DE60207622T2 - Tintenstrahlkopf, Herstellungsmethode dafür und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät - Google Patents

Tintenstrahlkopf, Herstellungsmethode dafür und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahlkopf zum Ausbilden einer Abbildung durch Ausstoßen von Tinte (Flüssigkeit) für eine Ablagerung an einem Aufzeichnungsmedium und insbesondere einen Tintenstrahlkopf, der mit einem Substrat, das ein Ausstoßdruckerzeugungselement zum Erzeugen eines Drucks zum Ausstoßen von Tinte trägt, einem Strömungspfadausbildungselement, das an das Substrat zum Bilden eines Tintenströmungspfades geklebt ist, und einer Verbindungsschicht zum Steigern der Adhäsionskraft zwischen dem Substrat und dem Strömungspfadausbildungselement versehen ist.
  • Zugehöriger Stand der Technik
  • Von den Aufzeichnungsverfahren, die bei dem Drucker und dergleichen eingesetzt werden, wird in der Vergangenheit das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren durch Ausstoßen von Tinte aus einem Ausstoßanschluss auf ein Aufzeichnungsmedium zum Ausbilden eines Zeichens oder einer Abbildung verbreitet eingesetzt, da es ein stoßfreies Aufzeichnungssystem mit einem niedrigen Geräuschniveau ist, das tauglich für einen Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungsbetrieb mit einer hohen Dicht ist.
  • Im Allgemeinen ist die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einem Tintenstrahlkopf, einem Schlitten zum Stützen eines derartigen Tintenstrahlkopfs, einer Antriebseinrichtung für einen derartigen Schlitten, einer Fördereinrichtung zum Fördern eines Aufzeichnungsmediums und einer Steuereinrichtung zum Steuern dieser Bauteile versehen. Die Vorrichtung, die den Aufzeichnungsbetrieb unter der Bewegung des Schlittens ausführt, wird serielle Bauart genannt. Andererseits wird die Vorrichtung, die den Aufzeichnungsbetrieb durch den Beförderungsbetrieb des Aufzeichnungsmediums ohne die Bewegung des Tintenstrahlkopfs ausführt, Zeilenbauart genannt. Bei der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung der Zeilenbauart ist der Tintenstrahlkopf mit einer Vielzahl von Düsen versehen, die über die gesamte Breite des Aufzeichnungsmediums angeordnet sind.
  • Bei dem Tintenstrahlkopf für das Tintenausstoßdruckerzeugungselement zum Erzeugen des Drucks zum Ausstoßen des Tintentropfens aus dem Ausstoßanschluss gibt es bekanntermaßen ein elektromechanisches Wandlerelement, wie z.B. ein Piezoelement, eine elektrothermisches Wandlerelement, wie z.B. ein Wärme erzeugender Widerstand, oder ein elektromagnetisches wellenmechanisches Wandlerelement oder ein elektromagnetisches wellenthermisches Wandlerelement, die eine elektrische Welle oder Laserlicht einsetzen. Davon ist der Tintenstrahlkopf des sogenannten Blasenstrahlverfahrens, das einen Wärme erzeugenden Widerstand für das Tintenausstoßdruckerzeugungselement verwendet und Filmsieden in der Tinte zum Erzeugen einer Blase induziert, um dadurch Tinte auszustoßen, wirksam für ein Aufzeichnen hoher Bildschärfe, da die Druckerzeugungselemente mit einer hohen Dichte angeordnet werden können. Ein derartiger Tintenstrahlkopf ist im Allgemeinen mit mehreren Ausschussanschlüssen, mehreren Ausstoßdruckerzeugungselementen und Strömungspfaden zum Führen der Tinte, die von einem Tintenzufuhrsystem zugeführt wird, durch die Ausstoßdruckerzeugungselemente zu den Ausstoßanschlüssen versehen.
  • Zum Ausbilden eines Tintenstrahlkopfs durch Anhaften eines Strömungspfadsausbildungselements zum Ausbilden eines Tintenströmungspfads an einem Substrat, das das Ausstoßdruckerzeugungselement trägt, wurden herkömmlicherweise verschiedenartige Verfahren vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 61-154947 ein Verfahren zum Ausbilden einer Strömungspfadmaske mit einem löslichen Harz an einem Substrat, das ein Ausstoßdruckerzeugungselement trägt, dann Ausbilden daran und Aushärten einer Harzschicht, wie z.B. eines Epoxidharzes, um die Strömungspfadmaske abzudecken, und nach dem Schneiden des Substrats Herauslösen des löslichen Harzes. Ebenso offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 3-184868, dass es wirksam ist, eine kationische polymerisierte und gehärtete Substanz eines aromatischen Epoxidbestandteils als Abdeckungsharz für die Strömungspfadmaske einzusetzen.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren besteht das Verknüpfen des Substrats, das das Ausstoßdruckerzeugungselement trägt, und des Strömungspfadausbildungselements in der Adhäsionskraft des Harzes, das das Strömungspfadausbildungselement bildet.
  • Bei dem Tintenstrahlkopf wird der Strömungspfad konstant mit der Tinte in dem normalen Zustand der Verwendung gefüllt, so dass die Umgebung des Verknüpfungsabschnitts zwischen dem Substrat, das das Tintenausstoßdruckerzeugungselement trägt, und dem Strömungspfadausbildungselement in Kontakt mit der Tinte ist. Daher kann, wenn die Verknüpfung durch die Adhäsionskraft nur des Harzwerkstoffs erzielt wird, der das Strömungspfadausbildungselement bildet, die Adhäsion des Verknüpfungsabschnitts mit der Zeit durch den Einfluss der Tinte verschlechtert werden.
  • Ebenso war es bei der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung in der Vergangenheit erforderlich, ein Aufzeichnen an Aufzeichnungsmedien von verschiedenen Materialien auszuführen und die aufgezeichnete Abbildung mit einer Wasserbeständigkeit zu versehen, und kann schwach alkalische Tinte eingesetzt werden, um derartige Anforderungen zu erfüllen. Insbesondere in dem Fall einer derartig schwach alkalischen Tinte kann es schwierig sein, die Adhäsionskraft zwischen dem Substrat, das das Tintenausstoßdruckerzeugungselement trägt, und dem Strömungspfadausbildungselement über eine lange Dauer aufrecht zu erhalten.
  • Ebenso ist es bei einem sogenannten Blasenstrahlkopf zum Unterdrücken einer Beschädigung des Wärme erzeugenden Widerstands usw. durch Elektroerosion, die durch die Tinte oder durch Kavitation beim Zusammenfallen der Blase verursacht wird, üblich, eine anorganische Isolationsschicht, die beispielsweise aus SiN oder SiO2 besteht, und eine Antikavitationsschicht, die beispielsweise aus Ta besteht, insbesondere an dem Wärme erzeugenden Widerstand auszubilden. Eine derartige Ta-Schicht hat eine niedrigere Adhäsionskraft als die SiN-Schicht mit dem Harzwerkstoff, der das Strömungspfadausbildungselement bildet. Aus diesem Grund kann das Strömungspfadausbildungselement von der Ta-Schicht unter schweren Bedingungen abgeschält werden.
  • Ein derartiges Abschälen des Strömungspfadausbildungselements von dem Substrat ändert die Gestalt des Strömungspfads, wobei sich dadurch die Tintenausstoßcharakteristiken ändern und das nachteilig die Abbildungsausbildung beeinträchtigt. Zum Verhindern eines derartigen Phänomens offenbart gemäß der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-348290, dass es wirksam ist, eine Adhäsionsschicht, die aus Polyetheramidharz besteht, zwischen dem Substrat und dem Strömungspfadausbildungselement auszubilden. Gemäß der vorstehend erwähnten Patentanmeldung kann eine hervorragende Adhäsion über eine lange Dauer sowohl in dem Fall der Verwendung der alkalischen Tinte oder in dem Fall der Verknüpfung des Strömungspfadausbildungselements an einer Ta-Schicht aufrechterhalten werden.
  • Ein herkömmlicher Tintenstrahlkopf mit einer derartigen Adhäsionsschicht ist in den 20A und 20B gezeigt, die jeweils eine horizontale Querschnittsansicht sind, die teilweise die Umgebung des Strömungspfads eines derartigen Tintenstrahlkopfs und eine Querschnittansicht entlang einer Linie 20B-20B in 20A sind.
  • Ein solcher Tintenstrahlkopf ist an einem Substrat 51 mit einer Strömungspfadwand 61 und einem Deckenabschnitt (nicht gezeigt), der daran ausgebildet ist und einen Ausstoßanschluss 59 hat, durch das vorstehend erwähnte Strömungspfadausbildungselement 58 eines Harzmaterials vorgesehen. Die Ausstoßanschlüsse 59 sind in entgegengesetzter Beziehung zu mehreren Tintenausstoßdruckerzeugungselementen (nicht gezeigt) geöffnet, die an dem Substrat 51 vorgesehen sind. Die Strömungspfadwand 61 ist mehreren Einheiten in einer Kammform ausgebildet und zwischen den angrenzenden Strömungspfadwänden ist ein Strömungspfad zum Führen der Tinte von der unteren Seite von 20A auf jedes Tintenausstoßdruckerzeugungselement ausgebildet. An dem Eintritt jedes Strömungspfads sind zwei sich vertikal erstreckende Säulen 62 mit einem vorbestimmten Spalt dazwischen beispielsweise zum Verhindern eines Staubeintrags in den Strömungspfad ausgebildet.
  • Das Strömungspfadausbildungselement 58 ist an dem Substrat 51 über eine Adhäsionsschicht 56 verknüpft. Anders gesagt ist die Adhäsionsschicht 56 zwischen dem Strömungspfadausbildungselement 58 und dem Substrat 51 ausgebildet. Mit einem derartige Aufbau wird dann, wenn die Adhäsionsschicht 56 über einem ebenen Bereich ausgebildet wird, der breiter als das Strömungspfadausbildungselement 58 ist, ein Stufenunterschied an der Grenze zwischen einem Bereich, der die Adhäsionsschicht 56 trägt, und einem Bereich, bei dem die Adhäsionsschicht 56 fehlt, ausgebildet. Ein derartiger Stufenunterschied kann die Strömungsfähigkeit der Tinte in dem Strömungspfad verkomplizieren und unstabil machen, um dadurch die gewünschte stabile Tintenströmung zu verhindern. Ebenso wird dann, wenn die Adhäsionsschicht 56 an dem Tintenausstoßdruckerzeugungselement vorgesehen wird, der Verlust der Übertragung der Ausstoßenergie auf die Tinte groß, da die Ausstoßenergie von dem Tintenausstoßdruckerzeugungselement auf die Tinte durch die Adhäsionsschicht 56 übertragen werden muss. Ebenso kann die Ausstoßenergie eine Kraft oder eine Wärme auf die Adhäsionsschicht 56 aufbringen, was dadurch deren Abschälung fördert. Daher wird die Adhäsionsschicht 56 vorzugsweise in einem ebenen Bereich außerhalb des Bereichs des Tintenausstoßdruckerzeugungselements vorgesehen. Aus diesem Grund wird die Adhäsionsschicht 56 herkömmlicherweise in einem ebenen Bereich vorgesehen, der enger als das Strömungspfadausbildungselement 58 ist.
