DE69011647T2 - Tintenstrahlkopf, sein Herstellungsverfahren, Substrat für einen Tintenstrahlkopf, Kontrollmethode hierzu und Tintenstrahlgerät. - Google Patents

Tintenstrahlkopf, sein Herstellungsverfahren, Substrat für einen Tintenstrahlkopf, Kontrollmethode hierzu und Tintenstrahlgerät.

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Description

    GEBIET DER ERFINDUNG UND VERWANDTER STAND DER TECHNIK
  • Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, ein Herstellungsverfahren hierfür, ein Substrat für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, ein Prüfverfahren hierfür sowie ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät und insbesondere solche Vorrichtungen und Verfahren, bei denen mehrere elektrothermische Wandler auf einem Substrat derart angeordnet sind, daß sie sich entsprechend jeweiligen Ausstoßöffnungen über eine Aufzeichnungszeile erstrecken.
  • Bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät werden durch verschiedene Verfahren Tintentröpfchen erzeugt und auf ein Aufzeichnungsmaterial aufgebracht. Unter den verschiedenen Vorrichtungen hat sich ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit Wärmeenergie zum Tintenausstoß bewährt, weil die Ausstoßöffnungen leicht in hoher Dichte angeordnet und Bilder mit hoher Auflösung und hoher Qualität mit hoher Geschwindigkeit erzeugt werden können. Es hat eine Anzahl von Wärmeenergie-Erzeugungsvorrichtungen zum Erzeugen von Wärmeenergie, die zum Ausstoßen der Flüssigkeitströpfchen durch Ausstoßöffnungen dient. Diese können elektrothermische Wandler sein, die zum Erzeugen von Wärme und damit zum Erhitzen der Tinte mit elektrischer Energie gespeist werden. Manchmal sind integrierte Steuerschaltkreise zum Steuern der elektrothermischen Wandler auf demselben Substrat ausgebildet.
  • Fig. 1 ist eine vergrößerte Draufsicht auf ein derartiges Substrat eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes. Auf diesem Substrat sind mehrere, den Ausstoßöffnungen entsprechende elektrothermische Wandler ausgebildet. Während des Aufzeichnungsvorgangs ist der Aufzeichnungskopf mit den Ausstoßöffnungen festliegend (Vollzeilenkopf). In dieser Figur bezeichnen 101 eine Kopfträgerplatte, 102 einen Wärmeerzeugungsbereich eines Heizwiderstands, 103 elektrische Leiterbahnen (Elektroden) zum Zuführen elektrischer Impulse zu dem Wärmeerzeugungsbereich des Heizwiderstands und 104 Anschlußflächen, die an Enden der elektrischen Leiterbahnen 103 ausgebildet sind. Die Anschlußflächen 104 werden hauptsächlich zur Prüfung der Leiterbahnen (auf Kurzschluß und unterbrochene Verbindung) verwendet. Während der Herstellung wird ein prüfschritt zum Überprüfen der Leiterbahnen auf unterbrochene Verbindungen und Kurzschlüsse durchgeführt. Bei Entdeckung eines Kurzschlusses wird der Ort des Kurzschlusses von einem Laserstrahl aufgeschnitten, wodurch das Substrat gebrauchsfähig wird, während es andernfalls ausgesondert worden wäre. Bei einer derartigen Prüfung werden Prüfspitzen mit den aus Aluminium oder dergleichen hergestellten Anschlußflächen 104 in Berührung gebracht, weshalb sie beispielsweise jeweils eine Fläche von 100 100 um aufweisen.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei einem herkömmlichen Aufzeichnungskopf erstrecken sich die Anschlußflächen 104 wie vorstehend ausgeführt über relativ große Flächen, weshalb die Leiterbahnen gemäß Fig. 1 angeordnet sind. Wegen der erhöhten Breite des Vollzeilen-Aufzeichnungskopfes und der erhöhten Aufzeichnungsdichte (beispielsweise 400 dpi oder Punkte pro Zoll) vergrößern sich die Trägerplatte 101 und dadurch die Kosten. Außerdem besteht ein weiterer Nachteil darin, daß die Anordnung der Leiterbahnen einen komplizierten Aufbau aufweist. Dementsprechend liegt der Erfindung die Hauptaufgabe zugrunde, einen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopfzu schaffen, dessen Anordnung der Leiterbahnen einfach ist.
  • Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit einer Trägerplatte zu schaffen, die wegen der einfachen Anordnung der Anschlußflächen nicht sehr groß ist.
  • Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf zu schaffen, bei dem die Leiterbahnen leicht geprüft werden können.
  • Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für einen solchen Aufzeichnungskopf zu schaffen.
  • Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfsubstrat zu schaffen, das mit einem derartigen Aufzeichnungskopf verwendet werden kann.
  • Desweiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren für ein derartiges Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfsubstrat zu schaffen.
  • Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät zu schaffen, bei dem ein derartiges Verfahren, ein derartiges Substrat und/oder ein derartiges Prüfverfahren angewandt ist.
  • Erfindungsgemäß wird ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit mehreren Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, einer entsprechenden Anzahl von Heizwiderständen, die entsprechend den Ausstoßöffnungen angeordnet sind, Heizwiderständen entsprechend den Ausstoßöffnungen, Elektroden, die an die entsprechenden Heizwiderstände angeschlossen sind, und Prüfwiderständen geschaffen, die zur elektrischen Durchgangsprüfung benachbarte Elektroden miteinander verbinden.
  • Erfindungsgemäß wird ein Substrat für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit mehreren Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, einer entsprechenden Anzahl von Heizwiderständen, die entsprechend den Ausstoßöffnungen angeordnet sind, Heizwiderständen entsprechend den Ausstoßöffnungen, Elektroden, die an die entsprechenden Heizwiderstände angeschlossen sind, und Prüfwiderständen geschaffen, die zur elektrischen Durchgangsprüfung benachbarte Elektroden miteinander verbinden.
  • Erfindungsgemäß wird ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit mehreren Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, einer entsprechenden Anzahl von Heizwiderständen, die entsprechend den Ausstoßöffnungen angeordnet sind, Heizwiderständen entsprechend den Ausstoßöffnungen, Elektroden, die an die entsprechenden Heizwiderstände angeschlossen sind, Prüfwiderständen, die zur elektrischen Durchgangsprüfung benachbarte Elektroden miteinander verbinden und einer Zufuhrvorrichtung zum Zuführen von Aufzeichnungsmaterial geschaffen, auf das aus den Ausstoßöffnungen die Tinte ausgestoßen wird.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Prüfen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes geschaffen, das das Bereitstellen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes mit mehreren Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, einer entsprechenden Anzahl von Heizwiderständen, die entsprechend den Ausstoßöffnungen angeordnet sind, Heizwiderständen entsprechend den Ausstoßöffnungen, Elektroden, die an die entsprechenden Heizwiderstände angeschlossen sind, und Prüfwiderständen, die zur elektrischen Durchgangsprüfung benachbarte Elektroden miteinander verbinden, und das Erfassen des elektrischen Widerstands zwischen durch den Prüfwiderstand verbundenen Elektroden zur elektrischen Durchgangsprüfung umfaßt.
  • Erfindungsgemäß wird außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes geschaffen, das das Herstellen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes mit mehreren Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, einer entsprechenden Anzahl von Heizwiderständen, die entsprechend den Ausstoßöffnungen angeordnet sind, Heizwiderständen entsprechend den Ausstoßöffnungen, Elektroden, die an die entsprechenden Heizwiderstände angeschlossen sind, und Prüfwiderständen, die zur elektrischen Durchgangsprüfung benachbarte Elektroden miteinander verbinden, das Erfassen des elektrischen Widerstands zwischen durch den Prüfwiderstand verbundenen Elektroden zur elektrischen Durchgangsprüfung und das Herstellen von Tintendurchlässen auf dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf umfaßt.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Anordnung der Leiterbahnen auf einer Trägerplatte eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes.
  • Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptteils eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 4 stellt die Anordnung der Leiterbahnen auf einer Trägerplatte des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes gemäß Fig. 3 dar.
  • Fig. 5A ist eine Teil-Draufsicht auf ein mehrschichtiges Schaltungssubstrat für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 5B und 5C sind Schnittansichten entlang einer Linie A-A' bzw. einer Linie B-B' in Fig. 5A.
  • Fig. 6 - 10 stellen Herstellungsschritte für das mehrschichtige Schaltungssubstrat in Draufsichten und Querschnitten dar.
  • Fig. 11 ist eine Draufsicht und stellt den Prüfschritt für das mehrschichtige Schaltungssubstrat dar.
