DE3222874A1

DE3222874A1 - Farbstrahlkopf und verfahren zu dessen herstellung

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Publication number: DE3222874A1
Application number: DE19823222874
Authority: DE
Inventors: Masami Chiba Chiba Ikeda; Hiroto Yokohama Kanagawa Matsuda; Hiroshi Machida Tokyo Sugitani
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-06-18
Filing date: 1982-06-18
Publication date: 1982-12-30
Also published as: GB2104451A; US4437100A; GB2104451B; DE3222874C2

Description

Farbstrahlkopf und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Farbstrahlkopf bzw. Tintenstrahlkopf, der zur Erzeugung von kleinen Farbtröpfchen für die Aufzeichnung in einem sogenannten Farbstrahl-Aufzeichnungssystem dient, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Farbstrahlkopfes.

Ein Farbstrahlkopf für die Anwendung in dem Farbstrahl-Aufzeichnungssystem weist im allgemeinen sehr kleine Farbausstoßöffnungen mit einer Öffnung von einigen 10 μχη bis 100 ^m, Farbströmungsbahnen und an einem Abschnitt der Farbströmungsbahnen vorgesehene Elemente für die Erzeugung des Farbausstoßdruckes auf.

Als Verfahren zur Herstellung eines solchen Farbstrahlkopfes ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem auf einer Glas- oder Metallplatte durch Schneiden

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bzw. Schleifen oder Ätzen sehr kleine Rillen bzw. Nuten gebildet werden und bei dem die mit solchen Rillen versehene Platte dann zur Bildung von Farbstrb'mungsbahnen mit einer anderen geeigneten Platte verbunden wird.

Bei den in der US-Patentanmeldung 238 422 beschriebenen bzw. vorgeschlagenen bzw. aus der DE-OS 31 08 206 und der GB-PS 20 72 099 bekannten Verfahren werden unter Verwendung fotoempfindlicher Harzmassen Farbstrahlköpfe mit verschiedenen Grundeigenschaften bzw. Merkmalen, die nachstehend beschrieben werden, gebildet:

(1) In einem Farbstrahlkopf können unter Anwendung gewünschter Muster auf außerordentlich einfache Weise sehr genaue und feine Bereiche bzw. Teile ausgebildet werden, weil die wichtigsten Verfahrensschritte bei der Herstellung des Farbstrahlkopfes auf einem fotografischen Verfahren beruhen. Außerdem kann gleichzeitig eine Vielzahl von Farbstrahlköpfen mit identischem Aufbau hergestellt bzw. bearbeitet werden.

(2) Die relativ geringere Anzahl von Fertigungsschritten führt zu einer hohen Produktivität.

(3) Farbstrahlköpfe mit einer hohen Dimensionsgenauigkeit können mit einer guten Ausbeute erhalten werden, weil die hauptsächlichen Bauteile bzw. Strukturbereiche, die den Farbstrahlkopf bilden, auf einfache Weise genau miteinander eingepaßt bzw. in Eingriff

gebracht werden können.
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(4) Anordnungen mit mehreren Farbstrahlköpfen in hoher Dichte bzw. Farbstrahlköpfe mit mehreren, in hoher Dichte angeordneten Farbausstoßöffnungen können

durch ein einfaches Verfahren hergestellt werden.
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(5) Die Tiefe der eine Farbströmungsbahn bildenden Rille kann auf außerordentlich einfache Weise reguliert bzw. eingestellt werden, so daß Farbströmungsbahnen mit gewünschten Abmessungen bzw. Dimensionen, die von der Schichtdicke der fotoempfindlichen Harzmasse abhängen, gebildet werden können.

(6) Die Farbstrahlköpfe können kontinuierlich und durch Massenfertigung im industriellen Maßstab hergestellt werden..

(7) Das Verfahren ist sicher bzw. ungefährlich und hygienisch, weil keine Ätzmittel (starke Säuren wie z. B. Flußsäure) eingesetzt werden müssen.

Die unter Verwendung fotoempfindlicher Harzmassen gebildeten, bekannten bzw. vorgeschlagenen Farbstrahlköpfe haben jedoch den Nachteil einer ungenügenden Haltbarkeit oder Verwendungsdauer für die praktische Anwendung, weil es häufig vorkommen kann, daß ein Teil des Farbstrahlkopfes während des Betriebes zerbricht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Farbstrahlkopf zur Verfügung zu stellen, der eine deutlich verbesserte Haltbarkeit hat, während er die verschiedenen, vorteilhaften Grundeigenschaften, die vorstehend erwähnt wurden, behält.

