DE69214481T2

DE69214481T2 - Tintenstrahlaufzeichnungskopf, Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung diesen verwendend und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69214481T2
Application number: DE69214481T
Authority: DE
Inventors: Isao Imamura; Tadayoshi Inamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2012-02-20
Also published as: ATE144197T1; DE69214481D1; EP0500068A2; EP0500068A3; US5808644A; EP0500068B1

Description

Gebiet der Erfindung und verwandte Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 zur Herstellung des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes.
Es wird zuerst auf die Fig. 17 Bezug genommen, wonach ein nachstehend einfach als "Aufzeichnungskopf" bezeichneter Imtenstrahl-Aufzeichnungskopf, der bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät verwendbar ist, im großen und ganzen Ausstoßöffnungen 16, durch welche Tinte ausgestoßen wird, eine Flüssigkeitskammer 11 zur Aufnahme der den Ausstoßöffnungen 16 zuzuführenden Tinte, Flüssigkeitskanäle 15 für eine Verbindung der Ausstoßöffnungen 16 sowie der Flüssigkeitskammer 11, Energieerzeugungselemente 2, die für die jeweiligen Flüssigkeitskanäle 15 vorgesehen sind, um Energie zum Ausstoßen der Tinte zu erzeugen, und Zuführöffnungen 6, um von außen die Tinte der Flüssigkeitskammer 11 zuzuführen, umfaßt.
In einem bekannten Herstellungsverfahren für einen derartigen Aufzeichnungskopf werden die Energieerzeugungselemente 2 an einer ersten Basis 1 durch Ätzen, Verdampfen, Zerstäuben od. dgl. ausgebildet. Die erste Basis 1 wird dann mit einer positiven oder negativen lichtempfindlichen Trockendünnschicht abgedeckt. Die Trockendünnschicht wird belichtet, um eine negative oder positive Struktur entsprechend den Ausstoßöffnungen 16, den Flüssigkeitskanälen 15 und einem Teil der Flüssigkeitskammer 11 herzustellen. Dann wird sie entwickelt, um auf der ersten Basis eine (nicht dargestellte) Festkörperschicht zu erzeugen, die den Ausstoßöffnungen 16, den Flüssigkeitskanälen 15 und einem Teil der Flüssigkeitskammer 11 entspricht. Hierauf werden die Festkörperschicht sowie die erste Basis 11 durch eine geeignete Schicht eines durch Wirkenergie strahlungshärtenden Materials 24 abgedeckt, das durch die Wirkstrahlen ausgehärtet wird. Anschließend wird eine zweite Basis 4, die imstande ist, die Wirkenergiestrahlen zu übertragen, und die mit einer Ausnehmung 5, um den restlichen Teil der Flüssigkeitskammer 11 und die Zuführöffnungen 6 zu bilden, versehen ist, auf das durch Wirkenergie aushärtende Material 24 zu einer laminierten Struktur so aufgeklebt, daß die Ausnehmung 5 mit dem Ort ausgerichtet ist, an dem die Flüssigkeitskammer 11 ausgestaltet werden soll. Die zweite Basis 4 wird so maskiert, daß derjenige Teil des durch Wirkenergie strahlungshärtenden Materials 24, in welchem die Flüssigkeitskammer 11 ausgebildet werden soll, abgedeckt wird, und das durch Wirkenergie härtende Material 24 wird durch die zweite Basis hindurch den Wirkenergiestrahlen ausgesetzt. Die laminierte Struktur, in welcher das durch Wirkenergie härtende Material 24 ausgehärtet ist, wird an der Stelle zugeschnitten, an welcher die Ausstoßöffnungen 16 gebildet werden, um eine Stirnfläche der Festkörper schicht freizulegen. Dann wird sie in ein Lösungsmittel getaucht, das imstande ist, die Festkörperschicht sowie das ungehärtete, durch Wirkenergie aushärtende Material zu lösen, wodurch die Festkörperschicht und das ungehärtete Material aus der laminierten Struktur herausgelöst werden, so daß ein Raum oder Räume gebildet werden, die die Flüssigkeitskanäle 15 und die Flüssigkeitskammer 11 darstellen. Das ist in US-A- 4 657 631 offenbart.
US-A-5 030 317 beschreibt, daß eine Festkörperschicht zur Ausbildung der Flüssigkeitskanäle und der Flüssigkeitskammer an einer Basisplatte vorgesehen wird; sie wird mit einem durch Wirkenergiestrahlung aushärtenden Material beschichtet; dieses wird ausgehärtet; und anschließend wird die Festkörper schicht entfernt. Durch dieses Vorgehen kann ein Aufzeichnungskopf erzeugt werden, der Ausstoßöffnungen, Flüssigkeitskanäle und eine Flüssigkeitskammer besitzt.
US-A-4 394 670 offenbart ein Verfahren, um ein säulen- oder feldartiges Teil oder solche Teile in der Flüssigkeitskammer 11 herzustellen. Die Figur 18 zeigt schematisch einen Schritt dieses Herstellungsverfahrens. Wie in Fig. 18 dargestellt ist, wird ein trockener Photolackfilm auf einer Basis aufgebracht, die Tintenausstoß-Druckerzeugungselemente 2 besitzt, und er wird strukturiert sowie belichtet. Durch dieses Vorgehen wird der ausgehärtete Photolackfilm 3H geschaffen, während die Imtenausstoß-Druckerzeugungselemente 2 freigelegt werden. Um die Tintenkanäle 15 sowie die Tintenvorratskammer 11 auszubilden, wird anschließend der Photolack auf den gehärteten Photolackfilm 3H aufgebracht und durch Belichten strukturiert.
Auf diese Weise wird ein gehärteter Film 5H gebildet, der an den Wänden, die die Tintenkanäle 15 bilden, und den Wänden, die die Tintenvorratskammer 11 bilden, ausgestaltet ist. Hierbei werden die Felder 5Hi, 5Hj an der Stelle hergestellt, wo die Tintenvorratskammer 11 gebildet wird.
Die Felder 5Hi und 5HJ sind wirksam, um das Verhindern einer Leckage der auf den gehärteten Film 5H aufgebrachten Trockendünnschicht in die Tintenvorratskammer in den anschließenden Schritten zu unterstützen.
Bei dem durch die vorbeschriebenen Schritte hergestellten Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf wird die in die gemeinsame Kammer 11 eingebrachte Flüssigkeit in die Flüssigkeitskanäle 15 durch eine Kapillarwirkung geführt. Die Flüssigkeit wird in den Kanälen durch den in jeder der Ausstoßöffnungen (Düsenöffnungen) an den vorderen Enden der Flüssigkeitskanäle ausgebildeten Meniskus stabil gehalten. Durch Zuführen von Elektroenergie zu den elektrothermischen Wandlern 2 wird die Flüssigkeit an der elektrothermischen Wandlerfläche rasch erhitzt, so daß im Flüssigkeitskanal eine Blase hervorgerufen wird. Durch die Expansion und das Zusammenfallen der Blase wird die Flüssigkeit als ein Tröpfchen oder als Tröpfchen durch die Ausstoßöffnung 16 hindurch ausgestoßen. Durch die vorbeschriebene Konstruktion können 128, 256 oder sogar mehr Ausstoßöffnungen, die die gesamte Aufzeichnungsbreite abdecken, in einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit einer Dichte von 16 Düsen/mm ausgebildet werden.
Gemäß der Japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 202352/1991 sind stromauf der Flüssigkeitskanäle, wie in Figur 19 gezeigt ist, Puffer 25 und 26 angeordnet, um den Tintenfluß zur Verbesserung der Tintenausstoßfrequenz zu kontrollieren Die Puffer 25 und 26 werden mittels einer photolithographischen Technik unter Verwendung eines lichtempfindlichen Harzmaterials ausgebildet, was in der zuvor erwähnten US-A- 4 394 670 beschrieben ist.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Aufzeichnungskopf die folgenden Probleme einschließt, die gelöst werden sollen. In herkömmlichen Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen ist die Querschnittsfläche der Flüssigkeitskanäle größer als diejenige der Ausstoßöffnung, um die Tinte stabil der Ausstoßöffnung zuzuführen. Wenn die Tinte Fremdstoffe in Form von Partikeln enthält und wenn das Fremdmaterial dem Tintenkanal zugeführt wird, so langt es in der Nähe der Ausstoßöffnung an. Falls das eintritt, wird die Richtung des Tintenausstoßes abgelenkt oder ändert sich die Tintenausstoßmenge mit dem Ergebnis einer Ungleichförmigkeit. Die Ausstoßöffnung wird u.U. durch das Fremdmaterial mit dem Resultat eines Ausstoßfehlers verstopft. Die Berücksichtigung dieser Möglichkeit eines Verstopfens ist bei dem vorbeschriebenen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nicht ausreichend.
Wenn ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit dem oben beschriebenen, in den Figuren 17 und 18 gezeigten herkömmlichen Aufzeichnungskopf auf einen vibrierenden Tisch gesetzt und wenn eine relativ starke Vibration an diesem zum Einwirken gebracht wird, wird die Tinte in der Nachbarschaft des Ausstoßenergie- Erzeugungselements oder der Ausstoßöffnung durch die Vibration zum Tintenbehälter verschoben oder wird durch die Ausstoßöffnung hindurch Luft in den Flüssigkeitskanal eingeführt oder bedeckt die Tinte die Ausstoßöffnungsfläche, was die Unfähigkeit zum Drucken zum Ergebnis hat. Ferner wird durch die Vibration die Tinte zum Aussickern aus der Ausstoßöffnung gebracht, so daß deren Nachbarschaft kontaminiert wird. Um den korrekten Druckbetrieb wiederzugewinnen, ist ein Regeneriervorgang, der das Ansaugen der Tinte durch die Ausstoßöffnung hindurch mittels einer Pumpe einschließt, erforderlich.
Bei der oben beschriebenen Methode zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes wird der Photolack am Basisteil aufgebracht, werden die Wände für die Flüssigkeitskanäle und die gemeinsame Flüssigkeitskammer 11 durch Strukturieren des Photolacks erzeugt, und werden die Felder 5Hi, 5Hj (Figur 18) sowie die Zwischenwände 25 und 26 ebenfalls dadurch ausgebildet. Zusätzlich wird darauf die Deckplatte 4 angebracht, so daß der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf ausgestaltet wird. Bis die Deckplatte vorgesehen wird, sind sie jedoch lediglich durch die Haftkraft der Trockendünnschicht mit der Basis verbunden, wie in den Figuren 18 und 19 gezeigt ist. Deshalb ist es möglich, daß die Wände beschädigt werden. Um die Festigkeit der Zwischenwände 25 und 26 zu erhöhen, so daß sie von einer Beschädigung frei sind, ist es erforderlich, daß deren Maße größer als eine vorbestimmte Abmessung sind, und deshalb ist es schwierig, feine Zwischenwände auszubilden. Vom Standpunkt der Erzeugung einer ausreichenden Haftfestigkeit zwischen der Deckplatte und den Zwischenwänden, müssen die Zwischenwände Abmessungen größer als ein bestimmtes Maß haben.
Die US-A-4 639 748 beschreibt darüber hinaus einen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf mit einem ersten Substrat, dessen eine Oberfläche eine lineare Reihe von Heizelementen enthält, und mit einem zweiten Substrat, dessen eine Oberfläche eine Struktur von Ausnehmungen einschließlich einer linearen Reihe von parallelen Kanalvertiefungen enthält, die am einen Ende durch eine Kante des zweiten Substrats hindurch öffnen, um als Tröpfchenausstoßdüsen zu dienen, während die anderen Enden mit einer gemeinsamen Verteilervertiefung in Verbindung sind. Eine innere Kammernische wird durch eine umschließende Wand innerhalb der Verteilervertiefung gebildet und von dieser umschlossen wobei Kanalaussparungen in einer Mehrzahl rechtwinklig durch die Kammerwand hindurch ausgestaltet sind, um eine Verbindung zwischen der inneren Kammer und dem Verteiler zu schaffen. Die Oberfläche des ersten Substrats, das die Heizelemente besitzt, wird zur Oberfläche des zweiten Substrats, das die Ausnehmungen besitzt, ausgerichtet und gegen diese geklebt, so daß jeder Kanal eines der Heizelemente darin aufweist, das mit einem vorbestimmten Abstand von den offenen Kanalenden entfernt ist.
Während des Betriebs fließt die Tinte von der inneren Kammer, die mit einer Füllöffnung versehen ist, durch die Kanalaussparungen zum Verteiler und vom Verteiler weg, um die Kanäle zu füllen sowie an jeder Düse einen Meniskus zu bilden. Darüber hinaus wird die Tinte, während diese durch die Kanäle fließt, gefiltert, weil der Durchlaßquerschnitt einer jeden der Kanalaussparungen kleiner ist als jeder Durchtrittsquerschnitt der Kanäle, wobei der gesamte Durchlaßquerschnitt der Kanalaussparungen jedoch größer ist als der gesamte Durchtrittsquerschnitt der Kanäle.
Des weiteren offenbart die JP-A-61-016864, die den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildet, einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der eine Mehrzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, getrennte Tintenkanäle, die mit zugeordneten Ausstoßöffnungen in Verbindung sind, einen gemeinsamen Flüssigkeitskanal, der mit den getrennten Tintenkanälen verbunden ist, um in diese Tinte einzuführen, eine Flüssigkeitskammer zur Zufuhr der Tinte zum gemeinsamen Flüssigkeitskanal und ein zwischen dem gemeinsamen Flüssigkeitskanal sowie der Flüssigkeitskammer angeordnetes Filter, um das Eintreten von Fremdmaterial in die getrennten Tintenkanäle zu verhindern, umfaßt. Das Filter wird von einer Mehrzahl von Vorsprüngen gebildet, wobei benachbarte Vorsprünge eine Flüssigkeitsdurchtrittsfläche bestimmen.
Obgleich das vorerwähnte Filter imstande ist, relativ große Fremdmaterialien an einem Eintreten in die Tintenkanäle zu hindern, wird dieser Stand der Technik durch die Tatsache beeinträchtigt, daß kleinere oder längliche Fremdmaterialien in die Tintenkanäle eintreten können. Wenn die Menge dieser Fremdmaterialien groß ist und/oder längliche oder flache Fremdstoffe, die in den Tintenkanälen unterschiedliche Lagen einnehmen können, in die letzteren eintreten, können diese Fremdstoffe die Richtung des Tintenausstoßes an den Ausstoßöffnungen mit dem möglichen Resultat einer Verschlechterung der Bildqualität stören.
Schließlich beschreibt US-A-4 657 631, die den Oberbegriff des Patentanspruchs 3 bildet, ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes, das die Schritte des Herstellens eines Substrats, an welchem ein Energieerzeugungselement ausgebildet wird, des Versehens des Substrats mit einer Feststoffschicht, die einem dem Energieerzeugungselement zugeordneten Tintenkanal sowie einer Flüssigkeitskammer zur Zufuhr von Tinte zum Tintenkanal entspricht, des Abdeckens eines Teils des Substrats sowie der Feststoffschicht mit einem Baustoff, um einstückig Wände für den Tintenkanal sowie die Flüssigkeitskammer auszugestalten, und des Entfernens der Feststoffschicht umfaßt.

