GEBIET DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
Tintenstrahlaufzeichnungskopf-Substrat und auf einen
Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einem solchen Substrat.
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Ein in einem Tintenstrahlaufzeichnungssystem verwendeter
Aufzeichnungskopf weist im allgemeinen eine Vielzahl von
feinen Ausstoßauslässen (Öffnungen) zum Ausstoßen von
Tinte, mit den Öffnungen in Verbindung stehende
Tintenkanäle, eine gemeinsame Kammer zum Zuführen von Tinte in
die jeweiligen Tintenkanäle und
Ausstoßenergie-Erzeugungselemente auf, die entsprechend den Tintenkanälen angeordnet
sind.
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Um die Vielzahl von, insbesondere eine große Anzahl an
Öffnungen mit einer hohen Positionsgenauigkeit anzuordnen,
ist zum Beispiel das folgende Herstellungsverfahren
bekannt. Die Anzahl an Ausnehmungen zum Bilden der
Tintenkanäle wird mittels eines lichtempfindlichen Harzes auf
einem Substrat ausgebildet. Ein anderes Substrat (obere
Platte) wird mit der mit Ausnehmungen versehenen Fläche
verbunden, um die Tintenkanäle zu schaffen, wodurch die
Anzahl an Öffnungen mit einer guten Positionsgenauigkeit
angeordnet wird.
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Es ist bekannt, daß auf dem Substrat eine Einrichtung
geschaffen ist, um die Kennzeichnung zur Identifizierung
von jedem der Energieerzeugungselemente (elektrothermischen
Wandler) zu erlauben, um eine Qualitätskontrolle und eine
Beobachtung der Änderung nach Überprüfung und Reparatur,
während des Herstellungsschritts oder nach der Herstellung
des Tintenstrahlaufzeichnungskopf-Substrats und des
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit einem solchen Substrat zu
ermöglichen, wobei die Anzahl, insbesondere die große
Anzahl an elektrothermischen Wandlern den Öffnungen
entsprechend auf einem Tragelement angeordnet ist.
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Wie zum Beispiel in Fig. 1 gezeigt ist, sind in
regelmäßigen Abständen (in Fig. 1 jeweils alle 16-Elektroden)
Bezugselektroden mit einer abgeschnittenen Ecke 3-1
geschaffen, wodurch jeder der elektrothermischen Wandler
identifiziert werden kann.
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Bei einem anderen Verfahren werden, wie in Fig. 2 gezeigt
ist, repräsentative Identifikationszahlen (Bezugszahlen)
angebende numerische Zeichen während eines
fotolithografischen Prozesses auf festgelegte Positionen geschrieben.
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Bei dem in Fig. 1 gezeigten Verfahren gibt es das Problem,
daß, wenn die große Anzahl an elektrothermischen Wandlern
mit einer hohen Dichte angeordnet sind, es nicht einfach
ist, die Anordnung einer Bezugszahlenelektrode korrekt und
schnell zu erfahren, so daß eine korrekte Überprüfung nicht
in einer kurzen Zeit möglich ist.
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Bei dem in Fig. 2 gezeigten Verfahren liegt das Problem
vor, daß es eine Begrenzung bei der Reduzierung der Größe
des numerischen Zeichens gibt, und es ist deshalb nicht
geeignet, wenn die elektrothermischen Wandler mit einer
hohen Dichte angeordnet sind.
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Wenn die wärmeerzeugenden Widerstände zum Beispiel mit
einer Dichte von höher als 400 dpi (Punkt pro Zoll)
angeordnet sind, und wenn die numerischen Zeichen
dementsprechend verkleinert sind, sind die numerischen Zeichen
nicht einfach zu lesen, wenn sie eine Bedienungsperson
durch ein vergrößerndes optisches System betrachtet oder
wenn sie unter Anwendung einer CCD (ladungsgekoppeltes
Schaltelement) -Kamera, eines optischen Mikroskops und
eines Computers automatisch gelesen werden.
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Der mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens
hergestellte Aufzeichnungskopf kann nach der Herstellung an der
Öffnung und den Abschnitten um diese herum geprüft werden,
um den Tintenausstoß o. dgl. zu überprüfen.
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Diese Überprüfung wird für jede der Öffnungen ausgeführt.
Wenn eine Unregelmäßigkeit entdeckt wird, wird das der
Öffnung zugeordnete Ausstoßenergie-Erzeugungselement mit
Energie versorgt, um die Tinte auszustoßen, und der
Tintenausstoß und der auf dem Aufzeichnungsmedium abgelagerte
Tintenpunkt werden weiter im Detail überprüft. Außerdem
wird die Öffnung mit der Unregelmäßigkeit identifiziert, um
Maßnahmen gegen die Unregelmäßigkeit zu ergreifen.
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Wenn die Öffnung durch Betrachtung identifiziert wird,
entstehen die folgenden Probleme.
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Bei der Betrachtung der Öffnungen werden diese von einem
Endabschnitt aus gezählt, und deshalb kann die Öffnung
fehlerhaft identifiziert werden. Außerdem ist eine lange
Zeitdauer notwendig, um sie zu identifizieren, mit dem
Ergebnis, daß die Kosten für den Überprüfungsvorgang erhöht
werden.
