initialisierungsmedium und als ein Gelenk zum Zerstreuen und Eliminieren von Spannungen, um dadurch ein Wellen der Membran zu verhindern. Außerdem kann eine Membran, die einen solchen vergrößerten Hauptbetriebsteil aufweist, Spannungen überdauern und während des Betriebs gut reagieren. Im Ergebnis dessen kann eine wesentlich erhöhte Spritzleistung erhalten werden.
Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nun, lediglich in Form eines Beispiels, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen in
1 eine Perspektivansicht, welche einen Tintenstrahldruckkopf einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine Querschnittsansicht eines Tintenstrahldruckkopfes, geschnitten entlang II-II von 1;
3 eine Ansicht einer Membran gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung von oben;
4 eine Querschnittsansicht, die einen ersten Arbeitsvorgang eines Tintenstrahldruckkopfes der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 eine Querschnittsansicht, die einen zweiten Arbeitsvorgang eines Tintenstrahldruckkopfes der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 eine Querschnittsansicht, die einen ersten Arbeitsvorgang einer Membran gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 eine Querschnittsansicht, die einen zweiten Arbeitsvorgang einer Membran gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 eine Perspektivansicht, welche einen Tintenstrahldruckkopf einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
9a bis 9d Querschnittsansichten, welche ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahldruckkopfes gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellen;
10a bis 10d Querschnittsansichten, welche ein Verfahren zum Herstellen einer Membran gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellen;
11a und 11b Querschnittsansichten, welche ein Verfahren zum Herstellen einer Membran gemäß einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellen; und
12a bis 12e Querschnittsansichten, welche ein Verfahren zum Herstellen einer Membran gemäß einer fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellen.
Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, sind in einem Tintenstrahldruckkopf der vorliegenden Erfindung eine Schutzschicht 2 aus SiO₂ auf einem Substrat 1, das aus Si besteht, und eine Heizwiderstandsschicht 11, die mit Elektroenergie beheizt wird, die von einer externen Vorrichtung angelegt wird, auf der Schutzschicht 2 und eine Elektrodenschicht 3 für das Liefern der Elektroenergie, die von einer externen Vorrichtung an die Heizwiderstandsschicht angelegt wird, auf der Heizwiderstandsschicht 11 gebildet. Die Elektrodenschicht 3 ist mit einer gemeinsamen Elektrode 12 verbunden und die von der Elektrodenschicht 3 gelieferte Energie wird durch die Heizwiderstandsschicht 11 in Wärme umgewandelt.
Indessen ist eine Heizkammer 4, die an eine Heizkammergrenzschicht 5 angrenzt, auf der Elektrodenschicht 3 so gebildet, dass die Heizwiderstandsschicht 11 bedeckt ist. Die durch die Heizwiderstandsschicht 11 erzeugte Wärmeenergie wird zu der Heizkammer 4 geliefert. Die Heizkammer 4 ist mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt, von der ein Dampfdruck erzeugt wird. In Betrieb wird die Arbeitsflüssigkeit durch die von der Heizwiderstandsschicht 11 gelieferte Wärmeenergie schnell verdampft. Weiterhin wird der durch die Verdampfung der Arbeitsflüssigkeit erzeugte Dampfdruck einer Membran 20 zugeführt, die auf der Heizkammergrenzschicht 5 gebildet ist.
Darauf wird auf der Membran 20 eine Flüssigkeitskammer 9, die an eine Flüssigkeitskammergrenzschicht 7 angrenzt und koaxial mit der Heizkammerschicht 4 ist, gebildet und mit einer zweckdienlichen Menge von Druckfarbe gefüllt. Hierbei ist eine Düse 10 auf der Flüssigkeitskammergrenzschicht 7 so gebildet, dass die Flüssigkeitskammer 9 bedeckt ist und als ein Strahlausflussdurchgang für das Abgeben des Druckfarbentropfens dient. Die Düse 10 ist so gebildet, dass sie eine Düsenplatte 8 durchdringt und koaxial mit der Heizkammer 4 und der Flüssigkeitskammer 9 positioniert ist.
In der vorher beschriebenen Struktur weist die Membran 20 eine aufgebrachte Schichtstruktur auf, in welcher ein organischer Film 21 über die gesamte Heizkammergrenzschicht 5 gebildet ist, so dass die Heizkammer 4 bedeckt ist, ein Adhäsionsfilm 23, der koaxial mit der Heizkammer 4 zu bilden ist, auf dem organischen Film 21 gebildet ist, um einem Bereich zu entsprechen, in dem die Heizkammer 4 gebildet ist, und ein Stoßfilm 24, der auf dem Adhäsionsfilm 23 gebildet ist. Das bedeutet, dass der Stoßfilm 24 in einem Hauptbetriebsteil der Membran 20 gebildet ist, welcher der Position der Heizkammer 4 entspricht. Der organische Film 21, an dem der Stoßfilm 24 haftet, bildet den unteren Bereich der Membran 20.
Während des Betriebs wird der Stoßfilm 24 schnell im Volumen verändert und dient dazu, einen kräftigen Stoß auf die Druckfarbe abzugeben, die in der darauf gebildeten Flüssigkeitskammer 9 enthalten ist. Gleichzeitig wird der organische Film 21 mit ausgezeichneten Ausdehnungs- und Zusammenziehungskennwerten im Volumen umgewandelt, um dadurch Spannungen auf dem Stoßfilm 24 zu zerstreuen und zu beseitigen.
