DE69934452T2

DE69934452T2 - Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstosskopfes

Info

Publication number: DE69934452T2
Application number: DE69934452T
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Ohta-ku Hiroki; Takayuki Ohta-ku Yagi; Teruo Ohta-ku Ozaki; Masahiko Ohta-ku Kubota
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2019-04-16
Also published as: DE69934452D1; JP2000000973A; JP3728137B2; EP0956953A2; EP0956953B1; US6436301B1; EP0956953A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes, der eine gewünschte Flüssigkeit mittels Bildung von Blasen durch Aufbringen einer thermischen Energie oder ähnlichem ausstößt. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes, der eine bewegbare Trennfolie verwendet, die unter Verwendung der Bildung von Blasen versetzbar ist.
Diesbezüglich bedeutet der Ausdruck „Aufzeichnen" in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht nur die Schaffung von aussagefähigen Abbildungen, wie zum Beispiel Zeichen, Graphiken auf einem Aufzeichnungsmedium, sondern ebenso die Schaffung bedeutungsloser Abbildungen, wie zum Beispiel Muster auf ihm.
STAND DER TECHNIK
Es ist ein übliches Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren bekannt, das als Blasenstrahlaufzeichnungsverfahren bezeichnet wird, bei dem durch Aufbringen einer thermischen Energie oder ähnlichem auf die Tinte eine plötzliche Zustandsänderung der Tinte mit sich ergebenden Volumenänderungen in der Tinte (die Bildung von Blasen) erzeugt wird, woraufhin dann die Tinte aus Ausstoßöffnungen mittels der wirkenden Kraft auf Grundlage dieser Zustandsänderungen ausgestoßen wird, sodass die Tinte an einem Aufzeichnungsmedium zur Bildausbildung haftet. Wie in den japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 61-59911 und 61-59914 beschrieben, umfasst die Aufzeichnungsvorrichtung, die dieses Blasenstrahlaufzeichnungsverfahren verwendet, Ausstoßöffnungen, die Tinte ausstoßen, mit den Ausstoßöffnungen verbundene Tintenströmungswege und Wärmeerzeugungsteile (elektrothermische Wandlereinrichtungen), die in den Tintenströmungswegen entsprechend angeordnet sind und die als Einrichtungen zur Erzeugung der für das Ausstoßen der Tinte verwendeten Energie dienen.
Mit dem oben beschriebenen Aufzeichnungsverfahren ist es möglich, Abbildungen mit hoher Qualität bei hohen Geschwindigkeiten mit einem niedrigeren Geräuschpegel aufzuzeichnen. Gleichzeitig ist es mit diesem Verfahren möglich, die Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen der Tinte in einer hohen Dichte anzuordnen, sodass es möglich ist, Bilder mit einer hohen Auflösung mit einer kleineren Vorrichtung aufzuzeichnen. Unter den vielen Vorteilen ist es zum Beispiel leichter, farbige Bilder zu erhalten. Daher wurde in den letzten Jahren das Blasenstrahlaufzeichnungsverfahren bei Büromaschinen, wie zum Beispiel einem Drucker, einem Kopiergerät, einem Faksimilegerät in weitem Umfang verwendet. Dieses Verfahren wurde ebenfalls bei Indus-triesystemen, wie zum Beispiel Textildruckvorrichtungen verwendet.
Andererseits weist das übliche Blasenstrahlaufzeichnungsverfahren das Problem auf, dass verbrannte Tinte sich an der Oberfläche der Wärmeerzeugungsteile in einigen Fällen ansammelt, da die Wärmeerzeugungsteile wiederholt erhitzt werden, wenn sie mit der Tinte in Berührung stehen. Weiter neigt die auszustoßende Flüssigkeit durch das Aufbringen von Wärme leicht zu einer Verschlechterung, oder, wenn die Flüssigkeit keine ausreichende Fähigkeit zur Blasenbildung aufweist, wird es schwierig, ein gutes Ausstoßen durch direktes Aufbringen der Wärme zur Erzeugung von Blasen unter Verwendung der oben beschriebenen Wärmeerzeugungsteile zu erreichen.
Es wurde daher von der Anmelderin ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das Ausstoßen der Ausstoßflüssigkeit durch Aufschäumen der Blasen bildenden Flüssigkeit mittels Aufbringen von thermischer Energie durch flexible Folien erreicht werden soll, die jeweils so angeordnet sind, dass sie die Blasen bildende und die auszustoßende Flüssigkeit trennen, wie dies in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 55-81172 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren sind die flexiblen Folien und die Blasen bildende Flüssigkeit so angeordnet, dass jede flexible Folie an einem Teil jeder Düse angeordnet ist. In der Beschreibung der japanischen Offenlegungsschrift 59-26270 wird die Anordnung beschrieben, bei der eine große Folie verwendet wird, um den gesamten Kopfkörper in obere und untere Abschnitte zu trennen. Diese große Folie ist durch zwei Platten teile eingeklemmt, die die Flüssigkeitswege bildet. Diese Folie ist vorgesehen, um zu verhindern, dass sich die Flüssigkeiten in den zwei Flüssigkeitswegen miteinander vermischen.
Weiter beschreibt die japanische Offenlegungsschrift 05-229122 ein Verfahren, bei dem die Blasen bildende Flüssigkeit eine Blasen bildende Eigenschaft mit einem niedrigeren Siedepunkt als dem der Ausstoßflüssigkeit verwendet wird, oder die japanische Offenlegungsschrift 04-329148 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine Flüssigkeit verwendet wird, die eine Leitfähigkeit wie die Blasen bildende Flüssigkeit aufweist.
Das Flüssigkeitsausstoßverfahren, das die oben beschriebenen üblichen Trennfolien verwendet, ist jedoch lediglich so ausgelegt, dass die Blasen bildende Flüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit getrennt werden, oder dass die Eigenschaft der Blasen bildenden Flüssigkeit selbst verbessert wird. Keins dieser Verfahren hat jedoch bis jetzt zu einem praktischen Standard geführt.
Es wurde daher der Ausstoß von Flüssigkeitströpfchen bei Verwendung von Trennfolien unter besonderer Berücksichtigung der ausgestoßenen Flüssigkeitströpfchen untersucht, wobei man fand, dass der Wirkungsgrad des Flüssigkeitsausstoßes mit der Blasenbildung durch Aufbringen der thermischen Energie zur Abnahme neigt, wenn das Ausstoßen durch Ändern der Trennfolien bewirkt wird, und dass dieser Nachteil der Grund war, dass das Verfahren bisher praktisch keine Bedeutung erlangt hat.
Es wurde weiter das Flüssigkeitsausstoßverfahren und die Vorrichtung untersucht, mit dem man einen höheren Standard des Ausstoßen der Flüssigkeit erreichen kann, wobei die beabsichtigte Funktion der Trennfolie beibehalten wurde.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Hierbei wurde durch die Erfinder die vorliegende Erfindung geschaffen, mit der ein Flüssigkeitsausstoßkopf geschaffen wird, mit dem der Ausstoßwirkungsgrad der ausgestoßenen Flüssigkeitströpfchen verbessert wird, als auch eine Stabilisierung und eine Volumenvergrößerung der ausgestoßenen Flüssigkeitströpfchen oder der Ausstoßgeschwindigkeiten geschaffen wird. Die Erfindung umfasst ebenfalls das Verfahren zur Herstellung desselben.
Es ist erstes Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Flüssigkeitsausstoßköpfen mit einem einfacheren Verfahren und guter Genauigkeit zu schaffen, mit dem es möglich ist, einen Flüssigkeitsausstoßkopf herzustellen, der im Wesentlichen die Ausstoßflüssigkeit und die Blasen bildende Flüssigkeit unter Verwendung der bewegbaren Folie trennt, oder der so aufgebaut ist, dass er diese vollständig durch Verwendung derselben trennt.
Zweites Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes zu schaffen, mit dem eine höhere Ausstoßkraft erreicht wird, ohne den Ausstoßwirkungsgrad zu beeinträchtigen, wobei es nicht nur möglich ist, das Entweichen des Drucks zur stromaufwärtigen Seite zu verhindern, sondern ebenfalls eine Leitung des Drucks in Richtung der Ausstoßöffnungen möglich ist.
