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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung
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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.
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Zugehöriger Stand
der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bei
diesem Herstellungsverfahren besteht das Verknüpfen des Substrats, das das
Ausstoßdruckerzeugungselement
trägt,
und des Strömungspfadausbildungselements
in der Adhäsionskraft
des Harzes, das das Strömungspfadausbildungselement bildet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, einen Tintenstrahlkopf mit einer
erhöhten
Lebensdauer mit einem geringen Einfluss auf die Tintenströmungsfähigkeit
bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Tintenstrahlkopf mit einer Kombination
der Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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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;
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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;
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie 1A-1A
in 2;
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht in einem anderen Stadium in
dem Prozess der Herstellung des Tintenstrahlkopfs, der in den 1A und 1B gezeigt
ist;
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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;
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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;
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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;
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11 ist
eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung
der Tintenzufuhröffnung
an einem Tintenstrahlkopf zeigt, der eine Variation der vorliegenden
Erfindung bildet;
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12 ist
eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Teil der Umgebung
der Tintenzufuhröffnung an
dem Tintenstrahlkopf zeigt, der in 11 gezeigt ist;
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13 ist
eine seitliche Querschnittsansicht des gesamten Tintenstrahlkopfs,
der in 12 gezeigt ist;
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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;
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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;
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18 ist
eine perspektivische Ansicht, die den schematischen Aufbau einer
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt, an der der Tintenstrahlkopf
der vorliegenden Erfindung montiert werden kann;
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19 ist
eine Ansicht, die einen Tintenzufuhrpfad für eine Farbe bei der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
zeigt, die in 18 gezeigt ist;
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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;
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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
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22 ist
eine horizontale Querschnittsansicht, die einen Teil in der Umgebung
des Strömungspfads
bei dem Tintenstrahlkopf zeigt, der in 21A und 21B gezeigt ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nun
wird die vorliegende Erfindung genau durch ihre Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen klargestellt.
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<Erstes Ausführungsbeispiel>
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im
Folgenden wird das Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahlkopfs
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
erklärt.
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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.
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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.
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<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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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<Drittes Ausführungsbeispiel>
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im
Folgenden wird der Tintenbefüllbetrieb des
Nebentanks 201b und der Flüssigkeitskammer 201f und
die Volumeneinrichtung davon erklärt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.