DE60222367T2

DE60222367T2 - Flüssigkeitsausstosskopf

Info

Publication number: DE60222367T2
Application number: DE60222367T
Authority: DE
Inventors: Fujio Suwa-shi AKAHANE; Ryoji Suwa-shi Uesugi
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2022-12-28
Also published as: EP1724116A2; ATE372875T1; EP1323532A3; US20030121995A1; EP1323532A2; US20120105547A1; JP2004001338A; US20070247489A1; CN1219645C; EP1323532B1; EP1724116A3; US7246888B2; CN1429663A; DE60222367D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsstrahlkopf einer Flüssigkeitsstrahlvorrichtung, beispielsweise einen Flüssigkeitsstrahlkopf wie einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der in einer Bildaufzeichnungsausrüstung wie einem Drucker, etc. eingesetzt wird, einen Farbmaterialstrahlkopf, der zum Herstellen eines Farbfilters wie eines Flüssigkeitskristalldisplays, etc. eingesetzt wird, einen Elektrodenmaterialstrahlkopf, der zum Bilden von Elektroden eines organischen EL-(Elektroluminiszenz)-Displays, eine FED (Feldemissionsdisplays), etc. eingesetzt wird, einen Strahlkopf für eine bioorganische Substanz, der zum Herstellen eines Biochips (biochemisches Element) oder dergleichen hergestellt wird, und auf ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Der Flüssigkeitsstrahlkopf besitzt eine Reihe von Kanälen, die sich von einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer über Druckerzeugungskammern zu Düsenmündungen erstrecken, und zwar mehrere genau so viele wie Düsenmündungen. Dann müssen in Antwort auf eine Anforderung für eine höhere Dichte jeweilige Druckerzeugungskammern in einer feinen Anordnung gebildet sein, welche der Dichte (der Anzahl der Auftreffpunkte von Flüssigkeitstropfen pro Einheitsfläche) entspricht. Daher wird eine Dicke von Trennwandabschnitten, welche benachbarte Druckerzeugungskammern aufteilen, sehr dünn. Ebenso wird, um einen Flüssigkeitsdruck in den Druckerzeugungskammern zum Ausstoßen des Tropfens effektiv zu nutzen, eine Kanalbreite von Flüssigkeitszufuhröffnungen, welche die Druckerzeugungskammern mit der gemeinsamen Flüssigkeitskammer verbinden, stärken ausgedünnt als eine Kammerbreite der Druckerzeugungskammern.
Im Hinblick auf eine Herstellung der Druckerzeugungskammern und der Flüssigkeitszufuhröffnungen, die beide eine feine Form besitzen, mit guter Genauigkeit wird bevorzugt ein Siliziumsubstrat in dem Flüssigkeitsstrahlkopf eingesetzt, beispielsweise in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf des Standes der Technik. In anderen Worten werden Kristallflächen des Silikonsubstrats durch anisotropes Ätzen freigelegt, und dann werden die Druckerzeugungskammern und die Flüssigkeitszufuhröffnung partitioniert und durch die Kristallflächen gebildet.
Ebenso umfasst eine Düsenplatte, in welcher die Düsenmündungen gebildet sind, eine Metallplatte, um die Anforderung hinsichtlich der Bearbeitbarkeit, etc. zu erfüllen. Ferner ist ein Membranabschnitt, der die Volumina der Druckerzeugungskammern verändert, in einer elastischen Platte gebildet. Diese elastische Platte besitzt eine doppellagige Struktur, bei welcher eine Harzfilm auf eine Metallstützplatte laminiert ist, und ist durch Entfernen der Stützplatte an Abschnitten, welche den Druckerzeugungskammern entsprechen, hergestellt.
Währenddessen wird bei dem obigen Flüssigkeitsstrahlkopf des Standes der Technik das Siliziumsubstrat als Material als Wafer mit einer regulären Form zugeführt. Somit ist die Anzahl der Siliziumelemente des Flüssigkeitsstrahlkopfes, die aus einer Bahn dieses Wafers hergestellt werden können, begrenzt. In anderen Worten ist beispielsweise die Anzahl der Siliziumelemente, die gleichzeitig durch einen Schritt wie anisotropes Ätzen oder dergleichen bearbeitet werden können, begrenzt. Daher gibt es Probleme wie dass die obigen Schritte nachteilig hinsichtlich der Kosten und der Arbeitseffizienz sind, wenn die Köpfe in Massen hergestellt werden sollen, und ebenso ist eine Antwort auf die Erhöhung der Abmessungen des Flüssigkeitsstrahlkopfes schwierig. Ebenso muss, da ein Lösungsmittel beim Ätzen der Siliziumelemente eingesetzt wird, die Abfallflüssigkeitsbearbeitung des Lösungsmittels ausreichend im Hinblick auf den Umweltschutz berücksichtigt werden. Daher gibt es ein Problem, dass höhere Kosten entsprechend benötigt werden.
Ebenso besteht ein beträchtlicher Unterschied im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Silizium und Metall. Wenn somit jeweilige Elemente des Siliziumsubstrats, der Düsenplatte und der elastischen Platte unter Einsatz einer Paste zusammengebracht werden, müssen solche Elemente bei einer relativ niedrigen Temperatur angehaftet werden, wodurch lange Zeit benötigt wird. Daher ist es schwierig, eine Verbesserung der Produktivität zu erzielen, was als ein Faktor zum Erhöhen der Produktionskosten beiträgt.
Zusätzlich ist eine Dicke der Trennwandabschnitte, die benachbarte Druckerzeugungskammern partionieren, sehr gering und daher ist ihre Steifigkeit klein. Daher gibt es ein sogenanntes benachbartes Crosstalk-Problem, so dass die Ausschlusscharakteristik des Tropfens durch den Einfluss des Flüssigkeitsdrucks variiert wird, der in der benachbarten Druckerzeugungskammer erzeugt wird.
Ebenso wurde ein Versuch zum Bilden der Druckerzeugungskammern in dem Metallsubstrat durch plastische Verformung vorgenommen. In diesem Falle ist, da die Druckerzeugungskammern sehr klein sind und eine Kanalbreite der Flüssigkeitszufuhröffnungen schmaler ausgebildet sein muss als eine Kammerbreite der Druckerzeugungskammern, eine solche Bearbeitung schwierig. Da zusätzlich eine hohe Genauigkeit der männlichen Form benötigt wird, die zum Formen der Druckerzeugungskammern und der Flüssigkeitszufuhröffnungen eingesetzt wird, ist die Herstellung der männlichen Form schwierig. Daher besteht das Problem, dass es schwierig ist, die Produktionseffizienz zu verbessern.
Eine Druckschrift des Standes der Technik, welche die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 offenbart, ist US-A-5,880,763 .
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flüssigkeitsstrahlkopf und ein Verfahren zum Herstellen desselben bereitzustellen, die in der Lage sind, die Herstellungskosten zu vermindern, eine Arbeitseffizienz zu erzielen und eine Anpassung an eine Erhöhung der Abmessungen des Flüssigkeitsstrahlkopfes zu erreichen. Ferner sollen der Flüssigkeitsstrahlkopf und das Verfahren in der Lage sein, benachbarten Crosstalk durch Erhöhen einer Steifigkeit eines Trennwandabschnitts zu verhindern und ein Bilden der Druckerzeugungskammern durch eine Pressbearbeitung mit feiner Genauigkeit im. Hinblick auf ein Metallsubstrat und ein Erleichtern der Herstellung einer männlichen Form mit feiner Genauigkeit ermöglichen.
Um die obige Aufgabe zu lösen wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1 bereitgestellt. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Flüssigkeitsstrahlkopf umfasst:

eine Düsenplatte, die mit einer Mehrzahl von Düsenmündungen versehen ist;
eine Flüssigkeitsdurchgangsplatte mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche, die einander gegenüberliegen und mit einer Mehrzahl von Nuten versehen sind, die in einer ersten Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung der Nut an der ersten Fläche angeordnet sind, wobei jede Nut eine Verbindungsöffnung besitzt, die von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche verläuft; und
eine Abdichtplatte zum Abdichten von Öffnungsflächen der Nuten, wobei die Abdichtplatte mit der ersten Fläche derart verbunden ist, dass eine Mehrzahl von Druckerzeugungskammern gebildet wird; und wobei die Düsenplatte mit der zweiten Fläche derart verbunden ist, dass die Verbindungslöcher mit den jeweiligen Düsenmündungen in Verbindung stehen.

Bevorzugt ist eine Dicke von Wurzelabschnitten von Trennwandabschnitten, die benachbarte Druckerzeugungskammern aufteilen, dicker ausgebildet als eine Dicke der oberen Endabschnitte hiervon.
Dabei ist es bevorzugt, dass Bodenflächen der Nuten mit einer V-Form vertieft sind.
Dabei ist es bevorzugt, dass Bodenflächen der Nuten als kreisförmiger Bogen vertieft sind.
Bevorzugt sind beide Endabschnitte der Nuten in der Längsrichtung angeschrägt.
Bevorzugt umfasst jede Verbindungsöffnung eine erste. Verbindungsöffnung, die in der Mitte der Flüssigkeitsdurchgangsplatte in einer Plattendickenrichtung hiervon von der ersten Fläche gebildet ist, und eine zweite Verbindungsöffnung, die von einer Bodenfläche der ersten Verbindungsöffnung zu der zweiten Fläche gebildet ist, wobei eine innere Abmessung der zweiten Verbindungsöffnung kleiner ist als diejenige der ersten Verbindungsöffnung.
Bevorzugt besitzt die Abdichtplatte Flüssigkeitszufuhröffnungen, die mit den Druckerzeugungskammern jeweils derart in Verbindung stehen, dass die Flüssigkeit von einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer zu den Druckerzeugungskammern über die Flüssigkeitszufuhröffnungen strömt.
Bevorzugt besteht die Flüssigkeitsdurchgangsplatte aus Metall.
Bevorzugt sind die Öffnungsformen der Nuten als Rechteck geformt und die Öffnungsformen der Verbindungsöffnungen sind als Rechteck geformt.
Bevorzugt ist zumindest ein Teil der jeweiligen Verbindungsöffnung überlappend zu einem Endabschnitt der jeweiligen Nut, wobei die jeweilige Verbindungsöffnung in einem Bereich der jeweiligen Nut positioniert ist.
Dabei ist es bevorzugt, dass die jeweilige Verbindungsöffnung vollständig in der jeweiligen Nut enthalten ist.
Dabei ist es bevorzugt, dass zumindest ein Teil der jeweiligen Verbindungsöffnung die jeweilige Nut überlappt, und ein anderer Abschnitt hiervon ist auf einer Außenseite der jeweiligen Nut positioniert.
Bevorzugt besteht die Flüssigkeitsdurchgangsplatte aus einem laminierten Material, das durch Übereinanderlegen einer Mehrzahl von Plattenmaterial.
Bevorzugt besteht die Flüssigkeitsdurchgangsplatte aus einem Beschichtungsplattenmaterial, bei welchem ein Metallsubstrat mit Harz beschichtet ist.
Bevorzugt besteht die Düsenplatte aus einem Metallmaterial, und die Abdichtplatte besteht aus einem Metallmaterial.
In diesem Falle wird das „Metallmaterial" als ein Konzept verwendet, welches ein Verbundmaterial enthält, bei welchem ein elastischer Film auf eine Oberfläche aus Metall zusätzlich zu einem Metalleinzelkörper laminiert ist.
