DE2854822C2

DE2854822C2 - Verfahren zur Herstellung einer massiven Lochplatte für die Verwendung in einem Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE2854822C2
Application number: DE2854822A
Authority: DE
Inventors: E.J. Doyle Dayton Ohio Kenworthy
Original assignee: Mead Corp 45463 Dayton Ohio; Mead Corp
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1977-12-19
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1982-09-09
Also published as: IT7869317A0; US4184925A; IT1108441B; CA1095225A; FR2411709A1; JPS5813355B2; DE2854822A1; GB2010132A; NL7808512A; JPS5487529A; FR2411709B1; GB2010132B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer massiven Lochplatte für die Verwendung in einem Tintenstrahldrucker.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 26 04 939 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren Werden zunächst in einer Goldschicht Löcher Unter Anwendung des herkömmlichen Fotoresist-Verfahrens erzeugt, deren Durchmesser dem Enddurchmesser der In der Platte zu erzeugenden Dosenlocher entspricht. Die Genauigkeit der Löcher hängt ausschließlich von der mit dem Fotoresist--Verfahren erzielbaren Genauigkeit ab. Bei einer Ausführungsform des bekannten Verfahrens werden auf dem Substrat mittels des Fotoresist-Verfahrens Abdeckscheibchen gebildet, die den Zweck haben, den Durchmesser der herzustellenden Düsenlöeher festzulegen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel hängt der Durchmesser der Düsenlöcher wieder ausschließlich von der beim Fotoresist-Verfahren erzielbaren Genauigkeit ab. Nach dem Aufbringen der . Abdecksrheibchen wird das Substrat mit einer Schicht überzogen, die die Schicht darstellt, bei <'er nach Entfernen der Abdeckscheibchen die Löcher gebildet sind. Im Substrat werden anschließend konische Erweiterungen gebildet. Beim bekannten Verfahren wird der Durchmesser der zylindrischen Löcher mit Hilfe mechanischer Verfahren oder mit Hilfe des Fotoresist-Verfahrens festgestellt Beiden Möglichkeiten sind im Hinblick auf die Erzielung einer großen Genauigkeit Grenzen gesetzt, was insbesondere dann verständlich wird, wenn die angestrebten sehr kleinen Abmessungen der zu bildenden Löcher berücksichtigt werden.

In der DE-OS 26 02 257 ist eine Lochplatte für einen Tintenstrahldrucker beschrieben, bei der sich die Düsenöffnungen von der eigentlichen Durchbrechung der Platte zu beiden Plattenflächen hin konisch erweitern. Die Düsenöffnungen werden dabei unter Anwendung eines Maskier- und Ätzverfahrens erzeugt, dessen Genauigkeit auch die Genauigkeit der erzielten Öffnungen bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das einfach ausgeführt werden kann und die Erzielung einer großen Genauigkeit der zu erzeugenden Löcher ohne großen Aufwand ermöglicht

Erfindungsgemäß wird dies mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs I angegebenen Verfahrensschritten erreicht. Das beim Verfahrensschritt a) aufgebrachte Abdeckscheibchen dient nicht dazu, den Lochdurchmesser festzulegen, sondern es hat den Zweck, den Durchmesser einer sich an das zu bildende Loch anschließenden Ausnehmung zu bestimmten, der für den Betrieb des Tintenstrahldruckers völlig unkritisch ist. Diese Ausnehmung hat lediglich den Zweck, das Reinigen des Lochs zu erleichtern. Mittels des Plattierungsschritts b) wird die Größe des zu bildenden Lochs festgelegt. Nach dem Aufbringen des Abdeckblocks im Verfahrensschritt c) erfolgt ein weiterer Plattierungsschritt d), der dazu dient, den bereits gebildeten Plattierungsüberzug an den nicht vom Abdeckblock bedeckten Bereichen bis zum Erreichen der gewünschten Dicke zu verstärken. Nach Entfernen des Substrats, des Abdeckscheibchens und des Abdeckblocks steht die gewünschte Lochplatte zur Verfügung. Die Wachstumsgeschwindigkeit des Plattierungsmaterials über dem Abdeckscheibchen läßt sich sehr genau kontrollieren, so daß die gewünschten genauen Lochdurchmesser erhalten werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine gemäß der Erfindung hergestellte massive Lochplatte,
Figi2 einen Abschnitt eines Substrats mit darauf

gebildeten Abdeckscheibchen nach einem ersten Her·= Stellungsschritt der in F ί g. 1 dargestellten Lochplatte,

Fig,3 eine Darstellung zur Verarischaulichung des nächsten Verfahrensschritts, bei dem das Lochplatten*

material durch Plattieren auf dem Substrat zur Bildung der Lochplattendüsen aufgebracht worden ist,