Vorzugsweise ist der organische Film 21 aus einem Polyimid mit ausgezeichneter Ausdehnung, Zusammenziehung und Dehnbarkeit hergestellt. Hierbei haftet der organische Film 21 an der Flüs sigkeitskammergrenzschicht 7, die auf der Membran 20 gebildet ist. Im Allgemeinen besteht die Flüssigkeitskammergrenzschicht 7 aus Polyimid mit einer starken Toleranz zu der Druckfarbe. Wie vorher beschrieben, ist der organische Film 21 aus dem gleichen Polyimid hergestellt, wie das der Flüssigkeitskammergrenzschicht 7. Daher kann eine kräftige Adhäsion zwischen dem organischen Film 21 und der Flüssigkeitskammergrenzschicht 7 erhalten werden.
Vorzugsweise ist der Stoßfilm 24 aus Nickel mit ausgezeichneten Rückstellkraftkennwerten hergestellt. Daher reagiert der aus Nickel hergestellte Stoßfilm 24 schnell auf den durch Verdampfung der Arbeitsflüssigkeit erzeugten Dampfdruck und wird daher schnell im Volumen umgewandelt. Dann kann die in der Flüssigkeitskammer 9 enthaltene Druckfarbe unverzüglich in Richtung auf die Düse 10 ausgestoßen werden.
Der Adhäsionsfilm 23 zum Fördern einer Adhäsionskraft ist zwischen dem organischen Film 21 und dem Stoßfilm 24 gebildet. Somit können der organische Film 21 und der Stoßfilm 24, die aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, kräftig aneinander haften. Vorzugsweise ist der Adhäsionsfilm 23 aus Vanadium, Titan oder Chrom hergestellt.
Im Stand der Technik erfolgte, wenn die Membran aus Nickel hergestellt war, ein Wellen in einem Hauptbetriebsteil der Membran, wodurch die mechanischen Kennwerte der Membran wesentlich verringert werden. Andererseits kann, wenn die Membran aus Polyimid hergestellt ist, ein Hauptbetriebsteil der Membran nicht schnell auf einen von einer Heizkammer erzeugten Dampfdruck reagieren, wodurch die Gesamtdruckleistung wesentlich verringert wird.
Um diese Probleme zu überwinden, wird in der vorliegenden Erfindung sowohl Nickel als auch Polyimid als ein Hauptbetriebsteil der Membran 20 verwendet. Das bedeutet, dass der in 3 dargestellte Stoßfilm 24, der eine ausgezeichnete Rückstellkraft aufweist, in dem Hauptbetriebsteil der Membran 20 gebildet wird. Auf diese Weise wird die Spannung in dem Stoßfilm 24, die durch den Dampfdruck der Heizkammer 4 erzeugt wird, auf den organischen Film 21 übertragen, der eine ausgezeichnete Ausdehnung und Zusammenziehung hat, und die Spannung wird dann zerstreut und beseitigt. Somit kann die Membran 20 schnell, ohne jedes Wellen, auf den Dampfdruck der Arbeitsflüssigkeit reagieren. Infolge dessen wird die gesamte Druckqualität stark erhöht.
Wie in 4 dargestellt, wird, wenn ein elektrisches Signal von einer externen Stromquelle an die Elektrodenschicht 3 angelegt wird, die Heizwiderstandsschicht 11, welche Kontakt mit der Elektrodenschicht 3 hat, mit Elektroenergie versorgt und dadurch schnell auf eine Temperatur von 500°C oder darüber erhitzt. Bei diesem Prozess wird die Elektroenergie in eine Wärmeenergie von etwa 500°C bis 550°C umgewandelt.
Folglich wird diese Wärmeenergie der Heizkammer 4 zugeführt, welche Kontakt mit der Heizwiderstandsschicht 11 hat. Darauf wird die Arbeitsflüssigkeit, welche die Heizkammer 4 füllt, schnell verdampft, um so einen Dampfdruck mit einer vorbestimmten Größe zu erzeugen. Darauf wird der Dampfdruck auf die Membran 20 auf der Heizkammergrenzschicht 5 übertragen und somit wird eine Stoßkraft P, die eine vorbestimmte Größe aufweist, auf die Membran 20 ausgeübt.
In diesem Fall dehnt sich, wie in 4 dargestellt, die Membran 20 schnell aus, wie es durch den Pfeil P angezeigt ist und verformt sich in eine runde Form. Somit wird ein kräftiger Stoß auf die Druckfarbe 100 abgegeben, die sich in der Flüssigkeitskammer 9 befindet, und die Druckfarbe 100 wird durch den Stoß in einen blasenförmigen Zustand versetzt und ist zum Ausstoßen bereit.
Wie vorher beschrieben, besteht die Membran 20 der vorliegenden Erfindung aus zwei Bereichen und weist einen Stoßfilm 24 mit einer ausgezeichneten Stoßabgabeeigenschaft und den organischen Film 21 für das Zerstreuen und Beseitigen der Spannung auf dem Stoßfilm 24 auf. Daher können Verformungen, die bei einer herkömmlichen Membran aufgetreten sind, z. B. ein Wellen, eliminiert werden.
Der aus Nickel hergestellte Stoßfilm 24 hat vorzugsweise ein Gewicht pro Flächeneinheit, das größer ist, als das des aus Polyimid hergestellten organischen Films 21. Somit ist, wie in 6 dargestellt, der Stoßfilm 24 aus Nickel in der Lage, einen kräftigen Stoß auf die in der Flüssigkeitskammer 9 enthaltene Druckfarbe abzugeben, welcher der Gleichung P = mΔV entspricht, wobei P die Stoßkraft, m das Gewicht des Films und ΔV das durch den Film während der Ausdehnung verdrängte Volumen ist.
Weiterhin ist der organische Film 21 vorzugsweise aus Polyimid hergestellt, das bessere Ausdehnungs- und Zusammenziehungskennwerte aufweist, als der aus Nickel hergestellte Stoßfilm 24. Wie in 6 dargestellt ist, kann eine Spannung 62 auf den Stoßfilm 24 in eine Spannung 61 absorbiert werden, um so zerstreut und beseitigt zu werden.
