DE68918663T2

DE68918663T2 - Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfes.

Info

Publication number: DE68918663T2
Application number: DE1989618663
Authority: DE
Inventors: Akira Goto; Masami Ikeda; Takashi Kanzaki; Toshio Kashino; Hiroshi Kono; Nobuyuki Kuwabara; Kazuaki Masuda; Koyo Midorikawa; Toru Okumura; Akio Saito; Takashi Watanabe
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1989-10-30
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2009-10-31
Also published as: DE68918663D1; ES2207908T3; EP0937579B1; EP0602021A3; ES2060789T3; DE68929489D1; EP0602021A2; EP0367541A3; EP0937579A2; EP0367541A2; DE68929489T2; EP0367541B1; EP0937579A3

Description

Tintenstrahlkopf und Herstellverfahren für denselben, Abgabeöffnungsplatte für den Kopf und Herstellverfahren dafür sowie Tintenstrahlvorrichtung mit Tintenstrahlkopf
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tintenstrahlköpfen, genauer gesagt ein Verfahren zur Herstellung von Öffnungen, durch die die Tinte vom Kopf abgegeben wird.
Als Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung dieses Typs des Standes der Technik sind diverse Vorrichtungen vorgeschlagen worden, wie beispielsweise eine, bei der feine Tröpfchen abgegeben werden, indem eine Druckdifferenz in einem Flüssigkeitskanal durch Verformung eines piezoelektrischen Elementes erzeugt wird, eine, bei der ein Paar von Elektroden vorgesehen ist, die abgelenkt werden, oder eine, bei der Tröpfchen von den Abgabeöffnungen abgegeben werden, indem Wärmeenergie ausgenutzt wird, beispielsweise durch abruptes Erzeugen von Wärme durch ein Wärmeerzeugungselement, das im Flüssigkeitskanal angeordnet ist, so daß auf diese Weise Blasen etc. erzeugt werden.
Von diesen Vorrichtungen hat ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf gemäß dem System, bei dem die Aufzeichnungsflüssigkeit durch Nutzung von Wärmeenergie abgegeben wird, besondere Bedeutung gewonnen, da dieser Kopf in der Lage ist, eine Aufzeichnung mit einem hohen Auflösungsvermögen zu erzeugen, weil die Flüssigkeitsabgabeauslässe, wie beispielsweise Öffnungen zur Ausbildung von fliegenden Tröpfchen zur Aufzeichnung etc. (hiernach nur als "Öffnungen" bezeichnet) mit hoher Dichte angeordnet werden können, der gesamte Aufzeichnungskopf kompakt ausgebildet werden kann, von der neuesten Entwicklung auf dem Gebiet der Halbleitertechnik sowie den Vorteilen der IC-Technik und der Mikrobearbeitungstechnik Gebrauch gemacht werden kann, durch die wesentliche Verbesserungen erzielt werden können, der Kopf auf einfache Weise länglich und planar (dimensional) etc. hergestellt werden kann, wodurch auf einfache Weise eine Mehrfachdüsenanordnung und eine Ausrüstung mit hoher Dichte erreicht werden kann, und weil mit Massenproduktion eine hohe Produktivität erzielt werden kann, so daß die Herstellkosten gesenkt werden können.
Die Figuren 1A und 1B zeigen eine schematische auseinandergezogene perspektivische Ansicht und eine schematische perspektivische Ansicht nach dem Verbinden eines Ausführungsbeispiels eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes dieses Typs des Standes der Technik.
In diesen Figuren ist mit 1 ein erstes Substrat aus Si etc. bezeichnet, das eine Gruppe von elektrischen Heizwandlern und deren Verdrahtungsabschnitte aufweist, die als Energieerzeugungselement zum Erzeugen der Energie dienen, die zur Abgabe der Flüssigkeit auf der Oberseite derselben benutzt wird. Mit 8 ist ein zweites Substrat bezeichnet, das einen Einlaß 9 für die Aufzeichnungsflüssigkeit, wie beispielsweise Tinte (hiernach lediglich als "Tinte" bezeichnet), eine Nut 11A zur Ausbildung eines Tintenströmungskanales 11, der dem elektrischen Heizwandler entspricht, eine Tintenströmungskanalwand 10 und einen Hohlraum 12 umfaßt, bei dem es sich um die gemeinsame Flüssigkeitskammer zur Speicherung von Tinte handelt und der mit den entsprechenden, darin ausgebildeten Strömungskanälen in Verbindung steht.
Wie in Figur 1A gezeigt, sind das erste und zweite Substrat über einen Kleber 13 aneinander befestigt, um den in Figur 1B gezeigten Aufzeichnungskopf zusammenzubauen.
Der durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhaltene Kopf besitzt jedoch das Problem, daß sich die geradlinige Vorwärtsbewegung der Tintentröpfchen verschlechtert. Dies ist vor allem auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Öffnungen, die aus Materialien unterschiedlicher Qualitäten gebildet sind, Unterschiede in der Benetzbarkeit mit der Tinte an den Umfängen der Öffnungen erzeugen. Um dieses Problem zu vermeiden, hat man beim Stand der Technik vorgeschlagen, auf separate Weise eine Öffnungsplatte herzustellen, die Öffnungen umfaßt, die durch Ätzen einer Metallplatte oder einer lichtempfindlichen Glasplatte geformt sind, oder eine Öffnungsplatte, die Öffnungen umfaßt, die durch Lochbearbeitung an einem Harzfilm etc. hergestellt sind, und die am Hauptkopf angebracht ist.
Bei einem Flüssigkeitsaufzeichnungskopf dieser Konstruktion (hiernach lediglich als "Tintenstrahlaufzeichnungskopf" oder "Aufzeichnungskopf" bezeichnet), treten jedoch die nachfolgenden Probleme auf.
Bei dem vorstehend beschriebenen Tintenstrahlaufzeichnungskopf ist bei dessen Herstellung der Schritt des Verbindens einer Öffnungsplatte enthalten, und es ist erforderlich, eine genaue Übereinstimmung zwischen der Öffnung und dem Strömungskanalabschnitt während dieses Verbindungsschritte zu erzielen. Da beim Verbinden entsprechende Schwierigkeiten auftreten können, wenn die Endflächen des ersten und zweiten Substrates, die mit der Öffnungsplatte verbunden werden sollen, in ihrer Ebene nicht koinzidieren, können auch aus diesem Grunde Schwierigkeiten beim Verkleben beider Substrate auftreten.
Auch die Öffnungsplatte wird mit Hilfe eines Klebers angebracht. Da jedoch der Abstand des Strömungskanales 11 und die Höhe der Strömungskanalwand 10 gering sind und nur etwa einige 10 um betragen, kann der Kleber infolge des während des Verbindens aufgebrachten Drucks aus der Strömungskanalseite austreten, wenn nicht die aufgebrachte Menge (Dicke) der Kleberschicht 13 im um-Bereich gesteuert wird, so daß die Gefahr besteht, daß sich der geringe Kanaldurchmesser oder Abgabeöffnungsdurchmesser verändern und die Kanäle oder Öffnungen sogar verstopft werden. Wenn die Klebkraft nicht ausreichend groß ist, besteht die Gefahr, daß die Öffnungsplatte abblättert.
Durch Verwendung eines Harzfilmes in der Öffnungsplatte ist nicht nur die Handhabung des Harzfilmes problematisch, da dieser normalerweise eine Dicke von etwa 20 bis 50 um besitzt, sondern während des Anbringens können auch Falten entstehen oder Blasen gebildet werden, so daß die Verbindung mangelhaft sein kann.
Durch die Kompliziertheit der Herstellschritte und die große Zahl der Schritte, wie vorstehend beschrieben, werden die Herstellkosten des Aufzeichnungskopfes in die Höhe getrieben. Dies stellt bei der Herstellung eines Aufzeichnungskopfes der vorstehend beschriebenen Art oder bei der Integration eines solchen Kopfes in einen Tintentank etc., bei dem es sich um die beseitigbare Tintenzuführquelle handelt, ein wesentliches Problem dar.
Die vorstehend gemachten Angaben werden nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert. Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf besteht aus einer Öffnungsplatte 40 mit Öffnungen 41 als Abgabeauslaß, einer Deckplatte 400 mit Tintenkanalnuten 401, die mit den entsprechenden Öffnungen in Verbindung stehen, und einer Heizplatte 100, die einen Teil des Tintenkanales bildet und Energieerzeugungselemente 101A zur Erzeugung von Energie aufweist, die zur Abgabe der Tinte genutzt wird, wie in Figur 2 gezeigt.
Allgemein gesagt hat die Öffnungsplatte die Aufgabe, die Abgabeauslaßfläche des gleichen Elementes zu bilden, um ein Gleiten des abgegebenen Tintentröpfchens in Abgaberichtung zu verhindern, das durch eine Differenz in der Benetzbarkeit zwischen der Heizplatte und der Deckplatte verursacht wird. Auch die Öffnung einschließlich deren Form etc. stellt ein wichtiges Element dar, daß das Abgabeverhalten des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes beeinflußt. Die Öffnung, durch die die Tinte abgegeben wird, stellt hierbei den wichtigsten Anteil dar. Durch den vorstehend beschriebenen hohen Entwicklungsstand der Bildaufzeichnungstechnik und Aufzeichnungskopfherstelltechnik der letzten Jahre wurde die Öffnungsgröße (Öffnungsdurchmesser) miniaturisiert, und es wurde eine Vielzahl von Öffnungen mit hoher Dichte vorgesehen.
Andererseits ist beim Stand der Technik zur Bearbeitung einer Öffnung eine Vielzahl von Entwicklungen gemacht worden. Einige Beispiele sind hiernach aufgeführt:
1) Mechanische Bearbeitung durch Bohren;
2) Feinbearbeitung durch Entladungsbearbeitung;
3) Feinbearbeitung durch anisotropes Ätzen von Si;
4) Erzeugung eines Musters durch Fotolithografie und Plattierung;
5) Feinbearbeitung mit Kohlendioxid, YAG-Laser etc.
Wie vorstehend beschrieben, wird jedoch in bezug auf die Aufzeichnungstechniken gegenwärtig eine höhere Präzision und eine höhere Geschwindigkeit gefordert. Zusammen mit dieser Forderung wurden die Dimensionen der Öffnungen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes miniaturisiert, und die Öffnungsdichte wurde hochgesetzt, damit der Aufzeichnungskopf eine Vielzahl von Öffnungen erhält.
Diesbezüglich traten bei den Verfahren des Standes der Technik gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen 1) und 2) Probleme auf, so daß die Miniaturisierung der Abmessungen der Öffnung schwierig durchzuführen war. Auch bei der Bearbeitung einer Vielzahl von Öffnungen mit hoher Dichte war der Wirkungsgrad nicht gut.
Bei dem Verfahren nach 3) trat das Problem auf, daß die Kosten für das Si-Material für die Öffnungsplatte hoch und die Arbeitszeit lang war.
Bei dem Verfahren gemäß 4) waren die Herstellschritte von der Fotolithografie bis zum Plattieren lang, und es mußten auch Hilfsmaterialien, wie beispielsweise Substrat und Resist etc., verwendet werden.
Darüber hinaus konnte mit dem Verfahren nach 5) keine zufriedenstellende Öffnung hergestellt werden, die den vorstehend angegebenen Forderungen gerecht wurde. Dies ist auf den nachfolgend angegebenen Grund zurückzuführen.
Bei der Bearbeitung mittels CO&sub2;-Laser und YAG-Laser wurde keine ausreichende Laserausgangsenergie erreicht, und sowohl die Form als auch die Genauigkeit der gebildeten Öffnung waren nicht zufriedenstellend. Beispielsweise besaß die mittels YAG-Laser geformte Öffnung keine kreisförmige Gestalt, und es hafteten Fremdpartikel, die vom Laser nicht ausreichend entfernt worden waren, an dem Bereich um die Öffnung herum. In Abhängigkeit vom Material und der Dicke der Öffnungsplatte passierte es auch manchmal, daß keine Öffnung, d.h. kein Öffnungsabschnitt, geformt werden konnte.
Da darüber hinaus die Bearbeitung mittels CO&sub2;-Laser und YAG-Laser durchgeführt wird, indem die Öffnungen eine nach der anderen bearbeitet werden, ist die Bearbeitung einer Vielzahl von Öffnungen zeitraubend und nicht für eine Massenproduktion geeignet.
Obwohl die Vielzahl der Öffnungen eine entsprechende Positionsgenauigkeit aufweisen muß, war die Bearbeitung entsprechend schwierig, da bei der Bearbeitung mittels CO&sub2;- Laser und YAG-Laser nach dem Stand der Technik auch ein beweglicher Abschnitt benötigt wurde, um eine genaue Übereinstimmung zu erzielen.
Mit den Verfahren des Standes der Technik konnten daher die vorstehend aufgezeichneten Probleme nicht zufriedenstellend beseitigt werden.
Ferner haben bei einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf eine Aufzeichnung mit höherer Genauigkeit und höherer Geschwindigkeit, wie vorstehend beschrieben, und eine Verbesserung seiner Zuverlässigkeit ebenfalls Bedeutung gewonnen. Daher sind auch Verbesserungen in bezug auf die Tinte durchgeführt werden. Da das mit der Tinte in Kontakt stehende Material eine gute Tintenfestigkeit aufweisen muß, muß auch das Material für die Öffnungsplatte eine solche Anforderung erfüllen. Daher kann die Bearbeitung der Öffnungsplatte in Abhängigkeit von ihrem Material ebenfalls manchmal Schwierigkeiten verursachen.
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf besteht aus einer Öffnungsplatte, einer Deckplatte und einem Substrat, wie vorstehend beschrieben. Besonders die Öffnungen und die damit in Verbindung stehenden Tintenkanäle beeinflussen das Abgabeverhalten nachteilig, wenn sie nicht korrekt positioniert sind, was schlimmstenfalls zu einer Blockade der Tintenabgabe führen kann.
Da sowohl die Öffnungen als auch die Tintenkanäle geringe Größen besitzen und mit hohen Dichten angeordnet sind, ist es schwierig, diese mit genauer Übereinstimmung zu montieren, so daß in bezug auf die Herstellung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes große Probleme bestehen.
Das vorstehend gesagte kann nachfolgend von einem anderen Aspekt aus erläutert werden.
Wie vorstehend beschrieben, besteht der Hauptkörper des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der beispielsweise in Figur 2 gezeigt ist, aus der Öffnungsplatte 40 mit der Öffnung 41 (Abgabeplatte), der Deckplatte zur Ausbildung des Tintenkanales, der mit jeder Öffnung in Verbindung steht, und dem Basiselement, das einen Teil des Kanales 401 bildet und das elektromechanische Wandlerelement 101A zur Erzeugung von Energie, die zur Abgabe der Tinte eingesetzt wird, aufweist.
Die Öffnungsplatte besitzt eine feine Öffnung zur Abgabe der Tinte, wobei diese Öffnung einen großen Einfluß auf die Abgabeeigenschaften des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes besitzt. Im einzelnen muß die Öffnungsplatte des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes eine ausgezeichnete Funktionsfähigkeit besitzen, da feine Öffnungen vorgesehen sind, und ferner ausgezeichnete Tintenfestigkeitseigenschaften, da sie direkt mit der Tinte in Kontakt steht.
Auf herkömmliche Weise können eine metallische Platte aus SnS, Ni, Cr, Al und ein Kunstharzfilmmaterial, wie beispielsweise Polyimid (PI), Polyethersulfon (PES), Polyetherketon (PEEK) und Polyester (PE), Verwendung finden, die auf einfache Weise in einer vorgegebenen Dicke und mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
Heutzutage wird als Fortschritt in der Aufzeichnungstechnik eine sehr feine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit gefordert. Aus diesem Grunde wird die Öffnung mit einem kleinen Durchmesser und mit einer hohen Dichte ausgebildet. Als Herstellverfahren für die Öffnung ist daher eine Reihe von verschiedenen Verfahren entwickelt worden, zu denen die Verwendung von Laserlicht gehört, da dieses Verfahren für eine Feinbearbeitung geeignet ist.
Es ist jedoch sehr schwierig, die perforierte Öffnungsplatte und den entsprechenden Tintenkanal miteinander zu verbinden. Durch eine Positionsverschiebung dazwischen wird die Abgabequalität sowie die Aufzeichnungseigenschaft verschlechtert. Darüber hinaus kann der für die Verbindung verwendete Kleber aufgrund dieser Positionsverschiebung in den Flüssigkeitskanal eindringen.
Als Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem eine Abgabeöffnungsplatte Verwendung findet, sind beispielsweise die mit den in den Figuren 3A bis 3C und den Figuren 4A und 4B gezeigten Konstruktionen bekannt.
Der Aufzeichnungskopf mit der in Figur 3 gezeigten Konstruktion besitzt einen Aufbau, der hergestellt wird, indem beispielsweise eine Tintenkanalwand 7A, die einen ausgehärteten Film aus einem lichtempfindlichen Harz etc. umfaßt, wie in Figur 3B gezeigt, und ein äußerer Rahmen 8A, der die Flüssigkeitskammer etc. bildet, auf einem Substrat 100 aus Glas etc. vorgesehen werden, das ein Energieerzeugungselement 101A zur Erzeugung der zur Abgabe der Tinte verwendeten Energie, beispielsweise ein Wärmeerzeugungselement, ein piezoelektrisches Element etc., wie in Figur 3A gezeigt, aufweist. Dann wird eine Abdeckung 11B zur Ausbildung von Tintenkanälen, die Tintenzuführlöcher 9A aufweisen, damit verbunden, wobei der abstromseitige Kanalabschnitt des erhaltenen Körpers (der Hauptaufzeichnungskopfabschnitt) entlang der Linie C-C abgeschnitten wird, um die Kanallänge zu steuern. Danach wird eine Abgabeöffnungsplatte 40, die Durchgangslöcher zur Ausbildung von Abgabeöffnungen aufweist, wie in Figur 3C gezeigt, mit der Kanalmündungsendfläche verbunden, die durch das Abschneiden in der vorgegebenen Lage geformt wurde.
Der Aufzeichnungskopf mit der in Figur 4A gezeigten Konstruktion wird durch Ausbildung eines Hauptaufzeichnungskopfabschnittes hergestellt, der mit einer Tintenkanalwand 7A, die beispielsweise einen ausgehärteten Kunstharzfilm aus einem lichtempfindlichen Harz etc. umfaßt, und einem äußeren Rahmen 8A, wie in Figur 4B gezeigt, versehen ist. Diese Teile werden auf einem Substrat 100 aus Glas etc. angeordnet, das ein Tintenabgabeenergieerzeugungselement 101A zur Erzeugung der für die Abgabe der Tinte benötigten Energie aufweist, wie beispielsweise ein Wärme erzeugendes Element, piezoelektrisches Element etc., wie in Figur 4A gezeigt. Eine Abgabeöffnungsplatte 12A wird mit dem oberen Teil derselben in einer vorgegebenen Lagebeziehung hiermit verbunden.
Die Ausgestaltung der Abgabeöffnungsplatte zur Ausbildung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion und die Eigenschaften der Tinte besitzen einen großen Einfluß auf die Aufzeichnungseigenschaften des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, wie beispielsweise die Abgaberichtung der Tinte, die Mengen der abgegebenen Tinte etc. Es ist im Stand der Technik eine Vielzahl von Untersuchungen in bezug auf das für die Ausbildung der Abgabeeinheit verwendete Material und die Konstruktion der Abgabeeinheit durchgeführt worden.
Was die Eigenschaften der Abgabeplatte beim Stand der Technik anbetrifft, so können die zu lösenden Probleme die folgenden Probleme umfassen:
a) Bei der Herstellung der Verbindung zwischen der Abgabeöffnungsplatte und dem Hauptaufzeichnungskopfabschnitt ist es erforderlich, einen Kleber auf die Verbindungsfläche auf der Seite des Hauptabschnittes aufzubringen. Es ist jedoch schwierig, den Kleber gleichmäßig, wirksam und mit guter Funktionsfähigkeit auf die Verbindungsfläche auf die Seite des Hauptabschnittes aufzubringen. Es besteht die Gefahr, daß der Kleber in den Strömungskanalabschnitt eindringt, wodurch die Ausbeute niedrig wird, was für die Massenproduktion schlecht ist.
Wenn der Kleber so aufgebracht wird, daß er nicht in den Strömungskanal eindringt, kann er in den meisten Fällen nicht dem Umfangsabschnitt des Strömungskanales zugeführt werden. Wenn in einem solchen Zustand eine Verbindung mit der Abgabeöffnungsplatte hergestellt wird, wird ein Spalt zwischen der Abgabeplatte und dem Hauptabschnitt erzeugt, in dem sich Tinte ansammeln kann, die sich auf eine stabile Tintenabgabe nachteilig auswirkt.
b) Wenn eine flüssigkeitsabstoßende (tintenabstoßende) Überzugsschicht vorgesehen wird, um einen guten Tintenabgabezustand auf der Fläche der Abgabeöffnungsplatte zu erzeugen, die zur äußeren Wandfläche wird, wenn sie mit dem Aufzeichnungskopf verbunden wird (der Fläche auf der Seite, wo die Tinte abgegeben wird, hiernach als "Abgabeöffnungsfläche" bezeichnet), ist es schwierig, das Material für die flüssigkeitsabstoßende Überzugsschicht gleichmäßig auf dieser Fläche aufzubringen. Es ist ferner schwierig, zu verhindern, daß das Material zur Ausbildung der flüssigkeitsabstoßenden Überzugsschicht zur Innenfläche der Abgabeöffnung hin strömt, die tintenanziehend sein muß, so daß ebenfalls eine geringe Ausbeute resultiert, was schlecht für eine Massenproduktion ist.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Tintenstrahlkopf, der an der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung angebracht werden soll, normalerweise mit einem Tintenenergieabgabeelement, Tintenkanälen, Tintenabgabeöffnungen und einer Flüssigkeitskammer für die Tinte versehen.
Es wird nunmehr gefordert, daß die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ein höheres Auflösungsvermögen und eine höhere Geschwindigkeit aufweist. Um dies zu erreichen, wurden Verbesserungen in bezug auf die Genauigkeit des Abstandes und den Durchmesser der Abgabeöffnungen vorgenommen. Ferner kann die Durchführung einer Behandlung in der Nachbarschaft der Abgabeöffnung, um diesen Bereich tintenabstoßend zu machen, erwähnt werden. Zur Herstellung eines derartigen Tintenstrahlkopfes wurde ein Verfahren verwendet, bei dem zuerst feine Nuten auf einem Substrat, beispielsweise aus Glas, Metall, Kunststoff etc., geformt werden. Das Substrat wird dann mit einer geeigneten Platte verbunden, um Flüssigkeitskanäle für Tinte innerhalb des Kopfes auszubilden. Danach wird eine Abgabeöffnungsplatte mit Löchern, deren Abstände genau durch Elektroformen, Ätzen etc. eingehalten werden, damit verbunden, wonach eine Behandlung der gesamten Plattenoberfläche folgt, um diese tintenabstoßend zu machen.
Bei dem nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren des Standes der Technik hergestellten Tintenstrahlkopf treten Herstellungsprobleme während des Verbindens der Abgabeöffnungsplatte und während der Behandlung, diese tintenabstoßend zu machen, auf. Kurz gesagt, treten während des Verbindens der Abgabeöffnungsplatte, normalerweise durch Beschichten der Rückseite der Platte oder der Vorderseite des Tintenkanales mit einem Kleber, Probleme auf, daß ein Teil der Tintenkanäle oder des feinbearbeiteten Abgabeöffnungsabschnittes oder diese Teile insgesamt mit dem Kleber gefüllt werden. Während der Behandlung, um die Teile tintenabstoßend zu machen, wird normalerweise ein Dünnfilm vom Fluor- oder Silicium-Typ auf der gesamten Plattenoberfläche angebracht. Auch hierbei tritt das Problem des Auffüllens von Löchern auf, wie bei der Beschichtung mit dem Kleber, wie vorstehend beschrieben. Was die Herstellkosten anbetrifft, so ist das Elektroformen oder Ätzen entsprechend teuer.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der eine Abgabeöffnungsplatte aufweist, die mit Durchtrittslöchern in einem Plattenmaterial versehen ist, besitzt beispielsweise die in Figur 5 dargestellte Konstruktion.
Genauer gesagt hat ein solcher Kopf eine Abgabeöffnungsplatte 40 mit Abgabeöffnungen 41, die mit einem Kanal in Verbindung stehen, der hiermit verbunden ist, einen damit verbundenen Körper mit einem Substrat 100, das mit einem Energieerzeugungselement 101A versehen ist, das durch ein Wandelement 7A gebildet wird, um die Energie zu erzeugen, die zur Abgabe der Tinte im Tintenkanal benutzt wird, und eine hiermit verbundene Deckplatte 11B.
Die Ausbildung der Abgabeöffnungen und deren Eigenschaften in bezug auf die Tinte besitzen einen großen Einfluß auf die Aufzeichnungseigenschaften eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, wie beispielsweise die Abgaberichtung der Tinte, die Tröpfchenmenge der abgegebenen Tinte etc. Es ist gemäß dem Stand der Technik eine Vielzahl von Untersuchungen in bezug auf das zur Herstellung der Abgabeöffnungsplatte verwendete Material sowie die Konstruktion der Abgabeöffnungsplatte durchgeführt worden.
Ein Problem, das bei der Verbesserung der Eigenschaften der Abgabeöffnungsplatte eine Rolle spielt, betrifft die Ausbildung eines geringen Tintensumpfes um die Abgabeöffnung auf der äußeren Wandfläche 40a der Abgabeöffnungsplatte. Hierdurch werden Störungen in bezug auf die Abgaberichtung der Tinte verursacht, wie in Figur 6B gezeigt, so daß keine stabile Tintenabgabe erreicht (siehe Figur 6A) und keine gute Aufzeichnung durchgeführt werden kann.
Wenn ein Tintenfilm auf der gesamten Oberfläche um die Abgabeöffnung herum ausgebildet wird, tritt eine Zerstäubung der Tinte während der Tintenabgabe (Spritzphänomen) auf, so daß keine stabile Aufzeichnung erreicht werden kann. Die Menge der um die Abgabeöffnung herum haftenden Tinte wird weiter erhöht, so daß der Tintensumpf entsteht bzw. vergrößert wird. Wenn dieser Tintensumpf übergroß wird, kann manchmal die Abgabe der Tinte durch die Abgabeöffnung unmöglich werden.
Es ist ein Verfahren bekannt, um die Ausbildung eines solchen Tintensumpfes der vorstehend beschriebenen Art auf der äußeren Wandfläche der Abgabeöffnung zu verhindern, indem die äußere Wandfläche der Abgabeöffnungsplatte wasserabstoßend gemacht wird.
Bei dieser Behandlung der äußeren Wandfläche muß die Behandlung so durchgeführt werden, daß sie sich nicht auf die Innenfläche der Abgabeöffnung erstreckt, die tintenanziehend sein muß.
Die Behandlung, um die Außenfläche der Abgabeöffnung wasserabstoßend zu machen, wurde beim Stand der Technik durchgeführt, indem eine dünne Schicht eines Mittels, um die Oberfläche tintenabstoßend zu machen, auf die Oberfläche eines Transferelementes aufgebracht und die dünne Schicht auf die Oberfläche mit der Abgabeöffnung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes übertragen wurde.
Bei diesem Verfahren des Standes der Technik traten jedoch Probleme auf, die die Behandlung schwierig machten. Hierbei konnte das Mittel, um die Oberfläche wasserabstoßend zu machen, in den Innenabschnitt der Abgabeöffnung eindringen, die Übertragung konnte nicht in ausreichender Weise bewerkstelligt werden, oder es konnte sogar die wasserabstoßende Oberfläche nicht hergestellt werden, da sich das Transferelement verschlechterte.
Wie vorstehend beschrieben, ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf normalerweise mit feinen Tintenabgabeöffnungen, einem Tintenkanal und einem Tintenabgabeenergieerzeugungselement versehen, das an einem Teil des Tintenkanales vorgesehen ist.
Als Verfahren zur Herstellung eines solchen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem feine Nuten durch Fräsen, Ätzen etc. auf einem Substrat aus Glas, Metall etc. hergestellt und das mit der Nut versehene Substrat dann mit einem anderen geeigneten Substrat verbunden wird, um die Tintenkanäle im Kopf auszubilden.
Wenn eine Vielzahl von Tintenkanälen vorgesehen ist, stehen diese Kanäle in den meisten Fällen mit einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer in Verbindung und sind so ausgebildet, daß die Aufzeichnungsflüssigkeit auf glatte und ausreichende Weise den Flüssigkeitskanälen zugeführt werden kann.
Um eine ausreichende Menge an Aufzeichnungsflüssigkeit zuzuführen, die der Menge entspricht, die durch der Abgabe der Flüssigkeit in die Flüsssigkeitskanäle verbraucht wird, ist es wünschenswert, eine gemeinsame Flüssigkeitskammer vorzusehen, die ein Volumen besitzt, das ausreichend Raum in bezug auf die verbrauchte Menge zur Verfügung stellt. Mit einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer, deren Höhe im wesentlichen der Höhe des Tintenkanales entspricht, kann jedoch der Strömungswiderstand der Aufzeichnungsflüssigkeit nicht wesentlich kleiner gemacht werden, so daß daher trotz seines ausreichenden Volumens in manchen Fällen keine ausreichende Zufuhr an Aufzeichnungsflüssigkeit erreicht wird.
Man hat daher allgemein die Höhe der gemeinsamen Flüssigkeitskammer ausreichend größer ausgebildet als die Höhe des Flüssigkeitskanales.
Bei dem Verfahren zur Ausbildung von feinen Nuten auf einem Substrat, wie beispielsweise aus Glas oder Metall, ist es jedoch schwierig, eine gemeinsame Flüssigkeitskammer herzustellen, die eine ausreichende Höhe relativ zur Höhe des Tintenkanales besitzt.
Es ist ebenfalls möglich, die Höhe der gemeinsamen Kammer größer zu machen, indem man den Ätzgrad der gemeinsamen Flüssigkeitskammer durch Wiederholen des Ätzvorganges über mehrere Male erhöht. Durch dieses Verfahren wird jedoch die Anzahl der Verfahrensschritte erhöht, so daß man hiermit den Anforderungen zur Kostenreduzierung oder Erhöhung der Produktivität nicht in ausreichender Weise gerecht werden kann.
Es ist daher üblich gewesen, den Abschnitt der gemeinsamen Flüssigkeitskammer separat herzustellen und diesen Abschnitt mit dem Ende des Tintenkanalabschnittes zu verbinden und auf diese Weise die gewünschte gemeinsame Flüssigkeitskammer zu bilden.
Bei diesem Verfahren kann auf einfache Weise eine gemeinsame Flüssigkeitskammer mit ausreichendem Volumen hergestellt werden, so daß dieses Verfahren somit in bezug auf das Betriebsverhalten des Tintenstrahlkopfes bevorzugt wird.
Dieses Verfahren des Verbindens von separaten Teilen ist jedoch mit Problemen der Erhöhung der Anzahl der Verfahrensschritte und der Absenkung der Produktivität verbunden. Es müssen daher immer noch Probleme gelöst werden, um eine Kostenreduzierung zu erreichen.
Ferner werden bei der Verwendung eines derartigen Verfahrens durch das Aushärten des Klebers Spannungen oder durch Schrumpfung begleitete Positionsverschiebungen hervorgerufen. Des weiteren tritt ein Lecken der Aufzeichnungsflüssigkeit infolge einer unvollständigen Abdichtung und ein Fließen des Klebers in den Flüssigkeitskanal oder in die gemeinsame Flüssigkeitskammer sowie ein Verstopfen in manchen Fällen auf.
Wie vorstehend beschrieben, stellt die gegenwärtig eingesetzte Aufzeichnungstechnik Anforderungen in bezug auf eine höhere Genauigkeit und eine höhere Geschwindigkeit. Infolge dieser Anforderungen wurden die Abgabeöffnungen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes feiner, die Dichte der Öffnungen wurde höher, und es wurde ferner eine Vielzahl von Öffnungsgruppen vorgesehen.
Für eine höhere Verdichtung wird der Abstand zwischen den Aufzeichnungspunkten enger. Um den Strömungsmittelwiderstand des Tintenkanales für eine höhere Geschwindigkeit geeignet zu machen, muß der Abstand zwischen den Öffnungen vergrößert werden.
Indem man einen breiten Abstand zwischen den Öffnungen wählt und die entsprechenden Abgabeöffnungen schief ausbildet, so daß die Abgaberichtungen der Aufzeichnungsflüssigkeit konvergieren, wird es möglich, eine sehr genaue Aufzeichnung durchzuführen. Bei dem entsprechenden Verfahren des Standes der Technik ist es jedoch schwierig, geringe Veränderungen im Abgabewinkel der entsprechenden Öffnungen auszuführen.
Wenn bei einem Aufzeichnungskopf, der eine Vielzahl von entsprechenden Öffnungsreihen für eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung oder eine Farbaufzeichnung besitzt, der Abstand zwischen den entsprechenden Öffnungsreihen groß ist, ist eine große Speichergröße erforderlich, um die Punktsignale zwischen den entsprechenden Öffnungsreihen einzustellen, wodurch die Kosten des Hauptdruckers steigen.
Die EP-A-309146, die am 15. September 1988 angemeldet und am 29. März 1989 veröffentlicht wurde, beschreibt einen Tintenstrahldruckkopf, der durch Verbinden einer Düsenplatte mit einem Druckkopf hergestellt wird. Die Düsen in der Düsenplatte werden durch Bestrahlen einer Fläche der Platte durch eine Maske mit UV-Strahlung erzeugt. Während der Düsenherstellung werden der Druckkopf, die damit verbundene Düsenplatte und die Maske verschwenkt, so daß die Düsen einen kleineren Bereich an der Fläche besitzen, an dem die Strahlung auftrifft, als auf der gegenüberliegenden Fläche. Auf diese Weise besitzt der Düsenaustritt einen kleineren Flächenbereich als der Düseneintritt.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfes zur Verfügung gestellt, der einen Tintenkanal mit einem Öffnungselement an einem Ende aufweist, das eine Öffnung besitzt, durch die abzugebende Tinte tritt. Das Verfahren umfaßt den Schritt der Ausbildung der Öffnung durch Bestrahlen des Öffnungselementes mit einem Laserstrahl, der auf eine Fläche des Öffnungselementes trifft, die der Fläche gegenüberliegt, an der die Tinte abgegeben werden soll.
Wahlweise Merkmale sind in den Ansprüchen 2 bis 22 angegeben.
Mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Mängel beim Stand der Technik überwunden. Es wird ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur Verfügung gestellt, der durch einfache Verfahren mit einer geringen Zahl von Schritten hergestellt werden kann und zuverlässig und billig ist. Des weiteren wird ein Herstellverfahren für einen derartigen Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Öffnungsplatte geschaffen, die in hoher Dichte und mit hoher Genauigkeit angeordnete Öffnungen aufweist. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenstrahlaufzeichnungskopf und dem entsprechenden Herstellverfahren wird die Beziehung zwischen der Öffnung und dem Tintenkanal unter Berücksichtigung des vorstehend erwähnten Problems in bezug auf die Öffnungsherstellung und die Verbindung der Öffnungsplatte mit der Deckplatte und der Heizplatte genau festgelegt.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf geschaffen, der ein verbessertes Abgabeverhalten aufweist, da die Öffnungen in einer eine Vielzahl von Materialarten umfassenden Öffnungsplatte ausgebildet werden.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur Verfügung gestellt, mit dem bei der Aufzeichnung die erforderliche Tintentröpfchenmenge und Abgabegeschwindigkeit auf stabile und ausreichende Weise erreicht werden können.
Es wird ein Herstellverfahren für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur Verfügung gestellt, mit dem die Tintenabgabeöffnung mit einem genauen Durchmesser und Abstand hergestellt und das auf kostengünstige Weise durchgeführt werden kann.
Mit diesem Herstellverfahren für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf können die vorstehend genannten Probleme gelöst werden, indem die Nuten für den Tintenkanal unter Verwendung eines Excimer-Lasers ausgebildet werden, nachdem die Deckplatte, die die Nut für die gemeinsame Kammer aufweist, geformt worden ist.
Erfindungsgemäß wird ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf geschaffen, der eine Öffnungsplatte mit hoher Dichte und hoher Genauigkeit besitzt. Des weiteren wird ein entsprechendes Herstellverfahren zur Verfügung gestellt, bei dem die Abgabeöffnungen mit unterschiedlichen Winkeln bei jeder Abgabeöffnung und bei jedem Kopf in einfacher Weise auf der Öffnungsplatte ausgebildet werden können und bei dem die Beziehung zwischen der Öffnung und dem Tintenkanal genau festgelegt werden kann.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes zur Verfügung gestellt, der einen mit einer Abgabeöffnung verbundenen Tintenkanal, ein Abgabeenergieerzeugungselement im Tintenkanal und eine Abgabeöffnungsplatte aufweist, die mit der Abgabeöffnung versehen und an der Endfläche des Tintenkanales befestigt ist, wobei die Tinte von der Abgabeöffnung abgegeben wird und die Abgabeöffnung durch Bestrahlen der Abgabeöffnungsplatte mit Excimer-Laserlicht geformt wird.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der einen mit einer Abgabeöffnung verbundenen Tintenkanal, ein im Tintenkanal angeordnetes Abgabeenergieerzeugungselement und eine Abgabeöffnungsplatte, die mit der Abgabeöffnung versehen und an einer Endfläche des Tintenkanales befestigt ist, aufweist, zur Verfügung gestellt. Die Tinte wird von der Abgabeöffnung abgegeben, die Abgabeöffnungsplatte wird an der Endfläche des Tintenkanales befestigt, bevor die Abgabeöffnung geformt wird, und die befestigte Abgabeöffnungsplatte wird dann mit Excimer-Laserlicht bestrahlt, um die Abgabeöffnung zu formen.