Durch die Erfindung soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines Farbstrahlkopfes, der mit einer hohen Präzision verarbeitet ist und eine gute Haltbarkeit sowie eine hohe Zuverlässigkeit bzw. Betriebssicherheit hat, zur. Verfügung gestellt werden, bei dem eine gute Produktionsausbeute erzielt wird.
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Gegenstand der Erfindung ist der im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Farbstrahlkopf.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht in dem im Patentanspruch 9 gekennzeichneten Verfahren zur Herstellung eines Farbstrahlkopfes,

Bevorzugte AusfUhrungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Die Fig. 1 bis 8 dienen zur Erläuterung der Fertigungsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei den Fig. 1 bis 5, 7 und 8 handelt es sich um schematische Schnittdarstellungen des erfindungsgemäßen Farbstrahlkopfes, und Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Farbstrahlkopfes.

Zunächst wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Fig. 1 bis 8 erläuterten Fertigungsschritte beschrieben.

Bei dem in Fig. 1 erläuterten Schritt wird auf einem Substrat 1, das beispielsweise aus einem Glas, einem keramischen Material, einem Kunststoff oder einem Metall besteht, eine gewünschte Anzahl von Elementen für die Erzeugung des Farbausstoßdruckes 2, beispielsweise von Wärmeerzeugungselementen oder Piezoelementen, angeordnet, und auf die Elemente 2 wird des weiteren, falls

³^ dies erwünscht ist, ein dünner Film 3, der beispielsweise aus SiO™, ^Ta2°5 ^oder einem Glas besteht, aufgetragen, um die Elemente 2z. B. farbbeständig und elektrisch isolierend zu machen. Die Elemente für die Erzeugung des Farbausstoßdruckes 2 sind mit Elektroden für die Signaleingabe verbunden, die in der Zeichnung nicht

°^^ZZÖ7^ - 8 - ' DE 2228

gezeigt werden.

Bei dem in Fig. 2 erläuterten Schritt wird auf der Oberfläche des die vorstehend erwähnten Elemente für die Erzeugung des Farbausstoßdruckes 2 aufweisenden Substrats 1 ·eine verbindende Hilfsschicht 4 mit einer Dicke von etwa 0,1 pm bis 5 /mm gebildet. Als verbindende Hilfsschicht 4 kann ein Klebstoff in Form eines Harzes oder ein dünner Metallfilm eingesetzt werden. Wenn die verbindende Hilfsschicht 4 aus einem Klebstoff in Form eines Harzes gebildet wird, kann ein gewünschter^ flüssiger Klebstoff durch Beschichten nach einem bekannten Verfahren, beispielsweise durch Schleuder- bzw. Spinnbeschichtung, Tauchbeschichtung oder Walzenbeschichtung, in einer Dicke von etwa 1 pm bis 5 μπ\ auf die Oberfläche eines Substrats aufgetragen und dann halb aushärten gelassen werden.

Im einzelnen wird bei der Anwendung des Schleuder- bzw.

²^ Spinnbeschichtungsverfahrens ein Klebstoff mit einer Viskosität von 2 bis 15 mPa.s bei 1000 bis 5000 U/min aufgetragen. Andererseits wird das Substrat 1 bei der Anwendung des Tauchbeschichtungsverfahrens in einen Klebstoff mit einer Viskosität von 20 bis 30 mPa.s einge-

^ΔΌ taucht und dann mit einer konstanten Geschwindigkeit von 20 bis 50 cm/min aus dem Klebstoff herausgezogen, während bei der Anwendung des Walzenbeschichtungsverfahrens ein Klebstoff mit einer Viskosität von 100 bis 300 mPa.s bei einer Walzenumfangsgeschwindigkeit von

60 bis 200 cm/min aufgetragen wird.

Für die Art des im Rahmen der Erfindung verwendbaren Klebstoffs gibt es keine besondere Einschränkung, soweit der Klebstoff eine erwünschte Haftfestigkeit zeigt. Ein Klebstoff in Form eines wärmehärtbaren oder eines

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durch Licht härtbaren Harzes wird jedoch aufgrund der leichten Handhabung oder der bequemen Herstellung in hohem Maße bevorzugt.