Abriß der Erfindung

Gegenüber dem vorerwähnten Stand der Technik ist es die Aufgabe dieser Erfindung, den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nach der JP-A-61-016864 mit dem Erfolg, daß die Verschlechte tung der Bildqualität durch kleine oder längliche Fremdstoffe die in der Tinte enthalten sind, zuverlässig verhindert wird, weiterzuentwickeln und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. im Patentanspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst. Gegenstand des Patentanspruchs 2 ist eine vorteilhaft weiterentwickelte Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß der Erfindung bestimmen benachbarte Vorsprünge des Filters eine Flüssigkeitsdurchtrittsfläche mit einer geringeren Abmessung als derjenigen der Ausstoßöffnungen, wobei Füllmaterialien zwischen benachbarten Vorsprüngen angeordnet sind. Aufgrund dieser konstruktiven Ausgestaltung des Tintenstrahl- Aufzeichnungskopfes werden die Tintenkanäle und die Ausstoßöffnungen an deren stromabwärtigem Ende zuverlässig dagegen geschützt, durch die Fremdmaterialien verstopft zu werden, weil sehr kleine Fremdstoffe herausgefiltert werden können, so daß eine hohe Bildqualität auf Dauer erreicht wird.
Darüber hinaus umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes gemäß der Erfindung die Schritte des Ausbildens von Öffnungen in der Festkörper schicht an einem Ort stromauf von dem Tintenkanal, bezogen auf die Fließrichtung der Tinte von der Flüssigkeitskammer zum Tintenkanal, wobei die Öffnungen dazu vorgesehen sind, Vorsprünge zu bilden, und vor dem Entfernen der Festkörperschicht des Abdeckens eines Teils des Substrats sowie der Festkörperschicht mit dem Baustoff, um Wände für die Vorsprünge einstückig auszugestalten, wobei vor dem Ausbilden der Öffnungen der Festkörperschicht Füllmaterialien an sowie benachbart zu den Öffnungen zugegeben werden.
Diese und weitere Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Würdigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen augenscheinlicher.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine Perspektivansicht eines ersten Substrats vor Ausbildung einer Festkörperschicht in einem Herstellungsschritt eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes ohne Anwendung dieser Erfindung.
Figur 2 zeigt ein Herstellungsverfahren eines Tintenstrahl- Aufzeichnungskopfes ohne Anwendung dieser Erfindung, wobei (A) eine Draufsicht des ersten Substrats nach Ausbildung der Festkörperschicht und (B) eine Draufsicht eines zweiten Substrats sind.
Figuren 3A, 3B und 3C sind Schnittdarstellungen des ersten Substrats, nachdem die Festkörperschicht und das durch Wirkenergie strahlungshärtende Material in einem Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes ohne Anwendung einer Ausführungsform dieser Erfindung laminiert sind, wobei Figur 3A eine Schnittdarstellung nach der Linie A-A' der Figur 2, Figur 3B eine Schnittdarstellung nach der Linie B-B' der Figur 2 und Figur 3C eine Schnittdarstellung nach der Linie C-C' der Figur 2 sind.
Figuren 4A, 4B und 4C sind Schnittdarstellungen der laminierten Schicht des zweiten Substrats in einem Herstellungsverfahren des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes ohne Anwendung diese Erfindung, wobei Figur 4A eine Schnittdarstellung nach der Linie A-A' der Figur 2, Figur 4B eine Schnittdarstellung nach der Linie B-B' der Figur 2 und Figur 4C eine Schnittdarstellung nach der Linie C-C' der Figur 2 sind.
Figuren 5A, 5B und 5C sind Schnittdarstellungen der laminierten Schicht, nachdem die Maskierschicht in dem Herstellungsverfahren eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes ohne Anwendung dieser Erfindung laminiert ist, wobei Figur 5A eine Schnittdarstellung nach der Linie A-A' der Figur 2, Figur 5B eine Schnittdarstellung nach der Linie B-B' der Figur 2 und Figur 5C eine Schnittdarstellung nach der Linie C-C' der Figur 2 sind.
Figuren 6A, 6B und 6C sind Schnittdarstellungen der laminierten Schicht, nachdem die Festkörperschicht und das ungehärtete Härtungsmaterial in dem diese Erfindung nicht anwendenden Herstellungsverfahren des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes entfernt sind, wobei Figur 6A eine Schnittdarstellung nach der Linie A-A' der Figur 2, Figur 6B eine Schnittdarstellung nach der Linie B-B' der Figur 2 und Figur 6C eine Schnittdarstellung nach der Linie C-C' der Figur 2 sind.
Figur 7 ist eine Perspektivansicht des gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung hergestellten Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes.
Figur 8 ist eine Perspektivansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
Figur 9 ist eine Draufsicht des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes, wenn eine erste Festkörperschicht an einem ersten Substrat ausgebildet ist.
Figur 10A ist eine Draufsicht eines ersten Substrats, nachdem die Festkörperschicht daran ausgebildet ist.
Figur 10B ist eine Draufsicht auf ein zweites Substrat.
Figuren 11A, 11B, 11C und lid sind Schnittdarstellungen des ersten Substrats der Figur 10, nachdem die Festkörperschicht und das durch Wirkenergiestrahlen aushärtende Material daran laminiert sind.
Figuren 12A, 12B, 12C und 12D sind Schnittdarstellungen, nach dem das zweite Substrat der Figur 10 laminiert ist.
Figuren 13A, 13B, 13C und 13D sind Schnittdarstellungen, wenn die Strahlen durch die Maske hindurch projiziert werden.
Figuren 14A, 14B, 14C und 14D sind Schnittdarstellungen der laminierten Struktur von Figur 10, nachdem die Festkörperschicht und das Härtungsmaterial entfernt sind.
Figur 15 zeigt ein Aufzeichnungsgerät, das mit dem Aufzeichnungskopf gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung verwendbar ist.
Figur 16 zeigt ein Aufzeichnungsgerät, das mit dem Aufzeicnungskopf gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendbar ist.
Figur 17 ist eine Schnittdarstellung eines Aufzeichnungskopfes, bei dem die vorliegende Erfindung nicht zur Anwendung kommt.
Figur 18 veranschaulicht die Herstelling des Aufzeichnungskopfes, wobei diese Erfindung nicht angewendet wird.
Figur 19 ist eine Schnittdarstellung, die ein anderes Herstellungsverfahren ohne Anwendung dieser Erfindung veranschaulicht.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden die Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben.
Die Beschreibung wird jedoch zuerst auf ein Herstellungsverfahren eines Aufzeichnungskopfes, bei dem diese Erfindung nicht zur Anwendung kommt, gerichtet.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, werden an einer Elementfläche 1a eines ersten, aus Glas, Keramikmaterial, Kunstharzmaterial, Metall od. dgl. gefertigten Substrats 1 elektrothermische Wandlerelemente 2 und (nicht dargestellte) Steuersignal-Zuführelektroden für ein Betreiben der elektrothermischen Wandler 2 in Gestalt einer Dünnschicht durch einen Halbleiter- Herstellungsprozeß, der ein Ätzen, Verdampfen, Aufsprühen od. dgl. einschließt, ausgebildet. Die elektrothermischen Wandler sind mit regelmäßigen Abständen angeordnet. Bei der Beschreibung dieser Ausführungsform sind der Einfachheit der Erläuterung halber nur zwei Energieerzeugungselemente ausgestaltet Die Anzahl der Energieerzeugungselemente und die Anzahl der zugeordneten Flüssigkeitskanäle sowie Ausstoßöffnungen ist nicht auf zwei begrenzt; die Anzahl kann nach Wunsch verändert werden.
Obwohl das in der Figur nicht gezeigt ist, kann die die Elektroden und die elektrothermischen Wandlerelemente 2 enthalten de Elementfläche 1a mit einer Funktionsschicht oder mit Funktionsschichten, z.B. einer Schutzschicht, bedeckt werden.
Diese Ausführungsform ist ungeachtet des Vorhandenseins oder Fehlens der Funktionsschicht oder des Materials dieser wirksam.
Das erste Substrat 1 stellt ein Teil der Flüssigkeitskanalsowie der Flüssigkeitskammerwand dar und dient auch als ein Stützglied für die Festkörperschicht und das Bauelement. Wenn die Flüssigkeitskammer wie bei dieser Ausführungsform verwendet wird und wenn die Wirkenergiestrahlen, was später beschrieben werden wird, auf die Seite des ersten Substrats projiziert werden, muß das erste Substrat für die Wirkenergiestrahlen durchlässig sein. Ansonsten sind die Aussgestaltung, das Material od. dgl. des ersten Substrats 1 nicht eingeschränkt.
Wie in Figur 2(A) gezeigt ist, werden Festkörperschichten 3 auf die Elementfläche 1a an Stellen laminiert, die den getrennten Flüssigkeitskanälen, welche das elektrothermische Wandlerelement 2 enthalten, der Flüssigkeitskammer und den (nachstehend als "Filter" bezeichneten) Öffnungen, welche Querschnittsflächen haben, die kleiner sind als jene der Ausstoßöffnungen und die dazu dienen, eine Verbindung zwischen den einzelnen Flüssigkeitskanälen sowie der Flüssigkeitskammer herzustellen, entsprechen. Bei dieser Ausführungsform befindet sich das Filter in der gemeinsamen Flüssigkeitskammer Die Figur 2(B) zeigt ein Beispiel des zweiten Substrats 4. Bei dieser Ausführungsform ist das zweite Substrat 4 mit einer Ausnehmung 5 und zwei Zuführöffnungen 6 am Ort der Flüssigkeitskammer versehen.
Die Figuren 3A, 4A, 5A und 6A zeigen Schnittdarstellungen nach der Linie A-A' der Figur 2; die Figuren 3B, 4B, 5B und 6B sind Schnittdarstellungen nach der Linie B-B' dser Figur 2; die Figuren 3C, 4C, 5C und 6C zeigen Schnittdarstellungen nach der Linie C-C' der Figur 2.
Die Festkörperschichten 3 werden nach den verschiedenen Schritten, wie nachfolgend beschrieben werden wird, beseitigt und die entfernten Teile bilden den Flüssigkeitskanal, die Flüssigkeitskammer sowie das Filter. Die Ausgestaltung des Flüssigkeitskanals, der Flüssigkeitskammer sowie des Filters können nach Wunsch gewählt werden, und die Festkörperschichten 3 werden entsprechend den Ausgestaltungen von diesen verändert. Bei der in Rede stehenden Ausführungsform werden die Flüssigkeitskanäle in zwei getrennte Kanäle verzweigt, um Tintentröpfchen von den jeweiligen zwei Ausstoßöffnungen, die den zwei elektrothermischen Wandlern 2 entsprechen, auszustoßen. Die Flüssigkeitskammer steht mit den Flüssigkeitskanälen in Verbindung, um den jeweiligen Kanälen die Tinte zuzuführen.
Die Materialien und Maßnahmen zur Ausbildung der Festkörperschichten 3 sind folgende:
(1) Eine lichtempfindliche Trockendünnschicht wird verwendet, und die Festkörperschichten 3 werden an der Trockendünnschicht mittels eines Bilderzeugungsprozesses ausgebildet.
(2) Am ersten Substrat 1 werden mit einer gewünschten Dicke eine auflösbare Polymerschicht sowie eine Photolackschicht in dieser Folge ausgestaltet; auf der Photolackschicht wird eine Struktur erzeugt; die auflösbare Polymerschicht wird selektiv entfernt.
(3) Ein Harzmaterial wird aufgedruckt.
Hinsichtlich der lichtempfindlichen, in Absatz (1) erwähnten Trockendünnschicht ist eine positive oder negative Schicht verwendbar. Die verwendbare positive Trockendünnschicht schließt diejenige ein, die in einer Entwicklungsflüssigkeit durch Anwendung von Wirkenergiestrahlen lösbar wird. Die verendbare negative Trockendünnschicht schließt photopolymensierendes Methylenchlorid oder die durch starkes Alkali lösbare oder entfernbare negative Trockendünnschicht ein.
Insbesondere schließt die positive Trockendünnschicht OZATAC R225 (Handselsname, erhältlich von Hoechst Japan Kabushiki Kaisha) ein, während die negative Trockendünnschicht Serien von OZATAC T (Handelsname, erhältlich von Hoechst Japan Kabushiki Kaisha), PHOTAC PHT-Gruppen (Handelsname, erhältlich von Hitachi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha, Japan), RISTON (Handelsname, erhältlich von Dupont de Nemours & Co., Ltd.) einschließt.
