DE60119031T2

DE60119031T2 - Tintenstrahlaufzeichnungskopf

Info

Publication number: DE60119031T2
Application number: DE60119031T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Suwa-shi KITAHARA
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: US20020005879A1; ATE324265T1; DE60119031D1; US20030117463A1; JP2003053966A; EP1164015A1; US7153459B2; EP1164015B1; US6547373B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der geeigneterweise für einen Drucker oder einen Plotter verwendet wird.
VERWANDTE TECHNIK
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 wird in JP 05 077416 A offenbart. Eine Membran des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs ist auf eine obere Fläche eines Substrats gesteckt, auf welchem ein Tintenkanal ausgebildet ist, der von einer Tintenquelle über eine Druckkammer mit einer Düse verbunden ist. Ein piezoelektrisches Element ist an einer oberen Fläche einer Position gegenüber einer Druckkammer der Membran montiert. Das Substrat setzt sich aus einem Verbundmaterial zusammen, wobei ein hochfestes Verstärkungsmaterial in einem Basismaterial aus Kunstharzmaterial eingebettet ist. Die Membran setzt sich auch aus einem Kunstharzmaterial als einem Basismaterial und einem Verstärkungsmaterial zusammen, wobei eine lichtdurchlässige Elektrode, die aus einem ITO besteht, in der Oberfläche einer Glasplatte eingebettet ist.
Ein verwandter Tintenstrahlaufzeichnungskopf, zum Beispiel ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der einen piezoelektrischen Vibrator als ein Druckerzeugungselement verwendet, umfasst eine Düsenplatte mit einer Mehrzahl von Düsenöffnungen, die in einer Linie vorgesehen sind, ein Durchgang-bildendes Substrat, in welchem ein Tintendurchgang zum Verbinden mit den Düsenöffnungen von einer gemeinsamen Tintenkammer zu einer Druckkammer ausgebildet ist, und eine Vibrationsplatte, die ein Teil einer Membran der Druckkammer sein soll, wobei jedes Element in einem Laminierzustand geklebt ist, um eine Durchgangseinheit zu bilden, und die Durchgangseinheit an ein Gehäuse geklebt ist. Das Durchgang-bildende Substrat ist zum Beispiel durch Ätzen einer Siliciumhalbleiterscheibe hergestellt, und eine Düsenplatte, die aus Edelstahl gebildet ist, ist auf eine der Oberflächen des Durchgang-bildenden Substrats geklebt, und die Vibrationsplatte ist auf die andere Oberfläche geklebt. Die Vibrationsplatte ist durch ein Verbundplattenelement mit einer Harzfolie gebildet, die auf eine Trägerplatte laminiert ist, die aus Edelstahl gebildet ist.
In der Durchgangseinheit mit solch einer Struktur schränkt das Durchgang-bildende Substrat, das aus Silicium gebildet ist, die Richtfähigkeit des Ätzens ein, und das Ätzen sollte so ausgeführt werden, dass eine Siliciumkristall-(III)-Fläche zurückbleibt. Aus diesem Grund beschränken die Druckkammer und die gemeinsame Tintenkammer, welche auf dem Durchgang-bildenden Substrat ausgebildet sind, den Formen Beschränkungen auf. Folglich besteht insofern ein Problem, als eine gewünschte Form nur mit Schwierigkeiten erhalten wird.
Außerdem besteht auch insofern ein Problem, als das Durchgang-bildende Substrat aus der Siliciumhalbleiterscheibe ausgeschnitten wird, derart dass es eine Größenbeschränkung aufweist und nicht für eine Zunahme in der Größe geeignet ist.
Darüber hinaus besteht ein Unterschied zwischen einem Längenausdehnungskoeffizienten von Silicium, welches für das Durchgang-bildende Substrat verwendet werden soll, und einem Längenausdehnungskoeffizienten einer Edelstahlplatte, welche für die Trägerplatte der Vibrationsplatte und die Düsenplatte verwendet werden soll. Es besteht daher auch insofern ein Problem, als die Durchgangseinheit bei einer Änderung der Temperatur verbogen wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Probleme zu lösen und einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf bereitzustellen, der imstande ist, eine Druckkammer und eine gemeinsame Tintenkammer so herzustellen, dass sie gewünschte Formen aufweisen, und eine Steifheit aufrechtzuerhalten, die für ein Durchgang-bildendes Substrat erforderlich ist.
Um die Aufgabe zu lösen, wurde die Erfindung vorgeschlagen.
Die zuvor dargelegte Aufgabe wird in einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, welcher die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist, durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
In Bezug auf die Verstärkung der vorliegenden Erfindung kann die gesamte Verstärkung im Durchgang-bildenden Substrat eingebettet sein, und der Teil der Verstärkung kann mit der Oberfläche des Durchgang-bildenden Substrats in Kontakt sein. Ein Kontaktabschnitt mit Tinte im Tintendurchgang kann aus dem Harz gebildet sein. Der Tintendurchgang kann durch die gemeinsame Tintenkammer, eine Tintenzuführöffnung, die Druckkammer und eine Düsenverbindungsöffnung gebildet sein.
Außerdem kann die Verstärkung aus einem Material gebildet sein, das einen größeren Young'schen Modul als das Harz aufweist.
Darüber hinaus kann die Verstärkung aus einem Material gebildet sein, das eine höhere Dichte als das Harz aufweist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Verstärkung aus einem Material gebildet sein, das einen Längenausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher gleich wie oder kleiner als der des Harzes ist.
Außerdem kann die Verstärkung eine Dicke aufweisen, die so eingestellt ist, dass sie gleich wie oder größer als eine Hälfte einer Dicke des Durchgang-bildenden Substrats ist. In Einklang mit einem Aspekt der Erfindung kann die Verstärkung ein plattenförmiges Element mit einer rechteckigen Öffnung zum Umgeben einer Linie der Düsenverbindungsöffnungen sein.
Außerdem kann die Dicke der Verstärkung so eingestellt sein, dass sie gleich wie die des Durchgang-bildenden Substrats ist, und ein Innenwandabschnitt der Verstärkung kann mit dem Harz bedeckt sein, um dadurch den Tintendurchgang zu teilen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Durchgangbildende Substrat durch Outsertformen gebildet ist, um eine Fläche der Verstärkung mit einer Fläche des Durchgang-bildenden Substrats in Kontakt zu bringen.
Das "Outsertformen" bezieht ein, dass ein einstückiges Formen ausgeführt wird, wobei ein Teil eines Kernmaterials mit der Oberfläche eines geformten Produkts in Kontakt gebracht wird.
Überdies kann eine neutrale Linie der einzelnen Verstärkung zum Biegen in einer Richtung einer Dicke gleich wie die des Durchgang-bildenden Substrats ausgeführt sein.
Die Durchgangseinheit kann eine Düsenplatte aufweisen, welche die Düsenöffnung aufweist, die darauf ausgebildet ist, und ein Längenausdehnungskoeffizient des Durchgang bildenden Substrats kann so eingestellt sein, dass er gleich wie der der Düsenplatte ist.
Außerdem kann die Durchgangseinheit eine Düsenplatte aufweisen, welche die Düsenöffnung aufweist, die darauf ausgebildet ist, und eine Seitenwand des Tintendurchgangs kann mit einer Erweiterungsschräge versehen sein, um von einer Verbindungsfläche mit der Düsenplatte im Durchgang bildenden Substrat zu einer gegenüberliegenden Fläche der Verbindungsfläche vergrößert und geöffnet zu werden.
Die Verstärkungsplatte und die Düsenplatte können aus demselben Metallmaterial gebildet sein.
Die Düsenöffnung kann durch das Formen unter Verwendung des Harzes in einem Stück mit dem Durchgang-bildenden Substrat gebildet sein.
Ferner kann ein Bodenabschnitt der gemeinsamen Tintenkammer an der Düsenöffnungsseite durch das Formen in einem Stück mit dem Durchgang-bildenden Substrat gebildet sein, und das Harz im Bodenabschnitt kann so dünn ausgebildet sein, dass es ein Nachgiebigkeitsabschnitt ist.
