DE69106535T2

DE69106535T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsgerät.

Info

Publication number: DE69106535T2
Application number: DE69106535T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Arai; Hiromitsu Hirabayashi; Noribumi Koitabashi; Hiroshi Tajika
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1991-02-01
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2011-02-02
Also published as: CN1054740A; EP0440263A3; CN1022392C; DE69106535D1; EP0440263A2; JPH04211954A; EP0440263B1; US5956054A; JP3032021B2; ES2067057T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zum Ausführen des Aufzeichnens auf einem Aufzeichnungsmaterial.
Verschiedene Typen von Tintenstrahlaufzeichnungsgeräten sind bekannt, die einen Typ, bei dem eine Druckänderung in einem Flüssigkeitskanal erzeugt wird, indem ein piezoelektrisches Element verformt wird, um feine Flüssigkeitströpfchen auszustoßen, einen Typ, bei dem ein zusätzliches Paar an Elektroden verwendet wird, um die Flüssigkeitströpfchen abzulenken, und einen Typ beinhalten, bei dem Wärme durch ein Wärmeerzeugungselement plötzlich erzeugt wird, das sich in einem Flüssigkeitskanal befindet, um eine Blase zu erzeugen, wodurch Flüssigkeit durch einen Ausstoßauslaß ausgestoßen wird.
Von diesen Typen ist das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das thermische Energie verwendet, um die Aufzeichnungsflüssigkeit auszustoßen, aufgrund der folgende Vorteile besonders bemerkenswert:
(1) Die Flüssigkeitsaustoßauslässe (Öffnungen) zum Ausstoßen der Aufzeichnungsflüssigkeitströpfchen, um fliegende Flüssigkeitströpfchen auszubilden, können mit hoher Dichte angeordnet sein; daher ist ein Aufzeichnen mit hoher Auflösung möglich.
(2) Ein Aufzeichnungskopf, der mit den Ausstoßauslässen versehen ist, wird relativ einfach kompakt gefertigt.
(3) Das IC-Verfahren und das Mikrobearbeitungsverfahren, die mit erhöhter Zuverlässigkeit auf dem Gebiet der Halbleiterfertigung bedeutend entwickelt wurden, können verwendet werden.
(4) Der Aufzeichnungskopf kann relativ einfach einen länglichen oder zweidimensionalen Aufbau haben.
(5) Eine Mehrdüsen-Struktur mit hoher Dichte wird bei guter Produktivität bei Massenproduktion und bei geringen Fertigungskosten relativ schnell erhalten.
In Fig. 16, auf die sich zuerst bezogen wird, ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf gezeigt, der eine Öffnungsplatte 40 mit Öffnungen 41 (Tintenausstoßauslässen), eine obere Platte 400 mit Tintenkanalnuten 401, die mit den entsprechenden Öffnungen in Verbindung stehen, und ein Heizplättchen 100 aufweist, das eine Vielzahl von Energieerzeugungselementen 101 für den Flüssigkeitsausstoß aufweist und einen Teil des Tintenkanals bildet.
Allgemein ausgedrückt wird die Öffnungsplatte verwendet, um die Ausstoßseite-Fläche mit dem gleichen Material zu bilden, um zu verhindern, das durch den Unterschied der Benetzbarkeit zwischen dem Heizplättchen und der oberen Platte der Ausstoß des Tintentröpfchens abweicht. Die Öffnung ist das wichtige Element, das auf das Ausstoßverhalten des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes Einfluß hat. Insbesondere ist die Öffnung, durch die die Tinte ausgestoßen wird, das wichtigste Teil. Gemäß Vorbeschreibung hat sich mit der letzten Entwicklung der Bildaufzeichnungsverfahren und der letzten Entwicklung der Aufzeichungskopf-Herstellungsverfahren die Größe der Öffnung (der Durchmesser der Öffnung) verringert; mehrere Öffnungen sind mit hoher Dichte angeordnet.
Im Hinblick auf die Herstellung der Öffnung wurden zahlreiche Entwicklungen getätigt. Folgendes ist exemplarisch:
(1) Bearbeitung durch Bohren,
(2) Feinbearbeitung durch elektrische Entladung,
(3) Feinbearbeitung durch anisotropes Ätzen von Si,
(4) Verwendung von fotolithographischem Muster und Beschichten,
(5) Feinbearbeitung unter Verwendung von CO&sub2;- oder YAG- Laser.
Die zuvor beschriebene neueste Forderung macht es für die Feinbilder erforderlich, daß die Abmessung der Öffnung des Tintentstrahlaufzeichnungskopfes verringert und die Dichte der Öffnungen erhöht wird.
Unter diesen Umständen sind die vorstehend aufgezählten Verfahren (1) und (2) nicht ausreichend, um die Abmessung der Öffnung zu verringern und um ebenfalls eine ausreichende Effektivität bei der Öffnungsherstellung vorzusehen.
Bei dem Verfahren (3) tritt das Problem auf, daß die Kosten des Grundmaterials (Si) der Öffnungsplatte hoch sind und daß die Herstellungs- oder die Bearbeitungsdauer lang ist.
Beim Verfahren (4) tritt das Problem auf, daß die Herstellungsdauer von der Fotolithograhie zum Beschichten lang ist und daß der Einsatz von Hilfsmaterialien erforderlich ist, wie z.B. Substrat oder Fotoresist.
Das Verfahren (5) ist nicht ausreichend, um eine zufriedenstellende Öffnung herzustellen. Der CO&sub2;-Gas-Laser und der YAG-Laser haben nicht die Laserausgangsleistung, die zur Herstellung ausreichend ist; daher sind die Struktur und die Genauigkeit der hergestellten Öffnung nicht zufriedenstellend. Zum Beispiel ist die durch den YAG-Laser erzeugte Öffnung nicht kreisförmig; außerdem ist das durch den Laser nicht vollständig entfernte Material um die Öffnung herum vorhanden. In Abhängigkeit vom Material und der Dicke der Öffnungsplatte wird eine ausreichende Öffnung nicht hergestellt.
Bei der Verwendung des CO&sub2;-Lasers und des YAG-Lasers werden die Öffnungen einzeln ausgebildet; daher ist Zeit zur Herstellung vieler Öffnungen erforderlich, so daß das Verfahren für die Massenproduktion nicht geeignet ist.
Es ist erforderlich, daß die Vielzahl von Öffnungen an den jeweiligen genauen Positionen ausgebildet wird. Bei der Verwendung des CO&sub2;-Gas-Lasers oder des YAG-Lasers ist ein Bewegungsmechanismus zum feinen Bewegen und feinen Positionieren des Lasers erforderlich, was die Schwierigkeiten erhöht.
Die EP 0 309 146 zeigt ein Laserverfahren zum Herstellen von Öffnungen in einer Düsenplatte, die mit einem Tintenstrahldruckkopf verbunden ist: Eine Maske, die eine Vielzahl von Ausnehmungen hat, von denen jede eine Tintenstrahlöffnung festlegt, ist mit der Düsenplatte in Berührung befestigt. Dann wird eine Laserstrahlung an die Maske angelegt. Dadurch werden die Gebiete, die durch die Ausnehmungen der Maske festgelegt sind, geöffnet. Während der Laserbestrahlung wird die Baugruppe, die einen Druckkopf, die Düsenplatte und die Maske aufweist, hin- und herbewegt, um das Gebiet zwischen dem Düseneinlaß und ihrem Auslaß zu vergrößern. Die dadurch ausgebildeten Ausstoßauslässe konvergieren in zum Tintenausstoß entgegengesetzte Richtung.
Gemäß Vorbeschreibung treten bei den herkömmlichen Verfahren die jeweiligen Probleme im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Forderung auf.
Andererseits wurde, um den Forderungen nach Ausbildung eines feineren Bildes mit größer Geschwindigkeit und höherer Zuverlässigkeit zu entsprechen, die Verbesserung bei der Tinte untersucht. Vom Material des Aufzeichnungskopfes, das sich mit der Tinte in Berührung befindet, wird daher gefordert, eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber der Tinte aufzuweisen. Von der Öffnungsplatte wird daher gefordert, daß diese eine solche Eigenschaft aufweist. Das kann eine weitere Schwierigkeit bei der Herstellung der Öffnungen mit sich bringen.
Gemäß Vorbeschreibung weist der Tintenstrahlaufzeichnungskopf eine Öffnungsplatte, eine obere Platte und eine Grundplatte auf. Wenn sich die Öffnungen mit den entsprechenden Tintenkanälen nicht mit hoher Präzision in genauer Ausrichtung befinden, wird das Ausstoßverhalten selbst in einem solchen Maße beeinflußt, daß eine Neigung zum Versagen des Ausstoßes besteht.
