DE69209585T2

DE69209585T2 - Klebefolie und Verfahren zum Verbinden von Elementen mit kleinen Löchern

Info

Publication number: DE69209585T2
Application number: DE69209585T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Morozumi; Akira Takizawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2012-08-22
Also published as: EP0528440B1; EP0528440A1; JP3351436B2; JPH05209154A; SG49065A1; DE69209585D1; US5439728A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein schichtförmiges Haftmaterial zum Verbinden von zwei Elementen mit kleinen Löchern miteinander und ein Verfahren zum Verbinden der beiden Elemente.
Bei einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker, bei dem eine Tinte einer Heißschmelzart verwendet wird, wie zum Beispiel in einer Ungeprüften Japanischen Patentanmeldung (OPI) Nr. Sho. 61-98547 offenbart ist, oder bei einem Tintenstrahldrucker, bei dem ein Druckkopf der aufgesetzten und angrenzenden Art verwendet wird, wie zum Beispiel in U.S. Patent 4.680.595 offenbart ist, ist eine Düsenplatte an der Stirnfläche eines Kopfbasiselements derart befestigt, daß eine Anzahl von Düsenöffnungen zum Ausstoßen von in der Düsenplatte gebildeter Tinte jeweils so angeordnet ist, daß sie einer Anzahl von Tintenverbindungskammern entspricht, die jeweus mit einem Tintenbehälter in Verbindung stehen.
Bei dem herkömmlichen Verfahren wird jedoch ein Haftmittel einfach auf die Kontaktflächen der beiden Elemente aufgetragen, um dadurch die beiden Elemente miteinander zu verbinden, wodurch das Problem entstehen kann, daß das Haftmittel in die Düsenöffnungen eindringt und diese bedeckt, wodurch es zu einer Verstopfung der Düsenöffnungen und einem unerwünschten Ausbleiben der Tinte kommt.
Das Dokument JP-A-4014458 offenbart ein Verfahren zum Auftragen eines Haftmaterials auf die gesamte Fläche einer Seite mindestens einer von einer Mehrzahl von perforierten Platten. Ein Excimerlaser wird zur Entfernung des Haftmittels verwendet, das die Perforationen verstopfen könnte.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der zuvor beschriebenen Nachteile entwickelt, die mit dem herkömmlichen Verfahren wie zuvor beschrieben verbunden sind. Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verbindungsverfahren zu schaffen, das imstande ist, zwei Elemente sicher und test miteinander zu verbinden, ohne ein Verstopfen der Düsenöffnungen oder ein Ausbleiben der Tinte hervorzurufen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Verbinden von zwei Elementen mit jeweils kleinen Löchern miteinander nach dem unabhängigen Anspruch 1 und das schichtförmige Haftmittel nach dem unabhängigen Anspruch 22 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Die Erfindung schafft gemäß einem besonderen Aspekt ein schichtförmiges Haftmittel zum Verbinden von zwei plattenförmigen Elementen mit jeweils kleinen Löchern, wie einer Düsenplatte, die in einem Aufzeichnungskopf einer Tintentstrahlaufzeichnungsvorrichtung verwendet wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Schaffung eines schichtförmigen Haftmittels, das imstande ist, zwei Plattenelemente mit jeweils kleinen Löchern fest zu verbinden, um ein integriertes Element zu bilden, ohne eine Verstopfung hervorzurufen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Schaffung eines schichtförmigen Haftmittels, das imstande ist, die Deformation des schichtförmigen Haftmittels in die Dickenrichtung einzuschränken, um dadurch eine Deformation der Fluchtlöcher nach innen weiter zu verhindern.
Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von zwei Elementen mit jeweils kleinen Löchern miteinander, umfassend einen Schritt zum provisorischen Verbinden durch Pressen auf eine Kontaktfläche eines der beiden Elemente eines schichtförmigen Haftelements mit Fluchtlöchern, die den kleinen Löchern des Elements entsprechen, und mit Löchern zur Verhinderung einer Deformation, um eine Deformation der Fluchtlöcher zu verhindern, sowie einen Schritt zum Verbinden durch Erwärmen und Pressen des anderen Elements auf die Kontaktfläche des ersten Elements.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Verbinden von zwei Elementen mit jeweils kleinen Löchern miteinander die Schritte des provisorischen Verbindens durch Pressen eines schichtförmigen Haftelements mit Fluchtlöchern, die bezüglich der Position den kleinen Löchern des Elements entsprechen, auf eine Kontaktfläche eines der beiden Elemente, des Einsetzens eines Raumbildungselements und des Verbindens durch Erwärmen und Pressen des anderen Elements auf die Kontaktfläche des ersten Elements.
Ferner wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein schichtförmiges Haftelement mit Fluchtlöchern, deren Position den jeweiligen kleinen Löchern des Elements entspricht, und mit Löchern zur Verhinderung einer Deformation, die angrenzend an die Fluchtlöcher angeordnet sind und eine Ausdehnung des schichtförmigen Haftelements in dessen Oberflächenrichtung aufnehmen können, wodurch eine Deformation der Fluchtlöcher nach innen verhindert wird.
Fig. 1 ist eine Ansicht, die eine Konstruktion eines Druckkopfs in einem Tintentstrahldrucker zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf ein schichtförmiges Haftelement, das in einem ersten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Verbinden von zwei Elementen mit jeweils kleinen Löchern miteinander gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten schichtförmigen Haftelements;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Positionierschrittes, der in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet wird;
Fig. 5 ist eine Ansicht eines Schrittes zum provisorischen Verbinden des Haftelements, der in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet wird;
Fig. 6 ist eine Ansicht eines Schrittes zum tatsächlichen Verbinden eines Kopfsubstrates, einer Düsenplatte und des obengenannten Haftelements miteinander, wobei der Schritt in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet wird;