Darüber hinaus kann die Durchgangseinheit eine Vibrationsplatte zum Verschließen eines Teils der Druckkammer und Ändern des Volumens der Druckkammer durch Verformung aufweisen, und der Längenausdehnungskoeffizient des Durchgang-bildenden Substrats kann so eingestellt sein, dass er gleich wie der der Vibrationsplatte ist. In dieser Hinsicht kann die Vibrationsplatte durch ein Verbundplattenelement gebildet sein, das eine elastische Folie aufweist, welche auf eine Trägerplatte laminiert ist, und die Verstärkungsplatte und die Trägerplatte können aus demselben Material, insbesondere Metallmaterial, gebildet sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Verstärkungsplatte durch ein Wärmeerzeugungselement zum Erzeugen von Wärme durch Zufuhr einer Spannung gebildet sein.
Außerdem kann das Wärmeerzeugungselement ein Keramikheizelement sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Druckerzeugungselement durch einen piezoelektrischen Vibrator gebildet sein.
Zudem wird die zuvor dargelegte Aufgabe in einem Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs, welcher die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 22 aufweist, durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruchs 22 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Außerdem kann der Formschritt die folgenden Schritte umfassen:
Aufbringen des Harzes und der Verstärkung auf eine erste Form der Form mit einem Hohlraum, der in Übereinstimmung mit einer äußeren Form des Durchgang-bildenden Substrats ausgebildet ist;
Auflegen einer plattenförmigen zweiten Form der Form auf die erste Form.
Darüber hinaus kann eine Stoßfläche der ersten Form und der zweiten Form mit einer Verbindungsfläche mit einer Düsenplatte im Durchgang-bildenden Substrat ausgerichtet werden.
In dieser Hinsicht kann die Verstärkung im Harz eingebettet werden.
Ein Teil der Verstärkung kann mit der Verbindungsfläche in Kontakt gebracht werden.
Der Hohlraum kann geneigt sein, um sich zur zweiten Form zu erweitern und zu öffnen.
Der Hohlraum kann einen Abschnitt aufweisen, der in Übereinstimmung mit einer äußeren Form einer Düsenöffnung so ausgebildet ist, dass er die Düsenöffnung in einem Stück mit dem Durchgang-bildenden Substrat bildet.
Beim Auflegeschritt kann ein Zwischenraum zwischen der ersten Form und der zweiten Form bereitgestellt werden, um einen Abschnitt, welcher die Düsenöffnung sein soll, mit einer Harzschicht zu bedecken, und der Formschritt kann ferner den Schritt des Wickelns der Harzschicht umfassen, um die Düsenöffnung freizulegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, welche einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt,
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A, welche den Aufzeichnungskopf darstellt, der in 1 veranschaulicht ist,
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B, welche den Aufzeichnungskopf darstellt, der in 1 veranschaulicht ist,
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 2,
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 1, welche eine Variante einer düsenseitigen Öffnung darstellt,
6A bis 6C sind Ansichten, welche Varianten der ersten Ausführungsform veranschaulichen, wobei 6A eine Ansicht ist, welche eine Form veranschaulicht, und 6B und 6C Schnittansichten sind, welche einen Hauptteil veranschaulichen,
7 ist eine Schnittansicht, welche einen Hauptteil gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt,
8A und 8B sind typische Ansichten, welche ein Herstellungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulichen,
9A und 9B sind Ansichten, welche eine Ausführungsform einer Outsertform veranschaulichen, wobei 9A eine Ansicht ist, welche eine Form veranschaulicht, und 9B eine Schnittansicht ist, welche einen Aufzeichnungskopf darstellt,
10 ist eine Schnittansicht, welche einen Hauptteil einer Variante der Outsertform darstellt, und
11 ist eine Schnittansicht, welche einen Hauptteil gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht, welche einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf 1 gemäß der Ausführungsform darstellt, 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A, welche den Aufzeichnungskopf 1 darstellt, der in 1 veranschaulicht ist, 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B, und 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 2.
Der veranschaulichte Aufzeichnungskopf 1 umfasst: eine piezoelektrische Vibratoreinheit 4 mit einer Mehrzahl von piezoelektrischen Vibratoren 21 ..., eine unbewegliche Platte 22 und ein bewegliches Kabel 24, die standardisiert sind; ein Gehäuse 2, das die piezoelektrische Vibratoreinheit 4 aufnehmen kann; und eine Durchgangseinheit 30, die an die Spitzenfläche des Gehäuses 2 geklebt werden soll. Das Gehäuse 2 ist ein blockförmiges Element, das aus einem Kunstharz gebildet ist und einen Aufnahmeraumabschnitt 5 bildet, der sowohl eine Spitze als auch ein hinteres Ende so aufweist, dass sie geöffnet sind, und die piezoelektrische Vibratoreinheit 4 ist im Aufnahmeraumabschnitt 5 untergebracht und befestigt. Die piezoelektrische Vibratoreinheit 4 wird in einem Zustand gehalten, in dem eine kammförmige Spitze des piezoelektrischen Vibrators 21 einer Öffnung auf der Spitzenseite des Aufnahmeraumabschnitts 5 gegenüberliegt, und die unbewegliche Platte 22 ist an die Wandfläche des Aufnahmeraumabschnitts 5 geklebt.
Der piezoelektrische Vibrator 21 ist eine Art von Druckerzeugungselement und so ausgebildet, dass er die Form eines länglichen Längskammes aufweist. Zum Beispiel ist der piezoelektrische Vibrator 1 wie eine sehr dünne Nadel mit einer Breite von ungefähr 50 μm bis 100 μm ausgeschnitten. Der piezoelektrische Vibrator 21 ist ein piezoelektrischer Vibrator der Laminierungsart, welcher durch abwechselndes Laminieren eines piezoelektrischen Körpers und einer Innenelektrode gebildet ist, und er ist ein piezoelektrischer Vibrator der Längsvibrationsart (d31-Effekt), der in einer Längsrichtung, welche orthogonal zur Laminierrichtung ist, ausgedehnt werden kann. Jeder der piezoelektrischen Vibratoren 21... weist einen Basisendseitenabschnitt auf, der auf die unbewegliche Platte 22 geklebt ist, und er weist ein freies Ende auf, das in einem Zustand eines Auslegers angebracht ist, der von der Kante der unbeweglichen Platte 22 nach außen vorgestoßen werden soll. Außerdem wird bewirkt, dass die kammförmige Spitze jedes der piezoelektrischen Vibratoren 21... auf einen Inselabschnitt 16, der ein vorbestimmter Abschnitt der Durchgangseinheit 30 sein soll, wie in 4 dargestellt, stößt und daran befestigt wird. Das bewegliche Kabel 24 ist mit dem piezoelektrischen Vibrator 21 auf der Seitenfläche des Basisendes des Vibrators, welche der unbeweglichen Platte 22 gegenüberliegt, elektrisch verbunden.
Die Durchgangseinheit 30 weist solch eine Struktur auf, dass die Düsenplatte 8 auf einer von Oberflächenseiten des Durchgang-bildenden Substrats 70 vorgesehen ist und die Vibrationsplatte 9 auf der anderen Oberflächenseite des Durchgang-bildenden Substrats vorgesehen ist, welche die gegenüberliegende Seite der Düsenplatte 8 sein soll, um dadurch das Durchgang-bildende Substrat 70 dazwischen einzufügen.
Die Düsenplatte 8 ist eine dünne Platte, welche aus Edelstahl gebildet ist und eine Mehrzahl von Düsenöffnungen 10 ... aufweist, die in einer Linie mit einem Abstand vorgesehen sind, welcher einer Punktbildungsdichte entspricht. In der Ausführungsform sind 96 Düsenöffnungen 10 ... mit einem Abstand von 180 dpi vorgesehen, und es wird eine Düsenlinie durch die Düsenöffnungen 10 ... gebildet. Eine Anzahl von Düsenlinien, welche ausgebildet sind, entspricht einer Anzahl einer Farbe einer Tinte, welche entladen werden kann.