Da die Öffnungen und die Tintenkanäle sehr geringe Größen haben und mit hoher Dichte angeordnet sind, ist es daher schwierig, diese mit genauer Ausrichtung zusammenzubauen, was ein zusätzliches Problem bei der Herstellung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes darstellt.
Aus diesen Problemen würde sich eine Beeinträchtigung der durch den Aufzeichnungskopf erzeugten Bilder und daher Bilder von geringer Qualität ergeben.
Dementsprechend ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät vorzusehen, das in der Lage ist, Bild von hoher Qualität ohne Beeinträchtigungen des Bildes vorzusehen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät vorzusehen, bei dem während der hin- und hergegehenden Abtastbewegung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes das Ablenken der ausgestoßenen Tinte konstant gestaltet werden kann, wodurch Bilder mit hoher Qualität vorgesehen werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät vorzusehen, das eine hohe Dichte und Platten mit feinen Öffnungen hat, die Ausstoßauslässe mit einer Struktur haben, die ein vortreffliches Ausstoßverhalten vorsieht, wobei die Positionsbeziehung zwischen der Öffnung und dem Tintenkanal genau ist und daher die Genauigkeit der Position, an die die Tinte geschossen wird, verbessert ist, wodurch die Bildqualität verbessert ist.
Diese und andere Aufgabe, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher.
Diese Aufgaben werden durch den Merkmale von Patentanspruch 1 und 12 gelöst.
Die Fig. 1A und 1B sind eine Explosionsdarstellung und eine perspektivische Ansicht einer Tintenstrahlkassette entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, einer oberen Platte, die Tintenkanalnuten und Ausstoßauslässe hat,
Die Fig. 3A und 3B sind schematische Ansichten eines Gerätes zum Herstellen eines Ausstoßauslasses unter Verwendung eines Laserstrahls.
Die Fig. 4A und 4B sind vergrößerte Ansichten des Laserstrahls zum Erzeugen eines Ausstoßauslasses.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungskopfes, der das Heizplättchen und eine obere Platte aufweist, die mit diesem verbunden ist.
Fig. 6 zeigt den optischen Pfad des Lasers zum Herstellen des Ausstoßauslasses.
Fig. 7 ist eine vergrößerte Ansicht in der Nähe eines Ausstoßauslasses.
Die Fig. 8 und 9 stellen die Genauigkeit der Position des Flüssigkeitsausstoßes dar.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht einer Kassette entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 13 ist eine Draufsicht des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes von Fig. 12.
Fig. 14 und 15 sind geschnittene Seitenansichten.
Fig. 16 ist eine Explosionsdarstellung eines herkömmlichen Aufzeichnungskopfes.
Die Fig. 1A und 1B zeigen einen Aufzeichnungskopf entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Vor der Beschreibung des Ausführungsbeispiels wird die allgemeine Beschreibung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes vorgenommen (europäische Patentanmeldung No. 89 311 199.7, die dem Rechtsnachfolger dieser Anmeldung zugewiesen wurde). Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf hat als eine Einheit einen Tintenbehälter (Tinterzuführquelle), der an ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät lösbar montierbar ist.
Wie es in Fig. A gezeigt ist, hat der Aufzeichnungskopf ein Heizplättchen 100, das Si-Substrat, elektrothermische Wandler (Ausstoß-Heizeinrichtungen) und Verdrahtungen aus Aluminium oder ähnlichem aufweist, um den elektrothermischen Wandlern Elektroenergie zuzuführen, wobei die elektrothermischen Wandler und die Verdrahtung durch ein filmbildendes Verfahren ausgebildet sind. Dieser weist ebenfalls eine Verdrahtungsplatte 200 auf, die mit dem Heizplättchen 100 verbunden ist. Die entsprechenden Leitungen sind durch Drahtbonden oder ähnliches verbunden.
Eine obere Platte 400 hat einstückige Abschnitte zum Bilden von Trennwänden zwischen benachbarten Tintenkanälen, Ausstoßauslässen und einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer oder ähnlichem. Sie ist aus Harzmaterial, wie z.B. Polyethylen- Sulfon, gefertigt.
Eine Begrenzungsfeder greift das Heizplättchen 100 und die obere Platte 400 und drückt diese zueinander hin, womit diese gesichert werden. Das Halteelement 300 hält die Verdrahtungsplatte 200, die an diesem befestigt ist. Es hat einen Montagebezug relativ zu einem Schlitten zum abtastenden Bewegen des Aufzeichnungskopfes. Das Halteelement 300 arbeitet ebenfalls als ein Wärmeabstrahlungselement zum Aussenden von Wärme vom Heizplättchen 100, wobei die Wärme durch den Antrieb des Aufzeichnungskopfes erzeugt wird.
Ein Tintenbehälter 600 wird von einem Tintenspeicher (Tintenzuführquelle) mit Tinte gespeist und ist wirksam, um die Tinte der gemeinsamen Kammer zuzuführen, die durch die Befestigung zwischen dem Heizplättchen und der oberen Platte 400 gebildet ist. Mit den Bezugszeichen 700 und 800 sind ein Filter, der im Zuführbehälter 606 nahe eines Tintenzuführauslasses zur gemeinsamen Kammer angeordnet ist, und eine Abdeckung für den Tintenzuführbehälter 600 bezeichnet.
Ein Absorbiermaterial 900 zum Absorbieren der Tinte befindet sich im Hauptkörper 1000 der Kassette. Ein Tintenzuführanschluß 2100 wird verwendet, um die Tinte der Einheit zuzuführen, die durch die vorstehend beschriebenen Teile 100- 800 gebildet ist. In einem geeigneten Schritt vor der Montage der Einheit an den Abschnitt 1010 des Mauptkörpers 1000 wird die Tinte durch den Zuführanschluß 1200 zugeführt, wodurch die Tinte in das Absorbiermaterial 900 gefüllt wird.
Die Kassette weist eine Abdeckung 1100, ein Lüftungsloch, das in der Abdeckung ausgebildet ist, um zwischen dem Inneren der Kassette und der Umgebung Verbindung herzustellen, und ein an der Innenseite des Luftverbindungsloches 1400 angeordnetes Flüssigkeits-Abstoßmaterial 1300 auf, das wirksam ist, um die Leckage von Tinte durch das Loch 1400 zu verhindern.
Nach Beendigung des Tintenzuführens durch den Zuführanschluß 1200 wird die Einheit, die durch die Teile 100-300 gebildet ist, am Abschnitt 1010 montiert. Das Positionieren oder Fixieren kann vorgenommen werden, indem zum Beispiel zwischen Vorsprüngen 1012 der Kassetten-Hauptbaugruppe 1000 und Löchern, die im Halteelement 300 ausgebildet sind, Eingriff hergestellt wird. Durch die Vereinigung wird die in Fig. 1B gezeigte Kassette vorgesehen. Die Tinte wird vom Kassetteninneren durch den Zuführanschluß 1200, ein im Halteelement 300 ausgebildetes Loch 320 und eine Öffnung, die an der hinteren Seite des Zuführbehälters 600 ausgebildet ist, dem Zuführbehälter 600 zugeführt (Fig. 1A). Die Tinte wird vom Zuführbehälter 600 durch eine geeignete Zuführleitung und durch einen Tinteneinlaß 420 der oberen Platte 400 der gemeinsamen Flüssigkeitskammer weiter zugeführt. An den Verbindungen der Teile entlang des Tintenzuführpfades werden Dichtungen, die aus Silikongummi, Butylgummi oder ähnlichem gefertigt sind, verwendet, um die Verbindungen abzudichten.
Fig. 2 zeigt die Struktur der oberen Platte 7. Die obere Platte 7 hat eine gewünschte Anzahl an Tintenkanalnuten 14 und Tintenausstoßauslässen (Öffnungen) 11, die in der Öffnungsplatte 10 ausgebildet sind, die mit der oberen Platte 7 einstückig ausgebildet ist, wenn auch aus Gründen der Einfachheit nur zwei Öffnungen gezeigt sind.
Im Beispiel von Fig. 2 ist die obere Platte 7 aus Harzmaterial gefertigt, das gegenüber der Tinte Widerstandsfähigkeit aufweist, wie z.B. Polysulfon, Polyethersulfon, Polyphenylenoxid, Polypropylen oder ähnlichem. Die obere Platte 7 wird mit der Öffnungsplatte 10 in einer Form einstückig geformt.
