DE3507112A1

DE3507112A1 - Tintenstrahlaufzeichnungskopf

Info

Publication number: DE3507112A1
Application number: DE19853507112
Authority: DE
Inventors: Susumu Hiratsuka Kanagawa Itoh
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-03-01
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1985-09-12
Also published as: GB2157232A; JPS60183154A; HK39791A; US4635077A; SG34691G; GB2157232B; GB8505334D0

Description

Tintenstrahlaufzeichnungskopf

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahlauf zeichnungskopf , genauer gesagt einen Aufzeichnungskopf zur Erzeugung von Tintentröpfchen, die in einem Tintenstrahlaufzeichnungssystem Verwendung finden, bei S dem Tintentröpfchen erzeugt und auf einem Aufzeichnungsmedium, beispielsweise Papier, zur Durchführung einer Aufzeichnung abgeschieden werden.

Ein derartiges TintenstrahlaufZeichnungssystem, bei dem Tintentröpfchen erzeugt und zur Durchführung einer Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmedium, beispielsweise Papier, abgeschieden werden, erzeugt vernachlässigbar geringe Geräusche, wenn es betrieben wird, ermöglicht eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit und kann die Aufzeichnung auf Normalpapier herstellen, ohne daß hierzu irgendein spezieller Vorgang, beispielsweise Fixieren, erforderlich ist. Es ist eine Vielzahl von Vorrichtungen dieses Systems entwickelt worden.

Ein Aufzeichnungskopf einer derartigen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung besitzt üblicherweise eine öffnung, durch die die Tinte abgegeben wird, eine mit der öffnung in Verbindung stehende Tintenbahn, die einen Abschnitt

umfaßt, in dem Energie zur Abgabe der Tinte auf die Tinte einwirkt, ein Tintenspeicher zum Speichern der der Tintenbahn zuzuführenden Tinte und eine Tintenzuführöffnung, durch die die Tinte von der Außenseite des Aufzeichnungskopfes dem Tintenspeicher zugeführt wird.

Die zur Abgabe der Tinte bei der Aufzeichnung erforderliche Energie wird durch eine Energieerzeugungsvorrichtung, beispielsweise eine Wärmeerzeugungsvorrichtung oder eine piezoelektrische Vorrichtung, zur Verfügung gestellt, die in einer vorgegebenen Position in dem Abschnitt der Tintenbahn angeordnet ist, an dem die Energie auf die Tinte aufgebracht wird (Energieeinwirkungsabschnitt).

Von den Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen dieses Typs zeichnet sich ein solcher, der für die Massenproduktion mit hoher Präzisiion geeignet ist, dadurch aus, daß er eine aus einem Film eines lichtempfindlichen Harzes hergestellte Wand besitzt, die die Tintenbahn bildet, und daß der Tintenspeicher auf einem Substrat ausgebildet ist, auf dem die Vorrichtung zur Erzeugung der Tintenabgabeenergie montiert und eine Abdeckung für die Tintenbahn und den Tintenspeicher ausgebildet ist.

Figur 1 zeigt die Hauptabschnitte eines typischen Beispiels eines derartigen Tintenstrahlabgabekopfes des Standes der Technik. Es handelt sich hierbei um eine perspektivische Ansicht. ..

Mit 1 ist eine öffnung bezeichnet, durch die eine Flüssigkeit zur Ausbildung von "fliegenden" Tröpfchen abgegeben

wird. Mit 2 ist eine Tintenbahn bezeichnet, die an die öffnung 1 angeschlossen ist und einen Abschnitt (nicht gezeigt) aufweist, in dem durch eine Abgabeenergieerzeugungsvorrichtung 6, die auf einem Substrat 5 montiert S ist, erzeugte Abgabeenergie auf die Tinte einwirkt. Mit 3 ist ein Tintenspeicher zur Zuführung der Tinte zur Tintenbahn 2, mit 4 eine Tintenzuführöffnung, durch die die Tinte von der Außenseite des Kopfes dem Speicher 3 zugeführt wird, mit 5 das Substrat, auf dem die Tintenabgabeerzeugungsvorrichtungen 6 so montiert sind, daß sie in Richtung auf die Tintenbahnen 2 weisen, und mit 7 eine Abdeckung bezeichnet.