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Das U.S.-Patent 4.740.800 offenbart einen
Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf mit einer Vielzahl von
Ausstoßöffnungen, durch welche Flüssigkeit ausgestoßen wird, einer
Vielzahl von elektrothermischen Wandlerelementen, die
jeweils entsprechend für jede Ausstoßöffnung geschaffen
sind und thermische Energie erzeugen, die zum Ausstoßen der
Flüssigkeit verwendet wird, wobei die elektrothermischen
Wandlerelemente eine wärmebeständige Schicht, die auf einem
Substrat geschaffen ist, und eine elektrisch leitfähige
Schicht aufweisen, um mindestens einen Satz von elektrisch
mit der wärmebeständigen Schicht verbundenen Elektroden
auszubilden, und einer Ersatzheizeinrichtung, die
angrenzend einer Gruppe von vielen Elementen der wärmebeständigen
Schicht geschaffen ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein
Tintenstrahlaufzeichnungskopf-Substrat ein Tragelement, eine Vielzahl von
elektrothermischen Wandlern, die Wärmeerzeugungselemente
und mit diesen elektrisch verbundene Elektroden aufweisen,
und Identifikationsmarken zur einfachen Identifikation von
jedem der elektrothermischen Wandler auf, dadurch
gekennzeichnet, daß die Identifikationsmarke einen
Informationskode aufweist, der eine binär kodierte Dezimalzahl
repräsentiert und angrenzend der elektrothermischen Wandler
angeordnet ist.
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Die bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete
Identifikationsmarke zeigt die Zahl durch eine Punktanordnung auf
einer festgelegten Fläche an und kann deshalb einfach auf
einer kleinen Fläche ausgebildet werden und kann außerdem
bei der Betrachtung und bei der automatischen Überprüfung
leicht gelesen werden. Die Identifikationsmarke kann durch
eine einfache Prozeßschrittänderung, zum Beispiel durch
Hinzufügen eines Musters für die Erzeugung der
Identifikationsmarke zu der Belichtungsmaske leicht in der korrekten
Position ausgebildet werden, wenn zum Beispiel unter
Anwendung der Fotolithografie das Muster für die Elektrode
ausgebildet wird und der wärmeerzeugende Widerstand den
elektrothermischen Wandler bildet.
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Das Material zum Ausbilden der Identifikationsmarke und das
Verfahren zur Herstellung sind jedoch nicht auf die
vorhergehend genannten eingeschränkt und verschiedene Verfahren
sind anwendbar.
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Wenn die Identifikationsmarke unter Anwendung einer
Elektrodenschicht und einer wärmeerzeugenden Widerstandsschicht
ausgebildet wird, genügt es, wenn die Materialien
derartigger Schichten unterschiedliche Brechzahlen aufweisen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die
Marken jeweils nach einer festgelegten Anzahl von
Ausstoßauslässen auf der Ausstoßfläche geschaffen, auf welcher die
Vielzahl von Ausstoßauslässen ausgerichtet ist, wodurch die
Position des Ausstoßauslasses auf der Basis der Markierung
abgezählt werden kann, so daß der Ausstoßauslaß einfach
identifiziert werden kann.
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Beim Ausbilden der Marke während des Herstellungsprozesses
der Tintenkanäle und der Tintenausstoßauslässe innerhalb
des Aufzeichnungskopf-Herstellungsprozesses kann die
Positionsbeziehung zu dem Ausstoßauslaß korrekt realisiert
werden und außerdem wird der Tintenausstoß nicht durch die
Schaffung der Marken beeinflußt.
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Die Ausführung der Erfindung wird im folgenden durch
Beispiele und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 und 2 sind Draufsichten von herkömmlichen Substraten
gemäß dem Stand der Technik.
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Fig. 3 ist eine Draufsicht eines Hauptteils des
Tintenstrahlaufzeichnungskopf-Substrats gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 4A ist eine teilweise geschnittene Ansicht entlang
einer Linie B-B in Fig. 3.
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Fig. 4B ist eine teilweise geschnittene Ansicht entlang
einer Linie A-A in Fig. 3.
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Fig. 5A - 5F sind Draufsichten eines Beispiels einer
Identifikationsmarke.
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Fig. 6A ist eine perspektivische Ansicht eines
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes einschließlich des Substrats
gemäß Fig. 3.
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Fig. 6B ist eine teilweise geschnittene Ansicht entlang
eines Tintenkanals des Aufzeichnungskopfes gemäß Fig. 6A.
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Fig. 7 und 9 sind Draufsichten, die andere Beispiele von
Anordnungen der Identifikationsmarken veranschaulichen.
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Fig. 8A - 8F und Fig. 10A - 10D sind Draufsichten von
anderen Beispielen der Identifikationsmarken.
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Fig. 11 ist eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel der
Identifikationsmarken-Anordnung zeigt.
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Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 13A - 13E sind perspektivische Ansichten, die ein
Beispiel einer Tintenstrahlaufzeichnungskopf-Herstellung
zeigen.