  • Fig. 12 zeigt die Anordnung der Leiterbahnen auf der Trägerplatte des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes gemäß einem zweitten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Fig. 2 zeigt einen Hauptteil eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts mit einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Aufzeichnungsgerät weist einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf 1, eine Deckund eine Trägerplatte 2 und 3, die den Aufzeichnungskopf 1 bilden, parallel angeordnete Flüssigkeitsdurchlässe 5, die sich über die gesamte Aufzeichnungsbreite eines Aufzeichnungsblattes 4 (Fig. 3) erstrecken, und Wärmeerzeugungsbereiche 6 von elektrothermischen Wandlern auf. Die Tinte wird den Flüssigkeitsdurchlässen 5 aus einer gemeinsamen Tintenkammer 7 zugeführt. Ein Zwischenbehälter 8 ist zwischen einem Hauptbehälter 9 und einer Versorgungsleitung 10 angeordnet. Eine Aufzeichnungsblatt-Zufuhrvorrichtung weist einen Motor 12, der als eine von einer Steuerschaltstufe 11 gesteuerte Antriebsvorrichtung dient, eine von dem Motor 12 zum Zuführen des Aufzeichnungsblattes 4 gedrehte Walze 13 und ein Getriebe 14 zum Übertragen der Drehung von dem Motor 12 auf die Walze 13 auf. Eine flexible Leitung 15 dient zum Zuführen der Aufzeichnungssignale aus der Steuerschaltstufe 11 zu dem Aufzeichnungskopf 1. Ein elektrischer Verbinder 16 zum elektrischen Verbinden der flexiblen Leitung 15 mit der Trägerplatte 3 betrifft einen Teil der Erfindung, der nachstehend ausführlich beschrieben ist.
  • Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind Tintenausstoßöffnungen 17 derart angeordnet, daß sie die gesamte Breite des Aufzeichnungsblattes überdecken und an einem Ende der Flüssigkeitsdurchlässe 5 gebildet sind. Die Tintenausstoßöffnungen 17 und die Flüssigkeitsdurchlässe 5 werden von Wänden 18 gebildet, die sich von der Trägerplatte 3 weg erstrecken. Eine Klebeschicht 18a dient zum Ankleben der Deckplatte 2.
  • Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 4 die Anordnung der auf der Trägerplatte 3 des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes 1 ausgebildeten Leiterbahnen beschrieben. Der durch eine strichpunktierte Linie abgegrenzte oberste Teil ist ein mehrschichtiger Schaltungssubstrat-Abschnitt 3A und enthält Wärmeerzeugungsbereiche 6 (R1 bis Rm) der Heizwiderstände, die durch ein Verfahren hergestellt werden, das ähnlich einem Verfahren zum Herstellen von Halbleitern ist. Der Teil unterhalb der strichpunktierten Linie ist ein Schaltelement-Abschnitt 3B. Dieser weist gemeinsame Elektroden VH zum Anlegen einer Spannung an einen Wärmeerzeugungsbereich des Heizwiderstands 6 (R1 bis Rm) auf. Außerdem sind Signalleitungen S1 bis S5 und S1' bis S5' vorgesehen, die Ein- und Ausgabe-Anschlüsse an einem Rand der Kopfträgerplatte 3 aufweisen und neben integrierten Steuerschaltungen (IC1 bis ICn) angeordnet sind. Über die Signalleitungen werden verschiedene Signale wie Aufzeichnungsdaten, Signalübertragungs-Taktsignale, Zwischenspeicher-Signale, Übernahmesignale zur Multiplexsteuerung der integrierten Schaltungen oder Übertragungs-Taktsignale für die Multiplexsteuerung der integrierten Schaltungen übertragen. Außerdem sind Halbleiter-Masseanschlüsse GH für den Aufzeichnungsstrom vorgesehen, die an beiden Seiten der integrierten Steuerschaltungen angeordnet sind. Zwischen den Halbleiter-Masseanschlüssen GH befinden sich Anschlüsse zum Anlegen einer Steuerspannung VDD zum Betreiben der integrierten Steuerschaltungen (IC1 bis ICn). Fig. 5A, 5B und 5C stellen in einem vergrößerten Maßstab ein mehrschichtiges Schaltungssubstrat 3A dar und sind jeweils eine Draufsicht, eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A' in Fig. 5A und eine Schnittansicht entlang einer Linie B-B' in Fig. 5A. In dieser Figur bezeichnen 21 eine Heizwiderstandsschicht 6, die einen Wärmeerzeugungsbereich 6 bildet, 22 eine aus Aluminium hergestellte elektrische Leitung, die an den Wärmeerzeugungsbereich 6 des Heizwiderstands angeschlossen ist, 23 einen Isolationsfilm zum Schutz des Wärmeerzeugungsbereichs 6 und der Leitung 22 und 24 die gemeinsame Elektrode zum Anlegen der Aufzeichnungsspannung an den Wärmeerzeugungsbereich 6. Eine Anschlußfläche 25 dient zum Anschließen des Schaltelement-Abschnitts 3B und außerdem zum Prüfen der Leitungen 22 auf Unterbrechung oder Kurzschluß. Ein Prüfwiderstand 30 verbindet benachbarte Leitungen 22. Der Zweck des Prüfwiderstands 30 wird nachstehend beschrieben.
  • Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 6 bis 10 das Verfahren zum Herstellen des mehrschichtigen Schaltungssubstrats für den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf beschrieben.
  • Wie aus Fig. 6A und 6B ersichtlich ist, wird zunächst durch Kathodenzerstäubung auf der aus einer Silizium-Platte mit einem (durch Wärmeoxidation erzeugten) SiO&sub2;-Film hergestellten Trägerplatte 3 eine Heizwiderstandsschicht 21 aus HfB&sub2; gebildet. Als zweites wird auf die Heizwiderstandsschicht 21 eine Leiterbahnen bildende Aluminiumschicht 22A durch Kathodenzerstäubung aufgebracht. Als drittes werden durch eine Mustererzeugung unter Anwendung eines photolithographischen Verfahrens ein in Fig. 7A, 7B und 7C dargestelltes Muster und die Wärmeerzeugungsbereiche 6 sowie der Prüfwiderstand 30 wie in Fig. 8A bis 8C dargestellt hergestellt. Als viertes wird ein Isolationsfilm (aus SiO&sub2;) zum Schutz der Aluminium-Leiterbahnen 22 und des Wärmeerzeugungsbereichs 6 wie in Fig. 9A bis 9C dargestellt aufgebracht. Als fünftes werden wie in Fig. 10A bis 10C dargestellt durch Überzug mit Aluminium die gemeinsamen Elektroden 24 hergestellt.
  • Auf diese Weise wird auf der Trägerplatte 3 das in Schichten aufgebaute Schaltungssubstrat 3A hergestellt.
  • Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 11 die Prüfung des Substrats 3A auf unterbrochene Verbindungen und Kurzschlüsse beschrieben. Bei dieser Herstellungsphase kann, falls ein Kurzschluß oder eine unterbrochene Verbindung durch die Prüfung entdeckt wird, die Verbindung einer kurzgeschlossenen Leitung noch entfernt werden. Nachstehend wird die Prüfung beschrieben. Wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, dient die Aluminium- Leiterbahn 22 zum Verbinden des Wärmeerzeugungsbereichs 6 des Heizwiderstands 6 mit den integrierten Steuerschaltungen. An einem Ende derselben sind Anschlußflächen 25 (25-1 bis 25-n) vorgesehen, die auch zur Prüfung der Schaltung dienen. Der die benachbarten Leitungen verbindende Prüfwiderstand 30 hat jeweils einen Widerstandswert, der kein Übersprechen hervorruft und einen Kurzschluß oder dergleichen zwischen benachbarten Leitungen zuläßt. Dadurch erübrigen sich zwei große Anschlußflächen und es ist, wie aus dieser Figur ersichtlich, die Anzahl der Anschlußflächen 25 auf die Hälfte verringert, wodurch die Größe des Substrats dementsprechend verringert werden kann.
  • Nachstehend wird die Prüfung der Leiterbahnen 22 des Aufzeichnungskopfes beschrieben. Zunächst berühren Prüfspitzen P die Anschlußflächen 25-1 bis 25-N derart, daß die Widerstände zwischen den Anschlußflächen 25-1 und 25-2, dann zwischen 25- 2 und 25-3 usw. bis zwischen 25-(N-1) - 25-N gemessen werden. Die Messung des Widerstands zwischen den Anschlußflächen 25-1 und 25-2 nach Fig. 11 dient nur als repräsentatives Beispiel. Daraufhin wird der Mittelwert der Widerstände von einem Computer berechnet. Falls der gemessene Widerstand um mehr als ± 15 Ω von dem Mittelwert abweicht, wird die Leitung visuell untersucht. Falls ein Kurzschluß gefunden wird, wird der kutzgeschlossene Abschnitt durch einen Laserstrahl oder dergleichen aufgeschnitten. Daher braucht selbst bei Auftreten eines Kurzschlusses das Substrat nicht ausgesondert zu werden, sondern kann verwendet werden.
  • Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 12 ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die an den Wärmeerzeugungsbereich 6 angeschlossenen Leiterbahnen 22, die an die Leiterbahnen 22 angeschlossenen Anschlußflächen 25 und die den Heizwiderstand steuernde integrierte Schaltung durch ein "Flip-Chip"-System mit Anschlußflächen 26 verbunden, die auch auf derselben Trägerplatte angeordnet sind. Fig. 12 zeigt die Leiterbahnen, wenn ein Kurzschluß oder eine unterbrochene Verbindung auf dem Substrat erfaßt wird. In dieser Figur stellt ein durch gestrichelte Linien umfaßter Abschnitt 40 einen Raum auf der Trägerplatte 3 zum Aufnehmen der nicht dargestellten integrierten Steuerschaltungen dar. In diesem Raum werden die Leiterbahnen 22 an die Wärmeerzeugungsbereiche der Heizwiderstände angeschlossen. Bezugszeichen 41 bezeichnet Masseanschlüsse für die integrierten Steuerschaltungen. Die Prüfung wird durchgeführt, indem eine Prüfspitze nacheinander mit den Anschlußflächen 25 jedes Blocks verbunden wird. Die Meßergebnisse werden auf die vorstehend beschriebene Weise ausgewertet.
  • Wie bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben, wird der Prüfwiderstand vorzugsweise so angeordnet, daß er nach der Herstellung des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes unter dem die Wand des Tintendurchlasses bildenden Abschnitt liegt. Der Grund ist darin zu sehen, daß der Prüfwiderstand während des Betriebs des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes Wärme erzeugen kann, wenn auch in geringem Menge. Durch den vorstehend beschriebenen Aufbau hat die erzeugte Wärme keinen direkten Einfluß auf die Tinte. Andererseits ist die von den Prüfwiderständen erzeugte Wärme in manchen Fällen zum Vergleichmäßigen der Wärmeverteilung in der Reihe der Ausstoßöffungen in dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit mehreren Ausstoßöffnungen wirkungsvoll. In dieser Hinsicht ist die Erfindung besonders vorteilhaft für einen Vollzeilen-Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit mehreren, vorzugsweise 1000 oder mehr oder besser 2000 oder mehr Ausstoßöffnungen.
  • Wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben wird hinsichtlich der Herstellung und des Wärmeausgleichs der Prüfwiderstand vorzugsweise derart angeordnet, daß er die benachbarten Elektroden in der Nähe des Abschnitts verbindet, an dem die Elektroden gewendet sind. Bei Speisung von mehreren Heizwiderständen mit Signalen zum Ausstoßen der Tinte durch die Ausstoßöffnungen ist das aufeinanderfolgende Anlegen der Signale hinsichtlich des Wärmeausgleichs mit dem Prüfwiderstand dem gleichzeitigen Anlegen der Signale an die mehreren Widerstände vorzuziehen.
  • Die Erfindung ist insbesondere zur Anwendung in einem Bläschenstrahl-Aufzeichnungskopf und -Aufzeichnungsgerät geeignet, der bzw. das von Canon Kabushiki Kaisha, Japan, entwickelt wurde. Dadurch sind Bildelemente mit hoher Dichte und die hohe Auflösung der Aufzeichnung ermöglicht.
  • Der typische Aufbau und das Arbeitsprinzip sind vorzugsweise die in den US-Patenten Nr. 4.723.129 und 4.740.796 offenbarten. Das Prinzip kann sowohl auf ein sogenanntes Anforderungs-Aufzeichnungssystem als auch auf ein kontinuierliches Aufzeichnungssystem angewandt werden. Es ist jedoch besonders für die Anforderungs-Ausführungsform geeignet, weil das Prinzip derart beschaffen ist, daß zumindest ein Steuersignal an einen elektrothermischen Wandler angelegt wird, der an einem Flüssigkeits- (Tinte-) Aufnahmeblatt oder einem Flüssigkeitsdurchlaß angeordnet ist, wobei das Steuersignal zum Erzeugen eines schnellen Temperaturanstiegs über eine Abweichung von einem Siedepunkt zur Bläschenbildung hinaus ausreicht, durch den die Wärmeenergie durch den elektrothermischen Wandler zum Filmsieden an dem Wärmeerzeugungsbereich des Aufzeichnungskopfes geliefert wird, wodurch ein Bläschen in der Flüssigkeit (Tinte) erzeugt werden kann, das jeweils einem Steuersignal entspricht. Durch das Erweitern und Schrumpfen des Bläschens wird die Flüssigkeit (Tinte) durch eine Ausstoßöffnung zum Erzeugen zumindest eines Tröpfchens ausgestoßen. Das Steuersignal sollte Impulsform haben, weil dann das Erweitern und Schrumpfen des Bläschens augenblicklich bewirkt werden können, weshalb die Flüssigkeit (Tinte) schnell ausgestoßen wird. Das impulsförmige Steuersignal ist vorzugsweise dasjenige, das in den US-Patenten Nr. 4.463.359 und 4.345.262 offenbart ist. Darüber hinaus ist die Temperaturanstiegsrate der Heizfläche vorzugsweise diejenige, die in dem US-Patent Nr. 4.313.124 offenbart ist.
