EP0204099A1 - Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zur Tröpfchenerzeugung in Tintenschreibeinrichtungen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a galvanoplastic, comb arrangement consisting of individual brackets (drive elements) for ejecting ink drops in ink printers in individual steps.
  • the German patent application P 35 00 985.3 is based on an arrangement for generating individual droplets in an ink writing device with an ink space common to a plurality of outlet openings (nozzles) and a number of conductor loops corresponding to the number of outlet openings.
  • the outlet openings are designed as openings in the middle part of each loop. To eject a single droplet, the movable middle parts move against the direction of ejection of an ink droplet.
  • the invention has for its object to provide a manufacturing method for a principle mentioned in the patent application P 35 00 985.
  • the first metal double layer consists, for example, of 0.1 ⁇ m titanium and 1.0 ⁇ m aluminum, the second metal double layer of 0.1 ⁇ m titanium and 0.5 ⁇ m copper, the comb and the feed lines from 50 ⁇ m nickel.
  • the ink channels are, for example, 200 ⁇ m deep.
  • 1 denotes a glass support.
  • a metal double layer 2, 3 structured in the form of a strip and a further metal double layer 4, 5 are applied thereon.
  • 6 denotes an electrodeposited metal layer and 7 the bow-like drive elements (conductor loops).
  • the dash-dotted circle A in FIG. 1 roughly delimits the section of the layer structure shown enlarged in FIG. K denotes ink channels, D nozzle holes in the temples and F photoresist.
  • a further metal layer 6 can optionally be electrodeposited onto the second metal double layer 4, 5.
  • photoresist structures for example 10 ⁇ m high
  • the photoresist structure is tailored as follows: the resist structures developed are tempered in a resist-specific manner so that they flow easily, become wider, their flanks flatten and flatten Smooth their surfaces.
  • the resist structure of the nozzle hole is bell-shaped.
  • the electrodeposited layer also grows laterally over the resist structure.
  • the glass By removing the layers 4, 5, 6 even under the brackets before the glass etching, the glass can be removed from top to bottom at any point, so that the ink channels have a flat bottom. Only the ultrasound enables the necessary etching exchange through the narrow intermediate spaces between the glasses, the even removal of glass and the removal of the etching products.
  • the inclination of the glass flanks can be varied within a wide range in glass etching by choosing the titanium thickness and / or the concentration of the hydrofluoric glass sets. Decreasing titanium thickness and / or increasing glass etching concentration make the glass flanks steeper. This principle applies regardless of the glass composition and the use of ultrasound in glass etching.
  • the stirrup material must be ferromagnetic.
  • the electrodepositable nickel is particularly suitable. Copper is suitable as a non-ferronagnetic strap material for the manufacturing process described.

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Abstract

Eine galvanoplastische Kammanordnung, welche mittels Einzelschritt-Verfahren hergestellt wird, besteht aus einzelnen Bügeln (7), die als Antriebselemente zum Ausstoss von Tintenröpfchen in Tintenschreibeinrichtungen dienen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer galvanoplastischen, Kammanordnung bestehend aus einzelnen Bügeln (Antriebselementen) zum Ausstoßen von Tintentropfen in Tintendruckern in Einzelschritten.
  • Der deutschen Patentanmeldung P 35 00 985.3 liegt eine Anordnung zum Erzeugen von Einzeltröpfchen in einer Tintenschreibeinrichtung mit einem für eine Vielzahl von Austrittsöffnungen (Düsen) gemeinsamen Tintenraum und einer der Anzahl der Austrittsöffnungen entsprechenden Anzahl von Leiterschleifen zugrunde. Dabei sind die Austrittsöffnungen als Durchbrüche im Mittelteil jeder Schleife ausgebildet. Zum Ausstoß eines Einzeltröpfchens führen die beweglichen Mittelteile eine Bewegung entgegen der Ausstoßrichtung eines Tintentröpfchens aus.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für ein in der Patentanmeldung P 35 00 985 genanntes Prinzip anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird in folgenden Einzelschritten dadurch gelöst, daß
    • a) auf eine Grundplatte aus Glas durch Bedampfen oder Sputtem eine Metalldoppelschicht aufgebracht und aus dieser ein Streifen im späteren Düsenlochbereich strukturiert wird, dann eine weitere Metalldoppel schicht auf der ersten Doppelschicht abgeschieden wird;
    • b) fotolithographisches Erzeugen von Positiv-Trockenresist-Strukturen, Belichten der Bereiche unter denen später die beiden Tintenkanäle geschaffen werden sollen, galvanisches Abscheiden des Kammes und seiner Zuleitungen zwischen den Fotoresiststrukturen;
    • c) Ablösen der belichteten Fotoresistanteile, Abätzen der freigelegten Basismetallisierung zwischen und unter den Kammelementen;
    • d) Ätzen der Tintenkanäle aus dem Glasträger mit Ultraschall;
    • e) Entfernen des Fotoresists, Lösen der Bügel in ihrem Mittelteil vom verbliebenen Glassockel zwischen den Tintenkanälen durch selektives Ätzen der Zwischenschicht, Ätzen der Basismetallisierung zwischen der Kammstruktur und unter dem Bügelmittelteil.