  • Der vorstehend erwähnte Tintenstrahlkopf ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, dass das Strömungspfadausbildungselement 58 durch eine darauf aufgebrachte physikalische Spannung abgeschält werden kann. Ein derartiges Phänomen wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 21A, 21B und 33 erklärt, die jeweils eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Tintenstrahlkopfs, eine vergrößerte Ansicht eines Verknüpfungsabschnitts des Strömungspfadausbildungselements 58 mit dem Substrat 51 und eine horizontale Teilquerschnittsansicht der Umgebung des Strömungspfads sind.
  • Bei einem solchen Tintenstrahlkopf wird in der Umgebung der Mitte des Substrats 51 eine Tintenzufuhröffnung 66 durch einen Ätzprozess ausgebildet, der eine Tintenzufuhröffnungsmaske 53 einsetzt. An beiden Seiten der Tintenzufuhröffnung 60 an dem Substrat 51 in einer Richtung, die senkrecht zu der Ebene von 21A ist, sind mehrere Tintenausstoßdruckerzeugungselemente 52 und Steuersignaleingabeelektroden zum Antreiben dieser Elemente angeordnet. An diesen Elementen ist eine SiN-Schutzschicht 54 und eine Ta-Antikavitationsschicht 55 an dem Tintenausstoßdruckerzeugungselement 52 ausgebildet. An der SiN-Schicht 54 ist über eine Adhäsionsschicht 56 das Strömungspfadausbildungselement 58 verknüpft, das die Strömungspfadwand 61, die den Strömungspfad ausbildet, und den Dachabschnitt bildet, der den Ausstoßanschluss 59 aufweist.
  • Bei einem solchen Tintenstrahlkopf kann das Strömungspfadausbildungselement 58, das aus einer Harzzusammensetzung besteht, durch langen Kontakt mit der Tinte quellen. Ein derartiges Quellen erzeugt an dem Strömungspfadausbildungselement 58 eine Spannung, die von der Mitte zu dem Randabschnitt spreizt, wie durch einen Pfeil 21A und 21B gezeigt ist, wodurch eine Spannung in dem Verknüpfungsabschnitt zwischen dem Strömungspfadausbildungselement 58 und dem Substrat 51 von dem Inneren in Richtung auf das Äußere erzeugt wird, um das Abschälen des Strömungspfadausbildungselements 58 zu induzieren. Insbesondere gibt es die Neigung, dass sich eine derartige Spannung an einem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 61 in eine Richtung auf die Tintenzufuhröffnung 60 konzentriert. Bei dem herkömmlichen Aufbau ist ein Abschnitt des Strömungspfadausbildungselements 58 direkt mit der SiN-Schicht 54 ohne die Adhäsionsschicht 56 dazwischen in der Umgebung des vorderen Endes der Flüssigkeitspfadwand 61 verknüpft, wie vorausgehend erklärt ist, so dass das Abschälen des Strömungspfadausbildungselements 58 an einem solchen Abschnitt auftreten kann, wie in 21B dargestellt ist.
  • Ebenso ist in dem Fall der Erzeugung einer derartigen mechanischen Spannung an dem Abschnitt, an dem das Strömungspfadausbildungselement 58 mit der Ta-Schicht 55 über die Adhäsionsschicht 56 verknüpft ist, obwohl die Adhäsionskraft zwischen dem Strömungspfadausbildungselement 58 und der Adhäsionsschicht 56 relativ groß ist, diejenige zwischen der Adhäsionsschicht 56 und der Ta-Schicht 55 im Vergleich kleiner, so dass das Abschälen zwischen der Adhäsionsschicht 56 und der Ta-Schicht 55 auftreten kann, während das Strömungspfadausbildungselement 58 und die Adhäsionsschicht 56 verknüpft bleiben.
  • Ein derartiges Abschälen des Strömungspfadausbildungselements 58 ändert, wenn es an dem Abschnitt der Strömungspfadwand Strömungspfadwand 61 erzeugt wird, die Strömungsfähigkeit der Tinte in dem Strömungspfad beträchtlich, wodurch sich die Tintenausstoßcharakteristiken verändern und was die aufgezeichnete Abbildung nachteilig beeinträchtigt.
  • Zum Erzielen einer weitergehenden Erhöhung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung wird gegenwärtig die Herstellung eines längeren Tintenstrahlkopfs mit 600 bis 1300 Ausstoßanschlüssen pro Kopf untersucht. Bei einem solchen längeren Tintenstrahlkopf wird das Strömungspfadausbildungselement 58 eine größere Kontaktfläche mit der Tinte haben und kann eine große Spannung durch Quellen erzeugt werden.
  • Ebenso ist die Tintenströmung ein Faktor, der die physikalische Spannung an dem Strömungspfadausbildungselement 58 verursacht. Bei der Tintenströmung in den Strömungspfad zum Auffüllen nach dem Tintenausstoß oder bei dem Tintenbefüllen in den Tintenstrahlkopf bei dem Start von dessen Verwendung bringt die Tintenströmung eine physikalische Spannung auf das Strömungspfadausbildungselement 58 auf. Es gibt die Tendenz, dass eine derartige Spannung an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 61 in dem Fall konzentriert wird, dass sie mit einer Kammform ausgebildet wird.
  • Ferner zeigt das Dokument EP-A-0 863 005 einen gattungsgemäßen Tintenstrahlkopf mit einer Adhäsionsschnittstelle zwischen einer Siliziumcarbidschicht eines dünnen Filmsubstrats und einer Polymertintenbarriereschicht in der Umgebung von Tintenkammern, die in der Polymertintenbarriereschicht ausgebildet sind. Öffnungen sind zum Ausstoßen von Tinte durch Tintenabschusswiderstände vorgesehen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Tintenstrahlkopf mit einer erhöhten Lebensdauer mit einem geringen Einfluss auf die Tintenströmungsfähigkeit bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Tintenstrahlkopf mit einer Kombination der Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Ein Tintenstrahlkopf weist Folgendes auf:
    ein Substrat, das ein Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselement zum Erzeugen von Energie für einen Flüssigkeitsausstoß aus einem Ausstoßanschluss trägt;
    ein Strömungspfadausbildungselement, das an dem Substrat verknüpft ist und einen Strömungspfad ausbildet, der in Verbindung mit dem Ausstoßanschluss steht, durch eine Position an dem Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselement; und
    eine Adhäsionsschicht, die an zumindest einem Teil zwischen dem Substrat und dem Strömungspfadausbildungselement ausgebildet ist und eine Adhäsionskraft mit Bezug auf das Substrat und das Strömungspfadausbildungselement hat, die größer als diejenige zwischen dem Strömungspfadausbildungselement und der Basis ist;
    wobei die Adhäsionsschicht an einer Position ausgebildet ist, an der eine Spannung, die in dem Strömungspfadausbildungselement in eine Richtung zum Abschälen des Substrats erzeugt wird, konzentriert ist und in einem Bereich ist, der breiter als der Verknüpfungsbereich zwischen dem Strömungspfadausbildungselement und der Adhäsionsschicht ist.
  • Eine derartige Konfiguration gestattet es, die Adhäsionskraft zwischen dem Strömungspfadausbildungselement und dem Substrat an einem Abschnitt zu vergrößern, an dem die Spannung in dem Strömungspfadausbildungselement in eine Richtung zum Abschälen von dem Substrat konzentriert ist, um dadurch wirksam das Abschälen des Strömungspfadausbildungselements von dem Substrat zu unterdrücken. Bei einer derartigen Konfiguration kann die Adhäsionsschicht so ausgebildet sein, dass sie von dem Strömungspfadausbildungselement nur an einem Abschnitt überströmt, an dem die Spannung konzentriert ist, so dass der überströmende Abschnitt in den Flüssigkeitsströmungspfad nicht groß gemacht werden muss, um dadurch den Einfluss auf die Strömungsfähigkeit der Flüssigkeit zu minimieren.
  • Bei dem Tintenstrahlkopf der vorstehend erwähnten Konfiguration kann eine Spannung durch Quellen des Strömungspfadausbildungselements prinzipiell in eine Richtung von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer in Richtung auf die Randabschnitte erzeugt werden. Folglich wird die Spannung, die durch Quellen erzeugt wird, an dem Endabschnitt der Strömungspfadwand, die sich in Richtung auf die gemeinsame Flüssigkeitskammer erstreckt, in eine solche Richtung konzentriert, um das Abschälen von der Strömungspfadwand zu induzieren. Ebenso gibt es die Neigung, dass die Spannung an einem solchen Endabschnitt der Strömungspfadausbildungselement durch die Tintenströmung erzeugt wird. Daher wird es durch Ausbilden der Adhäsionsschicht an dem Endabschnitt der Strömungspfadwand über einen ebenen Bereich, der breiter als der Verknüpfungsbereich zwischen der Strömungspfadwand und dem Substrat ist, möglich gemacht, die Adhäsionskraft zwischen dem Endabschnitt der Strömungspfadwand und dem Substrat zu erhöhen, um dadurch wirksam das Abschälungsphänomen an einem solchen Abschnitt zu unterdrücken.
  • Bei einer derartigen Konfiguration ist der Überströmungsabschnitt der Adhäsionsschicht von dem Strömungspfadausbildungselement an dem Wurzelabschnitt des Strömungspfads relativ entfernt von dem Ausstoßanschluss für den Flüssigkeitsausstoß vorhanden, wobei er somit einen relativ kleinen Einfluss auf die Flüssigkeitsströmungsfähigkeit in dem Strömungspfad hat. Bei anderen Abschnitten des Strömungspfads wird die Adhäsionsschicht vorzugsweise innerhalb eines Bereichs ausgebildet, der in dem Verknüpfungsbereich der Strömungspfadwand enthalten ist, an der Wurzelseite davon, um nicht von dem Strömungspfadausbildungselement überzuströmen. Ebenso kann in dem Fall, dass die Strömungspfadwand eine sehr schmale Breite hat, die Adhäsionsschicht an der Wurzelseite der Strömungspfadwand entbehrt werden. Auch in einem solchen Fall ist es schwierig, dass die Strömungspfadwand abgeschält wird, da die Adhäsionskraft von dieser durch die Adhäsionsschicht an dem vorderen Endabschnitt davon erhöht ist.
