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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Prozess zum
Herstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes und genauer
gesagt auf einen Prozess zum Herstellen von Öffnungen in dem
Tintenstrahlaufzeichnungskopf.
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Die Tintenstrahlaufzeichnung ist ein stoßfreies
Aufzeichnungsverfahren, das fast frei von der Erzeugung von Lärm
während der Aufzeichnung ist, das in der Lage ist, mit hoher
Geschwindigkeit aufzuzeichnen, und das in der Lage ist, eine
Aufzeichnung durchzuführen, ohne daß irgendwelche speziellen
Vorgänge für das fixieren auf einem gewöhnlichen Papier
erforderlich sind. Von den derzeit bekannten verschiedenen
Aufzeichnungsverfahren ist dieses Verfahren sehr nützlich. Es
wurden viele verschiedene Vorschläge für dieses Verfahren
gemacht und Verbesserungen wurden an ihm durchgeführt. Diese
Aufwendungen haben zu einigen kommerziell erwerbbaren Produkten
geführt, wohin gegen einige Ideen noch auf dem Weg zur
Kommerzialisierung sind.
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Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren ist eines, bei dem
Tintentröpfchen durch verschiedene Mechanismen ausgestoßen
werden und auf ein Aufzeichnungsmedium aufgebracht werden, wie
Papier, um eine Aufzeichnung durchzuführen.
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Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat auch einen Vorschlag
eines neuen Verfahrens hinsichtlich einem
Tintenstrahlaufzeichnen gemacht. Dieses neue Verfahren wurde in
der japanischen Patentanmeldungsoffenlegung No. 118 798/1977
vorgeschlagen und dessen grundsätzliches Prinzip wird wie folgt
ausgeführt: Es werden thermische Pulse als Informationssignale
auf die Tinte aufgebracht, die in einem Tintendurchlaß
eingeführt ist, der die Tinte unterbringen kann. Als ein
Ergebnis erzeugt die Tinte ein Dampfbläschen und produziert eine
Betätigungskraft während dessen anwachsen und zusammen ziehen.
Diese Kraft bewirkt, daß die Tinte als Tröpfchen aus den
Öffnungen oder Blenden ausgestoßen wird, die mit dem
Tintendurchlaß in Verbindung stehen, wonach die Tröpfchen auf
einem Aufzeichnungsmedium aufgebracht werden, um ein aufzeichnen
durchzuführen.
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Dieses Verfahren sieht die Öffnungen in einer hohen Dichte vor,
ein Vielfach-Feld Layout, das leicht für ein
Hochgeschwindigkeitsaufzeichnen, ebenso wie für ein farbiges
aufzeichnen paßt. Zusätzlich ist das Gerät, das bei diesem
Verfahren verwendet wird, in der Konstruktion einfacher als
herkömmliche Geräte. Somit kann ein Aufzeichnungskopf in der
Größe als eine Gesamtheit reduziert werden und ist für die
Massenproduktion geeignet. Dieses Verfahren kann auch einfach
einen Aufzeichnungskopf für einen breiten Bereich schaffen, in
dem viele Öffnungen angeordnet sind indem der Vorteil von
bemerkenswerten IC-Technologien und mikroskopischer
Verarbeitungstechniken und ein anwachsen der Zuverlässigkeiten
im Halbleiterbereich verwendet wird. Somit ist das Verfahren in
dem Umfang von Anwendungen breit.
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Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Tintenstrahlaufzeichnungskopf
zur Verwendung beim Tintenstrahl aufzeichnen aus einem ersten
Substrat 101 (im nachfolgendem wird darauf als Heizplatte bezug
genommen), das mit elektrothermischen Wandlerelementen
ausgestattet ist, und aus einem zweiten Substrat 102, das Nuten
zur Bildung einer Flüssigkeitskammer zur Unterbringung der Tinte
hat, und aus Tintendurchlässen durch Verbindung des ersten
Substrat 101 mit dem zweiten Substrat 102 zusammen gesetzt. Das
zweite Substrat 102 hat eine integrierte Öffnungsplatte 104, die
die Tintenausstoßöffnungen 109 enthält, das heißt, Öffnungen,
die mit den Tintendurchlässen in Verbindung stehen (im
nachfolgendem wird auf das zweite Substrat als genutete
Deckplatte bezug genommen).