Auch können als diese Materialien, die im Handel erhältlich sind, die folgenden Zusammensetzungen in ähnlicher Weise verwendet werden: Harzzusammensetzungen, die positiv wirken, z.B. Harzzusammensetzungen, die hauptsächlich aus Naphthochinondiozidderivat und einem Phenolharz vom Novolack-Typ bestehen; Harzzusammensetzungen, die negativ wirken, z.B. Zusammensetzungen, die hauptsächlich aus Akryloligomer, das Akrylsäureester als ein reaktives Radikal verwendet, einer thermoplastischen Hochpolymerverbindung und einem Sensibilisator bestehen; Zusammensetzungen, die aus Polythion, einer Polyenverbindung und einem Sensibilisator bestehen; od. dgl. Als ein durch Lösungsmittel lösliches Polymer, das unter Punkt (2) erwähnt ist, ist es möglich, eine Hochpolymerverbindung zu verwenden, so daß das Lösungsmittel, das diese auflösen kann, existiert, und ein Beschichtungsfilm kann durch einen Auftragprozeß ausgebildet werden. Als eine Photolackschicht, die bei dieser Ausführungsform verwendet werden kann, können in typischer Weise die folgenden Schichten genannt werden: ein flüssiger Photolack eines positiven Typs, der aus Phenolharz vom Novelack-Typ und Naphthochinondiozid besteht, ein flüssiger Photolack vom negativen Typ, der aus einem Polyvinylzinnamat besteht; ein flüssiger Photolack vom negativen Typ, der aus einem zyklisierten Kautschuk und Bisazid besteht; eine lichtempfindliche Trockendünnschicht vom negativen Typ; Druckfarben eines warmhärtbaren Typs und eines durch UV- Strahlen härtenden Typs; und dergleichen.
Als ein Material, um die Festkörperschicht durch das unter dem Punkt (3) erwähnte Druckverfahren zu bilden, ist es möglich, eine lithographische Druckfarbe, eine Siebdruckfarbe, ein Kunstharz vom Drucktyp u. dgl. zu verwenden, die bei jedem der Trocknungssysteme von z.B. dem Verdampfungstrocknungstyp, dem Wärmehärtungstyp, dem Härtungstyp mit UV-Strahlung u. dgl. angewendet werden.
Unter den vorgenannten Materialgruppen ist die Anwendung der unter Punkt (1) erwähnten lichtempfindlichen Trockendünnschicht in Anbetracht der Bearbeitungsgenauigkeit, der Leichtigkeit im Beseitigen, der Bearbeitungsleistung u. dgl. zu bevorzugen. Unter diesen ist es insbesondere wünschenswert, die Trockendünnschicht vom positiven Typ anzuwenden. Beispielsweise hat nämlich das lichtempfindliche Material vom positiven Typ derartige Eigenschaften, daß die Auflösung gegenüber dem lichtempfindlichen Material vom negativen Typ überlegen ist und die Reliefstruktur ohne Schwierigkeiten ausgebildet werden kann, um die vertikale sowie glatte Seitenwandfläche oder die kegelige oder umgekehrt kegelige Querschnittsgestalt aufzuweisen, und es ist für die Ausbildung des Flüssigkeitskanals optimal. Andererseits sind die Eigenschaften gegeben, daß die Reliefstruktur durch eine Entwicklerflüssigkeit oder ein organisches Lösungsmittel u. dgl. aufgelöst und entfernt- werden kann. Insbesondere kann im Fall der Verwendung des lichtempfindlichen Material vom positiven Typ, z.B. Naphthochinondiozid und Phenolharz vom Novolack-Typ, die oben erwähnt wurden, dieses vollständig durch eine schwache wäßrige alkalische Lösung oder Alkohol vollständig aufgelöst werden. Deshalb wird im Emissionsenergie erzeugenden Element keine Beschädigung hervorgerufen, und gleichzeitig kann dieses Material rasch im Nachbehandlungsprozeß entfernt werden. Unter den lichtempfindlichen Materialien des positiven Typs ist das als Trokkendünnschicht ausgestaltete Material das am meisten wünschenswerte Material, weil seine Dicke zu 10 bis 100 µm bestimmt werden kann.
Wie in den Figuren 3A, 3B und 3C gezeigt ist, wird am ersten Substrat 1, das die Festkörperschicht 3 besitzt, ein durch Wirkenergie aushärtendes oder sich verfestigendes Material 7 laminiert, um die Festkörperschicht 3 abzudecken. Das Härtungsmaterial 7 wird zum Bauelement oder Baustoff werden, nachdem es durch die Wirkenergiestrahlen ausgehärtet wird.
Als das Bauelement oder den Baustoff ist es möglich, vorzugsweise irgendein Material zu verwenden, das die Festkörperschichten abdecken kann. Weil dieses Material als ein Baustoff für einen Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf durch Ausbilden des Flüssigkeitskanals und der Flüssigkeitskammer verwendet wird, ist es jedoch wünschenswert, ein Material zu wählen und zu verwenden, das mit Bezug auf das Haftvermögen mit dem Substrat, die mechanische Festigkeit, die Maßhaltigkeit und die Korrosionsbeständigkeit ausgezeichnet ist. Als praktische Beispiele solcher Materialien sind durch Wirkenergiestrahlen aushärtende flüssige Materialien geeignet, die durch UV- Strahlen und einen Elektronenstrahl ausgehärtet werden.
Unter diesen sind Epoxyharz, Akrylharz, Diglykoldialkylkarbonat harz, ungesättigtes Polyesterharz, Polyurethanharz, Polyimidharz, Melaminharz, Phenolharz, Harnstoffharz od. dgl. verwendbar. Insbesondere sind das Epoxyharz, das durch Licht eine kationische Polymerisation einleiten kann, eine Akryloligomergruppe mit einem Akrylsäureester, der radikalisch durch Anwendung von Licht polymerisieren kann, Harz vom Photoaddition- Polymerisationstyp, das Polythion und Polyen verwendet, ungesättigtes Zykloazetalharz u. dgl. als Baustoff geeignet, weil die Polymerisiergeschwindigkeit hoch und die physikalischen Eigenschaften des Polymeren auch ausgezeichnet ist.
Als eine praktische Methode des Laminierens des durch Wirkenergiestrahlung aushärtenden Materials ist es beispielsweise möglich, dieses mittels eines solchen Ausdrückgeräts, das eine Düse von der der Ausbildung des Substrats angepaßten Gestalt verwendet, mittels eines Applikators, eines Lackgießapparats, eines Walzenauftragapparats, eines Aufspritzapparats, eines Schleuderauftragapparats od. dgl. aufzubringen. Wenn ein flüssiges Härtungsmaterial laminiert wird, ist es zu bevorzugen, dieses so aufzubringen, daß das Vermischen von Luftblasen, nachdem dieses Material entgast wurde, vermieden wird.
Anschließend wird das zweite Substrat 4 auf die durch Wirkenergiestrahlung aushärtende Materialschicht 7 auf dem ersten Substrat 1 aufgetragen, wie in Figur 4A, 4B und 4C gezeigt ist. Das zweite Substrat 4 ist nicht zwingend. In diesem Fall kann ein konkaver Bereich, der geeignet ist, ein gewünschtes Volumen der Flüssigkeitskammer zu erzielen, auch in dem Teil des die Flüssigkeitskammer bildenden Bereichs des zweiten Substrats 4 nach Notwendigkeit ausgestaltet werden. Gleichartig zum ersten Substrat 1 kann ein gewünchtes Material, wie Glas, Kunststoff, lichtempfindliches Harz, Metall, Keramikmaterial od. dgl. auch als das zweite Substrat 4 verwendetwerden Jedoch ist es notwendig, daß im Fall der Durchführung des Prozesses, um Wirkenergiestrahlen von der Seite des zweiten Substrats 4 zum Einstrahlen zu bringen, der Wirkenergiestrahl zu übertragen ist. Zusätzlich kann oder können zuvor im zweiten Substrat 4 auch eine Öffnung oder Öffnungen, um eine Aufzeichnungsflüssigkeit zuzuführen, ausgebildet werden.
Obgleich das in der obigen Beschreibung nicht gesagt wurde, kann die durch Wirkenergiestrahlung aushärtende Materialschicht 7 auch laminiert werden, nachdem das zweite Substrat auf die Festkörperschicht aufgebracht wurde. Als ein Lamininierverfahren ist es in diesem Fall erwünscht, ein Verfahren, gemäß welchem, nachdem das zweite Substrat 4 unter Druck am ersten Substrat 1 zum Haften gebracht wurde, der Innendruck vermindert und dann das Härtungsmaterial eingespritzt wird od. dgl., anzuwenden. Wenn das zweite Substrat 4 laminiert wird, ist es andererseits, um die Dicke der Schicht 7 auf einen gewünschten Wert festzusetzen, möglich, ein Verfahren, gemäß welchem beispielsweise ein Abstandsglied zwischen die ersten und zweiten Substrate eingeklemmt wird, ein konvexes Teil am Rand des zweiten Substrats 4 ausgebildet wird od. dgl., anzuwenden.
Auf diese Weise werden das erste Substrat 1, die Festkörper schicht 3, die durch Wirkenergiestrahlen aushärtende Materialschicht 7 und das zweite Substrat 4 aufeinanderfolgend laminiert, um eine einzige Schichtenstruktur zu bilden. Danach wird, wie in den Figuren 5A, 5B und 5C gezeigt ist, auf die Seite des Substrats, das zum Durchlassen des Wirkenergiestrahls imstande ist (in diesem Fall das zweite Substrat 4) eine Maske 8 laminiert, um den die Flüssigkeitskammer bildenden Bereich gegen den Wirkenergiestrahl 9 abzuschirmen. Dann wird der Wirkenergiestrahl 9 von oberhalb der Maske 8 zum Einstrahlen gebracht (der in der Figur gezeigte schwarze Bereich in der Maske 8 läßt den Wirkenergiestrahl nicht durchtreten, und der Bereich außerhalb des schwarzen Bereichs kann den Wirkenergiestrahl übertragen). Durch Einstrahlen des Wirkenergiestrahls 9 wird das durch den Wirkenergiestrahl aushärtende Material (der in der Figur mit der Bezugszahl 10 bezeichnete schraffierte Bereich), das dem bestrahlten Teil entspricht ausgehärtet, so daß die gehärtete Harzschicht erzeugt wird. Gleichzeitig werden durch dieses Härten die ersten und zweiten Substrate 1 und 4 miteinander verbunden. Das durch Wirkenergie aushärtende Material wird in dem Bereich, der den Energiestrahlen 9 nicht ausgesetzt ist, nicht gehärtet.
Es ist eine andere Alternative, daß das erste Substrat aus Material gefertigt wird, das den Durchtritt der Wirkenergiestrahlen 9 zuläßt, und die Wirkenergiestrahlen 9 auf das erste Substrat 1 projiziert werden.
Als ein Wirkenergiestrahl können UV-Strahlen, ein Elektronenstrahl, sichtbare Strahlen od. dgl. verwendet werden. Weil das Belichten durch übertragen des Wirkenergiestrahls durch die Substrate hindurch ausgeführt wird, sind jedoch die UV und die sichtbaren Strahlen zu bevorzugen. Hinsichtlich der Polymerisiergeschwindigkeit sind die UV-Strahlen am besten geeignet. Als eine Quelle zum Aussenden von UV-Strahlen ist es erwünscht, die Lichtstrahlen mit einer hohen Energiedichte, z.B. einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe, einer Höchstdruck- Quecksilberdampflampe, einer Halogenlampe, einer Xenonlampe, einer Metallhalogenidlampe, einer Kohlelichtbogenlampe od. dgl., zu verwenden. Da der von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahl hochgradig parallel und da seine Wärmeerzeugung gering ist, wird die Bearbeitungsgenauigkeit hoch. Jedoch ist es möglich, eine UV-Strahlungslichtquelle zu verwenden, die im allgemeinen für die photochemische Druckklischeeherstellung, für die Bearbeitung einer gedruckten Schaltungsplatte und zum Aushärten eines durch Licht härtenden Beschichtungsmaterials zur Anwendung kommt.
Als eine Maske für den Wirkenergiestrahl ist es vor allem im Fall der Anwendung von UV- oder sichtbaren Strahlen möglich, eine Metallmaske, eine Emulsionsmaske von Silbersalz, eine Diazomaske od. dgl. zu benutzen. Ferner ist es auch möglich, eine Methode, wobei eine schwarze Farbschicht lediglich auf den die Flüssigkeitskammer bildenden Teil gedruckt wird, oder nur eine Versiegelung darauf aufgeklebt wird od. dgl., zu verwenden.
Wenn beispielsweise die Stirnfläche der Düsenöffnung od. dgl. nicht freigelegt ist, wird das Laminat, nachdem es durch die Einstrahlung des Wirkenergiestrahls ausgehärtet wurde, an einer gewünschten Position nach Notwendigkeit durch eine Plättchensäge od. dgl. unter Verwendung einer Diamantschneidklinge geschnitten, so daß die Düsenöffnung-Stirnfläche freigelegt wird. Jedoch ist ein solches Schneiden nicht immer notwendig. Die Schneidarbeit ist in dem Fall, wo beispielsweise bei Verwendung eines flüssigen Härtungsmaterials eine Form zur Anwendung kommt, wenn dieses Material laminiert wird, wo der Düsenöffnungsrandteil glatt ohne Verschließen und Abdecken des Düsenöffnungsrandteils geformt wird, od. dgl. unnötig.
Dann werden, wie in den Figuren 6A, 6B und 6C gezeigt ist, die Festkörperschicht 3 und das noch nicht ausgehärtete Material 7 vom Laminat nach Abschluß des Einstrahlens des Wirkenergiestrahls entfernt, so daß einzelne Kanäle 15 und ein gemeinsamer Durchlaß 14 mit der Flüssigkeitskammer 11 und mit den Öffnungen (Filter) 13 gebildet werden (Figuren 6 und 7).