Zu Beispielen für bevorzugte, wärmehärtbare Harze, die im Rahmen der Erfindung als Klebstoff eingesetzt werden können, gehören Harze, die durch Kondensation eines Aldehyds wie Formaldehyd mit einer Verbindung wie Phenol, Resorcin, Harnstoff, Ethylenharnstoff, Melamin, Benzoguanamin oder Xylol erhalten werden; Furanharze; Epoxyharze; ungesättigte Polyester; Polyurethane; Siliconharze; Polydiallylphthalate und Cokondensate davon. Zu Beispielen für durch Licht härtbare Harze, die als Klebstoff eingesetzt werden können, gehören Kombinationen eines ungesättigten Polyesters mit einer monomeren, dimeren oder oligomeren Verbindung, deren Molekül mindestens eine ungesättigte Doppelbindung enthält, (z. B-. " Methylmethacrylat, Styrol oder Diallylphthalat); Kombinationen eines ungesättigten Polyesters mit einem Harz wie einem Silicon-, Urethan- oder Epoxyharz oder anderen Harzen, die so modifiziert sind, daß sie in den Endgruppen oder in der Hauptkette mindestens eine ungesättigte Doppelbindung enthalten, und Kombinationen eines ungesättigten Polyesters mit dem vorstehend erwähnten, modifizierten Harz und der vorstehend erwähnten, monomeren, dimeren oder oligomeren Verbindung.

Wenn die Grenzfläche, an der diese Klebstoffe anhaften sollen, aus einer auf Si basierenden Verbindung gebildet ist, stellt auch das Vermischen eines als Haftmittel dienenden Silans mit den vorstehend erwähnten Klebstoffen oder eine vorhergehende Behandlung der Oberfläche des Substrats 1 mit einem als Haftmittel dienenden Silan eine im Rahmen der Erfindung wirksame Maßnahme dar.

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¹ Die nachstehenden Silane können in wirksamer Weise als Haftmittel eingesetzt werden.

Typ der funk- tionellen Gruppe	Chemische Benennung	Strukturformel
Chlor gruppe	γ-ChIorpropyItri me thoxysilan	Cl(CH₂)₂Si (OCH₃)₃
Vinylgruppe	Vinyltrichlorsilan Vinyltrimethoxysilan Vinyltriethoxysilan Vinyltriacetoxysilan Vinyitris(β -methoxy- ethoxy)silan N-3-(N-Vinylbenzylamino- ethyl)-γ-aminopropyl- trimethoxysilan	CH₂=CHSiCl₃ CH₂=CHSi(OCH₃)₃ CH₂=CHSi(OC₂H₅)₃ CH₂=CHSi(OOCCH₃)₃ CH₂=CHSi(OCH₂CH₂OCH₃)₃ CK₂=CH-/"VcH₂N-H (CH₂) ₂~ NH(CH₂) ₃-Si(OCH₃) ₃
Methacryl·· gruppe Epoxygruppe	γ-Methacryloxypropyl- trimethoxysi.Lan ß-(3,4-Epoxycyclohexyl)- ethyltrimethoxysilan γ-Glycidoxypropyl- trimethoxysilan	CH 0 I il CH₂=C -CO(CH₂)₃Si(OCH₃)₃
Mercapto- gruppe I	γ-Mercaptopropyl- trimethoxysilan i	°-Jv^>-(CH₂) ₂Si(OCH₃) ₃ CH₂-CHCH₂O(CH₂)₃Si(OCH₃)
HS(CH₂)₃Si(OCH₃)₃