Das Durchgang-bildende Substrat 70 ist ein plattenförmiges Element, das mit einem Tintendurchgang versehen ist, welcher eine gemeinsame Tintenkammer 11, eine Tintenzuführöffnung 13, eine Druckkammer 12 und eine Düsenverbindungsöffnung 18 umfasst. In der Ausführungsform ist das Durchgang-bildende Substrat 70 durch einstückiges Formen durch Verwenden einer Verstärkung 72 als einen Kern hergestellt, und der Tintendurchgang ist durch ein Harz geteilt. Das Durchgang-bildende Substrat 70 wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
Die Vibrationsplatte 9 ist ein Verbundplattenelement mit einer doppelten Struktur, in welcher eine Harzfolie 14, wie beispielsweise PPS (Polyphenylensulfid) auf die Trägerplatte 15, die aus Edelstahl gebildet ist, laminiert ist, und fungiert als ein Verschlussabschnitt zum Verschließen einer von Öffnungsflächen der Druckkammer 12, und sie fungiert auch als ein Nachgiebigkeitsabschnitt zum Verschließen einer von Öffnungsflächen der gemeinsamen Tintenkammer 11. Es erfolgt Ätzen über einem Teil, der als der Verschlussabschnitt fungieren soll, das heißt, einem Teil, welcher der Druckkammer 12 entspricht, und derselbe Teil wird ringförmig entfernt, um einen Inselabschnitt 16 zu bilden, um zu bewirken, dass der Spitzenabschnitt des piezoelektrischen Vibrators 21 daran stößt und daran befestigt wird. Der Inselabschnitt 16 ist in einer länglichen blockähnlichen Form ausgebildet, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in welcher sich die Linie der Düsenöffnungen 10 erstreckt, auf dieselbe Art und Weise wie die planare Form der Druckkammer 12 verlängert, und die Harzfolie 14, die um den Inselabschnitt 16 vorgesehen ist, fungiert als eine elastische Folie. Außerdem wird ein Teil der Edelstahlplatte, welcher als der Nachgiebigkeitsabschnitt fungieren soll, das heißt, ein Teil, welcher der gemeinsamen Tintenkammer entspricht, durch Ätzen entfernt, um nur die Harzfolie 14 zurückzulassen.
Im Aufzeichnungskopf 1 mit der zuvor beschriebenen Struktur erstreckt sich der piezoelektrische Vibrator 21 in der Längsrichtung des Vibrators, derart dass der Inselabschnitt 16 zur Düsenplatte 8 gedrückt, die Harzfolie 14 um den Inselabschnitt verformt und die Druckkammer 12 zusammengedrückt wird. Außerdem wird, wenn der piezoelektrische Vibrator 21 in der Längsrichtung des Vibrators zusammengedrückt wird, die Druckkammer 12 durch die Elastizität der Harzfolie 14 ausgedehnt. Durch Steuern des Ausdehnens und des Zusammendrückens der Druckkammer 12 ändert sich ein Tintendruck in der Druckkammer 12, derart dass ein Tintentröpfchen aus der Düsenöffnung 10 entladen wird.
Als Nächstes wird das Durchgang-bildende Substrat 70 ausführlich beschrieben. Wie in 2 dargestellt, ist das Durchgang-bildende Substrat 70 ein plattenförmiges Element, in welchem mehrere Raumabschnitte, welche Druckkammern 12 sein sollen, entsprechend den Düsenöffnungen 10 ..., ausgebildet und durch eine Membran 73 geteilt sind, und Raumabschnitte, welche Tintenzuführöffnungen 13 sein sollen, und die gemeinsame Tintenkammer 11 ausgebildet sind. Die Druckkammer 12 ist eine längliche Kammer, die in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in welcher sich die Linie der Düsenöffnungen 10 erstreckt (einer Richtung einer Düsenlinie), verlängert und durch eine flache konkave Kammer gebildet ist, welche durch einen Wehrabschnitt 19 geteilt ist. Der Wehrabschnitt 19 ist vom Auslass der gemeinsamen Tintenkammer 11 zum Einlass der Düsenverbindungsöffnung 18 ausgebildet, und die Tintenzuführöffnung 13 ist in der Form eines Flaschenhalsabschnitts mit einer kleinen Durchgangbreite durch den Wehrabschnitt 19 vorgesehen.
Die Düsenverbindungsöffnung 18 ist ein Abschnitt zum Verbinden der Druckkammer 12 mit der Düsenöffnung 10, und sie ist auf einem von Enden der Druckkammer 12 ausgebildet, das heißt, die Düsenverbindungsöffnung 18 ist in einer Position in der Druckkammer 12 ausgebildet, welche die von der gemeinsamen Tintenkammer 11 am weitesten entfernte ist. Die gemeinsame Tintenkammer 11 dient dazu, eine Tinte, die in einer Tintenpatrone (nicht dargestellt) gespeichert ist, jeder der Druckkammern 12 ... zuzuführen, und sie steht mit dem anderen Ende der entsprechenden Druckkammer 12 durch die Tintenzuführöffnung 13 in Verbindung. Außerdem ist ein Tinteneinlass 11a, mit welchem ein Tintenzuführrohr 6 in Verbindung steht, auf einem fast mittigen Teil in der Längsrichtung der gemeinsamen Tintenkammer 11 geöffnet. Die Tinte, die von der Tintenpatrone zugeführt wird, wird durch das Tintenzuführrohr 6 vom Tinteneinlass 11a in die gemeinsame Tintenkammer 11 eingeführt.
Auf diese Weise ist das Durchgang-bildende Substrat 70 mit einem seriellen Tintendurchgang versehen, welcher der Reihe nach durch die gemeinsame Tintenkammer 11, die Tintenzuführöffnung 13, die Druckkammer 12 und die Düsenverbindungsöffnung 18 verläuft. Daher verbindet der Tintendurchgang den Tinteneinlass 11a mit den Düsenöffnungen 10 ...
Das Durchgang-bildende Substrat 70 gemäß der Ausführungsform wird durch ein Insertformen unter Verwendung der Verstärkung 72 als einen Kern hergestellt, und die Verstärkung 72 ist im Harz 71 eingebettet. Die Verstärkung 72 ist ein plattenförmiges Element, welches aus Edelstahl gebildet ist und einen düsenseitigen Öffnungsabschnitt 20A mit einer rechteckförmigen Öffnung zum Umgeben der Verbindungsöffnungslinie in einer Position, welche der Linie der Düsenverbindungsöffnung 18 entspricht, und einen tintenkammerseitigen Öffnungsabschnitt 20B mit einer Öffnung, deren Größe größer als die gemeinsame Tintenkammer 11 ist, in einer Position, welche der gemeinsamen Tintenkammer 11 entspricht, bildet. Die Verstärkung 72 weist eine Dicke auf, welche beinahe eine Hälfte der Dicke des Durchgangbildenden Substrats 70 ist. Das Harz 71 ist um die Verstärkung 72 vorgesehen, um einen Tintendurchgang zu teilen und zu bilden, welcher die gemeinsame Tintenkammer 11 und die Druckkammer 12 umfasst.
Auf diese Weise wird das Durchgang-bildende Substrat 70 durch ein Insertformen hergestellt, um den Freiheitsgrad der Form des Tintendurchgangs und eine Steifheit, die für das Durchgang-bildende Substrat 70 erforderlich ist, aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten, da der Tintendurchgangsabschnitt durch das Harz 71 geteilt und gebildet wird, kann der Tintendurchgang so hergestellt werden, dass er eine vergleichsweise freie Form mit einer hohen Maßgenauigkeit aufweist. Da außerdem ein Kontaktabschnitt mit der Tinte durch das Harz 71 hergestellt wird, wird eine Benetzbarkeit der Tinte gleichmäßig, derart dass bewirkt werden kann, dass die Tinte stabil fließt.
