DE69210858T2

DE69210858T2 - Photoabtrageverfahren von wenigstens einer gestuften Öffnung, die ein polymeres Material durchdringt und eine Düsenplatte, die eine gestufte Öffnung aufweist

Info

Publication number: DE69210858T2
Application number: DE69210858T
Authority: DE
Inventors: Eric G Hanson; Si-Ty Lam
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1991-02-21
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2012-02-21
Also published as: EP0500110A1; EP0500110B1; JPH0577425A; DE69210858D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Herstellen von Tintenstrahldüsen in Düsenplatten für die Druckköpfe von Tintenstrahldruckern.
Es sind Druckköpfe für Tintenstrahldrucker bekannt, bei denen die Druckköpfe jeweils ein Substrat&sub1; eine Zwischen-Sperrschicht und eine Düsenplatte aufweisen. Mehrere Düsenöffnungen sind in der Düsenplatte ausgebildet. Ein vollständiger Tintenstrahldruckkopf weist somit eine Anordnung mit aus runden Düsenöffnungen auf, denen jeweils eine Verdampfungskammer oder ein Verdampfungshohlraum zugeordnet ist. Ein vollständiger Tintenstrahldruckkopf weist ferner eine Vorrichtung auf, welche mehrere Verdampfungskammern mit einem Tintenversorgungsreservoir verbindet.
Üblicherweise ist innerhalb jeder Verdampfungskammer eines Druckkopfes ein Heizwiderstand angeordnet. Üblicherweise sind die Widerstände Dünnfilmwiderstände. Die Heizwiderstände sind für deren selektive Aktivierung in einem elektrischen Netzwerk verbunden. Spezieller heißt das, wenn ein bestimmter Heizwiderstand einen Impuls empfängt, wandelt er die elektrische Energie schnell in Wärme um, was seinerseits dazu führt, daß sich die Tinte unmittelbar in der Nähe des Heizwiderstandes in eine Tintendampfblase umformt, welche ein Tintentröpfchen aus der öffnung in der Düsenplatte über dem angeregten Heizwiderstand ausstößt. Durch eine geeignete Auswahl der Reihenfolge für die An regung der Heizwiderstände in einem Tintenstrahldruckkopf kann somit erreicht werden, daß die ausgestoßenen Tintentröpfchen Muster auf einem Blatt Papier oder einem anderen geeignete Aufzeichnungsmedium bilden.
In der Praxis hängt die Druckqualität, welche Tintenstrahldrukker erreichen, von den physischen Eigenschaften der Düsen in einem Druckkopf ab. Die Geometrie der Düsenöffnungen in einem Druckkopf beeinflußt z.B. die Größe, Trajektone und Geschwindigkeit des Ausstoßes von Tintentropfen. Zusätzlich kann die Geometrie der Düsenöffnungen in einem Druckkopf den Tintenstrom beeinflussen, der zu den Verdampfungskammern geführt wird! und in einigen Fällen kann er die Art beeinflussen, wie Tinte von benachbarteten Düsen ausgestoßen wird.
In der herkömmlichen Praxis werden Düsenplatten für Tintenstrahldruckköpfe aus Nickel mittels lithographischer Elektroformungsverfahren hergestellt. Ein Beispiel für ein geeignetes lithographisches Elektroformungs- oder Galvanisierungsverfahren ist in dem US-Patent US-A-4,773,971 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden die Öffnungen in einer Düsenplatte durch Vernickeln eines dielektrischen Musters hergestellt. Obwohl diese Verfahren zum Herstellen von Düsenplatten für Tintenstrahldruckköpfe viele Vorteile haben, haben sie auch einige Nachteile. Ein Nachteil ist, daß die Verfahren eine prazise Abstimmung der Parameter, wie Druck und Plattierungsdicken und galvanischen Beschichtungsverhältnisse, erfordern. Ein weiterer Nachteil ist, daß solche Elektroformungsverfahren inhärent die Wahl bei der Gestaltung der Düsenformen und -größen beschränken.