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Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 15 ist eine etwas schematisierte perspektivische
Ansicht, die einen Hauptteil einer Tintenstrahlvorrichtung
zeigt, die mit dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der
vorliegenden Erfindung versehen ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1
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Wie in Fig. 3, 4A und 48 gezeigt ist weisen die
Tintenstrahlaufzeichnungskopf-Substrate bei diesem
Ausführungsbeispiel ein Tragelement 1 auf, auf welchem eine große
Anzahl von elektrothermischen Wandlern in einer gewünschten
Dichte angeordnet sind. Jeder der elektrothermischen
Wandler weist einen wärmeerzeugenden Widerstand 2a und mit dem
wärmeerzeugenden Widerstand 2a elektrisch verbundene
Elektroden 3a und 3b auf, wobei der wärmeerzeugende Widerstand
2a durch eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht 2 zwischen
Elektrodenschichten gebildet ist, um einen wärmeerzeugenden
Abschnitt zu bilden, der durch Zufuhr von elektrischer
Energie Wärme erzeugt. Identifikationszahlen
repräsentierende Identifikationsmarken 4 werden entsprechend den
elektrothermischen Wandlern oberhalb (angrenzend einer
Seite des Substrats) ausgebildet.
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Wie in Fig. 4A und 4B gezeigt ist, wird die
Identifikationsmarke 4 entsprechend der Identifikationszahl durch
hervorstehende Punkte 4-1 gebildet, die durch die
Elektrodenschicht auf der unteren Schicht 4-2 geschaffen sind,
welche die wärmeerzeugende Widerstandsschicht bildet.
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Da die wärmeerzeugende Widerstandsschicht und die
Elektrodenschicht verschiedene Brechzahlen haben, werden
die Punkte 4-1 von der unteren Schicht 4-2 unterschieden.
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Wie in Fig. 5A - 5F gezeigt ist, repräsentiert die obere
Zeile der Identifikationsmarke 4, von oben gesehen (die
Zeile (5)), die Zahl der Zehner, und die untere Zeile (die
Zeile (6)) repräsentiert die Zahl der Einer. Die Spalten
(1) - (4) repräsentieren die Zahl im binären System, wobei
die Stelle von Spalte (1) zu Spalte (4) ansteigt. Das
Vorhandensein des Punktes 4-1 in den Spalten (1) - (4)
bedeutet "1" im binären System, wohingegen dessen
Abwesenheit im binären System "0" bedeutet.
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Die Identifikationsmarke in Fig. 5A bedeutet zum Beispiel
"0001" in den Einern und "0001" in den Zehnern, und deshalb
bedeutet sie im Dezimalsystem "11".
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Bei der Identifikationsmarke in Fig. 5B ist die Zahl der
Einer im binären System "0010" und die Zahl der Zehner ist
im binären System "0010", und deshalb bedeutet sie im
Dezimalsystem "22".
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Fig. 5C - 5F bedeuten jeweils in ähnlicher Weise "44",
"88", "34" und "51".
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Die Identifikationsmarke 4 kann ausgebildet werden, wenn
die elektrothermischen Wandler durch Formen der
wärmeerzeugenden Widerstandsschicht und der Elektrodenschicht
ausgebildet werden, die auf das Tragelement 1 geschichtet
werden. Dies wird durch das Übriglassen der geeigneten
Abschnitte der Schichten auf dem Tragelement als eine
festgelegte Anordnung der unteren Schicht 4-2 und als die
Punkte 4-1 in den vorbestimmten Positionen auf der unteren
Schicht realisiert.
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Wenn die wärmeerzeugende Widerstandsschicht und die
Elektrodenschicht unter Anwendung des fotolithografischen
Prozesses ausgebildet werden, können die
Identifikationsmarken gleichzeitig mit der Herstellung des
elektrothermischen Wandlers einfach durch Hinzufügen des
Identifikationsmarken-ausbildenden Musters in die Belichtungsmaske
ausgebildet werden.
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Das Tragelement 1, der wärmeerzeugende Widerstand 2A und
die Elektroden 3A und 3B können aus in der Regel
verwendetem Material hergestellt werden.
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Die Ausführungsform der Identifikationsmarke 4,
insbesondere die Ausführungsformen der Punkte 4-1 und der unteren
Schicht 4-2 sind nicht auf die in den Figuren
veranschaulichten eingeschränkt, sondern können verschiedene Formen
aufweisen. Der Punkt 4-1 kann zum Beispiel die Form eines
Kreises o. dgl. haben.
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Auf dem Substrat mit dem vorhergehend beschriebenen Aufbau
werden mittels eines herkömmlichen Verfahrens, welches im
folgenden beschrieben wird, Tintenkanäle und
Ausstoßauslässe o. dgl. entsprechend den wärmeerzeugenden
Widerständen 2a ausgebildet, wodurch ein
Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der zum Beispiel den in Fig. 6A und 6B gezeigten
Aufbau hat, geschaffen werden kann.
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Die Materialien der verschiedenen Teile des
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes können die normalerweise verwendeten
Materialien sein.
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Durch die Schaffung der vorhergehend beschriebenen
Identifikationsmarken kann die korrekte Identifikationszahl von
jedem der elektrothermischen Wandler während der
Überprüfung nach dem Energiezufuhrtest für das Substrat oder
während der Überprüfung nach dem Drucktest für den
Tintenstrahlaufzeichnungskopf ohne Schwierigkeit schnell
festgestellt werden.
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Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit dem in Fig. 6A und 68
gezeigten Aufbau ist konkret mittels des Verfahrens
hergestellt worden, welches im folgenden beschrieben wurde. Die
Identifikationszahl ist für jeden der elektrothermischen
Wandler einfach durch Betrachtung des Tintenkanals 9 von
der Ausstoßauslaß 8 - Seite her mittels eines
Metallmikroskops oder mittels eines Stereomikroskops festgestellt
worden.