Das Mittel zur Beseitigung der Festkörperschicht 3 und des Härtungsmaterials 7 (Figur 5) ist im einzelnen nicht eingeschränkt. Praktisch gesprochen ist es jedoch vorzuziehen, ein Verfahren anzuwenden, gemäß welchem beispielsweise die Festkörperschicht 3 und das Härtungsmaterial im ungehärteten Zustand in eine Flüssigkeit eingetaucht werden, die ausgewählt ist, um jene aufzulösen, aufzuquellen oder abzulösen od. dgl., wodurch jene entfernt werden. In diesem Fall kann es auch notwendig sein, eine das Entfernen begünstigende Maßnahme, wie einen Ultraschallwellenprozeß, ein Sprühen, Heizen, Rühren, Schütteln, eine Druckzirkulation od. dgl. anzuwenden.
Eine Flüssigkeit, die für die obige Beseitigungsmaßnahme verwendet wird, kann beispielsweise halogenhaltiger Kohlenwasserstoff, Keton, Ester, aromatischer Kohlenwasserstoff, Äther, Alkohol, N-Methylpyrrolidon, Dimethylformamid, Phenol, Wasser wasserhaltige Säure oder wasserhaltiges Alkali od. dgl. sein. Nach Notwendigkeit kann jenen Flüssigkeiten auch ein oberflächenaktives Agens zugegeben werden. Wenn als eine Festkörperschicht eine Trockendünnschicht vom positiven Typ benutzt wird, ist es andererseits erwünscht, erneut die UV-Strahlen auf die Festkörperschicht einzustrahlen, um dadurch das Beseitigen leicht zu machen. Im Fall der Verwendung von anderern Material ist es vorzuziehen, die Flüssigkeit auf eine Temperatur innerhalb eines Bereichs von 40 bis 60 ºC zu erwärmen.
Die Figuren 6A, 6B und 6C zeigen den Zustand, nachdem die Festkörperschicht und das durch die Wirkenergiestrahlung aushärtende Material 7 im ungehärteten Zustand beseitigt wurden.
Im Fall dieses Beispiels werden jedoch die Festkörperschicht 3 und das ungehärtete Material 7 in die Flüssigkeit getaucht, die zu deren Auflösen geeignet ist, und sie werden durch die Düsenöffnung 16 des Kopfes sowie die Flüssigkeit-Zuführöffnung 6 hindurch gelöst und beseitigt. Nach Abschluß der obigen Schritte kann, um den Abstand zwischen den Ausstoßöffnungen 16 und den Ausstoßenergie-Erzeugungselementen 2 zu optimieren, der die Ausstoßöffnung 16 bildende Teil nach Wunsch ausgeschnitten, abgeschnitten oder geglättet werden.
Bei der vorausgehenden Ausführungsform des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes muß sich die Festkörperschicht am ersten Substrat 1 nicht bis zu der der Flüssigkeitskammer 11 entsprechenden Position erstrecken. Es wird ausreichend sein, wenn sie sich mindestens zu dem Teil erstreckt, der den Flüssigkeitskanälen 15 und dem gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlaß 14 entspricht. Hinsichtlich des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes dieser Ausführungsform ist das zweite Substrat 4 nicht zwingend.
Eine Ausführungsform des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes gemäß der Erfindung und eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für diesen, wobei kleine Fremdstoffe und längliche Fremdstoffe effizient durch ein Filter beseitigt werden, werden beschrieben.
Im obigen Beispiel werden relativ große Fremdstoffe am Erreichen der Ausstoßöffnungen durch das Vorsehen der Felder (Filter) an der Grenze zwischen der Flüssigkeitskammer und dem gemeinsamen Durchlaß gehindert, wobei die Querschnittsfläche der Öffnungen des Filters kleiner ist als die Querschnittsfläche der Ausstoßöffnungen.
Die Fremdmaterialien können kleinere oder längliche Fremdstoffe enthalten. Die meisten dieser Fremdstoffe werden zusammen mit der Tinte durch die Ausstoßöffnungen hindurch ausgestoßen und verstopfen selten die Ausstoßöffnungen. Im Fall, da die Menge der Fremdstoffe groß ist oder da längliche oder flache Fremdstoffe, die unterschiedliche Lagen im Kanal einnehmen können, vorhanden sind, kann jedoch die Richtung des Tintenausstoßes an der Stelle der Ausstoßöffnungen mit dem Resultat einer Verschlechterung in der Bildqualität gestört werden. Es mag in Betracht gezogen werden, daß die Abstände zwischen den Feldern bei den vorausgehenden Ausführungsformen vermindert werden, um derartige Fremdstoffe zu beseitigen. Da die Felder durch einen photolithographischen Prozeß ausgebildet werden, ist es jedoch schwierig, die Abstände bis zu einem vorbestimmten Grad kleiner zu machen. Darüber hinaus ist es schwierig, die Abstandsfläche zwischen benachbarten Feldern in Richtung deren Höhe zu vermindern. Wenn deren Querschnittsfläche zu klein ist, steigt der Widerstand gegen den Tintenfluß mit dem Ergebnis einer schlechten Tintenzufuhr zum Flüssigkeitskanal an, und zwar sogar bis zum Grad des möglichen untauglichen Tintenausstoßes.
Um die Bildqualität zu steigern, umfaßt das Filter Füllmaterialien so wie bei dieser Ausführungsform. Die Beschreibung wird hinsichtlich der konstruktiven Ausbildung und des Herstellungsverfahrens gegeben.
Es wird auf die Figuren 7 und 8 Bezug genommen, in deren Perspektivdarstellungen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes gemäß dieser Ausführungsform gezeigt sind. Die Figuren 9, 10A, 10B, 11A, 11B, 11C und 11D veranschaulichen das Herstellungsverfahren des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes dieser Ausführungsform. Die Figuren 11A, 11B und 11C zeigen Querschnittsansichten jeweils nach den Linien A-A', B-B' und C-C' in den Figuren 10A und 10B. In diesen Figuren ist der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf als zwei Ausstoßöffnungen besitzend dargestellt. Jedoch kann der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit drei oder mehr Ausstoßöffnungen mit einer hohen Dichte versehen sein. Auch ist diese Erfindung in dem Fall anwendbar, in welchem der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf nur eine Ausstoßöffnung gemäß den Figuren 7 und 8 sind an dem Substrat, welches dem in der vorausgehenden Ausführungsform benutzten Substrat gleichartig ist, lineare Flüssigkeitskanäle 15 entsprechend den zugeordneten Ausstoßenergie-Erzeugungselementen 2 ausgebildet. Die Ausstoßenergie-Erzeugungselemente 2 sind am Boden der jeweiligen Flüssigkeitskanäle 15 angebracht. Das eine Ende eines jeden der Flüssigkeitskanäle 15 ist vermindert und öffnet zur Außenseite hin, wodurch eine Ausstoßöffnung 16 gebildet wird. Jedes der anderen Enden der Flüssigkeitskanäle 15 steht mit einer Flüssigkeitskammer 11 in Verbindung, die gemeinsam für die Flüssigkeitskanäle 15 vorgesehen ist. Die Flüssigkeitskammer 11 wirkt mit der Flüssigkeit-Zuführöffnung oder den Zuführöffnungen 6, wie beschrieben werden wird, zusammen, um ein Tintenvorratsteil zur Zufuhr der Tinte zu den Flüssigkeitskanälen 15 zu bilden. Derjenige Teil der Flüssigkeitskanäle, der mit der Flüssigkeitskammer 11 in Verbindung steht, weist die Gestalt eines gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlasses 14 auf, in den die mehreren Flüssigkeitskanäle 15 einmünden. Der gemeinsame Flüssigkeitskanal 14 ist mit einer geeigneten Anzahl von Feldern (säulenartigen Teilen) versehen, die die Bodenfläche des gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlasses 14 (das erste Substrat 1) und die Deckenfläche verbinden. Zwischen benachbarten Feldern sind nadelartige Füllmaterialien 17 und/oder dreidimensionale Füllkörper 18 angeordnet. Die Füllmaterialien 17 und 18 wirken als filternde Elemente für die von der Flüssigkeitskammer 11 den Flüssigkeitskanälen 15 zugeführte Tinte. Deshalb muß die Tinte zwangsweise durch das aus den Füllmaterialien 17 bestehende Filter treten. Der untere Teil der Flüssigkeitskammer 11 der Flüssigkeitskanäle 15, der Ausstoßöffnungen 16, des gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlasses 14 und der Felder 12 sind gänzlich mit dem Füllmaterial 17 ausgebildet. An der oberen Fläche des Füllmaterials 17 ist das zweite Substrat 4 vorgesehen.
In der Unterfläche des zweiten Substrats 4 ist eine dem oberen Teil der Flüssigkeitskammer 11 entsprechende Ausnehmung 5 ausgebildet, und diese Ausnehmung 5 ist mit einer Flüssigkeit- Zuführöffnung 6 ausgestattet, die mit der oberen Fläche des zweiten Substrats 4 in Verbindung ist, um eine Zufuhr von Tinte zur Flüssigkeitskammer 11 von deren Außenseite her zu ermöglichen.
Es wird die Beschreibung hinsichtlich der Funktionsweise des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes dieser Ausführungsform gegeben. Die Tinte, die das flüssige Aufzeichnungsmaterial ist, wird von einem (nicht dargestellten) Flüssigkeitspeicherbehälter durch die Flüssigkeit-Zuführöffnung 6 der Flüssigkeitskammer 11 zugeführt. Die in die Flüssigkeitskammer 11 eingebrachte Tinte wird durch den gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlaß 14 mittels einer Kapillarwirkung den getrennten Flüssigkeitskanälen zugeführt. Durch die Ausbildung des Meniskus an jeder der Ausstoßöffnungen 16 wird die Tinte stabil in den Flüssigkeitskanälen 15 zurückgehalten. Weil der gemeinsame Flüssigkeitsdurchlaß 14 mit den das Filter bildenden Füllmaterialien 17 und 18 versehen ist, werden feste Fremdstoffe, falls solche in der Tinte enthalten sind, am Eintreten in die Flüssigkeitskanäle 15 gehindert. Deshalb werden die Flüssigkeitskanäle 15 oder die engeren Ausstoßöffnungen 16 an deren stromabwärtigen Enden gegen ein Verstopfen durch die Fremstoffe geschützt. Die Ausstoßenergie-Erzeugungselemente 2 werden durch eine (nicht dargestellte) Treibereinrichtung betrieben, sodaß die Ausstoßenergie der Tinte vermittelt wird, um die Tinte durch die Ausstoßöffnungen 16 hindurch auszustoßen.
Das Herstellungsverfahren des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes dieser Ausführungsform wird beschrieben. Dieselben Verfahrensschritte wie bei dem oben beschriebenen Beispiel werden zum Zweck der Vereinfachung der Erläuterung weggelassen.
Wie in Figur 9 gezeigt ist, wird ein erstes Substrat mit einer gewünschten Anzahl von Ausstoßenergie-Erzeugungselementen 2 am geeigneten Ort an dessen Fläche hergestellt. Auf einem solchen Substrat 1 wird eine erste Festkörperschicht 3 ausgebildet, wie in Figur 9 gezeigt ist. Die Festkörperschicht 3 enthält als Einheit die Flüssigkeitskanalteile 19 und 20, das Filter-Aufnahmeteil 21 und das Flüssigkeitskammer-Aufnahmeteil 22 (Figur 10) in dieser Reihenfolge.
Die Flüssigkeitskanalteile 19 und 20 erstrecken sich in Streifengestalt über den Ausstoßenergie-Erzeugungselementen 2 an der oberen Fläche des Substrats 1. Das eine Ende eines jeden von diesen ist mit dem filterbildenden Teil 21 verbunden. Das Filter-Aufnahmeteil 21 ist mit rechteckigen Hohlräumen 23 ohne das Festkörpermaterial ausgebildet.
Das Material und die Maßnahmen, die für die Ausbildung der Festkörperschicht 3 zur Anwendung kommen, sind dieselben wie bei der vorausgehenden Ausführungsform Die das Filter bildenden Hohlräume werden in der folgenden Weise erzeugt. Wenn die Festkörperschicht eine positive Trockendünnschicht ist, wird das Material mit einer Maske versehen, die den Bereich außer den den Hohlraum bildenden Teilen abdeckt, und danach werden die Belichtungs-, Entwicklungs- und Beseitigungsprozesse ausgeführt, um die Hohlräume 23 zu schaffen. Falls die Festkörper schicht eine negative Trockendünnschicht ist, so werden andererseits die hohlraumbildenden Teile maskiert, und die Belichtungs-, Entwicklungs- sowie Beseitigungsprozesse werden ausgeführt, um die Hohlräume 23 zu erzeugen.
Anschließend wird Harzmaterial, das für Wirkenergiestrahlen empfindlich ist und das Füllmaterial enthält, in die Hohlräume 23 der auf die obige Weise gebildeten ersten Festkörper schicht 3 verteilt. Das Verfahren, um das zu bewerkstelligen, wird beschrieben. Bei einem Verfahren werden die Füllmaterialien 17 und 18 zuvor in das die Festkörperschicht 3 bildende Material eingegeben und eingemischt. Das Gemischmaterial wird auf die Hohlräume 23 verteilt. Bei einem anderen Verfahren werden nach der Ausbildung der Festkörperschicht 3 die Hohlräume nicht erzeugt, und die Füllmaterialien 17 sowie 18 werden auf der Oberfläche der Festkörperschicht 3 an den Stellen angeordnet, die dem filterbildenden Teil entsprechen. Dann wird die Festkörperschicht erwärmt sowie erweicht, und die Füllmaterialien 17 sowie 18 werden einem Preßdruck unterworfen, um so in die Festkörperschicht 2 eingebettet zu werden. Hierbei ist es nicht notwendig, die Füllmaterialien 17 und 18 gänzlich in die Festkörperschicht 3 einzubetten, vielmehr ist es zu bevorzugen, daß mindestens ein Teil der Endabschnitte der Füllmaterialien 17 und 18 sich außerhalb der Festkörper schicht befindet, weil dann dieser Teil der Füllmaterialien 17 und 18 in dem Füllstoffteil 10, wie später beschrieben werden wird, fixiert wird. Das ist wirksam, um ein Bewegen der Füllmaterialien 17 und 18 aus dem gemeinsamen Durchlaß heraus zu verhindern.