Die EP-A-0 367 541 offenbart ein Verfahren zum Herstellen wenigstens einer Tintenstrahldüse in einer Düsenplatte für einen Tintenstrahldrucker durch Photoablation wenigstens einer Öffnung, welche sich durch die Düsenplatte erstreckt, die aus einem Polymerwerkstoff mit einem Ablations-Schwellwert hergestellt ist, mit folgenden Verfahrensschritten. Ein-Excimerlaser wird verwendet, um einen beschränkbaren Laserstrahl zu einem ersten vorgegebenen Objektbereich vorzusehen; der Polymerwerkstoff wird der Energie des Laserstrahls ausgesetzt, welcher bei seiner beschränkten Einstellung ausgegeben wird, um den Polymerwerkstoff abzutragen, um ein Loch zu bilden, welches sich durch den Polymerwerkstoff erstreckt.
Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren vorzusehen, welches zum Herstellen gestufter Öffnungen durch Polymerwerkstoffe verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird zum Herstellen von Tintenstrahldüsen in Düsenplatten für die Druckköpfe von Tintenstrahldruckern eingesetzt. Die durch Photoablation behandelte Düse wird aus einem Polymerwerkstoff hergestellt. Der Polymerwerkstoff ist vorzugsweise ein Kunststoff wie Teflon, Polyimid, Polymethylmethacrylat, Polyethylenterephthalat oder Mischungen und Kombinationen daraus.
Der erste und der zweite Schritt können zum Beispiel dadurch realisiert werden, daß ein Laserstrahl durch Öffnungen in entsprechenden Masken auf den Polymerwerkstoff gerichtet wird, wobei der erste Schritt mit einer Maske mit Öffnungen einer ersten Größe ausgeführt wird, und der zweite Schritt wird mit einer Maske mit Öffnungen einer zweiten Größe ausgeführt. Alternativ können der erste und der zweite Schritt ausgeführt werden, indem der Laserstrahl durch eine Projektionsmaske gerichtet wird, wobei einer, der erste oder der zweite Schritt ausgeführt wird, wenn eine Abbildung der Projektionsmaske auf dem Polymerwerkstoff fokussiert ist, und der andere, der zweite oder erste Schritt wird ausgeführt, wenn die Abbildung der Projektionsmaske auf dem Polymerwerkstoff nicht fokussiert ist. Alternativ können unterschiedliche Laserleistungsdichten während des ersten und des zweiten Schritts verwendet werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann mit dem ersten und dem zweiten Schritt eine gestufte Öffnung ausgebildet werden, die eine erste größere Öffnung umfaßt, welche sich teilweise durch den Polymerwerkstoff erstreckt, und eine zweite kleinere Öffnung, welche sich vollständig durch den Polymerwerkstoff erstreckt, wobei die größere Öffnung vorzugsweise mit der kleineren Öffnung fluchtet.
Die vorliegende Erfindung ist im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
In den Figuren zeigen:
Figur 1: einen ersten Schritt eines Verfahrens zum Herstellen einer Tintenstrahldüse gemäß der vorliegenden Erfindung,
Figur 2: einen Schritt gemäß der Erfindung, welcher nach dem
Figur 1 gezeigten Schritt durchgeführt wird,
Figur 3: einen ersten Schritt eines Verfahren gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Figur 4: einen Schritt, welcher nach dem in Figur 3 gezeigten Schritt durchgeführt wird,
Figur 5: einen ersten Schritt des Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Figur 6: einen Schritt, welcher nach dem in Figur 5 gezeigten Schritt ausgeführt wird,
Figur 7: einen ersten Schritt eines Verfahrens gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und
Figur 8: einen Schritt, der nach dem in Figur 7 gezeigten Schritt ausgeführt wird.
Im folgenden ist ein Photoablationsverfahren zum Ausbilden wenigstens einer gestuften Öffnung durch einen Polymerwerkstoff beschrieben, mit dem eine Tintenstrahldüse für einen Tintenstrahldrucker hergestellt wird. Allgemein gesprochen besteht das Verfahren darin, den Polymerwerkstoff zwei unterschiedlichen Belichtungen mit einem Excimerlaserstrahl auszusetzen, der zuerst durch wenigstens eine Öffnung mit einer bestimmten Größe in einer ersten Maske projiziert und dann durch wenigstens eine Öffnung mit einer anderen Größe in einer zweiten Maske projiziert wird. Man beachte, daß die Tintenstrahldüse an einem Tintenstrahldruckkopf vorgesehen werden kann, der im wesentlichen dieselbe Erscheinungsform wie herkömmliche Tintenstrahldruckköpfe hat, der sich jedoch dadurch unterscheidet, daß er aus einem Polymerwerkstoff hergestellt ist, der durch Photoablation oder Photoätzen behandelt wurde. Der Polymerwerkstoff ist vorzugsweise ein Kunststoff, wie Teflon, Polyimid, Polymethylmethacrylat, Polyethylenterephthalat oder Mischungen daraus.