Erfindungsgemäß wird ein Flüssigkeitsabgabeaufzeichnungskopf geschaffen, der eine erste Basisplatte, die mit einem Abgabeenergieerzeugungselement versehen ist, eine zweite Basisplatte, die aus Kunstharz geformt und mit der ersten Basisplatte verbunden ist sowie eine Nut zur Ausbildung eines Flüssigkeitsströmungskanales aufweist, der der Lage des Abgabeenergieerzeugungselementes nach der Verbindung entspricht und mit einer Flüssigkeitsabgabeöffnung zur Aufzeichnung vor der Nut versehen ist, umfaßt, wobei die zweite Basisplatte ein Element aufweist, in dem die Abgabeöffnung ausgebildet ist, wobei dessen Dicke so ausgewählt ist, daß sie mindestens an der Stelle, an der die Abgabeöffnung ausgebildet ist, geringer ist.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes zur Verfügung gestellt, bei dem eine erste Basisplatte, die mit den Abgabeenergieerzeugungseinrichtungen versehen ist, und eine zweite Basisplatte zur Ausbildung eines Flüssigkeitsströmungskanales an einer Stelle, die der Stelle der Abgabeenergieerzeugungseinrichtungen entspricht, verbunden wird, wobei die Abgabeöffnung durch Bestrahlen eines Rohlings der zweiten, aus Kunstharz hergestellten Basisplatte, an der ein Plattenelement zur Ausbildung einer Flüssigkeitsabgabeöffnung zur Aufzeichnung einstückig befestigt ist, mit Excimer-Laserlicht geformt wird.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes geschaffen, der einen mit einer Abgabeöffnung verbundenen Tintenkanal, ein im Tintenkanal angeordnetes Abgabeenergieerzeugungselement zur Erzeugung von für die Abgabe der Tinte eingesetzter Energie und ein Element zur Ausbildung einer Abgabeöffnung aufweist, das mit der Abgabeöffnung versehen und an einer offenen Fläche befestigt ist, an der eine mit dem Tintenkanal in Verbindung stehende Öffnung angeordnet ist. Die Tinte wird durch die Abgabeöffnung abgegeben, um eine Aufzeichnung durchzuführen, die Abgabeöffnung am Element zur Ausbildung der Abgabeöffnung wird durch Bestrahlung mit Excimer-Laserlicht hergestellt, und die Seite, auf die das Excimer-Laserlicht trifft, wird an der offenen Fläche befestigt.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes geschaffen, der eine Basisplatte, die mit einem Abgabeenergieerzeugungselement zur Abgabe der Tinte versehen ist, eine Deckplatte, die einen ausgenommenen Abschnitt zur Ausbildung eines Tintenströmungskanales besitzt, der der Stelle des Abgabeenergieerzeugungselementes entspricht, wenn sie an der Basisplatte befestigt ist, und ein Element zur Ausbildung einer Abgabeöffnung aufweist, auf dem eine Abgabeöffnung, die mit dem Tintenkanal in Verbindung steht und die Tinte abgibt, ausgebildet ist. Bei diesem Verfahren wird Excimer- Laserlicht, das von der ausgenommenen Seite auftrifft, zur Ausbildung der Abgabeöffnung verwendet, nachdem die Deckplatte und das die Abgabeöffnung bildende Element einstückig miteinander verbunden sind.
Erfindungsgemäß wird ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf geschaffen, der ein Element zur Ausbildung einer Abgabeöffnung, das mit einer Abgabeöffnung zur Abgabe von Tinte versehen ist, einen Tintenkanal, der mit der Abgabeöffnung in Verbindung steht, und ein Abgabeenergieerzeugeungselement aufweist, das an einem Teil des Tintenströmungskanales angeordnet ist, um Energie zur Abgabe der Tinte zu erzeugen, wobei die Tinte abgegeben wird, um eine Aufzeichnung durchzuführen, und wobei das die Abgabeöffnung bildende Element geformt wird, indem eine Vielzahl von Elementen unterschiedlicher Materialarten zusammengestellt wird.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes werden eine Platte, die mit Nuten zur Ausbildung von Tintenkanälen versehen ist, welche einer Vielzahl von Tintenabgabeöffnungen entsprechen, und eine Basisplatte mit einem Abgabeenergieerzeugungselement, das an einem Teil der Tintenkanäle vorgesehen ist, verbunden, wobei die Nuten durch Bestrahlung mit Excimer-Laserlicht hergestellt werden.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes zur Verfügung gestellt, bei dem eine Platte, die mit Nuten zur Ausbildung von Tintenkanälen versehen ist, die einer Vielzahl von Abgabeöffnungen entsprechen, und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer zum Speichern der den Tintenkanälen zugeführten Tinte aufweist, und ein Basiselement, das ein Abgabeenergieerzeugungselement aufweist, das an einem Teil der Tintenkanäle angeordnet ist, miteinander verbunden werden, wobei das Basiselement, das die Nuten zur Ausbildung der gemeinsamen Kammer aufweist, durch Spritzgießen hergestellt wird und wobei die die Tintenkanäle bildenden Nuten durch Bestrahlen des Basiselementes mit Excimer-Laserlicht hergestellt werden.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes geschaffen, bei dem eine Vielzahl von Abgabeöffnungen durch Bestrahlung mit Excimer-Laserlicht hergestellt wird, wobei sich mindestens ein Einfallwinkel des Laserlichtes in bezug auf eine Fläche der Abgabeöffnungen von anderen Einfallwinkeln unterscheidet.
Von den beigefügten Figuren zeigen:
die Figuren 1A und 1B Ansichten zur Erläuterung des Zusammenbaues eines herkömmlich ausgebildeten Aufzeichnungskopfes;
Figur 2 eine auseinandergezogene schematische Ansicht der Konstruktion eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes;
die Figuren 3A bis 3C und 4A und 4B Ansichten der Konstruktion eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, bei dem eine Abgabeöffnungsplatte Verwendung findet;
Figur 5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Hauptabschnittes eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, bei dem eine Abgabeöffnungsplatte Verwendung findet;
die Figuren 6A und 6B Teilschnittansichten zur Erläuterung des Tintenabgabezustandes;
die Figuren 7A und 7B eine auseinandergezogene schematische Ansicht und eine schematische Ansicht zur Darstellung einer einen Aufzeichnungskopf enthaltenden Patrone;
die Figuren 8A und 8B eine Draufsicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine Heizplatte zeigen, welche für einen Aufzeichnungskopf geeignet ist;
Figur 9 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Öffnung;
Figur 10 eine perspektivische Ansicht, die die Beziehung zwischen einer Maske und einer Öffnungsplatte zeigt;
Figur 11 nunmehr entfallen;
Figur 12 nunmehr entfallen;
Figur 13 nunmehr entfallen;
Figur 14 nunmehr entfallen;
Figur 15 einen Schnitt durch eine Öffnung;
Figur 16 einen Schnitt durch eine Öffnung, die gemäß einem herkömmlichen Herstellverfahren gefertigt wurde;
Figur 17 einen Schnitt durch den Hauptkörper einer einen Aufzeichnungskopf bildenden Patrone;
die Figuren 18 und 19 nunmehr entfallen;
die Figuren 20 und 21 nunmehr entfallen;
Figur 22 nunmehr entfallen;
Figur 23 eine schematische Konstruktionsansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Öffnung unter Verwendung von Excimer- Laserlicht;
Figur 24 eine schematische Ansicht der Herstellung einer Öffnungsplatte;
Figur 25 einen Schnitt durch eine Öffnung und einen Tintenkanal eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes einer Ausführungsform;
Figur 26 eine schematische Ansicht der Herstellung einer Öffnungsplatte für eine andere Ausführungsform;
Figur 27 einen Schnitt, der das Herstellverfahren für die Öffnung gemäß der vorstehenden Ausführungsform zeigt;
Figur 28 einen Schnitt durch eine Öffnung und einen Tintenkanal der vorstehenden Ausführungsform;
Figur 29 nunmehr entfallen;
Figur 30 nunmehr entfallen;
Figur 31 nunmehr entfallen;
Figur 32 nunmehr entfallen;
Figur 33 nunmehr entfallen;
die Figuren 34 und 35 nunmehr entfallen;
Figur 36 nunmehr entfallen;
Figur 37 nunmehr entfallen;
die Figuren 38A bis 38B nunmehr entfallen;
Figur 39 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Rohlings für eine Deckplatte;
Figur 40 eine Ansicht, die eine Excimer-Laservorrichtung zur Herstellung eines Öffnungsplattenabschnittes zeigt;
die Figuren 41A und 41B Ansichten zur Erläuterung des Herstellverfahrens der Deckplatte bei der Vorrichtung der Figur 40;
Figur 42 eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Herstellung der Öffnung unter Verwendung von Excimer-Laserlicht;
die Figuren 43A und 43B eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht einer Deckplatte, mit der die Öffnungsplatte des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes einstückig ausgebildet ist;
Figur 44 eine perspektivische Ansicht des Hauptkörpers des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der durch Verbinden der Heizplatte und der Deckplatte der Figur 43 hergestellt wurde;
die Figuren 45A und 45B eine perspektivische Ansicht und einen Schnitt einer Deckplatte, mit der die Öffnungsplatte einer anderen Ausführungsform einstückig ausgebildet ist;
Figur 46 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Öffnung;
Figur 47 eine perspektivische Ansicht einer Kunstharzplatte, die nicht gefertigt wurde;
Figur 48 eine perspektivische Ansicht einer Deckplatte, die hergestellt wurde;
Figur 49 eine Ansicht zur Erläuterung der Materialentfernung durch den Excimer-Laser über eine Maske;
Figur 50 eine schematische Ansicht der durch die Bearbeitung der Figur 49 erhaltenen Nut;
Figur 51 eine schematische perspektivische Ansicht des Hauptkörpers des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der unter Verwendung der in Figur 48 gezeigten Deckplatte erhalten wurde;
Figur 52 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes;
Figur 53 eine perspektivische Ansicht der Maske und des Abgabeöffnungsformelementes der Figur 52;
Figur 54 nunmehr entfallen;
Figur 55 nunmehr entfallen;
Figur 56 eine schematische Ansicht eines Teiles eines Aufzeichnungskopfes;
Figur 57 eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes;
Figur 58A eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Auftreffenlassen eines Laserstrahles zur Ausbildung der Abgabeöffnung;
Figur 58B nunmehr entfallen;
Figur 59 eine schematische Darstellung, die eine Teilkonstruktion des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes zeigt;
die Figuren 60 und 61 Ansichten zur Darstellung des verbundenen oder zusammengebauten Zustandes des Aufzeichnungskopfkörpers; und
Figur 62 eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Tintenstrahldruckers zeigt, der unter Verwendung der in Figur 7 gezeigten Patrone hergestellt ist.
Es werden nunmehr Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert.
Die Figuren 7A und 7B zeigen eine schematische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes im demontierten und montierten Zustand, wobei ein Tintengehäuseabschnitt, der eine Tintenzuführquelle bildet, einstückig ausgebildet ist, um eine beseitigbare Einrichtung zu bilden.
In Figur 7A ist mit 100 eine Heizplatte bezeichnet, die einen elektrischen Heizwandler (Entladungsheizeinrichtung) und eine Verdrahtung von A1 etc. zur Zuführung von elektrischem Strom umfaßt, die durch eine Filmformtechnik auf einem Si-Substrat, das dem ersten Substrat 1 in Figur 1 entspricht, hergestellt ist. Der detaillierte Aufbau wird nachfolgend in Verbindung mit Figur 8 beschrieben. Mit 200 ist ein Verdrahtungssubstrat bezeichnet, das der Heizplatte 100 entspricht, wobei die entsprechende Verdrahtung beispielsweise über eine Drahtverbindung angeschlossen ist.
Mit 400 ist eine Deckplatte bezeichnet, die mit einer Trennwand und einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer zum Begrenzen des Tintenströmungskanales versehen ist. Die Platte entspricht dem zweiten Substrat 8 in Figur 1 und umfaßt ein Kunstharzmaterial, das einstückig mit einem Öffnungsplattenabschnitt ausgebildet ist. Ein Beispiel dieser Deckplatte 400 wird nachfolgend in Verbindung mit den Figuren 39 bis 41 beschrieben.
Mit 300 ist ein Lager, beispielsweise aus Metall, und mit 500 eine Druckfeder bezeichnet. Zwischen beiden befinden sich die Heizplatte 100 und die Deckplatte 400, wobei die Heizplatte 100 und die Deckplatte 400 durch die Druckkraft der Druckfeder 500 druckfixiert werden. Ein Ausführungsbeispiel wird in Verbindung mit den Figuren 60 und 61 beschrieben. Das Lager 300 sowie das Verdrahtungssubstrat 200 können miteinander verklebt werden etc. und auch so ausgebildet sein, daß sie den entsprechenden Montagestandard in bezug auf den Schlitten besitzen, um eine Abtastung des Kopfes zu ermöglichen. Das Lager 300 funktioniert auch als Element, das die Heizplatte 100 kühlt, indem es die beim Betrieb erzeugte Wärme abführt.
Mit 600 ist ein Zuführtank bezeichnet, der Tinte empfängt, die vom Tintenspeicherabschnitt, der die Tintenzuführquelle bildet, zugeführt wird. Dieser Zuführtank funktioniert als Untertank, der die Tinte zur gemeinsamen Flüssigkeitskammer führt, die durch Verbinden der Heizplatte 100 und der Deckplatte 400 gebildet wird. Mit 700 ist ein Filter bezeichnet, der an einer Stelle im Zuführtank 600 in der Nähe des Tintenzuführeinlasses zur gemeinsamen Flüssigkeitskammer angeordnet ist, und mit 800 ist ein Deckelelement des Zuführtanks 600 bezeichnet.
Mit 900 ist ein Absorber zur Imprägnation mit Tinte bezeichnet, der innerhalb des Patronenhauptkörpers 1000 angeordnet ist. Mit 1200 ist ein Zuführeinlaß zur Zuführung von Tinte in die Einheit bezeichnet, die die entsprechenden Abschnitte 100-800 aufweist, wie vorstehend beschrieben. Durch Injizieren von Tinte durch den Zuführeinlaß 1200 in dem Schritt vor der Anordnung der Einheit am Abschnitt 1010 des Patronenhauptkörpers 1000 kann der Absorber 900 mit Tinte imprägniert werden.
Mit 1100 ist ein Deckelelement des Patronenhauptkörpers bezeichnet, während mit 1400 eine Luftverbindungsöffnung bezeichnet ist, die am Deckelelement vorgesehen ist, um eine Verbindung mit der Luft herzustellen. Mit 1300 ist ein flüssigkeitsabstoßendes Material bezeichnet, das innerhalb der Luftverbindungsöffnung 1400 angeordnet ist und über das ein Lecken von Tinte durch die Luftverbindungsöffnung 1400 verhindert werden kann.
Nach Beendigung der Tintenfüllung durch den Zuführeinlaß 1200 wird die die entsprechenden Teile 100-800 umfassende Einheit am Abschnitt 1010 angeordnet, so daß sie mit diesem übereinstimmt. Diese Übereinstimmung oder die entsprechende Befestigung kann zu diesem Zeitpunkt beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der am Patronenhauptkörper 1000 vorgesehene Vorsprung 1012 mit dem Loch 312 in Eingriff gebracht wird, das am Lager 300 vorgesehen ist, so daß die in Figur 7B gezeigte Patrone vervollständigt wird.
Die Tinte wird vom inneren Teil der Patrone durch den Zuführeinlaß 1200, das am Lager 300 vorgesehene Loch 320 und den an der Rückseite in Figur 7A des Zuführtanks 600 vorgesehenen Einführeinlaß in den Zuführtank 600 eingeführt. Nachdem die Tinte den inneren Teil passiert hat, strömt sie vom Abgabeauslaß in die gemeinsame Flüssigkeitskammer durch ein geeignetes Zuführrohr und den Tinteneinführeinlaß 420 der Deckplatte 400. Am Verbindungsabschnitt für die Tintenzuführung der vorstehend beschriebenen Art ist beispielsweise eine Packung aus Silikonkautschuk, Butylkautschuk etc. vorgesehen, wodurch eine Dichtung für den Tintenzuführkanal gebildet wird.
Die Figuren 8A und 8B zeigen eine Draufsicht auf die Heizplatte 100 und eine vergrößerte Teilansicht derselben.
In Figur 8A ist mit 101 das Heizplattensubstrat und mit 103 der Entladungsheizabschnitt bezeichnet. Mit 104 ist eine Klemme bezeichnet, die über eine Drahtverbindung mit der Außenseite in Verbindung steht. Mit 102 ist ein Temperatursensor bezeichnet, der am Entladungsheizabschnitt 3 etc. ausgebildet ist, und zwar nach dem gleichen Filmherstellverfahren wie für den Entladungsheizabschnitt 103 etc. Figur 8B ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnittes B einschließlich des Sensors 102 in Figur 8A. Mit 105 und 106 ist eine Entladungsheizeinrichtung sowie eine Verdrahtung bezeichnet. Mit 108 ist eine Heizeinrichtung zum Erhitzen des Kopfes bezeichnet.
Der Sensor 102 ist durch das gleiche Filmerzeugungsverfahren hergestellt wie andere Abschnitte und besitzt daher eine extrem hohe Genauigkeit. Er kann aus einem Material hergestellt werden, dessen elektrische Leitfähigkeit sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, wie beispielsweise Aluminium, Titan, Tantal, Tantalpentoxid, Niob etc., die die Materialien der anderen Abschnitte darstellen. Beispielsweise ist hiervon Titan ein Material, das zwischen beiden Teilen angeordnet werden kann, um das Klebevermögen zwischen der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht, die das Elektrizitäts-Wärme-Wandlerelement bildet, und der Elektrode zu verbessern, Tantal ist ein Material, das am oberen Abschnitt angeordnet werden kann, um den Kavitationswiderstand der Schutzschicht auf der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht zu verbessern. Um die Schwankungsbreite im Verfahren geringer zu machen, wird eine deutliche Leitungsbreite gewählt. Um den Einfluß des Widerstandes der Verdrahtung etc. kleiner zu machen, wird eine Zick-Zack-Form gewählt, um hierdurch einen höheren Widerstand zu erhalten.
Bei dem in den Figuren 7A und 7B gezeigten Aufzeichnungskopf sollte die Öffnungsplatte in wünschenswerter Weise eine Dicke von etwa 10 bis 50 um besitzen. Im Hinblick auf die Materialkosten und die Tintenfestigkeit des Materiales der Öffnungsplatte können Filmmaterialien aus thermoplastischen Harzen, wie Polyetherketon, Polyimid, Polyethersulfon etc., verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel findet ein Film aus einem Polyetheretherketon (PEEK) mit einer Dicke von 25 um Verwendung.
Bei der Herstellung einer Öffnungsplatte wird zuerst das vorstehend beschriebene Filmmaterial in eine für die Öffnungsplatte erforderliche Größe geschnitten. Als nächstes wird durch Verwendung eines Excimer-Lasers von KrF, der eine UV-Strahlung einer Wellenlänge von 248 nm abgibt, die Herstellung der Öffnung mit Hilfe einer in Figur 9 gezeigten Vorrichtung durchgeführt.
Bei dem Excimer-Laser handelt es sich um einen Laser, der eine oszillierende UV-Strahlung abgeben kann und solche Vorteile besitzt, wie hohe Festigkeit, gute Monochromatizität, gute Richtungseigenschaften, die Fähigkeit einer Kurzimpulsoszillation, und die Fähigkeit, die Energiedichte durch Fokussierung mit einer Linse sehr groß zu machen.
Bei einem Excimer-Laser handelt es sich um eine Vorrichtung, die durch eine Entladungserregung eines Gasgemisches aus einem Edelgas und Halogen eine oszillierende UV- Strahlung mit kurzen Impulsen (15-35 ns) abgeben kann. Kr- F-, Xe-Cl- und Ar-F-Laser werden häufig verwendet. Die Oszillationsenergie dieser Laser kann einige 100 mJ/Impuls betragen, und die Impulswiederholungsfrequenz kann 30-100 Hz betragen.
Wenn die UV-Strahlung mit kurzen Impulsen und hoher Luminanz, wie die von einem Excimer-Laser, auf eine Polymerharzfläche trifft, tritt der ablative Fotozersetzungsprozeß (APD) auf, bei dem der bestrahlte Abschnitt zersetzt und unter Begleitung einer Plasmaemission und eines Aufprallschalls sofort zerstäubt wird. Durch diesen Prozeß wird die Bearbeitung des Polymerharzes möglich gemacht.
Beim Bearbeiten wird die Genauigkeit eines Excimer-Lasers mit der von anderen Lasern verglichen. Wenn ein Polyimid (PI)-Film mit einem KrF-Laser als Excimer-Laser und einem YAG-Laser sowie einem CO&sub2;-Laser bestrahlt wird, können schöne Löcher durch den KrF-Laser geöffnet werden, da das wellenlängenabsorbierende Licht von PI im UV-Bereich liegt. Die Randfläche wird jedoch durch einen YAG-Laser auf gerauht, der nicht im UV-Bereich liegt, obwohl hiermit Löcher geöffnet werden können. Krater um das Loch herum werden durch einen CO&sub2;-Laser hergestellt, der IR-Strahlung abgibt.