Fig. 7 ist eine Ansicht eines vollständig verbundenen Zustandes, der gemäß der Erfindung erzielt wird;
Fig. 8 ist eine Ansicht der deformierten Formen eines Fluchtlochs, die in dem Haftelement entstehen, wenn kein Loch zur Verhinderung einer Deformation ausgebildet ist;
Fig. 9 ist eine Draufsicht auf ein Haftelement, das in einem Verfahren zum Verbinden von zwei Elementen mit jeweils kleinen Löchern miteinander verwendet wird, welches das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
Fig. 10 ist eine Seitenansicht des in Fig. 9 dargestellten Haftelements;
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Raumbildungselements, das in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
Fig. 12 ist eine Ansicht eines Raumbildungselement-Einsetzschrittes in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 13 ist eine Ansicht eines verbundenen Zustandes, der durch das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung erzielt wird;
Fig. 14 ist eine Ansicht einer Konstruktion eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, bei dem das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet wird;
Fig. 15 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines schichtförmigen Haftelements gemäß der Erfindung;
Fig. 16 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der in Fig. 15 dargestellten Linie A-A;
Fig. 17 ist eine erklärende Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels, die einen Schritt des in der Erfindung verwendeten Verbindungsvorganges zeigt;
Fig. 18 ist eine Schnittansicht des dritten Ausführungsbeispiels, die einen Zustand zeigt, in dem die beiden Elementen miteinander verbunden sind;
Fig. 19 ist eine Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel eines schichtförmigen Haftelements gemäß der Erfindung;
Fig. 20 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines schichtförmigen Haftelements gemäß der Erfindung;
Fig. 21 ist eine erklärende Darstellung, die ein Verfahren zum Einsetzen eines Abstandsmittels zur Einschränkung einer Deformation in das obengenannte Haftelement zeigt;
Fig. 22A ist eine Draufsicht auf Hauptteile eines sechsten Ausführungsbeispiels eines schichtförmigen Haftelements gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 22B ist eine Schnittansicht des sechsten Ausführungsbeispieles, die einen Zustand zeigt, in dem die beiden Elemente miteinander verbunden sind.
Fig. 1 ist eine Ansicht, die eine Konstruktion eines Druckkopfes eines Tintentstrahldruckers zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Kopfbasiselement 1 mit einer Tintenverbindungskammer 11 versehen, die mit einem Tintenbehälter 6 in Verbindung steht. Das Kopfbasiselement 1 besteht aus einem hochmolekularen Harzmaterial wie Polysulfon, Polyethersulfon, Polycarbonat oder dergleichen. Eine Düsenplatte 2 ist mit einer Düsenöffnung 21 zum Ausstoßen von Tintentröpfchen 7 versehen und ist pressenbearbeitet, welche Platte aus elektrogeformtem Nickel, rostfreiem Stahl, Berylliumkupfer oder dergleichen besteht. Das Kopfbasiselement 1 und die Düsenplatte 2 sind durch ein Haftelement 3 fest miteinander verbunden, während eine Verbindung zwischen der Tintenverbindungskammer 11 und der Düsenöffnung 21 aufrechterhalten wird. Nach der Herstellung des Aufzeichnungskopfes werden die Tintentröpfchen 7 durch Antreiben eines PZT 5 auf ein Aufzeichnungsblatt 8 zur Herstellung eine Druckes ausgestoßen.
Während des Verbindens der obengenannten zwei Elemente können die Tintentröpfchen 7 nicht ausgestoßen werden, wenn das Haftelement 3 in die Düsenöffnung 21 der Düsenplatte 2 dringt und diese bedeckt und somit ein Verstopfen verursacht, was einen ernsthaften Mangel bei einem Drucker darstellt.
Das schichtförmige Haftelement und das Verfahren zum Verbinden des Kopfsubstrats 1 und der Düsenplatte 2 durch das schichtförmige Haftelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird nun in der Folge mit Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren 2 bis 8 beschrieben.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf ein schichtförmiges Haftelement 3, das in dem ersten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Verbinden von zwei Elementen mit jeweils kleinen Löchern miteinander gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird; Fig. 3 ist eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten schichtförmigen Haftelements; Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Positionierschrittes, der in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet wird; Fig. 5 ist eine Ansicht eines Schrittes zum provisorischen Verbinden des Haftelements, der in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet wird; Fig. 6 ist eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Schrittes zum Verbinden eines Kopfbasiselements, einer Düsenplatte und des Haftelements miteinander; Fig. 7 ist eine Ansicht eines vollständig verbundenen Zustandes, der gemäß der Erfindung erzielt wird.
Die Verbindungsschritte werden in der Folge ausführlich beschrieben.
(1) Erstens wird ein Verbundelement hergestellt, das aus einem Material eines schichtförmigen Haftelements (Three Bond Co., Nr. 1604) besteht, das durch eine Trennmittelfolie 30 laminiert ist. Wie in Fig. 7 dargestellt, werden Fluchtlöcher 31 durch eine Presse in einer Position ausgestanzt, die der entsprechenden Düsenöffnung 21 entspricht, die in der Düsenplatte 2 ausgebildet ist. Bei diesem Stanzvorgang wird, wie in Fig. 3 dargestellt, der Durchmesser D des Fluchtlochs 31 in bezug auf den Durchmesser d der Düsenöffnung 21 unter Berücksichtigung einer Breite der Kontraktion, die beim Erwärmen und Pressen auftritt, eingestellt, so daß D ≥ d. Eine Anzahl von Fluchtlöchern 31 wird in einer Linie in der mittleren Position des Haftelements 3 angeordnet. Ferner wird eine Anzahl von Löchern zur Verhinderung einer Deformation 32 in der oberen und unteren Linie ausgestanzt, wobei die mittlere Linie der Fluchtlöcher 31 dazwischen angeordnet ist. Der Durchmesser jedes dieser Löcher zur Verhinderung einer Deformation 32 wird gleich jenem der Fluchtlöcher 31 eingestellt. Dann werden Positionierlöcher 33 vorgesehen, um das Haftelement 3 beim Verbinden zu positionieren, und die Außenform des obengenannten Materials des Haftelements 3 wird ausgestanzt, um somit das schichtförmige Haftelement 3 herzustellen.