  • Der Aufbau des Aufzeichnungskopfes kann wie derjenige sein, der in den US-Patenten Nr. 4.558.333 und 4.459.600 offenbart ist, bei dem, zusätzlich zu der in den vorstehenden Patenten erwähnten Anordnung der Kombination der Ausstoßöffnungen, Flüssigkeitsdurchlässe und der elektrothermischen Wandler der Wärmeerzeugungsbereich an einem gekrümmten Abschnitt angeordnet ist. Außerdem kann die Erfindung bei der Anordnung, die in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 123670/1984 offenbart ist, bei der ein gemeinsamer Schlitz als Ausstoßöffnung von mehreren elektrothermischen Wandlern benutzt wird, und bei der Anordnung angewandt werden, die in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 138461/1984 offenbart ist, bei der entsprechend dem Ausstoßabschnitt eine Öffnung zum Absorbieren der Druckwelle der Wärmeenergie ausgebildet ist. Deshalb bewirkt die Erfindung das Durchführen einer Aufzeichnung sicher und sehr effektiv unabhängig von der Art des Aufzeichnungskopfes.
  • Die Erfindung kann insbesondere bei einem sogenannten Vollzeilen-Aufzeichnungskopf mit einer der maximalen Aufzeichnungsbreite entsprechenden Breite angewandt werden. Ein derartiger Aufzeichnungskopf kann einen einzelnen Aufzeichnungskopf oder mehrere Aufzeichnungsköpfe aufweisen, die zum Abdecken der gesamten Breite miteinander kombiniert sind.
  • Darüber hinaus kann die Erfindung bei einem Seriell-Aufzeichnungskopf, bei dem der Aufzeichnungskopf auf dem Hauptaufbau befestigt ist, bei einem Aufzeichnungskopf mit auswechselbaren integrierten Schaltungen, der mit dem Hauptgerät elektrisch verbunden ist und dadurch mit Tinte versorgt werden kann, daß er in den Hauptaufbau eingebaut wird, und bei einem Patronen-Aufzeichnungskopf angewandt werden, der mit einem Tintenbehälter eine Einheit bildet.
  • Für den Vorbereitungsvorgang sind Regenerier- und Hilfsvorrichtungen vorteilhaft, da sie die Auswirkungen der Erfindung weiter stabilisieren können. Als derartige Vorrichtungen gibt es Abdeckvorrichtungen für den Aufzeichnungskopf, Reinigungsvorrichtungen hierfür, Druck- oder Saugvorrichtungen, Vorheizvorrichtungen für den elektrothermischen Ausstoß-Wandler oder eine Kombination aus dem elektrothermischen Ausstoß- Wandler und einem zusätzlichen Heizelement und eine Vorrichtung für ein Vor-Ausstoßen außerhalb des Aufzeichnungsvorgangs, das diesen stabilisieren kann.
  • Die Ausführungsform des einbaubaren Aufzeichnungskopfes kann einzeln mit einer einzelnen Farbtinte sein oder aus mehreren Aufzeichnungsköpfen mit mehreren Tintenmaterialien mit unterschiedlicher Aufzeichnungsfarbe oder -dichte bestehen. Die Erfindung kann besonders wirksam bei einem Gerät mit zumindest einer Einfarb-Betriebsart hauptsächlich mit schwarzer Farbe, einer Mehrfarb-Betriebsart mit Tintenmaterialien verschiedener Farben und einer Vollfarb-Betriebsart durch Farbmischung angewandt werden. Dabei kann das Gerät als eine einzige Aufzeichnungseinheit ausgebildet sein oder aus einer Kombination mehrerer Aufzeichnungsköpfe bestehen.