Drittes Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes zu schaffen, bei dem die an den Wärmeerzeugungselementen (Teilen) angesammelte Substanz infolge der oben beschriebenen Anordnung vermindert und gleichzeitig die Flüssigkeit mit einem guten Wirkungsgrad ausgestoßen wird, wobei jedoch nicht eine thermische Beeinflussung der auszustoßenden Flüssigkeit stattfindet.
Viertes Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes zu schaffen, bei dem eine größere Freiheit bei der Flüssigkeitswahl unabhängig von der Viskosität oder der Materialzusammensetzung der auszustoßenden Flüssigkeit besteht.
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes mit einer Ausstoßöffnung zum Ausstoßen eines Flüssigkeitströpfchens, einem ersten Strömungsweg zum Zuführen von Ausstoßflüssigkeit zur Ausstoßöffnung, einem zweiten Flüssigkeitsströmungsweg für eine ihm zugeführte Verdampfungsflüssigkeit, einem Wärmeerzeugungselement zur Ausbildung eines für den zweiten Flüssigkeitsströmungsweg angeordneten Blasenbildungsbereich, einem Lagerteil für eine bewegbare Folie zum Lagern der bewegbaren Folie, die den ersten Flüssigkeitsströmungsweg und den Blasenbildungsbereich vollständig trennt und die durch die an dem Wärmeer zeugungselement gebildete Blase versetzbar ist und zum Ausstoßen eines Flüssigkeitströpfchens aus der Ausstoßöffnung unter Verwendung der von dem Wärmerzeugungselement erzeugten thermischen Energie geschaffen, das folgende Schritte umfasst
Ausbilden des Lagerteils für die bewegbare Folie, Ausbilden eines dem bewegbaren Bereich der bewegbaren Folie entsprechenden Ausschnittsabschnitts auf der Oberfläche des Substrats, das das Lagerteil für die bewegbare Folie wird, Vorsehen eines die bewegbare Folie bildenden Materials auf der gesamten Fläche des Substrats mit dem darauf vorgesehenen Ausschnittsabschnitt, Entfernen des dem oberen Ausschnittsabschnitt entsprechenden Bereichs von der Rückseite des Substrats mit der darauf vorgesehenen bewegbaren Folie und Ausbilden der durchhängenden Form an dem Abschnitt des bewegbaren Bereichs der bewegbaren Folie.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung sind die Ausschnittsabschnitte auf Abschnitten der Oberfläche des Substrats ausgebildet, die die bewegbaren Bereiche der bewegbaren Folie werden, wenn das Lagerteil für die bewegbare Folie ausgebildet wird. Dann ist es bei der Ausbildung der bewegbaren Folie auf der gesamten Oberfläche des Substrats, wo die Ausschnittsabschnitte ausgebildet sind, einfacher, die bewegbare Folie mit ihren durchhängenden bewegbaren Bereichen auszubilden, d.h., jeder Bereich, der nicht durch das Lagerteil für die bewegbare Folie gelagert wird. Auf diese Weise wird es bei der Ausbildung jedes bewegbaren Bereichs bei der durchhängenden Ausbildung in Richtung des Substrats des Flüssigkeitsausstoßkopfes für die bewegbare Folie einfacher versetzt zu werden, und die Blasenenergie wirksam zu übertragen. Insbesondere wird bei der Durchführung des Isotopenätzens zur Ausbildung der Ausschnittsabschnitte der Abschnitt jedes Ausschnittsabschnitts im Wesentlichen kreisförmig, wodurch es möglich wird, die bewegbare Folie leicht versetzbar auszubilden. Weiter ist es möglich, die durchhängenden Abschnitte der bewegbaren Folie in den Flüssigkeitsströmungswegen mit guter Genauigkeit anzuordnen.
Bei dem erfindungsgemäßen aufgebauten oben beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopf werden die ersten mit den Ausstoßöffnungen in Verbindung stehenden Flüssigkeitsströmungswege zur Zuführung der Ausstoßflüssigkeit und die zweiten Flüssigkeitsströmungswege, denen die Verdampfungsflüssigkeit zugeführt wird, vollständig durch die Trennfolie getrennt. In den zweiten Flüssigkeitsströmungswegen sind die Blasen bildenden Bereiche enthalten. Die bewegbare Folie wird dann zum ersten Flüssigkeitsströmungsweg bei der Entwicklung jeder Blase in den Blasen bildenden Bereichen versetzt. Durch den so ausgeübten Druck wird die Flüssigkeit für jede der Ausstoßöffnungen ausgestoßen. Jeder bewegbare Bereich der bewegbaren Folie, der nicht durch das Lagerteil für die bewegbare Folie gelagert wird, wird in der durchhängenden Form in Richtung des Substrats des Flüssigkeitsausstoßkopfes ausgebildet. Hierdurch wird die Versetzung der bewegbaren Folie einfacher, um die Blasenenergie wirksam zu übertragen.
In diesem Zusammenhang werden der Ausdruck „stromaufwärts" und der Ausdruck „stromabwärts" verwendet, um die Richtung der in Richtung der Ausstoßöffnungen von der Versorgungsquelle der Flüssigkeit durch die bewegbaren Bereiche der bewegbaren Folie fließenden Flüssigkeit oder die Richtung, in der dieser Aufbau ausgebildet ist, anzuzeigen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Schnittansicht zur Darstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung längs der Strömungswegrichtung;
2 eine vertikale Schnittansicht zur Darstellung des in 1 gezeigten Flüssigkeitsausstoßkopfes längs der Strömungswegrichtung;
3A, 3B und 3C Ansichten zur Darstellung des Herstellungsverfahrens der Deckenplatte des Flüssigkeitsausstoßkopfes von 1;
4A, 4B, 4C, 4D, 4E und 4F Ansichten zur Darstellung des Herstellungsverfahrens des Lagerteils der bewegbaren Folie des in 1 gezeigten Flüssigkeitsausstoßkopfes;
5 eine Ansicht zur Darstellung des Verklebens der Deckenplatte, des Lagerteils für die bewegbare Folie, und des Substrats des Flüssigkeitsausstoßkopfes von 1;
6A, 6B und 6C Ansichten zur Darstellung des Ausbildungsverfahrens einer Ausstoßöffnung an der Deckenplatte;
7 eine Schnittansicht zur Darstellung des dem Wärmeerzeugungselements entsprechenden Abschnitts des Substrats des Flüssigkeitsausstoßkopfes;
8 eine Schnittansicht zur schematischen Darstellung der Haupteinrichtung des Substrats des Flüssigkeitsausstoßkopfes, die zur Darstellung vertikal geschnitten ist;
9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 9G, 9H und 9I Ansichten zur Darstellung des Herstellungsverfahrens des Lagerteils der bewegbaren Folie des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10A, 10B und 10C Schnittansichten zur Darstellung des Versetzungsvorgangs der bewegbaren Trennfolie beim Ausstoßvorgang des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung in Strömungswegrichtung; und
11 eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Beispiels der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit dem Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes, der Flüssigkeit bei der Bildung von Blasen mittels Aufbringen thermischer Energie ausstößt. Um einen derartigen Kopf auszubilden, ist eine bewegbare Trennfolie vorgesehen, um die Verdampfungsflüssigkeit und die Ausgabeflüssigkeit vollständig zu trennen. Die Ausgabeflüssigkeit wird von der bewegbaren Trennfolie ausgeben, die zur Ausstoßöffnungsseite durch den durch die Verdampfungsflüssigkeit aufgebrachten Blasendruck versetzt wird.
Vor der Beschreibung des Herstellungsverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes dieser Art wird die Versetzung der erwähnten bewegbaren Trennfolie beschrieben.
(BEISPIEL DER VERSETZUNG DER BEWEGBAREN TRENNFOLIE)
10A bis 10C sind Schnittansichten zur Darstellung des Versetzungsvorgangs der bewegbaren Trennfolie beim Ausstoßvorgang des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der Erfindung, gesehen in Strömungsrichtung.