Hierauf wird eine vorbestimmte Anzahl (drei in Figur 10) von Feldern bildenden Teilen (23) herausgearbeitet, so daß die zweite Festkörperschicht 22 ausgebildet wird. Wie zuvor beschrieben wurde, werden in diesem Fall die Festkörperschichten 3 und 22 gleichzeitig erzeugt. In der folgenden Beschreibung wird auf die getrennte Ausgestaltung der Festkörperschichten wird auf die getrennte Ausgestaltung der Festkörperschichten eingegangen.
Für die Ausbildung der feldbildenden Öffnungen ist die gleichartige Methode wie zur Ausbildung der Hohlräume 23 anwendbar.
Das die zweite Festkörperschicht 22 bildende Material liegt in der Form des Materials der Festkörperschicht 3 vermischt mit dem Füllmaterial (Fasern) vor. Die Maßnahmen zu dessen Ausbildung können dieselben wie die Maßnahmen zur Erzeugung der Festkörperschicht 3 sein. Das Füllmaterial in der Festkörperschicht 22 kann faseriges Füll oder dreidimensionales Füllmaterial sein. Im Fall des faserigen Füllmaterials 17 besitzt dessen Ausgestaltung vorzugsweise ein großes Schlankheitsverhältnis, und deren Länge ist bevorzugterweise geringer als der Durchmesser der Düse oder extrem länger als diese. Darüber hinaus ist die Länge vorzugsweise nicht geringer als die Länge (Filterabstand), mit der es in das durch Wirkenergiestrahlen aushärtende Material 7 zur Ausgestaltung der Felder, der den Flüssigkeitskanal oder die Flüssigkeitskammer bildenden Wandelemente eingebettet ist.
Die Länge des Füllmaterials ist vorzugsweise derart, daß es, wenn es während des Beseitigungsprozesses der zweiten Festkörperschicht 22 von der gehärteten Schicht entfernt wird, nicht mit der Düse oder den Flüssigkeitskanälen zum Verstopfen gebracht wird. Der Durchmesser der Füllmaterialien ist bevorzugterweise nicht größer als 1/5 des Düsendurchmessers mit Blick auf die angemessene Tintenzufuhr. Insbesondere ist die Länge nicht geringer als das 1,5fache der maximalen Länge im Querschnitt des Flüssigkeitskanals oder nicht größer als das 1/2fache der minimalen Länge des gleichen Querschnitts. Um die Füllmaterialien wirksam in den Feldern zu halten, ist deren Länge erwünschterweise nicht geringer als die Hälfte des Abstandes zwischen den benachbarten Feldern.
Was die Materialien für die faserigen Füllstoffe angeht, schließen verwendbare Materialien Glasfasern, Steinwolle, Graphitfasern, verschiedene Whisker, Kunstharzfasern, Metall- und Mineralfasern ein. Für die Materialien ist es jedoch erforderlich, daß sie durch die Festkörperschicht 3, die die Festkörperschicht entfernende Flüssigkeit, die durch Wirkenergiestrahlung aushärtende Materialschicht oder die die ausgehärtete Schicht entfernende Flüssigkeit nicht verformt oder darin aufgelöst oder damit zur Reaktion gebracht werden.
Insbesondere sind die Füllmaterialien ALMAX (Handelsname, erhältlich von Mitsui Kozan Kabushiki Kaisha), SIFER (Handelsname, erhältlich von Kabushiki Kaisha Kobe Seikosho), YARN (erhältlich von Asahi Fiber Glass Kabushiki Kaisha) anwendbar.
Der Anteil des Füllmaterials ist vom Standpunkt der mechanischen Festigkeit der Felder vorzugsweise 0,1 bis 50 Gew.-% auf der Basis des Harzmaterials.
Das Füllmaterial 18 mit der dreidimensionalen Ausbildung wird nun beschrieben. In diesem Fall ist das große Schlankheitsverhältnis erwünscht, weil das in einem niedrigen Widerstand gagen Fließen resultiert. Das Material hat erwünschterweise eine hohe Partikelgrößenselektivität, eine hohe chemische Beständigkeit und eine hohe mechanische Festigkeit. Aus diesen Gesichtspunkten heraus bilden bevorzugterweise verschiedene Whiskermaterialien das dreidimensional ausgestaltete Füllmaterial. Das Whiskermaterial in Form eines dreidimensionalen Füllstoffs schließt z.B. PANATETRA (Handelsname, erhältnich von Matsushita Sangyo Kiki Kabushiki Kaisha) mit einer Ausgestaltung, die sich vom Zentrum eines regelmäßigen Tetraeders zu dessen Spitzen erstreckt, ein. Im Fall des dreidimensionalen Füllstoffs erfüllt die maximale Länge erwünschterweise die oben beschriebenen bevorzugten Bedingungen im Fall des faserigen Füllmaterials. Dessen Anteil im Harzmaterial ist bevorzugterweise derselbe wie im Fall des faserigen Füllmaterials. Bei dieser Ausführungsform sind die Festkörperschichten sowohl für die den Flüssigkeitskanal als auch die die Flüssigkeitskammer bildenden Teile vorgesehen, jedoch ist das nicht zwingend, und es kann ausreichend sein, wenn die Festkörperschicht mindestens für das den Flüssigkeitskanal bildende und das filterbildende Teil vorhanden ist.
Die Figur 10B zeigt ein zweites Substrat 4, das dem ersten Substrat 1 unter Zwischenfügung des Füllstoffteus 10 (Figuren 7 und 8) gegenüberliegt Das zweite Substrat 4 kann gleichartig zum ersten Substrat 1 aus Glas, Kunstharzmaterial, lichtempfindlichem Harzmaterial, Keramikmaterial, Metall od. dgl. gefertigt sein. Wenn die Wirkenergiestrahlen auf das zweite Substrat 4 projiziert werden, so muß es für diese Wirkenergiestrahlen durchlässig sein. Das zweite Substrat 4 ist mit einer dem oberen Teil der Flüssigkeitskammer 11 entsprechenden Ausnehmung 5 und mit der Flüssigkeit-Zuführöffnung 6 zur Verbindung zwischen der oberen Fläche des zweiten Substrats 4 und der Ausnehmung 5 ausgestattet.
Die Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 11A, 11B, 11C, 11D, 12A, 12B, 12C, 12D, 13A, 13B, 13C, 13D, 14A, 14B, 14C und 14D fortgesetzt. Die Figuren 11A, 12A, 13A und 14A sind Schnittdarstellungen nach der Linie A-A' der Figur 10B; die Figuren 11B, 12B, 13B und 14B sind Schnittdarstellungen nach der Linie B-B' der Figur 10B; die Figuren 11C und D, 12C und D, 13C und D sowie 14C und D zeigen Schnittdarstellungen nach der Linie C-C' der Figur 10B. Die Figuren 11C, 12C, 13C und 14C zeigen das Filter, das faserige Füllmaterialien besitzt, während die Figuren 11D, 12D, 13D und 14d das Filter zeigen, das die dreidimensionalen Füllmaterialien besitzt.
Die Festkörperschichten 3 und 22 werden nach den verschiedenen Schritten, wie nachfolgend beschrieben werden wird, entfernt. Die Flüssigkeitskanäle und die Flüssigkeitskammer werden durch das Entfernen der Festkörperschicht 3 erzeugt; das Füllmaterial wird vorgesehen, wo die Festkörperschicht 22 beseitigt ist. Die Ausgestaltungen der Flüssigkeitskanäle, der Flüssigkeitskammer und des Filters können nach Wunsch durch den Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet bestimmt werden. Für die Festkörperschichten 3 und 22 wird angestrebt, daß sie die den Flüssigkeitskanälen, der Flüssigkeitskammer und dem Filter entsprechenden Ausgestaltungen besitzen. Um den Ausstoß von Tintentröpfchen durch die zwei Ausstoßöffnungen jeweils zu erlauben, sind bei dieser Ausführungsform die Ausstoßeenergie-Erzeugungselemente vorgesehen, ist der Flüssigkeitskanal in zwei Kanäle verzweigt, und steht die Flüssigkeitskammer mit diesen in Verbindung, um die Tinte den jeweiligen Kanälen zuzuführen.
Gleichartig zur vorgenannten Ausführungsform wird die Fläche des ersten Substrats, das die Festkörperschicht 3 besitzt, durch eine durch Wirkenergiestrahlung aushärtende Material schicht 7 beschichtet, so daß die Festkörperschicht damit überzogen ist, wie in den Figuren 11A - 11D gezeigt ist. Wie in den Figuren 11C und 11D dargestellt ist, stehen in diesem Zustand, wenn die Festkörperschicht ausgebildet ist, nicht entwickelte Teile der Füllmaterialien 17 und 18 von der Festkörperschicht 22 aus in die Öffnungen für die Ausbildung der Felder vor.
Das durch Wirkenergiestrahlung aushärtende oder sich verfestigende Material und das Verfahren zur Laminierung bei dieser Ausführungsform können die gleichen wie bei der vorausgehenden Ausführungsform sein.
Die Endabschnite der Whiskermaterialien 17 und 18, die von den Festkörperschichten 3 und 22 vorstehen, werden in die durch Wirkenergiestrahlung aushärtende Materialschicht 7 eingesenkt.
Anschließend wird, wie in den Figuren 12A, 12B und 12C gezeigt ist, das zweite Substrat 4 (die Deckplatte) auf die durch Wirkenergiestrahlung aushärtende Materialschicht 7 am ersten Substrat laminiert. Zu dieser Zeit kann, wenn es gewünscht ist das zweite Substrat mit der Ausnehmung 11 im die Flüssigkeitskammer bildenden Teil versehen werden, um ein gewünschtes Volumen der Flüssigkeitskammer zu schaffen. Das Verfahren und die Reihenfolge der Laminierung zwischen der durch Wärmeenergiestrahlung aushärtenden Materialschicht 7 und dem zweiten Substrat 4 können dieselben wie bei der vorausgehenden Ausführungsform sein.
Auf diese Weise wird das Laminat, das das erste Substrat 1 die Festkörperschicht 3, die durch Wirkenergiestrahlung aushärtende Materialschicht 7 und das zweite Substrat 4 umfaßt gebildet. Dann wird, wie in den Figuren 13A - 13D gezeigt ist, auf das zweite Substrat 4 eine Maske 8 laminiert, um das die Flüssigkeitskammer bildende Teil 11 gegenüber den Wirkenergiestrahlen 9 abzudecken, und die Wirkenergiestrahlen werden auf die Oberseite der Maske 8 zur Einwirkung gebracht.
Hinsichtlich der bei dem Belichtungsprozeß verwendeten Wirknergiestrahlen, der Maske und der Ausbildung der Ausstoßöff nungsfläche nach dem Entwicklungsprozeß, gelten die in Verbindung mit der vorausgehenden Ausführungsform dargelegten Einzelheiten.
Anschließend werden die Festkörperschichten 3 und 22 aus dem Laminat nach einer Belichtung durch die Energiestrahlen in derselben Weise wie bei der vorausgehenden Ausführungsform entfernt. Als Ergebnis werden die Flüssigkeitskanäle 15, die Flüssigkeitskammer 11, die Ausstoßöffnungen 16 und der gemeinsame Flüssigkeitsdurchlaß 14 als Einheit durch das Füllmaterial 10 ausgebildet. Dadurch wird der in den Figuren 7 und 8 gezeigte Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf hergestellt.
Nachfolgend wird die Beschreibung hinsichtlich der Flüssigkeitskammer 11 gegeben. Der der Dicke der Festkörperschicht 3 im unteren Teil der Flüssigkeitskammer 11 entsprechende Teil wird durch das Vorhandensein der Festkörperschicht 3 gebildet, und der der im zweiten Substrat 4 über der Flüssigkeitskammer 11 ausgebildete, der Ausnehmung 5 entsprechende Teil wird durch die Ausnehmung 5 gebildet. Der restliche Teil der Flüssigkeitskammer 11, d.h. der Teil, der der durch die Wirkenergiestrahlung aushärtenden Materialschicht 7 entspricht, wird durch die Belichtung mit den Wirkenergiestrahlen 9 gebildet, wobei die Maske 8, die der Flüssigkeitskammer 11 entspricht, vorgesehen wird. Das heißt mit anderen Worten, daß der zur Wand der Flüssigkeitskammer 11 werdende Teil durch die Energiestrahlen belichtet wird, um gehärtet zu werden, und er wird ein Teil des Füllmaterials 10. Der von der Maske 8 abgedeckte ungehärtete Teil wird entfernt, um zum restlichen Teil der Flüssigkeitskammer zu werden.
Da die Festkörperschicht 3 nicht auf den den Feldern 12 des gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlasses 14 entsprechenden Bereich laminiert ist, fließt die durch Wirkenergie aushärtende Materialschicht 7 in diesen Bereich, und dadurch werden die Felder gebildet. Der Festkörperschicht 3 wird an den dem Raum zwischen den Feldern 12 entsprechenden Teilen das Füllmaterial 17 und 18 zugemischt. Die Füllmaterialien 17 und 18 werden nicht beseitigt, um ein Maschenfilter für die Tinte darzustellen. Wenn die Endabschnitte der Füllmaterialien 17 und 18 über die Festkörperschicht 3 hinaus erstreckt werden, werden die Endabschnitte in die durch die Wirkenergiestrahlen aushärtende Materialschicht 7 eingetaucht und deshalb werden sie im Füllmaterial 10 sicher fixiert.
Beispiele der Aufzeichnungsköpfe mit dem Füllmaterialfilter werden nachstehend beschrieben.