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Die Heizplatte 101 ist unter Verwendung eines Klebers an einer
Stützbasisplatte 103 angeklebt und befestigt. Die genutete
Deckplatte 102 ist mit der Heizplatte 101 in einer solchen Art
und Weise verklebt, daß die elektrothermischen Wandlerelemente,
die auf der Heizplatte 101 angeordnet sind, mit den Nuten für
die Tintendurchläße, die in der genuteten Deckplatte 102
ausgebildet sind, übereinstimmen. Die Öffnungsplatte 104 der
genuteten Deckplatte 102 ist so angeordnet, um nach vorne und
nach unten wie eine Schürze von einer vorderen Endseite der
Stützbasisplatte 103 vorzustehen.
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Nuten 103A sind in einem Teil des Bereichs der Stützbasisplatte
103 ausgebildet, die durch die Öffnungsplatte 104 abgedeckt ist,
genauer gesagt, in dem Bereich, der durch die rechten und linken
Endabschnitte der Öffnungsplatte 104 abgedeckt ist.
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Die Tinte wird von einem Tintenzuführelement 105 durch eine
Tintenzuführöffnung 102a, die in einem oberen Abschnitt der
genuteten Deckplatte 102 vorgesehen ist, angeliefert. Das
Tintenzuführelement 105 hat eine vorstehende Stange und ist
durch einsetzen dieser vorstehenden Stange in ein
Durchgangsloch, das in der Stützbasisplatte 103 vorgesehen ist
und durch thermisches Verschweißen des Durchgangslochs an der
Stützbasisplatte 103 befestigt.
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Die Spalte 110a und 110b zwischen dem Tintenzuführelement 105
und der Heizplatte 101, und zwischen dem Tintenzuführelement 105
und der genuteten Deckplatte 102, ebenso wie eine
Verbindungsfläche mit einem winzigen Spalt zwischen der
Öffnungsplatte 104 und der Frontendseite der Stützbasisplatte
103, die mit einem Klebstoff abgedichtet werden soll, bilden
einen Kleberaum, der mit einer dichtenden Verbindung von
oberhalb des Tintenzuführelementes 105 durch die Nuten 103A
eingefüllt wird.
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Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf, wie er vorstehend beschrieben
wurde, hat mehrere Probleme bei der Produktion, wie nachfolgend
aufgeführt wird.
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1) in Fig. 1 hat die Verbindungsfläche zwischen der
Öffnungsplatte 104 und der Frontendseite der Stützbasisplatte
103 einen so kleinen Spalt, daß es der dichtenden Verbindung
oftmals nicht gelingt, den Spalt zu erreichen, insbesondere
dessen zentralen Abschnitt, in einer ausreichenden Menge. Um
dieses Problem zu vermeiden war es eine normale Praxis, die
Viskosität der dichtenden Verbindung zu senken. Das senken ihrer
Viskosität jedoch bewirkt, daß die dichtende Verbindung aus
Bohrungen austritt, die in der Stützbasisplatte 103 vorgesehen
sind, das heißt, aus einem Montageloch für eine Druckfeder, die
montiert werden soll, um für einen engen Kontakt zwischen dem
zweiten Substrat 102 mit den Tintendurchlässen und der
Heizplatte 101 zu sorgen, und aus einem Loch zum Einsetzen einer
Tintenversorgungsleitung des Tintenzuführelements 105 zum
liefern der Tinte von einem Tintentank, ebenso wie aus einem
Spalt in einem hinteren Abschnitt des Tintenzuführelements 105.