Das Verfahren zum Ausbilden der Tintenkanalnuten 14 und der Öffnungen 11 wird beschrieben. Für die Tintenkanalnuten wird ein Harzmaterial unter Verwendung einer Form geformt, das die umgekehrte Struktur der Nuten hat, die durch maschinelle Bearbeitung oder ähnliches vorgesehen ist. Somit sind die Nuten 14 in der oberen Platte 7 ausgebildet.
Im Hinblick auf die Herstellung der Öffnungen wird das Material in einer Metallform zu einer Struktur ohne die Öffnungen geformt.
Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, wird ein Excimerlaser von einem Excimerlasergerät zu einer Tintenkanalseite der Öffnungsplatte 10 an eine Position projiziert, an der die Öffnung ausgebildet werden soll. Durch die Anwendung des Excimerlasers wird das Harzmaterial verdampft und entfernt, um eine Öffnung 11 vorzusehen.
Die Fig. 3A und 3B zeigen die Öffnungsausbildung in einer Öffnungsplatte, die mit der oberen Platte einstückig ausgebildet ist, durch die Anwendung des Excimerlaserstrahls. In Fig. 3A wird der Laserstrahl an die Innenseite der Öffnungsplatte 10 projiziert, d.h. an die Nutseite der oberen Platte; Fig. 3B zeigt den Laserstrahl, der an die Außenseite der Öffnungsplatte 10 projiziert wird. Beide Laserstrahlanwendungen werden vorgenommen, um einen Ausstoßauslaß auszubilden. In den Fig. oszilliert ein Laseroszillator 1 einen KrF-Excimerlaserstrahl in Form von Impulsen, wobei der Laserstrahl 2 eine Wellenlänge von 248mm und eine Impulsbreite von ungefähr 14 Mikrosekunden hat Das System weist eine Kunstharzlinse zum Konvergieren des Laserstrahls 2 und eine Projektionsmaske auf, die ein Muster aus aufgedampftem Aluminium hat und in der Lage ist, den Laserstrahl 2 zu blockieren. Eine Vielzahl von Löchern mit einem Durchmesser von 133 um ist in einem Abstand von 212 um angeordnet, um ein Muster an Öffnungen zu bilden.
Fig. 4A zeigt eine Einzelheit der Öffnungsherstellung. Wie es aus diesen Fig. ersichtlich ist, wird der Excimerlaserstrahl 2 zur Öffnungsplatte 10 über die Maske 4 zur Tintenkanalseite 14 projiziert. Der Excimerlaserstrahl 7 konvergiert mit einem Winkel θ=1-2º an einer Seite; die optische Achse 13 ist in bezug auf die senkrechte Achse der Öffnungsplatte 10 um 2-15º geneigt.
Durch das Anwenden des Laserstrahl auf die Innenseite (Flüssigkeitskanalseite) wird das Querschnittsgebiet der Öffnung konisch ausgebildet; es läuft zur Ausstoßrichtung hin zusammen. Mit dem Bezugszeichen 7 ist eine obere Platte bezeichnet, die den einstückigen Tintenkanal 14 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Struktur des Ausstoßauslasses konisch, wobei sich der kleine Durchmesser an der Aufzeichnungsbogen-Seite befindet; die Achse der konischen Struktur ist in bezug auf die Normalenlinie der Ausstoßplatte geneigt.
Gemäß Vorbeschreibung verwendet der Tintenstrahlkopf in diesem Ausführungsbeispiel eine einstückige obere Platte, die eine Öffnungsplatte und eine Tintenkanalplatte hat; die Ausstoßauslässe sind durch die Anwendung des Excimerlaserstrahl auf die Tintenkanalseite der Öffnungsplatte konisch ausgebildet, um Querschnittsgebiete aufzuweisen, die sich zu den Ausstoßöffnungen hin verkleinern. Daher ist die Ausstoßgeschwindigkeit hoch; die Öffnungsfläche wird nicht leicht benetzt, so daß die Tintenausstoßrichtung stabilisiert werden kann. Da der Excimerlaserstrahl auf die Innenseite projiziert wird, wird ein Teil des Laserstrahls jedoch durch die Tintenkanalwand 14A blockiert, wie es durch das Bezugszeichen 14B in Fig. 6 angezeigt ist; es ist möglich, daß die Struktur des Ausstoßauslasses unregelmäßig ist. Gemäß Vorbeschreibung hat die Struktur des Ausstoßauslasses einen sehr starken Einfluß auf das Volumen, die Ausstoßrichtung und ebenfalls auf die Ausstoßgeschwindigkeit der ausgestossenen Tinte. Um das Blokkieren des Laserstrahls durch die Tintenkanalnut (Wand) zu verhindern, wird in diesem Ausführungsbeispiel daher der Excimerlaser mit einer Neigung von 15º in bezug auf die Horizontalfläche des Tintenkanals projiziert (die Heizplättchenfläche während des Kopfherstellungsschritts), wie es in Fig. 4A gezeigt ist. Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, ist die Zentralrichtung des konischen Ausstoßauslasses (Fig. 7) von der Heizplättchenfläche um 15(θ2)º geneigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist diese um 15º geneigt; der Neigungswinkel ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann vom Fachmann entsprechend der Größe des Kanals oder ähnlichem in geeigneter Weise ausgewählt werden. Dieser kann ungefähr 5-20º betragen. Die Querschnittsstruktur des Ausstoßauslasses kann kreisförmig, trapezförmig, sechseckig oder ähnliches sein.
Entsprechend dem in Fig. 3 gezeigten Herstellungsverfahren ist die Öffnungs--Querschnittsstruktur wie es in Fig. 4B gezeigt ist. Genauer gesagt ist das Querschnittsgebiet des Ausstoßauslasses 11 in Ausstoßrichtung vergr6ßert. Hierbei bezeichnet Bezugszeichen 8 ein Substrat (Heizplättchen), auf dem Ausstoßenergie-Erzeugungselemente ausgebildet sind, 9 bezeichnet eine Öffnung, die mit dem Tintenkanal in Verbindung steht, und 15 sind elektrothermische Wandler, die als Ausstoßenergie-Erzeugungselemente arbeiten.
Es wird die Beschreibung des Excimerlaserstrahls, wie dieser in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, vorgenommen. Der Excimerlaser ist in der Lage, einen ultravioletten Laserstrahl zu oszillieren, und hat die Vorteile einer hohen Intensität, einer schmalen Wellenlänge, guten Richtvermögens, von Kurzimpuls-Schwingungen und der Fähigkeit, durch eine Linse zusammengeführt zu werden, um die Energiedichte zu erhöhen.
Durch den Excimerlaseroszillator wird das Gemisch aus seltenem Gas und Halogen entladen und angeregt, wodurch ein ultravioletter Kurzimpuls-Strahl (15-35ns). Kr-F-, Xe-Cl- und Ar-F-Laser werden breit angewendet. Die Schwingungsenergie liegt bei 1000mJ/Impuls; die Impulsfrequenz beträgt 30- 1000Hz.
Wenn der ultraviolette Kurzimpulsstrahl hoher Intensität, wie z.B. der Excimerlaserstrahl, auf eine Fläche aus Polymerharzmaterial projiziert wird, wird der Projektionsabschnitt des Materials sofort aufgelöst und mit Plasma und Auftreffgeräuschen gestreut (ablative photochemische Zersetzung (APD)). Dadurch kann das Polymerharzmaterial bearbeitet werden.
Wenn die Fertigungsgenauigkeit des Excimerlasers mit der der anderen Laser verglichen wird, zum Beispiel wenn der Excimerlaser, ein YAG-Laser und ein CO&sub2;-Laser auf Polyimid(PI)-Film projiziert werden, wird durch den KrF-Laser eine scharfe Öffnung ausgebildet, da das ultraviolette Licht durch das PI absorbiert wird; der YAG-Laser kann eine Öffnung nicht im ultravioletten Bereich bilden, jedoch ist die Kante nicht gleichmäßig; im Fall des CO&sub2;-Laser (infrarot) ergibt sich um die Öffnung herum ein Krater.
Die Excimerlaserprojektion hat keinen Einfluß auf Metall, wie z.B. SUS, lichtundurchlässiges Keramikmaterial oder Si; daher sind bei Verwendung des Excimerlasers solche Materialien als Maskiermaterial verwendbar.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der Hauptkörpers des Aufzeichnungskopfes, der durch die Kombination des Heizplättchens 8 und der oberen Platte 7 gebildet ist.
Wie es in dieser Fig. gezeigt ist, befindet sich das Heizplättchen 8, das die Ausstoßheizeinrichtungen 15 oder ähnliches hat, mit der Öffnungsplatte 10 in Anlage und ist mit dieser verbunden, um den Hauptkörper des Aufzeichnungskopfes zu bilden.