Ein sogenannter Voll-Mehrfach-Aufzeichnungskopf, bei dem •j 5 eine Vielzahl von öffnungen mit hoher Dichte angeordnet ist, ist für eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit zur Erzeugung eines Bildes mit hoher Auflösung geeignet. Wenn der in Figur 1 dargstellte Tintenstrahlaufzeichnungskopf als Voll-Mehrfach-Aufzeichnungskopf für eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit ausgebildet ist, ist die Wiederauffüllung der Tinte von der Außenseite des Aufzeichnungskopfes zum Inneren desselben unzureichend, und es wird keine beständige Tintenabgabe sowie kein schnelles Ansprechvermögen auf ein Abgabesignal erzielt.

Diese Nachteile sind auf den Aufbau des Aufzeichnungskopf es zurückzuführen. Da die Tintenbahn 2 und der Tintenspeicher 3 als Einheit ausgebildet sind, entspricht die Tiefe des Tintenspeichers 3 der Tiefe der Tintenbahn 2. Da die Tiefe des Tintenspeichers 3 mit den

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Größen der Tintenbahn 2 und der diese dominierenden öffnung 1 festgelegt wird, ist die Kapazität des Tintenspeichers 3 nicht ausreichend, um die zur schnellen Abgabe an die Vielzahl der Tintenbahnen 2 ·> erforderliche Tinte zu speichern.

Zur Lösung des vorstehend genannten Problems können die Tintenbahn und der Tintenspeicher so konstruiert werden, daß sie Größen besitzen, durch die sie ihre entsprechenden Funktionen erfüllen können, um den Tintenspeicher mit einer ausreichenden Kapazität zu versehen.

Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht eines typischen ^⁵ Beispiels eines derartigen Aufzeichnungskopfes.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Aufzeichnungskopf ist eine aus einem lichtempfindlichen Harz hergestellte Wand, die die Tintenbahn 2 bildet, auf einem Substrat 5 ausge-

bildet. Eine Decke oder Abdeckung 7 überlagert die Wand zur Ausbildung der Tintenbahn 2, und der aus Keramik, Glas oder Harz bestehende Tintenspeicher 3 ist damit verbunden. Die Tintenbahn 2 und der Tintenspeicher 3 sind daher so ausgebildet, daß sie groß genug sind, um ihre

²^ entsprechenden Funktionen zu erfüllen, und die Nachteile in bezug auf die Kapazität des vorstehend beschriebenen Tintenspeichers 3 werden vermieden. Bei einem derartigen Aufzeichnungskopf mit diesem Aufbau steigt jedoch die Anzahl der erforderlichen Herstellungsschritte an, da

der Tintenspeicher 3 und die Tintenbahn 2 getrennt voneinander hergestellt und der Tintenspeicher 3 mit dem Substrat 5 verbunden wird, um den Aufzeichnungskopf herzustellen, und es ist die Erfahrung eines Fachmannes sowie

eine lange Zeitdauer erforderlich, um den Tintenspeicher 3 genau zu positionieren und zu verhindern, daß die Tintenbahn 2 durch die Verbindung (Klebung) verstopft wird. Ein derartig ausgebildeter Aufzeichnungskopf eignet sich daher nicht gut für eine Massenproduktion.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen VoI1-Mehrfach-Aufzeichnungskopf zur Verfügung zu stellen, der eine wirksame Tintenwiederauffüllung gestattet.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Tintenstrahlaufzeichriungskopfes, der die Ausbildung eines kompakten Kopfes ermöglicht.