  • Ebenso in dem Fall, dass mehrere Strömungspfade mit einer insbesondere kleinen Teilung ausgebildet werden, kann die Adhäsionsschicht mit einer riemenförmigen Gestalt ausgebildet werden, um durch die Verknüpfungsabschnitte der vorderen Endabschnitte von derartigen mehreren Strömungspfadwänden zu verlaufen. Eine solche Konfiguration gestattet es, die Adhäsionskraft zwischen den vorderen Endabschnitten der Strömungspfadwände und dem Substrat durch die Adhäsionsschicht einer ausreichenden Fläche auch für diese Strömungspfadwände zu erhöhen, die mit einer sehr kleinen Teilung ausgebildet sind.
  • Ebenso kann bei dem Tintenstrahlkopf der Konfiguration der vorliegenden Erfindung eine Säule, die aus dem Strömungspfadausbildungselement besteht, in der Umgebung des Eintritts des Strömungspfads und in einem Bereich vorgesehen sein, der entfernt von dem Bereich der Strömungspfadwand ist. Beispielsweise kann eine derartige Säule eine Filterfunktion zum Verhindern des Eintritts von unerwünschten Stoffen in den Strömungspfad haben. Ebenso kann in einem solchen Fall die Adhäsionsschicht auch in einem Bereich ausgebildet werden, der durch einen ebenen Bereich verläuft, bei dem die Säule ausgebildet ist.
  • Ebenso muss eine derartige Säule nicht notwendigerweise mit dem Substrat und dem Dach verknüpft sein, das durch das Strömungspfadausbildungselement ausgebildet wird. Daher kann die Adhäsionsschicht unter Ausschluss des Bereichs der Säule ausgebildet werden oder kann in dem ebenen Bereich der Säule unabhängig von anderen Bereichen ausgebildet werden. Es kann ebenso eine Konfiguration erhalten werden, bei der die Säule sich von dem Dach, das durch das Strömungspfadausbildungselement ausgebildet ist, in Richtung auf das Substrat zu einer Position erstreckt, die von der Adhäsionsschicht beabstandet ist, oder eine Konfiguration, bei der die Säule sich von der Adhäsionsschicht in Richtung auf das Dach, das durch das Strömungspfadausbildungselement ausgebildet wird, zu einer Position erstreckt, die von dem Dach beabstandet ist.
  • Die Adhäsionsschicht, die in dem ebenen Bereich auszubilden ist, der durch den Bereich der Säule verläuft, kann beispielsweise eine Adhäsionsschicht zum Schützen des Rands der Flüssigkeitszufuhröffnung sein, die in einem Bereich ausgebildet ist, die den Rand der Flüssigkeitszufuhröffnung umgibt, die in dem Substrat ausgebildet ist, um teilweise in die Flüssigkeitszufuhröffnung überzuströmen.
  • Bei dem Tintenstrahlkopf der vorliegenden Erfindung ist die Adhäsionsschicht so ausgebildet, dass sie teilweise von dem Strömungspfadausbildungselement überströmt, und ist vorzugsweise in dem Bereich unter Ausschluss des Bereich des Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselements ausgebildet. Auf diese Art und Weise kann die Energie, die durch das Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselement erzeugt wird, wirksam auf die Flüssigkeit ohne Durchlaufen der Adhäsionsschicht übertragen werden. Ebenso kann die Tendenz zum Abschälen der Adhäsionsschicht, das durch die Energie induziert wird, die durch das Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselement erzeugt wird, verhindert werden.
  • In der vorliegenden Erfindung kann die Adhäsionsschicht vorteilhaft aus Polyetheramidharz, insbesondere aus thermoplastischem Polyetheramidharz bestehen. Ebenso kann das Strömungspfadausbildungselement vorteilhaft aus einem Harzwerkstoff, insbesondere einer kationischen polymerisierten Substanz aus Epoxidharz bestehen.
  • Insbesondere ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft auf einen Tintenstrahlkopf anwendbar, bei dem der Ausstoßanschluss an einer Position ausgebildet ist, die entgegengesetzt zu dem Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselement liegt, und ebenso auf einen Tintenstrahlkopf, der ein elektrothermisches Wandlerelement als Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselement einsetzt.
  • Zum Ausbilden des Tintenstrahlkopfs der vorliegenden Erfindung wird vorteilhaft ein Verfahren mit den folgenden Schritten angenommen:
    Beschichten des Substrats mit einem Harzwerkstoff zum Bilden der Adhäsionsschicht und Strukturieren des Harzwerkstoffs in einer vorbestimmten ebenen Gestalt, um dadurch die Adhäsionsschicht auszubilden;
    Beschichten eines löslichen Harzwerkstoffs daran und Strukturieren des löslichen Harzwerkstoffs mit einer vorbestimmten ebenen Gestalt zum Ausbilden einer Strömungspfadstruktur;
    Beschichten eines Harzwerkstoffs daran zum Bilden des Strömungspfadausbildungselements;
    Öffnen eines Ausstoßanschlusses in dem Harzwerkstoff zum Bilden des Strömungspfadausbildungselements; und
    Herauslösen des Harzwerkstoffs, der die Strömungspfadstruktur bildet.
  • Insbesondere kann der Harzwerkstoff zum Bilden der Adhäsionsschicht vorteilhaft aus Polyetheramidharz bestehen und kann die Schicht aus Polyetheramidharz, die an das Substrat beschichtet wird, vorteilhaft durch Sauerstoffplasmaveraschung strukturiert werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A und 1B sind schematische Querschnittansichten, die einen Tintenstrahlkopf zeigen, der ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet, und sind jeweils eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil der Umgebung von Strömungspfaden zeigt, und eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 1B-1B in 1A;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein gewisses Stadium in dem Prozess der Herstellung des Tintenstrahlkopfs zeigt, der in den 1A und 1B gezeigt ist;
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie 1A-1A in 2;
  • 4 ist eine schematische Querschnittsansicht in einem anderen Stadium in dem Prozess der Herstellung des Tintenstrahlkopfs, der in den 1A und 1B gezeigt ist;
  • 5 bis 8 sind schematische Querschnittsansichten von noch anderen Stadien in dem Prozess der Herstellung des Tintenstrahlkopfs, der in den 1A und 1B gezeigt ist;
  • 9A und 9B sind schematische Querschnittsansichten eines Tintenstrahlkopfs, der ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet, und sind jeweils eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung von Strömungspfaden zeigt, und eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 9B-9B in 9A;
  • 10A und 10B sind schematische Querschnittsansichten, die einen Tintenstrahlkopf zeigen, der ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet, und sind jeweils eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung von Strömungspfaden zeigt, und eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 10B-10B in 10A;
  • 11 ist eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung der Tintenzufuhröffnung an einem Tintenstrahlkopf zeigt, der eine Variation der vorliegenden Erfindung bildet;
  • 12 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Teil der Umgebung der Tintenzufuhröffnung an dem Tintenstrahlkopf zeigt, der in 11 gezeigt ist;
  • 13 ist eine seitliche Querschnittsansicht des gesamten Tintenstrahlkopfs, der in 12 gezeigt ist;
  • 14 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung einer Säule an einem Tintenstrahlkopf zeigt, der eine weitere Variation der vorliegenden Erfindung bildet;
  • 15 bis 17 sind schematische Querschnittsansichten, die einen Teil in der Umgebung der Säule an einem Tintenstrahlkopf zeigen, die noch andere Variationen der vorliegenden Erfindung bilden;
  • 18 ist eine perspektivische Ansicht, die den schematischen Aufbau einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt, an der der Tintenstrahlkopf der vorliegenden Erfindung montiert werden kann;
  • 19 ist eine Ansicht, die einen Tintenzufuhrpfad für eine Farbe bei der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt, die in 18 gezeigt ist;
  • 20A und 20B sind schematische Querschnittsansichten eines herkömmlichen Tintenstrahlkopfs und sind jeweils eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung von Strömungspfaden zeigt, und eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 20B-20B in 20A;
  • 21A und 21B sind schematische Querschnittsansichten eines herkömmlichen Tintenstrahlkopfs und sind jeweils eine seitliche Querschnittsansicht des gesamten Tintenstrahlkopfs und eine vergrößerte Querschnittsansicht des Verknüpfungsabschnitts des Strömungspfadausbildungselements; und
  • 22 ist eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung des Strömungspfads bei dem Tintenstrahlkopf zeigt, der in 21A und 21B gezeigt ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Nun wird die vorliegende Erfindung genau durch ihre Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen klargestellt.
  • <Erstes Ausführungsbeispiel>
  • Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1A, 1B und 2 bis 8 erklärt. Die 1A und 1B sind schematische Querschnittsansichten, die einen Tintenstrahlkopf zeigen, der das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet, wobei die 1A und 1B jeweils eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung von Strömungspfaden zeigt, und eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 1B-1B in 1A sind. Die 2 bis 8 sind schematische Ansichten, die unterschiedliche Stadien in einem Prozess der Herstellung des Tintenstrahlkopfs der vorliegenden Ausführungsbeispiele zeigen, wobei 2 eine perspektivische Ansicht ist, die den gesamten Tintenstrahlkopf zeigt, während die 3 bis 8 Querschnittsansichten entlang einer Linie 1A-1A in 2 sind.
  • Der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist dem herkömmlichen Tintenstrahlkopf ähnlich, der vorstehend erklärt ist, mit Bezug auf die Form und die Anordnung der Tintenzufuhröffnung 10, die in einem Substrat 1 ausgebildet ist, eine Strömungspfadwand 11, die durch ein Strömungspfadausbildungselement 8 ausgebildet wird, und einen Dachabschnitt, der einen Ausstoßanschluss 9 aufweist.
  • Genauer gesagt ist das Substrat 1 in der Umgebung seiner Mitte mit einer Tintenzufuhröffnung 10 mit einer länglichen rechteckigen ebenen Gestalt versehen. An dem Substrat 1 sind mehrere Tintenausstoßdruckerzeugungselemente 2 an beiden Seiten der Tintenzufuhröffnung 10 und entlang dessen Längsrichtung ausgebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein elektrothermisches Wandlerelement, das aus TaN besteht, als Tintenausstoßdruckerzeugungselement 2 eingesetzt, und ist das Substrat 1 daran mit Steuersignaleingabeelektroden (nicht gezeigt) zum Antreiben der elektrothermischen Wandlerelemente versehen.