Als ein Ergebnis kann die Menge der dichtenden Verbindung nicht
ausreichend sein. Darüber hinaus kann ein Vorsprung, der als
Referenzobjekt dient, wenn der Tintenstrahlaufzeichnungskopf auf
dem Schlitten montiert wird, mit der dichtenden Verbindung
beschichtet werden, womit die Genauigkeit und Präzision der
Montage verschlechtert wird, wodurch z. B. bewirkt wird, daß eine
Aufzeichnungszeile gekrümmt wird. Des weiteren kann die
dichtende Verbindung in die Öffnungen eindringen und bewirken,
daß die Tinte nicht ausgestoßen wird.
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(2) Wenn die elektrothermischen Wandlerelemente und die Blenden
in Lagegenauigkeit zueinander gebracht werden, ist es eine
übliche Praxis gewesen, sie manuell unter Verwendung einer
Spezialspannvorrichtung in Lagegenauigkeit zu bringen, während
abwechselnd die elektrothermischen Wandlerelemente und die
Blenden unter einem Metallurgie-Mikroskop betrachtet werden.
Diese manuelle Einstellung durch einen Anwender für die
Lagegenauigkeit der elektrothermischen Wandlerelemente und der
Blenden hat folgende Probleme:
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(a) Variationen bei der manuellen Tätigkeit bewirken Variationen
im Hinblick auf die Genauigkeit der Einstellung.
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(b) Sichtmessungen und manuelle Betätigungen der
Spannvorrichtung für eine wiederholte Anwendung erfordern viel
Zeit für die Einstellung.
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(c) Der Anwender leidet an einer Asthenopie aufgrund
Langzeitsichtmessungen und ultravioletter Bestrahlung zum
Aushärten des Haftmittels beim Fixieren der Elemente, nachdem
die Blenden und elektrothermischen Wandlerelemente in
Lagegenauigkeit gebracht worden sind.
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Um diese Probleme zu lösen, hat die Anmelderin der vorliegenden
Patentanmeldung ein Gerät zum Ausführen einer Lagegenauigkeit
der Blenden vorgeschlagen, die nicht von manueller Tätigkeit
abhängig ist. Gemäß diesem Gerät werden die Positionen der
elektrothermischen Wandlerelemente und die Positionen der
Blenden durch eine ITV-Kamera über ein optisches System
bestätigt, und die Informationen im Bezug auf die Positionen von
ihnen werden in Bildsignal umgewandelt, die zu einer
Bildverarbeitungseinheit übertragen werden. Bei der
Bildverarbeitungseinheit werden die Bildsignale der beiden
Elemente verarbeitet und ihre Positionskoordinaten werden
berechnet. Auf der Grundlage der berechneten Ergebnisse wird die
Positionsdifferenz bestimmt, und die obere Platte wird so
bewegt, dass die Positionen der elektrothermischen
Wandlerelemente und die Positionen der Blenden in
Lagegenauigkeit zueinander gebracht werden.
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Dieses herkömmliche Gerät hat noch die folgenden Probleme: Im
Allgemeinen sind die Blenden, die in der Blendenplatte
einstückig mit der oberen Platte ausgebildet sind, und die Nuten
für die Tintenkanäle in der oberen Platte in einer Vielzahl mit
ähnlichen Formen angeordnet. Wenn diese Elemente in
Lagegenauigkeit beim Verbinden der oberen Platte mit der
Heiztafel gebracht werden sollen, während die Blenden mit der
ITV-Kamera beobachtet werden, sind die Bestimmungen der in
Lagegenauigkeit zu bringenden Blenden mit einer herkömmlichen
Bildverarbeitungseinheit nicht möglich. Folglich sind die
elektrothermischen Wandlerelemente und die Blenden im
Allgemeinen nicht in Lagegenauigkeit; die Blende kann an einem
Ort positioniert sein, an dem sich die elektrothermischen
Wandlerelemente nicht befinden, oder es kann keine Blende an
einem Ort positioniert sein, an dem sich die elektrothermischen
Wandlerelemente befinden. Ein derartiger Fehler bei der genauen
Lagegenauigkeit der Blenden und der elektrothermischen
Wandlerelemente wird in ungünstiger Weise das
Tintenausspritzverhalten beeinflussen und würde zu einer Ursache
dafür werden, dass die Tinte im schlechtesten Fall nicht
ausgespritzt wird. Insbesondere wenn der
Tintenstrahlaufzeichnungskopf genauer und schneller wird,
erhalten die Blenden und Nuten für die Tintenkanäle eine kleine
Größe. Dadurch wird eine exakte Lagegenauigkeit zwischen den
Öffnungen und den elektrothermischen Wandlerelementen eine
unbedingt zu erfüllende Aufgabe für die Herstellung des
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes.