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Typ der funk tioneilen Gruppe	Chemische Benennung	- Strukturformel
Amingruppe	γ-Aminopropyltriethoxy- silan N-i³- (Arninoethyl) -γ- atninopropyltrimQthoxy- silan N-3- (Aminoethyl) - ₍- aminopropyldimethoxy- silan N- (D imethoxymGthyl- silylisobutyD-ethylen diamin γ-[Bis(ß-hydroxyethyl) ]- aminopropyltriethoxy- silan γ-Ureidopropyltriethoxy- silan N-[N'-( ti "-Mathoxy- carbonylethyl)-fr'-amino ethyl] -γ-aminopropyl- trimethoxysilan	NH₂(CH₂J₃Si(OC₂H₅)₃ NH₂(CH₂J₂NH(CH₂)₃~ Si (QCH₃) ₃ NH₂(CH₂J₂NH(CH₂)₃- Si (OCH₃)₂CH₃ NH₂(CH₂)₂NHCH₂CH- (CH₃)CH₂Si(OCH₃)₂- CH₃ (HOCH₂CH₂)₂N(CH₂)₃~ Si(OC₂H₅)₃ NH₂CONH(CH₂)₃Si(OC₂H₅)₃ Ch₃OOCCH₂CH₂NH(CH₂)₂- NH (CH₂J₃-Si (OCH₃J₃ i
andere Gruppen	Methyltrimethoxysilan Phenyltrimethoxysilan	CH₃Si(OCH₃J₃ c₆H₅si(ocH₃)₃

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Wenn die verbindende Hilfsschicht 4 aus einem dünnen Metallfilm gebildet werden soll, können zur Bildung eines dünnen Films aus einem Metall wie Cu, Ni, Cr, Ti oder Ta bekannte Verfahren wie das Vakuumbedampfungsverfahren, d.as Zerstäubungsverfahren oder das chemische Plattierverfahren angewandt werden. Der dünne Metallfilm 4 kann in diesem Fall geeigneterweise eine Dicke von 0,1 μτα bis 5 μη\ haben.

Bei dem folgenden Schritt, der in Fig. 3 erläutert wird, wird die Oberfläche der nach dem in Fig. 2 erläuterten Schritt auf dem Substrat 1 erhaltenen, verbindenden Hilfsschicht 4 gereinigt und getrocknet. Dann wird ein trockener, auf etwa 80⁰C bis 105°C erhitzter Fotolack- bzw. Fotoresistfilm 5 (Filmdicke: etwa 25 μτη bis 100 pm) auf die verbindende Hilfsschicht 4 aufgelegt und mit einer Geschwindigkeit von 15,2 bis 122 cm/min laminiert, wobei der trockene Fotoresistfilm unter einen Druck von 0,98 bis 2,94 bar gesetzt wird. Der trockene Fotoresistfilm ist dabei selbstklebend, so daß er an die verbindende Hilfsschicht 4 anschmilzt. Anschließend wird die Klebstoffschicht in Abhängigkeit von den Eigenschaften des angewandten Klebstoffs erhitzt oder mit UV-Strahlen bestrahlt, um die Klebstoffschicht vollständig auszuhärten. Der trockene Fotoresistfilm 5 löst sich danach nicht mehr von dem Substrat 1 ab, und zwar auch dann nicht, wenn auf de"¹ Fotoresistfilm von außen ein beträchtlicher Druck ausgeübt wird. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, wird als nächster Schritt eine Fotomaske

^ow bzw. -schablone 6 mit einem gewünschten Muster auf den trockenen Fotoresistfilm 5, der sich auf der Oberfläche des Substrats 1 befindet, aufgelegt, worauf der Fotoresistfilm 5 durch die Fotomaske 6 hindurch belichtet wird. Dabei muß die Anordnung bzw. Position, in der die Elemente für die Erzeugung des Farbausstoßdruckes 2

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* festgelegt sind, nach dem bekannten Verfahren an die Anordnung bzw. Position des vorstehend erwähnten Musters angepaßt werden.

Bei dem in Fig. 4 erläuterten Schritt werden die unbelichteten Bereiche des in der vorstehend beschriebenen Weise belichteten, trockenen Fotoresistfilms 5 mit einem Entwickler, der ein bestimmtes, organisches Lösungsmittel enthält bzw. daraus besteht, weggelöst.
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Als nächstes wird eine thermische Härtungsbehandlung (beispielsweise durch 30-minUtiges bis 6-stUndiges Erhitzen bei 150 bis 250 C) oder eine Bestrahlung mit UV-Strahlen (beispielsweise mit einer Intensität der UV-Strahlen von 50 bis 200 mW/cm oder mehr) angewandt, um den Fortgang der zur Aushärtung führenden Polymerisationsreaktion in ausreichendem Maße zu beschleunigen und dadurch die Farbbeständigkeit der belichteten, auf dem Substrat 1 verbliebenen Bereiche 5 P des trockenen

^® Fotoresistfilms zu verbessern. Auch die Anwendung der beiden vorstehend beschriebenen Verfahren, d. h. der thermischen Aushärtung und der Aushärtung durch Bestrahlung mit UV-Strahlen, stellt eine wirksame Maßnahme

dar.
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Fig. 5 zeigt das Substrat 1, auf dem Rillen 9 für Farbströmungsbahnen aus dem nach der Beendigung der ausreichenden Polymerisation ausgehärteten, trockenen Fotoresistfilm 5 P gebildet worden sind, und eine flache

bzw. ebene Platte 8, die durch Ankleben oder durch Verbinden mittels bloßer Druckanwendung an dem Fotoresistfilm 5 P befestigt worden ist und das Abdeckelement bildet.