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Das Substrat 1 ist eine Siliziumplatte, die eine durch
Wärmeoxidation geschaffene Oberflächenschicht aus SiO&sub2; hat
(die Schichtdicke beträgt 2,75 um). Auf dem Tragelement 1
wird als die wärmeerzeugende Widerstandsschicht durch
Vorspannungsbestäuben eine HfB&sub2;-Schicht mit einer
Schichtdicke von 0,13 um ausgebildet, und auf die HfB&sub2;-Schicht
wird als die Elektrodenschicht 3 durch
Vorspannungsbestäuben eine Al-Schicht mit einer Schichtdicke 0,55 um
geschichtet.
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Durch den Formungsprozeß unter Anwendung der
Fotolithografietechnik werden die Elektroden 3a und 3b (Zeilenbreite
von 26 um), die wärmeerzeugende Widerstandsschicht 2a (100
um x 20 um mit einem Abstand von 63,5 um) und
Identifikationsmarken 4 (14 um x 28 um bei der unteren Schicht 4-2 und
7 um x 7 um beim Punkt 4-1) durch das Übriglassen der
Schichten auf dem Tragelement 1 in der in Fig. 3, 4A und 48
gezeigten Ausführungsform ausgebildet.
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Zumindest an jenen Abschnitten der Elektroden 3a und 3b und
des wärmeerzeugenden Widerstands 2a, welche sich direkt
unterhalb des Tintenkanals oder der Tintenkammer befinden,
wird mittels Vorspannungsbestäuben eine Schutzschicht aus
SiO&sub2; mit einer Dicke von 1,9 um ausgebildet.
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Die die Tintenkanäle 9 und die Tintenkammer (nicht gezeigt)
bildenden Wände werden unter Anwendung des Fotolithografie-
Verfahrens durch eine gehärtete Schicht aus Epoxidharz
ausgebildet. Eine obere Platte 6 ist auf diese gefügt, um
den Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit dem in Fig. 6A und 6B
gezeigten Aufbau zu schaffen.
Ausführungsbeispiel 2
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Wie in Fig. 7, 8A - 8F gezeigt ist, können durch Hinzufügen
einer Zeile (5), welche die Zahl der Hunderter bedeutet,
dreistellige Dezimalzahlen dargestellt werden. Somit wird
verständlich, daß die Figuren 8A - 8F "1", "64", "128",
"448", "834" und "906" bedeuten. Es ist verständlich, daß
durch Erhöhen der Anzahl von Zeilen für die Punkte 4-1 eine
größere Anzahl von Zahlen dargestellt werden können.
Ausführungsbeispiel 3
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Die in Fig. 9, 10A - 10D gezeigte Identifikationsmarke wird
durch zwei Markenelemente gebildet, die jeweils zwei Zeilen
aufweisen, wodurch insgesamt vier Zeilen geschaffen werden,
um die Anzahl der Hunderter darzustellen. Wie somit
verständlich wird, bedeuten Fig. 10A - 10D "1", "1822", "1280"
und "4736".
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Wenn die in Fig. 9 gezeigte Identifikationsmarke benutzt
wird, können die zwei Identifikationsmarken in Abhängigkeit
von der Dichte der elektrothermischen Wandler oberhalb
einer Vielzahl von elektrothermischen Wandlern ausgebildet
werden. In diesem Fall kann durch das Abschneiden einer
Ecke der Elektrode, um das Muster 11 zu bilden, deutlich
gemacht werden, welcher elektrothermische Wandler der
Identifikationsmarke entspricht.
Ausführungsbeispiel 4
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Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen 1 - 3 ist die
Richtung, in welcher die Tinte in den Tintenkanal in die
Position entsprechend dem wärmeerzeugenden Widerstand
zugeführt wird, im wesentlichen die gleiche, wie die Richtung,
in welcher die Tinte durch den Ausstoßauslaß ausgestoßen
wird. Wenn die Richtungen unterschiedlich sind, zum
Beispiel wenn die Richtungen rechte Winkel bilden, kann die
Identifikationsmarke 4 zum Beispiel in einer in Fig. 11
gezeigten Position angeordnet sein.
Ausführungsbeispiel 5
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Mit Bezug auf Fig. 12 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel
beschrieben. Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes eines sogenannten
Vollzeilentyps, der mittels eines Herstellungsverfahrens gemäß
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
hergestellt wurde. Der Aufzeichnungskopf ist mit nicht weniger
als 3000 Öffnungen versehen, durch welche Tinte ausgestoßen
wird, um die Aufzeichnung auszuführen.
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Ein Substrat 31 ist mit elektrothermischen Wandlerelementen
zum Erzeugen von Energie zum Ausstoßen der Tinte und mit
Funktionselementen o. dgl. zum Antreiben des
elektrothermischen Wandlerelements versehen. Das Substrat besteht aus
einer Silizium-Halbleiterscheibe bzw. einem Siliziumwafer.
Mit einem Bezugszeichen 32 ist eine Schicht aus einem
Material bezeichnet, welches durch aktive Energiebestrahlung
härtbar ist, wodurch Tintenkanäle gebildet werden. Eine
obere Platte 33 besteht aus Glas. Ausstoß- oder
Abgabeauslässe (Öffnungen) 34 dienen dazu, Tintentröpfchen
auszubilden. Ein Tintenzufuhranschluß 35 dient dazu, dem
Aufzeichnungskopf aus einem Tintenbehälter Tinte zuzuführen.