  • Das Substrat 1 ist des Weiteren daran mit einer SiN-Schicht 4 versehen, um die im Wesentlichen gesamte Fläche des Substrats 1 zum Schutz dieser Elemente und der Elektroden abzudecken und ebenso mit einer Ta-Schicht 5 an einer Position, die das Tintenausstoßdruckerzeugungselement 2 abdeckt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ta-Schicht 5 kontinuierlich zwischen diesen an den angrenzenden Tintenausstoßdruckerzeugungselementen 2 ausgebildet, wodurch sie in einer riemenförmigen Gestalt entlang deren Reihenrichtung ausgebildet ist. Ebenso sind solche Ta-Schichten, die mit der riemenförmigen Gestalt an beiden Seiten der Tintenzufuhröffnung 10 ausgebildet sind, wechselseitig an den Enden in Reihenrichtung der Tintenausstoßdruckerzeugungselemente 2 ausgebildet, um eine vollständig verbundene Ta-Schicht 5 zu bilden.
  • An diesen Bauteilen bildet das Strömungspfadausbildungselement 8 aus Epoxidharz eine Strömungspfadwand 11 und daran einen Dachabschnitt mit dem Ausstoßanschluss 9. Ebenso ist an der Tintenzufuhröffnung 10 eine gemeinsame Flüssigkeitskammer zum Aufnehmen der Tinte ausgebildet, die den Ausstoßanschlüssen 9 zugeführt wird. Die Ausstoßanschlüsse 9 sind oberhalb und in entgegengesetzter Beziehung zu den mehreren Tintenausstoßdruckerzeugungselementen 2 ausgebildet, die an dem Substrat 1 ausgebildet sind. Die Strömungspfadwände 11 sind mit einer kammförmigen Gestalt ausgebildet, um dadurch zwischen jedem Paar Strömungspfadwände 11 einen Strömungspfad auszubilden, der sich von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer zu einer Position an jedem Ausstoßdruckerzeugungselement 2 erstreckt. Ein solcher Strömungspfad und Ausstoßanschluss 9 bilden eine Düse.
  • Bei einer solchen Konfiguration ist, da die Ta-Schicht 5 in einem ebenen Bereich vorgesehen ist, wie vorstehend erklärt ist, die Strömungspfadwand 11 nicht nur an der SiN-Schicht 4 sondern auch an der Ta-Schicht 5 positioniert. An dem Eintritt jedes Strömungspfads sind zwei sich vertikal erstreckende Säulen 12 mit einem vorbestimmten Spalt dazwischen beispielsweise zum Verindern des Eintritts von Staub in den Strömungspfad vorgesehen.
  • Zwischen Strömungspfadausbildungselement 8 und der SiN-Schicht 4 ist eine Adhäsionsschicht 6 ausgebildet, die aus Polyetheramid besteht. Bei dem Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Struktur der Ausbildung der Adhäsionsschicht 6 unterschiedlich von derjenigen bei der herkömmlichen Konfiguration. Genauer gesagt wird die Adhäsionsschicht 6 in einem ebenen Bereich ausgebildet, der enger als das Strömungspfadausbildungselement 8 ist, außer dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11, der aus dem Strömungspfadausbildungselement 8 ausgebildet ist, aber wird in einem ebenen Bereich ausgebildet, der breiter als das Strömungspfadausbildungselement 8 ist, an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11. Genauer gesagt hat die Strömungspfadwand 11 eine Breite von ungefähr 10 μm, während die Adhäsionsschicht 6 eine Breite von ungefähr 15 μm an dem vorderen Endabschnitt des Strömungspfads und von ungefähr 5 μm in einem Zwischenabschnitt hat.
  • Im Folgenden wird das Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahlkopfs des vorliegenden Ausführungsbeispiels erklärt.
  • Zunächst wurde ein Si-Wafer einer kristallinen Orientierung <100> als Substrat 1 eingesetzt und wurde die Tintenzufuhröffnungsmaske 3 an der unteren Fläche ausschließlich eines Abschnitts zum Bilden der Tintenzufuhröffnung 10 ausgebildet. Dann wurden die Tintenausstoßdruckerzeugungselemente 2 und die (nicht gezeigten) Steuersignaleingabeelektroden an der oberen Fläche des Substrats 1 ausgebildet. Dann wurden daran die SiN-Schicht 4 als Schutzschicht und die Ta-Schicht 5 als Antikavitationsschicht daran ausgebildet. Die 2 und 3 zeigen schematisch den Tintenstrahlkopf in diesem Stadium.
  • Dann wurde an dem Substrat 1 die Polyetheramidschicht mit einer Dicke von 2,0 μm zum Bilden der Adhäsionsschicht 6 ausgebildet. Das Polyetheramid, das aus HIMAL1200 (Handelsbezeichnung), vertrieben durch Hitachi Chemical Industries Co., an das Substrat 1 durch eine Scheibe beschichtet und dann unter Erwärmen über 30 min bei 100°C und dann für 1 Stunde bei 250°C gebrannt.
  • Dann wurde die so vorbereitete Polyetheramidschicht durch Ausbilden an der Polyetheramidschicht eines Fotolacks OFPR800 (Handelsbezeichnung), der durch Tokyo Oka Co. vertrieben wird, mit einer vorbestimmten Struktur strukturiert, dann Ausführen von Ätzen durch Sauerstoffplasmaveraschung durch Verwendung einer derartigen Struktur als Maske und abschließend Abschälen der OFPR-Fotolackstruktur, die als Maske verwendet wird. Auf diese Art und Weise wurde die Adhäsionsschicht 6 der vorbestimmten Struktur ausgebildet, wie in den 1A, 1B und 4 gezeigt ist.
  • Dann wurde ein positiver Fotolack ODUR (Handelsbezeichnung), der durch Tokyo Oka Co. vertrieben wird, an dem Substrat 1 mit einer Dicke von 12 μm beschichtet und wurde strukturiert, so dass er eine gewünschte Strömungspfadstruktur hat, um dadurch die Strömungspfadstruktur zu erhalten, die in 5 gezeigt ist.
  • Dann wurde die Beschichtungsharzschicht aus Epoxidharz ausgebildet, um die Strömungspfadstruktur 7 abzudecken, und wurden die Ausstoßanschlüsse 9 durch Strukturieren ausgebildet, um das Strömungspfadausbildungselement 8 zu erhalten, wie in 6 gezeigt ist. Dann wurde das Substrat 1 einem anisotropen Si-Ätzen zum Ausbilden der Tintenzufuhröffnung 10, wie in 7 gezeigt ist, ausgesetzt.
  • Dann wurde die SiN-Schicht 4 an einem Abschnitt oberhalb der Tintenzufuhröffnung 10 entfernt und wurde die Strömungspfadstruktur 7 durch Auflösung entfernt. Dann wurde die Epoxidharzschicht, die das Strömungspfadausbildungselement 8 bildet, vollständig durch Erwärmen über eine Stunde bei 180°C ausgehärtet, wodurch der Tintenstrahlkopf erhalten wurde, wie in 8 gezeigt ist.
  • Bei dem Tintenstrahlkopf der vorstehend beschriebenen Konfiguration gibt es in dem Fall, dass das Strömungspfadausbildungselement 8 durch ausgedehnten Kontakt mit der Tinte gequollen ist, die Tendenz, dass die Spannung in dem Strömungspfadausbildungselement 8 sich an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 konzentriert, wie vorstehend erklärt ist. Ebenso gibt es die Tendenz, dass die Spannung, die auf das Strömungspfadausbildungselement durch die Tintenströmung aufgebracht wird, an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 konzentriert wird. Bei dem Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Adhäsionsschicht 6 in einem Bereich ausgebildet, die breiter als die Strömungspfadwand 11 ist, an dem vorderen Endabschnitt, an dem die Spannung dazu neigt, konzentriert zu werden. Aus diesem Grund hat der vordere Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 eine relativ hohe Adhäsionskraft, wodurch das Abschälen des Strömungspfadausbildungselements 8 unterdrückt werden kann, auch wenn die Spannung konzentriert wird. Ferner kann der vordere Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 dazu dienen, die Spannung aufzunehmen und einen Abschnitt, der mit der Ta-Schicht 5 einer relativ schwachen Adhäsionskraft verknüpft ist, von einer übermäßigen Spannungsaufbringung zu entlasten, um dadurch das Abschälen von der Ta-Schicht 5 der Adhäsionsschicht 6 in einem Zustand zu verhindern, indem sie mit dem Strömungspfadausbildungselement 8 verknüpft ist.
  • Ebenso bildet der überströmende Abschnitt der Adhäsionsschicht 6 von der Strömungspfadwand 11 einen Stufenunterschied in dem Strömungspfad, aber wird ein solcher Stufenunterschied an einem Wurzelabschnitt des Strömungspfads relativ entfernt von dem Ausstoßanschluss 9 ausgebildet, der zum Ausführen des Tintenausstoßes dient, und ist ein solcher überströmender Abschnitt relativ klein. Daher hat die Existenz einer derartigen Stufenunterschieds einen relativ kleinen Einfluss auf die Tintenströmungsfähigkeit in dem Strömungspfad und beeinträchtigt die Tintenausstoßcharakteristiken oder die Tintenbefüllungscharakteristiken bei dem Tintenbefüllungsbetrieb nach dem Tintenausstoß nicht sehr.
  • Somit gestattet das vorliegende Ausführungsbeispiel das Abschälen zwischen dem Strömungspfadausbildungselement 8 und dem Substrat 1 zu minimieren und die Verknüpfung zwischen dem Strömungspfadausbildungselement 8 und dem Substrat 1 in einem befriedigendem Zustand über eine lange Dauer aufrechtzuerhalten. Folglich kann ein Tintenstrahlkopf geschaffen werden, der in der Lage ist, einen befriedigenden Aufzeichnungsbetrieb mit einer hohen Zuverlässigkeit auch über eine lange Verwendungsdauer zu zeigen.
  • Der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels wurde vorbereitet, mit Tinte gefüllt und einem Lagertest über einen Monat unter einer Bedingung von 60°C unterzogen. Als Folge wurden kaum Änderungen, wie z.B. Abschälen zwischen dem Substrat 1 und dem Strömungspfadausbildungselement 8 oder dass die Ausbildung von Störungsfransen an der Adhäsionswand des Strömungspfadausbildungselements 8, die sich aus teilweisem Abschälen ergeben, beobachtet.
  • <Zweites Ausführungsbeispiel>
  • Im Folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 9A und 9B erklärt, die schematische Querschnittsansichten sind, die einen Tintenstrahlkopf zeigen, der das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet, und sind jeweils eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung von Strömungspfaden zeigt, und eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 9B-9B in 9A sind.
  • Der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels außer dem Ausbildungsbereich der Adhäsionsschicht 6 ähnlich und die gleichen Abschnitte des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden daher nicht weiter erklärt.