Bei der vorstehend beschriebenen Struktur ist das Positionieren oder das Verbinden zwischen der oberen Platte und der Öffnungsplatte nicht erforderlich; daher tritt ein Positionsabweichungs- oder Positionsausrichtungsfehler beim Verbinden nicht auf. Daher ist die Anzahl der Ausschußteile und die Anzahl der Prozeßschritte verringert, was vom Standpunkt der Massenproduktion und der Kostenverringerung des Aufzeichnungskopfes positiv ist. Außerdem tritt, da zwischen der oberen Platte und der Öffnungsplatte kein Verbindungsprozeß stattfindet, bei der Öffnung oder dem Tintenkanal kein Verstopfen mit dem Klebemittel auf. Wenn das Heizplättchen und die obere Platte 7, die die einstückige Öffnungsplatte 10 aufweist, zusammengebracht werden, werden diese in Richtung des Kanal genau positioniert, indem das Heizplättchen 8 mit der Endfläche, die zur Ausstoßseite-Fläche der Öffnungsplatte 10 entgegengesetzt liegt, in Anlage gebracht wird; daher sind die Gesamtpositionier- oder Zusammenbauschritte einfacher. Außerdem besteht keine Neigung dazu, die Öffnungsplatte zu entfernen.
Der Hauptkörper des Aufzeichnungskopfes kann die Form einer in Fig. 1 gezeigten Kassette haben.
Im allgemeinen tritt beim Tintenstrahlaufzeichnungskopf einschließlich des Aufzeichnungskopfes dieses Ausführungsbeispiels eine Anderung in Bereich des Ausstoßbetrages, der Ausstoßrichtung und der Ausstoßgeschwindigkeit auf. Die Ausstoßrichtung ist durch die feinen Fremdstoffe an der Öffnungsfläche, die Verschlechterung der Wasserabstoßungseigenschaft oder ähnliches bedingt instabil. In bezug auf die Öffnung, die aus dem gleichem Material und in im wesentlichen symmetrischer Struktur wie in diesem Ausführungsbeispiel gefertigt ist, ändert sich die Ausstoßrichtung in einem konischen Anderungsraum, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, um die Laserstrahleinfallsrichtung herum, d.h. um die Mittelachse des Ausstoßauslasses.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem der Änderungsraum minimiert ist, wenn der im vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschriebene Aufzeichnungskopf verwendet wird.
Fig. 9 zeigt das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät dieses Ausführungsbeispiels.
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Positionierfläche einer Metallplatte 24, die konstruiert ist, um parallel zum Heizplättchen und der Kanalnut des Tintenstrahlkopfes zu verlaufen, an einer Kopfmontagefläche 23A einer Schlittens, die im gleichen Winkel θ2 geneigt ist wie der vorstehend beschriebene Laserstrahl, durch den Eingriff zwischen Vorsprüngen 23B des Schlittens und Aussparungen 24A des Aufzeichnungskopfes gehalten, wodurch die Zentralrichtung des Flüssigkeitsausstoßes mit der Normalenrichtung des Aufzeichnungsinaterials S ausgerichtet ist (Fig. 9). Anders ausgedrückt ist der Aufzeichnungskopf an der Kopfmontagefläche 23A des Schlittens 23 montiert, so daß die Mittellinie L (die Einfallsrichtung der Einfallsrichtung des Laserstrahls) am Ausstoßauslaß und die Fläche des Aufzeichnungsmaterials S einen 90º-Winkel bilden.
Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel in einem Ausstoßauslaßbereich, der die Tintenausstoßrichtung steuert, die Tintenausstoßrichtung von der Energiezuführrichtung zum Ausstoßbereich geändert; das Aufzeichnungsmaterial ist in einer solchen Weise angeordnet, daß der Abstand zwischen dem Ausstoßbereich und dem Aufzeichnungsmaterial minimal ist; die Tintenausstoßrichtung verläuft im wesentlichen senkrecht zum Aufzeichnungsmaterial. Die Energiezuführrichtung zum Ausstoßbereich ist eine Druckwelle, die durch eine Blase erzeugt wird, die durch Filmsieden durch die thermische Energie ausgebildet wurde, die vom elektrothermischen Wandlerelement erzeugt wurde. Der Ausstoßauslaßbereich befindet sich an einem Entlüftungabschnitt eines Elements, das eine Vielzahl von Tintenführungsaussparungen hat; es sind Durchgangsöffnungen vorhanden, die durch die Anwendung von einem Strahl hoher Energie an der Entlüftungsseite erzeugt wurden. Die Genauigkeit der Position des Schusses der Tinte auf das Aufzeichnungsmaterial S ist in Kopfabtastrichtung minimal; der Tintenschußbereich 1A hab minimale Breite. Wenn der Vergleich zwischen dem Fall, in dem der Kopf montiert ist, so daß die Mittelline L des Ausstoßauslasses senkrecht zum Aufzeichnungsmaterial S verläuft (Fig. 9), und dem Fall vorgenommen wird, in dem das Heizplättchen 8 und die Metallplatte 24 mit der Normalenrichtung zum Aufzeichnungsmaterial S ausgerichtet sind (Fig. 8), hat daher der Schußbereich auf dem Aufzeichnungsmaterial S eine geringere Breite 1A im ersten Fall als bei der Breite 1B im zweiten Fall. Durch die Montage des Aufzeichnungskopfes an den Schlitten 23 in der in Fig. 9 gezeigten Weise wird die Schußgenauigkeit erhöht; daher wird die Ablenkung der Tinte während der Hin- und Herbewegung des Schlittens konstant gestaltet. Daher können, selbst wenn der Aufzeichnungsvorgang sowohl bei der Vorwärts- als auch bei der Rückwärtsbewegung des Schlittens vorgenommen wird, scharfe Bilder bei Aufzeichnungen in beliebige Richtungen erhalten werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Winkelsteuerung in der Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgerätes vorgenommen; es ist jedoch möglich, daß die Metallplatte, die eine Bezugsfläche des Aufzeichnungskopfes ist, oder der Positionierabschnitt in geeigneter Weise geneigt sein können. Die vorliegende Erfindung ist auf einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf anwendbar, der nicht ein Kopf vom Austauschtyp ist, sondern von einem Typ ist, bei dem nur Tinte aufgefüllt wird.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, bei dem der Aufzeichnungskopf am Schlitten unter den in Fig. 9 gezeigten Winkelbedingungen montiert ist. Der Tintenstrahldrucker von Fig. 9 verwendet eine austauschbare Aufzeichnungskopfkassette. Die Kassette 80 in Fig. 10 kann die sein, die in Fig. 1 gezeigt ist. Die Kassette 80 ist durch ein Begrenzungselement 81 an den Schlitten lösbar montiert. Der Schlitten ist in Längsrichtung entlang der Welle 21 hin- und herbewegbar. Das Positionieren der Kassette 80 in bezug auf den Schlitten kann durch Löcher, die in der Abdeckung 300 ausgebildet sind, und Vorsprünge des Schlittens 23 vorgenommen werden. Die elektrische Verbindung zwischen diesen wird durch den Kontakt zwischen Verbindungskissen an der Verdrahtungsplatte und einem Verbindungselement am Schlitten 23 hergestellt.
Die vom Aufzeichnungskopf der Kassette 80 ausgestoßene Tinte wird zum Aufzeichnungsmaterial 13 ausgestoßen, das auf der Walze 19 mit einem schmalen Zwischenraum vom Aufzeichnungskopf aus begrenzt ist, um auf dem Aufzeichnungsmaterial 18 ein Bild auszubilden.
Ausstoßsignale entsprechend den Bilddaten werden von einer geeigneten Datenquelle über ein Kabel 16 und mit diesem verbundene Kontakte dem Aufzeichnungskopf zugeführt.
In Fig. 10 bezeichnet Bezugszeichen 17 einen Schlittenmotor zum abtastenden Bewegen des Schlittens 23 entlang der Welle 21 und 22 einen Draht zum Übertragen der Antriebskraft vom Motor 17 zum Schlitten 23. Ein Fördermotor 20 ist mit der Trägerwalze 19 verbunden, um das Aufzeichnungsmaterial 18 zu fördern. Der Tintenstrahldrucker dieses Ausführungsbeispiels ist in der Lage, während der Vorwärtsbewegung und während der Rückwärtsbewegung des Aufzeichnungskopfes ein Aufzeichnen vorzunehmen.