Desweiteren soll durch die Erfindung ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einem Substrat und einem gehärteten lichtempfindlichen Harzfilm, der mindestens Abschnitte einer Tintenbahn bildet, sowie einem Tintenspeicher und einer Abdeckung für die Tintenbahn und den Tintenspeicher, die auf dem Substrat angeordnet ist, geschaffen werden, bei dem in einem Abschnitt der Abdeckung eine Ausnehmung angeordnet ist, die den Tintenspeicher bildet.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

die Figuren 1 und

Figur

die Figuren 4 bis

perspektivische Ansichten von größeren Abschnitten von Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen nach dem Stand der Technik;

eine perspektivische Ansicht einschließlich einer Schnittansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes;

ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes; und

Figur 12 einen Schnitt durch eine an

dere Ausführungsform eines

25 erfindungsgemäß ausge

bildeten Tintenstrahlaufzeichnung skopf e s .

Figur 3 ist eine äußere perspektivische Ansicht ein-30 schließlich einer Schnittansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes. Mit 1 ist eine Öffnung, mit 2 eine Tintenbahn, mit 3 ein Tintenspeicher, mit 4 eine Tintenzuführöffnung,

mit 5 ein Substrat und mit 7 eine Abdeckung bezeichnet.

Die Funktionen dieser Elemente entsprechen denen des in Figur 1 gezeigten Aufzeichnungskopfes nach dem Stand der Technik. Obwohl dies in Figur 3 nicht gezeigt ist, sind ein Energieerzeugungselement zur Erzeugung von Energie zur Abgabe von Tinte aus der öffnung 1 zur Ausbildung von Tröpfchen und Elektroden, die an das Energieerzeugungselement angeschlossen sind und diesem ein Abgabesignal zuführen, auf dem Substrat 5 angeordnet.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Aufzeichnungskopf ist eine Ausnehmung in der Abdeckung 7 der Tintenbahn 2 und des Tintenspeichers 3 in einem Deckenbereich des Tintenspeichers 3 ausgebildet, um die Kapazität des Tintenspeichers zu erhöhen, so daß eine ausreichende Menge an Tinte eine große Tintenabgäbe im Tintenspeicher 3 sicherstellt.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Tintenstrahlaufzeichnungskopf wird in der nachfolgend beschriebenen Weise hergestellt.
25

Die Figuren 4 bis 10 zeigen eine Ausführungsform bei der Herstellung des erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes.

Um den Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu fertigen, wird, wie in Figur 4 gezeigt, ein Trockenfilmfotoresist 8 (Filmdicke 25 bis 100 pm) mit einer Geschwindigkeit

von 0,5 bis 0,4 f/min unter einem Druck von 1 bis 3 kg/cm³ auf das aus Glas, Keramik, Harz oder Metall bestehende Substrat 5, auf dem das Abgabeenergieerzeugungselement 6 montiert ist, laminiert.

Wie in Figur 5 gezeigt, wird danach eine Fotomaske 9 mit einem lichtundurchlässigen Muster 9P in der Form der öffnung 1, der Tintenbahn 2 und des Tintenspeichers 3 auf den auf dem Substrat 5 befindlichen Trockenfilmfotoresist 8 aufgebracht, wonach die Fotomaske 9 belichtet wird (Pfeile in Figur 5). Das Muster 9P ist so ausgebildet und die Fotomaske 9 wird so auf dem Substrat 5 angeordnet, daß ein Bereich des Musters 9P, der der Tintenbahn entspricht, den Bereich des Abgabeenergieerzeugungselementes 6, das auf dem Substrat 5 angeordnet ist, überdeckt, so daß das Element 6 nach dem Belichten und Entw-ickeln in der ausgebildeten Tintenbahn angeordnet ist.

Durch diesen Belichtungsvorgang werden die nicht vom Muter 9P abgedeckten Bereiche, d.h. der belichtete Bereich des Fotoresistes 8 polymerisiert, ausgehärtet und gegenüber einem Lösungsmittel unlösbar gemacht, während die nicht belichteten Bereiche in bezug auf dieses Lösungsmittel lösbar bleiben. 25

Es findet dann ein Eintauchen in ein flüchtiges organisches Lösungsmittel, wie beispielsweise Trichloräthan, statt, so daß die lösbaren, nicht polymerisierten (ungehärteten) Bereiche des Trocken--

filmfotoresists 8 gelöst und die gehärteten Bereiche 8H des Fotoresists auf dem Substrat 5 verbleiben, wie in Figur 6 gezeigt. Der ausgehärtete Fotoresistfilm 8H auf dem Substrat 5 wird weiter gehärtet, um die Unlösbarkeit des Filmes 8H zu verbessern. Eine Weiterhärtung kann durch Erhitzen auf 130° C bis 160° C über 10 bis 60 min. durchgeführt werden, um eine thermische Polymerisation zu erreichen, oder durch Bestrahlen mit UV-Strahlen. Eine Kombination dieser Verfahren wird bevorzugt.