  • Außerdem war die Tinte bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel flüssig. Sie kann jedoch auch aus einem Tintenmaterial bestehen, das sich bei Zimmertemperaturen oder darunter verfestigt und bei Zimmertemperaturen verflüssigt. Da bei dem Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem die Tintentemperatur zum Stabilsieren der Tintenviskosität und damit des Tintenausstoßes innerhalb eines Bereichs von 30 ºC bis 70 ºC gesteuert wird, ist die Tinte bei einem gewöhnlichen Aufzeichnungsgerät dieser Ausführungsform derart beschaffen, daß sie innerhalb des Temperaturbereichs flüssig ist, wenn das Aufzeichnungssignal angelegt wird. Darüber hinaus wird der Temperaturanstieg durch die Wärmeenergie beim Zustandswechsel der Tinte vom festen in den flüssigen Aggregatzustand durch ihren Verbrauch oder dadurch verhindert, daß das zurückgebliebene Tintenmaterial verfestigt und zum Verhindern des Verdunstens der Tinte verwendet wird. In beiden Fällen kann durch das Anlegen des Aufzeichnungssignals, das Wärmeenergie erzeugt, die Tinte verflüssigt und die verflüssigte Tinte ausgestoßen werden. Die Verfestigung der Tinte kann zu dem Zeitpunkt beginnen, zu dem es das Aufzeichnungsmaterial erreicht. Die Erfindung kann bei einem solchen Tintenmaterial angewandt werden, das durch Zuführen von Wärmeenergie verflüssigt wird. Ein derartiges Tintenmaterial kann als flüssiges oder festes Material in auf einem porösen Blatt ausgebildeten Durchgangslöchern oder Vertiefungen vorgesehen sein, das in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 56847/1979 und 71260/1985 offenbart ist. Das Blatt wird den elektrothemischen Wandlern gegenüber gesetzt. Das wirksamste Verfahren für die vorstehend beschriebenen Tintenmaterialien ist das Filmsiedeverfahren.
  • Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät kann als Ausgabe-Endgerät eines Informationsverarbeitungs-Geräts wie eines Computers oder dergleichen, ein mit einem Bildleser oder dergleichen kombiniertes Kopiergerät oder ein Faksimile-Gerät mit Informations-Sende- und Empfangsmöglichkeit verwendet werden.
  • Wie vorstehend beschrieben ist ein Widerstand zwischen benachbarten Leiterbahnen zur Spannungsversorgung an Wärmeerzeugungsbereichen vorgesehen, weshalb große Anschlußflächen zur Prüfung der Schaltung nicht mehr benötigt werden. Infolgedessen können sowohl die Größe der Trägerplatte als auch deren Kosten verringert werden. Durch Messung des Widerstands zwischen benachbarten Leiterbahnen init Hilfe des Prüfwiderstands können ein Kurzschluß oder eine unterbrochene Verbindung leicht entdeckt werden. Dies ermöglicht eine Reparatur von Erzeugnissen, die andernfalls hätten ausgesondert werden müssen. Daher kann die Produktionsmenge wesentlich gesteigert werden.

Claims (21)

1. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit
mehreren Ausstoßöffungen (17) zum Ausstoßen von Tinte,
einer entsprechenden Anzahl von Heizwiderständen (6), die entsprechend den Ausstoßöffnungen (17) angeordnet sind,
Heizwiderständen (6) entsprechend den Ausstoßöffnungen (17),
Elektroden (22), die an die entsprechenden Heizwiderstände (17) angeschlossen sind, und
Prüfwiderständen (30), die zur elektrischen Durchgangsprüfung benachbarte Elektroden (22) miteinander verbinden.
2. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei die Prüfwiderstände und die Heizwiderstände auf demselben Substrat ausgebildet sind.
3. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei die Elektrode zwei Abschnitte aufweist, zwischen denen der Heizwiderstand eingefaßt ist, wobei ein Abschnitt gewendet angeordnet ist und der Prüfwiderstand an die benachbarten Elektroden in der Nähe des Abschnitts angeschlossen ist, an dem die Elektrode gewendet angeordnet ist.
4. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei die Elektrode zwei Abschnitte aufweist, zwischen denen der Heizwiderstand eingefaßt ist, wobei die Breite eines Endes eines Abschnitts der Elektrode im wesentlichen gleich der Breite des anderen Abschnitts und die Breite des anderen Endes des anderen Abschnitts der Elektrode größer als die des anderen ist.
5. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei Wärmeerzeugungsbereiche der Heizwiderstände in einer Zeile angeordnet sind.
6. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei die Ausstoßöffungen sich über eine gesamte Aufzeichnungsbreite erstrecken.
7. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei der Prüfwiderstand unter einem Material angeordnet ist, das eine Wand zum Abgrenzen eines mit der Ausstoßöffnung in Verbindung stehenden Durchlasses bildet.
8. Substrat für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, das
mehrere Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte,
eine entsprechende Anzahl von Heizwiderständen, die entsprechend den Ausstoßöffnungen angeordnet sind,
Heizwiderstände entsprechend den Ausstoßöffnungen,
Elektroden, die an die entsprechenden Heizwiderstände angeschlossen sind, und
Prüfwiderstände aufweist, die zur elektrischen Durchgangsprüfung benachbarte Elektroden miteinander verbinden.
9. Substrat nach Anspruch 8, wobei die Prüfwiderstände und die Heizwiderstände auf demselben Substrat ausgebildet sind.
10. Substrat nach Anspruch 8, wobei die Elektrode zwei Abschnitte aufweist, zwischen denen der Heizwiderstand eingefaßt ist, wobei ein Abschnitt gewendet angeordnet ist und der Prüfwiderstand an die benachbarten Elektroden in der Nähe des Abschnitts angeschlossen ist, an dem die Elektrode gewendet angeordnet ist.
11. Substrat nach Anspruch 8, wobei die Elektrode zwei Abschnitte aufweist, zwischen denen der Heizwiderstand eingefaßt ist, wobei die Breite eines Endes eines Abschnitts der Elektrode im wesentlichen gleich der Breite des anderen Abschnitts und die Breite des anderen Endes des anderen Abschnitts der Elektrode größer als die des anderen ist.
12. Substrat nach Anspruch 8, wobei Wärmeerzeugungsbereiche der Heizwiderstände in einer Zeile angeordnet sind.
13. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit
einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der mehrere Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, eine entsprechende Anzahl von Heizwiderständen, die entsprechend den Ausstoßöffnungen angeordnet sind, Heizwiderstände entsprechend den Ausstoßöffnungen, Elektroden, die an die entsprechenden Heizwiderstände angeschlossen sind, und Prüfwiderstände aufweist, die zur elektrischen Durchgangsprüfung benachbarte Elektroden miteinander verbinden, und
einer Zufuhrvorrichtung zum Zuführen von Aufzeichnungsmaterial, auf das aus den Ausstoßöffungen die Tinte ausgestoßen wird.
14. Gerät nach Anspruch 13, wobei Signale nacheinander über die Elektroden an die Heizwiderstände angelegt werden.
15. Prüfverfahren für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, das
das Bereitstellen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes, der mehrere Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, eine entsprechende Anzahl von Heizwiderständen, die entsprechend den Ausstoßöffnungen angeordnet sind, Heizwiderstände entsprechend den Ausstoßöffnungen, Elektroden, die an die entsprechenden Heizwiderstände angeschlossen sind, und Prüfwiderstände aufweist, die zur elektrischen Durchgangsprüfung benachbarte Elektroden miteineinander verbinden, und
das Erfassen des elektrischen Widerstands zwischen durch den Prüfwiderstand verbundenen Elektroden zur elektrischen Durchgangsprüfung umfaßt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei nach dem Prüfschritt der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf abhängig von einem Prüfergebnis repariert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei bei der Reparatur ein kurzgeschlossener Abschnitt der Schaltung durch einen Laserstrahl aufgeschnitten wird.
18. Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes, das
das Herstellen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes, der mehrere Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, eine entsprechende Anzahl von Heizwiderständen, die entsprechend den Ausstoßöffnungen angeordnet sind, Heizwiderstände entsprechend den Ausstoßöffnungen, Elektroden, die an die entsprechenden Heizwiderstände angeschlossen sind, und Prüfwiderstände aufweist, die zur elektrischen Durchgangsprüfung benachbarte Elektroden miteinander verbinden,
das Erfassen des elektrischen Widerstands zwischen durch den Prüfwiderstand verbundenen Elektroden zur elektrischen Durchgangsprüfung und
das Herstellen von Tintendurchlässen auf dem Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf umfaßt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Durchlaß nach dem Prüfen unter Verwendung des Prüfwiderstands und der von einem Prüfergebnis abhängigen Reparatur hergestellt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei bei der Reparatur ein kurzgeschlossener Abschnitt durch einen Laserstrahl aufgeschnitten wird.
21. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit mehreren Tintenausstoßöffnungen, einer elektrisch erregbaren Vorrichtung für jede Öffnung zum Auslösen des Tintenausstoßes aus derselben und zumindest einem zwischen die beiden elektrisch erregbaren Vorrichtungen geschalteten Prüfwiderstand.
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