Bevorzugt ist ein Membranabschnitt mit Elastizität in einem Abdichtbereich der Abdichtplatte zum Abdichten der Nuten gebildet, und der Membranabschnitt wird durch einen piezoelektrischen Schwinger verformt, um einen Druck auf Flüssigkeit in den Druckerzeugungskammern aufzubringen.
Bevorzugt wird die Flüssigkeit in den Druckerzeugungskammern durch Blasen mit Druck beaufschlagt, die durch Wärmeerzeugungselemente erzeugt werden, welche in den Druckerzeugungskammern angeordnet sind.
Dummydruckerzeugungskammern, die keine Verbindung mit dem Ausstoßen eines Tropfens besitzen, sind neben beiden Enden der Druckerzeugungskammern vorgesehen, welche in einer ersten Richtung jeweils angeordnet sind. Die Bodenflächen der Druckerzeugungskammern und der Dummydruckerzeugungskammern sind mit unterschiedlichen Formen vertieft.
Dabei ist es bevorzugt, dass eine Breite der Dummydruckerzeugungskammern in der ersten Richtung breiter ist als eine Breite der Druckerzeugungskammern.
Bevorzugt umfasst der Flüssigkeitsstrahlkopf ferner ein Gehäuse mit einer Verbindungsfläche, wobei die Verbindungsfläche mit einem konkaven Abschnitt versehen ist, und das Gehäuse ist mit der Abdichtplatte derart verbunden, dass eine gemeinsame Flüssigkeitskammer, die mit den Druckerzeugungskammern in Verbindung steht, durch den konkaven Abschnitt und die Abdichtplatte gebildet ist.
Bei den obigen Konfigurationen kann die Flüssigkeitsdurchgangsplatte ohne Ätzen gebildet werden.
Daher können die Herstellungskosten vermindert werden, und ebenso kann die Arbeitseffizienz verbessert werden. Ebenso kann die vorliegende Erfindung einer Erhöhung der Abmessungen des Flüssigkeitsstrahlkopfes begegnen.
Ebenso können die linearen Ausdehnungskoeffizienten der Flüssigkeitsdurchgangsplatte, der Düsenplatte und der Abdichtplatte gleichmäßig eingestellt sein. Daher kann ein Verbinden dieser Elemente bei einer hohen Temperatur ausgeführt werden. Als Ergebnis hieraus kann das Verbinden dieser Elemente in einer kurzen Zeit abgeschlossen werden, und ebenso kann eine Verbesserung der Herstellungseffizienz erzielt werden.
Ebenso sind die Nuten, deren Bodenfläche wie eine V-Form oder eine Kreisbogenform vertieft sind, in der Flüssigkeitsdurchgangsplatte ausgerichtet, und die Verbindungsöffnungen, welche die Plattendickenrichtung durchdrängen, sind in einen Endabschnitten der Nuten gebildet. Daher können die Nuten und die Verbindungsöffnungen durch eine Pressbearbeitung mit guter Abmessungspräzision hergestellt werden.
Da die Wurzelabschnitte der Trennwandabschnitte, welche die Druckerzeugungskammern aufteilen, dicker ausgeführt sind als die oberen Endabschnitte hiervon, kann die Steifigkeit der Trennwandabschnitte verbessert werden. Daher werden die Trennwandabschnitte kaum durch den Druck der Flüssigkeit in den benachbarten Druckerzeugungskammern beeinflusst. Als Ergebnis hieraus kann der sogenannte benachbarte Crosstalk verhindert werden, und daher kann die Ausstoßcharakteristik des Tropfens verbessert werden.
Ebenso kann, falls die Flüssigkeitszufuhröffnungen, welche die Druckerzeugungskammern mit der gemeinsamen Flüssigkeitskammer verbinden, vorgesehen sind, um durch die Abdichtplatte zu verlaufen, ein sehr feiner Durchmesser mit guter Abmessungspräzision hergestellt werden. Daher kann der Kanalwiderstand zwischen den Druckerzeugungskammern und der gemeinsamen Flüssigkeitskammer mit hoher Genauigkeit definiert werden, und die Ausstoßcharakteristik des Tropfens kann stabilisiert werden.
Ebenso bestehen die Verbindungsöffnungen der ersten Verbindungsöffnungen, die in der Flüssigkeitsdurchgangsplatte bis zum halben Wege der Plattendickenrichtung von der Nutseite gebildet sind, und die zweiten Verbindungsöffnungen, die zum Passieren durch die Plattendickenrichtung von den Bodenflächen der ersten Verbindungsöffnungen gebildet sind. Falls dann innere Durchmesser der zweiten Verbindungsöffnungen kleiner eingestellt sind als die Innendurchmesser der Verbindungsöffnungen, können die zweiten Verbindungsöffnungen gebildet werden, nachdem die ersten Verbindungsöffnungen gebildet wurden. Daher können sehr feine Verbindungsöffnungen mit guter Abmessungspräzision hergestellt werden.
Ebenso ist, falls die Dummydruckerzeugungskammern, die keine Verbindung mit dem Ausstoßen des Tropfens besitzen, neben den Druckerzeugungskammern gebildet sind, die an beiden Endabschnitten der Ausrichtung gelegen sind, die Druckerzeugungskammer auf einer Seite der Druckerzeugungskammer gebildet, welche an dem Endabschnitt der Ausrichtung gelegen ist, und die Dummydruckerzeugungskammer ist auf der anderen Seite hiervon gebildet. Daher kann die Steifigkeit der Trennwände zwischen den Druckerzeugungskammern, die an dem Endabschnitt der Ausrichtung gelegen sind, und den Druckerzeugungskammern, die in der Mitte der Ausrichtung gelegen sind, gleichmäßig gemacht werden, und daher kann die Ausstoßcharakteristik des Tropfens gleichmäßig eingestellt werden.
Ebenso kann, falls eine Breite der Dummydruckerzeugungskammern in der Ausrichtrichtung breiter eingestellt ist als eine Breite der Druckerzeugungskammern, die Ausstoßcharakteristik der Druckerzeugungskammern, die an dem Endabschnitt gelegen sind, und der Druckerzeugungskammern, die in der Mitte der Ausrichtung gelegen sind, mit hoher Präzision gleichmäßig gemacht werden.
Ebenso kann, falls der obere konkave Endabschnitt durch teilweise Niederdrücken der oberen Endfläche des Gehäuses gebildet ist und ebenso die gemeinsame Flüssigkeitskammer durch den oberen konkaven Endabschnitt und die Abdichtplatte gebildet ist, das Bilden der gemeinsamen Flüssigkeitskammer verwendete, vorgesehene Element vernachlässigt werden, und ebenso kann eine Vereinfachung der Struktur erzielt werden.
Ebenso können, falls die Formen der Nuten und der Verbindungsöffnungen (erste Verbindungsöffnung, zweite Verbindungsöffnungen) durch zwei Schritte des Nutbildens und Polierens gebildet werden, können solche männlichen Formen mit guter Präzision und leicht bearbeitet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
Die obigen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch ausführliches Beschreiben bevorzugter, beispielhafter Ausführungsformen hiervon unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich werden, wobei:
1 zeigt eine explosionsartige Perspektivansicht eines Aufzeichnungskopfes;
2 zeigt eine Schnittansicht des Aufzeichnungskopfes;
3A und 3B zeigen Ansichten, die eine Schwingereinheit erläutern;
4 zeigt eine Draufsicht einer Druckerzeugungskammerbildungsplatte;
5 zeigt erläuternde Ansichten der Druckerzeugungskammerbildungsplatte, 5A ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts X in 4, 5B ist eine Schnittansicht entlang A-A in 5A, 5C ist eine Schnittansicht entlang B-B in 5A;
6 zeigt eine Draufsicht einer elastischen Platte;
7 zeigt erläuternd Ansichten der elastischen Platte,
7A ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts Y in 6, 7B ist eine Schnittansicht entlang C-C in 7A;
8A und 8B zeigen Ansichten, die eine erste männliche Form erläutern, welche zum Bilden von Nuten eingesetzt wird;
9A und 9B zeigen Ansichten, die eine weibliche Form erläutern, welche zum Bilden von Nuten eingesetzt wird;
10A bis 10D zeigen Ansichten, die ein Verfahren zum Bilden der ersten männlichen Form erläutern;
11A bis 11C zeigen schematische Ansichten, welche das Bilden der Nuten erläutern;
12A bis 12C zeigen schematische Ansichten, welche das Bilden von Verbindungsöffnungen erläutern;
13 zeigt eine Schnittansicht, die ein Aufzeichnungskopf in einer Abwandlung erläutert; und
14A bis 14C zeigen Ansichten, die eine weitere Ausführungsform des Bildens der Verbindungsöffnungen erläutern.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Wie in l und 2 gezeigt, wird ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf (nachfolgend einfach als „Aufzeichnungskopf" bezeichnet) 1 als eine Art von Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt, um Tinte auszustoßen und das Bild, etc. aufzuzeichnen. Dieser Aufzeichnungskopf 1 umfasst ein Gehäuse 2, eine in diesem Gehäuse 2 aufgenommene Schwingereinheit 3, eine mit einer Oberfläche des Gehäuses 2 verbundene Kanaleinheit 4, ein Verbindungssubstrat 5, das auf einer Passfläche eines Gehäuses 2 auf der gegenüberliegenden Seite der oberen Fläche angeordnet ist, eine Zufuhrnadeleinheit 6, die auf die Passflächenseite des Gehäuses 2 aufgesetzt ist, etc. In diesem Falle ist die obige Tinte eine flüssige Tinte und ist eine Art von Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 3 gezeigt, umfasst die obige Schwingereinheit 3 piezoelektrische Schwingergruppen 7, Befestigungsplatten 8, an denen die piezoelektrischen Schwingergruppen 7 angebracht sind, und flexible Kabel 9 zum Zuführen von Antriebssignalen zu den piezoelektrischen Schwingergruppen 7.
Die piezoelektrische Schwingergruppe 7 besitzt eine Mehrzahl piezoelektrischer Schwinger 10, die wie eine Säule gebildet sind. Jeder piezoelektrischer Schwinger 10 ist eine Art eines Druckerzeugungselements gemäß der vorliegenden Erfindung und ebenso eine Art eines elektromechanischen Geberelements. Jeder dieser piezoelektrischen Schwinger 10 besteht aus einem Paar von Dummyschwingern 10a, die an beiden Enden der Säule positioniert sind, und eine Mehrzahl von Antriebsschwingern 10b, die zwischen diesen Dummyschwingern 10a angeordnet sind. Ferner sind diese Antriebsschwinger 10b wie die Zinken eines Kamms getrennt, von denen jeder eine sehr schmale Breite von beispielsweise etwa 50 μm bis 100 μm besitzt, und es sind 180 Antriebsschwinger vorgesehen.
Ebenso besitzt der Dummyschwinger 10a eine Breite, die größer ist als diejenige des Antriebsschwingers 10b, und besitzt eine Schutzfunktion zum Schützen der Antriebsschwinger 10b vor einem Stoß, etc. und eine Führungsfunktion zum Positionieren der Schwingereinheit 3 in einer vorbestimmten Position.