Auf diese Weise wird die Seitenwand der Tintenbahn und des Tintenspeichers, die aus dem gehärteten Fotoresistfilm 8H bestehen, hergestellt, wie in Figur 7 gezeigt.

Die Abdeckung 7 wird in der folgenden Weise hergestellt:

Wie in Figur 8 gezeigt, wird ein Trockenfilmfotoresist

10 in entsprechender Weise wie vorstehend beschrieben auf einer aus Glas, Keramik, Harz oder Metall bestehenden Platte 7a, die eine vorgegebene Form und Größe aufweist und in der die Tintenzuführöffnung 4 ausgebildet ist, hergestellt.

Wie inFigur 9 gezeigt, wird danach eine Fotomaske

11 mit einem lichtundurchlässigen Muster IIP, das die Form des Tintenspeichers 3 besitzt, auf den auf der Platte 7a ausgebildeten Trockenfilmfotoresist 10 aufgebracht, und die Fotomaske 11 wird belichtet (Pfeile in Figur 9). Das Muster IIP ist so ausgebildet

und wird so auf der Platte 7a angeordnet, daß der Abschnitt des Musters IIP, der dem Tintenspeicher gegenüberliegt, die Platte 7a, in der die Tintenzuführöffnung 4 ausgebildet ist, abdeckt, wobei die Zuführöffnung 4 bei der Abdichtung des Tintenspeichers, die nach dem Belichten und Entwickeln durchgeführt wird, hergestellt wird.

Danach wird der Trockenfilmfotoresist 10 in der gleichen Weise wie die auf dem Substrat 5 ausgebildete Seitenwand der Tintenbahn durch ein Lösungsmittel behandelt, um die mit der Ausnehmung 12 versehene Abdeckung 7 herzustellen, wie in Figur 10 gezeigt.

Die Abdeckung 7 wird auf den auf dem Substrat 5 ausgebildeten ausgehärteten Fotoresistfilm 9H derart aufgebracht, daß die Ausnehmung 12 der Abdeckung 7 das obere Ende des Tintenspeichers bildet. Danach wird der ausgehärtete Fotoresistfilm 1OH der Abdeckung 7 wärmebehandelt und/oder mittels UV-Strahlung behandelt, um die Unlöslichkeit des Fotoresistfilmes 1OH weiter zu verbessern und die Kraft der Bindung zwischen dem Fotoresistfilm 1OH und dem Fotoresistfilm 8H zu erhöhen.

Schließlich wird die so hergestellte Einheit entlang der in Figur 11 gezeigten strichpunktierten Linie A-B abgeschnitten, und ein Tintenzuführrohr (nicht gezeigt) , das an einen Tintentank (nicht gezeigt) außerhalb des Aufzeichnungskopfes angesch-lossen werden soll, wird mit der Tintenzuführöffnung 4 verbunden, um auf diese Weise den in Figur 3 dargstellten Aufzeichnungskopf zu komplettieren.

Der als letzter Schritt ausgeführte Schneidvorgang hat den Sinn, den Abstand zwischen dem Abgabeenergieerzeugungselement 6 und der öffnung 1 zu optimieren. Dieser Abstand wird in Abhängigkeit von der Ausführung des Aufzeichnungskopfes genau ausgewählt.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Abdeckung durch Laminieren des Fotoresistfilmes auf die Platte und die Ausnehmung durch Versehen des Fotoresistfilmes mit einem Muster hergestellt. Alternativ dazu kann man einen vorgegebenen Bereich der . Platte mittels einer Ätzlösung ausätzen, und ein Fotoresistfilm kann auf der ausge&zten Platte hergestellt werden. Dieser kann mit einem Muster versehen werden, um dadurch eine Abdeckung herzustellen, die eine tiefere Ausnehmung besitzt als in Figur 12 gezeigt.