In einem Abstand von 10 Öffnungen sind Ausnehmungen 36
ausgebildet. Die Ausnehmungen dienen als
Öffnungs-Identifikationsmarken. Durch das Zählen der Öffnungen auf Basis der
Markierung kann eine Öffnung durch eine kleinere Anzahl von
Zähloperationen identifiziert werden.
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Fig. 13A - 13E sind perspektivische Ansichten, die
verschiedene Herstellungsschritte zum Herstellen des
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes von Fig. 12 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
Das Herstellungsverfahren für den Aufzeichnungskopf wird
mit Bezug auf diese Figur beschrieben.
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Fig. 13A veranschaulicht das Substrat, das mit den
Ausstoßenergie-Erzeugungselementen 37 versehen ist. Die
Ausstoßenergie-Erzeugungselemente 37 sind an Abschnitten
entsprechend den Abschnitten angeordnet, an welchen die
Tintenkanäle ausgebildet werden. Als das Material für das Substrat
31 ist eine Glas-Silizium-Halbleiterscheibe o. dgl.
verwendbar. Was das Ausstoßenergie-Erzeugungselement 37
betrifft, so kann zum Beispiel ein piezoelektrisches
Element oder ein wärmeerzeugendes Element verwendel werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Substrat aus
einer Silizium-Halbleiterscheibe und das Element 37 ist ein
elektrothermisches Wandlerelement.
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Das Substrat 31 ist mit Funktionselementen und einer
Elektrodenverdrahtung (nicht gezeigt) zum Antreiben des
elektrothermischen Wandlerelements 37 versehen.
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Wie in Fig. 138 gezeigt ist, wird nach dem Muster der
Flüssigkeitskanäle und nach dem Muster entsprechend der
gemeinsamen Flüssigkeitskammer, die mit allen
Flüssigkeitskanälen in Verbindung steht, und nach dem Muster der
Ausnehmungen, die jeweils alle 10 Öffnungen den Öffnungen
angrenzen, auf dem Substrat 31 eine auflösbare und
entfernbare feste Schicht 38 ausgebildet.
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Das Material der festen Schicht 38 ist ein
Fotoresistmaterial des positiven Typs, das als Hauptkomponenten
Naphthochinonediazid-Derivat und Orthocrezolenovolak-Harz
oder ein Trockenfilm-Fotoresistmaterial des positiven Typs
enthält.
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Das Muster der festen Schicht 38 wird mittels
Fotolithografietechnik zum Beispiel mit der Kanalbreite von 20 - 100
um in einer Dicke von 20 - 100 um ausgebildet. Für das
Material der festen Schicht 38 ist es ausreichend, wenn es
nach der Erzeugung des Musters durch ein Lösungsmittel
gelöst und entfernt werden kann. Die anderen chemischen
Eigenschaften sind nicht eingeschränkt. Die positive
chemische Reaktion kann von einem beliebigen Typ sein. Die
Ausbildung der festen Schicht 38 an den Abschnitten
entsprechend der gemeinsamen Kammer erfolgt nicht zwangsläufig.
Deren Ausbildung kann in Abhängigkeit von den Köpfen und
den nachfolgenden Prozeßschritten gewählt werden.
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Wie in Fig. 13C gezeigt ist, wird die Seite 31, welche die
feste Schicht 38 aufweist, mit einem Material 32 beschichtet,
das durch aktive Energiebestrahlung härtbar ist. Das Material
32 bildet die Wände der Flüssigkeitskanäle und deshalb ist es
zu bevorzugen, daß das Material gute Verbindungseigenschaften
mit dem Substrat, eine ausreichende mechanische Festigkeit
und eine gute chemische Widerstandsfähigkeit aufweist. Das
härtbare Material 32 löst die feste Schicht 38 nicht einfach
auf, wenn es auf die feste Schicht 38 aufgetragen wird.
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Fig. 13D ist eine perspektivische Ansicht einer oberen Platte
mit einer Ausnehmung 39, welche die gemeinsame Kammer bilden
wird. Auf der oberen Seite der oberen Platte 33 ist ein
Tintenzufuhranschluß 35 ausgebildet. Das Material der oberen
Platte 33 kann zum Beispiel Metall, Glas, plastisches Harz,
Keramikmaterial o. dgl. sein. Die Ausnehmung 39 und der
Tintenzufuhranschluß 35 können durch ein für das ausgewählte
Material geeignetes Verfahren ausgebildet werden.
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Nachfolgend wird, wie in Fig. 13E gezeigt ist, die obere
Seite des in Fig. 13C gezeigten härtbaren Materials 32 mit
der in Fig. 13D gezeigten oberen Platte 33 verbunden. Danach
werden die Abschnitte maskiert, welche die gemeinsame Kammer
bilden werden, und die aktive Energiestrahlung wird
zugeführt. Nach der Zuführung wird er mittels
Entwicklungsflüssigkeit entwickelt.
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Beim Verbinden ist es zu bevorzugen, daß die miteinander zu
verbindenden Oberflächen nicht verbogen sind, aber es ist
nicht zwangsläufig notwendig, daß die Oberflächen glatt sind.
Sie können zur Verbesserung der Verbindung zwischen ihnen
physikalisch oder chemisch behandelt sein.