In der Praxis ist das bevorzugte Mittel für die Photoablation oder das Photoätzen einer Polymer-Düsenplatte ein hochenergetischer Photonenlaser wie der Excimerlaser. Der Excimerlaser kann z.B. ein F&sub2; -, ArF -, KrCl-, KrF- oder XeCl-Laser sein. Der Excimerlaser ist für die Photoablation geeignet, weil diese Laserart eine ausreichende Energie vorsehen kann, um die chemische Kohlenstoff-Bindung des Polymerwerkstoff aufzubrechen. Photoablationsverfahren haben zahlreiche Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen lithographischen Elektroformungsverfahren für das Herstellen von Düsenplatten für Tintenstrahldruckköpfe. Zum Beispiel sind Photoablationsverfahren im allgemeinen weniger teuer und einfacher als herkömmliche litographische Blektroformungsverfahren. Zusätzlich können mit dem Photoablationsverfahren Polymer-Düsenplatten mit wesentlichen größeren Größen (d.h. mit größeren Oberflächenbereichen) und mit Düsengeometrien (d.h. Formen) hergestellt werden, welche bei herkömmlichen Elektroformungsverfahren nicht praktikabel sind. Insbesondere können einzigartige Düsenformen hergestellt werden, indem mehrfache Belichtungen mit einem Laserstrahl durchgeführt werden und/oder die Düsenplatte zwischen den Belichtungen neu ausgerichtet wird. Es können auch sehr genaue Düsengeometrien ausgebildet werden, ohne daß die Prozeßsteuereung so genau sein müßte, wie dies für Elektroformungsverfahren erforderlich wäre.
An dieser Stelle sei bemerkt, daß das unten beschriebene Verfahren zum Herstellen einer Öffnung durch eine Polymerwerkstoff durch Photoablation des Polymerwerkstoffs es ermöglicht, Öffnungen mit komplexen Geometrien auf einfache Weise herzustellen. In der Praxis können die Öffnungen mit einem Excimerlaser hergestellt werden, der üblicherweise eine Öffnung so formt, daß ihre Seitenwand mit einem kleinen Winkel relativ zu der zum Laserstrahl parallelen Richtung geneigt ist.
Als erster Schritt in dem Verfahren wird ein Polymerwerkstoff durch Photoablation abgetragen, indem der Polymerwerkstoff der Energie eines ersten Laserstrahls ausgesetzt wird, um den Polymerwerkstoff abzutragen, um ein erstes Loch auszubilden, welches sich in den Polymerwerkstoff hinein erstreckt. Dann wird der Polymerwerkstoff der Energie eines zweiten Laserstrahls ausgesetzt, um den Polymerwerkstoff abzutragen, um ein zweites Loch auszubilden, daß sich in den Polymerwerkstoff hinein erstreckt, wobei das zweite Loch in Fluidverbindung mit dem ersten Loch ist und eine gestufte Öffnung durch den Polymerwerkstoff bildet. Wie unten mit weiteren Einzelheiten beschrieben ist, können diese beiden Schritte auf viele verschiedenen Arten ausgeführt werden.
Wie in Figur 1 gezeigt, kann der Polymerwerkstoff 1 z.B. in dem ersten Schritt einem ersten kleineren Laserenergiestrahl 2 ausgesetzt werden, um den Polymerwerkstoff abzutragen, um ein Durchgangsloch 3 auszubilden, welches sich vollständig durch den Polymerwerkstoff hindurch erstreckt. Die erste Maske hätte eine Öffnung kleinerer Größe als die zweite Maske.