Im Folgenden erfolgt die Beschreibung unter besonderer Berücksichtigung des bewegbaren Bereichs und der Versetzung der bewegbaren Trennfolie 5. Die Darstellung der Blase und der Ausstoßöffnung des ersten Flüssigkeitsströmungswegs entfällt in 10. Bei allen anderen Figuren liegt die Blasenerzeugungszone 7 in der Nähe der projizierten Zone eines Wärmeerzeugungselements 2 auf den zweiten Flüssigkeitsströmungsweg 4 zur Ausbildung der grundsätzlichen Struktur. Der zweite Flüssigkeitsströmungsweg 4 und der erste Flüssigkeitsströmungsweg 3 werden immer durch die bewegbare Trennfolie 5 getrennt, d.h., diese Flüssigkeitsströmungswe ge sind im Wesentlichen vom Anfangszustand und während der Dauer der Versetzung der bewegbaren Trennfolie getrennt. Am Endabschnitt des Wärmeerzeugungselements auf der stromabwärtigen Seite (wie mittels gestrichelter Linie H in den 10A bis 10C gezeigt) als Grenze, ist die Ausstoßöffnung an der stromabwärtigen Seite angeordnet, und der Zuführabschnitt der ersten Flüssigkeit ist an der stromaufwärtigen Seite angeordnet. Diesbezüglich bedeuten der Ausdruck „stromaufwärts" und der Ausdruck „stromabwärts" im Folgenden die Strömungsrichtung der Flüssigkeit in dem Strömungsweg, gesehen von der Mitte des bewegbaren Bereichs der bewegbaren Trennfolie.
In 10A wird die bewegbare Trennfolie 5 vom Ausgangszustand zu den mittels (1), (2) und (3) gezeigten Zustand versetzt, und der Vorgang ist so, dass die Folie an der stromabwärtigen Seite mehr als an der stromaufwärtigen Seite vom Ausgangszustand aus versetzt wird. Dieser Vorgang hat die Wirkung, dass die Ausstoßwirkung verstärkt wird, und dass die Versetzung an der stromabwärtigen Seite auf die erste Flüssigkeit in dem ersten Flüssigkeitsströmungsweg 3 einwirkt, um sie so zu bewegen, dass die erste Flüssigkeit in Richtung der Ausstoßöffnung gedrückt wird. Hierdurch wird es möglich, die Ausstoßgeschwindigkeiten zu erhöhen. In 10A sind die oben erwähnten bewegbaren Bereiche im Wesentlichen regelmäßig.
In 10B verschiebt sich der bewegbare Bereich der bewegbaren Trennfolie oder erweitert sich in Richtung der Ausstoßöffnungsseite, wenn die bewegbare Trennfolie 5 in der Reihenfolge (1), (2) und (3) versetzt wird. Hierbei ist der bewegbare Bereich an der stromaufwärtigen Seite befestigt. Da die stromabwärtige Seite der bewegbaren Trennfolie 5 mehr als die stromaufwärtige Seite versetzt wird, ist die Ausstoßwirkung höher, da die Blasenentwicklung in Richtung der Ausstoßöffnung stattfindet.
In 10C ist die bewegbare Trennfolie 5 gleichförmig an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite versetzt, oder ist ein wenig größer an der stromaufwärtigen Seite versetzt, als beim Ausgangszustand bei (1) zum Zustand (2). Wenn jedoch wie bei (3) und (4) in 10C gezeigt, sich die Blase entwickelt, wird die stromabwärtige Seite mehr als die stromaufwärtige Seite versetzt. Dann bewegt sich die erste Flüssigkeit am oberen Abschnitt des bewegbaren Bereichs in Richtung der Ausstoßöffnung. Auf diese Weise wird die Ausstoßwirkung verstärkt und gleichzeitig die Ausstoßmenge erhöht.
Bei dem Vorgang von (4) in 10C wird der Punkt U der bewegbaren Trennfolie 5 weiter zur Ausstoßöffnung als der Punkt D versetzt, wo die bewegbare Trennfolie an der stromabwärtigen Seite im Ausgangszustand angeordnet ist. Hierdurch wird die Ausstoßwirkung weiter durch das Vorhandensein dieses Abschnitts, der sich so zur Ausstoßöffnungsseite erstreckt, verstärkt. Diese besondere Ausbildung der bewegbaren Trennfolie bei der Versetzung zu diesem Zeitpunkt ähnelt der menschlichen Nase. Deshalb wird diese Form als Nasenform bezeichnet.
Das Flüssigkeitsausstoßverfahren, das das oben beschriebene Herstellungsverfahren umfasst, wird durch den Flüssigkeitsausstoßkopf durchgeführt, der entsprechend dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Jeder dieser in den 10A bis 10C gezeigten Vorgänge findet nicht notwendigerweise unabhängig voneinander statt. Diesbezüglich fallen die Vorgänge, die jeweils Teile davon umfassen, mit in den Schutzumfang der Erfindung. Ebenfalls ist der Vorgang, der die Nasenform beinhaltet, nicht notwendig auf den in 10C gezeigten Vorgang begrenzt, da dieser Vorgang ebenfalls bei den Vorgängen gemäß 10A und 10B stattfinden kann. Diesbezüglich muss die bewegbare Trennfolie 5 für jeden der in 10A bis 10C gezeigten Vorgänge nicht notwendigerweise dehnbar sein. Ebenfalls ist die Dicke der bewegbaren Trennfolie 5 gemäß den 10A bis 10C nicht so ausgelegt, dass sie eine bestimmte Dimension aufweisen muss.
Im Folgenden werden die erfindungsgemäßen Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine Schnittansicht zur Darstellung des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung längs der Strömungswegrichtung. 2 zeigt eine vertikale Schnittansicht zur Darstellung des Flüssigkeitsausstoßkopfes von 1 längs der Strömungswegrichtung.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Flüssigkeitsausstoßkopf das Substrat 1 für den Flüssigkeitsausstoßkopf mit darauf ausgebildeten Wärmeerzeugungselementen 2, die die thermische Energie zur Erzeugung von Flüssigkeitsblasen liefern, die mit den Ausstoßöffnungen 11 zum Ausstoßen der Flüssigkeit versehene Deckenplatte 6 und ein Lagerteil 8 für eine bewegbare Folie, das zwischen dem Substrat 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes und der Deckenplatte 6 angeordnet ist, und mit beiden verklebt ist. Weiter ist eine elastische bewegbare Trennfolie 5 an dem Lagerteil 8 für die bewegbare Folie angeordnet. Durch die bewegbare Trennfolie 5 werden die Flüssigkeitsströmungswege in die ersten Flüssigkeitsströmungswege 3 und die zweiten Flüssigkeitsströmungswege 4 getrennt.
Jeder der zweiten Flüssigkeitsströmungswege 4 ist zwischen dem Substrat 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes, dem Lagerteil 8 für die bewegbare Folie und der bewegbaren Trennfolie 5 ausgebildet. Die Verdampfungsflüssigkeit wird jedem von ihnen durch den an dem Substrat 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes ausgebildeten Zuführweg zugeführt. Jeder der ersten Flüssigkeitsströmungswege 3 wird zwischen der bewegbaren Trennfolie 5 und der Deckenplatte 6 ausgebildet. Die Verdampfungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit sind durch die bewegbare Trennfolie 5 vollständig voneinander getrennt.
Die ersten mit den Ausstoßöffnungen 11 verbundenen Flüssigkeitsströmungswege 3 werden durch Verkleben des Substrats 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes mit der Deckenplatte 6 ausgebildet. D.h., die Deckenplatte 6 umfasst grob die Öffnungsplatte mit den Ausstoßöffnungen 11, mehrere Nuten, die die mehreren ersten Flüssigkeitsströmungswege 3 bilden, den Ausschnittsabschnitt, der die erste gemeinsame Flüssigkeitskammer 143 bildet, die anteilsmäßig mit allen ersten Flüssigkeitsströmungswegen 3 in Verbindung steht und so angeordnet ist, dass sie die Flüssigkeit (Ausstoßflüssigkeit) jedem der ersten Flüssigkeitsströmungswege 3 zuführt.