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(3) Wenn die Öffnungen des Aufzeichnungskopfes ausgebildet
werden, ist es eine übliche Praxis, einen Laser anzuwenden, der
eine Ultraschallstrahlung ausgeben kann, wie beispielsweise eine
Vierfach-Welle eines Excimerlasers oder eines YAG-Lasers. Das
Ausbilden der Öffnungen in diesem Fall wird in zwei allgemeinen
Weisen wie folgt ausgeführt.
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(a) Zunächst wird die Öffnungsplatte zum Ausbilden der Öffnungen
mit einer Endfläche der oberen Platte verbunden, an der die
Nuten für die Tintenkanäle ausgebildet worden sind. Dann werden
die Öffnungen durch ein Strahlen eines Laserstrahls auf die
Öffnungsplatte über eine Maske ausgebildet. Die Nut für die
Tintenkanäle ist an der Endfläche der oberen Platte offen und
das Ausbilden der Blenden wird so ausgeführt, dass die Blenden
mit der Öffnung in Verbindung stehen. Die Blendenplatte kann aus
einem Harzfilm oder dergleichen ausgebildet werden. Während des
Ausbildens der Blenden werden die Position der auszubildenden
Blende und die Position der Nut für die Tintenkanäle in
Lagegenauigkeit gebracht.
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Das vorstehend erwähnte Verfahren ist in Fig. 2 gezeigt. In
dieser Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 301 ein
Ultraviolettlasergerät bezeichnet, ist mit dem Bezugszeichen 302
ein Laserstrahl bezeichnet, der durch das Ultraviolettlasergerät
301 ausgegeben wird, ist mit dem Bezugszeichen 303 ein
Linsensystem bezeichnet, ist mit dem Bezugszeichen 304 eine
Projektionsmaske bezeichnet, an der Aluminiumdampf aufgetragen
ist, dass sämtliche oder einige der Muster der Blenden hat und
dass gegenüber dem Laserstrahl 302 abgeschirmt werden kann, ist
mit dem Bezugszeichen 305 eine obere Platte bezeichnet, die mit
einer Nut für die Tintenkanäle und einer Nut für eine
Gemeinschaftsflüssigkeitskammer versehen ist, ist mit dem
Bezugszeichen 305A eine Blendenplatte bezeichnet und ist mit dem
Bezugszeichen 305B ein Stützelement zum Stützen der oberen
Platte 305 bezeichnet. Ein beweglicher Schlitten 306 bewegt das
Stützelement 305B in horizontaler Richtung, wodurch die darauf
gestützte obere Platte 305 bewegt wird und schließlich die
Position der Nut für die Tintenkanäle in Bezug auf die
Laserstrahlen eingestellt wird.
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Die Einzelheiten des Tintenstrahlaufzeichnungskopfkörpers, in
dem die Blenden gemäß einem derartigen Aufbau ausgebildet
werden, sind in Fig. 3 gezeigt.
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Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht des
Aufzeichnungskopfkörpers.
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In Fig. 3 ist mit dem Bezugszeichen 408 eine Heiztafel
bezeichnet, an der ein elektrothermisches Wandlerelement
strukturiert ist, und ist mit dem Bezugszeichen 411 eine an
einer Blendenplatte 405A ausgebildete Blende bezeichnet. Mit dem
Bezugszeichen 414 ist ein Tintenkanal bezeichnet und mit dem
Bezugszeichen 415 ist ein elektrothermisches Wandlerelement
bezeichnet, das entsprechend dem Tintenkanal 414 vorgesehen ist.