(2) Wie in Fig. 4 dargestellt, wird die Düsenplatte 2 mit der nach oben weisenden Kontaktfläche auf eine Positioniervorrichtung 50 mit Stiften 51 gesetzt, und anschließend wird das Haftelement 3 mit der an der oberen Oberfläche angeordneten Trennmittelfolie 30 an der Düsenplatte 2 befestigt, bevor die Düsenplatte 2 und das Haftelement 3 in bezug zueinander richtig positioniert werden.
(3) Danach werden, wie in Fig. 5 dargestellt, die positionierte Düsenplatte 2 und das an der Düsenplatte 2 befestigte Haftelement 3 gemeinsam mit der Positioniervorrichtung 50 in eine Wärmedruckverbindungsvorrichtung 60 (Japan Abionics Co., Typ TCW-125) eingebracht, und dann wird das Haftelement 3 provisorisch mit der Düsenplatte 2 unter der Bedingung einer Erwärmungstemperatur von 80ºC und einem Druck von 3 kg/cm² druckverbunden. Danach wird die Trennmittelfolie 30 abgezogen.
(4) Danach wird, wie in Fig. 6 dargestellt, das Kopfbasiselement 1 an dem Haftelement 3 befestigt, und dann werden die beiden Elemente in bezug zueinander positioniert. Dann werden das Kopfbasiselement 1, das Haftelement 3 und die Düsenplatte 2 endgültig unter der Bedingung einer Erwärmungstemperatur von 120ºC und einem Druck von 3 kg/cm² miteinander verbunden.
Anschließend wird, wie in Fig. 7 dargestellt, das Fluchtloch 31, das durch ein Raumbildungselement auf eine gleichförmige Dicke begrenzt wird und durch Erwärmen und Pressen gebunden ist, zwischen der Düsenöffnung 21 der Düsenplatte 2 und der Tintenverbindungskammer 11 des Kopfbasiselements 1 im Vergleich zu seinem Zustand vor dem Erwärmen und Pressen des Haftelements 3 zum Verbinden zusammengezogen. Das heißt, das Haftelement 3 wird auf dieselbe und gleiche Größe zusammengezogen wie die Tintendurchgangsöffnung 11, wodurch die Düsenplatte 2 und das Kopfbasiselement 1 ohne Verstopfen der Düsenöffnung 21 fest miteinander verbunden werden.
Ein schichtförmiges Haftelement und ein Verfahren zum Verbinden eines Kopfbasiselements mit einer Düsenplatte durch das schichtförmige Haftelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel werden nun in der Folge mit Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren 9 bis 14 beschrieben.
Fig. 9 ist eine Draufsicht auf ein Haftelement, das in einem Verfahren zum Verbinden von zwei Elementen mit jeweils kleinen Löchern miteinander verwendet wird, welches das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt; Fig. 10 ist eine Seitenansicht des in Fig. 9 dargestellten Haftelements; Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Raumbildungselements, das in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird; Fig. 12 ist eine Ansicht eines Raumbildungselement-Einsetzschrittes in dem zweiten Ausführungsbeispiel; Fig. 13 ist eine Ansicht eines verbundenen Zustandes, der durch das zweite Ausführungsbeispiel erzielt wird; und Fig. 14 ist eine Ansicht einer Konstruktion eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, bei dem das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet wird.
In den Zeichnungen sind gleiche Teile und Bestandteile mit denselben Bezugszeichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 8 bezeichnet. Das Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich, und daher werden in der Folge nur die unterschiedlichen Schritte beschrieben.
(1) Der erste Schritt ist im wesentlichen gleich wie der Schritt (1) im zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird jedoch eine Mehrzahl von Einsatzlöchern 132 zum Einsetzen eines Raumbildungselements 4 aus einem schichtförmigen Haftelement 103 ausgestanzt, wie in Fig. 9 und 10 dargestellt.
(2) Danach wird ein Raumbildungselement 4, das in Fig. 11 dargestellt ist, mit einer Dicke t derart hergestellt, daß seine Dicke t nicht größer als die Dicke T des Haftelements 3 ist, wie in Fig. 10 dargestellt, das heißt t ≤ T, unter Berücksichtigung einer Breitenausdehnung aufgrund einer Deformation des Haftelements 103, wenn das Haftelement durch Erwärmen und Pressen verbunden wird. Das Raumbildungselement 4 ist aus rostfreiem Stahl gebildet, so daß es niemals deformiert wird, wenn das Haftelement durch Erwärmen und Pressen verbunden wird. Das Raumbildungselement 4 wird durch einen Pressenbearbeitungsvorgang ausgestanzt, so daß es eine Kreisform aufweist, die leicht herzustellen ist.
Die Verbindungsschritte (3) und (4) des ersten, in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiels sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel nach dem Schritt (2) gleich, und die Erklärung dieser Schritte wird unterlassen.
(5) Wie in Fig. 12 dargestellt, wird das Raumbildungselement 4 in das Einsatzloch 132 eingesetzt, das in dem Haftelement 103 ausgebildet ist.
Der nächste Verbindungsschritt dieses Ausführungsbeispiels ist auch gleich wie der Schritt (6) des ersten Ausführungsbeispiels, der in Fig. 6 dargestellt ist.
Wie in Fig. 13 dargestellt, ist durch die obenerwähnten Vorgänge in dem Haftelement 103, das durch das Raumbildungselement 4 auf eine gleichförmige Dicke begrenzt wird und dann durch Erwärmen und Pressen verbunden wird, das Fluchtloch 31 im Vergleich zu seinem Zustand vor dem Erwärmen und Pressen zusammengezogen, und weist daher dieselbe eine gleichförmige Größe auf wie das Tintenverbindungsloch 11, so daß das Haftelement 103 das Kopfbasiselement 1 und die Düsenplatte 2 miteinander verbinden kann, ohne die Düsenöffnung 21 zu verstopfen.