Wenn, wie in 5 dargestellt ist, das von einer externen Stromquelle angelegte elektrische Signal abgeschaltet wird und die Heizwiderstandsschicht 11 schnell abkühlt, nimmt der Dampfdruck in der Heizkammer 4 schnell ab. Darauf wird die Innenseite der Heizkammer 4 schnell zu einem Vakuum. Folglich bringt das Vakuum eine kräftige Beulkraft B auf, die dem vorher beschriebenen Stoß der Membran 20 entspricht, um dadurch die Membran 20 in den Ausgangszustand zusammenzuziehen.
Wie in 5 dargestellt, wird die Membran 20 schnell in die Richtung zusammengezogen, die durch die Pfeile 72 angezeigt ist, um so eine kräftige Beulkraft an die Innenseite der Flüssigkeitskammer 4 abzugeben. Darauf ist die Druckfarbe 100 bereit, durch die Ausdehnung der Membran 20 ausgestoßen zu werden, und wandelt sich durch ihr Eigengewicht abwechselnd in eine ovale und dann in eine runde Form und wird auf das Druckpapier geschleudert. Dadurch kann ein schnelles Drucken auf dem Druckpapier erreicht werden.
Die Membran 20 der vorliegenden Erfindung besteht aus dem Stoßfilm 24 mit ausgezeichneten Stoßabgabekennwerten und aus dem organischen Film 21 mit ausgezeichneten Ausdehnungs- und Zusammenziehungskennwerten zum Zerstreuen und Beseitigen der Spannung auf dem Stoßfilm 24. Daher können Verformungen, zum Beispiel ein Wellen, die bei einer herkömmlichen Membran auftreten können, vermieden werden. Weiterhin kann die Membran 20 schnell in Richtung auf die Heizkammer 4 ausgelöst werden und es kann eine ausgezeichnete Betriebsreaktion erreicht werden.
Der aus Polyimid hergestellte organische Film 21 hat bessere Ausdehnungs- und Zusammenziehungskennwerte als die des aus Nickel hergestellten Stoßfilms 24. Wie in 7 dargestellt, erzeugt der organische Film 21 eine Spannung 64, die in eine Spannung 63 auf dem Stoßfilm 24 absorbiert wird, und diese Spannung wird zerstreut und beseitigt.
Wie in 8 dargestellt ist, ist auf der organischen Schicht 21 der Membran 20 in einem Tintenstrahldruckkopf gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung weiterhin ein zusätzlicher organischer Film 22 gebildet, der eine seitliche Oberfläche des Stoßfilms 24 kontaktiert und der eine obere Kante der Heizkammer 4 überlappt, die weiter auf dem organischen Film 21 der Membran 20 gebildet ist. In diesem Fall dient der zusätzliche organische Film 22 dazu, die Ausdehnung und das Zusammenziehen des organischen Films 21 weiter zu verstärken. Dadurch kann der organische Film 21 die Spannung auf den Stoßfilm 24 gleichmäßiger beseitigen.
In dieser Ausgestaltung der vorliegenden Ausführung ist der zusätzliche organische Film 22 ferner auf dem organischen Film 21 gebildet, der an der Flüssigkeitskammergrenzschicht 7 haftet, die auf der Membran 20 gebildet ist. Hierbei ist der zusätzliche organische Film 22, wie auch der organische Film 21, aus dem gleichen Polyimid hergestellt, wie das der Flüssigkeitskammergrenzschicht 7. Dadurch kann der zusätzliche organische Film 22 noch stärker an der Flüssigkeitskammergrenzschicht 7 haften.
Es wird nun ein erstes Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfes der vorliegenden Erfindung ausführlicher erläutert. Das erste Verfahren besteht aus drei unabhängigen Prozessen. Die Teile, die durch die drei Prozesse hergestellt werden, zum Beispiel eine Heizwiderstandsschicht 11 und ein Heizkammergrenzschicht-Aufbau 5, eine Membran 20 und eine Düsenplatte 8 und ein Flüssigkeitskammergrenzschicht-Aufbau 7, usw. werden an einer relevanten Position durch einen Ausrichtungsprozess zusammengesetzt, der später ausgeführt wird. Dadurch kann ein vollständiger Tintenstrahldruckkopf erhalten werden.
Bei dem ersten Verfahren wird als erster Prozess, wie in 9a dargestellt ist, Metall, zum Beispiel Polysilizium, auf das Siliziumsubstrat 1, auf dem die Schutzschicht 2 aus SiO₂ gebildet ist, aufgebracht. Darauf wird unter Verwendung einer Modellschicht (nicht dargestellt) das Polysilizium geätzt, so dass die Schutzschicht 2 teilweise freigelegt werden kann, wodurch die Heizwiderstandsschicht 11 auf der Schutzschicht 2 gebildet wird.
Metall, zum Beispiel Aluminium, wird dann auf die Schutzschicht 2 aufgebracht, um so die Heizwiderstandsschicht 11 abzudecken. Nachfolgend wird das Aluminium unter Verwendung einer Modellschicht geätzt, so dass eine mittlere Oberfläche der Heizwiderstandsschicht 11 freigelegt werden kann, wodurch die Elektrodenschicht 3 gebildet wird, welche mit beiden seitlichen Oberflächen der Heizwiderstandsschicht 11 Kontakt hat.