  • Die erste Metalldoppelschicht besteht beispielsweise aus 0,1 um Titan und 1,0 um Aluminium, die zweite Metalldoppelschicht aus 0,1 um Titan und 0,5 um Kupfer, der Kamm und die Zuleitungen aus 50 αm Nickel. Die Tintenkanäle sind beispielsweise 200 um tief.
  • Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist es möglich, auf einfache Weise in kompakter Bauart die in der Patentanmeldung P 35 00 985 beschriebene Anordnung so zu realisieren, daß ein elektrischer Abgleich der einzelnen Bügel zur Nivellierung des Schwingverhaltens überflüssig wird. Außerdem kann man die Kammsysteme in Mehrfachanordnung auf einem Glasträger herstellen.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 ein Zwischenstadium der Herstellung eines Schreibkopfes,
    • Figur 2 eine vergrößerte Einzelheit A der Figur 1,
    • Figur 3 einen Ausschnitt im Bügelbereich des fertigen Schreibkopfes,
    • Figur 4 die Unterseite eines bügelartigen Antriebselementes im Mittelteil und
    • figur 5 im Stadium der Figur 1 den Schnitt durch einen Bügel längs der Verbindungsgeraden der Düsenlochmittelpunkte und senkrecht zur Grundplatte.
  • In den Figuren ist mit 1 ein Glasträger bezeichnet. Darauf sind eine streifenförmig strukturierte Metalldoppelschicht 2, 3 und eine weitere Metalldoppelschicht 4, 5 aufgebracht. 6 kennzeichnet eine galvanisch abgeschiedene Metallschicht und 7 die bügelartigen Antriebselemente (Leiterschleifen).
  • Der strichpunktierte Kreis A in der Figur 1 begrenzt in etwa den in Figur 2 vergrößert dargestellten Ausschnitt des Schichtaufbaus. Mit K sind Tintenkanäle, mit D Düsenlöcher in den Bügeln und mit F Fotoresist bezeichnet.
  • Zur Verbesserung der Haftung der Bügel auf dem Glas und zur Verstärkung der Abdeckung in den nicht Glas zu ätzenden Bereichen kann wahlweise auf die zweite Metalldoppelschicht 4, 5 galvanisch eine weitere Metallschicht 6 abgeschieden werden.
  • Im Betrieb wird beim Zurückschlagen des abgehobenen Bügels auf den Glassockel zwischen den beiden Kanälen K ein Teil der Tinte zwischen Sockel und Bügel durch das Düsenloch D im Bügel ausgestoßen. Diese Tintenmenge kann gesteigert werden, indem an der Aufschlagfläche des Bügels ein Hohlraum mit Hilfe der Schichten 5, 6 erzeugt wird. Dazu ist das beschriebene Verfahren in folgender Weise zu erweitern:
  • Nach Abscheidung der Schichten 4 und 5 werden im späteren Düsenlochbereich rechteckige oder ovale Fotoresiststrukturen (zum Beispiel 10 um hoch) erzeugt. -Galvanische Abscheidung der Metallschicht 6 um den Fotoresist und in gleicher Höhe. -Abscheiden (Bedampfen, Sputtern) einer weiteren nicht dargestellten Schicht (zum Beispiel 0,5 um Kupfer) über die Schicht 6 und den Fotoresist (ebenfalls nicht dargestellt).
  • Daran schließen sich die Schritte b bis d unverändert an.
  • Entfernen des Fotoresists zwischen der Bügelanordnung 7 (der Resist unter dem Düsenloch zwischen den Schichten 5 und der weiteren nicht dargestellten Schicht ist noch nicht zugänglich). -Ätzen der nicht dargestellten Schicht, ferner der Schichten 6, 5, 4 zwischen der Bügelanordnung. -Entfernen des Resists unter dem Düsenloch und Ätzen des darunterliegendesn Teiles der Schicht 5 durch das Düsenloch. -Lösen der Bügel 7 in ihrem Mittelteil vom Glassockel durch selektives Ätzen der Zwischenschicht 3.-Abätzen der Schichten 2 und 4 zwischen Glas und Bügelmittelteil.
  • Auf die Forderung nach glattwandigen, trichterförmigen Düsenlöchern im Bügel sowie Bügelabständen kleiner 30 um, bei 50 um Bügelhöhe, ist die Fotoresiststruktur wie folgt abgestimmt: die entwickelten Resiststrukturen werden resistspezifisch so temperiert, daß sie leicht ver fließen, breiter werden, ihre Flanken abflachen und sich ihree Oberflächen glätten. Die Resiststruktur des Düsenloches ist glockenförmig. Die galvanisch abgeschiedene Schicht wächst auch seitlich über die Resiststruktur.