Es wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dein eine Kassette, die einen Aufzeichnungskopf 186 hat, der Ausstoßauslässe aufweist, die in der gleichen Weise wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Excimerlaser erzeugt wurden, an einen Tintenstrahlaufzeichnungsgerät unter den in Fig. 9 gezeigten Winkelbedingungen montiert ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 11, ein Beispiel für die Struktur der Kassette C, die geeignet ist, an einen Schlitten des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts entsprechend diesem Ausführungsbeispiel montiert zu werden, was im folgenden in Verbindung mit Fig. 12 beschrieben wird. Die Kassette C dieses Ausführungsbeispiels hat an der oberen bzw. unteren Position einen Tintenbehälter und einen Aufzeichnungskopf 186. Der Aufzeichnungskopf 186 wird in ähnlicher Weise wie im vorstehenden Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Excimerlaserstrahls hergestellt. Das Verbindungselement 185 des Aufzeichnungskopfes zum Aufnehmen von Signalen oder ähnlichem zum Antrieb des Aufzeichnungskopfes 186 und zum Herstellen eines Outputs, das mit einer verbleibenden Menge an Tinte in Beziehung steht, befindet sich an einer Position neben dem Tintenbehälter 180. Daher kann, wenn die Kassette C an den Schlitten montiert ist, was im folgenden beschrieben wird, die Höhe H verringert sein. Durch die Verringerung der Dicke W der Kassette in Abtastrichtung kann die Größe des Schlittens verringert werden, wenn die Kassette C neben diesem angeordnet ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Eine Verbindungselement-Abdeckung 183 ist mit der Außenwand des Behälters einstückig ausgebildet, um den engen Kontakt mit dem Verbindungselement 185 zu verhindern. Ein Positionierabschnitt 181 hat Anlageflächen 181a und 181b in den zwei Richtungen. Durch das Vorsehen ausreichender Abstände zwischen den Positionierflächen und der Positionieranlagefläche des Aufzeichnungskopfes 186 kann der Aufzeichnungskopf durch den Druck mit einem Drückstift zur geneigten Fläche 184 hin sicher positioniert und befestigt werden. Ein Griff 182 wird verwendet, wenn die Kassette C in bezug auf die Montageposition montiert oder demontiert wird. Ein Lüftungsloch 182a ist im Griff 182 ausgebildet, um die Verbindung zwischen der Umgebung und dem Inneren des Tintenbehälters 180 zu gestatten. Ein weggeschnittener Abschnitt 182a und eine Führung 183b haben die Funktion von Führungen, wenn die Kassette C in die Montageposition montiert wird.
Der Aufzeichnungskopf 186 in diesem Ausführungsbeispiel hat in der unteren Fläche dieser Fig. eine Vielzahl von Ausstoßauslässen. In Flüssigkeitskanälen, die mit den Ausstoßauslässen in Verbindung stehen, sind Ausstoßenergie-Erzeugungselemente erzeugt, um Energie zu erzeugen, die zum Ausstoßen oder Auslassen der Tinte beitragen kann. Die Ausstoßenergie-Erzeugungselemente, die vorzugsweise die Form von Erzeugungselementen für thermische Energie (elektrothermische Wandler) haben, sind von dem Standpunkt aus vorzuziehen, daß die Ausstoßauslässe oder die Ausstoßauslässe mit hoher Dichte angeordnet sein können.
Die Fig. 12 und 13 sind eine perspektivische Ansicht und eine Draufsicht des Schlittens des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes zur Montage der Kassette C, die in Fig. 11 gezeigt ist, unter der in Fig. 9 gezeigten Bedingung. In diesen Fig. sind vier Kassetten C1, C2, C3 und C4 am Schlitten 102 montiert. Die Kassetten enthalten unterschiedliches Farbtintenmaterial, gelbe Tinte, Magenta-Tinte, Zyan-Tinte und schwarze Tinte zum Beispiel. Vier Drückstifte 110 (A-D) stehen mit dem Verbindungselementhalter 140 in Eingriff und werden durch Federn 110a (A-D) in Fig. 13 nach links gedrückt. Der Verbindungselementhalter 14(), der die Funktion eines Halteelements hat, steht über eine Welle 120 (Welle I und Welle II) mit Verbindungsgliedern 121 (Verbindung I und Verbindung II) in Eingriff und ist nach links bewegbar und ist nach links und rechts entsprechend der Drehung eines Bedienhebels 107, der mit dein Verbindungsglied 121 in Eingriff steht, bewegbar (Drehung im Uhrzeigersinn und entgegen dein Uhrzeigersinn). Wenn dieser nach rechts bewegt wird, wird der Druck entspannt, um den Austausch der Kassette zu gestatten; wenn dieser nach links bewegt wird, ist die Montage der Kassette gestattet.
Wenn die Kassette C an den Montageabschnitt 102f montiert wird, wird der Aufzeichnungskopf 186 der Kassette C von oben zu einer vorderen Aussparung 102f1 des Montageabschnitts 102f eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein rechteckiger Abschnitt 102h der Schlittens 102 zwischen Führungen 183b der Kassette C in Eingriff gebracht, so daß die Kassette C grob positioniert ist. Wenn der Bedienhebel 107 um die Welle 109 im Uhrzeigersinn gedreht wird, bewegt sich die Halterung 140 vor, so daß sich der weggeschnittene Abschnitt 183a der Kassette C zur Führung 154 des Schlittens 102 vorbewegt; der Stift 110 wird mit der Kassette C in Eingriff gebracht, wodurch die Kassette an den Montageabschnitt 102f montiert ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die Winkelbeziehung zwischen dem Aufzeichnungskopf und dein Aufzeichnungsbogen wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Eine Feder 159 ist am Schlitten 102 vorgesehen, um eine Drückkraft zu erzeugen, um die Positioniergenauigkeit der Kassette C zu verbessern, indem die an den Montageabschnitt 102f montierte Kassette C nach hinten gedrückt wird. Das freie Ende 110b der Drückstange 110 befindet sich mit der zugeordneten der vier Kassetten C an der Anlagefläche 101d in Berührung, um die Kassette zu drücken. Eine Außenumfangsfläche 110c des Drückstiftes 110 befindet sich mit einer Anlagefläche 102S des Schlittens 102 in Berührung, um die Druckkraft unabhängig aufzunehmen, die zur Achse des Drückstiftes senkrecht verläuft. Daher nimmt das Halteelement 140 nur die Rückwirkungskraft durch die Feder 110a (Federn A-D) auf und nicht die Druckkraft. Daher kann, wenn die Vielzahl von Kassetten gleichzeitig freigegeben wird, der Freigabevorgang mit einer geringen Betätigungskraft auf den Freigabehebel 107 ausgeführt werden.
Es wird die Beschreibung der Struktur und des Vorgangs zum In-Eingriff-bringen und Außer-Eingriff-bringen zwischen dem Kopf-Verbindungselement 185 der Kassette C und dem Verbindungselement (Hauptbaugruppe-Verbindungselement) 106 des Hauptgerätes für die Verbindung mit dem Kopf-Verbindungselement 185 vorgenommen.
Wenn das Verbindungselement 106 zum Kopf-Verbindungselement 185 eingeführt wird, wird der folgende Vorgang ausgeführt. Der Hebel 107 wird betätigt, wenn eine Eingriffswelle 106a, die mit dem Hauptbaugruppe-Verbindungselement 106 einstückig ausgebildet ist, durch die Federkraft der Spannfeder 141 mit einem Eingriffsloch 140b der Verbindungselementhalters 140 in Eingriff steht (Fig. 14). Dann bewegen sich das Hauptbaugruppe-Verbindungselement 106 und der Verbindungselementhalter 140 als eine Einheit. Ein Kopf-Verbindungselement 185, das durch die Montage der Kassette C an den Montageabschnitt 102f des Schlittens 102 grob positioniert ist, und das Hauptbaugruppe-Verbindungselement 106, das durch den Eingriff zwischen der Eingriffswelle 106a und dem Eingriffsabschnitt 140b grob positioniert ist, treffen aufeinander und werden durch eine nicht gezeigte geneigte Fläche des Hauptbaugruppe-Verbindungselements 106 geführt, bis das Hauptbaugruppe-Verbindungselement 106 mit dem Kopf-Verbindungselement 185 in Eingriff steht (kombiniert ist). Im Anschluß bewegt sich der Verbindungselementhalter 140 durch die Drehung des Hebels 107 über eine vorbestimmte Entfernung 1 nach rechts zur hinteren Seite in Fig. 12. Die vorbestimmte Entfernung ist der Abstand zwischen der Eingriffswelle 106a und dem Eingriffsabschnitt 140b; eine Bewegungsentfernung des Verbindungselementhalters 140 gestattet (gibt frei) eine Bewegung des Hauptbaugruppe-Verbindungselements 103 vom positionierten Zustand aus.