Es können auch zwei oder mehr Ausnehmungen ausgebildet werden. Diese können auch die Form von Nuten besitzen. Ferner kann auch eine Kombination von Ausnehmungen und Nuten erzeugt werden.

Da bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenstrahlaufzeichnungskopf die Ausnehmung in der Decke des Tintenspeichers ausgebildet wird, ist die Kapazität des Tintenspeichers größer als bei den Aufzeichnungskopf en des Standes der Technik, bei denen die Wand der Tintenbahn und des Tintenspeichers, die aus dem lichtempfindlichen Harzfilm besteht, als Einheit auf dem Substrat ausgebildet wird. Der erfindungsgemäß ausgebildete Tintenstrahlaufzeichnungskopf besitzt

daher einen Aufbau, der eine wirksame Tintenwiederauffüllung möglich macht, wenn der Aufzeichnungskopf als sogenannter Voll-Mehrfach-Kopf ausgebildet ist.

Da darüberhinaus die Wand der Tintenbahn und des Tintenspeichers des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit Hilfe des lichtempfindlichen Harzes einstückig ausgeformt werden können, ist der Formvorgang im Vergleich zu den Aufzeichnungsköpfen des Standes der Technik, bei denen der getrennt hergestellte Tintenspeicher mit dem Substrat verbunden wird, vereinfacht. Der erfindungsgemäß ausgebildete Aufzeichnungskopf ist daher für eine Massenfertigung mit hoher Präzision sowie darüberhinaus für kompakte Einheiten geeignet.

Erfindungsgemäß wird somit ein Tintenstrahlaufzeichnungs· kopf vorgeschlagen, der einen auf einem Substrat ausgebildeten lichtempfindlichen ausgehärteten Harzfilm zur Ausbildung von mindestens Abschnitten einer Tintenbahn und eines Tintenspeichers sowie einer Abdeckung für die Tintenbahn und den Tintenspeicher aufweist. Die Abdeckung besitzt eine in einem Abschnitt derselben, der dem Tintenspeicher gegenüberliegt, ausgebildete Ausnehmung.

Claims

Patentansprüche

1. Tintenstrahlaufzeichnungskopf, gekennzeichnet durch:

Ein Substrat (5) ;

einen lichtempfindlichen ausgehärteten Harzfilm (8H) auf dem Substrat (5) zur Ausbildung mindestens von Abschnitten einer Tintenbahn (2) und eines Tintenspeichers (3); und

eine Abdeckung (7) für die Tintenbahn (2) und den Tinten speicher (3), wobei diese Abdeckung (7) eine in einem Bereich derselben, der dem Tintenspeicher (3) gegenüberliegt, ausgebildete Ausnehmung (12) aufweist.

2. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (7) eine Platte (7a) und ein Element zur Aus bildung der Ausnehmung (12) aufweist.

3. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, d a durch gekennzeichnet, daß das Element zur Ausbildung der Ausnehmung (12) ein lichtempfindlicher ausgehärteter Harzfilm (10H) ist.

4. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, d a durch gekennzeichnet, daß die

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Platte (7a) eine weitere Ausnehmung (4) aufweist, die dem Element zur Ausbildung der Ausnehmung (12) gegenüberliegt.

5. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, d a durch gekennzeichnet, daß die Platte (7a) aus Glas, Harz, Keramik oder Metall besteht.

6. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß es sich bei der Abdeckung um ein einziges Element handelt.

7. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 6, d a durch gekennzeichnet, daß die Abdeckung aus Glas, Harz, Keramik oder Metall besteht.

8. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung eine Vielzahl von Ausnehmungen umfaßt.

9. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung eine Vielzahl von Nuten aufweist.

10. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung eine Kombination ν on Ausnehmungen und Nuten umfaßt.