Fig.4 eine Darstellung zur Veranschaulichung des sich an den Verfahrensschritt von F i g, 3 anschließenden Verfahrensschritts, bei dem über den öffnungen Äbdeckblöcke gebildet worden sind,

F i g. 5 eine Darstellung zur Veranschaulichung des sich an den Verfahrensschritt von F i g. 4 anschließenden Verfahrensschritts, bei dem zusätzliches Material bis zu den Oberseiten der Abdeckblöcke durch ,₀ Plattieren aufgebracht worden ist,

F i g. 6 zwei fertige Lochplatten im Anschluß an das Entfernen des Substrats und des Abdeckmaterials von F i g. 5 und

Fig. 7 eine Teilbruchansicht der Lochplatte zur Darstellung von Einzelheiten eines der Löcher.

Die Herstellung der Lochplatte 10 (F ig. 1) wird damit begonnen, daß zunächst ein geeignetes Substrat 12, (beispielsweise eine Edelstahlplatte) vorbereitet wird. Die Edelstahlplatte kann so dick sein, wie es notwendig ist, damit sie sicher eben und maßgetreu bleibt. Diese Platte wird dann in bekannter Weise mit einem als Abdeckmaterial dienenden Fotoresistmaterial beschichtet, das durch eine geeignete Maske so belichtet wird, daß eine Reihe von zylindrischen Abdeckscheibohen 14 ₂s auf jeder Seite des Substrats 12 entsteht. Diese Scheibchen 14 bleiben auf dem Substrat 12, nachdem das Fotoresistmaterial entwickelt und das nichtentwickelte Material weggespült worden ist

Das Substrat 12 wird dann mit Nickel 16 plattiert, wie ]₍₎ in Fig.3 dargestellt ist. Das Materia! Nickel wird vorzugsweise benutzt, da es eine angemessene Festigkeit ergibt und mit den derzeit in Tintenstrahldruckern benutzten Tintenzusammensetzungen verträglich ist; außerdem ist bei diesem Material die Abnutzung der Löcher auf ein Minimum herabgesetzt Das Plattieren kann beispielsweise durch Galvanisieren des Substrats 12 in einer geeigneten Lösung erfolgen. Während eines solchen Galvanisierungsprozesses scheidet sich das Nickel 16 auf den Flächen des Substrats 12 ab, die ^o leitend sind. A"f den Scheibchen 14 setzt sich daher kein Nickel ab. Wenn das Nickel 16 die Oberseiten der Scheibchen 14 erreicht und darüber hinaus wächst, beginnt die Plattierung über die Oberkanten der Scheibchen nach innen zu wandern, da das sich um die Ränder der Scheibchen erstreckende Nickel den für die Galvanisierung notwendigen Leiter bildet und eine Plattierung in radialer Richtung quer über die Oberseite der Scheibchen hervorruft wie dies auch nach außen vom Substrat weg der Fall ist. Das Plattieren wird fortgesetzt, bis sich die Öffnungen über den Scheibchen 14 durch das Nickel bis zu den exakten Durchmessern geschlossen haben, die zur Bi'dung und Abgrenzung der Löcher 15 der Lochplatte 10 gewünscht sind.

Im Anschluß daran wird die Lochplatte verdickt. damit die gewünsch.e mechanische Festigkeit für die Anwendung in einem Tintenstrahldrucker erhalten wird. Bei diesem Verdickungsvorgang der Lochplatte werden gegenüber jedem Loch 15 im wesentlichen zylindrische Hohlräume gebildet, damit offene Zugänge zu den Löchern entstehen, die das Reinigen ermöglichen und die Wahrscheinlichkeit für die Ansammlung von Ablagerungen herabsetzten. In den Fig.4 und 5 sind diese Verfahrensschrilte dargestellt. Zuerst wird ein mit dem Scheibchen ausgerichteter zylindrischer Block 17 auf der den Scheibchen 14 gegenüberliegenden Seite jedes Lochs 15 gebildet, dessen Durchmesser größer als der Scheibchendurchmesser und dessen Dicke wesentlich größer als die Scheibchendicke ist (Fig.4). Das Aufbringen des Nickels durch Plattieren wird dann an den Seiten der Blöcke 17 nach oben bis zur äußeren Blockoberfläche wieder aufgenommen.