Als zweiter Schritt, der in Figur 2 gezeigt ist, kann der Polymerwerkstoff 1 einem zweiten breiteren Laserenergiestrahl 4 ausgesetzt werden, um den Polymerwerkstoff abzutragen, um ein Sackloch 5 zu bilden, welches sich teilweise durch den Polymerwerkstoff erstreckt. Man beachte, daß das Sackloch 5 in der Richtung senkrecht zu dem zweiten Strahl 4 breiter ist als das Durchgangsloch 3, so daß eine gestufte Öffnung durch den Polymerwerkstoff hindurch gebildet wird. In diesem Fall kann der erste Schritt mit einer ersten und einer zweiten Maske ausgeführt werden, wobei die Öffnung in der ersten Maske kleiner ist als die Öffnungen in der zweiten Maske.
Bei einer Alternative kann der Polymerwerkstoff 1 dem breiteren Laserenergiestrahl zuerst ausgesetzt werden. In diesem Fall wird ein größerer Laserenergiestrahl 6 verwendet, um bis zu einer ersten Tiefe teilweise durch den Polymerwerkstoff zu dringen, um ein Sackloch 7 zu bilden, wie in Figur 3 gezeigt. Dann kann der Polymerwerkstoff 1 einem kleineren Laserenergiestrahl 8 ausgesetzt werden, der ein Durchgangsloch 9 erzeugt, welches sich vollständig durch den Polymerwerkstoff hindurch erstreckt, wie in Figur 4 gezeigt. In der Praxis sind das erste und das zweite Loch rund und fluchten, wobei die Löcher durch Belichten derselben Seite des Polymerwerkstoffs mit den beiden Laserenergiestrahlen gebildet werden.
Die Ablationstiefe wird durch die Anzahl der Laserimpulse gesteuert, welche durch jede Maske geschickt werden. Bei Verwendung von optischen Untersystemen, wie Strahlhomogenisierern, um eine konstante optische Leistungsdichte über dem Laserstrahl zu erreichen, kann eine Gleichmäßigkeit der Ablationstiefe von besser (weniger) als 10 % (Zehn Prozent) der Nominaltiefe erreicht werden. Wie in Figuren 1 bis 4 gezeigt, kann das Sackloch 5, 7 als erstes oder als zweites abgetragen werden. Wenn das Sackloch als erstes abgetragen wird, erreicht man einen höheren Herstellungsdurchsatz, weil das Durchgangsloch mit der kleineren Größe nicht durch die gesamte Dicke des Polymerwerkstoffs dringen muß. Wenn das Durchgangsloch als erstes abgetragen wird, kann eine etwas erhöhte Genauigkeit beim Ausgangsdurchmesser der Öffnung erreicht werden. Die beiden Löcher können mit unterschiedlichen Arten von Masken abgetragen werden. Z.B. können eine Kontaktmaske oder eine Projektionsmaske (die eine Linse verwendet, um die Maske auf dem Polymerwerkstoff abzubilden) verwendet werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform können beide Verfahrensschritte mit einer Maske, wie einer Projektionsmaske ausgeführt werden. Insbesondere kann einer, der erste oder der zweite Schritt ausgeführt werden, wenn eine Abbildung der Projektionsmaske auf dem Polymerwerkstoff fokussiert ist, und der andere, der zweite oder erste Schritt kann ausgeführt werden, wenn die Abbildung der Projektionsmaske auf dem Polymerwerkstoff nicht fokussiert ist.
Das Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform erzeugt eine glatte Schräge. Ferner wird das kleinere Durchgangsloch abgetragen, wenn die Abbildung der Maske auf dem Polymerwerkstoff fokussiert ist, während das größere Sackloch abgetragen wird, wenn die Abbildung der Maske nicht fokussiert ist. Wenn die Abbildung der Maske nicht fokussiert ist, fällt die optische Leistungsdichte in der unscharfen Zone an den Kanten jedes Bildbereiches allmählich ab, anstelle des abrupten Abfalls, der erzeugt wird, wenn die Abbildung fokussiert ist. Die abgetragene Tiefe ändert sich mit der optischen Leistungsdichte, so daß die nicht fokussierte Abbildung ein abgetragenes Loch oder Ablationsloch ergibt, dessen Tiefe über die Breite des so an seinem Umfang gebildeten Musters allmählich abnimmt, anstatt eine abrupte Kante zu haben. Die seitliche Breite der Umfangszone oder Perimeterzone des größeren Sackloches variiert mit dem Ausmaß, zu dem die Abbildung außerhalb des Brennpunkts liegt.