Als geeignetes Material für die bewegbare Trennfolie 5 ist es erforderlich, dass das Material einen Wärmewiderstand von ungefähr 300°C als auch die Elastizität mit einer ausgezeichneten Ölbeständigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit aufweist. Beispielsweise ist Polyparaxylen oder ähnliches, das als Oberflächenfolie von einem elastischen Silikongummiteil verwendet wird, geeignet, da es eine gute dünne Folienbildungsfähigkeit aufweist, wenn es durch Beschichten, Aufdampfen oder ähnlichem aufgebracht wird. Mit einem derartigen Material kann die dünne Folie durch das Aufdampfpolymerisationsverfahren ausgebildet werden. Dieses Material ist elastisch und hat eine ausgezeichnete Berührung mit dem Silikonteil. Ebenfalls ist eine Fluorharzfolie oder ähnliches für die Trennfolie des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der Erfindung geeignet. Nach dem Aufbringen der Wasserbeschichtung des Fluorharz (FEP, PFA, PDFE oder ähnlichem) wird die Folie durch Wärmeaushärten ausgebildet. Das Fluorharz ist elastisch und weist eine ausgezeichnete Berührung mit dem Silikonteil auf. Es ist ebenfalls möglich, die Folie mittels des CVD-Verfahrens oder ähnlichem unter Verwendung von Siliziumnitrid oder Siliziumoxyd auszubilden.
Im Folgenden wird das Herstellungsverfahren des oben beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopfes beschrieben. 3A bis 5 sind Verfahrensschritte, die das Herstellungsverfahren des Flüssigkeitsausstoßkopfes darstellen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 3A bis 3C das Herstellungsverfahren der Deckenplatte 6 beschrieben.
Zuerst wird an beiden Seiten eines Silikonwafers (Si Substrat) 12, ein SiO₂ Film 13 mittels thermischer Oxidation mit einer Filmdicke von ungefähr 1μm ausgebildet. Dann wird mit einem bekannten Verfahren, zum Beispiel der Fotolithographie, der Abschnitt, der die erste gemeinsame Flüssigkeitskammer wird, gemustert. Auf diesem gemusterten Abschnitt wird mittels einem Mikrowellen CVD-Verfahren ein SiN Film 14 in einer Filmdicke von ungefähr 30μm ausgebildet, der die Strömungswegwände 3a der ersten Flüssigkeitsströmungswege 3 und ein Teil des Rahmens der ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer wird. Diesbezüglich sind die für das Mikrowellen CVD zur Ausbildung des SiN Films 14 verwendeten Gase Monosilan (SiH₄), Stickstoff (N₂) und Argon (Ar). Diesbezüglich ist es möglich, eine Gasmischung von Disilan (Si₂H₆) und Ammoniak (NH₃) oder ähnliches zu verwenden. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Energie der Mikrowelle (2,45 GHz) 1,5 [kW] zur Ausbildung des SiN Films 14 bei einer Gasströmungsmenge von SiH₉/N₂/Ar = 100/100/40 [sccm] in dem Hochvakuum von 5 [mTorr]. Ebenfalls ist es möglich, den SiN Film durch das CVD-Verfahren unter Verwendung einer RF-Quelle oder ähnlichem mit einem von dem oben erwähnten unterschiedlichen Bestandteilsverhältnis auszubilden. Dann werden mit dem bekannten Verfahren, wie zum Beispiel Fotolithographie der Öffnungsabschnitt und der Strömungswegabschnitt gemustert und zu der Kanalstruktur mittels einer Ätzvorrichtung unter Verwendung eines dielektrischen Klebeplasmas geätzt. Danach wird der Silikonwafer unter Verwendung von TMAH geätzt, um die Deckenplatte 6 mit Öffnungen durch Silikon wie in 1 und 2 gezeigt, zu vollenden.
Im Folgenden wird das Grundsubstrat beschrieben, das das Substrat des oben beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopfes darstellt. 7 ist eine Schnittansicht zur Darstellung des dem Wärmeerzeugungselement entsprechenden Abschnitts (Blasenbildungszone) des Substrats 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes. In 7 bezeichnet das Bezugszeichen 101 ein Silikonsubstrat, 102 den thermischen Oxidfilm, der als die Wärmesammlungsschicht dient, 103 den SiO₂ Film oder den Si₂N₄ Film, der als Zwischenfilm und ebenfalls als Wärmesammelschicht dient, 104 die Widerstandsschicht, 105 die Al, Al-Legierungsverdrahtung des Al-Si, Al-Cu oder ähnlichem, 106 den SiO₂ Film oder den Si₂N₄ Film, der als Schutzfilm dient, 107 den Kavitationsbeständigen Film, der den Schutzfilm 106 gegen Chemikalien und physikalische Stöße schützt, die der Wärmeerzeugung durch die Widerstandsschicht 104 folgen. Bezugszeichen 108 bezeichnet den Wärmeerzeugungsabschnitt der Widerstandsschicht, wo keine Elektrodenverdrahtung ausgebildet ist.
Diese Treibereinrichtungen werden auf dem Si Substrat mittels Anwendung der Halbleitertechnologie und den Techniken ausgebildet, und dann wird der Wärmeerzeugungsabschnitt weiter auf ein und demselben Substrat ausgebildet.
8 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch die Hauptvorrichtung durch vertikales Schneiden zur Darstellung zeigt.
Das Einbringen von Verunreinigungen, wie zum Beispiel das Ionen einpflanzen und ihre Diffusion werden mittels des allgemeinen MOS Verfahrens durchgeführt, um die P-MOS 450 auf der N Typ-Wellenzone 402 und den N-MOS 451 auf der P Typ-Wellenzone 403 auf dem Si-Substrat 401, welches der P-Leiter ist, auszubilden. Der P-MOS 450 und der N-MOS 451 umfassen unter anderem die Polysilicontorverdrahtung, die mittels dem CVD-Verfahren mit einer Dicke von 4.000 Å oder mehr und 5.000 Å oder weniger durch den Torisolationsfilm 408 aufgedampft werden, der mit einer Dicke von einigen hundert Å ausgebildet ist, und der Quellenbereich 405 und der Ablaufbereich 406, auf denen die N-Typ und P-Typ Unreinheiten implantiert sind. Diese C-MOS Logik wird durch diese P-MOS und N-MOS aufgebaut.
Der N-MOS Transistor zum Treiben der Einrichtungen umfasst ebenfalls den Ableitbereich 411, den Quellenbereich 412 und die Torverdrahtung 413 und anderes, die auf dem P-Quellensubstrat mittels der Unreinheiten Implantation, Diffusion und anderem ausgebildet sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde der Aufbau beschrieben, der den N-MOS Transistor verwendet, wobei die Ausführungsform nicht auf den Transistor begrenzt ist. Irgendein anderer Transistor ist ebenfalls möglich, wenn er in der Lage ist, mehrere Wärmeerzeugungselemente einzeln anzutreiben, wobei ein derartiger Transistor eine so feine Struktur wie oben beschrieben, aufweisen muss.
Zwischen den Einrichtungen ist ein oxidierter Filmtrennbereich 453 mit einer Dicke von 5.000 Å bis 10.000 Å (1 Å = 1 × 10^–10m) durch Anwenden der Feldoxidation ausgebildet, wodurch jede der Einrichtungen getrennt wird. Der Feldoxidationsfilm dient als erste Schicht der Wärmesammelschicht unter dem Wärmeaktivierungsbereich 108.
Nachdem jedes der Elemente ausgebildet ist, wird der Zwischenisolationsfilm 416 mittels dem CVD-Verfahren mit dem PSG-Film oder dem BPSG-Film mit einer Dicke von ungefähr 7.000 Å aufgedampft. Nachdem der so aufgedampfte Zwischenisolierfilm mittels Wärmebehandlung geglättet ist, wird die Verdrahtung durch die Kontaktöffnung unter Verwendung von Al-Elektroden 417 durchgeführt, die als die erste Verdrahtungsschicht dient. Darauf wird durch Anwenden des Plasma CVD-Verfahrens der Zwischenisolationsfilm 418 mit SiO₂ oder ähnlichem mit einer Dicke von 10.000 Å oder mehr und 15.000 oder weniger aufgedampft, und weiter wird durch die Kontaktöffnung der TaN_0,8.hex Film mittels Gleichstromsputtern mit einer Dicke von ungefähr 1.000 Å wie die Widerstandsschicht 104 ausgebildet. Danach wird die zweite Verdrahtungsschicht von AL-Elektroden als Verdrahtung jedes der Wärmeerzeugungselemente ausgebildet.