  • Ebenso ist in dem Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Adhäsionsschicht 6 in einem Bereich ausgebildet, der breiter als die Strömungspfadwand 11 an dessen vorderem Endabschnitt ist. Die Adhäsionsschicht 6 ist nicht in dem Zwischenabschnitt der Strömungspfadwand 11 ausgebildet, so dass der Abschnitt der Adhäsionsschicht 6, der an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 ausgebildet ist, unabhängig von anderen Abschnitten ist.
  • Eine solche Struktur der Adhäsionsschicht 6 ist insbesondere in dem Fall wirksam, dass die Strömungspfadwand 11 eine sehr schmale Breite hat, um beispielsweise einen breiten Strömungspfad zum Erhalten einer gewünschten Tintenströmungsfähigkeit sicherzustellen. In einem solchen Fall ist es schwierig, die Adhäsionsschicht 6 schmaler als die Strömungspfadwand 11 auszubilden, und auch wenn sie ausgebildet würde, eine Wirkung zum Vergrößern der Adhäsionskraft zu erwarten. Andererseits ist es einfach, die Adhäsionsschicht 6 breiter als die Strömungspfadwand 11 auszubilden, und es ist möglich durch eine solche Adhäsionsschicht 6, die Adhäsionskraft an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 zu erhöhen.
  • In dem Fall, dass die Breite der Strömungspfadwand 11 sehr gering ist, hat die Strömungspfadwand 11 einen kleinen Verknüpfungsbereich, so dass die Verknüpfungskraft davon ohne die Adhäsionsschicht 6 klein wird. Die Existenz der Adhäsionsschicht 6, die breiter als die Strömungspfadwand 11 ist, an dem vorderen Endabschnitt davon, an dem die Verknüpfungskraft dazu neigt, klein zu werden, gestattet es, die Verknüpfungskraft der Strömungspfadwand 11 wirksam zu vergrößern.
  • Ebenso gibt es bei dem Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Tendenz, dass die Spannung, die sich aus dem Quellen des Strömungspfadausbildungselements 8 ergibt, oder diejenige, die sich aus der Tintenströmung ergibt, an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 konzentriert zu werden, und gestattet die Existenz der Adhäsionsschicht 6 in einem ebenen Bereich, der breiter als die Strömungspfadwand 11 an einem solchen Abschnitt ist, das Abschälen des Strömungspfadausbildungselements 8 zu verhindern. Anders gesagt wird es möglich gemacht, die Adhäsionskraft an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11, an dem die Spannung dazu neigt konzentriert zu werden, zu vergrößern, um dadurch das Abschälen an einem solchen Abschnitt zu unterdrücken. Ferner nimmt der vordere Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 die Spannung auf, um die Spannung zu verringern, die auf andere Verknüpfungsabschnitte des Strömungspfadausbildungselements 8 einschließlich des Abschnitts aufgebracht wird, der mit der Ta-Schicht 5 verknüpft ist, um dadurch das Abschälen an derartigen anderen Abschnitten zu verhindern.
  • Ebenso ist der Stufenunterschied, der durch das Überströmen der Adhäsionsschicht 6 von der Strömungspfadwand 11 ausgebildet wird, an dem Wurzelabschnitt des Strömungspfads vorhanden und ist ein solcher Überströmungsabschnitt klein. Folglich ist der Einfluss auf die Tintenströmungsfähigkeit in dem Strömungspfad relativ gering und ist der Einfluss auf die Tintenausstoßcharakteristiken oder auf die Tintenbefüllungscharakteristiken ebenso nicht so groß.
  • Der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels wurde vorbereitet, mit Tinte befüllt und einem Lagertest über einen Monat unter einer Bedingung von 60°C unterzogen. Als Folge wurden kaum Änderungen, wie z.B. ein Abschälen zwischen dem Substrat 1 und dem Strömungspfadausbildungselement 8 oder eine Ausbildung von Störungsfransen an der Adhäsionswand des Strömungspfadausbildungselements 8, die sich aus dem teilweisen Abschälen ergeben, beobachtet.
  • <Drittes Ausführungsbeispiel>
  • Im Folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 10A und 10B beschrieben, die schematische Querschnittsansichten sind, die einen Tintenstrahlkopf zeigen, der das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet, und sind jeweils eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung von Strömungspfaden zeigt, und eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 10B-10B in 10A.
  • Der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist demjenigen des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels außer dem Ausbildungsbereich der Adhäsionsschicht 6 ähnlich und die gleichen Abschnitte des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden daher nicht weiter erklärt.
  • Bei dem Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Adhäsionsschicht 6 an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 in einer riemenförmigen Gestalt ausgebildet, die sich in die Richtung einer Aufreihung der mehreren Strömungspfadwände 11 erstreckt. Eine solche Struktur der Adhäsionsschicht 6 ist insbesondere in dem Fall wirksam, dass die Tintenausstoßdruckerzeugungselemente 2 und die Ausstoßanschlüsse 9 mit einer relativ kleinen Teilung ausgebildet sind, beispielsweise zum Ermöglichen einer Pixelausbildung einer relativ hohen Dichte, nämlich in dem Fall, dass die Strömungspfadwände 11 mit einer sehr kleinen Teilung ausgebildet sind. In einem solchen Fall kann es einfacher sein, die Adhäsionsschicht 6 in einer riemenförmigen Gestalt auszubilden, eher als die Adhäsionsschicht 6 unabhängig für jede Strömungspfadwand 11 auszubilden. Die derartige riemenförmige Adhäsionsschicht 6 gestattet es, die Adhäsionskraft an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 zu vergrößern.
  • Ebenso neigt bei dem Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Spannung, die sich aus dem Quellen des Strömungspfadausbildungselements 8 ergibt, oder diejenige, die sich aus der Tintenströmung ergibt, dazu, an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 konzentriert zu werden, und die Existenz der Adhäsionsschicht 6 in einem ebenen Bereich, der breiter als die Strömungspfadwand 11 ist, an einem solchen Abschnitt gestattet es, das Abschälen der Strömungspfadausbildungselements 8 zu verhindern. Anders gesagt wird es möglich gemacht, die Adhäsionskraft an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 zu vergrößern, wo die Spannung dazu neigt, konzentriert zu werden, um dadurch das Abschälen an einem solchen Abschnitt zu unterdrücken. Ferner absorbiert der vordere Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 die Spannung, um die Spannung zu verringern, die auf die anderen Verknüpfungsabschnitte des Strömungspfadausbildungselements 8 einschließlich des Abschnitts aufgebracht werden, der mit der Ta-Schicht 5 verknüpft ist, um dadurch das Abschälen an solchen anderen Abschnitten zu verhindern.
  • Ebenso ist der Stufenunterschied, der durch das Überströmen der Adhäsionsschicht 6 von der Strömungspfadwand 11 ausgebildet wird, an dem Wurzelabschnitt des Strömungspfads vorhanden und ist ein solcher Überströmungsabschnitt klein. Folglich ist der Einfluss auf die Tintenströmungsfähigkeit in dem Strömungspfad relativ gering und ist der Einfluss auf die Tintenausstoßcharakteristiken oder auf die Tintenbefüllungscharakteristiken ebenso nicht so groß.
  • Der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels wurde vorbereitet, mit Tinte befüllt und einem Lagertest über einen Monat unter einer Bedingung von 60°C unterzogen. Als Folge wurden kaum Änderungen, wie z.B. ein Abschälen zwischen dem Substrat 1 und dem Strömungspfadausbildungselement 8 oder die Ausbildung von Störungsfransen an der Adhäsionswand des Strömungspfadausbildungselements 8, die sich aus dem teilweisen Abschälen ergeben, beobachtet.
  • In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird die Adhäsionsschicht 6 nicht an dem ebenen Bereich ausgebildet, an dem die Säule 12 ausgebildet ist, so dass die Säule 12 an dem Substrat 1 ausschließlich über die SiN-Schicht 4 ausgebildet wird. Andererseits verläuft die riemenförmige Adhäsionsschicht 6, die an dem vorderen Endabschnitt der Strömungspfadwand 11 ausgebildet ist, an einem Teil des Ausbildungsbereichs der Säule 12, so dass die Säule 12 teilweise über die Adhäsionsschicht 6 ausgebildet ist. Die Säule 12 ist beispielsweise zum Verhindern von Staubeintrag in den Strömungspfad vorgesehen, wie vorstehend erklärt ist, und muss nicht notwendigerweise vollständig mit dem Substrat 1 verknüpft sein. Daher kann die riemenförmige Adhäsionsschicht 6 so ausgebildet werden, dass sie den Bereich der Säule 12 ausschließt.
  • Ebenso kann aus anderen Gründen die Adhäsionsschicht 6 in einem ebenen Bereich ausgebildet werden, der durch den Ausbildungsbereich der Säule 12 tritt. Die 11 und 13 zeigen den Tintenstrahlkopf in einer solchen Variation und sind jeweils eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung der Tintenzufuhröffnung einen solchen Tintenstrahlkopfs zeigt, eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils in der Umgebung der Tintenzufuhröffnung und eine seitliche Querschnittsansicht des gesamte Kopfs. 11 ist vorgesehen, um die Gestalt der Adhäsionsschicht 6 in der Umgebung der Säule 12 zu zeigen, und zeigt zum Zweck der Vereinfachung eine Konfiguration, bei der die Adhäsionsschicht 6 in einem Bereich ausgebildet ist, der schmaler als der ebene Bereich der Strömungspfadwand 11 ist, an dem vorderen Endabschnitt davon, aber die Adhäsionsschicht 6 an einem solchen Abschnitt kann die Konfiguration in jedem der vorstehend genannten ersten bis dritten Ausführungsbeispiele annehmen.
  • Bei dem Tintenstrahlkopf der Konfiguration des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels wird die Tintenzufuhröffnung 10 in dem Substrat 1 durch einen Prozess der Ausbildung eines Durchgangslochs geöffnet, wie vorher erklärt ist. Bei diesem Prozess wird eine Membran, die auf einer Passivierungsschicht einer Antiätzeigenschaft besteht, an der Fläche des Substrats 1 ausgebildet. Eine solche Membran kann einen Riss in jedem Prozessschritt zum Herstellen des Tintenstrahlkopfs erzeugen, wie z.B. einem Schritt zum Ausbilden der Adhäsionsschicht 6, die aus Polyetheramid besteht, an dem Substrat 1, einem Schritt zum Ausbilden der Strömungspfadstruktur, die aus löslichem Harz besteht, einem Schritt zum Ausbilden der Beschichtungsharzschicht zum Bilden des Strömungspfadausbildungselements, einem Schritt zum Ausbilden des Ausstoßanschlusses 9 an einer solchen Beschichtungsharzschicht an einer Position oberhalb des Tintenausstoßdruckerzeugungselements 2 oder einem Schritt zum Herauslösen der Strömungspfadstruktur. Es gibt die Tendenz, dass ein solcher Riss in der Umgebung an dem Endabschnitt der Tintenzufuhröffnung 10 erzeugt wird. Daher ist bei dem Tintenstrahlkopf der vorliegenden Variation um den Rand der Tintenzufuhröffnung 10 eine Adhäsionsschicht 6 zum Schützen des Rands der Tintenzufuhröffnung derart vorgesehen, dass sie geringfügig in die Tintenzufuhröffnung 10 überströmt. Die Existenz einer solchen Adhäsionsschicht 6 gestattet es, den unnormalen Riss an der Membran zu verhindern.