Das nicht fokussierte Bild kann auf verschiedene Weise erzeugt werden. Zum Beispiel kann der Abstand zwischen dem Polymerwerkstoff und der Maske geändert werden, oder ein zusätzliches optisches Element kann in den Weg des Laserstrahls eingeführt werden. Die Maske und die Linse können zum Beispiel eine feste Position haben, und der Polymerwerkstoff wird näher als die Bildebene zu der Linse bewegt, oder der Polymerwerkstoff wird von der Linse weiter weg bewegt. Alternativ kann das zusätzliche optische Element zwischen die Linse und den Polymerwerkstoff geschoben werden. Das zusätzliche optische Element kann zum Beispiel ein flaches Bauteil aus Siliziumoxid oder einem anderen Material sein, welches bei der wellenlänge des Excimerlasers durchlässig ist.
In dem Fall, daß das zusätzliche optische Element in den Laserstrahl eingebracht wird, wird das Bild vertikal um eine Strekke = t (1-[1\n]) verschoben, wobei t die Dicke des Elementes ist, und n ist der Brechungsindex. Beide Verfahren zum Erzeugen eines nicht fokussierten Bildes erfordern den Einsatz einer telozentrischen Linse, so daß die Vergrößerung des Bildes sich nicht ändert, wenn es aus dem Fokus herausgeht. Bei dem Erzeugen der sanft abgeschrägten Öffnungen kann das unfokussierte Sackloch mit dem größeren Durchmesser entweder zuerst oder an zweiter Stelle abgetragen werden, wie in den Figuren 5 bis 8 gezeigt. Die Vorteile und Nachteile der beiden Ablationsreihenfolgen sind dieselben, wie oben mit Bezug auf die gestufte Öffnung beschrieben wurde.
Wie in Figur 5 gezeigt, kann ein fokussierter Laserenergiestrahl 10 durch den Polymerwerkstoff 1 dringen und diesen abtragen, um ein Durchgangsloch 11 vorzusehen. Dann kann der Laserstrahl so manipuliert werden, daß ein unfokussierter Laserenergiestrahl 12 entsteht, wie in Figur 6 gezeigt. Der unfokussierte Strahl 12 bildet eine Aussparung oder ein Sackloch 13, dessen Größe größer ist als die des Durchgangslochs 11, und das Sackloch 13 hat eine Seitenwand mit einem Neigungswinkel, der größer ist als ein entsprechender Neigungswinkel einer Seitenwand des Durchgangslochs 11, das von dem fokussierten Strahl 10 gebildet wird.
Alternativ kann ein unfokussierter Laserstrahl 14 den Polymerwerkstoff 1 abtragen, um ein Sackloch 15 zu bilden, wie in Figur 7 gezeigt, wobei nachfolgend ein fokussierter Strahl 16 den Polymerwerkstoff 1 abtragen kann, um ein Durchgangsloch 17 zu bilden. Die Kombination aus dem Sackloch 15 und dem Durchgangsloch 17 bildet eine gestufte Öffnung in dem Polymerwerkstoff 1.
Bei einer dritten Ausführungsform kann eine abgeschrägte Öffnung mit einer glatten Schräge vorgesehen werden. Insbesondere kann die Laserleistungsdichte ausgehend von einer Dichte geringer Leistung, die über dem Ablationsschwellwert liegt und ein Sackloch mit einem größeren Neigungswinkel erzeugt, auf eine Dichte höhere Leistung erhöht werden, die ein Durchgangsloch mit einemcgeringeren Neigungswinkel erzeugt. Das Endergebnis ist eine gestufte Öffnung mit einer stärkeren Neigung an der Eingangsseite der Öffnung und einer geringeren Neigung an der Ausgangsseite der Öffnung. In diesem Fall können der erste und der zweite Schritt in einer einzigen Verarbeitungsfolge kombiniert werden, wobei die Laserleistungsdichte während des ersten Schrittes anders ist als die Laserleistungsdichte während des zweiten Schrittes Die Laserleistungsdichte kann zum Beispiel während des ersten Schrittes größer sein, und die erste Tiefe kann sich vollständig durch den Polymerwerkstoff erstrecken, um ein Durchgangsloch zu bilden. Vorzugsweise ist jedoch die Laserleistungsdichte während des ersten Schrittes niedriger, und sie wird während des zweiten Schrittes auf eine höhere Laserleistungsdichte erhöht.