Als Schutzfilm 106 wird der Si₂N₉ Film mittels Plasma CVD mit einer Dicke von 10.000 Å ausgebildet. Auf der obersten Schicht wird der Kavitationsbeständige Film 107 mit Ta oder ähnlichem mit einer Dicke von ungefähr 2.500 Å aufgedampft.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4A bis 4F das Herstellungsverfahren des Lagerteils 8 für die bewegbare Folie 4 mit der darauf angeordneten bewegbaren Trennfolie 5 beschrieben. 4A bis 4B sind Ansichten zur Darstellung des Abschnitts des Lagerteils 8 für die bewegbare Folie in Flüssigkeitsausstoßrichtung. Die Ausstoßöffnungen sind an der linken Seite in den 4A bis 4F angeordnet.
Zuerst wird der Silikonwafer 17 mit einem Photoresist 130 als Ätzmaske beschichtet (4A). Dann wird auf dem Abschnitt dieses Photoresists 130, der dem bewegbaren Abschnitt der bewegbaren Trennfolie 5 entspricht, jede der Öffnungen 130a mittels Belichtung und Entwicklung in einer Größe ausgebildet, die ein wenig kleiner als der bewegbare Abschnitt der bewegbaren Trennfolie 5 ist (5B). Durch dieses Photoresist 130 wird auf dem Silikonwafer 17 das isotrope Ätzen mit dem Trockenätzverfahren unter Verwendung von Gas der Freonserie durchgeführt. Dann werden, wie in 4C gezeigt, die Ausschnittsabschnitte mit jeweils dem kreisförmigen Abschnitt 17a auf den Abschnitten des Silikonwafers 17 ausgebildet, die jeweils mittels der Öffnungen 130a belichtet werden.
Dann wird das auf dem Siliziumwafer 17 verbleibende Photoresist 130 mittels Plasmaveraschung oder ähnlichem entfernt. Dann wird die bewegbare Trennfolie 5 auf der gesamten Oberfläche des Siliziumwafers 17 ausgebildet (4D). Die bewegbare Trennfolie 5 kann mittels des Siliziumdioxidfilms mittels thermischer Oxidation, eines Siliziumnitridfilms mittels Plasma CVD oder durch Dotieren von Phosphorsäure oder Bohrsäure oder durch Dampfbeschichtung oder Beschichtung mit Filmen der Organreihe ausgebildet werden.
Die Rückseite der Oberfläche des Siliziumwafers 17, wo die bewegbare Trennfolie 5 vorgesehen ist, wird auf eine Dicke mittels CMP (chemical mechanical polishing) geschnitten, die der Höhe der zweiten Flüssigkeitsströmungswege 4 entspricht (4E). Durch Ätzen von der Rückseite des Siliziumwafers 17 wird weiter der Abschnitt des Siliziumwafers 17 entfernt, der die zweiten Flüssigkeitsströmungswege 4 ausbildet, d.h., der Abschnitt, der dem oben erwähnten Ausschnittsabschnitt entspricht. Dann wird das Lagerteil 8 für die bewegbare Folie mit der bewegbaren Trennfolie 5 auf ihr mit den durchhängenden Abschnitten in jedem der zweiten Flüssigkeitsströmungswege 4 hergestellt, wodurch ebenfalls jede der bewegbaren Bereiche für die bewegbare Trennfolie 5 geschaffen werden.
Hier ist das Beispiel gezeigt, bei dem das Lagerteil 8 für die bewegbare Folie einzeln hergestellt wird. Nachdem die bewegbare Trennfolie 5 jedoch auf dem Siliziumwafer 17 ausgebildet ist, wird die Oberfläche des Siliziumwafers 17, wo die bewegbare Trennfolie 5 vorgesehen ist, mit der Deckenplatte 6 in dem Zustand, wie in 4D gezeigt, verklebt. Der Siliziumwafer 17 kann mittels dem CMP auf die spezifische Dicke geschnitten werden. Auf diese Weise ist es möglich, Beschädigungen zu verhindern, die beim Siliziumwafer 17 entstehen können, wenn er geschnitten wird.
Im Folgenden wird das Verkleben der Deckenplatte 6 mit dem Lagerteil 8 für die bewegbare Folie und das Verfahren zum Verkleben des Lagerteils 8 für die bewegbare Folie mit dem Substrat 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes beschrieben.
Zum Verkleben der Deckenplatte 6 und des Lagerteils 8 für die bewegbare Folie ist es möglich, sie bei Raumtemperatur zu verkleben, wenn die bewegbare Trennfolie 5 durch Siliziumnitrid ausgebildet wird. Wenn eine Kaltklebevorrichtung verwendet wird, werden zwei Vakuumkammern benötigt. Die eine von ihnen ist die Vorkammer und die andere ist die Druckkammer, die jeweils bei einem Vakuum von 1 bis 10 Pa gehalten werden. Nach der Positionierung wird die Deckenplatte 6 und das Lagerteil 8 für die bewegbare Folie in der Vorkammer eingestellt, und die Deckenplatte und das Lagerteil für die bewegbare Folie werden zu der Druckkammer gefördert, wo die Klebefläche durch Energiepartikel aktiviert wird, die mittels Hochgeschwindigkeitselektronenstrahlen des Sattelfeldtyps auf die Oberfläche des Siliziumnitrids an dem Klebeabschnitt gestrahlt werden. Auf diese Weise werden die Deckenplatte und das Lagerteil für die bewegbare Folie geklebt. In diesem Fall ist es möglich, sie bis zu einer Temperatur von 200°C oder weniger zu erwärmen, oder Druck auf sie auszuüben, um die Klebefestigkeit von ihnen zu verstärken.
Wenn die bewegbare Trennfolie 5 aus einem organischen Harz ausgebildet ist, wird mindestens ein Teil des Abschnitts der bewegbaren Trennfolie 5, der mit der Deckenplatte 6 verklebt wird, entfernt, sodass der Siliziumwafer 17 frei liegt. Auf diese Weise wird die enge Berührung zwischen dem Lagerteil 8 für die bewegbare Folie und der Deckenplatte 6 verstärkt. Die Oberflächenbehandlung des Siliziumwafers 17 erfolgt unter Verwendung von einem Silanverbindungsmittel oder ähnlichem und dann wird das Material der bewegbaren Trennfolie 5 ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, die enge Verbindung zwischen der bewegbaren Trennfolie 5 und dem Siliziumwafer 17 zu verstärken.
Zum Verkleben des Lagerteils 8 für die bewegbare Folie und des Substrats 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes ist es möglich, sie bei Raumtemperatur nach genauer Positionierung der zweiten Flüssigkeitsströmungswege des Lagerteils 8 für die bewegbare Folie und den Wärmeerzeugungselementen 2 für das Substrat des Flüssigkeitsausstoßkopfes unter Verwendung der oben beschriebenen Kaltklebevorrichtung zu verkleben, wenn die Oberfläche des Substrats 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes mit Siliziumnitrid ausgebildet ist.
Weiter ist neben dem Verfahren, das, wie oben beschrieben, ein Verkleben bei Raumtemperatur ermöglicht, ein Verfahren zum Verkleben der Deckenplatte 6, des Lagerteils 8 für die bewegbare Folie und des Substrats 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes möglich, bei dem sie so verklebt werden, dass der dünne Film (3.000 Å) von Wasserglas (Natriumsilikat) auf den Klebebereich des Substrats 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes oder das Lagerteil 8 für die bewegbare Folie oder die Deckenplatte 6 aufgebracht wird, und nach dem Bemustern diese durch Erwärmen auf eine Temperatur von 100°C verklebt werden, oder dass das Klebemittel mittels eines Übertragungsverfahrens oder ähnlichem auf entweder das Substrat 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes, das Lagerteil 8 für die bewegbare Folie und die Deckenplatte 6 aufgebracht wird und dann diese unter Wärme und Druck verklebt werden. Bei der obigen Beschreibung ist der Aufbau so, dass das Lagerteil 8 für die bewegbare Folie vorher mit der Deckenplatte 6 verklebt wird, und dann weiter mit dem Substrat 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes verklebt wird, wobei jedoch der Aufbau so sein kann, dass die Strömungswegwände, die die zweiten Flüssigkeitsströmungswege werden, auf dem Substrat 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes vorher ausgebildet werden, und dann das Lagerteil 8 für die bewegbare Folie mit dem Substrat 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes verklebt wird. Dann wird die Deckenplatte 6 darauffolgend verklebt.