  • In der Konfiguration, die in den 11 bis 13 gezeigt ist, ist die Säule 12 mit der so ausgebildeten Adhäsionsschicht 6 verknüpft und erstreckt sich zu dem Dachabschnitt. Somit muss die Säule 12 nicht notwendigerweise mit dem Substrat 1 und dem Dach verknüpft werden, wie vorstehend erklärt ist. Daher kann eine Konfiguration angenommen werden, die in 14 gezeigt ist, bei der die Adhäsionsschicht 6 nicht an dem Verknüpfungsabschnitt der Säule 12 mit dem Substrat 1 und in der Umgebung davon ausgebildet ist, so dass die Säule 12 mit dem Substrat 1 nicht über die Adhäsionsschicht 6 verknüpft ist. Ebenso kann die Adhäsionsschicht 6, die mit der Säule 12 zu verknüpfen ist, unabhängig von anderen Abschnitten ausgebildet werden, wie in 15 gezeigt.
  • Es kann ebenso eine Konfiguration angenommen werden, bei der die Säule 12 mit entweder dem Substrat 1 oder dem Dach verknüpft und dadurch gestützt wird. Genauer gesagt kann eine Konfiguration angenommen werden, die in 16 gezeigt ist, bei dem die Säule 12 von dem Dachabschnitt vorsteht und die Adhäsionsschicht 6 nicht erreicht.
  • Die Säule 12 einer derartigen Konfiguration kann durch Ausführen von zwei Strukturierungen in dem Schritt der Ausbildung der Strömungspfadstruktur 7 in dem vorstehend erwähnten Prozess zum Herstellen des Tintenstrahlkopfs erhalten werden. Genauer gesagt wird ein lösliches Harz mit einer Dicke entsprechend dem Spalt zwischen der Säule 12 und der Adhäsionsschicht 6 beschichtet und strukturiert. In diesem Betrieb wird das Harz in einer ebenen Position nicht geätzt, an der die Säule 12 ausgebildet ist. Dann wird das lösliche Harz mit einer solchen Dicke zum Erhalten der gewünschten Höhe des Strömungspfads einschließlich der Anfangsbeschichtungsdicke beschichtet. Dann wird das Harz in der ebenen Position geätzt, an der die Säule 12 ausgebildet wird. Die Säule 12 der Konfiguration des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann durch Beschichten der Strömungspfadstruktur 7, die durch derartige zwei Strukturierungen ausgebildet wird, mit dem Harz zum Bilden des Strömungspfadausbildungselements 8 erhalten werden.
  • Es kann ebenso einen Konfiguration angenommen werden, die in 17 gezeigt ist, bei der die Säule 12 sich nach oben von der Adhäsionsschicht 6 erstreckt, aber den Dachabschnitt nicht erreicht, der durch Strömungspfadausbildungselement 8 ausgebildet wird.
  • Die Säule 12 einer solchen Konfiguration kann durch die folgenden Schritte in dem vorstehend erwähnten Schritt zum Herstellen des Tintenstrahlkopfs ausgebildet werden, beim Beschichten der Strömungspfadstruktur 7 mit dem Harz zum Bilden des Strömungspfadausbildungselements 8. Zuerst wird ein lösliches Harz mit einer Dicke entsprechend der Höhe der Säule 12 beschichtet und wird strukturiert. In diesem Betrieb wird das Harz an der ebenen Position der Säule 12 geätzt. Dann wird das Harz zum Lösen des Strömungspfadausbildungselements 8 in einem Einschnitt beschichtet, der in einer so ausgebildeten Strömungspfadstruktur 7 entsprechend der Ausbildungsposition der Säule 12 beschichtet. Dann wird das lösliche Harz mit einer solchen Dicke zum Erhalten der gewünschten Höhe des Strömungspfads einschließlich der Anfangsbeschichtungsdicke beschichtet. Dann wird das Harz nicht an der ebenen Position geätzt, an der die Säule 12 ausgebildet wird. Die Säule 12 der Konfiguration des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann durch Beschichten der Strömungspfadstruktur 7 mit dem Harz zum Bilden des Strömungspfadausbildungselements 8 erhalten werden.
  • <Erklärung der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung>
  • Im Folgenden wird ein Beispiel der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, an der der vorstehend erwähnte Tintenstrahlkopf montiert wird, unter Bezugnahme auf 18 erklärt, die eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch die Konfiguration einer solchen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt.
  • Die in 18 gezeigte Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist eine Aufzeichnungsvorrichtung der seriellen Bauart, die die Hin- und Herbewegung (Hauptabtastung) eines Tintenstrahlkopfs 201 und die Förderung (Nebenabtastung) eines Aufzeichnungsblatts (Aufzeichnungsmediums) S, wie z.B. eines gewöhnlichen Aufzeichnungspapiers, eines Spezialpapiers, eines OHP-Folienblatts usw. um eine vorbestimmte Teile zu wiederholen und zu verursachen, dass der Tintenstrahlkopf 201 wahlweise Tinte synchron mit diesen Bewegungen für die Ablagerung auf dem Aufzeichnungsblatt S ausstößt, um dadurch ein Zeichen, ein Symbol oder eine Abbildung auszubilden.
  • Unter Bezugnahme auf 18 ist der Tintenstrahlkopf 201 abnehmbar an einem Schlitten 202 montiert, der verschiebbar an zwei Führungsschienen gestützt ist und entlang den Führungsschienen durch eine Antriebseinrichtung, wie z.B. einen nicht dargestellten Motor hin- und herbewegt wird. Das Aufzeichnungsblatt S wird durch eine Förderwalze 203 in eine Richtung gefördert, die quer zu der Bewegungsrichtung des Schlittens 202 ist (beispielsweise eine senkrechte Richtung A), um einer Tintenausstoßwand des Tintenausstoßkopfs 201 gegenüberzustehen und einen konstanten Abstand dazu aufrechtzuerhalten.
  • Der Aufzeichnungskopf 201 ist mit mehreren Düsenreihen zum Ausstoßen von Tinten von jeweils unterschiedlichen Farben versehen. Entsprechend den Farben der Tinten, die aus dem Aufzeichnungskopf 201 ausgestoßen werden, werden mehrere unabhängige Haupttanks 204 abnehmbar an der Tintenzufuhreinheit 205 montiert. Die Tintenzufuhreinheit 205 und der Aufzeichnungskopf 201 werden durch mehrere Tintenzufuhrrohre 206 verbunden, die jeweils den Tintenfarben entsprechen, und durch montieren der Haupttanks 204 an der Tintenzufuhreinheit 205 können die Tinten der jeweiligen Farben, die in den Haupttanks 204 enthalten sind, unabhängig den Düsenreihen bei dem Aufzeichnungskopf 201 zugeführt werden.
  • In einem aufzeichnungslosen Bereich, der innerhalb des Hin- und Herlaufbereichs des Aufzeichnungskopfs 201 aber außerhalb des Durchlaufbereichs des Aufzeichnungsblatts S liegt, ist eine Wiederherstellungseinheit 207 vorgesehen, so dass sie der Tintenausstoßwand des Aufzeichnungskopfs 201 gegenübersteht.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 19 die Konfiguration des Tintenzufuhrsystems der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung erklärt. 19 ist eine Ansicht, die den Tintenzufuhrpfad der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt, die in 18 gezeigt ist, die den Pfad für eine Farbe nur zum Zweck der Vereinfachung zeigt.
  • Tinte wird zu dem Aufzeichnungskopf 201 von einem Verbindereinsetzanschluss 201a zugeführt, mit dem hermetisch ein Flüssigkeitsverbinder verbunden ist, der an dem Ende des Tintenzufuhrohrs 206 vorgesehen ist. Der Verbindereinsetzanschluss 201a steht in Verbindung mit einem Nebentank 201b, der an dem oberen Teil des Aufzeichnungskopfs 201 ausgebildet ist. An der unteren Seite des Nebentanks 201b in der Richtung der Schwerkraft ist eine Flüssigkeitskammer 201f für eine direkt Tintenzufuhr zu einem Düsenabschnitt ausgebildet, der mehrere Düsen 201g hat, die parallel angeordnet sind. Der Nebentank 201b und die Flüssigkeitskammer 201f sind durch einen Filter 201c getrennt, aber an der Grenze des Nebentanks 201b und der Flüssigkeitskammer 201f ist ein Trennabschnitt 201d mit einer Öffnung 201d ausgebildet und ist der Filter 201c an einem solchen Trennabschnitt 201e vorgesehen.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird die Tinte, die von dem Verbindereinsetzanschluss 201a zu dem Aufzeichnungskopf 201 zugeführt wird, durch den Nebentank 201b, den Filter 201c und die Flüssigkeitskammer 201f zu den Düsen 201g zugeführt. Der Pfad zwischen dem Verbindereinsetzanschluss 201a und den Düsen 201g wird in einem hermetisch dichten Zustand zu der Atmosphäre gehalten.
  • An der oberen Wand des Nebentanks 201b ist eine Öffnung ausgebildet, die durch ein kuppelförmiges elastisches Element 201h abgedeckt ist. Der Raum, der durch das elastische Element 201h (Druckeinstellkammer 201e) umgeben ist, ändert sein Volumen entsprechend dem Druck in dem Nebentank 201b und hat eine Funktion zum Einstellen des Drucks in dem Nebentank 201b.
  • Die Düse 201g ist mit dem Ende, das die Tinte ausstößt, nach unten weisend positioniert und die Tinte füllt die Düse 201g durch Ausbilden eines Meniskus. Zu diesem Zweck wird das Innere des Aufzeichnungskopfs 201, insbesondere das Innere der Flüssigkeitskammer 201f auf einem Unterdruck gehalten. Bei der vorliegenden Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung werden das Tintenzufuhrsystem 205 und der Aufzeichnungskopf 201 durch das Tintenzufuhrrohr 205 verbunden und kann die Position des Aufzeichnungskopfs 201 relativ zu der Tintenzufuhreinheit 205 relativ frei ausgewählt werden, so dass der Aufzeichnungskopf 201 höher als die Tintenzufuhreinheit 205 positioniert wird, um das Innere des Aufzeichnungskopfs 201 auf einem Unterdruck zu halten.