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Dann wird die Seite der verbundenen Baugruppe, auf welcher
die Öffnungen ausgebildet sind, abgetrennt, abgeschliffen, um
einen genau festgelegten Abstand zwischen den Ausstoßenergie-
Erzeugungselementen 37 und den Öffnungen 35 zu schaffen. Die
Seite wird zu einer glatten Öffnungsfläche (Ausstoßfläche)
fertigbearbeitet. Als nächstes folgt die
Metallisierungsbehandlung o. dgl. wie zum Beispiel eine Tintenabstoßungs-
Behandlung oder Metallbedampfung. Wenn das Schleifen oder
eine andere Behandlung ausgeführt wird, sind die Kanäle und
die Ausnehmungen nach jeweils zehn Öffnungen mit der festen
Schicht 38 gefüllt, und deshalb üben das Schleifen oder
andere Bearbeitungsverfahren keinen Einfluß auf die
Innenwände des Flüssigkeitskanals aus. Wenn es notwendig oder
gewünscht ist, können die anderen Abschnitte abgetrennt
werden. Wenn es nicht notwendig ist, müssen das Schleifen und
die anderen Bearbeitungsverfahren nicht ausgeführt werden.
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Für die Trennvorgänge wird vorzugsweise ein
Präzisionstrenngerät zum Herstellen von Halbleitergeräten verwendet.
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Um die Ausnehmungen oder einen Schlitz jeweils alle zehn
Öffnungen und die Flüssigkeitskanäle zu schaffen, wird die
füllende feste Schicht 38 aufgelöst und entfernt, und der
Innenraum wird gereinigt. Auf diese Weise werden die
Flüssigkeitskanäle ausgebildet und werden die Ausnehmungen in
der Öffnungsfläche ausgebildet.
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Bei den Löse-, Entfernungs- und Reinigungsschritten der
festen Schicht 38, wird diese in ein organisches
Lösungsmittel in einem Ultraschallreinigungsbad eingetaucht, wodurch
die Bearbeitung schnell abgeschlossen werden kann.
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Der vorhergehend beschriebene Schleifschritt, der andere
Behandlungsschritt und der Schritt zum Lösen und Entfernen
der festen Schicht 38 können ausgeführt werden, bevor die
obere Platte 33 angebracht wird. Durch das im vorhergehenden
beschriebene Verfahren kann gemäß der vorliegenden Erfindung
ein in Fig. 12 gezeigter Tintenstrahlaufzeichnungskopf
geschaffen werden.
Ausführungsbeispiel 6
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Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines Vollzeilen-
Aufzeichnungskopfes, der mittels des in dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahrens hergestellt ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Anzahl der
Ausnehmungen 36 jeweils alle 10 Öffnungen, jeweils alle 100 Öffnungen
und jeweils alle 1000 Öffnungen unterschiedlich, um eine
Identifikation einer Öffnung zu ermöglichen. Durch diese
Vorgehensweise kann die Öffnung schnell identifiziert werden.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die korrekte
Identifikationszahl jeder der elektrothermischen Wandler unter
Verwendung der Identifikationsmarke, welche die Identifikation
der elektrothermischen Wandler ermöglicht, welche leicht
gelesen werden kann, durch Betrachtung schnell festgestellt
werden.
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Die Unterscheidung der Identifikationszahl kann automatisch
ausgeführt werden, wenn eine binäre Darstellung, eine CCD-
Kamera, ein optisches Mikroskop oder ein Computer o. dgl.,
welche eine automatische Leseeinrichtung bilden.
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Demgemäß kann die Effizienz der Identifizierung der
elektrothermischen Wandler bei verschiedenen Überprüfungen
gesteigert werden.
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Die Identifikationsmarke gemäß diesem Ausführungsbeispiel
kann zum gleichen Zeitpunkt und durch das gleiche Material
wie die elektrothermischen Wandler hergestellt werden.
Außerdem kann die durch die Identifikationsmarke eingenommene
Fläche verglichen mit dem Fall, bei dem die Ziffern
geschrieben werden, sehr leicht reduziert werden. Deshalb kann die
hohe Dichte der thermischen Elektrowandler eingehalten
werden.
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Außerdem ist gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung jeweils nach einer festgelegten Anzahl von
Ausstoßauslässen auf der Ausstoßöffnungsfläche, auf welcher die
vielen Ausstoßauslässe angeordnet sind, eine Marke in Form
einer Ausnehmung oder von Ausnehmungen geschaffen, wodurch
die Position eines Ausstoßauslasses auf Basis der Marke
gezählt werden kann, so daß ein Ausstoßauslaß identifiziert
werden kann.
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Zusätzlich kann durch das Ausbilden der Marke während des
Herstellungsprozesses zum Ausbilden der Tintenausstoßauslässe
und der Tintenflüssigkeit im
Aufzeichnungskopf-Herstellungsprozeß die Positionsbeziehung zu dem Ausstoßauslaß korrekt
realisiert werden, und der Tintenausstoß wird durch die
Schaffung der Marken nicht nachteilig beeinflußt.
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Demgemäß kann ein Ausstoßauslaß zum Beispiel während des
Ausstoßauslaß-Überprüfungsvorgangs schnell identifiziert werden.
Deshalb kann die für die Überprüfung erforderliche Zeit
reduziert werden.