Ein freier Endabschnitt jedes piezoelektrischen Schwingers 10 steht nach außen von der oberen Fläche der Befestigungsplatte 8 durch Verbinden eines festen Endabschnitts mit der Befestigungsplatte 8 hervor. In anderen Worten ist jeder piezoelektrischer Schwinger 10 an der Befestigungsplatte 8 in einem sogenannten auskragenden Zustand gelagert. Ferner ist der freie Endabschnitt jedes piezoelektrischen Schwingers 10 durch abwechselndes Laminieren einer piezoelektrischen Substanz und einer inneren Elektrode aufgebaut und wird in der Längsrichtung des Elements ausgedehnt und zusammengezogen, falls eine Potentialdifferenz zwischen gegenüberliegenden Elektroden angelegt wird.
Das flexible Kabel 9 ist elektrisch mit dem piezoelektrischen Schwinger 10 an der Seitenfläche des festen Endabschnitts verbunden, welche der Befestigungsplatte 8 gegenüberliegt. Ferner ist ein Steuer-IC 11 zum Steuern des Betriebes des piezoelektrischen Schwingers 10, etc. an einer Oberfläche des flexiblen Kabels 9 montiert. Ebenso ist die Befestigungsplatte 8 zum Lagern des jeweiligen piezoelektrischen Schwingers 10 als ein Plattenelement vorgesehen, das ausreichende Steifigkeit besitzt, um die Reaktion von dem piezoelektrischen Schwinger 10 zu empfangen. Bevorzugt sollte eine Metallplatte wie eine rostfreie Platte oder dergleichen eingesetzt werden.
Das obige Gehäuse 2 ist ein blockartiges Element, das aus duroplastischem Harz wie einem Epoxyharz oder dergleichen beispielsweise gegossen ist. Dabei ist der Grund, aus welchem das Gehäuse 2 aus duroplastischen Harz gegossen ist, das solches duroplastisches Harz eine höhere mechanische Festigkeit besitzt als normales Harz, und dass da ein linearer Ausdehnungskoeffizient kleiner ist als bei normalem Harz, die Verformung infolge einer Veränderung der Umgebungstemperatur gering ist. Ferner sind ein Aufnahmeraum 12, in welchem die Schwingereinheit 3 aufgenommen werden kann, und ein Flüssigkeitszufuhrpfad 13, der einen Teil des Kanals der Flüssigkeit bildet, im Inneren des Gehäuses 2 gebildet. Ebenso ist ein konkaver Abschnitt 15, der als gemeinsame Tintenkammer (gemeinsame Flüssigkeitskammer der vorliegenden Erfindung) 13 dient, an der oberen Fläche des Gehäuses 2 gebildet.
Der Aufnahmeraum 12 ist ein Raum, der eine Abmessung besitzt, welche die Schwingereinheit 3 darin aufnehmen kann. Eine Gehäuseinnenwand des oberen Endseitenabschnitts des Aufnahmeraums 12 steht teilweise zu der Seite derart hervor, dass eine obere Fläche dieses hervorstehenden Abschnitts als Kontaktfläche für die Befestigungsplatte dienen kann. Ferner ist die Schwingereinheit 3 in dem Aufnahmeraum 12 in einer Situation aufgenommen, dass ein oberes Ende jedes piezoelektrischen Schwingers 10 der Öffnung zugewandt ist. In dieser aufgenommenen Situation wird eine obere Fläche der Befestigungsplatte 8 angehaftet, um die Befestigungsplattenkontaktfläche zu berühren.
Der konkave Abschnitt 15 ist durch teilweises Niederdrücken der oberen Fläche des Gehäuses 2 hergestellt. Der konkave Abschnitt 15 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein annähernd trapezförmiger, konkaver Abschnitt, der auf der linken und der rechten Seite außerhalb des Aufnahmeraums 12 positioniert gebildet ist, und ist derart ausgeformt, dass eine Bodenseite des Trapezes auf der Seite des Aufnahmeraums 12 positioniert ist.
Der Tintenzufuhrpfad 13 ist derart gebildet, um durch das Gehäuse 2 entlang der Höhenrichtung zu verlaufen, und sein oberes Ende steht mit dem konkaven Abschnitt 15 in Verbindung. Ebenso ist ein Endabschnitt des Tintenzufuhrpfades 13 auf der Passflächenseite in einem Verbindungsanschluss 16 gebildet, der von der Passfläche hervorsteht.
Das obige Verbindungssubstrat 5 ist ein Verdrahtungssubstrat, an welchem elektrische Verdrahtungen für verschiedene Signale, die zu dem Aufzeichnungskopf 1 zugeführt werden, gebildet sind und an welchem ein Verbinder 17, mit welchem ein Signalkabel verbunden werden kann, eingesetzt ist. Ferner ist das Verbindungssubstrat 5 an der Passfläche des Gehäuses 2 angeordnet, und die elektrischen Verdrahtungen des flexiblen Kabels 9 sind hiermit durch Löten oder dergleichen verbunden. Ebenso ist ein Endabschnitt des sich von einer Steuereinheit (nicht gezeigt) erstreckenden Signalkabels in den Verbinder 17 eingefügt.
Die obige Zufuhrnadeleinheit 6 ist ein Abschnitt, mit welchem eine Tintenpatrone (nicht gezeigt) verbunden wird, und ist schematisch durch einen Nadelhalter 18, Tintenzufuhrnadeln 19 und Filter 20 aufgebaut.
Die Tintenzufuhrnadel 19 ist ein Abschnitt, der in die Tintenpatrone eingefügt wird, und führt die in der Tintenpatrone gespeicherte Tinte ein. Ein oberer Endabschnitt der Tintenzufuhrnadel 19 ist wie ein Kreiskonus geschärft, so dass der obere Endabschnitt leicht in die Tintenpatrone eingefügt werden kann. Ebenso ist eine Mehrzahl von Tinteneinführlöchern, die das Innere der Tintenzufuhrnadel 19 mit dem äußeren verbinden, durch den oberen Endabschnitt geschnitten. Ferner sind, da der Aufzeichnungskopf 1 der vorliegenden Ausführungsform zwei Arten von Tinten ausstoßen kann, zwei Tintenzufuhrnadeln 19 vorgesehen.
Der Nadelhalter 18 ist ein Element, an welchem die Tintenzufuhrnadeln 19 eingesetzt sind. Zwei Absätze 21, die einen Wurzelabschnitt der Tintenzufuhrnadel 19 jeweils fixieren, sind parallel an dessen Oberfläche gebildet. Der Absatz 21 ist wie ein Kreis gebildet, um mit einer Bodenform der Tintenzufuhrnadel 19 überein zu stimmen. Ebenso ist ein Tintenauslassanschluss 22, der den Nadelhalter 18 in der Plattendickenrichtung durchdringt, annähernd in der Mitte der Bodenfläche des Trapezes gebildet. Ebenso erstreckt sich der Nadelhalter 18 zu der Seite des Flanschabschnitts.
Der Filter 20 ist ein Element, das verhindert, dass Fremdkörper in der Tinte wie Staub, Flash in der Form, etc. passieren und ist durch ein Metallnetz mit feinen Maschen beispielsweise aufgebaut. Dieser Filter 20 wird an einer Filterhaltevertiefung angehaftet, die in dem Absatz 21 gebildet ist. Ferner ist, wie in 2 gezeigt, die Zufuhrnadeleinheit 6 an der Passfläche des Gehäuses 2 angeordnet. In diesem Anordnungszustand stehen der Tintenauslassanschluss 22 der Zufuhrnadeleinheit 6 und der Verbindungsanschluss des Gehäuses 2 miteinander über eine Dichtung 23 in einem wasserdichten Zustand in Verbindung.
Als nächstes wird die obige Kanaleinheit 4 nachfolgend erläutert. Diese Kanaleinheit 4 besitzt eine Struktur, die durch Verbinden einer Düsenplatte 31 mit einer Fläche einer Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 und verbinden einer Abdichtplatte (elastischen Platte) 32 mit der anderen Fläche der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 aufgebaut.
Wie in 4 gezeigt, ist die Druckerzeugungsbildungsplatte 30 ein plattenartiges Metallelement, in welchem Nuten 33, Verbindungsöffnungen 34 und Spaltnutabschnitte 35 gebildet sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 durch Bearbeiten eines Nickelsubstrats hergestellt, das eine Dicke von 0,35 mm besitzt.
Dabei werden Gründe, aus denen Nickel als Substrat ausgewählt wird, nachfolgend erläutert. Ein erster Grund ist, dass ein linearer Ausdehnungskoeffizient von Nickel im wesentlichen gleich zu demjenigen von Metall (rostfrei in der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben) ist, das Hauptabschnitte der Düsenplatte 31 und der Abdichtplatte 32 bildet. Genauer gesagt, falls die linearen Ausdehnungskoeffizienten der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30, der Abdichtplatte 32 und der Düsenplatte 31, welche die Kanaleinheit 4 bilden, gleichmäßig eingestellt sind, dehnen sich jeweilige Elemente gleichmäßig aus, wenn diese Elemente erwärmt/angehaftet werden. Daher treten kaum mechanische Spannungen wie ein Verziehen oder dergleichen infolge einer Differenz des Ausdehnungskoeffizienten auf. Als Ergebnis hieraus können, selbst wenn die Anhafttemperatur auf eine hohe Temperatur eingestellt ist, die jeweiligen Elemente ohne Behinderung aneinander angehaftet werden. Ebenso können, falls der piezoelektrische Schwinger 10 Wärme während des Betriebes des Aufzeichnungskopfes 1 erzeugt und dann die Kanaleinheit 4 durch diese Wärme erwärmt wird, jeweilige Elemente 30, 31, 32, welche die Kanaleinheit 4 bilden, gleichmäßig ausgedehnt werden. Somit können, falls die durch den Betrieb des Aufzeichnungskopfes 1 verursachte Erwärmung und die durch den Betriebsstopp verursachte Abkühlung wiederholt ausgeführt werden, Nachteile wie ein Abschälen, etc. kaum in den jeweiligen Elementen 30, 31, 32, welche die Kanaleinheit 4 bilden, auftreten.
Ein zweiter Grund ist, dass das Nickel eine ausgezeichnete rostfreie Hinderungseigenschaft besitzt. Genauer gesagt ist, da die wässrige Tinte bevorzugt in dem Aufzeichnungskopf 1 dieser Art eingesetzt wird, wichtig, dass eine Verschlechterung wie Rost oder dergleichen nicht verursacht werden sollte, obgleich die Feuchtigkeit in Kontakt mit dem Substrat für eine lange Zeitdauer kommt. In dieser Hinsicht besitzt Nickel eine ausgezeichnete Rostverhinderungscharakteristik in demselben Maße wie rostfreier Stahl, und daher tritt kaum eine Verschlechterung wie Rost oder dergleichen auf.
Ein dritter Grund ist, dass das Nickel eine ausgezeichnete Verformbarkeit besitzt. Genauer gesagt wird, wenn die Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 hergestellt werden soll, eine solche Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 durch eine Umformung (beispielsweise Schmiedebearbeitung) in der vorliegenden Ausführungsform hergestellt, wie später beschrieben. Dabei besitzen die Nuten 33 und die Verbindungsöffnungen 34, die in der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 gebildet werden, jeweils eine sehr feine Form, und daher ist eine hohe Abmessungspräzision erforderlich. Falls ferner Nickel als Substrat eingesetzt wird, können die Nuten 33 und die Verbindungsöffnungen 34 mit hoher Abmessungspräzision sogar durch die Umformung gebildet werden, da das Nickel eine hohe Umformbarkeit besitzt.