  • Durch das Entfernen der Schichten 4, 5, 6 auch unter den Bügeln vor dem Glasätzen kann das Glas an jeder Stelle von oben nach unten abgetragen werden, so daß die Tintenkanäle einen ebenen Boden erhalten. Dabei ermöglicht erst der Ultraschall den notwendigen Ätzaustausch durch die engen Bügelzwischenräume den gleichmäßigen Glasabtrag und den Abtransport der Ätzprodukte.
  • Bei Verwendung von Titan als erster Metallschicht auf dem Glas kann beim Glasätzen durch Wahl der Titandicke und/oder der Konzentration der flußsäurehaltigen Glasätze die Neigung der Glasflanken in einem weiten Bereich variiert werden. Abnehmende Titandicke und/oder zunehmende Glasätzekonzentration machen die Glasflanken steiler. Dieses Prinzip gilt unabhängig von der Glaszusammensetzung und der Verwendung von Ultraschall beim Glasätzen.
  • Soll zur Bewegung der Bügel ein unipolarer Stromimpuls verwendet werden, so muß das Bügelmaterial ferromagnetisch sein. Für diesen Fall ist das galvanisch gut abscheidbare Nickel besonders geeignet. Als nicht ferronagnetisches Bügelmaterial eignet sich für das beschriebene Herstellverfahren Kupfer.
  • Das beschriebene Herstellverfahren für Kammanordnungen ist für alle in der deutschen Patentanmeldung P 35 00 985 erwähnten Ausführungsformen der beweglichen Leiterschleifen geeignet (winkelförmig, geradlinig, ein-oder mehrreihige Düsenanordnung).

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung einer galvanoplastischen Kammanordnung bestehend aus einzelnen Bügeln (Antriebselementen) zum Ausstoßen von Tintentropfen in Tintendruckern in folgenden Einzelschritten, dadurch gekennzeichnet, daß
a) auf eine Grundplatte (1) aus Glas durch Bedampfen oder Sputtern eine Metalldoppelschicht (2, 3) aufgebracht und nach Strukturieren dieser Schichten eine weitere Metalldoppelschicht (4, 5) auf der ersten Doppelschicht abgeschieden wird;
b) fotolithographisches Erzeugen von Positiv-Trockenresist-Strukturen, Belichten der Bereiche unter den später die Tintenkanäle (K) geschaffen werden sollen, galvanisches Abscheiden des Kammes und seiner Zuleiturigen (7) zwischen den Fotoresiststrukturen;
c) Ablösen der belichteten Fotoresistanteile, Abätzen der freigelegten Basismetallisierung (4 bis 6) zwischen den Kammelementen;
d) Ätzen der Tintenkanäle (K) aus dem Glasträger mit Ultraschall;
e) entfernen des Fotoresists, Lösen der Bügel - (7) in ihrem Mittelteil vom Glas (1) durch selektives Ätzen der Zwischenschicht (3), Ätzen der Basismetallisierung (5, 4, 2) zwischen der Kammstruktur und unter dem Bügelmittelteil.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß wahlweise auf die zweite Metalldoppelschicht (4, 5) galvanisch eine weitere Metallschicht (6) abgeschieden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abscheidung der zweiten Metalldoppelschicht (4, 5) im späteren Düsenlochbereich (D) Fotoresiststrukturen, zum Beispiel rechteckig oder oval erzeugt werden;
galvanische Abscheidung der Metallschicht (6) um den Fotoresist und in gleicher Höhe;
Abscheiden (Bedampfen, Sputtern) einer weiteren
Schicht über die Schicht (6) und den Fotoresist;
Schritte b bis d entsprechend Anspruch 1;
Entfernen des Fotoresists zwischen der Bügelanordnung (7);
Ätzen der zusätzlich abgeschiedenen Schicht und den Schichten (6, 5, 4) zwischen der Bügelanordnung;
Entfernen des Resists unter dem Düsenloch und Ätzen des darunterliegenden Teiles der Schicht - (5) durch das Düsenloch;
Lösen der Bügel (7) in ihrem Mittelteil vom Glas durch selektives Ätzen der Zwischenschicht (3);
Abätzen der Schichten (2 und 4) zwischen Glas und Bügelmittelteil.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der entwickelte Resist resistspezifisch so temperiert wird, daß er verfließt, breiter wird, seine Flanken abflachen und sich seine Oberfläche glättet.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (4, 5, 6) vor dem Glasätzen auch unter den Bügeln entfernt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die erste Lage der zweiten Metalldoppelschicht (4) Titan ist und die Neigung der Glasflanken durch Wahl der Titandicke und/oder der Kon zentration der flußsäurehaltigen Glasätze variiert wird.
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