Da das Hauptbaugruppe-Verbindungselement 106 mit dem Kopf-Verbindungselement 85 mit einer Kraft kombiniert ist, die größer als die der Spannfeder 141 ist, wird das Hauptbaugruppe-Verbindungselement 106 vom Verbindungselementhalter 140 außer Eingriff gebracht; d.h., daß ein Außer-Eingriffbringen stattfindet. Ein Abschnitt mit großem Durchmesser des Eingriffslochs 140a hat einen größeren Durchmesser als die Eingriffswelle 106a des Hauptbaugruppe-Verbindungselements 106; daher tritt zwischen diesen ein Spalt auf. Dementsprechend ist bei Eingriff zwischen dem Hauptbaugruppe-Verbindungselement 106 und dein Kopf-Verbindungselement 185 das Hauptbaugruppe-Verbindungselement 106 vom Verbindungselementhalter 140 unabhängig; daher wird die Kassette C in bezug auf den Schlitten 102 nur durch die Drückkraft des Drückstiftes 110 positioniert, wodurch die korrekte Positionierung des Aufzeichnungskopfes 186 in bezug auf den Schlitten 102 abgesichert ist.
Wenn die Kassette C demontiert (freigegeben) wird, wird der Hebel 107 von der aufrechten Position zur Horizontalposition (Fig. 12) entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Im Anfangsstadium steht die Eingriffswelle 106a mit dem Kopf-Verbindungselement 185 mit großer Kraft in Eingriff; mit der Bewegung des Verbindungselementhalters 140 nach rechts jedoch gelangt die Fläche mit großem Durchmesser des Eingriffsloches 140a mit der Eingriffswelle 106a in Anlage und gibt das Hauptbaugruppe-Verbindungselement 106 vom Kopf-Verbindungselement 108 frei, während die Eingriffswelle 106a zur hinteren Seite in Fig. 12 gedrückt wird. Gleichzeitig bewegt sich der Drückstift 110 zusammen mit dem Verbindungselementhalter 140 und wird vom Aufzeichnungskopf 186 wegbewegt.
In den Fig. 12 und 13 erstreckt sich eine Abtastschiene 111 in Hauptabtastrichtung des Schlittens 102 und stützt den Schlitten gleitfähig. Mit dem Bezugszeichen 111a ist ein Lager bezeichnet. Ein elastisches Kabel 151 hat die Funktion, verschiedene Signale über das Verbindungselement zur Kassette C zu übertragen. Ein Riemen 152 hat die Funktion, die Antriebskraft für ein Hin- und Herbewegen des Schlittens 102 zu übertragen. Paare von Walzen 117 und 118, 115 und 116 sind wirksam, um das Aufzeichnungsmaterial zu fördern, und befinden sich vor und hinter der Position der Aufzeichnung durch den Aufzeichnungskopf 186. Ein Tisch 150 ist wirksam, um eine flache Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsmaterials vorzusehen.
Fig. 14 zeigt das Aufzeichnungsgerät in Form eines Druckers, eines Kopierers oder eines Faksimilegerätes unter Verwendung der vorstehend genannten Strukturen.
Die Hauptbaugruppe 1000 des Aufzeichnungsgerätes ist mit einer Abdeckung 1101 versehen, die an der vorderen Seite geöffnet werden kann. Wenn die Abdeckung 1101 geöffnet ist, wird das Innere der Hauptbaugruppe zugänglich. Außerdem gestattet das Öffnen der Abdeckung die Drehbewegung des Hebels 107, um die Montage oder Demontage der Kassetten C1, C2, C3 und C4 in bezug auf die Hauptbaugruppe zu gestatten. Der durch die Vollinie angezeigte Hebel 107 befindet sich in der Position, um die Montage der in Fig. 11 gezeigten Kassette zu gestatten. In dieser Position wird die Bewegung der Abdeckung 1101 zur geschlossenen Position verhindert. Die unterbrochenen Linien zeigen die Kassette während des Montagevorgangs. Die Vollinie ist die Aufzeichnungsbetriebsposition der Kassette in der Hauptbaugruppe des Gerätes. Die Ausstoßseite-Fläche des Aufzeichnungskopfes 186 der Kassette verläuft mit der Führungsfläche des Tisches 150 parallel; der Aufzeichnungskopf steht vom Schlitten zum unteren Ende vor, um zwischen die Zuführwalzen 116 und 118 zwischengefügt zu sein. Das Bezugszeichen 1102 bezeichnet ein elastischen Flachmaterial für die elektrische Verdrahtung. Eine Schiene 112 wirkt mit der Schiene 111 zusammen, um den Schlitten 102 zu stützen und zu führen.
Der Verbindungselementhalter 140 ist gezeigt, nachdem die Kassette am Schlitten befestigt ist, indem der Hebel 107 zu der Position mit unterbrochener Linie bewegt wird, nachdem die Kassette montiert wurde. Wellen 102 und 1202 sind an beiden Seiten in bezug auf die Relativbewegung zwischen dem Verbindungselementhalter 140 und dem Schlitten vorgesehen; die Positionsniveaus sind die gleichen. Die Wellen sind säulenförmig, um eine Bewegung in den zwei Langlöchern zu gestatten, die mittlere Längsachsen an den Seiten des Schlittens haben. Die Welle, die durch die Vollinien angezeigt ist, entspricht dem Hebel 107, der durch die Vollinien angezeigt ist. Die Wellen 120 und 1202 sichern ferner die Parallelbewegung des Verbindungselementhalters ab. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Wellen 120, 1202 woanders als am Verbindungselement-Hauptkörper vorgesehen und befinden sich über und neben dein Drückstift 110 zum Positionieren des Aufzeichnungskopfes; daher ist die Positioniergenauigkeit der Drückstifte 110 erhöht. Wellen, die den Wellen 120 und 1202 ähneln, können an der Hauptbaugruppe des Verbindungselements vorgesehen sein, um die Parallelbewegung des Verbindungselement-Hauptkörpers zu stabilisieren; nach der Verbindung des Verbindungselements kann dieses in Vorne-Hinten-Richtung und in Seitenrichtung innerhalb des Zwischenraums von der Seitenplatte aus freigegeben werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist es vorzuziehen, daß das Langloch der Welle 1202 die Welle 1202 in Vorne-Hinten-Richtung nicht befestigt, nachdem der Verbindungselement-Hauptkörper verbunden ist, wodurch das Positionieren des Stiftes 110 nur auf die Welle 120 wirkt.
Fig. 15 ist eine Seitenansicht, die das Eingriffsverhältnis zwischen dem Hebel 107 und der Welle 120 darstellt, und entspricht der Seitenansicht des in Fig. 13 gezeigten Gerätes. Wie es in Verbindung mit Fig. 13 beschrieben ist, bringt das Verbindungsglied 121 den Hebel 107 mit der Welle 120 in Eingriff. In dieser Fig. wird die Hauptbaugruppe als Kopierer verwendet. Die Struktur wird kurz erläutert. Wie es in der Fig. gezeigt ist, sind eine obere Originalabdeckung, eine optische Leseeinrichtung, die sich unter dem Originalhaltetisch-Glas befindet, und eine Einrichtung 1212 zum Umwandeln der gelesenen Informationen in elektrische Signale vorgesehen. Die elektrischen Signale werden über das elastische Flachmaterial 1102 in Aufzeichnungskopf-Antriebssignale umgewandelt, um ein Vollfarben-Tintenbild zu erzeugen. Eine Kassette 1210 ist in den unteren Abschnitt der Hauptbaugruppe von der Seite der Auswurfschale 1213 aus eingeführt, um das Aufzeichnungsmaterial in die Richtung zu fördern, die zur Einführrichtung entgegengesetzt liegt. Eine Förderwalze 1212 ist in der Aufzeichnungsmaterial-Zuführstation vorgesehen.
Beim Tintenstrahlaufzeichnungsgerät in diesem Ausführungsbeispiel ist der Aufzeichnungskopf am Schlitten in Positionsbeziehung montiert, die in Verbindung mit Fig. 9 beschrieben wurde; daher ist sowohl während der Vorwärtsbewegung als auch während der Rückwärtsbewegung des Aufzeichnungskopfes ein gutes Aufzeichnen möglich.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere in einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf und einem Aufzeichnungsgerät in geeigneter Weise anwendbar, bei dein thermische Energie durch einen elektrothermischen Wandler, einen Laserstrahl oder ähnliches verwendet wird, um eine Änderung des Zustands der Tinte zu verursachen, um die Tinte auszustoßen oder auszulassen. Das ist die Ursache dafür, daß die hohe Dichte der Bildelemente und die hohe Auflösung des Aufzeichnens möglich sind.