Auch Metalle, wie beispielsweise SUS etc., opake Keramiken, Si etc. werden durch die Bestrahlung mit einem Excimer-Laser in Luftatmosphäre nicht beeinflußt und können daher als Maskenmaterial beim Arbeiten, mit einem Excimer-Laser verwendet werden.
Figur 9 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung der Herstellung einer Öffnung mit Hilfe eines derartigen Excimer-Lasers. In Figur 9 ist mit 210 ein Excimer-Laser, mit 211 eine Linse zum Fokussieren des vom Excimer-Laser 210 abgegebenen Laserstrahles 212 und mit 209 eine Maske bezeichnet, die zwischen dem Excimer-Laser 210 und der Öffnungsplatte angeordnet ist. Mit 240 ist eine Öffnungsplatte bezeichnet, auf der die Öffnungen hergestellt werden sollen.
Figur 10 ist eine perspektivische Ansicht, die die Einzelheiten der Maske 209 und der Öffnungsplatte 240 zeigt. Auf der Maske 209 sind transparente Abschnitte 291 vorgesehen, die den Stellen entsprechen, an denen die Öffnungen der Öffnungsplatte 240 hergestellt werden sollen, so daß der Laserstrahl 212 durch diese Abschnitte hindurchtreten kann. Durch Ausbildung eines Musters, das für die Öffnungen auf der Maske 209 erforderlich ist, kann dieses Muster somit in den Film für die Öffnungsplatte eingearbeitet werden.
Wie in Figur 10 gezeigt, ist eine Vielzahl von Öffnungen vorhanden. Diese sind jedoch nur schematisch gezeigt. Praktisch wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine Maske verwendet, die Öffnungen von 360 TPI φ 33 um besitzt, welche linear benachbart zueinander angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform werden die Öffnungen durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl 212 durch die Maske 209 auf der Platte 40 hergestellt. Das Maskenmaterial sollte vorzugsweise durch die Wärme der Laserbestrahlung nicht beeinflußt werden. Beispielsweise kann hierzu ein Material mit kleinem Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet werden, wie ein metallisches Material aus Be-Cu etc.
Die gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren auf der Öffnungsplatte hergestellte Öffnung ist frei von abnormen Verformungen am Umfangsabschnitt der Öffnung, die durch die Verwendung eines CO&sub2;-Lasers und eines YAG-Lasers auftreten. Eine der Maske entsprechende Kreisform wird sehr schön von der Oberfläche bis zur Rückseite des Filmes ausgebildet.
Die Vergleichsergebnisse zwischen den Konstruktionsvorgaben und den Abmessungen in der Öffnungsplatte nach der Herstellung mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1 Konstruktionsvorgabe (um) Abmessung nach Laserbearbeitung (um) Fehler (um) Abstandsvarianz Lochdurchmesser
Wie aus einem Vergleich aus dieser Tabelle 1 hervorgeht, wird mit einer Herstellung der Öffnung durch einen Excimer-Laser eine ausreichende Genauigkeit erreicht, um das Betriebsverhalten des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes weiter zu verbessern. Darüber hinaus kann hierbei eine einfache Herstellungsweise verwirklicht werden.
Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die Öffnung durch Herstellung mit dem Excimer-Laser eine bevorzugtere Form erhält.
Wie in Figur 15 gezeigt, erhält bei diesem Ausführungsbeispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes die Öffnung eine Form, die an der Spitze, die näher zum Austritt der Öffnung 241 als zum Tintenkanal 402 angeordnet ist, enger ist. Da diese Form mit dem Herstellverfahren des Standes der Technik jedoch nur schwierig realisiert werden kann, wurden die meisten Formen des Standes der Technik zylindrisch ausgebildet, wie in Figur 16 gezeigt.
Durch Verwendung eines Excimer-Lasers und durch Ausnutzung des speziellen Merkmals, daß die Form des Lochs durch Veränderung der Position des Brennpunktes variiert werden kann, indem die Fokussierlinse während der Bestrahlung nur der Öffnungsplatte graduell bewegt wird, kann auch die in Figur 15 dargestellte Öffnungsform hergestellt werden.
Figur 17 ist eine Schnittansicht eines Tintenkanales des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. In Figur 17 ist mit 40a eine Platte einer Öffnungsplatte bezeichnet, die zwei Arten von Materialien aufweist, während mit 40b die andere Öffnungsplatte bezeichnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel findet als Material für die Platte 40a ein PI-Film mit einer Dicke von etwa 20 um Verwendung, während als Material für die Platte 40b ein Trockenfilm mit einer Dicke von etwa 20 um (SE-320, hergestellt von der Firma Tokyo Ohka K.K.) Verwendung findet, um den PI-Film 45a mit der Öffnungsfläche zu verbinden, an der die Öffnungen der Tintenkanäle angeordnet sind.
Die in Figur 17 dargestellte Form, deren Durchmesser in Richtung auf das Spitzenende geringer wird, bewirkt eine ansteigende Abgabegeschwindigkeit und darüber hinaus, daß die Abgaberichtung konstant gehalten wird, was zu einer Verbesserung der Qualität des aufgezeichneten Bildes führt.
Figur 23 zeigt die Art und Weise, in der die Herstellung der Öffnung mit Hilfe eines Excimer-Laserstrahles auf der Öffnungsplatte aus einem Kunstharzfilm bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Die gleichen Elemente wie in Fiugr 9 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Figur 23 ist mit 210 eine Laseroszillationsvorrichtung zum Oszillieren eines KrF- Excimer-Laserstrahles, mit 212 ein Impulslaserstrahl mit einer Wellenlänge von 248 mm und einer Impulsbreite von etwa 15 msec, der von der Laseroszillationsvorrichtung 210 abgegeben wird, mit 211 eine synthetische Quarzlinse zum Konvergierenlassen des Laserstrahles 212 und mit 209 eine Projektionsmaske bezeichnet, die Aluminium zum Abschirmen des abgeschiedenen Laserstrahldampfes aufweist, wobei eine Vielzahl von Löchern mit einem Durchmesser von 133 um und einem Abstand von 212 um vorgesehen ist, um ein Öffnungsmuster zu bilden. Mit 40 ist ein Öffnungsplattenelement bezeichnet, das einen Film aus Polyethersulfon (PES) umfaßt, der eine Dicke von 4 um aufweist und mit einer 6 um dicken klebrigen Schicht versehen ist sowie eine 25 um dicke Mylar-Schicht aufweist.
Figur 24 ist eine vergrößerte Schnittansicht des in Figur 23 gezeigten Öffnungsplattenelementes. In Figur 24 ist mit 12B ein PES-Film, der die Öffnungsplatte bildet, mit 13B eine klebrige Schicht als Klebemittel und mit 17B eine Mylar-Schicht bezeichnet. In diesem Fall sind auf der Seite, auf der der Laserstrahl auf den PES-Film 12B trifft, der durch Durchführung des Laserstrahles 212 durch die Maske 209 zur Öffnungsplatte wird, Öffnungen von 3 um in einem Abstand von 70 um ausgebildet. Nach Bestrahlung des Öffnungsplattenelementes 40 mit dem Laserstrahl, um den in Figur 24 dargestellten Zustand herzustellen, wird die Öffnungsplatte 12B, die durch Abziehen der Mylar- Schicht 17B erhalten wird, mit der Mündungsseite des Tintenkanales verbunden, um den Haupttintenstrahlaufzeichnungskopf zu vervollständigen.
Figur 25 zeigt eine Schnittansicht des auf diese Weise erhaltenen Hauptaufzeichnungskopfes. Wie man durch einen Vergleich zwischen Figur 25 und der Schnittansicht des in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Hauptaufzeichnungskopfes des Standes der Technik feststellen kann, verjüngt sich die bei diesem Ausführungsbeispiel erhaltene Form, wobei sie sich in der Richtung entgegengesetzt zur Abgaberichtung erweitert, da die Seite der Öffnungsplatte, auf die der Laserstrahl trifft, mit der Mündungsfläche des Tintenkanales verbunden ist. Mit einer derartigen Form werden die Abgabegeschwindigkeit und die abgegebene Tintenmenge auf stabile Weise erhöht, so daß die Qualität des aufgezeichneten Bildes verbessert wird.
Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel mit Verwendung eines Trockenfilmes (Tokyo Ohka, SE 320) als Material der Öffnungsplatte in Verbindung mit den Figuren 26 bis 28 beschrieben. Der Laserstrahl, das optische System und die Projektionsmaske entsprechen denen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels.
Figur 26 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnittes, in dem der Laserstrahl 212 auf den Film trifft. In Figur 26 ist mit 18B ein die Öffnungsplatte bildender Trockenfilm, mit 19B ein einen Polyether aufweisender Schutzfiln und mit 20B ein Mylar-Film bezeichnet.
Bei dieser Ausführungsform wird nach der ersten Bestrahlung mit dem Laserstrahl 212 die Öffnungsplatte des durch Abziehen des Schutzfilmes 19B gewonnenen Trockenfilmes mit der Mündungsfläche des Tintenkanales verbunden (Figur 27).
Als nächstes wird der Mylar-Film abgezogen, um den in Figur 28 dargestellten Zustand herzustellen. Die Öffnungsplatte 18B des verbundenen Trockenfilmes wird von der Abgaberichtungsseite her mit UV-Strahlung beaufschlagt, um ein Fotohärten zu bewirken und auf diese Weise den Haupttintenstrahlaufzeichnungskopf zu vervollständigen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Form der Öffnung erhalten, die sich in der Richtung entgegengesetzt der Tintenabgaberichtung erweitert.
Figur 39 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Deckplattenmateriales zur Ausbildung der Deckplatte 400 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Das Deckplattenmaterial 400' besitzt eine gewünschte Zahl von Tintenkanalnuten 411, 412, ... (zwei in der Figur) und einen einstückig damit ausgebildeten Öffnungsplattenabschnitt 404.
Bei dem in Figur 39 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Deckplattenmaterial 400' gleichzeitig und einstückig mit dem Öffnungsplattenabschnitt 404 geformt, indem ein eine ausgezeichnete Tintenfestigkeit aufweisendes Harz verwendet wird, wie beispielsweise Polysulfon, Polyethersulfon, Polyphenylenoxid, Polypropylen etc. Der Öffnungsplattenabschnitt 404 kann auch aus dem gleichen Harzmaterial wie der Hauptkörperabschnitt des Deckplattenmateriales 400' geformt sein oder aus einer anderen Art Harzmaterial bestehen, das getrennt vom Hauptabschnitt des Deckplattenmateriales 400' hergestellt und in die Form zum Einsatzgießen eingeführt werden kann.
Für die Tintenströmungskanalnut kann das Harz mit einer Form geformt werden, die ein umgekehrtes Muster aufweist, das beispielsweise durch Fräsen etc. hergestellt wird. Auf diese Weise können die Strömungskanalnuten 411, 412 an der Deckplatte 400 ausgebildet werden.
Die auf diese Weise einstückig geformte Öffnungsplatte 404 besitzt eine Dicke von etwa 50 bis 100 um beim Formen. Obwohl die Öffnung auch in diesem Zustand geformt werden kann, sollte jedoch praktisch die Strömungskanallänge dieses Abschnittes in wunschenswerter Weise 20 um oder weniger betragen. Wenn die Strömungskanallänge von der Entladungsheizeinrichtung 101A groß ist, wird nämlich hierdurch das Abgabevermögen beeinflußt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird daher insbesondere der Abschnitt über dem Bereich, in dem Öffnungen ausgebildet werden sollen, die den Nuten 411, 412 des Öffnungsplattenabschnittes 404 entsprechen, dünn ausgebildet, bevor die Öffnungen geformt werden. Zur Herstellung wurde bei diesem Ausführungsbeispiel ein Excimer-Laser verwendet.
Figur 40 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung der Bearbeitung unter Verwendung eines derartigen Excimer-Lasers. Mit 450 ist ein Excimer-Laser-Oszillator (in diesem Ausführungsbeispiel ein Kr-F- Excimer-Laser-Oszillator) und mit 451 eine Linse mit beispielsweise einem f-Wert von 500 mm zum Konvergierenlassen des Laserstrahles 452 bezeichnet. 453 ist eine Maske, die eine Al-Platte etc. mit einer Dicke von beispielsweise 1 mm aufweist, welche ein Lochmuster besitzt, das dem zu bearbeitenden Abschnitt entspricht. Das Deckplattenmaterial 400' ist auf angemessene Weise angeordnet, so daß die zu bearbeitende Fläche durch den Laserstrahl über die Linse 451 und die Maske 453 bestrahlt werden kann.
Um den Öffnungsplattenabschnitt 404 dünn zu machen, wird der vom Kr-F-Excimer-Laseroszillator 450 abgegebene Laserstrahl durch die Maske 453, die ein Loch von beispielsweise Rechteckform aufweist, auf die Öffnungsplatte 404 geführt. Die Öffnungsplatte 404 wird dünn, da nur der Abschnitt bearbeitet wird, der vom Excimer-Laser bestrahlt wird.
Figur 41A zeigt einen solchen Zustand, wobei 465 der durch die Bearbeitung hergestellte Nutabschnitt ist. Indem die Leistung des Lasers und die Arbeitszeit in angemessener Weise gesteuert wird, kann die Dicke dieses Abschnittes auf etwa 10-20 um eingestellt werden.
Als nächstes wird die Öffnungsplatte 404 der Behandlung unterzogen, um sie flüssigkeitsabstoßend zu machen, da die flüssigkeitsabstoßend gemachte Oberfläche nicht durch überschüssige Tinte etc. benetzt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde als flüssigkeitsabstoßendes Mittel das von der Firma Dainippon Ink hergestellte Mittel DEFENSA verwendet, das mit dem Mittel Difreon S-3 von der Firma Daikin auf 1 % verdünnt worden war. Zum Aushärten des flüssigkeitsabstoßenden Mittels wird eine UV-Licht-Bestrahlung durchgeführt.
Als nächstes werden durch Bearbeitung mit dem Excimer-Laser Öffnungen hergestellt, die den Strömungskanälen entsprechen.
Somit kann die in Figur 41B gezeigte Deckplatte 400 erhalten werden. In Figur 41B sind zur besseren Darstellung nur vier Öffnungen (Strömungskanäle) gezeigt.
Auch die Nuten 411, 412 für die Strömungskanalerzeugung und der gemeinsame Flüssigkeitskammerabschnitt können mit dem Excimer-Laser hergestellt werden. Diese Teile können jedoch auch nach Ausbildung der Abgabeöffnungsabschnitte erzeugt werden. Auch wenn die Länge des Strömungskanales vor der Entladungsheizung keine Probleme aufwirft, muß der Öffnungsplattenabschnitt 404 in Abhängigkeit vom jeweiligen Aufbau nicht unbedingt dünn ausgebildet sein.
Dann wird die Heizplatte 100 gegen die Öffnungsplatte 404 gestoßen, wie gestrichelt dargestellt, um hiermit verbunden zu werden, so daß auf diese Weise ein Hauptaufzeichnungskopf erhalten wird.
Da bei einer solchen Ausgestaltung keine Übereinstimmung oder Verklebung zwischen der Deckplatte und der Öffnungsplatte wie beim Stand der Technik erforderlich ist, tritt überhaupt kein Übereinstimmungsfehler oder kein Rutschen während der Klebung auf. Die Zahl der fehlerhaften Produkte wird hierdurch reduziert und die einzelnen Verfahrensschritte werden verkürzt, was zur Verbesserung der Produktivität und zum Absenken der Kosten des Aufzeichnungskopfes beiträgt. Da kein Klebeschritt zwischen der Deckplatte und der Öffnungsplatte vorgesehen ist, besteht keine Gefahr eines Verstopfens der Öffnungen oder Tintenströmungskanäle durch Einfließen des Klebers. Da ferner die Position der Strömungskanalrichtung festgelegt werden kann, indem man die Heizplatte 100 gegen die Endfläche auf der zu der Endfläche auf der Abgabeseite des Öffnungsplattenabschnittes 404 gegenüberliegenden Seite stößt, während die Heizplatte 100 und die Deckplatte 400, die einstückig mit dem Öffnungsplattenabschnitt 404 ausgebildet ist, miteinander verbunden werden, kann der gesamte Ausrichtungsschritt und Montageschritt einfacher durchgeführt werden. Ferner besteht keine Gefahr eines Abblätterns der Öffnungsplatte wie beim Stand der Technik.
Figur 42 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Öffnung mit Hilfe eines Excimer-Laserstrahles auf der einstückig mit der Deckplatte ausgebildeten Öffnungsplatte hergestellt wird. Die gleichen Elemente wie in Figur 40 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Figur 40 ist mit 450 eine Laseroszillationsvorrichtung zum Oszillieren eines KrF- Excimer-Laserstrahles, mit 452 ein gepulster Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 248 nm und einer Pulsbreite von etwa 15 nsec, der von der Laseroszillationsvorrichtung 450 abgegeben wird, mit 451 eine synthetische Quarzlinse zum Konvergierenlassen des Laserstrahles 452 und mit 453 eine Projektionsmaske bezeichnet, die mit Aluminium versehen ist, mit dem der abgeschiedene Laserstrahldampf abgeschirmt werden kann, wobei eine Vielzahl von Löchern mit einem Durchmesser von 133 um in einem Abstand von 212 um angeordnet ist, um ein Öffnungsmuster zu bilden.
Figur 43A zeigt ein Ausführungsbeispiel der Deckplatte 457 gemäß diesem Beispiel.
Die Deckplatte 457 besitzt bei diesem Ausführungsbeispiel eine gewünschte Zahl von Tintenkanalnuten 464 und Tintenabgabeöffnungen 466, die auf der Öffnungsplatte 460 ausgebildet sind (in der Figur sind nur zwei gezeigt), sowie einen einstückig damit ausgebildeten Öffnungsplattenabschnitt 460.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 43A wird das Deckplattenmaterial 457 gleichzeitig und einstückig mit der Öffnungsplatte 460 geformt, indem ein Harz verwendet wird, das eine ausgezeichnete Tintenfestigkeit besitzt, wie Polysulfon, Polyethersulfon, Polyphenylenoxid, Polypropylen etc.
Als nächstes werden die Verfahren zur Ausbildung der Tintenkanalnut 464 und der Öffnung 466 beschrieben.
Was die Tintenkanalnut betrifft, so kann eine Form verwendet werden, die eine feine Nut mit umgekehrtem Muster aufweist, die beispielsweise durch Fräsen etc. hergestellt wurde. Mit Hilfe dieser Form kann die Flüssigkeitskanalnut 464 an der Deckplatte 457 ausgebildet werden.
Was die Ausbildung der Öffnung innerhalb der Form anbetrifft, so wird das Formen in der Form in einem Zustand durchgeführt, in dem keine Öffnung 466 vorhanden ist, und mit einer Laservorrichtung wird ein Excimer-Laserstrahl auf die Stellen gerichtet, an denen Öffnungen ausgebildet werden sollen, und zwar von der Tintenkanalseite her auf der Öffnungsplatte 10, wie in Figur 42 dargestellt. Hiernach erfolgt eine Entfernung und Verdampfung des Harzes, um die Öffnungen 466 auszubilden.
Einzelheiten zur Öffnungsherstellung sind in der Figur 43B gezeigt. Wie aus Figur 43B hervorgeht, wird der Excimer- Laserstrahl 452 auf die Öffnungsplatte 460 durch die Maske 453 von der Tintenkanalseite 464 aus gerichtet, wie vorstehend beschrieben. Der Excimer-Laser 452 konvergiert mit einem Winkel von θ&sub1; = 2º auf einer Seite relativ zur optischen Achse 463, wobei die Vertikalrichtung der Öffnungsplatte 460 mit der optischen Achse 463 einen Winkel von θ&sub2; = 10º bildet.