Beispiele:

In bezug auf das Haftelement 3 und 103 haben die gegenwärtigen Erfinder außer dem Verfahren, bei dem das schichtförmige Haftelement gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird, ein Verfahren, bei dem ein herkömmliches flüssiges Haftmittel wie ein epoxidhaltiges Haftelement (Araldite Co., Typ AW-106), ein silikonhaltiges Haftelement (Toray Dow Conin Silicone Co., Typ SE 9157L) oder dergleichen verwendet wird, untersucht. Das Ergebnisse der Untersuchung zeigte, daß, wenn das herkömmliche flüssige Haftelement verwendet wird, das Auftragen des Haftelements in einem Zwischenraum zwischen dem Kopfbasiselement 1 und der Düsenplatte 2 in einer gleichförmigen Dicke schwierig ist. Ebenso werden die Fließ- oder Penetrationszustände des Haftelements aufgrund eines Kapillarphänomens, das bei Ausübung von Druck auftritt, durch dessen Mischverhältnis, Veränderungen in den Umgebungstemperaturen und dergleichen beeinflußt, und sind daher häufig aufgrund solcher Umweltsbedingungen unterschiedlich. Infolgedessen ist es schwierig, eine stabile Verbindung zwischen der Düsenöffnung 21 und der Tintenverbindungskammer 11 zu garantieren. Ferner sind bei dem erfindungsgemäßen Haftelement die Verbindungsverfahren in mehreren Sekunden beendet, wenn es durch Erwärmen und Pressen verbunden wird. Andererseits erfordert das flüssige Haftelement eine lange Trocknungszeit, die von 30 Minuten bis zu mehreren Stunden dauern kann.
Bei den Fluchtlöchern 31, die in dem schichtförmigen Haftelement 3 ausgebildet sind, haben die Antragsteller außer dem obenerwähnten Verfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem jedes der Fluchtlöcher 31 derart ausgebildet wird, daß sein Durchmesser D gleich oder größer als der Durchmesser d der Düsenöffnung 21 ist, ein weiteres Verfahren untersucht, bei dem überhaupt kein Fluchtloch 31 gebildet wird und nach dem Verbinden durch Erwärmen und Pressen die Haftelemente 3 und 103 von außen unter Verwendung eines Excimerlasers (Sumitomo Juki Co., Typ INDEX 200) durch die Düsenöffnung 21, die in der Düsenplatte 2 ausgebildet ist, oder durch die Verbindungskammer 11 in dem Kopfbasiselement 1 nachbearbeitet werden. Dieser Versuch zeigte jedoch, daß dieses Verfahren durch Schlacke oder dergleichen beeinträchtigt wird. Das heißt, es erweist sich als schwierig, die gesamten Düsen gleichförmig nachzubearbeiten. Wenn ferner der Durchmesser D des Fluchtlochs 31 kleiner als der Durchmesser d der Tintenverbindungskammer 11 in dem Kopfbasiselement 1 ist, kann die Tintenverbindungskammer 11 oder Düsenöffnung 21 verstopft werden, wenn das Haftelement durch Erwärmen und Pressen verbunden wird, das heißt, wenn das Haftelement zusammengezogen wird.
In bezug auf die Löcher zur Verhinderung einer Deformation 32 und 132 haben die gegenwärtigen Erfinder auch ein anderes Verfahren getestet, bei dem keine Löcher zur Verhinderung einer Deformation ausgebildet werden. Dieser Test zeigte, daß das Fluchtloch 31 sich zu einer nicht kreisförmigen Form mit einem Richtungsmerkmal wie in Fig. 8 dargestellt aufgrund der Kontraktion des Haftelements 3 verformen kann, wenn es zum Verbinden erwärmt und gepreßt wird, so daß das Fluchtloch 31 die Düsenöffnung 21 oder die Düsenverbindungskammer 11 verstopft, wie durch die Schrägstriche in Fig. 8 dargestellt ist. Mit Bezugnahme auf den Durchmesser, die Positionen, Anzahl und dergleichen der Löcher zur Verhinderung einer Deformation 32 und 132 hat sich das obenerwähnte Verfahren als günstig erwiesen.
Mit Bezugnahme auf das Raumbildungselement 4 haben die gegenwärtigen Erfinder ferner ein anderes Verfahren getestet, bei dem kein Raumbildungselement 4 verwendet wird. Aus dem Testergebnis zeigt sich jedoch, daß sich der Grad der Deformation des Haftelements 3, wenn es erwärmt und gepreßt wird, mit den Erwärmungstemperaturen und Drücken, den Bedingungen der Kontaktflächen oder dergleichen verändert, mit dem Ergebnis, daß, nachdem das Haftelement 3 durch Erwärmen und Pressen verbunden wurde, der Durchmesser des Fluchtloches sich verändert, wodurch die Tintenverbindungskammer 11 oder Düsenöffnung 21 verstopft werden können. Ferner zeigte das Testergebnis, daß, wenn die Dicke t des Raumbildungselements 4 größer als die Dicke T des Haftelements 3 ist, keine Weite mehr für die Deformation des Haftelements besteht, so daß keine praktische Bindungsstärke erhalten werden kann.
Fig. 15 bis 18 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines schichtförmigen Haftelements gemäß der vorliegenden Erfindung, das so konstruiert ist, daß es eine Düsenplatte, die bei einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf verwendet wird, bindet, und ein Verfahren zum Verbinden der Düsenplatte unter Verwendung dieses schichtförmigen Haftelements.
In diesen Figuren sind gleiche Teile und Bestandteile mit denselben Bezugszeichen wie in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, die in Fig. 1 bis 14 dargestellt sind, bezeichnet. Wie in diesen Figuren dargestellt, wird ein schichtförmiges Haftelement 203 zum Verbinden einer Düsenplatte 2 mit einem Kopfsubstrat 1 verwendet. Das schichtförmige Haftelement 203 ist von einer Heißschmelzart, die in einem halbgeschmolzenen Zustand in feine Wellen an den Oberflächen der zu verbindenden Materialien eindringt und darin aufgrund eines Ankereffekts gehärtet wird, wodurch die beiden zu verbindenden Elemente miteinander verbunden werden. Das schichtförmige Haftelement 203 ist aus einem hochmolekularen Material gebildet, das aus einer Gruppe, umfassend Polyolefin, Nylon, Polyurethan und einem Polyester, besteht. Eine Trennmittelfolie 30 wird zur Verstärkung an die gesamte Oberfläche des schichtförmigen Haftelements 203 geklebt, und die Trennmittelfolie 203 wird nach der provisorischen Befestigung des schichtförmigen Haftelements 203 an der Düsenplatte 2 abgelöst, wie in Fig. 17 dargestellt.