Darauf wird organisches Material, zum Beispiel Polyimid, auf die Elektrodenschicht 3 aufgebracht, um so die Heizwiderstandsschicht 11 abzudecken. Das Polyimid wird dann unter Verwendung einer Modellschicht geätzt, so dass eine partielle Oberfläche der Heizwiderstandsschicht 11 und der Elektrodenschicht 3 freigelegt werden kann, wodurch die Heizkammergrenzschicht 5 gebildet wird, die einen Bereich für die Bildung der Heizkammer 4. Das schließt den ersten Prozess ab.
Darauf wird ein zweiter Prozess zum Bilden einer Membran, dargestellt in 9b, ausgeführt. Der zweite Prozess wird ausführlicher unter Bezugnahme auf 10a bis 10d erläutert. Wie in 10a dargestellt, wird organisches Material, vorzugsweise Polyimid, auf ein Siliziumsubstrat 200 aufgebracht, auf dem eine Schutzschicht 201 aus SiO₂ gebildet ist, wodurch der organische Film 21 gebildet wird.
Vorzugsweise wird der organische Film 21 durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren aufgebracht, bei dem die Dicke der dünnen Schicht leicht gesteuert werden kann. Vorzugsweise wird der organische Film 21 bis zu einer Dicke abgelagert, die in der Größenordnung von etwa 2 μm bis 2,5 μm liegt.
Nachfolgend wird der organische Film 21 etwa zwei Mal bei Temperaturen in der Größenordnung von etwa 130°C bis 290°C in regelmäßigen Intervallen wärmebehandelt. Im Ergebnis dessen weist der organische Film 21 eine ausgezeichnete Zähigkeit über die gesamte Oberfläche auf. Das erlaubt es, die Adhäsionsschicht 23 stabil zu befestigen. Bevorzugter wird die Wärmebehandlung an dem organischen Film 21 bei Temperaturen von etwa 150°C bzw. 280°C durchgeführt.
Wie in 10b dargestellt ist, wird eine metallische Substanz, vorzugsweise Vanadium, Titan oder Chrom usw. durch ein Zerstäu bungsverfahren auf den organischen Film 21 aufgebracht, um dadurch die Adhäsionsschicht 23 zu bilden. Vorzugsweise wird die Adhäsionsschicht 23 bis zu einer Dicke in der Größenordnung von etwa 0,1 μm bis 0,2 μm gebildet.
Nachfolgend wird metallisches Material, vorzugsweise Nickel, durch ein Zerstäubungsverfahren auf die Adhäsionsschicht 23 aufgebracht, um dadurch den Stoßfilm 24 zu bilden. Vorzugweise wird der Stoßfilm bis zu einer Dicke in der Größenordnung von etwa 0,2 μm bis 0,5 μm gebildet. Vorzugsweise wird der Stoßfilm 24 bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 150°C bis 180°C getempert. Dieses Tempern dient dazu, dem Stoßfilm 24 eine ausgezeichnete Zähigkeit und mechanische Toleranz zu verleihen.
Darauf wird eine Modellschicht 30 partiell auf der Oberfläche des Stoßfilms 24 gebildet, um die Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur fertigzustellen. Nachfolgend wird der Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur unter Verwendung der Modellschicht 30 als Maske geätzt und die restliche Modellschicht 30 wird durch Chemikalien entfernt. Somit wird der organische Film 21 teilweise freigelegt, um somit die in 10c dargestellte Membran 20 fertigzustellen.
Als eine andere Ausführung des ersten Verfahrens zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfes der vorliegenden Erfindung kann dem vorher beschriebenen Schritt, in dem die Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur geätzt wird, um den. organischen Film 21 teilweise freizulegen, ein Schritt zum Verstärken der Ausdehnung und des Zusammenziehens des organischen Films 21 hinzugefügt werden. In dem hinzugefügten Schritt, wie er in 11a dargestellt ist, wird eine organische Substanz, vorzugsweise ein Polyimid 22', durch ein chemisches Aufdampfungsverfahren auf dem organischen Film 21 aufgebracht, um dadurch die Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur abzudecken.
Wie in 11b dargestellt wird das Polyimid zurückgeätzt, bis eine Oberfläche des Stoßfilms 24 freigelegt ist, um dadurch den zusätzlichen organischen Film 22 fertigzustellen, der sowohl die seitliche Oberfläche der Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur kontaktiert. Der so gebildete zusätzliche organische Film 22 haftet fest an dem organischen Film 21, um dadurch die Gesamtausdehnung und die Gesamtzusammenziehung der Membran 20 zu verbessern.
Wenn die Membran 20 durch die vorher angeführten Prozesse fertiggestellt ist, wie es in 10d dargestellt ist, wird die komplette Membran 20 unter Verwendung von Chemikalien, zum Beispiel Wasserstofffluorid (HF), von dem Substrat 200, auf dem die Schutzschicht 201 gebildet ist, abgezogen. Das beendet den zweiten Prozess.
Es wird nun ein dritter Prozess des ersten Verfahrens der zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfes der vorliegenden Erfindung erläutert. In dem dritten Prozess, wie er in 9c dargestellt ist, wird eine metallische Substanz, zum Beispiel Nickel, durch ein Galvanisierungsverfahren auf ein Siliziumsubstrat 300 aufgebracht, auf dem eine Schutzschicht 301 aus SiO₂ gebildet ist. Darauf wird das Nickel unter Verwendung einer Modellschicht geätzt, um so teilweise die Schutzschicht 301 freizulegen. Dadurch wird die Düsenplatte 8 gebildet, um einen Bereich zu definieren, in dem die Düse 10 gebildet wird.
Nachfolgend wird organisches Material, zum Beispiel Polyimid, auf die Düsenplatte 8 aufgebracht, um so die Schutzschicht 301 abzudecken. Darauf wird das Polyimid unter Verwendung einer Modellschicht geätzt, um so teilweise die Schutzschicht 301 und die Düsenplatte 8 freizulegen. Somit wird die Flüssigkeitskammergrenzschicht 7 gebildet, um einen Bereich zu definieren, in dem die Flüssigkeitskammer 9 gebildet wird.