Danach wird, wie in den 6A bis 6C gezeigt, der Öffnungsplattenabschnitt mittels Ionenstrahlen im Vakuum mit der Maske 20 zur Schaffung der Ausstoßöffnungen 11 bestrahlt. In diesem Fall ist es in Abhängigkeit von der Stärke der Ionenstrahlen möglich, eine rückwärts geneigte Struktur zu erzielen. Als Verarbeitungsverfahren für die Ausstoßöffnungen 11 kann ebenfalls eine Laserbestrahlung mit einem Excimerlaser bei Raumtemperatur unter Atmosphärendruck verwendet werden.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist jeder bewegbare Bereich der bewegbaren Trennfolie 5, d.h., der Abschnitt, der nicht durch das Lagerteil 8 für die bewegbare Folie gelagert wird, so ausgebildet, dass er in Richtung des Substrats 1 des Flüssigkeitsausstoßkopfes durchhängt, der durch die oben beschriebenen Verfahrensschritte hergestellt wurde. Es ist daher leichter, die bewegbare Trennfolie 5 durch jede Blasenentwicklung nach der durch jedes der Wärmeerzeugungselemente 2 erzeugten Wärme zu versetzen. Hierdurch wird die Blasenenergie wirksam zur Führung der in dem ersten Strömungsweg 3 befindlichen Ausstoßflüssigkeit zur Ausstoßöffnungsseite übertragen. Weiter ist die verwendete Form selbst zur Ausbildung der durchhängenden Form der bewegbaren Trennfolie geeignet, das Lagerteil für die bewegbare Folie zu bilden. Hierdurch können die durchhängenden Abschnitte der bewegbaren Trennfolie und die Flüssigkeitsströmungswege genauer angeordnet werden, wodurch es möglich ist, die betriebliche Zuverlässigkeit der bewegbaren Trennfolie entscheidend zu verbessern. Die bewegbare Folie und das Lagerteil für die bewegbare Folie werden als ein Körper vereinigt. Hierdurch ist die Handhabung der bewegbaren Folie einfacher, was zu einer entscheidenden Verminderung der Möglichkeit führt, dass die bewegbare Folie beschädigt wird.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, um einen Flüssigkeitsausstoßkopf zu schaffen, der verschiedene Arten von Flüssigkeiten unter Verwendung eines einfachen Herstellungsverfahrens ausstoßen kann. Es wurde jedoch herausgefunden, dass die Wirksamkeit des Flüssigkeitsausstoßes weiter verbessert werden kann, wenn man die Herstellungsschritte des Herstellungsverfahrens weiter untersucht.
9A bis 9I sind Ansichten zur Darstellung des Herstellungsverfahrens des Lagerteils für die bewegbare Folie mit der bewegbaren Trennfolie, mit dem es möglich ist, die Flüssigkeitsausstoßwirkung weiter zu verbessern. 9A bis 9I sind Schnittansichten in Flüssigkeitsausstoßrichtung, und die Ausstoßöffnungen sind auf der linken Seite in 9A bis 9I angeordnet. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 9A bis 9I eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Zuerst wird mit Siliziumdioxid, einem Photoresist oder einem anderen Material, eine erste Ätzmaske 131 mit der ersten Öffnung 131a auf dem Abschnitt ausgebildet, der dem bewegbaren Abschnitt der bewegbaren Trennfolie 5 auf dem Siliziumwafer 17 entspricht (9A). Dann wird mit Siliziumnitrid, Siliziumoxid, einem Photoresist oder irgendeinem anderen Material eine zweite Ätzmaske 132 mit einer zweiten Öffnung 132a ausgebildet, deren Länge kürzer als die der ersten Öffnung 131a in Flüssigkeitsausstoßöffnung auf der ersten Ätzmaske 131 ist (9B). Die Position der zweiten Öffnung 132a ist so, dass die zweite Öffnung 132a in der ersten Öffnung 131a angeordnet ist, und dass die mittlere Position der zweiten Öffnung 132a mehr zur Ausstoßöffnungsseite (zur linken Seite in 9B) als die mittlere Position der ersten Öffnung 131a versetzt ist.
Durch das gleiche Verfahren wie bei der ersten Ausführungsform wird dann das isotrope Ätzen auf der Oberfläche des Siliziumwafers 17 durch die erste Ätzmaske 131 und die zweite Ätzmaske 132 durchgeführt, um den kleinen Ausschnittsabschnitt 17a auf der Oberfläche des Siliziumwafers 17 auszubilden (9C). Danach wird mit der zweiten Ätzmaske 132 und dem Siliziumwafer 17 das Ätzen bei dem Verhältnis der entsprechenden Ätzgeschwindigkeiten fortgeführt. Die zweite Ätzmaske 132 wird dann entfernt, um den Öffnungsraum zu erweitern (9D). Danach wird das isotrope Ätzen weiter auf der Oberfläche des Siliziumwafers 17 durch die erste Ätzmaske 131 durchgeführt. Auf diese Weise wird, wie in 9E gezeigt, der Ausschnittsabschnitt 17b ausgebildet, der zur Ausstoßöffnungsseite größer wird.
Darauf wird, wie bei der ersten Ausführungsform, die erste Ätzmaske 131 entfernt (9F). Die bewegbare Trennfolie 5 wird dann auf der gesamten Oberfläche des Siliziumwafers 17 ausgebildet, wo der Ausschnittsabschnitt 17b ausgebildet ist (9G). Dann wird die Rückseite der Oberfläche des Siliziumwafers 17, wo die bewegbare Trennfolie 5 ausgebildet ist, mittels des CMP geschnitten, um die spezifische Dicke des Silizi umwafers 17 zu erhalten (9H). Dann wird der Abschnitt, der der zweite Flüssigkeitsströmungsweg 4 wird, von der Rückseite des Siliziumwafers 17 so geätzt, dass das Lagerteil 8 für die bewegbare Folie auf diese Weise ausgebildet wird, wie in 9I gezeigt, wobei der bewegbare Bereich der bewegbaren Trennfolie 5 an einer der Ausstoßöffnungsseite näheren Stelle mehr durchhängt.
Das zweite so hergestellte Substrat 8 wird mit der Deckenplatte und dem Substrat des Flüssigkeitsausstoßkopfes wie bei der ersten Ausführungsform verklebt, wodurch der Flüssigkeitsausstoßkopf ausgebildet ist. Es wird dann möglich, die Blasenenergie zur Seite der Ausstoßöffnung durch den Vorteil der Form der bewegbaren Trennfolie 5, wie oben beschrieben, wirksamer zu übertragen.
Bei der Beschreibung der obigen Ausführungsform wurde die Art beschrieben, bei der das Ätzverfahren kontinuierlich durch Verwendung der ersten und zweiten Ätzmasken mit ungefähr der gleichen Ätzgeschwindigkeit durchgeführt wird. Wenn jedoch das Ätzgeschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Material der ersten Ätzmaske 131 und dem Material der zweiten Ätzmaske 132 ausreichend unterschiedlich ist, wird nur die zweite Ätzmaske selektiv nach dem Isotropenätzen des Siliziumwafers 17 durch die ersten und zweiten Ätzmasken entfernt. Danach ist es möglich, die Form des Ausschnittsabschnitts 17b, wie oben gezeigt, durch Durchführen des Isotropenätzens am Siliziumwafer 17 nur durch die erste Ätzmaske 131 auszubilden.