Die Grundstruktur des schichtförmigen Haftelements 203 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist dieselbe wie bei dem Element 3 des ersten, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels Daher wird nur das unterschiedliche Merkmal beschrieben.
In dem dritten Ausführungsbeispiel wird der Durchmesser D der jeweiligen Fluchtlöcher 31 mit etwa dem 1,8-fachen des Durchmessers d der Düsenöffnung 21 gewählt, um einem Kompressionsgrad Δt des schichtförmigen Haftelements 203 zu entsprechen. Ferner werden die Löcher zur Verhinderung einer Deformation 32, die an beiden Seiten der Fluchtlöcher 31 gebildet werden, derart gebildet, daß deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser D der Fluchtlöcher 31 sind, und daß sie auch in einer Zickzacklinie angeordnet sind, in der die Löcher zur Verhinderung einer Deformation 32 in bezug auf die Linie der Fluchtlöcher 31 versetzt sind, oder wie in Fig. 15 dargestellt, wo die drei Reihen von Fluchtlöchern 31 und Löchern zur Verhinderung einer Deformation 32 derart angeordnet sind, daß jedes Fluchtloch 31 mit seinen angrenzenden Löchern zur Verhinderung einer Deformation 32 eine Säule aus drei benachbarten Löchern mit einem Abstand δ bildet, der im wesentlichen der zweifache Durchmesser D des Fluchtlochs 31 ist.
Mit Bezugnahme insbesondere auf das dritte Ausführungsbeispiel des schichtförmigen Haftelements 203 wird in einem schichtförmigen Haftelement 203 mit einer Dicke von 0,50 mm mit einer vorgegebenen Deformationsweite von 0,15 mm eine Anzahl von Fluchtlöchern 31 mit einem Durchmesser D von jeweils 0,38 mm in bezug auf den Durchmesser von 0,15 bis 0,18 mm der Düsenöffnung 21 ausgebildet, und an beiden Seiten der Fluchtlöcher 31 wird dieselbe Anzahl an Löchern zur Verhinderung einer Deformation 32 in einem Abstand von 0,70 mm zwischen den beiden Linien der Löcher zur Verhinderung ausgebildet.
In Fig. 15 bezeichnet das Bezugszeichen 33 ein Paar von Positionierlöchern, die jeweils an beiden Enden des schichtförmigen Haftelements 203 angeordnet sind, und 205 bezeichnet ein Paar von Blindlöchern, die an beiden Enden der Linie der Fluchtlöcher 31 angeordnet sind, um die Ausdehnung der Fluchtlöcher 31 in die Längsrichtung aufzunehmen und somit die Deformation der Fluchtlöcher 31 in deren Längsrichtung einzuschränken.
Mit Bezugnahme auf Fig. 17 folgt nun eine Beschreibung eines Verfahrens zum Verbinden des Substrats B und der Düsenplatte P miteinander unter Verwendung des obenerwähnten schichtförmigen Haftelements 1.
Zunächst wird die Düsenplatte 2 mit zwei Positionierstiften 51, die jeweils auf einer Aufspannvorrichtung 50 als Bezugspunkt sitzen, auf der Aufspannvorrichtung 50 mit ihrer Haftfläche nach oben weisend befestigt. Danach wird das schichtförmige Haftelement 203 mit der an seiner oberen Fläche befestigten Trennmittelfolie 30 und auch mit den zwei Positionierstiften 51, deren Position jener der Positionierlöcher 33 entspricht, positioniert und auf die Düsenplatte 2 gelegt.
Da das Verbindungsverfahren dieses Ausführungsbeispiels dasselbe wie jenes des zuvor beschriebenen und in Fig. 5 und 6 dargestellten ersten und zweiten Ausführungsbeispiels ist, wird die Beschreibung unterlassen.
Als Ergebnis des Verbindungsverfahrens wird das schichtförmige Haftelement 203 zusammengepreßt und in seine Dickenrichtung deformiert und gleichzeitig in seine Oberflächenrichtung ausgedehnt. In bezug auf die Längenausdehnung des schichtförmigen Haftelements 203 nehmen die jeweiligen Fluchtlöcher 31 dessen Ausdehnung von einem Ende zum anderen auf. In bezug auf die Ausdehnung des Haftelements 203 in seine Breitenrichtung nehmen ferner die Löcher zur Verhinderung einer Deformation 32, die an beiden Seiten der Fluchtlöcher 31 angeordnet sind, die Ausdehnung in die Breitenrichtung auf. Dadurch kann soweit wie möglich verhindert werden, daß die jeweiligen Fluchtlöcher 31 deformiert werden, und die inneren Ränder der Fluchtlöcher 31 können daher gehindert werden, in die Düsenöffnungen 21 zu gelangen. Ferner wird aufgrund des Paares von Blindlöchern 205, die an beiden Enden der Linie von Fluchtlöchern 31 ausgebildet sind, die Ausdehnung der Fluchtlöcher 31 in deren Längsrichtung wirkungsvoll unterdrückt, wodurch die Deformation der Fluchtlöcher 31 in deren Längsrichtung eingeschränkt wird. Demnach können das Kopfbasiselement 1 und die Düsenplatte 2 mit hoher Genauigkeit miteinander verbunden werden.
Fig. 19 zeigt ein schichtförmiges Haftelement gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In dem vierten Ausführungsbeispiel wird an beiden Seiten einer Anzahl von Fluchtlöchern 331, die in einer Linie angeordnet sind, eine Mehrzahl von Schlitzen zur Verhinderung einer Deformation 332 ausgebildet, die jeweils eine Breite aufweisen, die dem Durchmesser des Fluchtlochs 331 entspricht. Aufgrund dieser Konstruktion wird die Ausdehnung eines schichtförmigen Haftelements 303, die hervorgerufen wird, wenn dieses zusammengepreßt und deformiert wird, durch die Deformation der Schlitze zur Verhinderung einer Deformation 332 aufgenommen, wodurch die Deformation der Fluchtlöcher 331 soweit wie möglich begrenzt wird.
Fig. 20 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel des schichtförmigen Haftelements gemäß der Erfindung, in dem Abstandsmittel zur Einschränkung einer Deformation 404 zur weiteren Einschränkung der Deformation der Fluchtlöcher 431 verwendet werden.