Der Tintenkanal 414 besteht aus der Nut für den Tintenkanal und
der Heiztafel.
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(b) Alternativ wird eine Blende ausgebildet, indem ein
Ultraviolettlaserstrahl von der Seite, an die die Nut für den
Tintenkanal 414 ausgebildet ist, zu einem Element gestrahlt
wird, das die obere Platte 405 und die Blendenplatte 405A
einstückig ausgebildet hat. Dieses Verfahren ist in Fig. 4
gezeigt.
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Fig. 4 zeigt eine Art und Weise, in der ein
Ultraviolettlaserstrahl von der Tintenkanalseite zu der mit der
oberen Platte einstückig ausgebildeten Blendenplatte gestrahlt
wird, wodurch eine Blende ausgebildet wird. Die gleichen
Elemente wie in Fig. 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet.
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Das vorstehend erwähnte Verfahren zum Ausbilden der Blende wird
in der folgenden Weise ausgeführt: ein Laserstrahl, der an der
Projektionsmaske vorbeigetreten ist, wird auf die Blendenplatte
gestrahlt, um eine Blende auszubilden. Zum Zwecke der
Lagegenauigkeit des Laserstrahls ist die Form der Nut für den
Tintenkanal als Bildinformation mittels einer ITV-Kamera
eingebracht, und die Position der Nut wird durch ein Erkennen
des Bildes bestätigt. Dann wird die Position der Nut für den
Tintenkanal in Lagegenauigkeit über die Projektionsmaske mit der
Position gebracht, zu der der Laserstrahl gestrahlt wird.
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Ein drittes. Problem bei dem Laserstrahlbearbeiten zum Ausbilden
der Blenden ist Folgendes: Da eine Vielzahl an Nuten für die
Tintenkanäle mit dergleichen Form vorhanden sind, ist es
unabhängig davon, welches der vorstehend erwähnten Verfahren
angewendet wird, schwierig, durch ein Bildverarbeiten zu
bestimmen, welche der Nuten für die Tintenkanäle mit dem
Laserstrahl in Lagegenauigkeit gebracht werden sollen.
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Beispielsweise wurde herkömmlich zum Ausbilden der Blenden nach
dem Zählen der Anzahl an Nuten für die Tintenkanäle von der
Endnut für den Tintenkanal zu der beabsichtigten Nut für den
Tintenkanal oder zum Ausbilden der Blende nach Lageeintrag der
oberen Platte mit einem beweglichen Schlitten angewendet, und
danach der Laserstrahl zu der Blendenplatte gestrahlt.
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Das erstgenannte Verfahren benötigt unökonomisch viel Zeit zum
Ausbilden der Blenden, da die Anzahl an Blenden für die
Tintenkanäle von den Endnuten für die Tintenkanäle zu der
beabsichtigten Nut für den Tintenkanal jedes Mal dann gezählt
werden muss, wenn die Blende ausgebildet wird.
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Wenn andererseits gemäß dem letztgenannten Verfahren die Maße
der oberen Platte variieren, müssen die Maße der
Oberplattenmontagetafel im Ansprechen auf die Maßvariation
variiert werden, oder Daten, die wiedergegeben, wie weit der
bewegliche Schlitten bewegt werden muss, müssen erneut in das
Bilderkennungsgerät eingebracht werden. Somit werden die
Schritte für das Laserstrahlbearbeiten kompliziert.
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(4) Viertens gab es ein Problem dahingehend, dass beim Ausbilden
der Blenden durch ein Laserstrahlbearbeiten ihre Formen in
Abhängigkeit von den Positionen der angeordneten Blenden
verschieden sein müssen.