Außerdem wird die Verstärkungsplatte 72, welche aus Edelstahl gebildet ist, für den Kern verwendet. Daher können eine Steifheit und ein Gewicht, welche durch das Harz 71 allein möglicherweise nur unzureichend erreicht werden, durch die Verstärkungsplatte 72 ergänzt werden. Folglich können die notwendige Steifheit und das notwendige Gewicht durch das Durchgang-bildende Substrat 70 mit einer begrenzten Dicke erreicht werden. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass das Durchgang-bildende Substrat 70 durch den Betrieb des piezoelektrischen Vibrators 21 verformt wird, und die Tinte kann stabil entladen werden. Mit anderen Worten, es ist möglich, einen Nachteil zu verhindern, dass die Tinte infolge der Verformung des Durchgang-bildenden Substrats 70 auf instabile Weise entladen wird.
Da außerdem die Verstärkungsplatte 72 eine Größe und eine Dicke davon richtig auswählen kann, kann sie mit einer Zunahme in der Größe des Aufzeichnungskopfs 1 problemlos zurechtkommen. Da überdies die Verstärkungsplatte 72 durch Pressen hergestellt werden kann, kann sie in einer kurzen Zeit in einer großen Menge hergestellt werden, und es können auch die Kosten des Aufzeichnungskopfs gesenkt werden.
Obwohl ein Epoxidharz geeigneterweise für das Formharz 71 verwendet werden kann, ist es nicht darauf beschränkt, sondern es können verschiedene technische Kunststoffe, wie beispielsweise ein Polysulfonharz oder ein Polyimidharz, verwendet werden. In Bezug auf die Verstärkungsplatte 72 wird außerdem bevorzugt, dass eine notwendige Steifheit oder ein notwendiges Gewicht erreicht werden sollten, und es kann ein anderes Metallmaterial als Edelstahl verwendet werden, oder es kann Keramik verwendet werden. Falls Keramik für die Verstärkungsplatte 72 verwendet wird, wird die Verstärkungsplatte 72 mit dem Harz 71 bedeckt, weshalb sie durch das Harz 71 geschützt ist. Folglich kann Keramik mit einer vergleichsweise niedrigen Widerstandsfähigkeit geeigneterweise für die Verstärkungsplatte 72 verwendet werden.
Wie bereits erwähnt, gewährleistet das Formharz 71, welches das Durchgang-bildende Substrat 70 bildet, hauptsächlich die Form- oder Maßgenauigkeit des Tintendurchgangs, und die Verstärkung 72 gewährleistet hauptsächlich die Steifheit des gesamten Durchgangbildenden Substrats. Daher wird die Verstärkung 72 so ausgewählt, dass sie die folgenden Bedingungen erfüllt.
Insbesondere wird in Bezug auf einen Young'schen Modul ein Material für die Verstärkung 72 verwendet, welches einen Young'schen Modul aufweist, der größer als der Young'sche Modul des Harzes 71 ist. In Bezug auf eine Dichte wird ein Material für die Verstärkungsplatte 72 verwendet, welches eine Dicht aufweist, die höher als die Dichte des Harzes 71 ist. Der Grund dafür ist, dass eine notwendige Steifheit oder ein notwendiges Gewicht für das gesamte Durchgang-bildende Substrat aufrechterhalten werden sollte. In dieser Hinsicht ist es wünschenswert, dass die Dicke der Verstärkung 72 so eingestellt werden sollte, dass sie eine Hälfte der Dicke des Durchgangbildenden Substrats 70 oder mehr ist.
In Bezug auf einen Längenausdehnungskoeffizienten wird für die Verstärkungsplatte 72 ein Material verwendet, das einen Längenausdehnungskoeffizienten aufweist, der gleich wie oder kleiner als der Längenausdehnungskoeffizient des Harzes 71 ist. Mit anderen Worten, die Düsenplatte 8 ist an eine der Seitenflächen des Durchgang-bildenden Substrats 70 geklebt, und die Vibrationsplatte 9 ist an die andere Seitenfläche geklebt. Daher weist das gesamte Durchgang-bildende Substrat 70 eine dreischichtige Struktur mit der Düsenplatte 8, dem Durchgang-bildenden Substrat 70 und der Vibrationsplatte 9 auf. Wenn ein Unterschied in einem Längenausdehnungskoeffizienten zwischen der Düsenplatte 8 und dem Durchgang-bildenden Substrat 70 oder zwischen dem Durchgang-bildenden Substrat 70 und der Vibrationsplatte 9 gemacht wird, wird eine Verzerrung erzeugt, derart dass sie in der Richtung einer Dicke verzogen werden, wenn eine thermische Spannung angelegt wird. Folglich wird die Durchgangseinheit 30 verbogen und verformt. Um die Biegeverformung zu verhindern, sollten demgemäß die Längenausdehnungskoeffizienten der Düsenplatte 8, des Durchgang-bildenden Substrats 70 und der Vibrationsplatte 9 gleich sein.
Im Allgemeinen neigt ein Kunstharzmaterial dazu, einen Längenausdehnungskoeffizienten aufzuweisen, der größer als der Längenausdehnungskoeffizient eines Metallmaterials ist. Zum Beispiel weist ein Kunstharz einen Längenausdehnungskoeffizienten von ungefähr 10 × 10^–5 bis 40 × 10^–5 auf, und ein Edelstahl, welcher für die Düsenplatte 8 und die Trägerplatte 15 der Vibrationsplatte 9 verwendet wird, weist einen Längenausdehnungskoeffizienten von ungefähr 11 × 10^–5 bis 17 × 10^–5 auf. Aus diesem Grund können, wenn ein Material für die Verstärkung 72 verwendet wird, das einen Längenausdehnungskoeffizienten aufweist, der gleich wie oder kleiner als der Längenausdehnungskoeffizient des Harzes 71 ist, die Längenausdehnungskoeffizienten der Plattenelemente 8, 70 und 9 gleich sein.
Die Vibrationsplatte 9 ist ein Verbundplattenelement, welche die Trägerplatte 15 und die Harzfolie 14 umfasst, und die Harzfolie 14 weist eine Dicke auf, die viel geringer als die Dicke der Trägerplatte 15 ist. Daher wird der Längenausdehnungskoeffizient der Vibrationsplatte 9 in Abhängigkeit von dem der Trägerplatte 15 bestimmt. Ähnlich wird der Längenausdehnungskoeffizient des Durchgang-bildenden Substrats 70 in Abhängigkeit von dem der Verstärkungsplatte 72 bestimmt.
Von diesem Gesichtspunkt sind in der Ausführungsform die Düsenplatte 8, die Verstärkungsplatte 72 und die Trägerplatte 15 aus Edelstahl gebildet, um aus demselben Metallmaterial zu sein. Die Verwendung desselben Materials ist die am meisten bevorzugte, da die Längenausdehnungskoeffizienten der Plattenelemente 8, 70 und 9 gleich sein sollten.
In Bezug auf die Struktur des Durchgang-bildenden Substrats 70 ist in der Ausführungsform eine neutrale Linie eines einzelnen Elements der Verstärkung 72 zum Biegen in der Richtung der Dicke mit einer neutralen Linie des Durchgang-bildenden Substrats 70 ausgerichtet und wird veranlasst, derselben beinahe zu entsprechen. Der Grund dafür ist, dass verhindert werden sollte, dass das Durchgang-bildende Substrat 70 infolge einer thermischen Spannung verbogen und verformt wird. Mit anderen Worten, wenn die neutrale Linie der Verstärkung 72 von der des Durchgang-bildenden Substrats 70 versetzt wird, besteht eine Möglichkeit, dass eine Verzerrung erzeugt werden könnte, wenn eine thermische Spannung angelegt wird, und das Durchgang-bildende Substrat 70 kann infolge eines Unterschieds in einem Längenausdehnungskoeffizienten zwischen der Verstärkung 72 und dem Kunstharz 71 in der Richtung der Dicke verzogen werden. Durch Veranlassen, dass die neutrale Linie der Verstärkung 72 jener des Durchgang-bildenden Substrats beinahe entspricht, kann verhindert werden, dass die Verziehung in der Richtung der Dicke durch die thermische Spannung verursacht wird. Insbesondere wird die Dicke des Harzes 71, das auf der Oberfläche und den Rückseiten der Verstärkung 72 bereitgestellt werden soll, so eingestellt, dass eine ausgeglichene Konfiguration erreicht wird.