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Zu typischen Beispielen für das Verfahren zur Bildung des Abdeckelements bei dem in Fig. 5 erläuterten Schritt gehören die folgenden Verfahren:

1) Auf eine flache Platte 8 aus einem Glas, einem keramischen Material, einem Metall oder einem Kunststoff wird durch Schleuder- bzw. durch Spinnbeschichtung ein Klebstoff vom Epoxytyp bis zu einer Dicke von 3 bis 4 jum aufgetragen. Dann wird durch Vorerhitzen des beschichteten Produkts die sogenannte B-Stufe des Klebstoffs 7 hervorgerufen, und das erhaltene Produkt wird auf den Fotoresistfilm 5 P laminiert, worauf der Klebstoff vollständig ausgehärtet wird, oder

2) eine flache Platte 8 aus einem thermoplastischen Harz wie Acrylharz, ABS-Harz oder Polyethylen wird direkt auf den ausgehärteten Fotoresistfilm 5 P thermisch aufgeschmolzen.

in einigen Fällen ist es möglich, daß ein Teil der verbindenden Hilfsschicht 4 in den Rillen 9 verbleibt und dadurch Probleme wie ein Herauslösen in die Farbe oder eine Beeinträchtigung der Funktion des Elements für die Erzeugung des Farbausstoßdruckes 2 verursacht. Um die schädlichen Einflüsse auf ein Mindestmaß herabzusetzen, wird in solchen Fällen der in den Rillen 9 verbliebene Anteil der verbindenden Hilfsschicht 4 vor dem in Fig. 5 erläuterten Schritt geeigneterweise
entfernt, beispielsweise durch das nachstehend beschrie-

bene Verfahren (1), (2) oder (3):

(1) Nach der Aushärtung der vorstehend beschriebenen, aus · einem Klebstoff in Form eines wärmehärtbaren oder eines durch Licht härtbaren Harzes gebildeten, verbindenden Hilfsschicht 4 kann die in den Rillen 9 befindliche

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Klebstoffschicht bzw. Hilfsschicht 4 in dem Fall, daß es kein geeignetes Lösungsmittel für die Auflösung der ausgehärteten Hilfsschicht 4 gibt, durch Veraschen unter Anwendung eines Sauerstoffplasmas entfernt werden.

(2) Wenn die vorstehend beschriebene, verbindende Hilfsschicht 4 aus einem Klebstoff in Form eines durch Licht härtbaren Harzes besteht, wird dieser Klebstoff gleichzeitig mit der durch das Muster der Fotomaske hindurch erfolgenden Belichtung des trockenen Fotoresistfilms 5 einer Härtung durch Licht unterzogen, und der ungehärtete Bereich der Hilfsschicht 4 wird in der Stufe der Entwicklung mit einem organischen Lösungsmittel zusammen mit dem ungehärteten Bereich des Fotoresistfilms weggelöst.

(3) Wenn die vorstehend beschriebene, verbindende Hilfsschicht 4 aus einem dünnen Metallfilm besteht,

wird sie durch ein geeignetes Ätzverfahren entfernt.
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Der dünne Metallfilm innerhalb der Rillen 9 kann mit einem Metall, das gegenüber der Farbe bzw. Tinte weniger reaktiv ist, z. B. mit einem Edelmetall wie Gold oder Platin, beschichtet werden, damit ein solcher Entfernungsschritt weggelassen werden kann. Alternativ kann auf dem dünnen Metallfilm innerhalb der Rillen 9 durch ein Verfahren wie die Vakuumbedampfung, die Zerstäubung, das chemische Aufdampfen oder andere Verfahren ein als korrosionsbeständiger Film dienender Film aus einem

anorganischen Oxid wie SiO₂, ^Ta ₂°5 oder Si₃N₄ bis zu einer Dicke von 2 bis 5 pm gebildet werden.