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Fig. 15 ist eine etwas schematische perspektivische Ansicht
einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, die mit dem
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung versehen ist. Gemäß Fig. 15 weist
die Vorrichtung den Tintenstrahlaufzeichnungskopf 230 auf.
Auf der Ausstoßfläche 231 des Tintenstrahlkopfes sind über
die gesamte Breite des Aufzeichnungsbereiches für ein
Aufzeichnungsmaterial (nicht gezeigt) Ausstoßauslässe (nicht
gezeigt) ausgebildet. Bei diesem Beispiel wird die Tinte
durch die Ausstoßauslässe nach unten ausgestoßen. Das
Aufzeichnungsmaterial wird mittels einer nicht gezeigten
Einrichtung dem Förderband 265 zugeführt und wird durch die
Bewegung des durch die Förderrolle 264 angetriebenen
Förderbandes 265 gefördert.
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Die Vorrichtung weist ferner ein
Ausstoßwiederherstellungssystem 215 und ein Tintenabsorptionsmaterial 261 auf. Die
Tinte wird mittels des Tintenstrahlkopfes 232 zu dem
Absorptionsmaterial 261 ausgestoßen (vorbereitender Ausstoß), die
Ausstoßstörung wird verhindert. Eine Klinge 260 dient dazu,
die Ausstoßseitenfläche 231 des Kopfes abzuwischen. Damit die
Klinge 260 kontinuierlich die vielen Ausstoßauslässe auf der
Ausstoßseitenfläche 231 abwischt, wird sie mittels eines
Motors 262 entlang der Führungswelle 263 angetrieben.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für einen
Tintenstrahlaufzeichnungskopf eines Typs geeignet, bei welchem
elektrothermische Wandler, die thermische Energie für den
Ausstoß der Tinte erzeugen, für viele Ausstoßauslässe (zum
Beispiel nicht weniger als 1000 Auslässe und ferner nicht
weniger als 2000 Auslässe) geschaffen sind, welche den
gesamten Aufzeichnungsbereich für das Aufzeichnungsmaterial
abdecken. Der Grund dafür besteht darin, daß mit dem Anstieg
der Anzahl der elektrothermischen Wandler und der
Ausstoßauslässe die Tendenz der Entstehung der in Verbindung mit dem
Stand der Technik beschriebenen Probleme ansteigt.
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Die vorliegende Erfindung schafft insbesondere bei einem
Aufzeichnungskopf, einer Aufzeichnungsvorrichtung eines
Bläschenstrahl-Aufzeichnungssystems unter den Tintenstrahl-
Aufzeichnungssystemen ausgezeichnete Effekte.
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Was das Tintenausstoßprinzip betrifft, so ist das Prinzip zu
bevorzugen, welches in den U.S.-Patenten der Nr. 4.723.129
und 4.740.796 offenbart ist. Diese System ist bei dem
sogenannten Auf-Abruf-Typ und auch bei dem kontinuierlichen
Typ anwendbar. Insbesondere ist der Auf-Abruf-Typ zu
bevorzugen, da bei diesem Typ durch die Zuführung von mindestens
einem Antriebssignal, welches entsprechend der den
elektrothermischen Wandlern, die entsprechend den Bögen oder den
Flüssigkeit (Tinte) enthaltenden Tintenkanälen angeordnet
sind, zugeführten Aufzeichnungsinformation einen rapiden
Temperaturanstieg ergibt, welcher das nukleare Sieden
übersteigt, mittels der elektrothermischen Wandler Wärmeenergie
erzeugt wird, um auf der Heizfläche des Aufzeichnungskopfes
ein Filmsieden zu erzeugen, und infolgedessen entsprechend
jedem der Antriebssignale ein Bläschen in der Flüssigkeit
(Tinte) erzeugt wird.
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Durch das Ausstoßen oder Abgeben der Flüssigkeit (Tinte)
durch eine Öffnung zur Abgabe wird durch das Wachsen und
Schrumpfen des Bläschens mindestens ein Tröpfchen
ausgebildet. Dadurch, daß den Antriebssignalen Impulsform gegeben
wird, kann das Anwachsen und das Schrumpfen des Bläschens
entsprechend verzögerungsfrei bewirkt werden, um eine bessere
Abgabe der Flüssigkeit (Tinte) zu gewährleisten, die
insbesondere in den Antworteigenschaften ausgezeichnet ist. Als
Antriebssignale mit derartiger Impulsform sind Signale
geeignet, wie sie in den U.S.-Patenten der Nr. 4.463.359 und
4.345.262 offenbart sind. Ferner kann eine ausgezeichnete
Aufzeichnung mittels der Anwendung der Bedingungen, die im
U.S.-Patent Nr. 4.313.124 in Hinsicht auf die
Temperaturanstiegsrate der Heizfläche offenbart sind, ausgeführt werden.
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Was die Konstruktion des Aufzeichnungskopfes und die
Kombination der Ausstoßöffnungen, Flüssigkeitskanäle des
elektrothermischen Wandlers (gerader Flüssigkeitskanal oder
rechtwinkliger Flüssigkeitskanal) betrifft, so wird bei der
vorliegenden Erfindung die Offenbarung der US-Patente der Nr.