Bei dem gegenwärtigen schichtförmigen Haftelement 403 befindet sich an beiden Seiten der Fluchtlöcher 431, die in einer Linie ausgebildet sind, eine Anzahl von Löchern zur Verhinderung einer Deformation 432, und ferner ist an beiden Seiten der Löcher zur Verhinderung einer Deformation 432 eine Mehrzahl von Abstandmitteleinsatzlöchern 424 ausgebildet, in welche Abstandsmittel zur Einschränkung einer Deformation 404 eingesetzt werden, die jeweils der Dicke des schichtförmigen Haftelements 403 entsprechen, die erhalten wird, wenn ein zulässiger Kompressionsgrad Δt subtrahiert wird.
In dem fünften Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 21 dargestellt, ist das schichtförmige Haftelement 403 provisorisch an der Düsenplatte 2 befestigt und ist unmittelbar unter einer Pressenmaschine 428 angeordnet, und danach werden die jeweiligen Abstandsmittel zur Einschränkung einer Deformation 404, die jeweils aus einer Stahlplatte 436 ausgestanzt werden, nach unten in die Abstandsmitteleinsatzlöcher 424 fallengelassen.
Aufgrund dieser Konstruktion kann der Kompressionsgrad des schichtförmigen Haftelements 203 innerhalb eines zulässigen Bereichs eingeschränkt werden, und gleichzeitig kann die Deformation der Fluchtlöcher 431 durch die Fluchtlöcher 431 und die Löcher zur Verhinderung einer Deformation 432, die an deren beiden Seiten ausgebildet sind, verhindert werden, so daß die Düsenplatte 2 ohne eine Verstopfung zu erzeugen, auf das Kopfbasiselement 1 aufgebracht werden kann.
Wenn in diesem Ausführungsbeispiel die Deformation des schichtförmigen Haftelements 403 durch die Abstandsmittel zur Einschränkung der Deformation 404 in einem ausreichenden Ausmaß begrenzt wird, kann die Deformation der Fluchtlöcher 431 in einem solchen Ausmaß begrenzt werden, daß die inneren Ränder der Fluchtlöcher nicht in die Düsenöffnungen 21 gelangen können, selbst wenn die Löcher zur Verhinderung einer Deformation 432 nicht im besonderen an beiden Seiten der Fluchtlöcher 431 ausgebildet sind.
Fig. 22A und 22B zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel eines schichtförmigen Haftelements, bei dem Löcher zur Verhinderung einer Deformation zur Halterung von Abstandsmittel zur Einschränkung einer Deformation verwendet werden.
In dem sechsten Ausführungsbeispiel wird als Material zur Verhinderung einer Deformation ein Pastenmaterial verwendet, das feine Körner enthält, die aus einem hochmolekularen Material wie Epoxidharz, Urethan, Polyimid oder dergleichen bestehen, das in einer flüchtigen Lösung dispergiert ist und das auch, wenn es erwärmt und komprimiert wird, in seinem Volumen verringert und gehärtet wird. Ferner wird das Pastenmaterial zur Verhinderung einer Deformation 525 zuvor in jedes der Löcher zur Verhinderung einer Deformation 532, die an beiden Seiten der Fluchtlöcher 531 ausgebildet sind, eingebracht, bevor das schichtförmige Haftelement tatsächlich verwendet wird.
Wenn in dem sechsten Ausführungsbeispiel das schichtförmige Haftelement 503, das zwischen der Düsenplatte 2 und dem Kopfbasiselement 1 liegt, erwärmt und gepreßt wird, wird das Pastenmaterial zur Verhinderung einer Deformation 535 in der Dicke in einem Grad zusammengezogen, der dem Kompressionsgrad in der Breite Δt des schichtförmigen Haftelements 403 entspricht, und gleichzeitig wird das Pastenmaterial 535 in seinem Außendurchmesser zusammengezogen und gehärtet. Infolgedessen wird die Deformation des schichtförmigen Haftelements 503 in seine Dickenrichtung durch das Pastenmaterial zur Verhinderung einer Deformation 535 eingeschränkt, und gleichzeitig wird die Ausdehnung des schichtförmigen Haftelements 503 in seine Oberflächenrichtung durch einen Zwischenraum aufgenommen, der zwischen dem Pastenmaterial 535 und dem Loch zur Verhinderung einer Deformation 532 entsteht, so daß die Deformation der Fluchtlöcher 532 nach innen weiter unterdrückt werden kann.
Wie zuvor beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung beim Verbinden von zwei Elementen mit kleinen Löchern miteinander ein schichtförmiges Haftelement, das Fluchtlöcher enthält, die jeweils den kleinen Löchern eines Elements entsprechen, und Löcher zur Verhinderung einer Deformation, die eine Deformation der Fluchtlöcher verhindern, provisorisch verbunden, indem es auf ein Element gepreßt wird, und dann wird das andere Elemente durch Erwärmen und Pressen mit der Kontaktfläche des ersten Elements verbunden, so daß die beiden Elemente fest und wirksam miteinander verbunden werden können, ohne daß ein Loch verstopft wird.
Wenn ferner zwei Elemente mit jeweils kleinen Löchern verbunden werden, wird ein schichtförmiges Haftelement, das Fluchtlöcher enthält, die jeweils den kleinen Löchern des einen Elements entsprechen, wobei Raumbildungselemente, die eine passende Dicke aufweisen, in das schichtförmige Haftelement eingesetzt werden, provisorisch mit einem der beiden Elemente durch Pressen verbunden, und dann wird das andere Element mit der Kontaktoberfläche des einen Elements durch Erwärmen und Pressen des schichtförmigen Haftelements verbunden. Somit können die beiden Elemente, die jeweils kleine Löcher aufweisen, fest und wirksam miteinander verbunden werden, ohne daß ein Loch verstopft wird.
In der vorangehenden Beschreibung wurde die vorliegende Erfindung beispielhaft beschrieben, wobei das Kopfbasiselement 1 und die Düsenplatte 2, die jeweils in einem Tintenstrahldrucker verwendet werden, miteinander verbunden werden. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf oder dadurch eingeschränkt, sondern kann auch als Mittel zum Verbinden anderer Arten von zwei Elementen mit jeweils kleinen Löchern verwendet werden, die mit einem Haftelement verstopft werden könnten. Ferner kann die Erfindung auch bei einem Haftelement angewendet werden, das zwei Elemente wie einen Wassersprüher oder dergleichen, die jeweils kleine Löcher aufweisen, miteinander verbindet.