In der folgenden Tabelle werden die Ergebnisse eines Testes, bei dem die Ablösefestigkeit des ausgehärteten Fotoresistfilms 5 P von dem Substrat 1 gemessen wurde

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■*■ (Test A), und die Ergebnisse eines Testes, bei dem der Prozentanteil des nach einwöchigem Eintauchen in Wasser von 50°C verbleibenden Rückstands des ausgehärteten Fotoresistfilms 5 P (1 mm χ 1 mm) gemessen wurde (Test B), gezeigt. Den Testen A und B wurden jeweils verschiedene Proben unterzogen, die durch die vorstehend erläuterten Schritte hergestellt worden waren. Bei diesen Proben bestand die verbindende Hilfsschicht 4

in Beispiel 1 aus einem Klebstoff in Form eines bis zu einer Dicke von 1 pm aufgetragenen, durch Licht härtbaren Acrylharzes,

in Beispiel 2 aus einem bis zu einer Dicke von 1 pm I^ aufgetragenen Klebstoff in Form eines wärmehärtbaren Epoxyharzes,

in Beispiel 3 aus einem 1 pm dicken Cu-FiIm,
*® in Beispiel 4 aus einem 1 pm dicken Ta-FiIm,
in Beispiel 5 aus einem 0,5 pm dicken Ni-FiIm,

in Beispiel 6 aus einem 2 pm dicken Cr-FiIm und
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in Beispiel 7 aus einem 1,5 pm dicken Ti-FiIm,

während sich zu Vergleichszwecken der trockene, ausgehärtete Fotoresistfilm5 P im Vergleichsbeispiel direkt

auf dem 1 pm dicken SiO₂-FiIm 3 befand.

32.2287Λ

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	2	Test A (bar)	Test B	70	(%)
	3	86,3	65 . -	85
Beispiel 1	4	53,9	60	80
11	5	53, 9	55	70
Il	6	34,3	58	60
11	7 Vergleichsbci- spiel	34,3	60	65
Il	39,2	60 0	65
Il	44,1 9,8	70

In Fig. 6 wird anhand einer schematischen, perspektivischen Darstellung gezeigt, wie der Farbstrahlkopf nach der Beendigung des in Fig. 5 erläuterten Schrittes aussieht.

Fig. 6 zeigt eine Farbzuführungskainmer 9-1, dünne Farbströmungsbahnen 9-2 und ein Durchgangsloch 10 für die Verbindung mit einem in der Zeichnung nicht gezeigten FarbzufUhrungsrohr.

Nachdem das die Rillen aufweisende Substrat und die flache Platte in der vorstehend beschriebenen Weise verbunden worden sind, wird das verbundene Produkt entlang der Linie C-C in Fig. 6 geschnitten, um den Abstand zwischen dem Element für die Erzeugung des Farbausstoßdruckes 2 und der Farbausstoßöffnung 9-3 in den dünnen Farb.stromungsbab.nen 9-2 optimal zu machen, wobei der zu schneidende Bereich in der zweckmäßigsten Weise festgelegt wird. Zur Durchführung dieses Schneidvorgangs

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kann das in der Halbleiterindustrie allgemein übliche Verfahren des Schneidens mit einer Plättchenschneidemaschine angewandt werden.

Fig. 7 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie Z-Z¹ in Fig. 6. Die geschnittene Oberfläche wird durch Polieren geglättet, und danach wird das Produkt zur Herstellung des fertigen Farbstrahlkopfes am Durchgangsloch 10 mit einem FarbzufUhrungsrohr 11 ausgestattet (Fig. 8).

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird als fotoempfindliche bzw. lichtempfindliche Masse für die Bildung der Rillen ein trockener Fotoresistfilm