Obwohl die düsenseitige Öffnung 20A der Verstärkung 72 solch eine rechteckige Form aufweist, dass sie die Linie der Düsenverbindungsöffnung 18 in der Ausführungsform umgibt, ist dies nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können, wie in 5 dargestellt, mehrere düsenseitige Öffnungen 20A' entsprechend den Düsenverbindungsöffnungen 18 bereitgestellt werden.
Auf diese Weise liegt der Vorteil vor, dass ein benachbarter Mitzieheffekt verhindert werden kann, wenn die düsenseitige Öffnung 20A' für jede Düsenverbindungsöffnung 18 bereitgestellt wird. Mit anderen Worten, obwohl eine Druckänderung bei Tinte im Tintendurchgang erzeugt wird, wenn die Tinte entladen wird, wirkt die Druckänderung auch auf die Düsenverbindungsöffnung 18. Wenn die düsenseitige Öffnung 20A' für jede Düsenverbindungsöffnung 18 bereitgestellt wird, wie in der Ausführungsform von 5, kann die Steifheit eines Teils der Verstärkungsplatte 72 zwischen den Düsenverbindungsöffnungen 18 und 18 erhöht werden, derart dass verhindert werden kann, dass sich ein Druck von der benachbarten Düsenverbindungsöffnung 18 fortpflanzt, was zu einer Verringerung der gegenseitigen Störung der Düsenverbindungsöffnungen 18 und 18 führt.
In der ersten Ausführungsform wird bevorzugt, dass eine Erweiterungsneigung in einem Abschnitt, welcher dem Tintendurchgang der Form entspricht, ausgebildet sein sollte, und die Teilungslinie (Trennlinie) der Form sollte mit einer Verbindungsfläche mit der Düsenplatte im Durchgang-bildenden Substrat ausgerichtet sein.
Konkret ist, wie in 6A dargestellt, die Form 80 zum Formen des Durchgang-bildenden Substrats 70 durch eine erste Metallform 82 mit einem Hohlraum (konkaven Abschnitt) 81, der in Übereinstimmung mit der äußeren Form des Durchgang-bildenden Substrats 70 hergestellt ist, und eine plattenförmige zweite Metallform 83, die auf der Oberfläche der ersten Metallform 82 vorgesehen ist, gebildet.
Jede Seitenfläche 81a, welche den Hohlraum 81 teilt, ist so geneigt, dass sie zur Öffnung erweitert und geöffnet wird, wodurch eine Erweiterungsschräge zu bilden, und eine Trennlinie PL der Form 80, das heißt, eine Stoßfläche der ersten Metallform 82 und der zweiten Metallform 83, ist mit der Verbindungsfläche mit der Düsenplatte 8 im Durchgang-bildenden Substrat 70 ausgerichtet.
In der Form 80 ist die Erweiterungsschräge auf der Seitenfläche 81a ausgebildet. Daher kann das Durchgangbildende Substrat 70 leicht und zuverlässig aus der ersten Metallform 82 herausgenommen werden. Da außerdem die Trennlinie PL mit der Verbindungsfläche mit der Düsenplatte 8 ausgerichtet ist, ist es möglich, einen Formgrat, der während des Formens erzeugt wurde, leicht zu entfernen. Mit anderen Worten, der Formgrat kann durch Wickeln entfernt werden, selbst wenn er während des Formens erzeugt wird. Da außerdem das Wickeln gleichzeitig mit einer Bearbeitung des Glättens der Verbindungsfläche mit der Düsenplatte ausgeführt werden kann, kann auch eine Arbeitsleistung verbessert werden.
Im Durchgang-bildenden Substrat 70, das durch die Form 80 hergestellt wird, ist, wie in 6B und 6C dargestellt, eine Erweiterungsschräge, die von der Verbindungsfläche mit der Düsenplatte 8 zur Verbindungsfläche mit der Vibrationsplatte auf der gegenüberliegenden Seite erweitert und geöffnet werden soll, auf Seitenwänden des Tintendurchgangs, das heißt, den Seitenwänden 11a und 12a der gemeinsamen Tintenkammer 11, der Druckkammer 12 und der Düsenverbindungsöffnung 18, ausgebildet.
Da der Aufzeichnungskopf 1 so verwendet wird, dass die Düsenöffnung 10 nach unten gekehrt ist, schwimmt ein Bläschen, das in die gemeinsame Tintenkammer 11 oder die Druckkammer 12 eindringt, leicht zur Seite der Vibrationsplatte 9. Außerdem ist der Innendurchmesser der Düsenverbindungsöffnung 18 kleiner, wenn die Düsenöffnung 10 dichter ist. Aus diesem Grund fließt die Tinte in der Düsenverbindungsöffnung 18 schneller, und die Tinte fließt gleichmäßiger, wenn die Düsenöffnung 10 dichter ist.
Bei einem Bläschenentladevorgang zum kontinuierlichen Entladen von Tinte aus der Düsenöffnung 10 können folglich, um das Bläschen zwangsweise zu entladen, die Bläschen der gemeinsamen Tintenkammer 11 und der Druckkammer 12 zusammen mit dem Tintenfluss zuverlässig ausgetragen werden, und es kann verhindert werden, dass sie bleiben. In der Düsenverbindungsöffnung 18 jedoch können die Bläschen zuverlässig aus der Düsenöffnung 10 entladen werden.
Obwohl die Durchgangseinheit 30 mit dem Durchgangbildenden Substrat 70 und der Düsenplatte 8, welche durch getrennte Elemente gebildet sind, als ein Beispiel in der ersten Ausführungsform genommen wurde, ist die Erfindung nicht auf die Struktur beschränkt. Zum Beispiel kann die Düsenöffnung durch eine Harzform in einem Stück mit dem Durchgang-bildenden Substrat gebildet werden. Eine zweite Ausführungsform solch einer Struktur wird im Folgenden beschrieben.
7 ist eine Ansicht, welche eine Durchgangseinheit 30 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt, und dieselben Elemente wie jene in der ersten Ausführungsform weisen dieselben Bezugszeichen auf. In der zweiten Ausführungsform sind andere Abschnitte als jene, die in der Zeichnung dargestellt sind, gleich wie die Abschnitte in der ersten Ausführungsform.
Eine Durchgangseinheit 30 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst ein Durchgang-bildendes Substrat 77 mit einer Düse, in welcher eine Düsenöffnung 10 einstückig ausgebildet ist, und eine Vibrationsplatte 9. Die Düsenöffnung 10 ist ein beinahe trichterförmiger Abschnitt, der durch schrittweises Verringern des Durchmessers eines Spitzenabschnitts der Düsenverbindungsöffnung 18 zur Spitzenseite (der oberen Seite in 6) gebildet wird. Wenn die Düsenöffnung 10 einstückig ausgebildet ist, können die Düsenverbindungsöffnung 18 und die Düsenöffnung 10 demnach nahtlos hintereinander ausgebildet sein, und es kann bewirkt werden, dass Tinte gleichmäßig fließt. Folglich kann die Entladestabilität eines Tintentröpfchens weiter verbessert werden. Da außerdem auch die Düsenöffnung 10 aus einem Harz 71 gebildet ist, ist auch die Benetzbarkeit der Tinte in demselben Abschnitt gleich wie jene der Tinte im Tintendurchgang (einem Abschnitt von einer gemeinsamen Tintenkammer 11 zur Düsenverbindungsöffnung 18). Auch in dieser Hinsicht kann die Entladestabilität des Tintentröpfchens verbessert werden.