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Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, wird ein durch ein (nicht
gezeigtes) Laseroszillationsgerät ausgegebener Laserstrahl in
Laserstrahlen L&sub1; bis Ln geteilt, die durch eine Vielzahl an
dicken Pfeilen gemäß Fig. 5 gezeigt sind und die an der Maske
vorbeigetreten sind.
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Eine optische Achse 616k (die durch eine Strichpunktlinie in Fig.
5 gezeigt ist) des Laserstrahls Lk in der Nachbarschaft der Mitte
des Laserstrahls stimmt mit einer Achse 620k der Blende 611k
überein, die eine symmetrische Achse für die Form der Blende
ist, jedoch wird die Intensität des Laserstrahls an dem
Umfangsabschnitt entfernt von der Mitte des Laserstrahls
schwächer. Daher ist beim Ausbilden der Blendenplatte 610 die
Form der ausgebildeten Blende derart, dass ihr Ende zu der
Innenseite hin kopfartig ist, an der die Intensität des
Laserstrahls stark ist.
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Dieser Trend ist bei Blenden 6111 und 611n an den beiden
Endabschnitten bemerkbar. Die Achsen der Tintenausspritzauslässe
6201 und 62% stimmen nicht mit der optischen Achse 6161 und 616n
der Laserstrahlen L&sub1; und Ln überein und sind zu der Mitte der
Blende hin geneigt. Als ein Ergebnis werden Tintentropfen mehr
nach innen als die Richtung zum Ausspritzen der Tintentropfen in
der Nähe der Mitte des Laserstrahls ausgespritzt. Darüber hinaus
sind die Blenden 611k-1, 611k und 611k+1 in der Nachbarschaft der
mittleren Achse des Laserstrahls und die Blenden 611&sub1;, 611n an
den Umfangsabschnitten des Laserstrahls in der Richtung des
Laserstrahlbearbeitens verschieden und haben unterschiedliche
Formen. Dies führt ebenfalls zu einer Verschlechterung des
Grades des aufgezeichneten Bildes.
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Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, sind
nachstehend beschriebene Verfahren aufgegriffen worden:
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Die Blendenplatte wird lediglich unter Verwendung des
Laserstrahls in der Nachbarschaft der Mitte des Laserstrahls zum
Ausbilden einer Blende bearbeitet. Die Blendenplatte wird durch
den Laserstrahl in einer derartigen Weise bearbeitet, dass ein
optisches System so durchdacht wurde, dass die Intensität des
Laserstrahls an den Umfangsabschnitten des Laserstrahls mit der
Intensität der Nachbarschaft der Mitte des Laserstrahls
übereinstimmt, um dadurch eine Blende auszubilden. Gemäß dem
Verfahren zum Ausbilden der Blende unter Verwendung lediglich
des Laserstrahls in der Nachbarschaft der Mitte des Laserstrahls
wird jedoch der Bereich, in dem die Blende ausgebildet wird,
eng, womit es nicht möglich ist, eine Anzahl an Blenden
gleichzeitig auszubilden. Das Ausbilden einer Vielzahl an
Blenden erfordert, dass der Bereich des Laserstrahlbearbeitens
häufig verändert wird, und die Blendenplatte sehr häufig
bearbeitet wird. Folglich wird die Bearbeitungszeit länger und
der Durchsatz wird verringert. Bei jedem Laserstrahlbearbeiten
können große Schwankungen im Hinblick auf die Positionen, Formen
und Durchmesser der Blenden auftreten, womit die Genauigkeit des
Bearbeitens verringert wird.
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Das Verfahren zum Betätigen eines derartigen optischen Systems,
bei dem die Intensität des Laserstrahls die gleiche in der Nähe
der Mitte des Laserstrahls und an dem Umfangsabschnitten des
Laserstrahls ist, hat die nachstehend erörterten Nachteile: Da
der Aufbau des optischen Systems kompliziert ist, werden viele
Linsen angewendet, womit deren Einstellung schwierig ist und der
Durchsatz abnimmt. Außerdem ist das Gerät getrennt davon
erforderlich, um das optische System einzustellen, wodurch die
Kosten für das Blendenausbilden zunehmen.