¹^ verwendet. Es sei jedoch angemerkt, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf den Einsatz eines solchen trockenen bzw. festen Materials eingeschränkt ist und daß auch eine flüssige, fotoempfindliche Masse verwendet werden kann. Ein Beschichtungsfilm aus einer in einer flüssigen Form vorliegenden, fotoempfindlichen Masse kann auf dem Substrat durch ein Quetschverfahren, wie es für die Herstellung eines Reliefbildes angewandt wird, d. h. durch ein Verfahren, bei dem um das Substrat herum eine Wand angeordnet wird, die die gleiche Höhe _Wie die gewünschte Filmdicke der fotoempfindlichen Masse hat, und bei dem überschüssige Masse durch Quetschen entfernt wird, gebildet werden. In diesem Fall beträgt die Viskosität der flüssigen, fotoempfindlichen Masse vorzugsweise 100 bis 300 mPa.s. Es ist außerdem erforderlieh, daß die Höhe der das Substrat umgebenden Wand unter Berücksichtigung der auf der Verdampfung des
Lösungsmittels beruhenden Abnahme der Lösungsmittelmenge festgelegt wird. Im Fall einer festen, fotoempfindlichen Masse kann der Film aus der fotoempfindlichen Masse unter Anwendung von Hitze und Druck in der vorstehend

beschriebenen Weise an das Substrat angeklebt werden. Im Rahmen der Erfindung wird die Verwendung einer festen, filmförmigen, fotoempfindlichen Masse aufgrund der einfachen Handhabung und der Möglichkeit einer einfachen und genauen Regulierung der Filmdicke bevorzugt, Beispiele für solche festen, fotoempfindlichen Massen sind die fotoempfindlichen Harzfilme, die von Du Pont de Nemours & Co. unter dem Handelsnamen Permanent Photopolymer Coating "RISTON" hergestellt und verkauft werden, und fotoempfindliche Acrylharzmassen wie Solder Mask 730S, Solder Mask 740S, Solder Mask 730FR, Solder Mask 740F und Solder Mask SMl, die alle im Handel erhältlich sind. Außer diesen fotoempfindlichen Massen können verschiedene Arten von fotoempfindlichen Massen erwähnt werden, die auf dem Gebiet der üblichen Fotolithografie eingesetzt werden, beispielsweise fotoempfindliche Harze und Fotoresiste. Einzelne Beispiele für solche fotoempfindlichen Massen sind Diazoharz; p-Diazochinon; Fotopolymere des Fotopolymerisationstyps, bei denen beispielsweise ein Vinylmonomer und ein Polymerisationsinitiator verwendet werden; Fotopolymere des Dimerisationstyps, bei denen beispielsweise Polyvinylcinnamat und ein Sensibilisierungsmittel verwendet werden; eine Mischung aus o-Naphthochinondiazid und einem Phenolharz des Novolack-

²^ typs; eine Mischung aus Polyvinylalkohol und einem Diazoharz; Fotopolymere des Polyethertyps, die durch Copolymerisieren von 4-Glycidylethylenoxid mit Benzophenon oder Glycidylchalcon erhalten werden; Copolymere von Ν,Ν-Dimethylmethacrylamid und beispielsweise Acrylamidbenzophenon; fotoempfindliche Harze des ungesättigten Polyestertyps wie APR (Asahi Kasei Kogyo K.K.; Japan), TEBISUTA (Teijin K.K.; Japan) und Sonne (Kansai Paint K.K.-; Japan); fotoempfindliche Harze des ungesättigten Urethanoligomertyps; fotoempfindliche Massen, die aus einem Fotopolymerisationsinitiator, einem Polymer und

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einem bifunktionellen Acrylmonomer bestehen; Fotoresiste des Dichromattyps; wasserlösliche Fotoresiste, die kein Chrom enthalten; Fotoresiste des Polyvinylcinnamattyps und Fotoresiste des Cyclokautschuk-Azid-Typs.
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Wenn die Auflösung bzw. das Auflösungsvermögen der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten, fotoempfindlichen Massen so niedrig ist, daß die gewünschten, dünnen Farbstromungsbahnen (und insbesondere die gewünschten, dünnen Ausflußdüsen) und der gewünschte Durchmesser der Farbausstoßöffnungen nicht erhalten werden können, ist es möglich, daß solche Bereiche bzw. Teile allein mittels, einer Schneidemaschine, beispielsweise einer Schneidemaschine für das Schneiden von Siliciumplättchen, geschnitten werden.