Wenn der Düsenplatten 8-/Flüssigkeitskammergrenzschicht 7-Aufbau durch die vorher erläuterten Prozesse fertiggestellt ist, wird der gesamte Düsenplatten 8-/Flüssigkeitskammergrenzschicht 7-Aufbau unter Verwendung von Chemikalien, zum Beispiel Wasserstofffluorid (HF), von dem Substrat 300 abgezogen, auf dem die Schutzschicht 301 gebildet ist. Das beendet den dritten Prozess.
Wenn die vorher beschriebenen Prozesse eins bis drei abgeschlossen sind, werden die in jedem Prozess hergestellten Aufbauten zusammengesetzt, um einen einzigen Aufbau zu bilden. Das bedeutet, dass die Membran 20, die durch den zweiten Prozess gebildet wird, auf dem Heizwiderstandsschicht 11-/Heizkammergrenzschicht 5-Aufbau angebracht wird, der durch den ersten Prozess gebildet wird, und dass der Düsenplatten 8-/Flüssigkeitskammergrenzschicht-Aufbau, der durch den dritten Prozess gebildet wird, auf der Membran angebracht wird. Hierbei ist die Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur der Membran 20 mit der Position ausgerichtet, in der sich auch der Heizwiderstandsschicht 11-/Heizkammergrenzschicht 5-Aufbau befindet. Die Düse 10 in dem Düsenplatten 8-/Flüssigkeitskammergrenzschicht 7-Aufbau ist mit der Position ausgerichtet, in der sich auch die Heizkammer 4 und die Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur befinden.
Die durch die Prozesse eins bis drei hergestellten Aufbauten werden zusammengesetzt, um durch den Prozess der Ausrichtung und des Zusammensetzens einen einzigen Aufbau zu bilden. Als Ergebnis kann ein vollständiger Tintenstrahldruckkopf, wie er in 9d dargestellt ist, erhalten werden.
Alternativ kann ein Tintenstrahldruckkopf der vorliegenden Erfindung durch ein zweites Verfahren hergestellt werden, das sich von dem vorher beschriebenen ersten Verfahren unterscheidet. Verglichen mit dem ersten Verfahren richtet das zweite Verfahren, das hierin nachfolgend erläutert wird, gleichzeitig eine Anzahl von Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Strukturen und eine Anzahl von Heizkammern auf die gleiche Position aus.
Bei dem zweiten Verfahren wird, wie bei dem ersten Verfahren, der erste, in 9a dargestellte Prozess ausgeführt. Das bedeutet, dass die Heizwiderstandsschicht 11 aus Polysilizium auf dem Siliziumsubstrat 1 gebildet wird, auf dem die Schutzschicht 2 aus SiO₂ gebildet ist. Darauf wird die Elektrodenschicht 3 aus Aluminium an beiden seitlichen Oberflächen der Heizwiderstandsschicht 11 gebildet. Darauf wird die Heizkammergrenzschicht 5 aus Polyimid auf der Elektrodenschicht 3 gebildet, die die Heizwiderstandsschicht 11 einschließt, um so einen Bereich zu definieren, in dem die Heizkammer 4 gebildet wird.
Darauf werden der zweite und dritte Prozess zum Bilden einer Membran ausgeführt. Anders als die des ersten Verfahrens, sind der zweite und dritte Prozess für die Herstellung einer Membran so, wie es nachfolgend beschrieben ist. Der organische Film 21, der keine Stoßfilm-/Adhäsionsschicht-Struktur hat, wird mit dem Heizwiderstandsschicht 11-/Heizkammergrenzschicht 5-Aufbau zusammengesetzt und die Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur wird auf dem zusammengesetzten organischen Film 21 gebildet.
Der zweite und der dritte Prozess des zweiten Verfahrens werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf 12a bis 12e erläutert. Wie in 12a dargestellt, wird organisches Material, vorzugsweise Polyimid auf das Siliziumsubstrat 200 aufgebracht, auf dem die Schutzschicht 201 aus SiO₂ gebildet ist, um dadurch den organischen Film 21 zu bilden.
Vorzugsweise wird der organische Film 21 durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren aufgebracht, bei dem die Dicke der dünnen Schicht leicht gesteuert werden kann. Vorzugsweise beträgt die Dicke des organischen Films 21 etwa 2 μm bis 2,5 μm.
Darauf wird der organische Film 21 etwa zwei Mal bei Temperaturen in der Größenordnung von etwa 130°C bis 290°C in regelmäßigen Intervallen wärmebehandelt. Im Ergebnis dessen weist der organische Film 21 eine ausgezeichnete Zähigkeit über die gesamte Oberfläche auf. Das erlaubt es, die Adhäsionsschicht 23 stabil zu befestigen. Vorzugsweise wird die Wärmebehandlung an dem organischen Film 21 zwei Mal bei Temperaturen von etwa 150°C bzw. 280°C durchgeführt.
Wie in 12b dargestellt, wird der komplette organische Film 21 unter Verwendung von Chemikalien, zum Beispiel Wasserstofffluorid (HF), von dem Substrat 200, auf dem die Schutzschicht 201 gebildet ist, abgezogen. Darauf wird der so abgezogene organische Film 21 zu dem Heizwiderstandsschicht 11-/Heizkammergrenzschicht 5-Aufbau zusammengesetzt, die durch den ersten Prozess fertiggestellt ist.