Beispiel 1

Der Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf mit dem die faserigen Füllmaterialien umfassenden Filter, der in Figur 7 gezeigt ist wurde durch die in den Figuren 9 - 14D dargestellten Verfahrensschritte hergestellt.
Zuerst wurde ein elektrothermischer Wandler (hergestellt aus HfB&sub2;) als ein Flüssigkeit-Ausstoßenergie-Erzeugungselement an einem Glassubstrat mit einer Dicke von 1,1 mm als einem ersten Substrat ausgebildet. Dann wurde auf das erste Substrat 1 eine lichtempfindliche Schicht mit einer Dicke von 50 Mikron einer Trockendünnschicht vom positiven Typ "OZATAC R225" (erhältlich von Hoechst Japan Co., Ltd.) laminiert. Sie wurde UV-Strahlen von 300 mJ/cm² durch eine Maske mit filterbildenden Teilen belichtet. Sie wurde dann durch Natriumhydroxid von 1 % entwickelt. Durch dieses Vorgehen wurden in der ersten Festkörperschicht Hohlräume ausgestaltet. Andererseits wurde die positive Trockendünnschicht in Azeton gelöst, und hochreine Aluminiumoxidfasern "ALMAX" (erhältlich von Mitsui Kozan Kabushiki Kaisha) mit einer Faserlänge von annähernd 40 Mikron wurden darin vermischt. Das Gemisch wurde bei den Hohlräumen der ersten Festkörperschicht durch einen Dispenser aufgebracht Eine Maske einer Struktur wurde auf die lichtempfindliche Schicht gelegt. Die UV-Strahlen mit 70 mJ/cm² wurden auf denjenigen Teil projiziert, in dem die Flüssigkeitskanäle, die Flüssigkeitskammer und die Filter ausgebildet werden sollen Die Länge des Flüsigkeitskanals betrug 3 mm. Dann wurde unter Verwendung einer wäßrigen Natriummethasilikatlösung von 5 % die Sprühentwicklung durchgeführt, wodurch eine Festkörperschicht mit einer Dicke von etwa 50 Mikron in den die Flüssigkeitskammer und die Flüssigkeitskanäle bildenden Teilen am Glassubstrat, die die elektrothermischen Wandler enthalten, gebildet wurde.
Drei Substrate, wobei an jedem von diesen die Festkörperschicht laminiert worden ist, wurden in Übereinstimmung mit dem zum obigen gleichartigen Verfahren erzeugt. Durch Wirkenergiestrahlung aushärtendes flüssiges Material, wie in der Tabelle 1 gezeigt ist, wurde auf die mit den Festkörperschichten erzeugten Substrate laminiert. Die Arbeitsabläufe waren die folgenden.
Jedes der durch Wirkenergiestrahlung aushärtenden Materialien A - C in der Tabelle 1 wurde dem Katalysator zugemischt und unter Verwendung einer Vakuumpumpe entschäumt. Danach wurden unter Verwendung eines Applikators die drei entschäumten Materialien auf die ersten Substrate, auf die die Festkörperschichten laminiert worden waren, so aufgebracht, daß eine Dicke von 70 Mikron von den oberen Flächen der Substrate erreicht wurde.
Anschließend wurde als zweites Substrat ein Glassubstrat mit einer Dicke von 1,1 mm in Übereinstimmung mit der Position des Flüssigkeitskammer-Aufnahmeteils auf jedes der ersten Substrate geschichtet, auf welches die vorgenannten drei Arten von durch Wirkenergie aushärtenden Materialien laminiert worden waren. Jedes der Glassubstrate hatte im die Flüssigkeitskammer bildenden Teil ein Konkavteil mit einer Tiefe von 0,33 mm und ein Durchgangsloch (Flüssigkeitszuführöffnung) im Zentrum des Konkavteils, um die Aufzeichnungsflüssigkeit zuzuführen.
Anschließend wurde eine Maskenfohe auf die obere Fläche des zweiten Substrats des Laminats geklebt. Die Lichtstrahlen wurden auf die Oberfläche des die Flüssigkeitskammer bildenden Teils durch die Höchstdruck-Quecksilberdampflampe "UNIARC" (Handelsname, erhältlich von Ushio Denki Kabushiki Kaisha) aufgebracht, während der die Flüssigkeitskammer bildende Teil qegen die Wirkenergiestrahlen abgeschirmt wurde. Die integrierte Lichtintensität nahe 365 nm betrug zu dieser Zeit 1000 mW/cm². Dann wurde die Maskenfolie entfernt, und die Düsenöffnungen wurden so zugeschnitten, daß sich das elektrothermische Wandlerelement in einer Position 0,7 mm von der Düsenstirnseite entfernt befand, so daß die Düsenauslaßfläche gebildet wurde. Die drei Laminate mit den freigelegten Düsen- oder Ausstoßöffnungsflächen wurden jeweils in Äthanol getaucht. Das Äthanol wurde in die Flüssigkeitskammer eingefüllt. Der Auflöse- und Beseitigungsprozeß wurde im Ultraschall-Reinigungsbad für etwa drei Minuten in dem Zustand ausgeführt, in welchem die Ausstoßöffnungsflächen mit dem Äthanol in Berührung sind. Nach Beendigung des Lösens und des Beseitigens wurde unter Verwendung einer wäßrigen 5%igen NaOH-Lösung und reinem Wasser das Reinigen durchgeführt. Hierauf wurden diese Laminate getrocknet und mit der Rate von 10 J/cm² unter Verwendung der Hochdruck- Quecksilberdampflampe bestrahlt. Auf diese Weise wurden die durch Wirkenergiestrahlung aushärtenden Materialien vollständig verfestigt.
Ein Rückstand der Festkörperschicht existierte in keiner Weise in irgendeinem der Flüssigkeitskanäle der drei Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsköpfe die, wie oben beschrieben wurde, hergestellt worden sind. Ferner wurden diese Köpfe am Aufzeichnungsgerät angebracht, und der Aufzeichnungsvorgang wurde unter Verwendung von Tintenstrahl-Druckfarbe, die reines Wasser/ Glyzerin/Direktschwarz 154 (wasserlöslicher schwarzer Farbstoff) mit 65/30/5 (Gewichtsteilen) enthält, ausgeführt. Es ist bestätigt worden, daß ein stabiler Druckvorgang durchgeführt wurde. Die Höhe der Flüssigkeitskanäle des resultierenden Aufzeichnungskopfes betrug etwa 50 Mikron, und die Höhe der Flüssigkeitskammer war etwa 0,37 mm. Nach lang andauernden Aussteßtests ist bewiesen worden, daß eine Ablenkung, eine Ungleichförmigkeit oder ein anderer untauglicher Ausstoß oder ein Ausstoßfehler infolge Verstopfens der Ausstoßöffnungen nicht eintrat. Dies geht auf das Vorhandensein der zweidimensionalen Filter zurück. Tabelle 1