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(5) Das Laserstrahlbearbeiten für das Blendenausbilden hat auch
die nachstehend erörterten Probleme:
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Wenn ein Werkstück wie beispielsweise ein
Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einem Laserstrahl zum
Ausbilden von Blenden bearbeitet werden soll, erfordert das
Ausbilden der vielen Blenden viel Zeit für einen derartigen
Aufbau, bei dem ein Laserstrahl zu einer Stelle zum Ausbilden
von Blenden in einem Verhältnis von 1 : 1 konvergiert wird.
Insbesondere ist sehr viel Zeit für die Lagegenauigkeit
erforderlich, die für ein genaues Laserstrahlbearbeiten von
einer Blende beabsichtigt ist, womit erheblich die
Betriebseffizienz verringert wird. Um diese Nachteile zu
vermeiden ist ein Laserstrahlbearbeitungsgerät denkbar, bei dem
eine erwünschte Anzahl an Blenden bei dem Werkstück perforiert
werden kann, oder bei dem die Position der Blende gemessen wird,
und diese Position auf der Grundlage der gemessenen Ergebnisse
korrigiert werden kann. Bei einem derartigen Gerät werden die
Blenden mit dem beabsichtigten Durchmesser oder der
beabsichtigten Fläche unter den Bedingungen perforiert, bei
denen die Laserenergie und / oder die Bestrahlungszeit im
Ansprechen auf die Dicke der Blendenplatte zuvor eingestellt
sind.
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Bei dem vorstehend erwähnten Laserstrahlbearbeitungsgerät kann
es jedoch schwierig sein, Blenden mit dem gleichen Durchmesser
oder der gleichen Fläche und unter den gleichen Bedingungen eine
lange Zeitspanne lang zu perforieren aufgrund der Schwankungen
der Dicke der Blendenplatte gemäß Lotschwankungen und Änderungen
bei der Laserenergie aufgrund von Änderungen im Laufe der Zeit
bei dem Laseroszillator und dergleichen.
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Folglich wird eine regelmäßige Stichprobe erforderlich, um die
Laserenergie und/oder die Bestrahlungszeit erneut
einzustellen. Dieser Schritt des erneuten Einstellens kann die
Betriebseffizienz des Geräts verringern. Außerdem muss immer
dann, wenn das Lot der oberen Platte geändert wird und der
Abstand der Nuten verändert wird, ein erneutes Einstellen
manuell ausgeführt werden. Wenn viele obere Platten aus einem
Lot auszubilden sind, wird insbesondere ein Betriebsschritt zum
Einstellen der Laserenergie für jede obere Platte erforderlich.
Derartige Vorbereitungstätigkeiten für das Gerät sind aufwendig,
wodurch die Betriebseffizienz verringert wird.
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Darüber hinaus ist aus dem Stand der Technik gemäß der
Druckschrift JP-A-03 121 854 ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf
bekannt, der eine Möglichkeit hat, die Lagegenauigkeit von der
Seitenfläche zur Ausbildung der Ausspritzöffnung
wiederzuerkennen, wenn Nutenabschnitte an einem zweiten Substrat
und Tintenausspritzenergieerzeugungselemente durch ein Verfahren
in Lagegenauigkeit gebracht werden, bei dem ein Muster für die
Lagegenauigkeit an einem Punkt vorgesehen ist, der in der Nähe
der Ausspritzöffnungen an einem Substrat ist, das
Ausspritzenergieerzeugungselemente für die Tinte hat, und das
zuvor im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Elemente bestimmt
worden ist. Das Muster für die Lagegenauigkeit ist insbesondere
an einem Substrat vorgesehen, an dem die
Kopfausspritzenergieerzeugungselemente für die Tinte ebenfalls
vorgesehen sind.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Herstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes zu
schaffen, das die genaue Lagegenauigkeit zwischen der Blende und
den elektrothermischen Aufzeichnungselementen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Verbesserungen der Erfindung sind
Gegenstand von Anspruch 2 und 3.