Wie in 12c dargestellt ist, wird metallisches Material, vorzugsweise Vanadium, Titan oder Chrom usw. durch ein Zerstäubungsverfahren auf den organischen Film 21 aufgebracht, der auf dem Heizwiderstandsschicht 11-/Heizkammergrenzschicht 5-Aufbau angeordnet ist, um dadurch die Adhäsionsschicht 23 zu bilden. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Adhäsionsschicht 23 etwa 0,1 μm bis 0,2 μ.
Nachfolgend wird metallisches Material, vorzugsweise Nickel, durch ein Zerstäubungsverfahren auf die Adhäsionsschicht 23 aufgebracht, um dadurch den Stoßfilm 24 zu bilden. Vorzugweise beträgt, ähnlich wie bei dem ersten Verfahren, die Dicke des Stoßfilms etwa 0,2 μm bis 0,5 μm. Vorzugsweise wird der Stoßfilm 24 bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 150°C bis 180°C getempert, so dass der Stoßfilm 24 eine ausgezeichnete Zähigkeit und mechanische Toleranz haben kann.
Um die Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur fertigzustellen, wie in 12d dargestellt, wird eine Modellschicht 30 teilweise auf dem Stoßfilm 24 gebildet und die Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur wird unter Verwendung der Modellschicht 30 als Maske geätzt. Darauf wird die restliche Modellschicht 30 durch Chemikalien entfernt, so dass der organische Film 21 teilweise freigelegt werden kann. Im Ergebnis dessen kann eine in 12e dargestellte, komplette Struktur erhalten werden. Hierbei wird die Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur an einer Position gebildet, die der Position entspricht, an welcher die Heizkammer 4 gebildet ist.
Wie vorher beschrieben, wird bei dem zweiten Verfahren der vorliegenden Erfindung der organische Film 21 vor der Bildung der Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur, deren Position der Position der Heizkammer 4 entspricht, auf der Heizkammer 4 angeordnet. Somit kann, im Unterschied zu dem ersten Verfahren, wenn die Membran 20 auf dem Heizwiderstandsschicht 11-/Heizkammergrenzschicht 5-Aufbau angeordnet ist, ein zusätzlicher Prozess für das Ausrichten jeder einer Anzahl von Stoßfilm 24-/Adhäsionsfilm 23-Strukturen und einer Vielzahl von Heizkammern 4 auf die relevante Position entfallen. Dadurch kann die Effektivität des gesamten Herstellungsprozesses wesentlich erhöht werden.
Als eine andere Ausführung des zweiten Verfahrens kann ähnlich wie bei dem ersten Verfahren ein Schritt zum Bilden des zusätzlichen organischen Films 22 zum Verstärken der Ausdehnung/des Zusammenziehens des organischen Films 21 dem Schritt des Ätzen der Stoßfilm 24-/Adhäsionsfilm 23-Struktur hinzugefügt werden, um den organischen Film 21 teilweise freizulegen. Der so ausgebildete zusätzliche organische Film 22 hat Kontakt mit beiden seitlichen Oberflächen der Stoßfilm 24-/Adhäsionsfilm 23-Struktur und haftet fest an dem organischen Film 21, um so dazu zu dienen, die Gesamtausdehnung und Gesamtzusammenziehung der Membran 20 zu fördern.
Nachfolgend wird ein vierter Prozess des zweiten Verfahrens ausgeführt. In dem vierten Prozess wird, wie bei dem ersten Verfahren, der Prozess, wie er in 9c dargestellt ist, ausgeführt. Die Düsenplatte 8 aus Nickel wird auf dem Siliziumsubstrat 300 gebildet, auf dem die Schutzschicht 301 aus SiO₂ usw. gebildet ist, um so einen Bereich zu definieren, in dem die Düse 10 gebildet wird. Darauf wird die Flüssigkeitskammergrenzschicht 7 aus Polyimid auf der Düsenplatte 8 gebildet, um so einen Bereich zu bilden, in dem die Flüssigkeitskammer 9 gebildet wird.
Wenn der Düsenplatten 8-/Flüssigkeitskammergrenzschicht 7-Aufbau durch die vorher beschriebenen Prozesse fertiggestellt ist, wird der Düsenplatten 8-/Flüssigkeitskammergrenzschicht 7-Aufbau unter Verwendung von Chemikalien, zum Beispiel von Wasserstofffluorid, von dem Substrat 300, auf dem die Schutzschicht 301 gebildet ist, abgezogen. Das beendet den vierten Prozess.
Wenn die vorher beschriebenen Prozesse eins bis vier abgeschlossen sind, werden die durch jeden Prozess hergestellten Aufbauten zusammengesetzt, um einen einzigen Aufbau zu bilden. Bei dem zweiten Verfahren wird, wie vorher beschrieben, die Membran 20 auf dem Heizwiderstandsschicht 11-/Heizkammergrenzschicht 5-Aufbau durch den zweiten und dritten Prozess angeordnet, bevor die Teile zu einem einzigen Aufbau zusammengesetzt werden. Dann ist alles, was noch zu tun verbleibt, das Anbringen des Düsenplatten 8-/Flüssigkeitskammergrenzschicht. 7-Aufbaus auf der Membran. Daher kann der Ertrag des Gesamtherstellungsprozesses wesentlich erhöht werden.
Im vorliegenden Fall ist der Düsenplatten 8-/Flüssigkeitskammergrenzschicht 7-Aufbau mit der Position ausgerichtet, in welcher die Heizkammer 4 und die Stoßfilm 24-/Adhäsionsschicht 23-Struktur gebildet sind. Jede durch den ersten bis vierten Prozess fertiggestellte Struktur wird durch den Prozess des Ausrichtens und des Aufbauens zu einem einzigen Aufbau zusammengestellt. Somit kann ein Tintenstrahldruckkopf mit einer kompletten Struktur, wie er in 9d dargestellt ist, erhalten werden.