Claims

1. Verfahren zum Verbinden von zwei Elementen mit jeweils kleinen Löchern miteinander mit folgenden Schritten:

Bereitstellung eines ersten und eines zweiten Elements mit jeweils einer Anzahl an kleinen Löchern;

Bereitstellung eines schichtförmigen Haftelements;

Bildung von Fluchtlöchern auf dem schichtförmigen Haftelement an einer Position jeweils entsprechend den Löchern des ersten Elements;

Anbringen des schichtförmigen Haftelements auf dem ersten Element;

erstes Erwärmen und Pressen des ersten Elements und des auf dem ersten Element angebrachten schichtförmigen Haftelements zur Verbindung miteinander, um einen Vorformling zu bilden;

Anbringen des zweiten Elements auf dem Vorformling; und

zweites Erwärmen und Pressen des Vorformlings und des auf dem Vorformling angebrachten zweiten Elements zur Verbindung des ersten Elements mit dem zweiten Element durch das schichtförmige Haftelement.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1 mit einem weiteren Schritt der Bildung einer Anzahl von Löchern zur Verhinderung einer Deformation in einer oberen und einer unteren Linie, wobei die mittlere Linie der Fluchtlöcher dazwischenliegt, gleichzeitig mit dem Schritt der Bildung der Fluchtlöcher.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 mit des weiteren einem Schritt der Bildung einer Mehrzahl von Einsatzlöchern zum Einbringen eines Raumbildungselements auf dem schichtförmigen Haftelement, gleichzeitig mit dem Schritt der Bildung der Fluchtlöcher.

4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Erwärmungs und Preßschritt unter der Bedingung einer Erwärmungstemperatur von etwa 80ºC und einem Druck von etwa 3 kg/cm² erfolgt, und der zweite Erwärmungs und Preßschritt unter der Bedingung einer Erwärmungstemperatur von etwa 120ºC und einem Druck von etwa 3 kg/cm² erfolgt.

5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das schichtförmige Haftelement aus einem schichtförmigen Haftmaterial und einer Trennmittelfolie hergestellt ist, welche auf das schichtförmige Haftmaterial laminiert wird, wobei die Trennmittelfolie nach dem ersten Erwärmungs- und Preßschritt von dem schichtförmigen Haftmaterial abgezogen wird.

6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das zweite Element ein Kopfbasiselement eines Druckkopfes einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und das erste Element eine Düsenplatte mit Düsenlöchern zum Ausstoß von Tintentröpfchen ist.