Falls in diesem Falle die jeweiligen obigen Anforderungen, d.h. die Anforderung des linearen Ausdehnungskoeffizienten, die Anforderung der Rostverhinderungseigenschaft und die Anforderung der Verformbarkeit für die Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 erfüllt sind, kann eine solche Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 aus einem Metall außer Nickel gebildet werden.
Die Nuten 33 dienen als Druckerzeugungskammer 29, und eine Öffnung der Nuten 33 ist als Rechteck ausgeformt, wie in 5 in einem vergrößerten Maßstab gezeigt. Der Grund, warum die Öffnungsform als Rechteck ausgeformt ist, ist ein Erleichtern der Herstellung der männlichen Form, die bei der Umformung der Nuten 33 eingesetzt wird. Dieser Aspekt wird später erläutert.
In der vorliegenden Ausführungsform sind 180 Nuten, die jeweils eine Breite von etwa 0,1 mm, eine Länge von etwa 1,5 mm und eine Tiefe, von etwa 0,1 mm besitzen, in der Nutbreitenrichtung ausgerichtet. Eine Bodenfläche der Nut 33 ist in der Tiefenrichtung (d.h. der inneren Seite) reduziert, um wie eine V-Form hohl zu werden. Der Grund, warum die Bodenfläche derart ausgeformt ist, um hohl zu werden, ist ein Verbessern einer Steifigkeit eines Trennwandabschnitts 28, der benachbarte Druckerzeugungskammern 29 aufteilt. In anderen Worten, ist eine Dicke eines Wurzelabschnitts (Abschnitt an der Bodenflächenseite) des Trennwandabschnitts 28 vergrößert, indem die Bodenfläche derart ausgeformt wird, um wie eine V-Form hohl zu werden, und daher kann die Steifigkeit des Trennwandabschnitts 28 verbessert werden. Falls ferner die Steifigkeit des Trennwandabschnitts 28 verbessert werden kann, werden die Druckerzeugungskammern 29 selten durch eine Druckvariation von benachbarten Druckerzeugungskammern 29 beeinflusst. Das heißt, eine Variation des Tintendrucks von den benachbarten Druckerzeugungskammern 29 pflanzt sich schwierig zu den Druckerzeugungskammern 29 fort. Ebenso können die Nuten 33 durch Umformen mit guter Abmessungspräzision ausgeformt werden, indem die Bodenfläche derart ausgeformt wird, um hohl wie eine V-Form zu werden (was später beschrieben wird). Ferner ist ein Winkel dieser V-Form entsprechend den Bearbeitungsbedingungen definiert und wird beispielsweise auf annähernd 90 Grad eingestellt.
Zusätzlich ist eine Dicke eines oberen Endabschnitts des Trennwandabschnitts 28 sehr dünn, und daher kann ein erforderliches Volumen sichergestellt werden, selbst wenn die Druckerzeugungskammern 29 dicht ausgeformt werden.
Ebenso sind in der vorliegenden Ausführungsform beide Endabschnitte der Nut 33 in der Längsrichtung nach unten zur inneren Seite geneigt. Das heißt, beide Endabschnitte der Nut 33 sind in der Längsrichtung mit einer abgeschrägten Form ausgebildet. Bei dieser Struktur besitzt die durch die Umformung gebildete Nut 33 eine gute Abmessungspräzision.
Zusätzlich sind Dummynuten 36, deren Breite größer ist als diejenige der Nut 33, neben den Nuten 33, gelegen an beiden Enden, ausgeformt. Diese Dummynut 36 ist eine als Dummydruckerzeugungskammer dienende Nut, die nicht beim Ausstoßen des Tintentropfens (Flüssigkeitstropfen gemäß der vorliegenden Erfindung) teilhat. Die Dummynut 36 der vorliegenden Ausführungsform besitzt eine Breite von etwa 0,2 mm, eine Länge von etwa 1,5 mm und eine Tiefe von etwa 0,1 mm. Wie die Nut 33 ist die Öffnungsform als Rechteck ausgeformt. Ferner ist eine Bodenfläche der Dummynut 36 mit einer W-Form niedergedrückt. Auch dies ist vorgesehen, um die Steifigkeit des Trennwandabschnitts 28 zu verbessern und die Dummynut 36 durch die Umformung mit guter Abmessungspräzision auszuformen.
Ferner ist das Nutfeld durch die Nuten 33 und ein Paar von Dummynuten 36 gebildet, die in einer Linie angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Nutfelder lateral ausgerichtet.
Die Verbindungsöffnungen 34 sind in jedem Nutfeld als Durchgangslöcher ausgeformt, die durch die Plattendicke von einem Endabschnitten (Endabschnitt auf der Ausstoßseite) der Nuten 33 passieren. Ferner sind 180 Verbindungsöffnungen 34 in einem Nutfeld ausgeformt. Bei den Verbindungsöffnungen 34 in der vorliegenden Ausführungsform sind die Öffnungsformen als Rechteck basierend auf demselben Grund wie in dem Falle der Nuten 33 ausgeformt. Die Verbindungsöffnung 34 ist derart durchgestoßen, dass ihr eines Ende (die unter Seite in 5B) auf der Innenseite (in der Öffnung der Nuten 33) als das andere Ende (in ähnlicher Weise die untere Seite in 5B) der Nut 33 um weniger als 0,1 mm (eine Abmessung Z in 5B) positioniert ist.
Dabei ist eine Plattendicke der Nut 33 an der Bodenfläche dünner als eine umgebende Plattendicke. Somit kann die Last auf die männliche Form (Stanzen), die bei der Umformung zu dieser Zeit eingesetzt wird, vermindert werden, und ebenso kann ein Beulen, etc. der männlichen Form verhindert werden, wenn die Verbindungsöffnung 34 in der Öffnung der Nut 33 gebildet wird, d.h. die Gesamtverbindungsöffnung 34 wird in einer Position gebildet, welche einen Endabschnitt der Nut 33 überlappt. Wenn allerdings ein Wert dieser Abmessung Z größer ist als 0,15 mm, d.h. wenn ein Raum von dem Ende (Ende das näher zu der Verbindungsöffnung 34 ist) der Nut 33 zu der Verbindungsöffnung 34 groß ist, kann eine Blase leicht in diesem Raum hängen bleiben. Falls ferner die Blasen gesammelt werden und groß werden, wird ein solches Problem verursacht, dass die Blasen die Druckvariation in den Druckerzeugungskammern absorbieren, welche durch den Antrieb des piezoelektrischen Schwingers 10 verursacht wird, und daher wird der Ausstoß des Tintentropfens schädlich beeinflusst, etc. Daher ist es bevorzugt, dass der Wert dieser Abmessung Z auf einen Wert eingestellt sein sollte, der kleiner ist als 0,15 mm (besonders bevorzugt kleiner als 0,1 mm).
Die Verbindungsöffnung 34 der vorliegenden Ausführungsform besteht aus einer ersten Verbindungsöffnung 37, die in der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 von der Seite der Nut 33 zu der Mitte der Plattendickenrichtung gebildet ist, und einer zweiten Verbindungsöffnung 38, die von einer Fläche auf der gegenüberliegenden Seite der Fläche mit der Nut 33 zu der Mitte der Plattendickenrichtung gebildet ist.
Ferner besitzen die erste Verbindungsöffnung 37 und die zweite Verbindungsöffnung 38 unterschiedliche Querschnittsflächen, und eine Innenabmessung der zweiten Verbindungsöffnung 38 ist etwas kleiner eingestellt als eine Innenabmessung der ersten Verbindungsöffnung 37. Dies kommt durch die Tatsache, dass die Verbindungsöffnungen 34 durch Pressbearbeitung hergestellt werden. In anderen Worten, da die Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 durch Bearbeitung der Nickelplatte mit einer Dicke von 0,35 mm hergestellt wird, besitzt eine Länge der Verbindungsöffnung 34 ein Übermaß von 0,25 mm, nachdem eine Tiefe der Nut 33 abgezogen wird. Da ferner eine Breite der Verbindungsöffnung 34 schmaler ausgeformt werden muss als eine Vertiefungsbreite der Nut 33, ist die Breite auf unterhalb 0,1 mm eingestellt. Aus diesem Grund werden, falls versucht wird, die Verbindungsöffnungen 34 durch eine Bearbeitung durch zu stanzen, ein Beulen der männlichen Form (Stanzen) etc. in Verbindung mit dem Abmessungsverhältnis verursacht.
Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform die Bearbeitung in zwei Schritten aufgeteilt. Die ersten Verbindungsöffnungen 37 werden in der Mitte der Plattendickenrichtung in dem ersten Bearbeitungsschritt ausgeformt, und dann werden die zweiten Verbindungsöffnungen 38 in dem zweiten Bearbeitungsschritt ausgeformt. In diesem Fall werden die Vorgänge zum Bearbeiten der Verbindungsöffnungen 34 später beschrieben.
Ebenso ist eine Dummyverbindungsöffnung 39 in der Dummynut 36 gebildet. Wie die obige Verbindungsöffnung 34, besteht diese Dummyverbindungsöffnung 39 aus einer ersten Dummyverbindungsöffnung 40 und einer zweiten Dummyverbindungsöffnung 41, wobei eine Öffnungsform hiervon ein Rechteck ist. Ebenso ist eine Innenabmessung der zweiten Dummyverbindungsöffnung 41 etwas kleiner eingestellt als eine Innenabmessung der ersten Dummyverbindungsöffnung 40.
In diesem Falle sind in der vorliegenden Ausführungsform diese Löcher, deren Öffnungsformen durch rechteckige Durchgangslöcher aufgebaut sind, als Verbindungsöffnungen 34 und Dummyverbindungsöffnungen 39 beispielhaft dargestellt, jedoch sind sie nicht auf diese Formen beschränkt. Beispielsweise können diese Löcher durch Durchgangslöcher gebildet sein, die als Kreis geöffnet sind.
Der konkave Spaltabschnitt 35 bildet einen Betriebsraum des nachgiebigen Abschnitts in der gemeinsamen Tintenkammer 14. In der vorliegenden Ausführungsform ist der konkave Spaltraum 35 durch einen konkaven Trapezabschnitt gebildet, der annähernd dieselbe Form wie der konkave Abschnitt 15 des Gehäuses 2 besitzt, und der eine Tiefe gleich der Nut 33 besitzt. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Tiefe des konkaven Spaltabschnitts 35 auf eine Mitte der Plattendicke der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 eingestellt, jedoch kann ein solcher konkaver Spaltabschnitt 35 als ein Durchgangsloch ausgeformt sein.
Als nächstes wird die obige Abdichtplatte 32 nachfolgend erläutert. Diese Abdichtplatte 32 besteht aus einem Verbundmaterial (eine Art von Metallmaterial der vorliegenden Erfindung) mit einer doppellagigen Struktur, das beispielsweise durch Laminieren eines elastischen Films 43 auf eine Stützplatte 42 erhalten wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine rostfreie Platte als Stützplatte 42 verwendet, und ein PPS (Polyethylensulfid) wird als Membranabschnitte 44 verwendet.
Wie in 6 gezeigt, umfasst die Abdichtplatte 32 Membranabschnitte 44, Tintenzufuhröffnungen (Flüssigkeitszufuhröffnungen gemäß der vorliegenden Erfindung) 45 und nachgiebige Abschnitte 46.