In den Ausführungen der vorliegenden Erfindung besteht eine Membran aus zwei Filmen: Aus einem Stoßfilm, um ein Ausdehnen zu erzeugen, und aus einem organischen Film, um Spannungen auf den Stoßfilm zu zerstreuen und zu beseitigen. Somit kann ein Verformen eines Hauptbetriebsteils der Membran erhalten werden. Weiterhin können dem Hauptbetriebsteil der Membran verbesserte Leistungskennwerte verliehen werden. Im Ergebnis dessen, kann die Gesamtleistung eines Tintenstrahldruckkopfes in hohem Maße erhöht werden.
Wie vorher beschrieben, sind die Ausführungen der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptbetriebsteil der Membran so strukturiert ist, dass er zwei Bereiche aufweist:
einen Stoßfilmbereich mit hohen Rückstellkraftkennwerten, zum Beispiel einen Nickelfilm-Bereich und einen organischen Filmbereich mit hohen Ausdehnungs- und Zusammenziehungskennwerten, zum Beispiel einen Polyimid-Filmbereich. Die vorher angeführten beiden Bereiche dienen als ein Stoßabgabemedium für das kräftige Aufwärtsstoßen der Druckfarbe, als ein schnelles Initialisierungsmedium und als ein Gelenk für das Zerstreuen und Eliminieren von Spannungen, um dadurch Verformungen zu verhindern, zum Beispiel ein Wellen einer Membran. Weiterhin kann eine Membran mit einem solchen vorteilhaften Hauptbetriebsteil Spannungen standhalten und während des Betriebs gut reagieren. Dadurch kann eine wesentlich erhöhte Druckleistung erhalten werden.

Claims

Mikrospritzvorrichtung, mit: einem Substrat (1), einer Schutzschicht (2), die auf dem Substrat (1) gebildet ist, einer Heizwiderstandsschicht (11), die auf einem Bereich der Schutzschicht (2) gebildet ist, um eine Heizkammer (4) zu erhitzen, einer Elektrodenschicht (3), die auf der Schutzschicht (2) gebildet ist und die Kontakt mit der Heizwiderstandsschicht (11) hat, um ein elektrisches Signal an die Widerstandsschicht (11) zu übertragen, einer Heizkammergrenzschicht (5), die auf der Elektrodenschicht (3) gebildet ist und die die Heizwiderstandsschicht (11) umschließende Heizkammer (4) definiert, wobei die Heizkammer (4) eine Achse hat, wobei die Heizkammer zum Bereithalten einer Arbeitsflüssigkeit vorgesehen ist, einer Membran, die auf der Heizkammergrenzschicht (5) gebildet ist, um Volumenänderungen der Flüssigkeit in der Heizkammer (4) weiterzugeben, wobei die Membran (20) aufweist: einen organischen Film (21), der über der gesamten Heizkammergrenzschicht (5) gebildet ist und die Heizkammer (4) bedeckt, und einem Stoßfilm (24), der über einem Bereich des organischen Films (21) gebildet ist, wobei der Stoßfilm (24) auf der Achse der Heizkammer (4) zentriert ist, einer Flüssigkeitskammergrenzschicht (7), die auf einem Bereich der Membran (20) gebildet ist und eine Flüssigkeitskammer (9) definiert, wobei die Flüssigkeitskammer (9) koaxial mit der Heizkammer (4) und dem Zentrum des Stoßfilms (24) ist, und einer Düsenplatte (8), die auf der Flüssigkeitskammergrenzschicht (7) gebildet ist, wobei die Düsenplatte (8) eine Düse (10) hat, die koaxial mit der Flüssigkeitskammer (9) ist.
Mikrospritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Membran weiterhin aufweist: einen zusätzlichen organischen Film, der aus dem gleichen Material wie der organische Film gebildet ist, wobei der zusätzliche organische Film auf einem Bereich des organischen Films gebildet ist, der eine obere Kante der Heizkammer überlappt, wobei eine seitliche Oberfläche des zusätzlichen organischen Films eine seitliche Oberfläche des Stoßfilms berührt, und wobei der zusätzliche organische Film zwischen dem organischen Film und der Flüssigkeitskammergrenzschicht angeordnet ist.
Mikrospritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, die weiterhin aufweist: einen Adhäsionsfilm aus anderem Material als der organische Film und der Stoßfilm, wobei der Adhäsionsfilm zwischen dem organischen Film und dem Stoßfilm auf demselben Bereich des organischen Films wie der Stoßfilm angeordnet ist, wobei der Adhäsionsfilm zur Verbesserung der Adhäsion des Stoßfilms an dem organischen Film dient.
Mikrospritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der organische Film aus Polyimid gebildet ist.
Mikrospritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Stoßfilm aus Nickel gebildet ist.
Mikrospritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: der Adhäsionsfilm aus Vanadium, Titan oder Chrom gebildet ist.
Mikrospritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der organische Film eine Dicke im Bereich von etwa 2 bis 2,5 μm hat.
Mikrospritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Stoßfilm eine Dicke im Bereich von etwa 0,2 bis 0,5 μm hat.
Mikrospritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Adhäsionsfilm eine Dicke im Bereich von etwa 0,1 bis 0,2 μm hat.