Beispiel 2

Ein Beispiel 2 wird beschrieben, bei dem ein dreidimensionales Whiskerfilter angewendet wird.
Gleichartig zum Beispiel 1 wurden elektrothermische Wandler (gefertigt aus HfB&sub2;) als Flüssigkeitsausstoß-Energieerzeugungselemente an einem Glassubstrat als einem ersten Substrat mit einer Dicke von 1,1 mm ausgebildet. Dann wurde eine lichtempfindliche Schicht mit einer Dicke von 50 Mikron, die aus einer Trockendünnschicht vom positiven Typ "OZATAC R225" (erhältlich von Hoechst Japan Co., Ltd.) besteht, auf das erste Substrat laminiert. An den Stellen der Fläche der lichtempfindlichen Schicht, die den Räumen zwischen den Feldern 12 des gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlasses 14 entsprechen, wurden dreidimen sionale Whiskermaterialien mit der Abmessung von 30 - 70 Mikron ("PANATETRA", Handelsname, erhältlich von Matsushita Sangyo Kiki Kabushiki Kaisha) mit der Dichte von 40 000/1 cm² angeordnet. In diesem Zustand wurde ein Nachlaminier-Brennvorgang für etwa 20 Minuten bei 120 ºC ausgeführt. Während des Brennvorgangs wurden die Whiskermaterialien einem Druck zur positiven Trockendünnschicht (lichtempfindliche Schicht) ausgesetzt. Als Ergebnis wurden die Whiskermaterialien in die lichtempfindliche Schicht gemischt. Anschließend wurde eine Maske mit einer den Flüssigkeitskanälen 15, der Flüssigkeitskammer 11, den Ausstoßöffnungen 16 und dem gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlaß 14 entsprechenden Ausgestaltung auf die lichtempfindliche Schicht aufgelegt. Sie wurde dann den UV-Strahlen mit der Energiedichte von 70 mJ/cm² ausgesetzt. Mit einer wäßrigen 5%igen Natriummethasilikatlösung wurde eine Sprühentwicklung ausgeführt, so daß eine Festkörperschicht 3 mit einer Dicke von 50 Mikron am ersten Substrat erzeugt wurde. Die Länge der Flüsisgkeitskanäle 15 betrug etwa 3 mm.
Zweihundert erste Substrate 1 mit den laminierten Festkörper schichten 3 wurden mittels desselben Prozesses hergestellt. Auf die Substrate 1 wurde durch Wirkenergiestrahlung härtendes flüssiges Material, wie in der vorerwähnten Tabelle 1 gezeigt ist, laminiert. Ein Harzmaterial und ein Katalysator wurden zur Herstellung des Härtungsmaterials gemischt, und das Material wurde mittels einer Vakuumpumpe entschäumt sowie auf die obere Fläche des ersten Substrats unter Verwendung eines Applikators zu einer Dicke von 70 Mikron aufgebracht.
Dann wurde ein Glassubstrat als ein zweites Substrat 4 mit einer Dicke von 1,1 mm auf jedes der ersten Substrate 1 geschichtet, auf welches die durch Wirkenergiestrahlung härtenden Materialien laminiert worden waren, und zwar in Ausrichtung mit der Position des die Flüssigkeitskammer bildenden Teils. Jedes der Glassubstrate hatte ein vertieftes Teil mit einer Tiefe von 0,3 mm im Flüssigkeitskammer-Aufnahmeteil und ein Durchgangsloch (eine Flüssigkeit-Zuführöffnung), um die Aufzeichnungsflüssigkeit zuzuführen. Anschließend wurde auf die obere Fläche des zweiten Substrats 4 des Schichtkörpers eine Maskenfolie geklebt. Die Lichtstrahlen wurden von oberhalb des die Flüssigkeitkammer bildenden Teils durch die Höchstdruck-Quecksilberdampflampe "UNIARC" (erhältlich von Ushio Kabushiki Kaisha) projiziert, während der die Flüssigkeitskammer bildende Teil gegen die Wirkenergiestrahlen abgeschirmt wurde, wodurch die Härtungsmaterialschicht 7 ausgehärtet wurde. Der ausgehärtete Teil wird zum Füllmaterial 10. Zu dieser Zeit betrug die eingestrahlte Lichtintensität nahe 365 nm Wellenlänge 1000 mW/cm². Anschließens wurde die Maskenfolie entfernt, und die Düsenöffnung wurde so zugeschnitten, daß die elektrothermischen Wandler sich in der mit 0,7 mm von der Düsenstirnseite entfernten Position befanden, wodurch die Düsen- oder Ausstoßöffnungsfläche gebildet wurde.
Die Laminate mit den freigelegten Ausstoßöffnungsflächen wurden in Äthanol getaucht, so daß die Festkörperschicht 3 und der ungehärtete Teil der Härtungsmaterialschicht 7 gelöst und beseitigt wurden. Die Löse- und Beseitigungsprozesse wurden in einem Ultraschall-Reinigungsbad für etwa drei Minuten in dem Zustand ausgeführt, in welchem die Ausstoßöffnungen 16 mit dem Äthanol in Berührung gehalten sind, indem das Äthanol durch die Flüssigkeit-Zuführöffnung 6 des zweiten Substrats 4 in das Innere des Laminats eingeführt wurde. Nach Beendigung des Auflösens und der Beseitigung wurde die Reinigung unter Anwendung einer wäßrigen 5%igen NaOH-Lösung und reinen Wassers durchgeführt. Nach dem Reinigen wurden die Laminate getrocknet und mit der integrierten Rate von 10 J/cm² unter Verwendung der Hochdruck-Quecksilberdampflampe belichtet. Auf diese Weise wurde das Füllmaterial 10 gänzlich ausgehärtet. Kein Rückstand der Festkörperschicht wurde in den Flüssigkeitskanälen von einem von 200 Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen beobachtet.
Die 200 Aufzeichnungsköpfe wurden am Aufzeichnungsgerät angebracht, und der Aufzeichnungsvorgang wurde unter Verwendung von Tintenstrahl-Druckfarbe, die reines Wasser/Glyzerin/Direktschwarz 154 (wasserlöslicher schwarzer Farbstoff) mit 65/30/5 (Gewichtsteilen) enthält, ausgeführt. Bei den Aufzeichnungsvor gängen wurden das Verstopfen der Flüssigkeitskanäle 15 und die Häufigkeit im Auftreten von untauglichen Tintenausstößen geprüft. Die Resultate sind in der Tabelle 2 gezeigt. Die Abmessung der Ausstoßöffnungen 16 betrug 50 x 50 Mikron. Der Freiraum zwischen den Feldern 12 des gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlasses 14 (Öffnungen des Filters) betrug 30 Mikron in der Breite und 50 Mikron in der Höhe. Tabelle 2
*1: Die von den Whiskermaterialien eingenommenen Flächen werden als 0 betrachtet.
*2: Die verstopfenden Fremdstoffe in den Flüssigkeitskanälen wurden durch ein Mikroskop betrachtet. Die Angaben sind die Zahl der verstopften Düsen pro Gesamtzahl der Aufzeichnungsköpfe.
*3: Die Tinte wird aufgrund des Verstopfens durch Fremdstoffe (Ausstoßfehler) nicht ausgestoßen.
*4: Die verstopfenden Fremdstoffe behindern den Ausstoß, so daß die Ausstoßrichtung abgelenkt wird.

Vergleichsbeispiel 3

Der gemeinsame Flüssigkeitskanal 14 ist nicht mit irgendeinem Feld versehen, d.h. es gibt kein Teil, das als das Filter im gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlaß 14 wirkt. In den anderen Gesichtspunkten sind die konstruktiven Ausbildungen dieselben wie im Beispiel 2. 200 dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe wurden hergestellt, und die Verstopfung der Flüssigkeitskanäle sowie die Häufigkeit im Auftreten des untauglichen Tintenausstoßes wurden geprüft. Die Resultate sind in der Tabelle 2 ebenfalls aufgetragen.