Gemäß der Erfindung wird, wie oben beschrieben, der Ausschnittsabschnitt auf dem Oberflächenabschnitt des Substrats ausgebildet, der der bewegbare Bereich der bewegbaren Folie wird, wenn das Lagerteil für die bewegbare Folie ausgebildet wird, um die bewegbare Folie zu lagern. Dann wird die bewegbare Folie auf der gesamten Oberfläche des Substrats mit einem derartigen Ausschnittsabschnitt hergestellt, wodurch es leichter ist, die bewegbare Folie, deren bewegbarer Abschnitt durchhängt, auszubilden. Hierdurch ist es möglich, die Blasenenergie wirksam zu übertragen, und die Ausstoßflüssigkeit in dem ersten Flüssigkeitsströmungsweg 3 wirksam zur Ausstoßöffnungsseite zu führen. Ebenfalls kann das zur Ausbildung der durchhängenden Form der bewegbaren Trennfolie verwendete Modell selbst das Lagerteil für die bewegbare Folie bilden. Die durchhängenden Abschnitt der bewegbaren Trennfolie und die Flüssigkeitsströmungswege können mit höherer Genauigkeit angeordnet werden, wodurch es möglich ist, die betriebliche Zuverlässigkeit der bewegbaren Trennfolie entscheidend zu verbessern. Ebenfalls werden die bewegbare Trennfolie und das Lagerteil für die bewegbare Folie als ein Körper vereinigt. Hierdurch wird die Handhabung der bewegbaren Folie leichter, was zu einer entscheidenden Verminderung der Möglichkeit der Beschädigung der bewegbaren Folie führt. In diesem Fall wird der Ausschnittsabschnitt mittels Isotropenätzens ausgebildet, um die bewegbare Folie leicht versetzbar auszubilden. Der mit dem Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung hergestellte Flüssigkeitsausstoßkopf ermöglicht, die bewegbaren Bereiche der bewegbaren Folie so auszubilden, dass sie jeden der ersten Flüssigkeitsströmungswege und der zweiten Flüssigkeitsströ mungswege in der durchhängenden Form in Richtung des Substrats des Flüssigkeitsausstoßkopfes trennen. Hierdurch wird es möglich, die Blasenenergie wirksam zur Seite der Ausstoßöffnung zu übertragen, und eine höhere Ausstoßkraft zu erreichen. Mit dem Vorsehen der bewegbaren Folie werden die Ausstoßflüssigkeit und die Blasen bildende Flüssigkeit vollständig getrennt, wodurch es möglich ist, die Ausstoßflüssigkeit frei unter den gegenwärtig verfügbaren auszuwählen, unabhängig von der Viskosität und ihrer Zusammensetzung und weiter wird sie nicht dem thermischen Einfluss durch die Wärme erzeugenden Elemente ausgesetzt.
Der mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erzeugte Flüssigkeitsausstoßkopf (Ausführungsformen), der wie oben beschrieben aufgebaut ist, ermöglicht das Ausstoßen der Ausstoßflüssigkeit, unter Verwendung von unterschiedlichen Ausstoß und Blasen bildenden Flüssigkeiten. Eine hochviskose Flüssigkeit, wie zum Beispiel Polyethylenglycol, die keine ausreichenden Blasen beim Aufbringen von Wärme mit der sich daraus ergebenden unzureichenden Ausstoßkraft aufweist, kann nunmehr gut ausgestoßen werden, wenn diese Flüssigkeit den ersten Flüssigkeitsströmungswegen 3 zugeführt wird, während die Flüssigkeit (eine Mischung von Ethanol:Wasser = 4:6 von ungefähr 1 bis 2 cp oder ähnlichem), die gut Blasen bildet, den zweiten Flüssigkeitsströmungswegen 4 als Blasen bildende Flüssigkeit zugeführt wird.
Auch die Auswahl der Flüssigkeit, die keine Ablagerungen, wie zum Beispiel verbrannte Partikel auf der Oberfläche der Wärme erzeugenden Elemente 2 beim Erwär men bewirkt, kann als Blasen bildende Flüssigkeit verwendet werden, wodurch es möglich ist, die Blasenbildung zu stabilisieren und eine gute Ausstoßleistung zu erreichen.
Der mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellte Flüssigkeitsausstoßkopf, der wie oben aufgebaut ist, ermöglicht die oben beschriebenen Wirkungen und das Ausstoßen der hochviskosen Flüssigkeit oder ähnlichem mit höherer Ausstoßleistung und Ausstoßkraft.
Auch wenn die Flüssigkeit, deren Eigenschaft gegenüber der Wärme schlecht ist, verwendet wird, kann eine derartige Flüssigkeit mit höherer Ausstoßleistung und Ausstoßkraft ausgestoßen werden, wie oben beschrieben, ohne sie thermisch zu beschädigen, wenn diese besondere Flüssigkeit den ersten Flüssigkeitsströmungsweg 3 als Ausstoßflüssigkeit zugeführt wird, während die Flüssigkeit, die gut Blasen bildet und ihre Eigenschaften beim Erwärmen nicht ändert, den zweiten Flüssigkeitsströmungswegen 4 zugeführt wird.
Mit der Anordnung der bewegbaren Trennfolie 5 wird es möglich, Flüssigkeit mit einer höheren Ausstoßkraft und einer höheren Leistung bei höherer Geschwindigkeit als bei einer üblichen Tintenstrahlvorrichtung auszustoßen. Die Blasen bildende Flüssigkeit ist gut geeignet, wenn sie nur irgendeine der oben erwähnten Eigenschaften aufweist. Folgende Flüssigkeiten sind zu diesem Zweck geeignet:
Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Hexan, n-Heptan, n-Octan, Toluol, Xylol, Methylen, Dichlorid, Trichren, Freon TF, Freon BF, Ethyläther, Dioxan, Cyclohexan, Methylacetat, Ethylacetat, Aceton, Methylethyl, Keton, Wasser, oder ähnliches und deren Mischungen.
Als Ausstoßflüssigkeit ist es möglich, Flüssigkeiten ohne Rücksicht auf ihr Blasen bildendes Verhalten und ihre thermischen Eigenschaften zu verwenden. Auch Flüssigkeiten mit geringer Blasen bildenden Eigenschaft können als Ausstoßflüssigkeit verwendet werden, wobei die Flüssigkeit durch das Aufbringen von Wärme verändert oder verschlechtert werden kann, und wobei die Viskosität der Flüssigkeit zu hoch ist, oder ähnliches, die nicht üblicherweise ausgestoßen werden können, sind ebenfalls verwendbar.
Es wird angestrebt, Flüssigkeiten zu verwenden, die nicht das Ausstoßen, die Blasenbildung oder die Arbeitsweise der bewegbaren Trennfolie durch das Ausstoßen der Flüssigkeit selbst infolge ihrer eigenen Eigenschaften oder durch ihre Reaktion mit der Blasen bildenden Flüssigkeit behindern.
Es ist ebenfalls möglich, hochviskose Tinten oder ähnliches als Ausstoßflüssigkeit zur Verwendung zum Aufzeichnen zu verwenden.
Als weitere Ausstoßflüssigkeit ist es möglich, eine Flüssigkeit zu verwenden, wie zum Beispiel ein Medikament oder ein Parfum, das gegen Wärme empfindlich ist.
Diesbezüglich wird das Aufzeichnen durch Kombination der Flüssigkeiten durchgeführt, deren Zusammensetzungen unten als Blasen bildende Flüssigkeit und Ausstoßflüssigkeit angegeben werden. Hierdurch ist es möglich, die aufgezeichneten Objekte mit hoher Qualität unter Verwendung der Flüssigkeit zu erreichen, deren Viskosität etwa 150cp beträgt, die nicht mit der üblichen Flüssigkeitsausstrahlvorrichtung ausgestoßen werden konnten, nicht zu erwähnen sind Flüssigkeiten, deren Viskosität zehn und einige pc beträgt.
Wie oben beschrieben, ist die Ausstoßgeschwindigkeit geringer, wenn eine nicht leicht auszustoßende Flüssigkeit nach dem Stand der Technik ausgestoßen werden soll. Die Schwankung der Ausstoßrichtungen neigt daher zur Abnahme, wodurch die Punktgenauigkeit auf dem Aufzeichnungsblatt verschlechtert wird. Die Schwankungen der Ausstoßmenge findet ebenfalls infolge des instabilen Ausstoßens statt. Hierdurch ist es nicht einfach, Abbildungen mit hoher Qualität zu erhalten. Mit der Konstruktion gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform werden Blasen unter Verwendung von Blasen bildenden Flüssigkeit ausreichend und stabil erzeugt. Hierdurch wird die Ausstoßgenauigkeit der Tröpfchen verbessert und gleichzeitig die Ausstoßmenge der Tinte stabilisiert, wodurch es möglich ist, die Qualität der aufgezeichneten Abbildungen entscheidend zu verbessern.