Da zudem die Düsenöffnung 10 in einem Stück mit dem Durchgang-bildenden Substrat 77 ausgebildet ist, ist auch ein Bodenabschnitt auf der Seite der gemeinsamen Tintenkammer 11, auf der die Düsenöffnung 10 ist, das heißt ein geschlossener Flächenabschnitt 74, in einem Stück mit dem Durchgang-bildenden Substrat 77 ausgebildet. Demgemäß wird die gemeinsame Tintenkammer 11 so geformt, dass die eine grundgelochte Form, das heißt die Form einer Nut, aufweist. In der Ausführungsform ist ein Harz des geschlossenen Flächenabschnitts 74 dünn ausgebildet, um zu bewirken, dass der geschossene Flächenabschnitt 74 als ein Nachgiebigkeitsabschnitt der gemeinsamen Tintenkammer 11 fungiert.
Eine Dicke d, die erforderlich ist, um zu bewirken, dass die geschlossene Flächenabschnitt 74 als der Nachgiebigkeitsabschnitt fungiert, wird in Abhängigkeit von einer Dicke D des Durchgang-bildenden Substrats 77 und einer Breite W der gemeinsamen Tintenkammer 11 bestimmt. Falls zum Beispiel die Dicke D des Durchgangbildenden Substrats 77 mit einer Düse ungefähr 500 μm beträgt und die Breite W der gemeinsamen Tintenkammer 11 ungefähr 1 bis 2 mm beträgt, kann durch derartiges Einstellen der Dicke d des geschlossenen Flächenabschnitts 74, dass er ungefähr 100 μm beträgt, bewirkt werden, dass der geschlossene Flächenabschnitt 74 als der Nachgiebigkeitsabschnitt fungiert.
Durch Bewirken, dass der geschlossene Flächenabschnitt 74 als der Nachgiebigkeitsabschnitt fungiert, kann somit die Nachgiebigkeit der gemeinsamen Tintenkammer 11 leicht aufrechterhalten werden, und der Konstruktionsfreiheitsgrad kann erhöht werden. Darüber hinaus kann die Nachgiebigkeit durch Regulieren der Dicke des geschlossenen Flächenabschnitts 74 eingestellt werden. Daher ist es möglich, eine gewünschte Nachgiebigkeit leicht zu erhalten.
Um das Durchgang-bildende Substrat 77 mit einer Düse zu formen, wird bevorzugt, dass ein Zwischenraum zwischen den Formen in einem Abschnitt, welcher der Düsenöffnung 10 in der Form des Durchgang-bildenden Substrats 77 entspricht, bereitgestellt wird. Wenn der Zwischenraum auf diese Weise zwischen den Formen bereitgestellt wird, um das Formen durchzuführen, wird im Durchgang-bildenden Substrat 77 nach der Formtrennung die Spitzenendfläche eines Abschnitts, welcher die Düsenöffnung 10 sein soll, mit einer Harzschicht 75 bedeckt, wie in 8A dargestellt. Wie in 8B dargestellt, wird die Harzschicht 75 dann durch Wickeln (Polieren) entfernt, um die Düsenöffnung 10 freizulegen.
Diese Bearbeitung erfolgt, um zu verhindern, dass das Maß der Düsenöffnung 10 infolge der Abnutzung der Form verändert wird. Mit anderen Worten, wenn der Abschnitt der Düsenöffnung 10 so gebildet wird, dass die Metallformen aneinander gerieben werden, besteht insofern ein Problem, als die Form der Düsenöffnung 10 infolge der Abnutzung der geriebenen Abschnitte schrittweise vergrößert wird. Da die Form der Düsenöffnung 10 der wichtigste Abschnitt eines Tintenauslasses ist, ist es unmöglich, eine Form zu verwenden, in welcher die Düsenöffnung 10 übermäßig erweitert wird. Da außerdem die Düsenöffnung 10 einen sehr kleinen Durchmesser aufweist, wird die Abnutzung verhältnismäßig leicht erzeugt.
Durch Durchführen des Formens mit einem kleinen Spalt, der zwischen den Metallformen geöffnet ist, wie bereits erwähnt, kann verhindert werden, dass ein Abschnitt in der Metallform, wo die Düsenöffnung 10 geformt werden soll, abgenutzt wird, und die Metallform kann für einen langen Zeitraum verwendet werden. Folglich können die Herstellungskosten gesenkt werden, und ein Aufzeichnungskopf 1 kann kostengünstig bereitgestellt werden.
Obwohl die Verstärkung 72 in jeder der Ausführungsformen im Harz 71 eingebettet ist, ist die Erfindung nicht auf solch eine Struktur beschränkt. Zum Beispiel kann durch ein so genanntes Outsertformen ein einstückiges Formen durchgeführt werden, wobei ein Teil der Verstärkung 72 mit der Oberfläche des Durchgang-bildenden Substrats in Kontakt gebracht wird.
Konkret wird die Verstärkung 72, wie in 9A dargestellt, derart in einem Hohlraum 81 bereitgestellt, dass eine Seitenfläche auf einer Trennlinie PL in einer Form 80 positioniert ist und die Öffnungsfläche einer ersten Metallform 82' mit einer zweiten Metallform 83 geschlossen wird, um das Formen in diesem Zustand durchzuführen.
In einem Durchgang-bildenden Substrat 70', das auf diese Weise gebildet wird, ist, wie in 9B dargestellt, eine Teilfläche der Verstärkung 72 mit einer Fläche auf der Seite der Düsenplatte 8 in Kontakt. Mit anderen Worten, die Oberfläche des Harzes 71 und die der Verstärkung 72 sind miteinander ausgerichtet, und sie sind auf der Seite der Düsenplatte 8 auf derselben Ebene positioniert.
Bei solch einer Struktur kann das Durchgang-bildende Substrat 70' dünn hergestellt werden. Folglich kann eine Länge der Düsenverbindungsöffnung 18, das heißt eine Länge in einer Richtung einer Dicke des Durchgangbildenden Substrats 70', verkürzt werden, und ein natürlicher Vibrationszyklus Tc eines Druckerzeugungsabschnitts (einer Druckkammer im weiteren Sinn), der durch die Druckkammer 12 und die Düsenverbindungsöffnung 18 gebildet wird, kann reduziert werden. Folglich kann ein Tintentröpfchen selbst bei Erhöhen einer Ansteuerungsfrequenz stabil entladen werden, und eine Betriebsspannung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Vibrators 21 kann mehr reduziert werden als in der verwandten Technik.
In Bezug auf die Outsertform kann die Dicke der Verstärkung so eingestellt werden, dass sie gleich wie die des Durchgang-bildenden Substrats ist, und der Innenwandabschnitt der Verstärkung kann mit einem Harz bedeckt werden, um einen Tintendurchgang zu teilen.
Wie in 10 dargestellt, umfasst ein Durchgangbildendes Substrat 78 eine Verstärkung 72' und das Harz 71, welches den Innenwandabschnitt der Verstärkung 72' bedeckt. Die Verstärkung 72' ist ein plattenförmiges Element, das so ausgebildet ist, dass es eine Dicke aufweist, die gleich wie die Dicke des Durchgangbildenden Substrats 78 ist, und durch ein Metallmaterial, wie beispielsweise Edelstahl, oder Keramik gebildet ist. Nuten und Raumabschnitte, welche als die gemeinsame Tintenkammer 11, die Druckkammer 12, eine Tintenzuführöffnung 13 und die Düsenverbindungsöffnung 18 dienen, sind in der Verstärkung 72' ausgebildet. Die Verstärkungsplatte 72' wird als ein Kern verwendet, um das Outsertformen durchzuführen, um dadurch eine Beschichtung des Harzes 71 auf dem Innenwandabschnitt der Verstärkung 72', das heißt den Oberflächen der gemeinsamen Tintenkammer 11, der Druckkammer 12, der Tintenzuführöffnung 13 und der Düsenverbindungsöffnung 18, zu bilden.