Die Membranabschnitte 44 sind Abschnitte, die einen Teil der Druckerzeugungskammern 29 aufteilen. Das heißt, die Membranabschnitte 44 dichten Öffnungsflächen der Nuten 33 ab, und die Membranabschnitte 44 teilen/bilden zusammen mit den Nuten 33 die Druckerzeugungskammern 29. Wie in 7A gezeigt, besitzt der Membranabschnitt 44 eine längliche Form, um der Nut 33 zu entsprechen. Der Membranabschnitt 44 ist in einem Abdichtbereich gebildet, welcher die Nut 33 abdichtet, und entspricht der jeweiligen Nut 33. Genauer gesagt, ist eine Breite des Membranabschnitts 44 im wesentlichen gleich der Vertiefungsbreite der Nut 33 eingestellt, und eine Länge des Membranabschnitts 44 ist etwas kürzer eingestellt als eine Länge der Nut 33. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge des Membranabschnitts 44 auf etwa 2/3 der Länge der Nut 33 eingestellt. Ferner sind, wie in 2 gezeigt, wie bei der Ausformungsposition, eine Enden der Membranabschnitte 44 derart angeordnet, um in ihrem Niveau mit einen Enden der Nuten 33 (den Endabschnitten auf der Seite der Verbindungsöffnungen 34) zusammenzutreffen.
Wie in 7B gezeigt, ist der Membranabschnitt 44 durch Entfernen der Stützplatte 42 in diesem Abschnitt, welche der Nut 33 entspricht, wie ein Ring mittels Ätzens oder dergleichen, um nur die Membranabschnitt 44 zu belassen, hergestellt. Ein Inselabschnitt 47 ist innerhalb dieses Rings gebildet. Dieser Inselabschnitt 47 ist ein Abschnitt, mit welchem die obere Fläche des piezoelektrischen Schwingers 10 verbunden wird.
Die Tintenzufuhröffnungen 45 sind als Löcher vorgesehen, welche die Druckerzeugungskammern 29 mit der gemeinsamen Tintenkammer 14 verbinden und die Abdichtplatte 32 in der Plattendickenrichtung durchdringen. Wie die Membranabschnitte 44 ist die Tintenzufuhröffnung 45 ebenso in der Position ausgeformt, welche der Nut 33 entspricht, und zwar bei jeder Nut 33. Wie in 2 gezeigt, dringt diese Tintenzufuhröffnung 45 in der Position durch, welche dem anderen Ende (Endabschnitt auf der Zufuhrseite) der Nut 33 auf der gegenüberliegenden Seite zu der Verbindungsöffnung 34 entspricht. Ebenso ist ein Durchmesser dieser Tintenzufuhröffnung 45 ausreichend kleiner eingestellt als die Vertiefungsbreite der Nut 33. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Tintenzufuhröffnung 45 durch ein feines Durchgangsloch mit 23 Mikron aufgebaut.
Der Grund, dass die Tintenzufuhröffnung 45 als feines Durchgangsloch auf diese Weise ausgeformt ist, besteht darin, einen Kanalwiderstand zwischen den Druckerzeugungskammern 29 und der gemeinsamen Tintenkammer 14 aufzubauen. In anderen Worten, bei diesem Aufzeichnungskopf 1 wird der Tintentropfen unter Nutzung des auf die Tinte in den Druckerzeugungskammern 29 aufgebrachten Drucks ausgestoßen. Somit ist es, um den Tintentropfen effektiv auszustoßen, wichtig, dass ein Verflüchtigen eines Tintendrucks von den Druckerzeugungskammern 29 zu der Seite der gemeinsamen Tintenkammer 14 soweit wie möglich verhindert werden sollte. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Tintenzufuhröffnung 45 durch ein feines Durchgangsloch in dieser Hinsicht ausgeformt.
Dann gibt es einen solchen Vorteil, dass falls die Tintenzufuhröffnung 45 durch das Durchgangsloch wie in der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist, die Bearbeitung leicht gemacht wird und eine hohe Abmessungspräzision erzielt werden kann. Das heißt, da die Tintenzufuhröffnung 45 als Durchgangsloch gebildet ist, kann eine solche Öffnung durch eine Laserstrahlbearbeitung hergestellt werden. Daher kann ein feiner Durchmesser mit hoher Abmessungspräzision hergestellt werden, und die Bearbeitung kann erleichtert werden.
Ein nachgiebiger Abschnitt 46 ist ein Abschnitt, der einen Teil der gemeinsamen Tintenkammer 14 aufteilt. Das heißt, die gemeinsame Tintenkammer 14 ist durch den nachgiebigen Abschnitt 46 und den konkaven Abschnitt 15 gebildet. Dieser nachgiebige Abschnitt 46 besitzt annähernd dieselbe Trapezform wie die Öffnungsform des konkaven Abschnitts 15 und ist durch Entfernen eines Abschnitts der Stützplatte 42 durch Ätzen oder dergleichen hergestellt, um nur den elastischen Film 43 zu belassen.
In diesem Falle sind die Stützplatte 42 und der die Abdichtplatte 32 bildende elastische Film 43 nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann Polyemid als elastischer Film 43 eingesetzt werden. Ebenso kann diese Abdichtplatte 32 durch eine Metallplatte gebildet werden, in welcher ein Abschnitt mit großer Dicke, der als Membranabschnitt 44 dient, und ein Abschnitt mit geringer Dicke, der um diesen Abschnitt mit großer Dicke vorgesehen ist, und ein Abschnitt mit geringer Dicke, der als nachgiebiger Abschnitt 46 dient, vorgesehen sind.
Als nächstes wird die obige Düsenplatte 31 nachfolgend erläutert. Die Düsenplatte 31 ist ein Metallplattenelement, in welchem Düsenöffnungen 48 ausgerichtet sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine rostfreie Platte eingesetzt, und eine Mehrzahl von Düsenöffnungen 48 ist mit einer Teilung geöffnet, welcher einer Punktausbildungsdichte entspricht. Ein Düsenfeld ist durch Ausrichten von insgesamt 180 Düsenmündungen 48 aufgebaut, und zwei Düsenfelder werden gebildet.
Wenn dann diese Düsenplatte 31 an der anderen Fläche der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 angehaftet wird, d.h. an einer Fläche auf der gegenüberliegenden Seite der Abdichtplatte 32, werden jeweilige Düsenmündungen 48 derart positioniert, um der entsprechenden Verbindungsöffnung 34 zugewandt zu sein.
Wenn dann die obige Abdichtplatte 32 mit einer Fläche der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 verbunden wird, d.h. einer Fläche, auf der die Nuten 33 gebildet sind, dichten die Membranabschnitte 44 die Öffnungsflächen der Nuten 33 ab, und somit werden die Druckerzeugungskammern 29 gebildet. In ähnlicher Weise sind die Öffnungsflächen der Dummynuten 36 abgedichtet, und die Dummydruckerzeugungskammern werden gebildet. Ebenso werden, wenn die obige Düsenplatte 31 mit der anderen Fläche der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 verbunden wird, die Düsenmündungen 48 derart positioniert, um den entsprechenden Verbindungsöffnungen 34 zugewandt zu sein. In diesem Zustand wird, wenn der piezoelektrische Schwinger 10, der mit dem Inselabschnitt 47 verbunden ist, arbeitet, um sich auszudehnen und zusammenzuziehen, der elastische Film 43 um den Inselabschnitt verformt, wodurch der Inselabschnitt zur Seite der Nut 33 geschoben und von der Seite der Nut 33 weggezogen wird. Die Druckerzeugungskammern 29 werden entsprechen einer solchen Verformung des elastischen Films 43 ausgedehnt und zusammengezogen, und daher wird die Druckvariation auf die Tinte in den Druckerzeugungskammern 29 aufgebracht.
Zusätzlich dichtet, wenn die Abdichtplatte 32 (d.h. die Kanaleinheit 4) mit dem Gehäuse 2 verbunden wird, der nachgiebige Abschnitt 46 die konkaven Abschnitte 15 am oberen Ende ab. Der nachgiebige Abschnitt 46 absorbiert die Druckvariation der in der gemeinsamen Tintenkammer 14 gespeicherten Tinte. In anderen Worten wird der elastische Film 43 entsprechend dem Druck der gespeicherten Tinte ausgedehnt und zusammengezogen. Ferner bildet der obige konkave Spaltabschnitt 35 einen Raum, in welchem der elastische Film 43 bei einer Ausdehnung des elastischen Films 43 auszudehnen ist.
Der Aufzeichnungskopf 1 mit der obigen Struktur besitzt einen gemeinsamen Tintenkanal, der sich von der Tintenzufuhrnadel 19 zu der gemeinsamen Tintenkammer 14 erstreckt, und einzelne Tintenkanäle, die sich von der gemeinsamen Tintenkammer 14 zu jeweiligen Düsenmündungen 48 über Druckerzeugungskammern 29 erstrecken. Dann wird die in der Tintenpatrone gespeicherte Tinte von der Tintenzufuhrnadel 19 eingeführt und wird dann in der gemeinsamen Tintenkammer 14 über den gemeinsamen Tintenkanal gespeichert. Die in der gemeinsamen Tintenkammer 14 gespeicherte Tinte wird von den Düsenmündungen 48 über einzelne Tintenkanäle ausgestoßen.
Wenn beispielsweise der piezoelektrische Schwinger 10 zusammengezogen wird, wird der Membranabschnitt 44 zur Seite der Schwingereinheit 3 gezogen, um die Druckerzeugungskammern 29 auszudehnen. Da ein Druck im Inneren der Druckerzeugungskammern 29 auf einen negativen Druck entsprechend dieser Ausdehnung vermindert ist, strömt die Tinte in der gemeinsamen Tintenkammer 14 in die jeweiligen Druckerzeugungskammern 29 über die Tintenzufuhröffnungen 45. Wenn dann der piezoelektrische Schwinger 10 ausgedehnt wird, wird der Membranabschnitt 44 zu der Seite der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 geschoben, um die Druckerzeugungskammern 29 zusammenzuziehen. Der Tintendruck in den Druckerzeugungskammern 29 wird entsprechend dieser Kontraktion erhöht, und daher wird ein Tintentropfen von der entsprechenden Düsenmündung 48 ausgestoßen.
Ferner sind in diesen Aufzeichnungskopf 1 die Bodenflächen der Druckerzeugungskammern 29 (der Nuten 33) mit einer V-Form vertieft. Aus diesem Grund ist eine Dicke des Wurzelabschnitts des Trennwandabschnitts 28, welcher benachbarte Druckerzeugungskammern 29 aufteilt, dicker ausgeführt als der obere Endabschnitt. Dementsprechend kann die Steifigkeit des Trennwandabschnitts 28 gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden. Daher pflanzt sich, selbst falls eine Druckvariation der Tinte in den Druckerzeugungskammern 29 beim Ausstoßen des Tropfens verursacht wird, eine solche Druckvariation kaum zu den benachbarten Druckerzeugungskammern 29 fort. Als Ergebnis hieraus kann der sogenannte benachbarte Crosstalk verhindert werden, und daher kann das Ausstoßen des Tintentropfens stabilisiert werden.