7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das schichtförmige Haftelement von einer Heißschmelzart ist.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das schichtförmige Haftelement aus einem hochmolekularen Material bestehend im wesentlichen aus einer Gruppe mit einem Polyolefin, Nylon, Polyurethan und Polyester gebildet wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, bei dem das Kopfbasiselement aus einem hochmolekularen Harzmaterial bestehend aus einer Gruppe mit Polysulfon, Polyethersulfon und Polycarbonat gebildet wird, und die Düsenplatte aus einem Material bestehend aus einer Gruppe mit elektrogeformtem Nickel, rostfreiem Stahl und Berylliumkupfer gebildet wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder einem der von Anspruch 3 abhängigen Ansprüche, bei dem eine Dicke des Raumbildungselements nicht größer als eine Dicke des schichtförmigen Haftelements ist.

11. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder einem der von Anspruch 3 abhängigen Ansprüche, bei dem das Raumbildungselement aus rostfreiem Stahl gebildet wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder einem der von Anspruch 3 abhängigen Ansprüche, bei dem das Raumbildungselement kreisförmig ist.

13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit des weiteren einem Schritt der Bildung von Positionierlöchern an beiden Enden des schichtförmigen Haftelements, vorzugsweise gleichzeitig mit dem Schritt der Bildung der Fluchtlöcher.

14. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder einem der von Anspruch 2 abhängigen Ansprüche mit des weiteren einem Schritt der Bildung eines Paares von Blindlöchern an beiden Enden der Fluchtlochlinie, vorzugsweise gleichzeitig mit dem Schritt der Bildung der Fluchtlöcher.

15. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder einem der von Anspruch 6 abhängigen Ansprüche, bei dem ein Durchmesser jedes der Fluchtlöcher auf etwa das 1,8fache des Durchmessers des Düsenlochs festgesetzt wird, um einem Grad an Kompression des schichtförmigen Haftelements zu entsprechen.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem das schichtförmige Haftelement eine Dicke von etwa 0,50 mm mit einer vorgegebenen Deformationsweite von etwa 0,15 mm aufweist, die Fluchtlöcher jeweils einen Durchmesser von etwa 0,38 mm aufweisen und das Düsenloch einen Durchmesser von 0,15 bis 0,18 mm aufweist und dieselbe Anzahl an Löchern zur Verhinderung einer Deformation in einem Abstand von etwa 0,70 mm zwischen den beiden Linien der Löcher zur Verhinderung angeordnet wird.

17. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das des weiteren einen Schritt der Bildung einer Mehrzahl von Schlitzen zur Verhinderung einer Deformation mit jeweils einer Breite entsprechend dem Durchmesser des Fluchtlochs umfaßt.

18. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder einem der von Anspruch 2 abhängigen Ansprüche, das des weiteren einen Schritt des Einbringens von Abstandsmitteln in die Löcher zur Verhinderung einer Deformation vor dem ersten Erwärmungs- und Preßschritt umfaßt.

19. Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem die Abstandsmittel ein Pastenmaterial zur Verhinderung einer Deformation aufweisen.

20. Verfahren gemäß Anspruch 19, bei dem das Pastenmaterial feine Körner aus einem hochmolekularen Material, dispergiert in einer flüchtigen Lösung, enthält.

21. Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem das hochmolekulare Material aus einer Gruppe mit einem Epoxidharz, Urethan und Polyimid besteht.

22. Integriertes Element mit:

zwei Elementen (1, 2) mit jeweils kleinen Löchern (11, 21); und einem schichtförmigen Haftelement (3, 103, 203, 303, 403, 503), welches zwischen den beiden Elementen angeordnet ist und darauf ausgerichtet ist, die beiden Elemente (1, 2) zu verbinden, um das integrierte Element zu bilden, wobei das schichtförmige Haftelement (3, 103, 203, 303, 403, 503) auf dem schichtförmigen Haftelement gebildete Fluchtlöcher (31, 331, 431, 531) aufweist, wobei die Fluchtlöcher (31, 331, 431, 531) bezüglich der Position den kleinen Löchern (11, 21) der beiden Elemente (1, 2) entsprechen; und wobei das schichtförmige Haftelement des weiteren Löcher (32, 132, 332, 432, 532) zur Verhinderung einer Deformation aufweist.

23. Integriertes Element gemäß Anspruch 22, bei dem die Löcher (32, 132, 432, 532) zur Verhinderung einer Deformation benachbart zu den Fluchtlöchern (31, 331, 431, 531) angeordnet sind.

24. Integriertes Element gemäß Anspruch 23, bei dem sich die Löcher (32, 132, 332, 432, 532) zur Verhinderung einer Deformation an beiden Seiten der Fluchtlöcher (31, 331, 431, 531) in einer Anordnung in einer Linie befinden.

25. Integriertes Element gemäß Anspruch 23, bei dem es sich bei den Löchern zur Verhinderung einer Deformation um schlitzförmige Löcher (332) handelt, welche sich entlang beider Seiten der Linie der Fluchtlöcher (31, 331, 431, 531) erstrecken.

26. Integriertes Element gemäß einem der Ansprüche 22 bis 25, das des weiteren ein in das schichtförmige Haftelement eingebettetes Stück (4, 404) zur Einschränkung einer Deformation aufweist, welches auf die Einschränkung einer Menge an Kontraktion des schichtförmigen Haftelements in dessen Dickenrichtung ausgerichtet ist.

27. Integriertes Element gemäß einem der Ansprüche 23 bis 26, das des weiteren ein in die Löcher (532) zur Verhinderung einer Deformation eingebrachtes pastenförmiges Mittel (535) zur Einschränkung einer Deformation aufweist.