Da bei solch einer Struktur ein Abschnitt, welcher der Tintendurchgang sein soll, durch das Harz 71 geteilt und gebildet wird, kann die Benetzbarkeit der Tinte in demselben Abschnitt gleichmäßig gemacht werden, und ein Tintenfluss kann stabilisiert werden. Da außerdem die Verstärkung 72' so ausgebildet werden kann, dass sie eine ausreichende Dicke aufweist, kann die Steifheit des Durchgang-bildenden Substrats 78 weiter verbessert werden.
Das Durchgang-bildende Substrat 78 kann durch Bedecken der gesamten Verstärkung 72' mit dem Harz 71 und anschließendes Wickeln einer Verbindungsfläche mit der Düsenplatte 8 und einer Verbindungsfläche mit der Vibrationsplatte 9, um die Verstärkung 72' über diesen Flächen freizulegen, hergestellt werden.
Auch in dieser Ausführungsform kann darüber hinaus die Düsenöffnung 10 durch ein Harzformen in einem Stück mit dem Durchgang-bildenden Substrat 78 gebildet werden, wie in einer gestrichelten Linie der Zeichnung dargestellt.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es können verschiedene Modifikationen basierend auf den angehängten Patentansprüchen vorgenommen werden.
Zum Beispiel kann, wie in 11 dargestellt, ein piezoelektrischer Vibrator 23 der Biegevibrationsart als ein Druckerzeugungselement verwendet werden. Der piezoelektrische Vibrator 23 weist solch eine Struktur auf, dass ein piezoelektrischer Körper 27 zwischen eine obere Elektrode 25 und eine untere Elektrode 26 eingefügt ist, und der piezoelektrische Körper 27 ändert das Volumen einer Biegedruckkammer 12 in einer Richtung eines elektrischen Feldes in Abhängigkeit von einem Unterschied in einem elektrischen Potenzial zwischen der oberen Elektrode 25 und der unteren Elektrode 26. Außerdem ist das Druckerzeugungselement nicht auf den piezoelektrischen Vibrator beschränkt, sondern es kann ein Element zum Erzeugen einer mechanischen Verformung durch das Anlegen eines Ansteuerungssignals sein. Zum Beispiel können ein Wärmeerzeugungselement, welches einer Tinte innerhalb der Druckkammer Wärme zuführt, derart dass der Druck, der durch Luftbläschen bewirkt wird, die von der Tinte erzeugt werden, verwendet wird, um Tinte auszustoßen, und ein magnetorestriktives Element als das Druckerzeugungselement verwendet werden.
Außerdem kann die Verstärkung 72 durch ein Wärmeerzeugungselement zum Erzeugen von Wärme durch die Zufuhr einer Spannung gebildet werden. Wenn die Verstärkung 72 durch das Wärmeerzeugungselement gebildet wird, kann die Tinte im Tintendurchgang erwärmt werden, derart dass die Temperatur der Tinte gesteuert werden kann. Auch im Falle einer Verwendung in einer Umgebung mit niedriger Temperatur kann die Temperatur der Tinte folglich so reguliert werden, dass sie bestmöglich ist, und das Tintentröpfchen kann stabil entladen werden.
Ein Keramikheizelement wird geeigneterweise für das Wärmeerzeugungselement verwendet. Genauer gesagt, kann, wenn das Keramikheizelement für die Verstärkung 72 verwendet wird, die Tinte erwärmt werden, ohne die ursprüngliche Funktion der Verstärkung 72 der Anwendung einer Steifheit zu beeinträchtigen. Darüber hinaus kann das Wärmeerzeugungselement durch eine Metallplatte mit einem Heizelement, das darin vorgesehen ist, gebildet werden. Außerdem eignet sich ein Heizelement mit einer Begrenzungsfunktion zum Erhöhen eines Widerstandswerts zum Verringern einer Menge von Strom bei einer vorbestimmten Temperatur besser, für das Wärmeerzeugungselement verwendet zu werden, da die Temperatur der Tinte so beibehalten werden kann, dass sie konstant ist.
In keiner der Ausführungsformen ist die Form, die zum Formen eines Harzes imstande ist, auf die Metallform beschränkt.
Wie bereits erwähnt, können gemäß der Erfindung die folgenden Wirkungen erzielt werden.
Das Durchgang-bildende Substrat wird durch das einstückige Formen unter Verwendung der Verstärkung als einen Kern hergestellt, und der Tintendurchgang wird durch das Harz geteilt. Daher kann der Tintendurchgang so hergestellt werden, dass er eine vergleichsweise freie Form mit einer hohen Maßgenauigkeit aufweist. Außerdem kann die Benetzbarkeit der Tinte gleichmäßig gemacht werden, derart dass bewirkt werden kann, dass die Tinte stabil fließt.
Da außerdem die Verstärkungsplatte für den Kern verwendet wird, kann die Steifheit, welche dazu neigt, durch das Harz allein unzureichend zu sein, durch die Verstärkungsplatte ergänzt werden, und ein dünnes Durchgang-bildendes Substrat mit einer begrenzten Dicke kann ebenfalls eine notwendige Steifheit erhalten. Daher kann eine Gegenmaßnahme gegen eine externe Kraft, welche durch den Betrieb des Druckerzeugungselements auf das Durchgang-bildende Substrat wirkt, ergriffen werden, und die Tinte kann stabil entladen werden.
Falls der Längenausdehnungskoeffizient des Durchgangbildenden Substrats gleich wie der der Düsenplatte gemacht wird, ist es außerdem möglich, zu verhindern, dass die Biegeverformung der Durchgangseinheit durch einen Unterschied im Längenausdehnungskoeffizienten verursacht wird.
Falls eine Seitenfläche der Verstärkung durch ein Outsertformen mit einer Seitenfläche des Durchgangbildenden Substrats in Kontakt gebracht wird, kann das Durchgang-bildende Substrat außerdem dünn hergestellt werden, und die Länge der Düsenverbindungsöffnung kann verkürzt werden. Folglich kann das Tintentröpfchen selbst bei Erhöhen der Ansteuerungsfrequenz stabil entladen werden, und außerdem kann die Betriebsspannung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Vibrators mehr als in der verwandten Technik reduziert werden.
Falls die Erweiterungsschräge, die von der Verbindungsfläche mit der Düsenplatte zur gegenüberliegenden Fläche vergrößert und geöffnet werden soll, auf der Seitenwand des Tintendurchgangs vorgesehen ist, kann außerdem verhindert werden, dass ein Bläschen im Tintendurchgang bleibt, und eine Bläschenentladeeigenschaft kann verbessert werden. Darüber hinaus kann auch die Trennlinie der Form mit der Verbindungsfläche mit der Düsenplatte im Durchgangbildenden Substrat ausgerichtet werden, und ein Austrieb, der während des Formens erzeugt wird, kann durch eine Bearbeitung, wie beispielsweise Wickeln, leicht entfernt werden.
Falls die Düsenöffnung durch die Form in einem Stück mit dem Durchgang-bildenden Substrat gebildet wird, können sie außerdem ohne eine Naht des Tintendurchgangs und der Düsenöffnung hintereinander bereitgestellt werden. Folglich kann der Tintenfluss gleichmäßiger erfolgen, und die Tinte kann stabil entladen werden. Da außerdem der Tintendurchgang und die Düsenöffnung durch dasselbe Harz geteilt und gebildet werden, kann die Benetzbarkeit der Tinte gleichmäßig gemacht werden. Auch in dieser Hinsicht kann die Tinte stabil entladen werden.
Falls der Bodenabschnitt auf der Düsenöffnungsseite in der gemeinsamen Tintenkammer durch die Form in einem Stück mit dem Durchgang-bildenden Substrat bereitgestellt wird und der Bodenabschnitt dünn ausgebildet wird, um der Nachgiebigkeitsabschnitt zu sein, kann außerdem die Nachgiebigkeit der gemeinsamen Tintenkammer leicht aufrechterhalten werden, und der Konstruktionsfreiheitsgrad kann erhöht werden. Darüber hinaus kann die Nachgiebigkeit durch Regulieren der Dicke des Nachgiebigkeitsabschnitts eingestellt werden. Daher ist es möglich, eine gewünschte Nachgiebigkeit leicht zu erhalten.