Wenn Tintenstrahldüsen für Tintenstrahldrucker hergestellt werden, sind die gestuften Öffnungen rund, und sie werden durch ein entsprechendes Durchgangsloch gebildet, daß mit einem entsprechenden Sackloch fluchtet, welches einen größeren Durchmesser hat als das Durchgangsloch. Solche gestuften Öffnungen umfassen wenigstens eine Stufe oder wenigstens eine Änderung des Neigungswinkels längs einer Seitenwand, welche die gestufte Öffnung bildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet der erste Schritt mehrere erste Löcher, und der zweite Schritt bildet mehrere zweite Löcher in Fluidverbindung mit den ersten Löchern, die zusammen mit den ersten Löchern mehrere gestufte Öffnungen bilden, die solche Abmessungen haben und in einem Muster angeordnet sind, die sie zur Verwendung als Tintenstraldüsenöffnungen einer Düsenplatte eines Tintenstrahldruckkopfes für ein Tintenstrahldrucker geeignet machen. Die Düsenplatte wird auf einem Dünnfilmsubstrat montiert, so daß eine entsprechende Verdampfungskammer in Fluidverbindung mit jeder Düsenöffnung steht, und jede Kammer ist mittels eines Dünnfilmwiderstandes selektiv heizbar, so daß von den Düsenöffnungen ausgestoßene Tintentröpfchen Muster auf einem geeigneten Aufzeichnungsmedium bilden.
Das oben beschriebene Verfahren ist in der Hinsicht vorteilhaft, daß es Öffnungen erzeugt, die eine Gesamtneigung haben, die größer ist als die 3 bis 5º Halbwinkel, die üblicherweise mittels Excimerlaser-Ablation in Substanzen wie Polyimid erzeugt werden. Solche Schrägen können wichtig sein, um Instabilitäten der Trajektorien und andere Probleme zu vermeiden, welche durch in der Tintenausstoßkammer eingefangene Blasen entstehen (die Tintenausstoßkammer liegt am Eingang der Öffnung). Diese Öffnungen umfassen auch einen leicht geneigten Ausgangsabschnitt, der die Richtwirkung (Direktionalität) verbessern kann. Diese Öffnungen weisen bei ihren leicht geneigten Ausgangsabschnitten durch Ablation bei Leistungsdichten weit über dem Ablations-Schwellwert erzeugte glatte Wände auf. Dies ist ein wichtiger Vorteil gegenüber der Ablation bei niedrigeren Leistungsdichten, welche nicht die schrägen Öffnungen erzeugt, sondern wesentlich rauhere Wände ergibt, deren Abmessungen nicht so präzise sind und die weniger geeignet für den kritischen Ausgangsbereich sind.
Vorstehend wurden die Grundsätze, bevorzugten Ausführungsformen und Betriebsarten der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die speziellen erörterten Ausführungsformen beschränkt. Die obigen Ausführungsformen sollten lediglich als Erläuterung, nicht als Beschränkung betrachtet werden, und man beachte, daß der Fachmann auf diesem Gebiet Vanationen dieser Ausführungsformen finden kann, ohne vom Bereich der vorliegenden Erfindung gemäß den folgenden Ansprüchen abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von wenigstens einer Tintenstrahldüse in einer Düsenplatte für einen Tintenstrahldrucker durch Photoablation bei wenigstens einer gestuften Öffnung (3,5; 7,9; 11,13; 15,17), welche sich durch die Düsenplatte (1) erstreckt, die aus einem Polymerwerkstoff (1) mit einem Ablations-Schwellwert hergestellt ist, mit folgenden Verfahrensschritten:

Verwenden eines Excimerlasers, um einen ersten beschränkbaren Laserstrahl zu einem ersten vorgegebenen Objektbereich und einem zweiten beschränkbaren Laserstrahl zu einem zweiten vorgegebenen Objektbereich vorzusehen; einem ersten Schritt, bei dem der Polymerwerkstoff (1) dem ersten Strahl (2, 4, 10, 14) mit einer Laserenergie ausgesetzt wird, welche bei ihrer beschränkten Einstellung ausgegeben wird, um den Polymerwerkstoff (1) abzutragen, um ein erstes Loch (3, 7, 11, 15) zu bilden, welches sich in dem Polymerwerkstoff (1) hinein erstreckt; und