Ebenso kann bei der vorliegenden Erfindung, da die Tintenzufuhröffnungen 45 zum Verbinden der gemeinsamen Tintenkammer 14 und der Druckerzeugungskammer 29 aus den feinen Löchern aufgebaut sind, die durch die Abdichtplatte 32 in der Plattendickenichtung verlaufen, eine hohe Abmessungsgenauigkeit leicht durch die Pressbearbeitung, die Laserstrahlbearbeitung oder dergleichen umgesetzt werden. Daher können die Einströmeigenschaften (Einlassgeschwindigkeit, Einlassmenge, etc.) der Tinte in die jeweiligen Druckerzeugungskammern 29 gleichmäßig auf einem hohen Niveau eingestellt werden. Falls zusätzlich die Presse oder der Laserstrahl zur Bearbeitung eingesetzt wird, kann die Bearbeitung vereinfacht werden.
Ebenso sind bei der vorliegenden Erfindung die Dummydruckerzeugungskammern (d.h. die Raumabschnitte, die durch die Dummynut 36 und die Abdichtplatte 32 aufgeteilt sind), die keine Verbindung mit dem Ausstoßen des Tintentropfens besitzen, neben den Druckerzeugungskammern 29 vorgesehen, die in Endabschnitten der Ausrichtung gelegen sind. Daher ist die Druckerzeugungskammer 29 auf einer Seite der Druckerzeugungskammer 29, die auf der Seite der Ausrichtung gelegen ist, gebildet, und die Dummydruckerzeugungskammer ist auf der anderen Seite hiervon gebildet. Daher kann die Steifigkeit der Trennwandabschnitte, welche die an beiden Endabschnitten der Ausrichtung gelegenen Druckerzeugungskammer 29 aufteilen, gleich der Steifigkeit der Trennwandabschnitte eingestellt werden, die den übrigen Druckerzeugungskammern 29 zugeordnet sind, welche in der Mitte der Ausrichtung gelegen sind. Als Ergebnis hieraus werden die Tintentropfenausstoßeigenschaften aller Druckerzeugungskammern 29 der Ausrichtung gleichmäßig eingestellt.
Zusätzlich ist eine Breite der Dummydruckerzeugungskammern in der Ausrichtungsrichtung breiter ausgeführt als eine Breite der Druckerzeugungskammern 29. In anderen Worten ist eine Breite der Dummynut 36 größer als eine Breite der Nut 33. In anderen Worten ist eine Breite der Dummynut 36 breiter eingestellt als eine Breite der Nut 33. Daher können die Ausstoßeigenschaften der Druckerzeugungskammer 29, die an beiden Endabschnitten der Ausrichtung gelegen sind, und der Druckerzeugungskammern 29, die in der Mitte der Ausrichtung gelegen sind, mit höherer Präzision gleich gemacht werden.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform der konkave Abschnitt 15 durch teilweises Vertiefen der oberen Fläche des Gehäuses 2 gebildet, und die gemeinsame Tintenkammer 14 ist durch den konkaven Abschnitt 15 und die Abdichtplatte 32 gebildet. Daher ist ein zum Bilden der gemeinsamen Tintenkammer 14 verwendetes, vorgesehenes Element nicht erforderlich, und somit kann eine Vereinfachung der Struktur erzielt werden. Da ebenso das Gehäuse durch das Harzgießen hergestellt ist, kann die Herstellung des konkaven Abschnitts 15 relativ leicht gemacht werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des obigen Aufzeichnungskopfes 1 nachfolgend beschrieben. In diesem Falle werden, da ein Merkmal dieses Herstellungsverfahrens in den Herstellungsschritten der obigen Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 liegt, hauptsächlich solche Herstellungsschritte der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 erläutert.
In diesem Falle wird die Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 durch einen Schmiedevorgang unter Einsatz einer Form mit sequentieller Zufuhr hergestellt. Ebenso ist das als Material der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 verwendete Bandblech aus Nickel hergestellt, wie oben beschrieben.
Die Herstellungsschritte der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 umfassen Nutbildungsschritte zum Bilden der Nuten 33 und Verbindungsöffnungsbildungsschritte zum Bilden der Verbindungsöffnungen 34, und werden durch die Form mit sequentieller Zufuhr ausgeführt.
In den Nutbildungsschritten werden eine erste männliche Form 51 gemäß 8 und eine weibliche Form 52 gemäß 9 eingesetzt. Die erste männliche Form 51 ist eine männliche Nutbildungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser männlichen Form sind zum Bilden der Nuten 33 verwendete Gratabschnitte 53 in den Nuten 33 entsprechend der Anzahl ausgerichtet. Ebenso sind zum Bilden der Dummynuten 36 verwendete Dummygratabschnitte (nicht gezeigt) benachbart zu dem Gratabschnitten 53 vorgesehen, die an beiden Endabschnitten der Ausrichtung gelegen sind. Obere Endabschnitte 53a der Gratabschnitte 53 sind verjüngt und sind von der Mitte in der Breitenrichtung unter einem Winkel von beispielsweise etwa 45 Grad abgeschrägt, wie in 8B gezeigt. Daher sind solche obere Endabschnitte 53a zu einer V-Form geschärft, betrachtet in der Längsrichtung. Ebenso sind beide Enden der oberen Endabschnitte 53a in der Längsrichtung Formen, die unter einem Winkel von etwa 45 Grad abgeschrägt sind, wie in 8A gezeigt.
Nun wird ein Verfahren zum Herstellen der ersten männlichen Form 51 unter Bezugnahme auf 10 erläutert.
Zunächst wird die Nutbearbeitung sequentiell auf Abschnitte angewendet, die als Vertiefungen zwischen den Gratabschnitten 53 dienen, und zwar bei einem Metallblockmaterial, das die Gratabschnitte 53 der ersten männlichen Form 51 darstellt, wie in 10A gezeigt, unter Einsatz einer Metallsäge oder dergleichen, wie in 10B gezeigt. Dabei wird eine Tiefe der Vertiefung auf eine Tiefe eingestellt, die für die Nuten 33 erforderlich ist. In 10 erreichen die Vertiefungen die Wurzeln der Gratabschnitte 53, jedoch können solche Vertiefungen bis zur Mitte der Dickenrichtung gebildet werden, um die Steifigkeit der Form zu verbessern. Dann werden, wie in 10C gezeigt, die Gratabschnitte 53 gebildet, die ausgerichtet sind, um den jeweiligen Nuten 33 zu entsprechen. Dann werden, wie in 10D gezeigt, die oberen Endabschnitte 53a durch Schleifen der oberen Enden der Gratabschnitte 53 gebildet, um diese wie eine V-Form zu schärfen, und dann werden beide Enden der Gratabschnitte 53 in der Längsrichtung abgeschrägt.
Währenddessen wird ein Grund, warum die Gratabschnitte 53 entsprechend der Anzahl der Nuten 33 durch Anwenden der Nutbildung ausgerichtet werden, wie folgt gegeben. Das heißt, gemäß dem Verfahren zum sequentiellen Pressbearbeiten der Nuten 33 nacheinander unter Verwendung eines Gratabschnitts 53 wird nicht nur eine entsprechende Bearbeitungszeit benötigt, sondern eine nachfolgende Bearbeitung stört ebenso die durch die vorhergehende Bearbeitung gebildete Nut 33, wodurch eine Verformung verursacht, und daher können die Nuten 33 nicht mit einer gleichmäßigen Form geformt werden. Um daher den obigen Nachteil zu verhindern, müssen jeweilige Nuten 33 gleichzeitig durch eine Pressbearbeitung gebildet werden. Ebenso wird ein weiterer Grund wie folgt gegeben. Das heißt, der Herstellungsvorgang kann im Gegensatz zu dem Falle vereinfacht werden, in welchem die Form durch Bilden der oberen Endabschnitte 53a mit derselben Anzahl wie die Nuten 33 nacheinander und anschließendes Einsenken der gebildeten, oberen Endabschnitte 53a in die Basis hergestellt werden, und ebenso ist ein solcher Herstellungsvorgang überlegen hinsichtlich Kosten und Präzision.
Oben wurde ein Verfahren zum Herstellen der ersten männlichen Form 51 (der Gratabschnitte 53, der oberen Endabschnitte 52a) erläutert. In diesem Falle können, da erste Verbindungsöffnungsbildende Abschnitte 56 und zweite Verbindungsöffnungsbildende Abschnitte 58 als Rechteck in einem Verfahren zum Herstellen einer zweiten männlichen Form 57 und einer dritten männlichen Form 59, die später beschrieben werden, gebildet werden, das Nutbilden und Schleifen ähnlich auf das Blockelement angewendet werden. Daher wird deren Erläuterung hier weggelassen.
Dabei können die Öffnungsformen der Nuten 33 und der Verbindungsöffnungen 34 zu einer Form außer einem Rechteck geformt sein (beispielsweise können die Öffnungsformen der Nuten 33 zu einer Ellipse geformt sein, und die Öffnungsformen der Verbindungsöffnungen 34 können zu einem Kreis geformt sein). Da die männliche Form zum Erfüllen solcher Formen bearbeitet sein muss, wird ein Betriebsbetrag nicht etwas erhöht, im Gegensatz zu dem Falle, in welchem die Öffnungsformen zu dem Rechteck geformt sind. Wie bei der vorliegenden Ausführungsform kann, falls die Öffnungsformen zu einem Rechteck eingestellt sind, die männliche Form durch einen relativ kleinen Betriebsbetrag hergestellt werden, wie zwei Schritte des Nutbildens und Schleifens.
Als nächstes wird die weibliche Form 52 nachfolgend beschrieben. Wie in 9B gezeigt, ist eine Mehrzahl streifenförmiger Vorsprünge 54 an einer oberen Fläche der weiblichen Form 52 gebildet. Die streifenförmigen Vorsprünge 54 unterstützen die Ausformung der Trennwandabschnitte, die benachbarte Druckerzeugungskammern 29 aufteilen, und sind zwischen den Nuten 33 positioniert. Die streifenförmigen Vorsprünge 54 sind wie ein quadratischer Stab ausgeformt. Eine Breite der streifenförmigen Vorsprünge 54 ist etwas schmaler als ein Abstand (Dicke der Trennwand) zwischen den benachbarten Druckerzeugungskammern 29, und eine Höhe hiervon ist auf dasselbe Maß wie die Breite eingestellt. Ebenso ist eine Länge des streifenförmigen Vorsprungs 54 auf dasselbe Maß eingestellt wie eine Länge der Nut 33 (des Gratabschnitts 53).
Ferner wird bei den Nutbildungsschritten, wie in 11A gezeigt, ein Bandblech 55 auf eine obere Fläche der weiblichen Form 52 gegeben, und dann wird die erste männliche Form 51 über dem Bandblech 55 angeordnet. Dann werden, wie in 11B gezeigt, die oberen Endabschnitte des Gratabschnitts 53 in das Bandblech 55 geschoben, indem die erste männliche Form 51 nach unten gebracht wird. Dabei können, da die oberen Endabschnitte 53a des Gratabschnitts 53 wie die V-Form geschärft sind, solche oberen Endabschnitte 53a in den Gratabschnitt 53 ohne Versagen geschoben werden, um kein Beulen des Gratabschnitts 53 zu verursachen. Wie in 11C gezeigt, wird ein solches Schieben der Gratabschnitte 53 bis zur Hälfte des Bandblechs 55 in der Plattendickenrichtung ausgeführt.