Verfahren zur Herstellung einer Mikrospritzvorrichtung, bei dem ein Heizwiderstandsschicht/Heizgrenzschicht-Aufbau mit den Schritten gebildet wird: Bilden einer Heizwiderstandsschicht auf einer Schutzschicht auf einem Substrat, Bilden einer Elektrodenschicht, die in Kontakt mit der Heizwiderstandsschicht ist, und Bilden einer Heizkammergrenzschicht, die eine Heizkammer definiert, auf der Heizwiderstandsschicht; eine Membran durch die Schritte gebildet wird: Aufbringen eines organischen Films auf einer Schutzschicht eines zweiten Substrats, Wärmebehandeln des organischen Films, Aufbringen einer Adhäsionsschicht aus anderem Material als der organische Film auf dem organischen Film, Aufbringen eines Stoßfilms aus anderem Material als der Adhäsionsfilm auf dem Adhäsionsfilm, Ätzen des Adhäsionsfilms und des Stoßfilms, um den organischen Film teilweise freizulegen, und Abziehen der aufgebrachten und geätzten Filme als eine Membran von dem zweiten Substrat, ein Düsenplatten/Flüssigkeitskammergrenzschicht-Aufbau durch die Schritte gebildet wird: Bilden einer Düsenplatte auf einer Schutzschicht auf einem dritten Substrat, Bilden einer Flüssigkeitskammergrenzschicht, die eine Flüssigkeitskammer definiert, auf der Düsenplatte, und Abziehen des Düsenplatten/Flüssigkeitskammergrenzschicht-Aufbaus von dem dritten Substrat und der Mikrospritzer durch die Schritte zusammengesetzt wird: Anbringen der abgezogenen Membran auf dem Widerstandsschicht/Heizgrenzschicht-Aufbau, wobei der organische Film die Heizkammergrenzschicht berührt und der Stoßfilm mit der Heizkammer ausgerichtet ist, um einen ersten Aufbau zu bilden, und Anbringen des Düsenplatten/Flüssigkeitskammergrenzschicht-Aufbaus auf dem ersten Aufbau mit der Flüssigkeitskammergrenzschicht auf der Membran und mit der Flüssigkeitskammer koaxial mit der Heizkammer ausgerichtet.
Verfahren zur Herstellung einer Mikrospritzvorrichtung, bei dem ein Heizwiderstandsschicht/Heizgrenzschicht-Aufbau mit den Schritten gebildet wird: Bilden einer Heizwiderstandsschicht auf eine Schutzschicht auf einem Substrat, Bilden einer Elektrodenschicht, die in Kontakt mit der Heizwiderstandsschicht ist, und Bilden einer Heizkammergrenzschicht, die eine Heizkammer definiert, auf der Heizwiderstandsschicht; ein organischer Film durch die Schritte gebildet wird: Aufbringen eines organischen Films auf einer Schutzschicht eines zweiten Substrats, Wärmebehandeln des organischen Films, und Abziehen des organischen Films von dem zweiten Substrat, ein erster Aufbau durch die Schritte gebildet wird: Anbringen des abgezogenen organischen Films auf dem Heizwiderstandschicht/Heizkammergrenzschicht-Aufbau, Aufbringen eines Adhäsionsfilms aus anderem Material als der organische Film auf dem angebrachten organischen Film, Aufbringen eines Stoßfilms aus anderem Material als der Adhäsionsfilm auf dem Adhäsionsfilm, und Ätzen des Adhäsionsfilms und des Stoßfilms, um den organischen Film teilweise freizulegen und um einen Adhäsionsfilm/Stoßfilm-Abschnitt ausgerichtet mit der Heizkammer zurückzulassen, ein Düsenplatten/Flüssigkeitskammergrenzschicht-Aufbau durch die Schritte gebildet wird: Bilden einer Düsenplatte auf einer Schutzschicht auf einem dritten Substrat, Bilden einer Flüssigkeitskammergrenzschicht, die eine Flüssigkeitskammer definiert, auf der Düsenplatte, und Abziehen des Düsenplatten/Flüssigkeitskammergrenzschicht-Aufbaus von dem dritten Substrat, und Anbringen des Düsenplatten/Flüssigkeitskammergrenzschicht-Aufbaus auf der oberen Oberfläche des ersten Aufbaus mit der Flüssigkeitskammer koaxial mit der Heizkammer.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem der Schritt des Aufbringens des organischen Films weiter aufweist: Rotationsbeschichten einer organischen Substanz auf der Schutzschicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem der Schritt des Aufbringens des organischen Films weiter aufweist: Aufbringen einer aus Polyimid gebildeten Folie.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem der Schritt des Aufbringens des organischen Films weiter aufweist: Aufbringen des organischen Films auf eine Dicke im Bereich von etwa 2,0 bis 2,5 μm.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem der Schritt der Wärmebehandlung des organischen Films weiter aufweist: Wärmebehandeln des organischen Films bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 130 bis 290° Celsius.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem die Wärmebehandlung in zwei Schritten bei etwa 150 bis 180° Celsius ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, bei dem der Schritt des Aufbringens des Adhäsionsfilms weiter aufweist: Aufbringen einer aus Vanadium, Titan oder Chrom gebildeten Folie.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei dem der Schritt des Aufbringens des Adhäsionsfilms weiter aufweist: Aufbringen des Adhäsionsfilms mit einer Dicke in dem Bereich von etwa 0,1 bis 0,2 μm.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei dem der Schritt des Aufbringens des Stoßfilms weiter aufweist: Aufbringen eines aus Nickel gebildeten gebildeten Films.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, bei dem der Schritt der Bildung der Membran weiter aufweist: Nach dem Aufbringen des Stoßfilms, Tempern des Stoßfilms bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 150 bis 180° Celsius.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 20, bei dem der Schritt der Bildung der Membran weiter aufweist: Nach dem Ätzschritt Aufbringen eines zusätzlichen Films aus dem gleichen Material wie der organische Film auf dem organischen Film, um so die Oberfläche des Stoßfilms zu bedecken, und Ätzen des zusätzlichen Films, um den Stoßfilm freizulegen und den zusätzlichen Film im Kontakt mit den seitlichen Oberflächen des Stoßfilms zurückzulassen.