  • Der Filter 201c besteht aus einem Metallgitter mit feinen Löchern, die kleiner als die Querschnittsbreite der Düse 201g sind, zum Verhindern des Austritts eines Stoffs, der die Düse 201g verstopfen kann, von dem Nebentank 201b zu der Flüssigkeitskammer 201f. Der Filter 201c hat eine solche Eigenschaft, dass dann, wenn er in Kontakt mit der Flüssigkeit an einer Fläche davon gebracht wird, alle feinen Löcher einen Meniskus der Tinte ausbilden, wodurch die Tinte einfach hindurch treten kann, aber die Luftströmung durch den Filter schwierig wird. Wenn die feinen Löcher kleiner werden, wird der Meniskus stärker und wird die Luftströmung schwieriger.
  • Bei der vorliegenden Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung kann dann, wenn Luft in der Flüssigkeitskammer 201f vorhanden ist, die an der stromabwärtigen Seite des Filters 201c mit Bezug auf die Tintenbewegungsrichtung an dem Aufzeichnungskopf 201 positioniert ist, solche Luft nicht durch den Filter 201c durch die Fließkraft der Luft selbst treten. Unter Verwendung eines solchen Phänomens wird die Flüssigkeitskammer 201f nicht vollständig mit Tinte gefüllt, sondern wird eine Luftschicht zwischen der Tinte in der Flüssigkeitskammer 201f und dem Filter 201c ausgebildet und trennt diese, um dadurch die Tinte mit einer vorbestimmten Menge in der Flüssigkeitskammer 201f zu speichern.
  • Bei der Aufzeichnungsvorrichtung der seriellen Bauart, wie bei der vorliegenden Konfiguration wird der Tintenausstoß bei der Umkehrung der Bewegung des Schlittens 201 unterbrochen (siehe 18) auch bei einer Hochleistungsabbildungsausbildung. Die Druckeinstellkammer 201i führt eine Funktion, die derjenigen eines Kondensators ähnlich ist, durch Verringern ihres Volumens während des Tintenausstoßbetriebs durch, um die Vergrößerung des Unterdrucks in dem Nebentank 201b zu entlasten und das Volumen bei einer solchen Umkehrung der Bewegung wiederherzustellen.
  • Die Tintenzufuhrnadel 205a ist mit einem Absperrventil 210 mit einer Gummimembran 210a versehen, die verschoben wird, um die Verbindung zwischen den zwei Flüssigkeitspfaden 205c, 205d zu öffnen oder zu schließen. Das Absperrventil 210 wird während des Tintenausstoßes aus dem Aufzeichnungskopf 201 geöffnet, aber wird während eines Ruhezustands oder in einem betriebslosen Zustand geschlossen. Die Konfiguration der Tintenzufuhreinheit 205 wird für jede Tintenfarbe vorgesehen, aber die Absperrventile 210 werden gleichzeitig für alle Tintenfarben geöffnet oder geschlossen.
  • Wenn bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration die Tinte in dem Aufzeichnungskopf 201 verbraucht ist, verursacht der sich ergebende Unterdruck, dass die Tinte von Zeit zu Zeit von dem Haupttank 204 zu dem Aufzeichnungskopf 201 durch die Tintenzufuhreinheit 205 und das Tintenzufuhrrohr 206 zugeführt wird.
  • Die Wiederherstellungseinheit 207 wird zum Ansaugen von Tinte und Luft aus der Düse 201g verwendet und ist mit einem Ansaugdeckel 207a zum Abdecken der Tintenausstoßwand (Wand mit der Öffnung der Düse 201g) des Aufzeichnungskopfs 201 versehen. Der Ansaugdeckel 207a besteht aus einem elastischen Element, wie z.B. Gummi, zumindest an einem Abschnitt, der in Kontakt mit der Tintenausstoßwand gelangt, und wird zwischen einer Position, die die Tintenausstoßwand schließt, und einer Position, die von dem Aufzeichnungskopf 201 zurückgezogen ist, bewegbar gehalten. Der Ansaugdeckel 207a ist mit einem Rohr verbunden, das darin eine Ansaugpumpe 207c der Rohrpumpenbauart aufweist, und ist in der Lage durch die Aktivierung der Ansaugpumpe 207c durch einen Pumpenmotor 207d kontinuierlich anzusaugen. Die Ansaugmenge kann gemäß der Umdrehung des Pumpenmotors 207d verändert werden.
  • Im Vorangehenden wurde der Tintenzufuhrpfad von dem Haupttank 204 zu dem Aufzeichnungskopf 201 erklärt, aber in der in 19 gezeigten Konfiguration sammelt sich Luft unvermeidlich in dem Aufzeichnungskopf 201 über eine lange Dauer.
  • In dem Nebentank 201b wird Luft gesammelt, die durch das Tintenzufuhrrohr 206 oder das elastische Element 201h dringt, oder wird in der Tinte gelöst. Die Luftdurchdringung durch das Tintenzufuhrrohr 206 oder das elastische Element 201h kann durch Einsetzen eines Materials mit einer hohen Gasbarriereeigenschaft für diese Bestandteile verhindert werden, aber ein derartiges Material ist kostspielig und es ist schwierig, ein Hochleistungsmaterial bei einer massenproduzierten Endverbraucherausstattung unter Berücksichtigung der Kosten einzusetzen.
  • Andererseits sammelt sich in der Flüssigkeitskammer 201f die Luft allmählich durch einen Riss der Blase, die durch Filmsieden der Tinte bei dem Tintenausstoß gebildet wird, und durch Zurückkehren einer solchen Blase zu der Flüssigkeitskammer 201f, oder durch Ansammeln von kleinen Blasen, die in der Tinte gelöst sind, zu einer großen Blase als Reaktion auf eine Temperaturerhöhung der Tinte in der Düse 201g.
  • Die Luftansammlung in dem Nebentank 201b und der Flüssigkeitskammer 201f verringert die Tintenmenge darin. In dem Nebentank 201b verursacht ein Tintenmangel das Aussetzen des Filters 201c zu der Luft, was dadurch den Druckverlust desselben vergrößert und letztendlich die Tintenzufuhr zu der Flüssigkeitskammer 201f außer Kraft setzt. Ebenso verursacht ein Tintenmangel in der Flüssigkeitskammer 201f das Aussetzen des oberen Endes der Düse 201g zu der Luft, was dadurch die Tintenzufuhr dazu unmöglich macht. Auf diese Art und Weise ergibt sich eine verhängnisvolle Situation, außer jeder von dem Nebentank 201b und von der Flüssigkeitskammer 201f enthält Tinte mit zumindest einer vorbestimmten Menge.
  • Daher kann durch Befüllen von jedem des Nebentanks 201b und der Flüssigkeitskammer 201f mit einer geeigneten Tintenmenge bei einem vorbestimmten Intervall die Tintenausstoßleistungsfähigkeit stabil über eine lange Dauer auch ohne Einsetzen des Materials der hohen Gasbarriereeigenschaft aufrechterhalten werden.
  • Das Tintenbefüllen in den Nebentank 201b und die Flüssigkeitskammer 201f wird unter Verwendung des Ansaugbetriebs durch die Wiederherstellungseinheit 207 ausgeführt. Genauer gesagt wird die Ansaugpumpe 207c in einem Zustand aktiviert, in dem die Tintenausstoßwand des Aufzeichnungskopfs 201 dicht durch den Ansaugdeckel 207a geschlossen wird, um dadurch die Tinte in den Aufzeichnungskopf 201 von der Düse 201g zu saugen. Jedoch strömt bei dem einfachen Tintenansaugen aus der Düse 201g Tinte mit einer Menge, die ungefähr gleich der Tinte ist, die von der Düse 201g gesaugt wird, von dem Nebentank 201b in die Flüssigkeitskammer 201f und strömt Tinte mit einer Menge, die im Wesentlichen gleich derjenigen ist, die aus dem Nebentank 201b strömt, aus dem Haupttank 204 in den Nebentank 201b, so dass die Situation sich nicht sehr von dem Zustand vor dem Ansaugen ändert.
  • Daher werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Befüllen des Nebentanks 201b und der Flüssigkeitskammer 201f, die durch den Filter 201c getrennt sind, jeweils mit geeigneten Tintenmengen den Nebentank 201b und die Flüssigkeitskammer 201f auf einen vorbestimmten Druck unter Einsetzen des Absperrventils 210 verringert, um dadurch die Volumen des Nebentank 201b und der Flüssigkeitskammer 201f einzurichten.
  • Im Folgenden wird der Tintenbefüllbetrieb des Nebentanks 201b und der Flüssigkeitskammer 201f und die Volumeneinrichtung davon erklärt.
  • Bei dem Tintenbefüllbetrieb wird zuerst der Schlitten 202 (siehe 18) auf eine Position bewegt, auf der der Aufzeichnungskopf 201 dem Ansaugdeckel 207a gegenüberliegt und wird die Tintenausstoßwand des Aufzeichnungskopfs 201 durch den Ansaugdeckel 207a geschlossen. Ebenso wird das Absperrventil 210 geschlossen, um den Tintenpfad von dem Haupttank 204 zu dem Aufzeichnungskopf 201 abzusperren.
  • Der Pumpenmotor 207d wird in diesem Zustand aktiviert, um das Ansaugen durch die Ansaugpumpe 207c aus dem Ansaugdeckel 207a auszuführen. Dieser Ansaugbetrieb saugt Tinte und Luft, die in dem Aufzeichnungskopf 201 verbleiben, durch die Düse 201g an, um dadurch den Druck in dem Aufzeichnungskopf 201 zu verringern. Die Ansaugpumpe 207c wird angehalten, wenn das Ansaugen einen vorbestimmten Betrag erreicht. Dann verbleibt die Tintenausstoßwand in dem geschlossenen Zustand durch den Ansaugdeckel 207a, aber wird das Absperrventil 210 geöffnet. Der Ansaugbetrag der Ansaugpumpe 207c wird so ausgewählt, dass er das Innere des Aufzeichnungskopfs 201 auf einen vorbestimmten Druck bringt, der zum Befüllen des Nebentanks 201b und der Flüssigkeitskammer 201f mit Tinte von geeigneten Mengen erforderlich ist, und kann durch eine Berechnung oder durch ein Experiment bestimmt werden.
  • Wenn der Innendruck des Aufzeichnungskopfs 201 verringert wird, strömt Tinte in den Aufzeichnungskopf 201 durch das Tintenzufuhrrohr 206, um dadurch jeden von dem Nebentank 201b und der Flüssigkeitskammer 201f mit Tinte zu befüllen. Die Menge der Tintenbefüllung entspricht einem Volumen, das zum Zurückführen des Nebentanks 201b und der Flüssigkeitskammer 201f auf den Atmosphärendruck erforderlich ist, und wird durch das Volumen und den Druck davon bestimmt.