Falls der Längenausdehnungskoeffizient des Durchgangbildenden Substrats gleich wie der der Vibrationsplatte gemacht wird, ist es außerdem möglich, zu verhindern, dass die Biegeverformung der Durchgangseinheit durch den Unterschied im Längenausdehnungskoeffizienten verursacht wird.

Claims

Tintenstrahlaufzeichnungskopf, umfassend: eine Durchgangseinheit (30), aufweisend: – eine Düsenplatte (8), welche eine Düsenöffnung (10) umfasst; – ein Durchgang-bildendes Substrat (70; 78; 70'), welches mit einem seriellen Tintendurchgang versehen ist, der eine Düsenverbindungsöffnung (18) aufweist, die mit der Düsenöffnung (10) von einer gemeinsamen Tintenkammer durch eine Druckkammer (12) in Verbindung steht; und ein Druckerzeugungselement (21; 23) zum Verändern des Drucks innerhalb der Druckkammer (12), wobei das Durchgang-bildende Substrat (70; 78; 70') durch ein einstückiges Formen unter Verwendung eines Harzes (71) zum Teilen des Tintendurchgangs und einer Verstärkung (72) als einen Kern des Durchgangbildenden Substrats (70; 78; 70') gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (72) eine Öffnung (20A) umfasst, welche die Düsenverbindungsöffnung (18) umgibt.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei ein Kontaktabschnitt mit Tinte im Tintendurchgang aus dem Harz (71) gebildet ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Tintendurchgang durch die gemeinsame Tintenkammer (11), eine Tintenzuführöffnung (13), die Druckkammer (12) und eine Düsenverbindungsöffnung (18) gebildet ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verstärkung (72) aus einem Material gebildet ist, das einen größeren Young'schen Modul als das Harz (71) aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verstärkung (72) aus einem Material gebildet ist, das eine höhere Dichte als das Harz (71) aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verstärkung (72) aus einem Material gebildet ist, das einen Längenausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher gleich wie oder kleiner als der des Harzes (71) ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verstärkung (72) eine Dicke aufweist, die so eingestellt ist, dass sie gleich wie oder größer als die Hälfte einer Dicke des Durchgang-bildenden Substrats (70; 77; 78) ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Verstärkung (72) ein plattenförmiges Element mit einer rechteckigen Öffnung zum Umgeben einer Linie der Düsenverbindungsöffnungen (18) ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Dicke der Verstärkung (72') so eingestellt ist, dass sie gleich wie die des Durchgang-bildenden Substrats (78) ist, und ein Innenwandabschnitt der Verstärkung (72') mit dem Harz bedeckt ist, um dadurch den Tintendurchgang zu teilen.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Durchgang-bildende Substrat (78; 70') durch Outsertformen gebildet ist, um eine Fläche der Verstärkung (72) mit einer Fläche des Durchgang-bildenden Substrats (78; 70') in Kontakt zu bringen.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine neutrale Linie der einzelnen Verstärkung (72) zum Biegen in einer Richtung einer Dicke gleich wie die des Durchgangbildenden Substrats (70; 77) ausgeführt ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Durchgangseinheit (30) eine Düsenplatte (8) aufweist, die eine Düsenöffnung (10) aufweist, welche darauf ausgebildet ist, und ein Längenausdehnungskoeffizient des Durchgangbildenden Substrats (70; 78; 70') so eingestellt ist, dass er gleich wie der der Düsenplatte (8) ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Durchgangseinheit (30) eine Düsenplatte (8) aufweist, die eine Düsenöffnung (10) aufweist, welche darauf ausgebildet ist, und eine Seitenwand des Tintendurchgangs mit einer Erweiterungsschräge versehen ist, um von einer Verbindungsfläche mit der Düsenplatte im Durchgangbildenden Substrat (70) zu einer gegenüberliegenden Fläche der Verbindungsfläche vergrößert und geöffnet zu werden.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei die Verstärkung (72) und die Düsenplatte (8) aus demselben Material gebildet sind.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Düsenöffnung (10) durch Formen unter Verwendung des Harzes in einem Stück mit dem Durchgang-bildenden Substrat (77) gebildet ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 15, wobei ein Bodenabschnitt der gemeinsamen Tintenkammer (11) an der Düsenöffnungsseite durch das Formen in einem Stück mit dem Durchgang bildenden Substrat (77) gebildet ist und das Harz im Bodenabschnitt so dünn ausgebildet ist, dass es ein Nachgiebigkeitsabschnitt ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Durchgangseinheit (30) eine Vibrationsplatte (9) zum Verschließen eines Teils der Druckkammer (12) und Ändern des Volumens der Druckkammerverformung aufweist, und der Längenausdehnungskoeffizient des Durchgangbildenden Substrats (70; 77; 78; 70') so eingestellt ist, dass er gleich wie der der Vibrationsplatte (9) ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 17, wobei die Vibrationsplatte (9) durch ein Verbundplattenelement gebildet ist, das eine elastische Folie (14) aufweist, welche auf eine Trägerplatte (15) laminiert ist, und die Verstärkungsplatte (72) und die Trägerplatte (15) aus demselben Material, insbesondere Metallmaterial, gebildet sind.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Verstärkungsplatte (72) durch ein Wärmeerzeugungselement zum Erzeugen von Wärme durch Zufuhr einer Spannung gebildet ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 19, wobei das Wärmeerzeugungselement (72) ein Keramikheizelement ist.
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das Druckerzeugungselement (21; 23) durch einen piezoelektrischen Vibrator gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs, welcher eine Durchgangseinheit (30) mit einem Durchgang-bildenden Substrat (70; 78; 70') aufweist, das mit einem Tintendurchgang versehen ist, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Formen des Durchgang-bildenden Substrats (70; 78; 70') in einem Harz (71) zum Teilen des Tintendurchgangs und einer Verstärkung (72) als einen Kern des Durchgang-bildenden Substrats (70; 78; 70') unter Verwendung einer Form (80), dadurch gekennzeichnet, dass die Form (80) einen konkaven Abschnitt (81) zur Bereitstellung der Verstärkung (72) darin aufweist.
Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs gemäß Anspruch 22, wobei der Formschritt die folgenden Schritte umfasst: Aufbringen des Harzes (71) und der Verstärkung (72) auf eine erste Form (82) der Form (80) mit einem Hohlraum (81), der in Übereinstimmung mit einer äußeren Form des Durchgang-bildenden Substrats (70; 77; 78; 70') ausgebildet ist; Auflegen einer plattenförmigen zweiten Form (83) der Form (80) auf die erste Form (82).
Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs gemäß Anspruch 23, wobei eine Stoßfläche PL der ersten Form (82) und der zweiten Form (83) mit einer Verbindungsfläche mit einer Düsenplatte im Durchgang-bildenden Substrat (70; 77; 78; 70') ausgerichtet wird.
Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs gemäß Anspruch 24, wobei die Verstärkung (72) im Harz (71) eingebettet wird.
Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs gemäß Anspruch 24, wobei ein Teil der Verstärkung (72) mit der Verbindungsfläche in Kontakt gebracht wird.
Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs gemäß einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei der Hohlraum (81) geneigt ist, um sich zur zweiten Form (83) zu erweitern und zu öffnen.
Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs gemäß einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei der Hohlraum (81) einen Abschnitt aufweist, der in Übereinstimmung mit einer äußeren Form einer Düsenöffnung (10) so ausgebildet ist, dass er die Düsenöffnung (10) in einem Stück mit dem Durchgang-bildenden Substrat (77) bildet.
Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs gemäß Anspruch 28, wobei beim Auflegeschritt ein Zwischenraum zwischen der ersten Form (82) und der zweiten Form (83) bereitgestellt wird, um einen Abschnitt, welcher die Düsenöffnung (10) sein soll, mit einer Harzschicht zu bedecken, und der Formschritt ferner den Schritt des Wickelns der Harzschicht umfasst, um die Düsenöffnung (10) freizulegen.