Vergleichsbeispiel 4

Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe dieses Vergleichsbeispiels sind dieselben wie jene des Beispiels 2 mit der Ausnahme, daß der gemeinsame Flüssigkeitsdurchlaß 14 mit Feldern 12 ohne die Füllmaterialien 18 versehen ist. 200 Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe wurden hergestellt, und gleichartigerweise zum Beispiel 2 wurden die Verstopfung der Flüssigkeitskanäle 15 und die Häufigkeit im Auftreten des untauglichen Tintenausstoßes geprüft. Die Resultate sind auch in der Tabelle 2 angegeben.
Wie aus der Tabelle 2 deutlich wird, zeigte der Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf gemäß dieser Erfindung erheblich bessere Ergebnisse als derjenige des Vergleichsbeispiels 3 ohne irgendeine filternde Struktur. Im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 4 ohne das Füllmaterial im gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlaß ist bestätigt worden, daß das durch die dreidimensionale Ausgestaltung der Filtermaterialien dem Wesen nach als Maschenfilter ausgebildete Filter wirksam ist, mit Sicherheit die Fremdstoffe von den Flüssigkeitskanälen auszuschließen.
Anhand der Figur 15 ist ein Beispiel eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts IJRA mit der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfkartusche IJC, die den Aufzeichnungskopf dieser Erfindung enthält, dargestellt.
Die Tintenstrahlkopfkartusche 120 ist mit einer Gruppe von Düsen (Ausstoßöffnungen) versehen, die der Aufzeichnungsfläche des einer Schreibplatte 124 zugeführten Aufzeichnungsmaterials gegenüberliegen. Die Tintenstrahlkopfkartusche IJC (120) ist an einem Schlitten HC (116) gelagert. Dieser ist operativ mit einem Teil eines Antriebsriemens 118 zur Übertragung der Antriebskraft von einem Antriebsmotor 117 verbunden. Er ist an Führungsstangen 119A und 119B, die parallel zueinander angeordnet sind, verschiebbar, so daß der Schlitten 116 über die ge samte Länge des Aufzeichnungsblatts hin- und herbewegbar ist. Mit der Bezugszahl 126 ist eine Aufzeichnungskopf-Abdeckvorrichtung bezeichnet, die benachbart zu einem Ende der Hinund Herbewegungsbahn der Tintenstrahlkopfkartusche 120 angeordnet ist, z.B. in einer dessen Ruhestellung gegenüberliegender Position. Durch die über den Getriebemechanismus 123 von einem Motor 122 vermittelte Antriebskraft wird die Kopf-Regeneriervorrichtung 126 betätigt, um die Tintenstrahlkopfkartusche 120 abzudecken. In Verbindung mit dem Abdecken der Kopfkartusche 120 durch ein Abdeckbauteil 126A der Kopf-Regeneriervorrichtung 126 saugt eine Ansaugeinrichtung in der Kopf-Regeneriervorrichtung 126 die Tinte an oder bringt eine geeignete, in einem Tintenzuführweg zur Tintenstrahlkopfkartusche 120 vorgesehene Druckeinrichtung Druck auf die Tinte auf, wodurch die Tinte unter Zwang durch die Ausstoßöffnungen ausgetrieben wird, so daß die Tinte, die eine erhöhte Viskosität in den Düsen besitzt, entfernt wird. Nach Beendigung des Aufzeichnungsvorgangs od. dgl. wird die Tintenstrahlkopfkartusche 120 geschützt, indem sie abgedeckt wird.
Ein Abstreiforgan in Gestalt einer Klinge 130, die aus Silikonkautschuk gefertigt ist, ist an der Seite der Kopf-Regeneriervorrichtung 126 angeordnet. Die Klinge 130 wird von einem Tragarm an einem Klingenträger gehalten und durch den Motor 122 sowie den Getriebemechanismus 123 gleichartig zur Kopf- Regeneriervorrichtung 126 betrieben, so daß sie mit der Ausstoßseitenfläche der Tintenstrahlkopfkartusche 120 zur Anlage gebracht wird. Durch dieses Vorgehen wird in einem geeigneten Zeitpunkt im Aufzeichnungsbetrieb der Kartusche 120 nach dem Regeneriervorgang der Regeneriervorrichtung 126 die Klinge 130 in die Bewegungsbahn des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes 120 zum Vorstehen gebracht. Durch die Bewegung der Kartusche 120 werden die Tauflüssigkeit, Feuchtigkeit oder Stäube von der Ausstoßseitenfläche der Kartusche 120 abgewischt.
Die Tintenstrahlkopfkartusche kann den Aufzeichnungskopf und einen integrierten Tintenbehälter umfassen oder sie kann lediglich den Aufzeichnungskopf enthalten, an dem der Tintenbehälter lösbar zu montieren ist.
Anhand der Figur 16 wird eine andere Ausführungsform des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts beschrieben. In Figur 16 ist lediglich der wesentliche Teil des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts in einer Perspektivdarstellung gezeigt. Ein Aufzeichnungskopf 41, um Tinte in übereinstimmung mit Aufzeichnungssignalen zur Erzeugung einer gewünschten Abbildung auszustoßen, besitzt dieselbe Konstruktion, wie zu den obigen Ausführungsformen beschrieben wurde. Eine große Anzahl von Ausstoßöffnungen ist in dem Bereich ausgebildet, der die gesamte Aufzeichnungsbreite für das Aufzeichnungsmaterial abdeckt (Ganzzeilentyp). Er wird durch das im Obigen beschriebene Verfahren hergestellt.
Der Aufzeichnungskopf 41 ist in einer (nicht dargestellten) Hauptbaugruppe des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts montiert. Die ausstoßseitige Fläche 41a, in welcher die Mehrzahl von Ausstoßöffnungen in einer Linie ausgebildet ist, ist von einer Transportfläche 42a eines Förderbandes 42 mit einer vorbestimmten Lücke beabstandet.
Das Förderband 42 ist um zwei Walzen 43a und 43b, die an der Hauptbaugruppe des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts drehbar gehalten sind, herum gezogen. Wenigstens eine der Walzen wird gedreht, um dem Förderband 42 in der durch einen Pfeil C angegebenen Richtung einen Umlauf zu vermitteln.
Das Aufzeichnungsmaterial wird dem Förderband 42 von einer (nicht dargestellten) Blattzuführstation (rechte Seite in der Zeichnung) zugeführt und an der Transportfläche 42a des Förderbandes 42 angezogen, um durch die Lücke zwischen der ausstoßseitigen Fläche 41a des Aufzeichnungskopfes 41 und der Transportfläche 42a das Aufzeichnungsmaterial hindurchzuführen Hierbei wird die Tinte von den Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfes 41 ausgestoßen, so daß die Abbildungen aufgezeichnet werden.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere in geeigneter Weise in einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und -Aufzeichnungsgerät anwendbar, wobei Wärmeenergie von einem elektrothermischen Wandler, Laserstrahl od. dgl. verwendet wird, um eine Zustandsänderung der Tinte zum Ausschleudern oder Ausstoßen der Tinte herbeizuführen. Das beruht darauf, daß eine hohe Dichte der Bildelemente und eine hohe Auflösung der Aufzeichnung ermöglicht werden.
Die typische Konstruktion und das Funktionsprinzip sind vorzugsweise diejenigen, die in der US-A-4 723 129 und der US-A-4 740 796 offenbart sind. Das Prinzip und die Konstruktion sind auf ein Aufzeichnungssystem eines sog. signalabhängigen Typs und eines kontinuierlichen Typs anwendbar. Insbesondere ist das Prinzip für den signalabhängigen Typ geeignet, weil dieses derart ist, daß mindestens ein Treibersignal an einen an einer Flüssigkeit (Tinte) festhaltenden Schicht oder an einem Flüssigkeitskanal angeordneten elektrothermischen Wandler gelegt wird, wobei das Treibersignal ausreichend ist, um einen solch raschen Temperaturanstieg über eine Abweichung vom Keimbildungssiedepunkt hinaus zu erzeugen, wodurch die thermische Energie durch den elektrothermischen Wandler geliefert wird, um ein Filmsieden am Erhitzungsteil des Aufzeichnungskopfes hervorzurufen, so daß eine Blase in der Flüssigkeit (Tinte) in Übereinstimmung mit jedem der Treibersignale gebildet werden kann. Durch die Erzeugung, das Entwickeln und das Zusammenziehen der Blase wird die Flüssigkeit (Tinte) durch eine Ausstoßöffnung hindurch ausgestoßen, um mindestens ein Tröpfchen zu erzeugen. Das Treibersignal liegt vorzugsweise in Form eines Impulses vor, weil die Entwicklung und das Zusammenziehen der Blase augenblicklich bewirkt werden können, und deshalb wird die Flüssigkeit (Tinte) mit schneller Reaktion ausgestoßen. Das Treibersignal in der Form eines Impulses ist bevorzugterweise ein solches, wie in der US-A-4 463 359 und der US-A-4 345 262 beschrieben ist. Darüber hinaus ist die Temperaturanstiegsrate der Heizfläche vorzugsweise derart, wie in der US-A-4 313 124 offenbart ist.
Die Konstruktion des Aufzeichnungskopfes kann so, wie in der US-A-4 558 333 und der US-A-4 459 600 gezeigt ist, wobei das Beheizungsteil an einem gebogenen Abschnitt angeordnet ist, wie auch die Konstruktion der Kombination der Ausstoßöffnung, des Flüssigkeitskanals und des elektrothermischen Wandlers, die in den oben erwähnten Patenten offenbart ist, sein. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auf die in der Japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 123670/1984 offenbarte Konstruktion, wobei ein gemeinsamer Schlitz als die Ausstoßöffnung für mehrere elektrothermische Wandler verwendet wird, und auf die in der Japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 138461/1984 offenbarte Konstruktion, wobei eine Öffnung, um eine Druckwelle der thermischen Energie zu absorbieren, entsprechend dem Ausstoßteil ausgebildet ist, anwendbar. Das beruht darauf, daß die vorliegende Erfindung wirksam ist, um den Aufzeichnungsvorgang mit Sicherheit und mit hoher Effizienz ohne Rücksicht auf den Typ des Aufzeichnungskopfes durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung ist wirkungsvoll auf einen sog. Ganzzeilen-Aufzeichnungskopf anwendbar, der eine der maximalen Aufzeichnungsbreite entsprechende Länge hat. Ein derartiger Aufzeichnungskopf kann einen einzelnen Aufzeichnungskopf und mehrere Aufzeichnungsköpfe, die kombiniert sind, um die maximale Breite abzudecken, umfassen.
Ferner ist die vorliegende Erfindung auf einen Aufzeichnungskopf des Serientyps, wobei der Aufzeichnungskopf an der Hauptbaugruppe befestigt ist, aufeinen Aufzeichnungskopf des austauschbaren Chiptyps, der elektrisch mit der Hauptbaugruppe verbunden ist und mit Tinte versorgt werden kann, wenn er in die Hauptbaugruppe eingebaut ist, oder auf einen Aufzeichnungskopf des Kartuschentyps, der einen integrierten Tintenbehälter hat, anwendbar.
Das Vorsehen der Regeneriereinrichtungen und/oder der Hilfseinrichtungen für den präliminären Betrieb ist vorzuziehen, weil sie ferner die Effekte dieser Erfindung stabilisieren können. Für solche Einrichtungen gibt es Abdeckeinrichtungen für den Schreibkopf, Reinigungseinrichtungen für diesen, Druck- oder Saugeinrichtungen, vorbereitende Heizeinrichtungen, die der elektrothermische Wandler, ein zusätzliches Heizelement oder eine Kombination davon sein können. Auch können Einrichtungen, um einen präliminären Ausstoß (nicht für den Aufzeichnungsvorgang) auszuführen, den Aufzeichnungsvorgang stabilisieren.
Was die Variation des montierbaren Aufzeichnungskopfes angeht, so kann er ein einzelner sein, der einer einzelnen Farbtinte entspricht, oder kann er ein mehrfacher sein, der einer Mehrzahl von Tintenmaterialien mit unterschiedlichen Aufzeichnungsfarben oder unterschiedlicher Dichte entspricht. Die vorliegende Erfindung ist wirksam auf ein Gerät anwendbar, das mindestens eine aus einer monochromatischen Betriebsart hauptsächlich mit Schwarz, aus einer Mehrfarbenbetriebsart mit unterschiedlichen farbigen Tintenmaterialien und/oder aus einer Vollfarbenbetriebsart mit Mischung der Farben aufweist, welches eine einteilig ausgebildete Aufzeichnungseinheit oder eine Kombination von mehreren Aufzeichnungsköpfen sein kann.
Ferner ist bei der vorausgehenden Ausführungsform die Tinte flüssig gewesen. Sie kann jedoch ein Tintenmaterial sein, das unter der Raumtemperatur verfestigt ist, bei der Raumtemperatur aber verflüssigt wird. Da die Tinte innerhalb der Temperatur nicht geringer als 30 ºC und nicht höher als 70 ºC geregel wird, wird die Viskosität der Tinte stabilisiert, um einen stabilisierten Ausstoß in einem üblichen Aufzeichnungsgerät dieser Art zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung ist auf andere Arten von Tinten anwendbar. Bei einer von diesen wird der Temperaturanstieg aufgrund der Wärmeenergie eindeutig durch deren Verbrauch für die Zustandsänderung der Tinte vom Festzustand zum flüssigen Zustand verhindert. Ein anderes Tintenmaterial wird verfestigt, wenn es stehengelassen wird, um das Verdampfen der Tinte zu unterbinden. In jedem der Fälle erzeugt das Anlegen des Aufzeichnungssignals Wärmeenergie, wird die Tinte verflüssigt und kann die verflüssigte Tinte ausgestoßen werden. Ein anderes Tintenmaterial kann zu der Zeit, da es das Aufzeichnungsmaterial erreicht, beginnen verfestigt zu werden. Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein solches Tintenmaterial anwendbar, das durch die Anwendung von Wärmeenergie verflüssigt wird. Solch ein Tintenmaterial kann als ein flüssiges oder festes Material in Durchgangslöchern oder Vertiefungen, die in einer porösen Schicht ausgebildet sind, festgehalten werden, wie in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 56847/1979 und in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 71260/1985 offenbart ist. Das Blatt wird den elektrothermischen Wandlern gegenübergestellt. Das wirksamste für die oben beschriebenen Tintenmaterialien ist das Filmsiedesystem.
Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät kann als ein Ausgangsterminal eines Informations-Verarbeitungsgeräts, wie einem Computer od. dgl., als ein mit einem Bildlesegeräü od. dgl. kombiniertes Kopiergerät oder als ein Faksimilegerät, das Informationssende- und -empfangsfunktionen hat, verwendet werden.
Gemäß dieser Erfindung, die vorstehend beschrieben wurde, werden verschiedene vorteilhafte Wirkungen hervorgebracht.
Bei dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und dem Herstellungsverfahren für diesen, wobei das Füllstoffilter verwendet wird, wird das Filter in der Maschenausbildung einstückig mit den Düsenteilen zum Ausstoßen der Tinte ausgestaltet, und deshalb besteht keine Notwendigkeit, die Anzahl der Teile sowie die Anzahl der Verfahrensschritte zu erhöhen, und hierdurch wird folglich eine erhebliche Kostenreduzierung im Vergleich mit dem Fall, da ein getrennt hergestelltes Filterverwendet wird, erreicht. Wenn die Füllmaterialien zur Anwendung kommen, besitzt das Filter eine Maschengestalt, und deshalb können feine Fremdstoffe, längliche Fremdstoffe und andere Feststoffmaterialien mit Sicherheit entfernt werden, ohne die Flüssigkeitszufuhrleistung zu vermindern und ohne eine Änderung in den Flüssigkeitszufuhreigenschaften für die jeweiligen Flüssigkeitskanäle und Tintenausstoßöffnungen hervorzurufen. Als Ergebnis können konstant hochqualitative Abbildungen erzeugt werden. Darüber hinaus erhöht die Verwendung des Füllmaterials die konstruktive Festigkeit des Aufzeichnungskopfes.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren des Tintenstrahl- Aufzeichnungskopfes bietet die folgenden industriellen Vorteile:
(1) Ein Präzisionsprozeß ist möglich;
(2) die Ausgestaltungen der Flüssigkeitskanäle, der Flüssigkeitskammer und des Filters sind hinsichtlich des Herstellungsprozesses nicht eingeschränkt;
(3) das Verfahren erfordert keine besondere Fachkenntnis, und deshalb ist eine Massenproduktion möglich;
(4) ein großes Sortiment für die Wahl der durch Wirkenergiestrahlen sich verfestigenden oder aushärtenden Materialien steht in günstiger Weise zur Verfügung, und deshalb können Materialien, die gute strukturelle Materialeigenschaften entfalten, zur Anwendung kommen;
(5) die Kosten sind niedrig;
(6) eine große Flüssigkeitskammer, wie sie für einen vielreihigen Aufzeichnungskopf mit hoher Dichte gewünscht wird, kann ohne Schwierigkeiten mit dem Vorteil einer leichten, für eine Massenproduktion geeigneten Herstellung ausgebildet werden;
(7) dreidimensionale Filter können einstückig ausgebildet werden; und
(8) das Filter in der Maschenform kann einstückig erzeugt werden, und deshalb können die Funktion und die Leistungsfähigkeit ohne Änderung des Verfahrens gesteigert werden.

Claims

1. Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der umfaßt:

- eine Mehrzahl von Ausstoßöffnungen (16), um Tinte auszustoßen,

- getrennte Tintenkanäle (15), die mit jeweils zugeordneten Ausstoßöffnungen (16) in Verbindung stehen,

- einen gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlaß (14), der mit den genannten getrennten Tintenkanälen (15) verbunden ist, um diesen Tinte zuzuführen,

- eine Flüssigkeitskammer (11), um die Tinte dem besagten gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlaß (14) zuzuführen, und

- ein zwischen dem besagten gemeinsamen Flüssigkeitsdurchlag (14) sowie der erwähnten Flüssigkeitskammer (11) angeordnetes Filter, um ein Eintreten von Fremdmaterial in die genannten getrennten Tintenkanäle (15) zu verhindern, wobei das besagte Filter von einer Mehrzahl von Vorsprüngen (12) gebildet wird und benachbarte Vorsprünge (12) einen Flüssigkeitsdurchtrittsquerschnitt abgrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß

- der erwähnte Flüssigkeitsdurchtrittsquerschnitt eine Abmessung hat, die kleiner als diejenige der genannten Ausstoßöffnungen (16) ist, und daß Füllmaterialien (17, 18) zwischen benachbarten Vorsprüngen (12) angeordnet sind.

2. Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, das einen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1 und Einrichtungen ( 16 um den genannten Aufzeichnungskopf lösbar zu montieren, umfaßt.

3. Ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes, das die Schritte umfaßt:

- Herstellen eines Substrats (1), an dem ein Energieerzeugungselement (2) ausgebildet ist,

- Versehen des besagten Substrats (1) mit einer Festkörperschicht (3) entsprechend einem dem erwähnten Energieerzeugungselement (2) zugeordneten Tintenkanal (15) sowie einer Flüssigkeitskammer (11) zur Zufuhr von Tinte zu dem genannten Tintenkanal (15),

- Abdecken eines Teils des besagten Substrats (1) sowie der erwähnten Festkörperschicht (3) mit einem Baustoff (7), um einstückig Wände für den genannten Tintenkanal (15) sowie die erwähnte Flüssigkeitskammer (11) auszubilden, und

- Beseitigen der erwähnten Festkörperschicht (3), gekennzeichnet durch die Schritte:

- des Ausbildens von Öffnungen (23) in der erwähnten Festkörperschicht (3) an einer mit Bezug zur Fließrichtung der Tinte von der erwähnten Flüssigkeitskammer (11) zu dem genannten Tintenkanal (15) stromaufwärtigen Position des genannten Tintenkanals (15), wobei die besagten Öffnungen (23) zur Ausbildung von Vorsprüngen (12) vorgesehen werden, und

- des Abdeckens eines Teils des besagten Substrats (1) sowie der erwähnten Festkörperschicht (3) mit dem genannten Baustoff (7) vor dem Beseitigen der erwähnten Festkörper schicht (3), um einstückig Wände für die genannten Vorsprünge (12) zu bilden,

- wobei vor dem Ausbilden der besagten Öffnungen (23) an den sowie benachbart zu den besagten Öffnungen (23) der erwähnten Festkörperschicht (3) Füllmaterialien (17, 18) beigemischt werden.