Die typische Struktur und das Betriebsprinzip sind vorzugsweise die, die in den US-Patenten Nr. 4 723 129 und 4 740 796 offenbart sind. Das Prinzip und die Struktur sind auf ein sogenanntes Auf-Abruf-Aufzeichnungssystem und ein kontinuierliches Aufzeichnungssystem anwendbar. Insbesondere sind diese jedoch für den Auf-Abruf-Typ geeignet, da das Prinzip darin besteht, daß zumindest ein Antriebssignal an einen elektrothermischen Wandler angelegt wird, der sich an einem Flüssigkeits(Tinten)-Halte-Flachmaterial oder einen Flüssigkeitskanal befindet, wobei das Antriebssignal ausreichend ist, um einen solchen schnellen Temperaturanstieg über ein Abweichen vom Keimsiedepunkt hinaus vorzusehen, wobei die thermische Energie durch den elektrothermischen Wandler vorgesehen wird, um Filmsieden am Heizabschnitt des Aufzeichnungskopfes zu erzeugen, wodurch entsprechend jedem der Antriebssignale in der Flüssigkeit (Tinte) eine Blase erzeugt werden kann. Durch die Erzeugung, Entwicklung und durch das Zusammenziehen der Blase wird die Flüssigkeit (Tinte) durch einen Ausstoßauslaß ausgestoßen, um zumindest ein Tröpfchen zu erzeugen. Das Antriebssignal hat vorzugsweise die Form eines Impulses, da die Entwicklung und das Zusammenziehen der Blase sofort vorgenommen werden kann; daher wird die Flüssigkeit (Tinte) mit schnellem Ansprechverhalten ausgestoßen. Das Antriebssignal in Impulsform ist vorzugsweise ein solches, wie es in den US-Patenten Nr. 4 463 359 und 4 345 262 offenbart ist. Außerdem ist der Temperaturanstiegsbetrag der Heizfläche vorzugsweise ein solcher, wie dieser im US-Patent Nr. 4 313 124 offenbart ist.
Die Struktur des Aufzeichnungskopfes kann sowohl die sein, die in den US-Patenten Nr. 4 558 333 und 4 459 600 gezeigt ist, wobei sich der Heizabschnitt an einem gekrümmten Abschnitt befindet, als auch die Struktur der Kombination aus Ausstoßauslaß, Flüssigkeitskanal und elektrothermischem Wandler, wie diese in den vorstehend genannten Patenten offenbart ist. Außerdem ist die vorliegende Erfindung auf die Struktur anwendbar, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 123670/1984 offenbart ist, wobei ein gemeinsamer Schlitz als Ausstoßauslaß für eine Vielzahl von elektrothermischen Wandlern verwendet wird, und auf die Struktur, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 138461/1984 offenbart ist, in der eine Öffnung zum Absorbieren einer Druckwelle thermischer Energie entsprechend dem Ausstoßabschnitt ausgebildet ist. Das ist die Ursache dafür, daß die vorliegende Erfindung wirksam ist, um den Aufzeichnungsvorgang mit Sicherheit und hoher Effizienz unabhängig vom Typ des Aufzeichnungskopfes vorzunehmen.
Die vorliegende Erfindung ist auf einen sogenannten Volllinien-Aufzeichnungskopf wirksam anwendbar, der eine Länge hat, die der maximalen Aufzeichnungsbreite entspricht. Ein solcher Aufzeichnungskopf kann einen einzigen Aufzeichnungskopf und eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen aufweisen, die kombiniert sind, um die maximale Breite abzudecken. Außerdem ist die vorliegende Erfindung auf einen seriellen Aufzeichnungskopf, wobei der Aufzeichnungskopf an der Hauptbaugruppe befestigt ist, auf einen Aufzeichnungskopf mit auswechselbarem Chip, der mit dem Hauptgerät elektrisch verbunden ist und der mit Tinte gespeist werden kann, wenn dieser an der Hauptbaugruppe montiert ist, oder auf einen Kassetten-Aufzeichnungskopf anwendbar, der einen einstückigen Tintenbehälter aufweist.
Das Vorsehen der Wiederherstellungseinrichtung und/oder von Hilfseinrichtungen für den vorbereitenden Betrieb ist vorzuziehen, da diese die Wirkungen der vorliegenden Erfindung weiter stabilisieren können. Solche Einrichtung sind eine Abdeckeinrichtung für den Aufzeichnungskopf, eine Reinigungseinrichtung für diesen, eine Drück- oder Saugeinrichtung und eine vorbereitende Heizeinrichtung, die der elektrothermische Wandler, ein zusätzliches Heizelement oder eine Kombination von diesen sein kann. Eine Einrichtung zum Vornehmen des Vorausstoßes (nicht für den Aufzeichnungsvorgang) kann den Aufzeichnungsvorgang ebenfalls stabilisieren.
Im Hinblick auf die Variation des montierbaren Aufzeichnungskopfes kann dieser entsprechend einer einzigen Farbtinte ein einziger oder entsprechend der Vielzahl von Tintenmaterialien, die unterschiedliche Aufzeichnungsfarben oder Dichten haben, eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen sein. Die vorliegende Erfindung ist auf ein Gerät wirksam anwendbar, das zumindest einen Modus hat aus monochromatischem Modus, in der Hauptsache schwarz, einem Mehrfarbenmodus mit Tintenmaterialien verschiedener Farben und/oder einem Vollfarbenmodus, der die Mischung der Farben verwendet, und das eine einstückig ausgebildete Aufzeichnungseinheit oder eine Kombination aus einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen sein kann.
Desweiteren war im vorhergehenden Ausführungsbeispiel die Tinte eine Flüssigkeit. Diese kann jedoch ein Tintenmaterial sein, das unterhalb der Zimmertemperatur erstarrt, sich jedoch bei Zimmertemperatur verflüssigt. Da die Temperatur der Tinte gesteuert wird, um nicht niedriger als 30ºC und nicht höher als 70ºC zu sein, um zum Vorsehen des stabilisierten Ausstoßes bei einem gewöhnlichen Aufzeichnungsgerät dieses Typs die Viskosität der Tinte zu stabilisieren, kann die Tinte im Temperaturbereich flüssig sein, wenn das Aufzeichnungssignal der vorliegenden Erfindung auf andere Tinten-Typen anwendbar ist. Bei einem von diesen kann der Temperaturanstieg durch thermische Energie bedingt zwangsläufig verhindert werden, indem diese für die Zustandsänderung der Tinte vom festen zum flüssigen Zustand verbraucht wird. Ein anderes Tintenmaterial erstarrt, wenn es übrigbleibt, um das Verdunsten von Tinte zu verhindern. In beiden Fällen erzeugt das Anlegen der Aufzeichnungssignals thermische Energie, wird die Tinte verflüssigt und kann die verflüssigte Tinte ausgestoßen werden. Ein anderes Tintenmaterial kann mit dem Erstarren zu dem Zeitpunkt beginnen, wenn es das Aufzeichnungsmaterial erreicht. Die vorliegende Erfindung ist auf ein solches Tintenmaterial ebenfalls anwendbar, das durch das Aufbringen von thermischer Energie verflüssigt werden kann. Ein solches Tintenmaterial kann als flüssiges oder festes Material in Durchgangslöchern oder Aussparungen zurückgehalten werden, die in einem porösen Bogen ausgebildet sind, wie es in der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 56847/1979 und der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 71260/1985 offenbart ist. Der Bogen ist dem elektrothermischen Wandler zugewandt. Das effektivste für die Tintenmaterialien, die vorstehend beschrieben wurden, ist das Filmsiedesystem.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät kann als ein Ausgabeanschluß eines Informationsverarbeitungsgerätes, wie z.B. eines Rechners oder von ähnlichem, als Kopierer, der mit einer Bildleseeinrichtung oder ähnlichem kombiniert ist, oder als ein Faksimilegerät verwendet werden, das Informationsaussende- und Informationsempfangsfunktionen hat.
Gemäß Vorbeschreibung hat erfindungsgemäß die obere Platte eine einstückige Öffnungsplatte; der Excimerlaserstrahl wird von innen in einem solchen Winkel angelegt, daß die Wand, die die Nut ausbildet, auf den Excimerlaserstrahl keinen Einfluß hat, wodurch ein Tintenausstoß oder ein Ausgabeauslaß ausgebildet wird. Bei der Montage des Tintenstrahlkopfes an die Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgerätes ist der Aufzeichnungskopf im gleichen Winkel geneigt wie der Laserstrahl. Daher kann ein konischer Ausstoßauslaß stabil vorgesehen werden und die Ausstoßrichtung stabilisiert werden. Außerdem ist während des Aufzeichnungsvorgangs die Genauigkeit der Position des Flüssigkeitsschusses verbessert.