Das Fotoresistmaterial (Scheibchen 14), die zylindrischen Blöcke 17 und das Substrat werden dann entfernt Das an jeder Seite des Substrats zurückbleibende Nickelmaterial ist jeweils eine Lochplatte. Die zuvor von den Scheibchen 14 besetzten Bereiche bilden Lochvertiefungen 21, und die von den Blöcken 17 besetzten Bereiche sind nun zylindrische Hohlräume 22, wobei die Löcher 15 zwischen den jeweiligen Ausnehmungen und Hohlräumen liegen. Die Lochplatte ist so dick, daß die für die Anwendung in ei '.m Tintenstrahldrucker notwendige Festigkeit erhaite: wird. Die Ausnehmungen 21 und die Hohlräume 22 ermöglichen einen freien einfachen Zugang zu den Löchern 15 zur Reinigung und zur Reduzierung der Wahrscheinlichkeit, daß sich Schmutz oder andere Ablagerungen ansammeln.

In einer typischen Ausführungsform wird das Nickel bei einem ersten Pkittierungsvorgang (Fig.3) bis zu einer Dicke von etwa 38 μΐη aufgemacht. Die zylindrischen Blöcke 17 (F i g. 4) haben einen Durchmesser von etwa 250 μιη und eine Dicke von etwa 150 μπι. so daß die fertige Lochplatte eine Dicke von etwa 188 μπι hat.

Die gemäß den obigen Ausführungen hergestellte Lochplatte hat zahlreiche Vorteile. Sie ist aus einem relativ billigen Material unter Anwendung eines relativ billigen und einfachen Verfahrens hergestellt Es werden gleichmäßige Ergebnisse erzielt, die einfacher als c'urch Ätzen oder Bohren erhalten werden können. Im Gegensatz zu kristallinen Lochplatten wird bei der hier beschriebenen Lochplatte von einem billigen Edelstahlsubstrat und nicht von einem teuren, zerbrechlichen Einkristall ausgegangen, der mit spezieller Orientierung vorbereitet werden muß. Es werden übliche Fotoresist-Verfahren angewendet, an die sich übliche, kostengünstige Galvanisierungsschritte zur Aufbringung des gewünschten Metalls auf das Substrat anschließen. Die Blöcke 17 können zur Erzielung der gewünschten Festigkeit der Lochplatte 10 mit jeder geeigneten Dicke gebildet werden. Die letzlich erhaltenen Lochplatten sind äußerst gleichmäßig, mit den in Tintenstrahldrukkern verwendeten Tinten /erträglich und mit einfach zu Renigt-ngszwecke zugänglichen Löchern ausgestattet. Infolge der freien Zugänglichkeit der Löcher können sie mit einem Schutzüoerzug versehen werden, wenn beispielsweise eine bestimmte Tinte unter Umständen benutzt wird, die einen solchen Oberzug wünschenswert machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: b) e)

1. Verfahren zur Herstellung einer massiven Lochplatte für die Verwendung in einem Tintenstrahldrucker, dadurch gekennzeichnet,

a) daß auf einem leitenden Substrat (12) zur Abgrenzung einer Lochausnehmung (21) ein Abdeckscheibchen (14) aus Fotoresistmaterial gebildet wird,

daß das Substrat (12) zur Bildung der Lochausnehmung derart plattiert wird, daß die Plattierung über das Abdeckscheibchen (14) wächst und das Plattieren beendet wird, sobald die nicht plattierte Fläche über dem Abdeckscheibchen (14) die Größe des gewünschten Loches hat,

daß über dem Loch (15) zur Abgrenzung eines Hohlraums (22) auf der der Lochausnehmung

(21) gegenüberliegenden Seite des Lochs (15) ein Abdeckblock (17) mit größerem Durchmesser ak ⁴,as Loch (15) gebildet wird,

daß das Substrat (12) wieder um die Seiten des Abdeckblocks (17) herum zur Verdickung der Lochplatte (10) und zur Bildung des Hohlraums

(22) plattiert wird, und

daß das Abdeckscheibchen (14), der Abde.ckblock (17) und das Substrat (12) unter Zurücklassung der Lochplatte (10) mit einem zwischen der Lochausnehmung (21) und dem Hohlraum (22) befindlichen Loch (15) entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab bei beiden Plattierungsschritten das Substrat (12) mit dem gleiche^ Material zur Bildung einer homogenen Lochplatte (10) überzogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierungsschritte darin bestehen, daß eine Vernickelung zur Bildung einer massiven, aus Nickel bestehenden Lochplatte (10) durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim ersten Plattierungsschritt eine nach innen über dis oberen Ränder des Abdeckscheibchens (14) zur Bildung des Lochs (15) hinausgehende Plattierung durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrisches Abdeckscheibchen (14) und ein zylindrischer Abdeckblock (17) verwendet werden, damit eine im wesentlichen zylindrische Vertiefung (21) bzw. ein im wesentlichen zylindrischer Hohlraum (22) gebildet werden.