Durch Auftreffen des Laserstrahles von der Tintenkanalseite wird somit der Querschnittsbereich der eine sich verjüngende Form aufweisenden Öffnung in Abgaberichtung reduziert.
Figur 44 zeigt eine perspektivische Ansicht des Hauptaufzeichnungskopfes, der durch Verbindung der Heizplatte 458 und der Deckplatte 457 in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt wurde.
Wie in Figur 44 gezeigt, wird die Heizplatte 458, die die Entladungsheizeinrichtung 101A etc. aufweist, mit der Öffnungsplatte 460 verbunden, um den Hauptaufzeichnungskopf zu erhalten. Da bei einer derartigen Konstruktion, wie vorstehend beschrieben, keine Ausrichtung oder Klebung zwischen der Deckplatte und der Öffnungsplatte erforderlich ist, wie beim Stand der Technik, tritt überhaupt kein Ausrichtungsfehler oder kein Rutschen beim Verkleben auf, so daß die Zahl von fehlerhaften Produkten reduziert wird und die einzelnen Schritte verkürzt werden. Dies trägt zur Erhöhung der Produktivität und zum Absenken der Kosten des Aufzeichnungskopfes bei. Da ferner kein Verkleben zwischen der Deckplatte und der Öffnungsplatte stattfindet, besteht keine Gefahr eines Verstopfens der Öffnungen oder der Tintenströmungskanäle durch Einfließen von Kleber. Da ferner die Lage der Strömungskanalrichtung festgelegt werden kann, indem die Heizplatte 448 gegen die Endfläche auf der der Endfläche an der Abgabeseite der Öffnungsplatte 460 gegenüberliegenden Seite während des Verbindens der Heizplatte 458 und der einstückig mit der Öffnungsplatte 460 ausgebildeten Deckplatte 460 gestoßen wird, können die Ausrichtung und Montage insgesamt einfacher durchgeführt werden. Ferner besteht keine Gefahr eines Abblätterns der Öffnungsplatte wie beim Stand der Technik.
Die Figuren 45A und 45B zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden ErRfindung. Es handelt sich hierbei um eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht einer Deckplatte, die mit einer einstückig damit ausgebildeten Öffnungsplatte versehen ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Bestrahlungswinkel, nämlich θ&sub2;, wie vorstehend beschrieben, 45º entsprechend den Formen der Deckplatte und der Öffnungsplatte. Wenn somit der Laserstrahl von der Tintenkanalseite auftrifft, wird sein Bestrahlungswinkel entsprechend der Form der Deckplatte etc. variiert.
Die nachfolgende Tabelle zeigt einen Vergleich der Ergebnisse bei Durchführung einer Aufzeichnung mit den Aufzeichnungsköpfen der vorstehend beschriebenen beiden Ausführungsbeispiele und des in Figur 46 gezeigten Aufzeichnungskopfes des Standes der Technik. Tabelle Tröpfchenabgabegeschwindigkeit (Durchschnitt von 10 Köpfen) Aufzeichnungsergebnis Beispiel (Figur 43) Beispiel (Figur 45) Bezugsbeispiel (Figur 46) gut zufriedenstellend
Wie aus der vorstehenden Tabelle hervorgeht, steigt bei Verwendung des Aufzeichnungskopfes gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Abgabegeschwindigkeit auf das 2-fache oder mehr, so daß die Abgabegenauigkeit des Tröpfchens verbessert werden kann und ein gutes Aufzeichnungsergebnis erzielt wird. Wenn man eine derartige Öffnungsform wie bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet, wird das Volumen der abgegebenen Flüssigkeit größer, was zu besseren Ergebnissen in bezug auf die Aufzeichnungsdichte führt.
Bei den vorstehend erwähnten zwei Ausführungsbeispielen werden die Öffnungsplatte und die Deckplatte einstückig miteinander verbunden. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Der gewünschte Effekt kann natürlich auch dadurch erreicht werden, daß ein getrenntes Verbinden mit der Deckplatte stattfindet, und daß dann die Öffnungen in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt werden.
Figur 47 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel der in Figur 7 gezeigten Deckplatte 400 zeigt, wobei die Nut 403 für eine gemeinsame Flüssigkeitskammer und die Nut 402 (gestrichelte Linie) für einen Tintenkanal dargestellt sind und die Deckplatte 400 ein Kunstharzformteil ist. Als Kunstharzmaterial können Polyethersulfon und Polyetheretherketon Verwendung finden, die eine ausgezeichnete Tintenfestigkeit besitzen. Das Formen der Deckplatte 400 wird mit Hilfe einer im Handel erhältlichen Spritzgießmaschine und einer Form der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform durchgeführt.
Nach Beendigung des Spritzgießens und nach Ausrichtung der Maske 453, die einen transparenten Abschnitt 713 und einen nicht transparenten Abschnitt 714 aufweist, der dem Muster des Tintenkanales entspricht, zu dem Laserstrahl 452 des Excimer-Lasers, wie in Figur 49 gezeigt, wird die in Figur 47 dargestellte Kunstharzformfläche entfernt und mit dem Laserstrahl eliminiert, der den transparenten Abschnitt der Maske durchdringt, so daß die in Figur 50 dargestellte Nutenform des Tintenkanales erhalten wird.
Der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Excimer-Laser ist ein KrF-Excimer-Laser. Es kann auch ein Arf-Excimer-Laser verwendet werden.
Als Maskenmaterial findet ein Quarzsubstrat Verwendung. Der opake Abschnitt 714 der Maske 453 wird durch Cr- Dampfabscheidung hergestellt. Die Breite 703 der Tintenkanalnut beträgt 32 um entsprechend einer Konstruktion mit 16 Abgabeöffnungen pro 1 mm, während die Breite 704 des nutenfreien Abschnittes 31, 5 um beträgt.
Durch Verwendung eines KrF-Excimer-Lasers des Typs Index 200, hergestellt von der Firma Lumonix, Kanada bei einer 360 Puls-Bestrahlung mit einer Energiedichte von 350 mJ/cm² pro Puls wurde eine Nutentiefe 705 von 30 um erzielt.
Durch das vor stehend beschriebene Verfahren wurde aus dem Kunstharzformteil der Figur 47 eine Deckplatte hergestellt, die einstückig damit ausgebildete feine Nuten für die Tintenkanäle aufwies, wie in Figur 48 gezeigt.
Als nächstes wird die Deckplatte 400 nach präzisem Waschen mit der Heizplatte 100 verbunden, die Energieerzeugungselemente 101A, wie Wärmeerzeugungselemente etc., aufweist, welche auf einem Substrat angeordnet sind, das aus Glas, Keramik, Si, Kunststoff oder Metall etc. bestehen kann, wie in Figur 51 gezeigt, um den Hauptkopf 780 herzustellen.
In der Figur ist mit 41 ein Tintenabgabeauslaß (Öffnung) im Hauptkopf 780 bezeichnet.
Figur 52 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, die die Art und Weise der Herstellung der Öffnung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel zeigt. In Figur 52 ist mit 450 eine Excimer-Lasererzeugungsvorrichtung, mit 451 eine Sammellinse für die von der Erzeugungsvorrichtung 450 abgegebenen Laserstrahlen 452, mit 453 eine zwischen der Erzeugungsvorrichtung 450 und der Öffnungsplatte angeordnete Maske, mit 40 eine Öffnungsplatte, auf der die Öffnung geformt werden soll, und mit 413 eine Sammellinse für den Laserstrahl bezeichnet, um die Abgabeöffnung auf der Öffnungsplatte durch Projektion mit Hilfe der Maske 453 herzustellen.
Figur 53 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Detail der Maske 453 und der Öffnungsplatte 40 zeigt. Auf der Maske 453 befindet sich ein transparenter Abschnitt 91, der einem Abschnitt entspricht, an dem die Öffnung der Öffnungsplatte 40 hergestellt werden soll, um den Laserstrahl durchzulassen. Im Detail wird das auf der Maske 453 vorgesehene Öffnungsmuster auf dem Film der Öffnungsplatte hergestellt.
In Figur 53 ist eine Vielzahl von Öffnungen gezeigt, wobei dies lediglich beispielhaft ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel findet eine Maske Verwendung, bei der Öffnungen von 360 DPI, φ 33 um linear Seite an Seite angeordnet sind. Bei dieser Konstruktion wird der Laserstrahl 452 über die Maske 453 zur Ausbildung der Öffnung auf die Platte 40 geführt. Es ist wünschenwert, daß die Maske durch die von der Laserstrahlung verursachte Wärmeenergie nicht beeinflußt wird. Aus diesem Grunde kann ein Material mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie beispielsweise ein Metall (beispielsweise Be-Cu), verwendet werden.
In der auf diese Weise hergestellten Öffnung der Öffnungsplatte befindet sich keine abnorme Verformung um die Öffnung herum. Es kann vielmehr eine genaue kreisförmige Gestalt, die exakt der entsprechenden Form der Maske entspricht, auf der Vorder- und Rückfläche ausgebildet werden, was mit einem CO&sub2;-Laser oder einem YAG-Laser nicht der Fall ist.
Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, gemäß dem die Öffnung eine besonders bevorzugte Form mit Hilfe eines Excimer-Lasers erhält.
Die Öffnung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt eine wünschenswerte Form, die an der Spitze, die näher zum Austritt der Öffnung 805 als zum Tintenkanal 804 angeordnet ist, enger ist. Da dies jedoch bei den Herstellverfahren des Standes der Technik nur mit Schwierigkeiten ermöglicht werden kann, sind die meisten Formen des Standes der Technik zylindrisch.
Mit Hilfe des Excimer-Lasers und unter Ausnutzung des speziellen Merkmals, daß die Form des Lochs variiert wird, indem die Lage des Brennpunktes durch allmähliches Bewegen der Sammellinse während der Bestrahlung nur bei der Bearbeitung der Öffnungsplatte verändert wird, kann eine Öffnung hergestellt werden, die eine konvergierende Form besitzt.
Der Hauptteil des in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Aufzeichnungskopfes ist in Figur 56 gezeigt. Kurz gesagt, der Winkel der auf der Öffnungsplatte 802 ausgebildeten Ausgabeöffnung 805 ist für jeden Flüssigkeitskanal 804 verschieden, so daß das Tröpfchen bei einer Krümmung der Abgaberichtung 807 für jede Abgabeöffnung 805 mit im wesentlichen dem gleichen Winkel fliegt wie der Abgabeöffnungswinkel. Aus diesem Grunde kann der Abstand d des auf der Aufzeichnungsfläche 806 aufgezeichneten Punktes kleiner gehalten werden als der Flüssigkeitskanalabstand d' des Aufzeichnungskopfes.
Im Vergleich zu dem Aufzeichnungskopf des Standes der Technik, der den gleichen Aufzeichnungsabstand und Abgabeöffnungsabstand besitzt, kann die Abgabeöffnungsbreite größer sein. Es ist ferner möglich, auch die Breite des Abgabeenergieelementes größer zu gestalten. Hierdurch kann die Energieausnutzung verbessert werden, um die Abgabegeschwindigkeit zu erhöhen. Da ferner der Querschnittsbereich des Flüssigkeitskanales vergrößert werden kann, wird eine glatte Zuführung von Tinte zum Flüssigkeitskanal erreicht, wodurch auch die Ansprechfrequenz verbessert werden kann. Schließlich kann insgesamt eine Verbesserung der Bildqualität erzielt werden.
Indem bei dem in Figur 56 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungskopf der Durchmesser der Abgabeöffnung am Außenseitenabschnitt kleiner gemacht wird als der der Abgabeöffnung am mittleren Abschnitt, kann die Geschwindigkeit des von der Abgabeöffnung am mittleren Abschnitt mit kürzerer Fluglänge des Tintentröpfchens abgegebenen Tintentröpfchens größer gemacht werden als die Geschwindigkeit des Tintentröpfchens, das von der Abgabeöffnung am Außenabschnitt mit längerer Fluglänge des Tintentröpfchens abgegeben wird. Daher kann die zeitliche Abstimmung der schließlich auf das Aufzeichnungsmedium abgegebenen Tintentröpfchen sehr einfach identisch gemacht werden, wenn die zeitliche Abstimmung der von den Abgabeöffnungen abgegebenen Tintentröpfchen und ihre Antriebskräfte für die entsprechenden Abgabeöffnungen gleich sind.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Abgabeöffnungswinkel der entsprechenden Abgabeöffnungen konvergierend ausgebildet. Falls erforderlich, können jedoch auch für die entsprechenden Abgabeöffnungen unterschiedlich ausgebildete Abgabewinkel vorgesehen werden.
Beispielsweise ist es möglich, den vorstehend erwähnten Einfallwinkel anders auszubilden als den Winkel zwischen der Ebene, die vertikal zu der vorstehend erwähnten Abgabeöffnungsfläche verläuft, und der Richtung, in der die Abgabeöffnungen nebeneinander angeordnet sind, und der Richtung, in der die Tinte von den Abgabeöffnungen abgegeben wird, und der vorstehend erwähnten Abgabeöffnungsfläche.
Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben.
Figur 57 ist eine schematische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der einen einstückig damit versehenen Tintentank aufweist und beseitigbar ist.
Der in Figur 57 gezeigte Tintenstrahlaufzeichnungskopf ist mit vier Hauptaufzeichnungsköpfen versehen, die jeweils hergestellt sind, indem eine Deckplatte mit einer Vertiefung (hiernach als "Nut" bezeichnet) zur Ausbildung von Tintenkanälen und einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer, eines eine Abgabeöffnung bildenden Elementes (Öffnungsplatte) 802, eines Substrates (hiernach als "Heizplatte" bezeichnet) mit einem Elektrizitäts-Wärme-Wandler zur Erzeugung von Abgabeenergie (hiernach als "Abgabeheizeinrichtung" bezeichnet) und einer Al-Verdrahtung zur Zuführung von elektrischen Signalen, die durch eine Filmformtechnik auf einem Si-Substrat hergestellt wurde, versehen wurde.
Mit 600 ist ein Untertintentank bezeichnet, der benachbart zum Hauptaufzeichnungskopf angeordnet ist. Der Untertintentank 600 und der vorstehend erwähnte Hauptkörper sind durch Deckel 300 und 800 gelagert. Mit 1000 ist eine Hauptpatrone bezeichnet, während mit 1100 das Deckelelement der Hauptpatrone bezeichnet ist. Im Inneren der Hauptpatrone befindet sich ein Tintentank, der geeignete Tinte dem Tintenuntertank 600 zuführt.
Figur 58A zeigt die Art und Weise, in der die Herstellung der Öffnung auf der Öffnungsplatte, die einstückig mit der Deckplatte ausgebildet ist, mit Hilfe eines Excimer-Laserstrahles durchgeführt wird. Figur 58A ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung, wobei der Laserstrahl so auftrifft, daß Abgabeöffnungen von der konkaven Seite der Decke aus gebildet werden. Mit 450 ist eine Laseroszillationsvorrichtung zum Oszillieren eines KrF-Excimer-Laserstrahles, mit 452 ein gepulster Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 248 nm und einer Pulsbreite von etwa 15 nsec, der von der Laseroszillationsvorrichtung 450 abgegeben wird, mit 451 eine synthetische Quarzlinse zum Konvergierenlassen des Laserstrahles 452 und mit 453 eine Projektionsmaske bezeichnet, die mit Aluminium versehen ist, das den abgeschiedenen Laserstrahldampf abschirmen kann, und auf der eine Vielzahl von Löchern mit einem Durchmesser von 133 um in einem Abstand von 212 um angeordnet ist, um ein Öffnungsmuster auszubilden.
Mit 460 ist eine Öffnungsplatte zur Ausbildung der Abgabeöffnungen bezeichnet, die an einem Gerät 207A fixiert ist, das relativ zum Laserstrahl 452 frei gedreht werden kann.
Der Hauptteil des in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten Aufzeichnungskopfes besitzt die in Figur 59 gezeigte Konstruktion.
Kurz gesagt, der Abgabewinkel θ der auf der Öffnungsplatte 902 ausgebildeten Abgabeöffnung 909 ist für jeden Kopf 901 verschieden. Das Tröpfchen fliegt daher mit einer Abgaberichtung 911 bei jedem Kopf, die im wesentlichen gleich gekrümmt ist wie der Abgabewinkel. Daher kann der Abstand d der Aufzeichnungspunkte, die für jede Abgabeöffnungsreihe auf der Aufzeichnungsfläche 210 ausgebildet werden, kleiner gemacht werden als der Abstand d''' zwischen den Abgabeöffnungsreihen des Aufzeichnungskopfes.
Da bei dem Aufzeichnungskopf des Standes der Technik, der eine Vielzahl von Abgabereihen aufweist, der Abstand zwischen den entsprechenden Abgabeöffnungsreihen dem Aufzeichnungspunktreihenabstand entspricht, ist eine größere Speichergröße für das Timing einer jeden Aufzeichnungspunktreihe erforderlich. In diesem Ausführungsbeispiel kann jedoch der Abstand zwischen den Aufzeichnungspunktreihen kleiner gewählt werden, wodurch die Kosten des Hauptdruckers herabgesetzt werden können. Eine solche Konstruktion ist besonders wirksam beim Farbdrucken, wobei die Abgabeöffnungsreihen entsprechend den jeweiligen Farben aufgeteilt werden müssen.
Figur 60 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verbindung oder Fixierung zwischen der Heizplatte 100 und der Deckplatte 400. In Figur 60 ist aus Vereinfachungsgründen der Öffnungsplattenabschnitt 404 der Deckplatte 400 gestrichelt dargestellt, während das Verdrahtungsmuster auf der Heizplatte 100 weggelassen ist.
Wie vorstehend erläutert, wird die Ausrichtung der Heizplatte 100 und der Deckplatte 400 durchgeführt, indem die Endfläche der Heizplatte 100 gegen den Öffnungsplattenabschnitt 404 gestoßen und damit verbunden wird. Zur Verbindung wird Kleber 405 entlang den drei Seiten des Umfangsabschnittes der Deckplatte 400 aufgebracht. Hierdurch kann ein Fließen des Klebers in den Tintenströmungskanal vermieden werden. Des weiteren ist es möglich, daß der Kleber in einer erforderlichen und ausreichenden Menge über einen geeigneten Bereich an der Verbindungsfläche zwischen der Heizplatte 100 und der Öffnungsplatte 404 vorhanden ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als Kleber 405 ein fotohärtbarer Kleber UV-201 (Grace Japan K.K.) verwendet. Nach Ausrichtung wird der Kleber durch Bestrahlung mit UV- Licht von beispielsweise 10-30 J/cm² ausgehärtet, um eine Fixierung zu bewirken. Da der vorhandene Teil des Klebers 405 von der Abgabeöffnung entfernt ist, wird der tolerierbare Wert in bezug auf die Versuche während der Ausrichtung erhöht.
Als nächstes wird der Hauptaufzeichnungskopf, der durch Integration der Deckplatte 400 und der Heizplatte 100 erhalten wurde, mit Hilfe eines Klebers 306 auf dem Lager 300 fixiert. Als Kleber 306 kann beispielsweise das Produkt HP 2R/2H von der Firma Canon Chemical K.K. verwendet werden.