4.558.333 und 4.459.600 angewandt, welche die Konstruktion
offenbaren, bei welcher der Heizabschnitt in dem gebogenen
Bereich angeordnet ist. Außerdem kann die vorliegende
Erfindung vorteilhafterweise unter Verwendung der in der
japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 123670/1984, die einen
Schlitz offenbart, der gemeinsam einer Vielzahl von
Elektrowandlern als die Abgabeabschnitte der Wandler dient, oder der
in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 138461/1984
offenbarten Bauform ausgeführt werden, die eine Öffnung zum
Absorbieren der Druckwelle der thermischen Energie
entsprechend dem Abgabeabschnitt offenbart.
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Ferner kann als der Aufzeichnungskopf des Vollzeilentyps, der
eine Länge entsprechend der maximalen Aufzeichnungsbreite für
ein maximal verwendbares Aufzeichnungsmedium hat, entweder
die Konstruktion verwendet werden, welche ihre Länge durch
die Kombination einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen
erhält, oder es kann die Konstruktion mit einem
Aufzeichnungskopf verwendet werden, und die vorliegende Erfindung
schafft den entsprechenden Effekt.
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Außerdem ist die vorliegende Erfindung für einen
Aufzeichnungskopf des frei austauschbaren Chip-Typs, welcher die
elektrische Verbindung zum Hauptgerät oder die Zuführung von
Tinte von dem Hauptgerät dadurch ermöglicht, daß er an dem
Hauptgerät befestigt wird, oder für den Fall des Gebrauchs
eines Aufzeichnungskopfes des Kassettentyps effektiv, der an
dem Aufzeichnungskopf selbst einstückig geschaffen ist.
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Ferner ist, was die Konstruktion der Aufzeichnungseinrichtung
der vorliegenden Erfindung betrifft, das Hinzufügen einer
Wiederherstellungseinrichtung für den Aufzeichnungskopf,
einer vorbereitenden Zusatzeinrichtung o. dgl. zu bevorzugen,
da die Wirkung der vorliegenden Erfindung weiter stabilisiert
werden kann. Spezielle Beispiele dieser Einrichtungen können
eine Abdeckeinrichtung für den Aufzeichnungskopf, eine
Reinigungseinrichtung, eine Überdruck- oder Ansaugeinrichtung,
elektrothermische Wandler oder ein anderes Heizelement oder
eine vorbereitende Heizeinrichtung entsprechend einer
Kombination von diesen sein, und sie sind auch zum Ausführen eines
gleichbleibenden Aufzeichnungsvorgangs wirksam, und um einen
vorbereitenden Modus auszuführen, bei welchem der Ausstoß der
Flüssigkeit zur Nicht-Ausführung des Aufzeichnungsvorgangs
ausgeführt wird.
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Ferner ist die vorliegende Erfindung, was den
Aufzeichnungsmodus der Aufzeichnungsvorrichtung betrifft, nicht nur für
den Aufzeichnungsmodus mit nur einer Hauptströmungsfarbe wie
zum Beispiel schwarz o. dgl. sondern auch bei einer
Vorrichtung äußerst effektiv, die mit mindestens einer anderen von
vielen verschiedenen Farben ausgestattet ist oder eine
Vollfarb-Ausrüstung durch Mischen von Farben aufweist, wobei
der Aufzeichnungskopf entweder einstückig konstruiert oder in
mehrfach kombiniert sein kann.
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Bei dem im vorangehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird flüssige Tinte verwendet. Die
vorliegende Erfindung ist jedoch bei Tinte verwendbar, welche
bei Raumtemperatur fest oder erweicht ist, da bei der im
vorhergehenden beschriebenen
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung die Tinte auf eine Temperatur aufgeheizt wird und
bei einer Temperatur gehalten wird, die nicht weniger als 30
Grad und nicht mehr als 70 Grad beträgt, um eine stabile
Tintenviskosität zu schaffen, um sie in einem stabilen
Ausstoßbereich zu halten. Deshalb ist die vorliegende
Erfindung bei jeder Tinte anwendbar, wenn sie in einem
flüssigen Zustand ist, wenn das Aufzeichnungssignal angelegt
wird. Außerdem ist die vorliegende Erfindung bei der Tinte
anwendbar, die durch die Einwirkung der thermischen Energie
verflüssigt wird, selbst wenn sie sich zu dem Zeitpunkt zu
verfestigen beginnt, zu dem sie das Aufzeichnungsmaterial
erreicht, wobei der Temperaturanstieg durch die thermische
Energie positiverweise dadurch verhindert wird, daß die
Energie für den Phasenwechsel der Tinte vom festen Zustand zum
flüssigen Zustand verbraucht wird, oder wobei die Tinte eine
solche sein kann, daß sie verfestigt ist, um die Verdunstung
zu verhindern. In diesen Fällen kann die Tinte in Form von
Flüssigkeit oder festem Material in einer Ausnehmung oder in
Durchgangslöchern eines porösen Blocks aufgenommen sein,
welcher den elektrothermischen Wandlern zugewandt ist. Bei
diesem Ausführungsbeispiel wirkt sich die vorliegende
Erfindung am meisten vorteilhaft aus, wenn das vorstehend
beschriebene Filmsieden Anwendung findet.
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Während die Erfindung mit Bezug auf die hierin offenbarten
Bauarten beschrieben wurde, ist sie nicht auf die dargelegten
Details beschränkt, sondern diese Anmeldung soll auch solche
Modifikationen oder Veränderungen abdecken, wie sie innerhalb
des Geltungsbereiches der folgenden Ansprüche auftreten
können.