  • Das Tintenbefüllen in den Nebentank 201b und die Flüssigkeitskammer 201f wird in einer kurzen Zeit, wie z.B. ungefähr 1 sec nach dem Öffnen des Absperrventils 210 beendet. Bei der Beendigung des Tintenbefüllens wird der Ansaugdeckel 207a von dem Aufzeichnungskopf 201 getrennt und wird die Ansaugpumpe 207c erneut aktiviert, um die Tinte, die in dem Ansaugdeckel 207a verbleibt, anzusaugen. Der Tintenbefüllbetrieb wird auf diese Art und Weise beendet.
  • Nun soll die Beziehung zwischen dem Volumen V1 des Nebentanks 201b, der Tintenmenge S1, die darin zu befüllen ist, und dem Druck P1 (relativ zu dem Atmosphärendruck) darin betrachtet werden. Auf der Grundlage des Gesetzes, nach dem "PV = konstant" gilt, kann der Nebentank 201b mit Tinte einer geeigneten Menge in dem Befüllbetrieb durch Einrichten einer Beziehung V1 = S1/|P1| befüllt werden. In ähnlicher Weise kann für das Volumen V2 der Flüssigkeitskammer 201f die Tintenmenge S2, die darin zu befüllen ist, und der Druck P2 (relativ zu dem Atmosphärendruck) darin die Flüssigkeitskammer 201f mit der Tinte einer geeigneten Menge bei dem Befüllbetrieb durch Einrichten einer Beziehung V2 = S2/|P2| befüllt werden.
  • Durch Einrichten der Volumen und der verringerten Drücke in dem Nebentank 201b und der Flüssigkeitskammer 201f, wie vorstehend erklärt ist, wird es möglich gemacht, den Nebentank 201b und die Flüssigkeitskammer 201f, die durch den Filter 201c getrennt sind, mit den Tinten von jeweils geeigneten Mengen in einem einzigen Befüllbetrieb zu befüllen und den normalen Betrieb des Aufzeichnungskopfs 201 über eine lange Dauer ohne Ausführen des Ansaugbetriebs auch in einer Situation zu erzielen, in der sich die Luft in dem Aufzeichnungskopf 201 sammelt.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung wird der Tintenbefüllbetrieb durch Verringern des Drucks in dem Aufzeichnungskopf 201 durch die Ansaugpumpe 207c in einem Zustand ausgeführt, in dem das Absperrventil 210 geschlossen ist, und dann durch Öffnen des Absperrventils 210. Bei einem derartigen Tintenbefüllbetrieb wird die Tinte in einer kurzen Zeit befüllt, wie in dem Vorstehenden erklärt ist, und wird eine relativ starke Tintenströmung in dem Aufzeichnungskopf 201 erzeugt. Bei einem derartigen Betrieb bringt die Tintenströmung eine relativ starke Spannung auf das Strömungspfadausbildungselement auf, aber gestattet die vorliegende Erfindung, das Abschälen des Strömungspfadausbildungselements ebenso bei einem derartigen Tintenbefüllbetrieb zu verhindern.
  • Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, bei der der Tintenstrahlkopf der vorliegenden Erfindung montiert wird, ist nicht auch die vorstehend erklärte beschränkt. Es wurde eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung der seriellen Bauart erklärt, aber die vorliegende Erfindung ist in ähnlicher Weise auf eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung der Zeilenbauart anwendbar, die mit einem Tintenstrahlkopf versehen ist, der eine Düsenreihe über die gesamte Breite des Aufzeichnungsmediums aufweist.

Claims (22)

  1. Tintenstrahlkopf mit: einem Substrat (1), das ein Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselement (2) zum Erzeugen von Energie zum Ausstoßen von Flüssigkeit aus einem Ausstoßanschluss (9) trägt; einem Strömungspfadausbildungselement (8), das mit dem Substrat (1) verknüpft ist und einen Strömungspfad ausbildet, der in Verbindung mit dem Ausstoßanschluss (9) durch eine Position an dem Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselement (2) steht; und einer Adhäsionssteigerungsschicht (6), die an zumindest einem Teil zwischen dem Substrat (1) und dem Strömungspfadausbildungselement (8) ausgebildet ist; wobei die Adhäsionssteigerungsschicht (6) einen Bereich aufweist, der breiter als der Verknüpfungsbereich zwischen dem Strömungspfadausbildungselement (8) und der Adhäsionssteigerungsschicht (6) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der breitere Bereich der Adhäsionssteigerungsschicht (6) eine vorbestimmte ebene Gestalt hat und nur an einem Abschnitt angeordnet ist, an dem die Spannung in dem Strömungspfadausbildungselement (8) in einer Richtung der Abschälung von dem Substrat (1) konzentriert ist.
  2. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 1, des weiteren mit einer gemeinsamen Tintenkammer, die durch das Strömungspfadausbildungselement (8) ausgebildet wird und geeignet ist, die Tinte aufzunehmen, die zu dem Ausstoßanschluss (9) zuzuführen ist, und einer Strömungspfadwand (11), die sich in Richtung auf die gemeinsame Flüssigkeitskammer erstreckt und den Strömungspfad definiert; wobei an einem Ende der Strömungspfadwand (11) an der Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer der Bereich der Adhäsionssteigerungsschicht (6) breiter als der Verknüpfungsbereich zwischen der Strömungspfadwand (11) und der Adhäsionssteigerungsschicht (6) ausgebildet ist.
  3. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 2, wobei an einem Abschnitt an einer Wurzelseite der Strömungspfadwand (11) die Adhäsionssteigerungsschicht (6) an der Innenseite der Grenze des Verknüpfungsbereichs der Strömungspfadwand (11) ausgebildet ist.
  4. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 2, wobei die Adhäsionssteigerungsschicht (6), die an dem Endabschnitt der Strömungspfadwand (11) an der Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer ausgebildet ist, unabhängig von der Adhäsionssteigerungsschicht ist, die an der Wurzelseite der Strömungspfadwand (11) ausgebildet ist.
  5. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 3, wobei die Adhäsionssteigerungsschicht (6), die an dem Endabschnitt der Strömungspfadwand (11) an der Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer ausgebildet ist, in einer gurtförmigen Gestalt ausgebildet ist, die durchgehend mit der Adhäsionssteigerungsschicht ist, die an dem Endabschnitt der angrenzenden Strömungspfadwand an der Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer ausgebildet ist.
  6. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 1, des weiteren mit einer Säule (12), die aus dem Strömungspfadausbildungselement (8) besteht, in der Umgebung eines Verbindungsabschnitts der gemeinsamen Flüssigkeitskammer mit dem Strömungspfad.
  7. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 6, wobei die Adhäsionssteigerungsschicht (6) zwischen der Säule (12) und dem Substrat (1) ausgebildet ist.
  8. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 6, wobei die Adhäsionssteigerungsschicht (6) unter Ausschluss des Verknüpfungsbereiches zwischen der Säule (12) und dem Substrat (1) ausgebildet ist.
  9. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 7, wobei die Adhäsionssteigerungsschicht (6), die zwischen der Säule (12) und dem Substrat (1) ausgebildet ist, unabhängig von der Adhäsionssteigerungsschicht (6) an einem anderen Abschnitt ist.
  10. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 7, wobei die Säule (12) sich von einem Dachabschnitt, der aus dem Strömungspfadausbildungselement besteht, in Richtung auf das Substrat (1) zu einer Position erstreckt, die von der Adhäsionssteigerungsschicht (6) beabstandet ist.
  11. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 6, wobei sich die Säule (12) von der Adhäsionssteigerungsschicht (6) in Richtung auf einen Dachabschnitt, der aus dem Strömungspfadausbildungselement (8) besteht, zu einer Position erstreckt, die von dem Dachabschnitt beabstandet ist.
  12. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 7, wobei das Substrat (1) eine Flüssigkeitszufuhröffnung (10) aufweist, die mit der gemeinsamen Flüssigkeitskammer in Verbindung steht; und wobei sich die Adhäsionssteigerungsschicht (6), die zwischen der Säule (12) und dem Substrat (1) ausgebildet ist, ebenso zu einem Bereich erstreckt, der den Rand der Flüssigkeitszufuhröffnung (10) umgibt und teilweise dorthin überströmt.
  13. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch (1), wobei die Adhäsionssteigerungsschicht (6) unter Ausschluss einer Position an dem Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselement (2) ausgebildet ist.
  14. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 1, wobei die Adhäsionssteigerungsschicht (6) aus Polyetheramidharz zusammengesetzt ist.
  15. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 14, wobei die Adhäsionssteigerungsschicht (6) aus einem thermoplastischen Polyetheramidharz zusammengesetzt ist.
  16. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 1, wobei das Strömungspfadausbildungselement (8) aus einem Harzwerkstoff zusammengesetzt ist.
  17. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 16, wobei das Strömungspfadausbildungselement (8) aus einer kationisch polymerisierten Substanz aus Epoxidharz zusammengesetzt ist.
  18. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 1, wobei der Ausstoßanschluss (9) an einer Position geöffnet ist, die dem Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselement(2) gegenübersteht.
  19. Tintenstrahlkopf gemäß Anspruch 1, wobei das Flüssigkeitsausstoßdruckerzeugungselement (2) ein elektrothermisches Wandlerelement ist.
  20. Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahlkopfs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 mit den folgenden Schritten: Beschichten des Substrats (1) mit einem Harzwerkstoff zum Bilden der Adhäsionssteigerungsschicht (6) und Strukturieren des Harzwerkstoffs in einer vorbestimmten ebenen Gestalt zum Ausbilden der Adhäsionssteigerungsschicht (6); Beschichten eines löslichen Harzwerkstoffs daran und Strukturieren desselben in einer vorbestimmten ebenen Gestalt zum Ausbilden einer Strömungspfadstruktur; Beschichten eines Harzwerkstoffs zum Bilden des Strömungspfadausbildungselements (8) daran; Öffnen des Ausstoßanschlusses (9) in dem Harzwerkstoff das das Strömungspfadausbildungselement (8) bildet; und Herauslösen der Strömungspfadstruktur.
  21. Tintenstrahlkopfherstellungsverfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Harzwerkstoff, der die Adhäsionssteigerungsschicht (6) bildet, aus Polyetheramid zusammengesetzt ist und eine Schicht, die aus dem Polyetheramidharz besteht, das an das Substrat (1) beschichtet ist, durch Sauerstoffplasmaveraschung strukturiert wird.
  22. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, wobei ein Tintenstrahlkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 montiert ist.
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