Claims

1. Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zum Aufzeichnen mit Tinte auf einem Aufzeichnungsmaterial (18), das aufweist:

eine Tintenstrahlaufzeichnungskopf-Montageabschnitt zum Montieren eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes an diesen, der einen Ausstoßauslaß (11) hat, der an einer oberen Platte (400; 7), die eine einstückige Ausstoßauslaßplatte (10) hat, durch Projizieren eines Laserstrahls (2) in einem solchen Winkel ausgebildet ist, daß der Laserstrahl (2) nicht durch einen Abschnitt der oberen Platte (400; 7) beeinflußt wird, und der in Richtung des Tintenausstoßes konvergiert und in bezug auf eine Grundplatte geneigt ist,

eine Montageeinrichtung zum Montieren des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes an den Montageabschnitt, so daß der Tintenausstoßauslaß (11) des Aufzeichnungskopfes zum Aufzeichnungsmaterial senkrecht verläuft.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Grundplatte ein Heizplättchen (100; 8) ist und der Ausstoßauslaß (11) in bezug auf das Heizplättchen (100; 8) um ungefähr 5 - ungefähr 20º geneigt ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Ausstoßrichtung die gleiche wie die Richtung eines Laserstrahls (2) ist, der verwendet wird, wenn der Aufzeichnungskopf hergestellt wird.

4. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Ausstoßauslaß (11) zur Innenseite hin in Tintenausstoßrichtung konisch ausgebildet ist.

5. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Montageabschnitt einen Schlitten (23; 102) hat, der in vorbestimmte Richtung hin- und herbewegbar ist.

6. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Aufzeichnungskopf hin- und herbewegbar ist und sowohl während der Vorwärtsbewegung als auch während der Rückwärtsbewegung betrieben wird.

7. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Montageeinrichtung den Tintenstrahlaufzeichnungskopf an dieses lösbar montiert.

8. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Tintenstrahlkopf einen elektrothermischen Wandler (15) zum Erzeugen von thermischer Energie hat, um die Tinte dadurch auszustoßen.

9. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Ausstoßauslaß (11) eine Größe hat, die an der Seite der Ausstoßauslaßplatte (10) zum Aufzeichnungsmaterial benachbart kleiner ist als die an der anderen Seite, und wobei der Ausstoßauslaß (11) in bezug auf die senkrechte Linie zur Ausstoßauslaßplatte (10) geneigt ist.

10. Gerät nach Anspruch 8, wobei das elektrothermische Wandlerelement (15) mit elektrischer Energie gespeist wird, um durch Filmsieden eine Blase zu erzeugen, um die Tinte durch Ausstoßenergie in Form einer Druckwelle auszustoßen, die aus der Erzeugung und dem Zusammenziehen der Blase resultiert.

11. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Ausstoßauslaßbereich die Tintenausstoßrichtung von einer Richtung, in die die Ausstoßenergie-Aufbringeinrichtung an die Tinte Energie anlegt, zum Ausstoßbereich hin ändert, und wobei ein Aufzeichnungsmaterial (18) angeordnet ist, so daß der Abstand zwischen dem Aufzeichnungsmaterial und dem Ausstoßauslaßabschnitt minimal ist und die Tintenausstoßrichtung zum Aufzeichnungsmaterial (18) im wesentlichen senkrecht verläuft.

12. Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zum Ausführen des Aufzeichnens durch den Ausstoß von Tinte auf ein Aufzeichnungsmaterial (18) , das aufweist:

eine Grundplatte, die eine Vielzahl von Ausstoßenergie- Erzeugungselementen zum Erzeugen von Ausstoßenergie, um Tinte auszustoßen, hat,

eine Platte, die eine Vielzahl von Nuten hat, um mit der Grundplatte zusammenzuwirken, um Tintenkanäle vorzusehen, die den Ausstoßenergie-Erzeugungselementen entsprechen, und die einen einstückigen Ausstoßauslaß-Ausbildungsabschnitt hat, in dem Ausstoßauslässe (11), die in Verbindung mit den Tintenkanälen stehen, ausgebildet werden, indem ein Excimerlaserstrahl (2) an die Seite des Ausstoßauslaß-Ausbildungsabschnitts, die sich nahe zu den Tintenkanälen befindet, projiziert wird,

wobei die Ausstoßauslässe (11) einem Aufzeichnungsmaterial (18) zugewandt sind, das zur Richtung des Laserstrahls (2) während der Ausbildung des Ausstoßauslasses (11) im wesentlichen senkrecht verläuft,

wobei das Gerät ferner aufweist:

eine Montageeinrichtung zum Montieren des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes an den Montageabschnitt, so daß der Tintenstrahlausstoßauslaß (11) des Aufzeichnungskopfes zum Aufzeichnungskopf senkrecht verläuft.