Wie vorstehend erläutert wurde, kann durch die Erfindung ein Farbstrahlkopf zur Verfugung gestellt werden, der im Vergleich mit den bekannten Farbstrahlköpfen eine deutliche verbesserte Haltbarkeit hat. Außerdem können gleichzeitig auch die verschiedenen, nachstehend gezeigten Wirkungen erzielt werden:

(1) In dem erfindungsgemäßen Farbstrahlkopf können unter Anwendung gewünschter Muster auf außerordentlich einfache Weise sehr genaue und feine Bereiche bzw. Teile ausgebildet werden, weil die wichtigsten Verfahrensschritte bei der Herstellung des Farbstrahlkopfes auf einem fotografischen Verfahren beruhen. Außerdem kann

gleichzeitig eine Vielzahl von Farbstrahlköpfen mit identischem Aufbau hergestellt bzw. bearbeitet werden.

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1 (3) Erfindungsgemäß können Farbstrahlköpfe mit einer hohen Dimensionsgenauigkeit in einer guten Ausbeute erhalten werden, weil die hauptsächlichen Bauteile bzw. Strukturbereiche, die den Farbstrahlkopf bilden, auf

5 einfache Weise genau miteinander eingepaßt bzw. in Eingriff gebracht werden können.

(4) Erfindungsgemäß können Anordnungen mit mehreren Farbstrahlköpfen in hoher Dichte bzw. Farbstrahlköpfe 10 mit mehreren, in hoher Dichte angeordneten Farbausstoßöffnungen durch ein einfaches Verfahren hergestellt werden.

Claims

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TeDTKE - BüHUNG -.K. ..

G_n f\ "- ·**- · ^: -::Γ: ~ : : Dipl.-Ing. H.Tiedtke f

RUPE - H=LLMANN - UIRAWfS -" "~ ~ " Dlpf.-Chem. G. Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne 3222874 Dipl.-Ing. R Grupe

DipL-lng. B. Pellmann Drpl.-Ing. K Grams

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.:089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

18. Juni 1982

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Patentansprüche

lie aus en

Farbstrahlkopf mit einer Farbströmungsbahn, die ^TtTs einem auf der Oberfläche eines Substrats vorgesehenen, ausgehärteten Film einer fotoempfindlichen Harzmasse gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche des Substrats (l) und dem ausgehärteten Film (5P) eine verbindende Hilfsschicht (4) liegt bzw. ausgebildet ist.
2. Farbstrahlkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht (4) aus einem Klebstoff in Form eines wärmehärtbaren Harzes gebildet ist.
3. Farbstrahlkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht (4) aus einem Klebstoff in Form eines durch Licht härtbaren Harzes gebildet ist.
4. Farbstrahlkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht (4) aus einem dünnen Metallfilm besteht.

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5. Farbstrahlkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht (4) aus einem Klebstoff in Form eines Harzes, in dem ein als Haftmittel dienendes Silan enthalten ist, besteht.
6. Farbstrahlkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht (4) aus einem aufgetragenen Film eines als Haftmittel dienenden Silans besteht.
7. Farbstrahlkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht (4) in einer Dicke von 0,1 jam bis 5 ^m vorgesehen ist.
8. Farbstrahlkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des Substrats (1) ein Element für die Erzeugung des Farbausstoßdruckes (2) vorgesehen ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Farbstrahlkopfes, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer Oberfläche eines Substrats aus einem ausgehärteten Film eines fotoempfindlichen Harzes bestehende Wände einer Farbströmungsbahn mit einer zwischen der Oberfläche

²^ des Substrats und dem ausgehärteten Film liegenden bzw. ausgebildeten, verbindenden Hilfsschicht gebildet werden, daß die innerhalb der Farbströmungsbahn befindliche Hilfsschicht gleichzeitig mit der Bildung der (Wände der) Farbströmungsbahn oder im Anschluß daran entfernt wird und daß dann auf der Farbströmungsbahn ein Abdeckelement vorgesehen bzw. gebildet wird.

•
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat vorher ein Element für die Erzeugung des Farbausstoßdruckes vorgesehen bzw. gebildet wird.

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11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht aus einem Klebstoff in Form eines wärmehärtbaren Harzes gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht aus einem Klebstoff in Form eines durch Licht härtbaren Harzes gebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht aus einem dünnen Metallfilm gebildet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht aus einem Klebstoff in Form eines Harzes, in dem ein als Haftmittel dienendes Silan enthalten ist, gebildet wird.
is. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht aus einem aufgetragenen Film eines als Haftmittel dienenden Silans besteht.
16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Hilfsschicht in einer Dicke von 0,1 jum bis 5 jum vorgesehen bzw. gebildet wird.