einem zweiten Schritt, bei dem der Polymerwerkstoff (1) dem zweiten Strahl (4, 8, 12, 16) mit einer Laserenergie ausgesetzt wird, welche bei ihrer beschränkten Einstellung ausgegeben wird, um den Polymerwerkstoff (1) abzutragen, um ein zweites Loch (5, 9, 13, 17) auszubilden, welches sich in dem Polymerwerkstoff (1) hinein erstreckt, wobei das zweite Loch (5, 9, 13, 17) in Fluidverbindung mit dem ersten Loch (3, 7, 11, 15) steht und zusammen mit dem ersten Loch (3, 7, 11, 15) eine gestufte Öffnung (3, 5; 7, 9; 11, 13; 15, 17) bildet, welche sich durch.den Polymerwerkstoff (1) erstreckt,

wobei die Laserenergie-Leistungsdichten beider Strahlen erheblich über dem Ablations-Schwellwert liegen und entweder die Leistungsdichten der beiden Strahlen oder die Breiten der beiden Strahlen unterschiedlich sind, so daß die beiden Löcher mit unterschiedlichen Großen hergestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste und das zweite Loch (3, 5; 7, 9; 11, 13; 15, 17) konisch und koaxial zueinander sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Aussetzens folgende Schritte umfaßt:

den ersten Strahl durch eine erste Maske mit einer Öffnung einer ersten Größe aussetzen,

den zweiten Strahl durch eine zweite Maske mit einer Öffnung einer zweiten Größe aussetzen, wobei

die Größe der ersten Öffnung sich von Größe der zweiten Öffnung unterscheidet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die erste Öffnung kleiner als die zweite Öffnung ist und sich das erste Loch (3) vollständig durch den Polymerwerkstoff (1) hindurch erstreckt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Schritt des Aussetzens unter Verwendung eines Strahlen- Homogenisierapparates durchgeführt wird, welcher eine konstante optische Leistungsdichte über wenigstens einem, dem ersten oder dem zweiten, Laserstrahl (2, 4, 6, 8) erzielt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem wenigstens eine der Masken eine berührungslose Maske ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem wenigstens eine der Masken eine Projektionsmaske ist, welche eine Linse zum Abbilden der Maske auf dem Polymerwerkstoff (1) aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Aussetzens durch Ändern der Leistungsdichte des Lasers ausgeführt wird, so daß die Leistungsdichte des Lasers, welche bei einem ersten Strahl aufgewendet wird, sich von der Leistungsdichte des Lasers, welche bei einem zweiten Strahl aufgewendet wird, unterscheidet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Leistungsdichte des Lasers, welche bei einem ersten Strahl aufgewendet wird, niedriger ist als die Leistungsdichte des Lasers, welche bei einem zweiten Strahl auf eine aufgewendet wird, und die Leistungsdichte des Lasers für den zweiten Strahl auf eine höhere Laser-Leistungsdichte erhöht wird, und bei dem der erste Strahl einen Fasenwinkel zwischen einer zu dem ersten Strahl (14) parallelen Richtung und einer Seitenwand eines ersten Lochs (15) erzeugt, der größer ist als ein Fasenwinkel, welcher zwischen einer zu dem zweiten Strahl (16) parallelen Richtung und einer Seitenwand des zweiten Loches (17) gebildet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem weiterhin eine Düsenplatte (1) eines Tintenstrahldruckers gebildet wird, und bei dem gleichzeitig mehrere erste Löcher (3, 7, 11, 15) während des ersten Schrittes und gleichzeitig mehrere zweite Löcher (5, 9, 13, 17) während des zweiten Schrittes gebildet werden, wobei die ersten Löcher (3, 7, 11, 15) in Fluidverbindungen mit den zweiten Löchern (5, 9, 13, 17) stehen und zusammen mit den zweiten Löchern (5, 9, 13, 17) mehrere gestufte Öffnungen (3, 5; 7, 9; 11, 13; 15, 17), deren Abmessungen zur Verwendung als eine Tintenstrahl-Düsenöffnung geeignet sind und die in einem Muster vorgesehen werden, welches sich zur Verwendung als eine Düsenplatte (1) eines Tintenstrahldruckkopfs für einen Tintenstrahldrucker eignet.