Ein Teil des Bandblechs 55 wird durch Schieben der Gratabschnitte 53 bewegt und daher werden die Nuten 33 gebildet. Da hierbei die oberen Endabschnitte 53a des Gratabschnitts 53 wie die V-Form geschärft sind, können selbst fein ausgeformte Nuten 33 mit hoher Abmessungspräzision hergestellt werden. In anderen Worten, da die Abschnitte, die durch die oberen Endabschnitte 53a geschoben werden, sanft bewegt werden, können die zu bildenden Nuten 33 entlang der Formen der Gratabschnitte 53 gebildet werden. Da zusätzlich beide Enden der oberen Endabschnitte 53a in der Längsrichtung abgeschrägt sind, kann das Bandblech 55, das durch die betreffenden Abschnitte geschoben wird, ebenso sanft bewegt werden. Daher können beide Endabschnitte der Nuten 33 in der Längsrichtung mit hoher Abmessungspräzision hergestellt werden.
Da ebenso das Schieben der Gratabschnitte 53 auf der Hälfte der Plattendickenrichtung angehalten wird, kann ein dickes Bandblech 55 eingesetzt werden, anstelle des Falls, in welchem die Nuten 33 als Durchgangslöcher gebildet sind. Daher kann die Steifigkeit der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 verbessert werden, und somit kann eine Verbesserung der Ausstoßcharakteristik des Tintentropfens erzielt werden. Ebenso kann die Handhabung der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 erleichtert werden.
Ebenso wird ein Teil des Bandblechs 55 in Räume zwischen benachbarten Gratabschnitten 53 angehoben, da das Bandblech 55 durch die Gratabschnitte 53 geschoben wird. Da dabei die an der weiblichen Form 52 vorgesehenen, streifenförmigen Vorsprünge 54 in Positionen angeordnet sind, welche dem Raum zwischen den Gratabschnitten 53 entsprechen, können diese zu einem Fließen des Bandblechs 55 in die Räume beitragen. Dementsprechend kann das Bandblech 55 effektiv in die Räume zwischen Gratabschnitten 53 eingeführt werden, und die erhobenen Abschnitte können hoch ausgeformt werden.
Nachdem die Nuten 33 auf diese Weise gebildet sind, fährt das Verfahren zu den Verbindungsöffnungsbildungsschritten fort, um die Verbindungsöffnungen 34 zu bilden. In den Verbindungsöffnungsbildungsschritten werden, wie in 12 gezeigt, die zweite männliche Form 57 und die dritte männliche Form 59 eingesetzt. Die zweite männliche Form 57 und die dritte männliche Form 59 dienen als ein männliche Form zum Bilden einer Verbindungsöffnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Dabei ist die zweite männliche Form 57 ein solche Form, dass eine Mehrzahl erster Verbindungsöffnungsbildungsabschnitte 56, die wie quadratische Stäbe entsprechend den Formen der ersten Verbindungsöffnungen 57 gebildet sind, wie die Zinken eines Kamms vorgesehen sind, d.h. eine Mehrzahl erster Verbindungsöffnungsbildungsabschnitte 56 ist vorgesehen, um aufrecht von der Basis zu stehen.
Ebenso ist die dritte männliche Form 59 eine solche Form, dass eine Mehrzahl zweiter Verbindungsöffnungsbildungsabschnitte 58, die wie quadratische Stäbe entsprechend den Formen der zweiten Verbindungsöffnungen 38 gebildet sind, wie die Zinken eines Kammes vorgesehen sind. In diesem Falle werden die zweiten Verbindungsöffnungsbildungsabschnitte 58 derart hergestellt, um Formen zu besitzen, die dünner sind als die ersten Verbindungsöffnungsbildungsabschnitte 56.
In den Verbindungsöffnungsbildungsschritten werden, wie in 12A gezeigt, erste Vertiefungsabschnitte als erste Verbindungsöffnungen 37 durch Schieben der ersten Verbindungsöffnungsbildungsabschnitte 56 der zweiten männlichen Form 57 bis zur Hälfte der Plattendickenrichtung von einer Fläche des Bandblechs 55 auf der Seite der Nuten 33 gebildet (erster Verbindungsöffnungsbildungsschritt). Nachdem die Vertiefungsabschnitte als erste Verbindungsöffnungen 37 gebildet sind, werden die zweiten Verbindungsöffnungen 38 durch Schieben der zweiten Verbindungsöffnungsbildungsabschnitte 58 der dritten männlichen Form 59 von der Seite der Nut 33 gebildet, um Durchgangsbodenabschnitte der ersten Verbindungsöffnungen 37 zu stanzen, wie in 12B gezeigt (zweiter Verbindungsöffnungsbildungsschritt).
Auf diese Weise können in der vorliegenden Ausführungsform, da die Verbindungsöffnungen 34 durch mehrere Bearbeitungsschritte unter Einsatz der Verbindungsöffnungsbildungsabschnitte 56, 58 mit unterschiedlichen Dicken hergestellt werden, selbst die sehr feinen Verbindungsöffnungen 34 mit guter Abmessungspräzision hergestellt werden.
Da zusätzlich die von der Seite der Nut 33 gebildeten, ersten Verbindungsöffnungen 37, lediglich bis zur Hälfte der Plattendickenrichtung hergestellt werden, kann ein Nachteil verhindert werden, dass die Trennwandabschnitte 28, der Druckerzeugungskammern 29 übermäßig während der Herstellung der ersten Verbindungsöffnungen 37 gezogen werden. Daher können die ersten Verbindungsöffnungen 37 mit guten Abmessungspräzision ohne eine Beschädigung der Formen der Trennwandabschnitte 28 hergestellt werden.
In diesem Falle sind in der vorliegenden Ausführungsform die Schritte zum Herstellen der Verbindungsöffnungen 34 durch zwei Bearbeitungen beispielhaft dargestellt. Jedoch können die Verbindungsöffnungen 34 durch drei Bearbeitungsschritte oder mehr hergestellt werden. Ebenso können die Verbindungsöffnungen 34, soweit nicht der obige Nachteil verursacht wird, durch eine Bearbeitung hergestellt werden.
Nachdem die Verbindungsöffnungen 34 hergestellt sind, wird eine Fläche des Bandblechs 55 auf der Seite der Nut 33 und eine Fläche hiervon auf der gegenüberliegenden Seite geschliffen, um diese zu ebnen (Schleifschritt). In anderen Worten wird, wie durch eine strichpunktierte Linie in 12C angegeben, die Fläche auf der Seite der Nut 33 und die Fläche auf der gegenüberliegenden Seite geschliffen, um diese Flächen zu ebnen und die Plattendicke auf eine vorbestimmte Dicke einzustellen (0,3 mm in der vorliegenden Ausführungsform).
In diesem Falle können der Bildungsschritt zum Bilden einer Stufe und der Bildungsschritt zum Bilden einer Verbindungsöffnung in unterschiedlichen Phasen oder in derselben Phase ausgeführt werden. Da ferner das Bandblech 55 in beiden Schritten nicht bewegt wird, wenn diese Schritte in derselben Phase ausgeführt werden, können die Verbindungsöffnungen 34 in den Nuten mit guter Positionspräzision hergestellt werden.
Nachdem die Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 gemäß den obigen Schritten hergestellt ist, wird die Kanaleinheit 4 durch Verbinden der Abdichtplatte 32 und der Düsenplatte 31 hergestellt, die separat vorbereitet worden sind, um die Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 zu ergeben. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Verbinden dieser Elemente durch Adhäsion umgesetzt. Während der Adhäsion können die die Abdichtplatte 32 und die Düseplatte 31 ohne Versagen angehaftet werden, da die Fläche der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 durch den obigen Schleifschritt geebnet ist.
Da ebenso die Abdichtplatte 32 aus dem Verbundmaterial unter Einsatz einer rostfreien Platte als Stützplatte 42 gebildet ist, ist dessen linearer Ausdehnungskoeffizient durch das rostfreie Material als Stützplatte 42 definiert. Ferner ist die Düsenplatte 31 ebenso durch die rostfreie Platte gebildet. Zusätzlich ist ein linearer Ausdehnungskoeffizient des die Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 bildenden Nickels annähernd gleich zu dem rostfreien Material, wie oben beschrieben. Daher wird das Verziehen infolge einer Differenz des linearen Ausdehnungskoeffizienten nicht erzeugt, selbst wenn die Haftmitteltemperatur erhöht ist. Als Ergebnis hieraus kann die Haftmitteltemperatur höher angehoben als in dem Falle, in welchem das Siliziumsubstrat eingesetzt wird, und daher kann eine Adhäsionszeit verkürzt werden, und ebenso kann die Herstellungseffizienz verbessert werden.
Nachdem die Kanaleinheit 4 hergestellt ist, werden die Schwingereinheit 3 und die Kanaleinhit 4 mit dem Gehäuse 2 verbunden, das separat hergestellt ist. In diesem Falle wird das Verbinden dieser Elemente durch Adhäsion umgesetzt. Daher wird kein Verziehen in der Kanaleinheit 4 erzeugt, selbst wenn die Haftmitteltemperatur erhöht wird, und daher kann die Adhäsionszeit verkürzt werden.
Nach die Schwingereinheit 3 und die Kanaleinheit 4 mit dem Gehäuse 2 verbunden sind, werden das flexible Kabel 9 der Schwingereinheit 3 und das Verbindungssubstrat 5 durch Löten verbunden, und dann wird die Zufuhrnadeleinheit 6 eingesetzt.
Übrigens ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Variationen basierend auf den in den Ansprüchen angegebenen Ausführungen angewendet werden.
Zunächst kann, wenn die Dicke des Wurzelabschnitts des Trennwandabschnitts 28 dicker eingestellt ist als der obere Endabschnitt, die Steifigkeit des Trennwandabschnitts 28 stärker als im Stand der Technik erhöht werden, und daher kann ein für die Druckerzeugungskammer 29 erforderliches Volumen sichergestellt werden. In dieser Hinsicht ist die Vertiefungsform der Bodenflächen der Nuten nicht auf die V-Form beschränkt. Beispielsweise können die Bodenflächen der Nuten 33 wie ein Kreisbogen vertieft sein. Um ferner die Nuten 33 mit einer solchen Bodenform herzustellen, kann eine erste männliche Form 51 mit Gratabschnitten 53 eingesetzt, deren oberer Endabschnitt wie ein Kreisbogen verjüngt ist.
Ebenso kann eine Element außer dem piezoelektrischen Schwinger 10 als Druckerzeugungselement eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein elektromechanisches Geberelement wie ein elektrostatischer Aktor, ein magnetostatisches Element oder dergleichen eingesetzt werden. Zusätzlich kann ein Wärmeerzeugungselement als Druckerzeugungselement eingesetzt werden.
Ein in 13 gezeigter Aufzeichnungskopf 1' setzt ein Wärmeerzeugungselement 61 als Druckerzeugungselement ein. In diesem Beispiel wird ein Abdichtsubstrat 62, an welchem die nachgiebigen Abschnitte 46 und die Tintenzufuhröffnungen 45 vorgesehen sind (eine Art von Abdichtplatte gemäß der Erfindung), anstelle der obigen Abdichtplatte 32 eingesetzt, und die Seite der Nut 33 der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 wird durch dieses Abdichtsubstrat 62 abgedichtet. Auch in diesem Beispiel wird das Wärmeerzeugungselement 61 auf die Fläche des Abdichtsubstrats 62 in den Druckerzeugungskammern 29 aufgesetzt. Dieses Wärmeerzeugungselement 61 erzeugt die Wärme, wenn elektrischer Strom über die elektrischen Verdrahtungen zugeführt wird.