In diesem Zustand werden beide Substrate (die Heizplatte 100 und die Deckplatte 400) nur an ihren Umfangsabschnitten und nicht am Strömungskanalabschnitt, wie vorstehend beschrieben, verklebt, wobei keine ausreichende Klebung erzielt wird. Eine Druckkraft der Druckfeder 500 muß daher von der Oberseite der Deckplatte 400 einwirken. Die Druckfeder 500 kann beispielsweise aus Phosphorbronze oder rostfreiem Federstahl bestehen. Indem die an den unteren Abschnitten beider Enden vorgesehenen Haken 507 in die am Lager 300 vorgesehenen Lochabschnitte 307 eingepaßt werden, um einen entsprechenden Eingriff herzustellen, wird mechanischer Druck vom oberen Abschnitt der Deckplatte 400 aufgebracht. Auf diese Weise kann ein ausreichender Klebezustand zwi schen beiden Substraten erreicht werden. In der Druckfeder 500, 520 befindet sich ein Loch, das ein Zuführrohr zum Anschließen des Tinteneinführeinlasses 420 der Deckplatte 400 an den Tintenzuführeinlaß an der Seite des Zuführtanks 600 aufweist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zum Verbinden der Deckplatte 400 mit der Heizplatte 100 ein fotohärtbarer Kleber verwendet. Hierzu kann irgendein wünschenswerter Kleber oder auch kein Kleber Verwendung finden, falls erforderlich, wenn eine ausreichende Fixierkraft oder Verbindungskraft mit der Druckfeder 500 allein erzielt werden kann. Um die Flüssigkeitsabdichtung zu verbessern, kann beispielsweise nur ein geeignetes Dichtungsmaterial verwendet werden, wie beispielsweise ein Dichtungselement, wie ein Dichtungsring oder eine Gummipackung etc. Wenn eine ausreichende Fixierkraft des Hauptkopfkörpers durch Eingriff zwischen dem Haken 507 der Druckfeder 500 und dem Lochabschnitt 307 des Lagers 300 erreicht werden kann, kann auf einen Kleber 306 verzichtet werden.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel eine ausreichende Verbindung erreicht werden kann, ohne einen Kleber auf die Oberfläche der Strömungskanalwand der Deckplatte 400 aufbringen zu müssen, kann der Kleberaufbringungsschritt vereinfacht werden. Wenn bei der Ausrichtung nach dem Stand der Technik ein Rutschen auftrat, bestand die Gefahr, daß Kleber am Strömungskanalabschnitt an der Abgabeheizeinrichtung 105 etc. der Heizplatte 100 haften blieb oder daß ein fehlerhaftes Produkt erhalten wurde, da der Strömungskanal oder die Abgabeöffnung mit Kleber verstopft war. Bei diesem Ausführungsbeispiel tritt jedoch ein solches Phänomen nicht auf, und die Ausrichtung kann eine Vielzahl von Malen durchgeführt werden. Darüber hinaus können kleinere oder größere Verformungen, Verwerfungen oder Abweichungen durch Verwendung eines Kunstharzmateriales in der Deckplatte auftreten, so daß die Herstellschritte einfach werden.
Figur 61 zeigt ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der in Figur 60 gezeigten Konstruktion. In dieser Figur ist die Darstellung der Öffnungsplatte 404 in der Deckplatte 400 weggelassen worden.
Wie bei dem in Figur 60 gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine ausreichende Klebung erreicht, indem ein Druck mit einer Plattenfeder 500 in flacher Form von der Oberseite der Deckplatte 400 in dem Zustand aufgebracht wird, in dem der Hauptaufzeichnungskopf, der die Heizplatte 100 und die Deckplatte 400 umfaßt, mit dem Lager 300 verbunden ist. Die Plattenfeder 500 wird durch ein weiteres Element des oberen Teiles (d.h. Zuführtank 600 in Figur 7) weiter unter Druck gesetzt.
Auch mit diesem Ausführungsbeispiel kann der gleiche Effekt wie bei dem in Figur 60 gezeigten Beispiel erreicht werden.
Durch Montage der entsprechenden Teile mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gemäß den Schritten der Figur 7A kann die in Figur 7B gezeigte Patrone erhalten werden. Des weiteren kann ein Tintenstrahldrucker der in Figur 62 gezeigten Art, d.h. ein Tintenstrahldrucker, bei dem eine Wegwerfpatrone Verwendung findet, produziert werden.
In Figur 62 ist mit 14 die in den Figuren 7A und 7B gezeigte Patrone bezeichnet. Die Patrone 14 ist am Schlitten 15 über ein Druckelement 41 fixiert. Diese Elemente sind in Längsrichtung entlang dem Schaft 21 hin- und herbewegbar. Die Ausrichtung relativ zum Schlitten 15 kann beispielsweise über das am Lager 300 vorgesehene Loch und den am Schlitten 15 vorgesehenen Paßstift erreicht werden. Eine elektrische Verbindung kann durch Anschließen des Verbinders am Schlitten 15 an das am Verdrahtungssubstrat 200 vorgesehene Verbindungskissen erzielt werden.
Diese vom Aufzeichnungskopf abgegebene Tinte erreicht ein Aufzeichnungsmedium 18, wobei die Aufzeichnungsfläche durch eine Walze 19 reguliert wird, um ein Bild auf dem Aufzeichnungsmedium 18 zu erzeugen.
Dem Aufzeichnungskopf werden Abgabesignale, die den Bilddaten entsprechen, von einer geeigneten Datenzuführquelle über das Kabel 16 und die hieran angeschlossenen Klemmen zugeführt. Die Patrone 14 kann entsprechend den verwendeten Tintenfarben etc. einfach oder mehrfach vorgesehen sein (zwei in der Figur).
In Figur 62 ist mit 17 ein Schlittenmotor zum Bewegen des Schlittens 15 entlang dem Schaft 21 bezeichnet. Mit 22 ist ein Draht zur Übertragung der Antriebskraft des Motors 17 auf den Schlitten 15 bezeichnet. Mit 20 ist ein Vorschubmotor bezeichnet, der mit der Walze 19 in Verbindung steht., um das Aufzeichnungsmedium 18 zu fördern.
Im Tintenstrahldrucker, der eine solche Wegwerfpatrone 14 aufweist, wird die Patrone 14 ausgetauscht, wenn der Absorber 900 etc. nicht mit Tinte imprägniert ist. Zu diesem Zweck soll die Patrone 14 möglichst wenig kosten. Da die Patrone 14, die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, durch einfache Fertigungsschritte und mit einer kleinen Zahl von Fertigungsschritten hergestellt werden kann, kann sie mit niedrigen Kosten gefertigt werden und ist extrem geeignet für eine solche Wegwerfkonstruktion. Des weiteren kann die Ausrichtung bei der Montage des Hauptaufzeichnungskopfes korrekt durchgeführt werden. Trotzdem treten keine Dimensionsschwankungen oder ein Verstopfen des Strömungskanales etc. durch Einfließen des Klebers auf. Die Zuverlässigkeit ist sehr hoch, und die Ausbeute kann ebenfalls verbessert werden.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Natürlich können auch diverse andere Ausführungsformen Verwendung finden.
Beispielsweise sind gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Hauptaufzeichnungskopf, die Tintenzuführquelle etc. einstückig und als Wegwerfelement ausgebildet. Beide können jedoch auch getrennt ausgebildet sein und müssen nicht unbedingt als Wegwerfkonstruktionen ausgebildet sein. Selbst wenn der Hauptaufzeichnungskopf fest ausgebildet ist und keinen einfachen Austausch ermöglicht, trägt die vorstehend beschriebene einfache und billige Konstruktion zur Kostenreduzierung des Hauptdruckers bei.
Bei dem Hauptaufzeichnungskopf, der die Heizplatte 100 und die Deckplatte 400 umfaßt, sind die Tintenströmungskanäle und der konkave Raum zur Ausbildung der gemeinsamen Flüssigkeitskammer bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen nur auf der Seite der Deckplatte vorgesehen. Diese Elemente können jedoch auch auf beiden Seiten angeordnet sein. Was den Hauptaufzeichnungskopf anbetrifft, so findet bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Abgabeheizeinrichtung 105 Verwendung, um die für die Abgabe erforderliche Wärmeenergie zur Verfügung zu stellen. Es kann jedoch auch ein elektrischmechanisches Wandlerelement Verwendung finden, das entsprechend dem Stromdurchgang verformt wird, um die mechanischen Vibrationen als Abgabeenergie auszunutzen.
Des weiteren handelt es sich bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beim Öffnungsplattenabschnitt 404 um eine Konstruktion, bei der ein Abschnitt gegen die Heizplatte stößt. Die. Form etc. dieses Abschnittes kann jedoch beliebig sein. Beispielsweise kann ein solcher anstoßender Abschnitt auch in Seitenflächenrichtung vorgesehen sein, um eine Ausrichtung in seitlicher Richtung zu erreichen. Anstelle der Anordnung eines solchen anstoßenden Abschnittes kann auch die Ausrichtung durch die Kombination eines Paßstiftes und eines Loches erzielt werden. Wenn die Ausrichtung kein Problem aufwirft, ist kein anstoßender Abschnitt oder kein Ausrichtungselement erforderlich. Mit anderen Worten, die Deckplatte kann eine Form besitzen, bei der der Wandabschnitt die gleiche Fläche wie die Verbindungsfläche vor dem Nutabschnitt aufweist und der Abgabeauslaß darauf ausgebildet ist.
Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen werden die Deckplatte und die Heizplatte miteinander verklebt und über eine Druckfeder miteinander verbunden. Wenn jedoch keine Probleme in bezug auf die alleinige Verwendung eines Klebers während der Verbindung bestehen, kann auch eine Konstruktion Verwendung finden, die keine Druckfeder aufweist.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung führen zu ausgezeichneten Ergebnissen, insbesondere bei einem Aufzeichnungskopf und einer Aufzeichnungsvorrichtung des Blasenabgabesystems unter den Tintenstrahlaufzeichnungssystemen.
Das Basisprinzip einer derartigen Ausführungsform ist beispielsweise in den US-PS'en 47 23 129 und 47 40 796 beschrieben und wird bevorzugt. Dieses System kann bei einem sogenannten auf Anforderung arbeitenden Typ und bei einem kontinuierlich arbeitenden Typ Verwendung finden. Insbesondere der auf Anforderung arbeitende Typ besitzt einen hohen Wirkungsgrad, da mindestens ein Antriebssignal angelegt wird, das einen raschen Temperaturanstieg bewirkt, der das Keimsieden übersteigt, und zwar in Abhängigkeit von den Aufzeichnungsinformationen, die an Elektrizitäts- Wärme-Wandlern anliegen, welche entsprechend den Bögen oder Flüssigkeitskanälen angeordnet sind, die die Flüssigkeit (Tinte) halten. Hierbei wird Wärmeenergie an den Wandlern erzeugt, um ein Filmsieden an der Wärmeeinwirkungsfläche des Aufzeichnungskopfes zu erzeugen. Entsprechend können Blasen innerhalb der Flüssigkeit (Tinte) produziert werden, die dem einen und anderen Antriebssignal entsprechen. Durch Abgabe der Flüssigkeit (Tinte) durch eine Abgabeöffnung durch Wachstum und Schrumpfen der Blase wird mindestens ein Tröpfchen geformt. Indem die Antriebssignale Impulsform erhalten, können das Wachstum und das Schrumpfen der Blase sofort und angemessen verwirktlicht werden, um eine besonders bevorzugte Abgabe der Flüssigkeit (Tinte) zu erreichen und damit besonders gute Ansprecheigenschaften zu erzielen. Als Antriebssignal mit einer derartigen Impulsform sind die in den US-PS'en 44 63 359 und 43 45 262 beschriebenen geeignet. Eine ausgezeichnete Aufzeichnung kann durch Anwendung der in der US-PS 43 13 124 beschriebenen Bedingungen bei Ausführungsformen der Erfindung erreicht werden, die die Temperaturerhöhung der vorstehend erwähnten Wärmeeinwirkungsfläche betreffen.
Zu den Ausführungsformen des Aufzeichnungskopfes gehören zusätzlich zu den Kombinationen aus Abgabeöffnung, Flüssigkeitskanal, Elektrizitäts-Wärme-Wandler (linearer Flüssigkeitskanal oder rechtwinkliger Flüssigkeitskanal), wie sie in den vorstehend erwähnten Beschreibungen offenbart sind, solche Konstruktionen, wie sie in den US-PS'en 45 58 333 und 44 59 600 beschrieben sind, bei denen der Wärmeeinwirkungsabschnitt im gebogenen Bereich angeordnet ist. Auch diese Ausführungsformen werden durch die vorliegende Erfindung abgedeckt. Ferner kann die Erfindung wirksam bei einer Ausführungsform eingesetzt werden, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 59-123670 beschrieben ist und die Verwendung eines Schlitzes offenbart, der einer Vielzahl von Elektrizitäts-Wärme-Wandlern gemeinsam ist, und zwar als Abgabeabschnitt des Elektrizitäts-Wärme- Wandlers. Ferner kann die Erfindung den Gegenstand der offengelegten japanischen Patentanmeldung 59-138461 abdecken, der eine Konstruktion betrifft, die eine Öffnung zum Absorbieren der Druckwelle der Wärmeenergie entsprechend dem Abgabeabschnitt aufweist.
Als Aufzeichnungskopf eines Vollzeilentyps, der eine der maximalen Breite des Aufzeichnungsmediums, das durch die Aufzeichnungsvorrichtung mit Aufzeichnungen versehen werden kann, entsprechende Länge aufweist, kann eine Konstruktion Verwendung finden, bei der diese Länge durch eine Kombination aus einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfchen erreicht wird, wie sie in den vorstehend erwähnten Beschreibungen erläutert ist, oder eine Konstruktion, bei der ein einstückig ausgebildeter Aufzeichnungskopf Verwendung findet. Mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die vorstehend beschriebenen Effekte besonders wirksam erzielt werden.
Des weiteren sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für einen Aufzeichnungskopf geeignet, der als frei austauschbarer Chip ausgebildet ist, der eine elektrische Verbindung mit der Hauptvorrichtung oder die Zufuhr von Tinte von der Hauptvorrichtung ermöglicht, da er an der Hauptvorrichtung montiert ist. Es kann auch ein Aufzeichnungskopf vom Patronentyp Verwendung finden, der einstückig mit dem Aufzeichnungskopf selbst ausgebildet ist.
Ferner sind für die Ausführungsformen der Erfindung Wiederherstelleinrichtungen für den Aufzeichnungskopf, vorläufige Hilfseinrichtungen etc. bevorzugt geeignet, da hierdurch die Wirkungen der vorliegenden Erfindung weiter stabilisiert werden können. Spezielle Ausführungsbeispiele für den Aufzeichnungskopf sind Abdeckeinrichtungen, Reinigungseinrichtungen, Druck- oder Aspirationseinrichtungen, Elektrizitäts-Wärme-Wandler oder andere Heizelemente oder vorläufige Heizeinrichtungen bzw. Kombinationen dieser Einrichtungen. Um ein stabiles Aufzeichnen zu erreichen, ist es ferner von Vorteil, einen vorläufigen Betrieb durchzuführen, der eine von der Aufzeichnung getrennte Abgabe bewirkt.
Für den Aufzeichnungsbetrieb der Aufzeichnungsvorrichtung sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besonders wirksam, und zwar nicht nur für den Aufzeichnungsbetrieb einer Primärfarbe, wie Schwarz etc., sondern auch für eine Vorrichtung, die mit mindestens einer Vielzahl von unterschiedlichen Farben versehen ist oder eine Vollfarbe durch Farbmischung aufweist, wobei der Aufzeichnungskopf hierbei entweder einstückig ausgebildet sein oder aus einer Vielzahl von einzelnen Köpfen bestehen kann.
Zusammenfassend läßt sich ausführen, daß mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung es möglich ist, den Schritt der Verklebung des Abgabeöffnungsausbildungselementes (Öffnungsplatte) im Montageprozeß des Aufzeichnungskopfes entfallen zu lassen. Hierdurch kann ferner die Positionierung nach dem Kleben entfallen, und es können Nachteile, wie beispielsweise ein Verstopfen der Flüssigkeitsbahn, vermieden werden, da kein Kleber Verwendung findet. Somit kann der gesamte Herstellprozeß des Aufzeichnungskopfes vereinfacht werden. In dem Fall, in dem das die Abgabeöffnung bildende Element teilweise verdünnt wird, um hierauf die Abgabeöffnung auszubilden, wird die Ausbildung der Abgabeöffnung vereinfacht. Die Länge der Flüssigkeitsströmungsbahn vor dem Abgabeenergieerzeugungselement kann verkürzt werden.
Mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein billiger, jedoch zuverlässiger Tintenstrahlaufzeichnungskopf durch einen einfachen Herstellprozeß mit einer kleinen Anzahl von Verfahrensschritten erhalten werden.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Öffnung auf der Öffnungsplatte mit hoher Dichte, hoher Genauigkeit und genauer Positionierung relativ zur Tintenbahn o.ä. auszubilden. Durch richtiges Einsetzen des Maskenelementes können zusammen sehr kleine oder feine Öffnungen hergestellt werden, so daß der Tintenstrahlaufzeichnungskopf einfach und mit geringen Kosten produziert werden kann. Ferner können durch die Realisierung einer hohen Genauigkeit die Eigenschaften des aufzuzeichnenden Bildes verbessert werden.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf herzustellen, der eine sich verjüngende Form besitzt, deren Querschnitt in bezug auf die Abgaberichtung abnimmt. Hierdurch kann die Menge des Tintentröpfchens und die zum Aufzeichnen erforderliche Abgabegeschwindigkeit stabilisiert werden. Folglich wird die Abgabequalität, wie die Genauigkeit der Klebeposition sowie die Aufzeichnungsdichte, verbessert, und es kann ein Aufzeichnungsbild einer hohen Qualität erzielt werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Deckplatte, in der die Tintennut einer feinen Ausführungsform und die gemeinsame Kammer, die mehrere Tintenkanäle aufweist, einstückig ausgebildet sind, auf einfache Weise geformt werden. Des weiteren kann eine hohe Ebenheit und Genauigkeit der Tintenbahn realisiert werden, indem mit Excimer-Laser-Licht gearbeitet wird. Folglich kann die Zahl der Verfahrensschritte im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden, und nachteilige Einflüsse, wie Positionierungsverschiebungen, Lecken der Aufzeichnungsflüssigkeit, Einströmen des Klebemittels in die Tintenbahn, können verhindert werden. Es kann somit ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf erhalten werden, der eine verbesserte Tintenabgabequalität aufweist.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Öffnungsplatte vorgesehen werden, bei der jeder Abgabeöffnungswinkel mit hoher Genauigkeit und hoher Dichte senkrecht zur Abgabeöffnung angeordnet ist. Die Lagebeziehung zwischen der Tintenbahn o.ä. und der Öffnung kann somit genau festgelegt werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Abgabeöffnung mit hoher Genauigkeit schief auf der Öffnungsplatte ausgebildet. Eine Vielzahl von Abgabeöffnungen mit unterschiedlichem Winkel kann gleichzeitig auf der Platte ausgebildet werden. Ferner ist es möglich, die Abgabeöffnungen zu formen, indem der Abgabeöffnungswinkel als Ganzes in jeder Reihe der Abgabeöffnungen verändert oder differenziert wird. Dadurch kann ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf geschaffen werden, der eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Qualität bei geringen Kosten und einfachem Ablauf ermöglicht.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfes, der einen Tintenkanal (401) mit einem Öffnungselement (40, 18B, 460) an einem Ende umfaßt, in dem eine Öffnung (41, 466) angeordnet ist, durch die Tinte abgegeben werden kann, bei dem die Öffnung (41, 466) durch Bestrahlen des Öffnungselementes (40, 18B, 460) mit einem Laserstrahl (212, 452) geformt wird, wobei der Laserstrahl (212, 452) auf eine Fläche des Öffnungselementes (40, 18B, 460) trifft, die der Fläche gegenüberliegt, wo die Tinte abgegeben werden soll.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Öffnungselement (40, 18B, 460) und die Öffnung (41, 466) sowie der Tintenkanal (401) durch die folgenden Schritte geformt werden:

Vorsehen einer ersten Platte (100, 458);

Vorsehen einer zweiten Platte (400, 457, 50, 18B, 460), die ein erstes Element (400, 457), das mindestens mit einem ausgesparten Abschnitt (464) versehen ist, und ein Öffnungselement (40, 18B, 460), das einstückig mit dem ersten Element (400, 457) ausgebildet ist, umfaßt;

Formen einer Öffnung (41, 466) im Öffnungselement (40, 18B, 460) durch Bestrahlen des Öffnungselementes (40, 18B, 460) mit einem Laserstrahl (212, 452), wobei der Laserstrahl (212, 452) auf eine Fläche des Öffnungselementes (40, 18B, 460) trifft, die der Fläche gegenüberliegt, wo die Tinte abgegeben werden soll; und Verbinden der ersten (100, 458) und zweiten (400, 457, 40, 18B, 460) Platte derart, daß die erste Platte (100, 458) und der ausgesparte Abschnitt (464) den mit der Öffnung (41, 466) verbundenen Tintenkanal (401) bilden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ein Abschnitt des Öffnungselementes (40, 18B, 460) vom ersten Element (400, 457) vorsteht und die erste Platte (100, 458) gegen den Abschnitt stößt, wenn die erste (100, 458) und zweite (400, 457, 40, 18B, 460) Platte miteinander verbunden werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die zweite Platte (400, 457, 40, 18B, 460) durch Formen aus einem Harzmaterial hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Öffnungselement (40, 18B, 460) und die Öffnung (41, 466) sowie der Tintenkanal (401) durch die folgenden Schritte geformt werden:

Vorsehen einer ersten Platte (100, 458);

Vorsehen einer zweiten Platte (400, 457), die mindestens einen ausgesparten Abschnitt (464) aufweist;

Befestigen eines Öffnungselementes (40, 18B, 460) an der zweiten Platte (400, 457), um auf diese Weise ein Ende des ausgesparten Abschnittes (464) zu blockieren;

Formen einer Öffnung (41, 466) im Öffnungselement (40, 18B, 460) durch Bestrahlen des Öffnungselementes (40, 18B, 460) mit einem Laserstrahl (212, 452), der auf eine Fläche des Öffnungselementes (40, 18B, 460) trifft, die der Fläche gegenüberliegt, wo die Tinte abgegeben werden soll; und

Verbinden der ersten Platte (100, 458) und der zweiten Platte (400, 457) mit dem daran befestigten Öffnungselement (40, 18B, 460), so daß die erste Platte (100, 458) und der ausgesparte Abschnitt (464) den mit der Öffnung (41, 466) verbundenen Tintenkanal (401) bilden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem der Laserstrahl (212, 452) unter einem schiefen Winkel (θ2) auf die Fläche trifft, auf die der Strahl (212, 452) trifft.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Öffnungselement (40, 18B, 460) und die Öffnung (41, 466) sowie der Tintenkanal (401) durch die folgenden Schritte geformt werden.

Vorsehen einer ersten Platte (100, 458);

Vorsehen einer zweiten Platte (400, 457), in der mindestens ein ausgesparter Abschnitt (464) angeordnet ist;

Vorsehen eines Öffnungselementes (40, 18B, 460) mit einer darin ausgebildeten Öffnung (41, 466) durch Bestrahlen des Öffnungselementes (40, 18B, 460) mit einem Laserstrahl (212, 452), der auf eine Fläche des Öffnungselementes (40, 18B, 460) trifft, die der Fläche gegenüberliegt, wo die Tinte abgegeben werden soll;

Verbinden des Öffnungselementes (40, 18B, 460) mit der zweiten Platte (400, 457) derart, daß die Öffnung (41, 466) mit dem ausgesparten Abschnitt (464) verbunden wird; und

Verbinden der ersten Platte (100, 458) und der zweiten Platte (400, 457) mit dem daran befestigten Öffnungselement (40, 18B, 460) derart, daß die erste Platte (100, 458) und der ausgesparte Abschnitt (464) den mit der Öffnung (41, 466) verbundenen Tintenkanal (401) bilden.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 7, bei dem ein Abschnitt des Öffnungselementes (40, 18B, 460) im an der zweiten Platte (400, 457) befestigten Zustand von der zweiten Platte (400, 457) vorsteht und die erste Platte (100, 458) gegen den Abschnitt stößt, wenn die erste (100, 458) und zweite (400, 457) Platte verbunden werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 7 oder 8, bei dem das Öffnungselement (40, 18B, 460) aus Harzmaterial hergestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, das des weiteren die folgenden Schritte umfaßt:

Vorsehen von Energieerzeugungseinrichtungen (101A) zur Erzeugung von Energie zur Abgabe von Tinte; und

Anordnen der Energieerzeugungseinrichtungen (101A) derart, daß sie innerhalb des ausgesparten Abschnittes (464) liegen, wenn die erste (100, 458) und zweite (400, 457) Platte miteinander verbunden werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Energieerzeugungseinrichtungen (101A) ein elektrothermisches Umwandlungselement zur Erzeugung von thermischer Energie umfassen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, bei dem der ausgesparte Abschnitt (464) unter Verwendung eines Excimer-Laserstrahles (212, 452) geformt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, bei dem eine Vielzahl von ausgesparten Abschnitten (464) und eine Vielzahl von Öffnungen (41, 466) im Öffnungselement (40, 18B, 460) geformt werden, wobei jede Öffnung (41, 466) mit einem entsprechenden ausgesparten Abschnitt (464) verbunden wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem mindestens eine Öffnung (41, 466) unter einem in bezug auf die anderen Öffnungen (41, 466) unterschiedlichen Winkel geformt wird, so daß Tinte in einer unterschiedlichen Richtung abgegeben werden kann.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das des weiteren den Schritt des Vorsehens von Einrichtungen (19, 20) zum Fördern eines Aufzeichnungsmediums (18), auf dem durch die von der Öffnung (41, 466) abgegebene Tinte eine Aufzeichung durchgeführt werden soll, umfaßt.

16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das des weiteren den Schritt des Vorsehens eines Tintentanks zur Zuführung von Tinte in den Tintenkanal (401) des Tintenstrahlkopfes umfaßt.

17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Laserstrahl (212, 452) ein Excimer-Laserstrahl ist.

18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem mindestens der Abschnitt des Öffnungselementes (40, 18B, 460), wo die Öffnung (41, 466) geformt werden soll, verdünnt wird, bevor die Öffnung (41, 466) geformt wird.

19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Öffnung (41, 466) so geformt wird, daß ein Ende einen kleineren Querschnitt besitzt, wobei dieses Ende das Ende ist, von dem die Tinte abgegeben werden soll.

20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Öffnung (41, 466) so geformt wird, daß Tinte in bezug auf die Fläche des Öffnungselementes (40, 18B, 460), wo die Tinte abgegeben werden soll, nach oben abgegeben wird.

21. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Laserstrahl (212, 452) über eine Maske (209, 453) auf die Fläche trifft.

22. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Öffnungselement (40, 18B, 460) aus einer Vielzahl von Elementen geformt wird, von denen mindestens einige aus unterschiedlichen Materialien bestehen.