(FLÜSSIGKEITSAUSSTOSSVORRICHTUNG)
11 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Beispiels der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit dem Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der Erfindung. In 11 bezeichnet ein Bezugszeichen die Kopfpatrone, die einstückig mit dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung und einem Tintentank ausgebildet ist. Diese Kopfpatrone 601 ist an dem Wagen 607 befestigt, der mit der Spiralnut 606 der Führungsspindel 605 in Eingriff steht, die sich über ein Getriebe 603 und 604 in normaler und umgekehrter Drehrichtung des Antriebsmotors 602 dreht. Durch die Antriebskraft des Antriebsmotors 602 bewegt sich die Patrone 601 zusammen mit dem Wagen 607 längs der Führung 608 in den mittels Pfeilen a und b gezeigten Richtungen hin und her. Die Blattdruckplatte 601 für die Verwendung des Druckblattes P, das auf der Platte 609 zur Verwendung als Aufzeichnungsmediumszuführvorrichtung (nicht dargestellt) gelagert ist, wird so angeordnet, dass sie das Druckblatt P zur Platte 609 über die Bewegungsrichtung des Wagens drückt.
In der Nähe des einen Endes der Führungsspindel 605 sind Fotoverbindungen 611 und 612 angeordnet, die Erfassungseinrichtungen für die Ausgangsstellung darstellen, und das Vorhandensein des Hebels 607a des Wagens 607 in diesem Bereich erkennen, um die Drehrichtungen des Antriebsmotors 602 und andere Vorgänge umzuschalten.
In 11 bezeichnet ein Bezugszeichen 613 das Lagerteil 613, das die Kappe 614 lagert, die das vordere Ende abdeckt, wo die Ausstoßöffnungen an dem Tintenstrahlkopf 601 vorgesehen sind. Das Bezugszeichen 615 bezeichnet eine Tintensaugeinrichtung zum Absaugen der im Inneren der Kappe 614 befindlichen Tinte durch leeres Ausstoßen oder ähnlichem von dem Kopf 601. Mit dieser Tintensaugeinrichtung 615 wird die Saugerneuerung des Kopfes 601 durch die Öffnung in der Kappe 614 durchgeführt. Ein Bezugszeichen 617 bezeichnet eine Reinigungsklinge und 618 ein Teil, das die Klinge vorwärts und rückwärts (in senkrechter Richtung zur Bewegungsrichtung des oben erwähnten Wagens 607) bewegt. Die Klinge 617 und dieses Teil 618 werden von dem Lagerteil 619 des Hauptkörpers gelagert. Die Klinge 617 ist nicht notwendigerweise auf diese Ausführungsform begrenzt. Andere Klingen sind ebenfalls geeignet. 620 bezeichnet einen Hebel 620 zum Einleiten des Saugvorgangs, wenn eine Saugerneuerung vorgenommen werden soll, der sich längs der Bewegung des Nockens 621 bewegt, der mit dem Wagen 607 in Eingriff steht. Die Bewegung wird durch bekannte Getriebe gesteuert, wie zum Beispiel eine Kupplung, die die Antriebsenergie des Antriebsmotors 602 umschaltet. Die Tintenstrahlaufzeichnungssteuereinheit (in 11 nicht dargestellt) ist am Hauptkörper der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vorgesehen, um Signale den Wärmeerzeugungselementen der Kopfpatrone 601 zuzuführen, oder die Antriebssteuerungen der oben beschriebenen Mechanismen durchzuführen.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung 600 dieser Form führt das Aufzeichnen auf einem Druckblatt P durch, das auf der Platte 609 mittels der Aufzeichnungsmediumszuführvorrichtung (nicht dargestellt) gelagert wird, wenn sich der Kopf 601 über die gesamte Breite des Druckblatts P hin- und herbewegt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes mit einer Ausstoßöffnung (11) zum Ausstoßen eines Flüssigkeitströpfchens, einem ersten Flüssigkeitsströmungsweg (3) zum Zuführen von Ausstoßflüssigkeit zur Ausstoßöffnung (11), einem zweiten Flüssigkeitsströmungsweg (4) für eine ihm zugeführte Verdampfungsflüssigkeit, einem Wärmeerzeugungselement (2) zur Ausbildung eines für den zweiten Flüssigkeitsströmungsweg (4) angeordneten Blasenbildungsbereich, einem Lagerteil (8) für eine bewegbare Folie (5) zum Lagern der bewegbaren Folie (5), die den ersten Flüssigkeitsströmungsweg (3) und den Blasenbildungsbereich vollständig trennt und die durch die an dem Wärmeerzeugungselement (2) gebildete Blase versetzbar ist, und zum Ausstoßen eines Flüssigkeitströpfchens aus der Ausstoßöffnung (11) unter Verwendung der von dem Wärmeerzeugungselement (2) erzeugten thermischen Energie, umfassend folgende Schritte Ausbilden des Lagerteils (8) für die bewegbare Folie (5), Ausbilden eines dem bewegbaren Bereichs der bewegbaren Folie (5) entsprechenden Ausschnittsabschnitts auf der Oberfläche des Substrats, das das Lagerteil (8) für die bewegbare Folie (5) wird, Vorsehen eines die bewegbare Folie (5) bildende Materials auf der gesamten Fläche des Substrats mit dem darauf vorgesehenen Ausschnittsabschnitt, Entfernen des dem oberen Ausschnittsabschnitt entsprechenden Bereichs von der Rückseite des Substrats mit der darauf vorgesehenen bewegbaren Folie (5), und Ausbilden der durchhängenden Form an dem Abschnitt des bewegbaren Bereichs der bewegbaren Folie (5).
Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes nach Anspruch 1, wobei der Schritt zur Ausbildung des Ausschnittsabschnitts auf dem Substrat des Lagerteils für die bewegbare Folie durch isotropes Ätzen erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes nach Anspruch 2, wobei das isotrope Ätzen unter Verwendung mehrerer Masken erfolgt, sodass die stromabwärtige Seite mehr als die stromaufwärtige Seite in Flüssigkeitsströmungsrichtung in dem ersten Flüssigkeitsströmungsweg heruntergedrückt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes nach Anspruch 3, wobei mehrere Ätzmasken auf der Oberfläche des Substrats auflaminiert werden, um eine Öffnung auf der oberen Schicht in der Öffnung auf der entsprechenden unteren Schicht einzuschließen, und die mittlere Lage der Öffnung der oberen Schicht mehr an der stromabwärtigen Seite als die mittlere Lage der Öffnung der unteren Schicht angeordnet ist, und das Substrat durch die mehreren Ätzmasken isotropisch geätzt wird, und der Ausschnittsabschnitt unter Verwendung der Differenz der Ätzge schwindigkeit der Ätzmasken und des Substrats ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes nach Anspruch 3, wobei mehrere Ätzmasken auf die Oberfläche des Substrats auflaminiert werden, um die Öffnung auf der oberen Schicht in die Öffnung auf der entsprechenden unteren Schicht einzuschließen, und die mittlere Lage der Öffnung der oberen Schicht mehr an der stromabwärtigen Seite als die mittlere Lage der Öffnung der unteren Schicht angeordnet ist, und nachdem das isotrope Ätzen durchgeführt ist, die Ausschnittsabschnitte durch Wiederholen des Schritts des Entfernens der Ätzmaske auf der oberen Schicht der Ätzmasken entsprechend der Anzahl der Ätzmaske ausgebildet werden.
Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes nach Anspruch 1, wobei die bewegbare Folie aus einem Material gebildet wird, das Silizium als Hauptbestandteil aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes, wobei die bewegbare Folie aus Kunststoff ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes nach Anspruch 7, wobei auf der Oberfläche des Substrats, bevor die bewegbare Folie auf dem Substrat ausgebildet wird, ein Silan-Verbindungsverfahren durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes nach Anspruch 1, weiter umfassend die Schritte Ausbilden einer Deckenplatte mit der Ausstoßöffnung und dem ersten Flüssigkeitsströmungsweg, und Ausbilden eines zweiten Flüssigkeitsströmungswegs zwischen dem Lagerteil für die bewegbare Folie und dem Substrat des Flüssigkeitsausstoßkopfes durch Verkleben der Deckenplatte, des Lagerteils für die bewegbare Folie und des Substrats des Flüssigkeitsausstoßkopfes in dieser Reihenfolge.
Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes nach Anspruch 7, wobei die bewegbare Folie aus Kunststoff ausgebildet ist, und ein Klebeabschnitt der bewegbaren Folie des Lagerteils für die bewegbare Folie an der Deckenplatte oder an dem Substrat des Flüssigkeitsausstoßkopfes teilweise entfernt wird.