Da in diesem Falle die Strukturen der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30, der Düsenplatte 31 und die übrigen ähnlich zu denjenigen in den obigen Ausführungsformen sind, wird deren Erläuterung hier weggelassen.
In diesem Aufzeichnungskopf 1' wird ein Siedeverzug der Tinte in den Druckerzeugungskammern 29 durch Zuführen des elektrischen Strom zu dem Wärmeerzeugungselement 61 verursacht, und dann bringt die Blase, die durch diesem Siedeverzug erzeugt wird, den Druck auf die Tinte in den Druckerzeugungskammern 29 auf. Entsprechend dieser Druckbeaufschlagung wird der Tintentropfen von der Düsenmündung 48 ausgestoßen.
Da ferner bei diesem Aufzeichnungskopf 1' die Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 durch die Umformbearbeitung des Metalls hergestellt wird, können dieselben Vorteile wie diejenigen in den obigen Ausführungsformen erzielt werden.
Ebenso wurde in den obigen Ausführungsformen das Beispiel, bei welchem die Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 durch die Schmiedebearbeitung als eine Art der Umformbearbeitung hergestellt wird, als Bearbeitung der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 erläutert, jedoch ist eine solche Bearbeitung nicht hierauf beschränkt. Zusätzlich ist das zum Herstellen der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 verwendete Material nicht auf eine einzelne Metallplatte in solcher Hinsicht beschränkt, dass der Wurzelabschnitt des Trennwandabschnitts 28 dicker ausgeformt sein sollte als der obere Endabschnitt. Beispielsweise kann ein laminiertes Plattenelement, das durch Laminieren einer Mehrzahl von Plattenelementen aufgebaut ist, eingesetzt werden, und ein beschichtetes Plattenmaterial, das durch Beschichten eines Harzes auf eine Fläche der Metallplatte aufgebaut ist, kann eingesetzt werden.
Zusätzlich wurde in den obigen Ausführungsformen das Beispiel, bei welchem die Verbindungsöffnungen 34 an einen Endabschnitten (einer Endseite) der Nuten 33 und in den Öffnungen der Nuten 33 vorgesehen sind, als Verbindungsöffnungen 34 erläutert, jedoch sind solche Nuten 33 nicht hierauf beschränkt. Die Verbindungsöffnungen 34 können in irgendwelchen Positionen vorgesehen sein, falls zumindest ein Teil der Verbindungsöffnungen 34 einen Teil der Nuten 33 überlappt und die gesamten Verbindungsöffnungen 34 in den Bereich der Breite der Nuten eindringen. Beispielsweise können die Verbindungsöffnungen 34 in annähernd der Mitte der Nuten 33 in der Längsrichtung gebildet sein. In diesem Falle ist es, wie oben beschrieben, bevorzugt, dass zum Vermeiden einer Stagnation der Blase in den Druckerzeugungskammern 29 die Verbindungsöffnungen 34 in der Position gebildet sein sollten, in welcher die Abmessung Z in 5 kleiner ist als 0,15 mm.
Ebenso können, sofern das Problem der Belastung der männlichen Form in der Pressbearbeitung nicht verursacht wird, die Verbindungsöffnungen 34 derart ausgeformt werden, dass ein Teil solcher Verbindungsöffnungen 34 die Nuten 33 überlappt und ein anderer Teil (übriger Teil) außerhalb der Nuten 33 (auf der Außenseite der Öffnungen der Nuten 33) positioniert ist, wie in 14 gezeigt. In diesem Beispiel sind die ersten Verbindungsöffnungen 37 bis zur Hälfte der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 in der Plattendickenrichtung gebildet, so dass, wie in 14B gezeigt, ein Teil (Oberseite in 14) der ersten Verbindungsöffnungen 37 eine Endabschnitte die einen Endabschnitte Nuten 33 überlappt, die zuvor der Pressbearbeitung unterworfen werden, wie in 14A gezeigt, und ebenso ein übriger Teil (Unterseite in 14) auf der Außenseite der Nuten 33 positioniert ist. Dann werden, wie in 14C gezeigt, die zweiten Verbindungsöffnungen 38 durch Durchstanzen der Druckerzeugungskammerbildungsplatte 30 gebildet. In dieser Ausführungsform ist ein Wert der in 5 gezeigten Abmessung Z auf Null eingestellt (genauer gesagt auf einen negativen Wert, da die anderen Enden der Verbindungsöffnungen 37, 38 auf der Außenseite der Nuten 33 gebildet sind). Das heißt, der Bereich, in welchem die Blase stagnieren kann, wird beseitigt, und daher kann das Ausstoßen des Tintentropfens stabilisiert werden und die Zuverlässigkeit kann verbessert werden.
Oben wurde ein Beispiel erläutert, bei welchem die vorliegende Erfindung auf einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf angewendet wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf andere Flüssigkeitsstrahlköpfe angewendet werden, wie einen Farbmaterialstrahlkopf, der bei der Herstellung eines Farbfilters wie eines Flüssigkeitskristalldisplays, etc., eines organischen EL-Displays eingesetzt wird, einen Elektrodenmaterialkopf, der zum Bilden von Elektroden von FED etc., eingesetzt wird, einen Strahlkopf für bioorganische Substanz, der zum Herstellen eines Biochips oder dergleichen hergestellt wird. Ferner kann anstelle der obigen Tinte eine Flüssigkeit, in welcher Farbmaterial von RGB (rot, grün, blau) gelöst ist, in dem Farbmaterialstrahlkopf eingesetzt werden, oder es kann eine Flüssigkeit, in welcher das Elektrodenmaterial gelöst ist, in dem Elektrodenmaterialstrahlkopf eingesetzt werden, und es kann eine Flüssigkeit, in welcher die organische Substanz gelöst ist, in dem Strahlkopf für die bioorganische Substanz eingesetzt werden.

Claims

Flüssigkeitsstrahlkopf, umfassend: eine Düsenplatte (31), die mit einer Mehrzahl von Düsenmündungen (48) versehen ist; eine Flüssigkeitsdurchgangplatte (30) mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche, die einander gegenüberliegen, und die mit einer Mehrzahl erster Nuten (33) versehen ist, die auf der ersten Fläche in einer ersten Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung der ersten Nut angeordnet sind, und zweiten Nuten (36), die neben beiden Enden der ersten Nuten in der ersten Richtung angeordnet sind, besitzt, wobei jede erste Nut eine Verbindungsöffnung (34), die von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche verläuft; und eine Abdichtplatte (32) zum Abdichten von Öffnungsflächen der ersten Nuten (33) und der zweiten Nuten, wobei die Abdichtplatte (32) mit der ersten Fläche derart verbunden ist, dass eine Mehrzahl von Druckerzeugungskammern (29) und Dummy-Druckerzeugungskammern, die keine Verbindung mit einem Ausstoß eines Tropfens besitzen, gebildet sind, wobei die ersten Nuten (33) den Druckerzeugungskammern entsprechen und die zweiten Nuten (36) den Dummy-Druckerzeugungskammern entsprechen; und wobei die Düsenplatte (31) mit der zweiten Fläche derart verbunden ist, dass die Verbindungslöcher (34) mit Düsenmündungen (48) jeweils in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass Bodenflächen der ersten Nuten (33) mit einer ersten Form vertieft sind, und dass Bodenflächen der zweiten Nuten (36) mit einer zweiten Form vertieft sind, die sich von der ersten Form unterscheidet.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welchem eine Dicke von Wurzelabschnitten von Trennwandabschnitten (28), die benachbarte Druckerzeugungskammern aufteilen, dicker ausgeführt ist als einer Dicke eines oberen Endabschnitts hiervon.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 2, bei welchem die erste Form eine V-Form ist.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 2, bei welchem die erste Form ein Kreisbogen ist.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welchem beide Endabschnitte der ersten Nuten (33) in der Längsrichtung angeschrägt sind.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welchem die jeweilige Verbindungsöffnung (34) eine erste Verbindungsöffnung, die in der Mitte der Flüssigkeitsdurchgangsplatte in einer Plattendickenrichtung von der ersten Fläche gebildet ist, und eine zweite Verbindungsöffnung, die von einer Bodenfläche der ersten Verbindungsöffnung zu der zweiten Fläche gebildet ist, aufweist; und wobei eine innere Abmessung der zweiten Verbindungsöffnung kleiner ist als diejenige der ersten Verbindungsöffnung.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welcher die Abdichtplatte (32) Flüssigkeitszufuhröffnungen (45) besitzt, die mit den Druckerzeugungskammern jeweils derart in Verbindung stehen, dass die Flüssigkeit von einer gemeinsamen Flüssigkeit, zu den Druckerzeugungskammern über die Flüssigkeitszufuhröffnungen strömen kann.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welchem die Flüssigkeitsdurchgangsplatte (30) aus Metall besteht.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welchem die Öffnungsformen der ersten Nuten (33) zu einem Rechteck geformt sind; und wobei Öffnungsformen der Verbindungsöffnungen (34) zu einem Rechteck geformt sind.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welchem mindestens ein Teil der jeweiligen Verbindungsöffnung (34) einen Endabschnitt der jeweiligen ersten Nut überlappt; und wobei die jeweilige Verbindungsöffnung (34) in einem Bereich mit einer Breite der jeweiligen ersten Nut (33) positioniert ist.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 10, bei welchem die jeweilige Verbindungsöffnung (34) vollständig in der jeweiligen ersten Nut enthalten ist.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 10, bei welchem zumindest ein Teil der jeweiligen Verbindungsöffnung (34) die jeweilige erste Nut (33) überlappt; und wobei ein anderer Abschnitt hiervon außerhalb der jeweiligen Nut (33) positioniert ist.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welchem die Flüssigkeitsdurchgangsplatte (30) aus einem laminierten Material gebildet ist, das durch Übereinanderlegen einer Mehrzahl von Plattenmaterialien gebildet ist.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welchem die Flüssigkeitsdurchgangsplatte (30) ein Beschichtungsplattenmaterial aufweist, bei welchem ein Metallsubstrat durch ein Harz beschichtet ist.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welchem die Düsenplatte (31) ein Metallmaterial aufweist; und wobei die Abdichtplatte (32) ein Metallmaterial aufweist.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welchem ein Membranabschnitt (44), der Elastizität besitzt, in einem Abdichtbereich der Abdichtplatte (32) zum Abdichten der ersten Nuten (33) gebildet ist; und ferner umfassend einen piezoelektrischen Schwinger zum Verformen des Membranabschnitts (44) zum Aufbringen eines Drucks auf die Flüssigkeit in den Druckerzeugungskammern.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, ferner umfassend Wärmeerzeugungselemente, die in den Druckerzeugungskammern zum Erzeugen von Blasen zum Aufbringen eines Drucks auf die Flüssigkeit in den Druckerzeugungskammern eingeordnet sind.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, bei welchem eine Breite der Dummy-Druckerzeugungskammern in der ersten Richtung breiter ist als eine Breite der Druckerzeugungskammern.
Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Gehäuse mit einer Verbindungsfläche, wobei die Verbindungsfläche mit einem konkaven Abschnitt versehen ist, und wobei das Gehäuse mit der Abdichtplatte derart verbunden ist, dass eine gemeinsame Flüssigkeitskammer, die mit den Druckerzeugungskammern in Verbindung steht, durch den konkaven Abschnitt in die Abdichtplatte gebildet ist.