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Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Ansicht von vorn von einem
Beispiel eines herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes.
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Fig. 2 zeigt eine schematische Konstruktionsansicht von einem
herkömmlichen Blendenbearbeitungsgerät, bei dem eine Blende
durch ein Laserstrahlbearbeiten ausgebildet wird.
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Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht von einer Blende, die durch ein
in Fig. 2 gezeigtes Laserstrahlbearbeitungsgerät ausgebildet
worden ist.
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Fig. 4 zeigt eine schematische Konstruktionsansicht von einem
anderen herkömmlichen Blendenbearbeitungsgerät, bei dem eine
Blende durch ein Laserstrahlbearbeitung ausgebildet worden ist.
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Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht von einem
Tintenstrahlaufzeichnungskopf, wobei ein anderes herkömmliches
Verfahren zum Ausbilden von Blenden durch ein
Laserstrahlbearbeiten gezeigt ist.
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Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Schnittansicht von einem
Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der nicht Teil der vorliegenden
Erfindung ist.
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Fig. 7 zeigt eine vereinfachte Vorderansicht von der
Tintenausspritzauslassseite gemäß Fig. 6.
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Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht von einem Beispiel
einer Stützgrundplatte, die den Tintenstrahlaufzeichnungskopf
bildet.
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Die Fig. 9A bis 9D zeigen perspektivische Ansichten von
anderen Beispielen einer Stützgrundplatte, die den
Tintenstrahlaufzeichnungskopf bildet.
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Fig. 10 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes.
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Fig. 11 zeigt eine Blockdarstellung von einem zusammengebauten
Gerät für eine Verwendung bei der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht von einem optischen
System zum Erfassen der Position des elektrothermischen
Wandlerelements.
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Fig. 13 zeigt eine schematische Ansicht eines durch eine ITV-
Kamera erhaltenen Bildes.
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Fig. 14 zeigt eine perspektivische Ansicht von einem optischen
System zum Erfassen der Position der Blende.
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Fig. 15 zeigt eine perspektivische Ansicht der Situation, bei
dem Bauteile zu dem zusammengebauten Gerät gemäß Fig. 11
zugeführt werden.
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Die Fig. 16A bis 16C zeigen erläuternde Ansichten von einem
Verfahren zum Messen der Abweichung der optischen Achse unter
Verwendung eines Kalibriercharts.
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Die Fig. 17A und 17B zeigen erläuternde Ansichten von einem
Verfahren zum Messen der Position des elektrothermischen
Wandlerelements.
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Die Fig. 18A bis 18G zeigen erläuternde Ansichten von einem
Verfahren zum Bestätigen der Position der Blende gegenüber der
Position des elektrothermischen Wandlerelements zueinander und
des Fixierens ihrer Positionen relativ zueinander.
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Fig. 19 zeigt eine schematische Konstruktionsansicht von einem
Blendenausbildungsgerät zum Ausbilden einer Blende mittels eines
Laserstrahlbearbeitens.
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Fig. 20 zeigt eine schematische Konstruktionsansicht von einem
anderen Blendenausbildungsgerät zum Ausbilden einer Blende
mittels eine Laserstrahlbearbeitens.
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Die Fig. 21A und 21B zeigen erläuternde Ansichten zum
Erläutern des erfindungsgemäßen Oberplattenelements.
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Die Fig. 22A bis 22C zeigen vordere Ansichten von einer
anderen Blendenplatte des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß
der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 23 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des
erfindungsgemäßen Tintenstrahlstrahlaufzeichnungskopfs.
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Fig. 24 zeigt eine Ansicht von hinten von einer anderen
Blendeplatte des erfindungsgemäßen
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes.
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Wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, ist ein
Tintenstrahlaufzeichnungskopf aus einer Heizplatte oder
Heiztafel 101, die mit elektrothermischen Wandlerelementen
ausgerüstet ist, und aus einem zweiten Substrat 102, das mit der
Heizplatte 101 verbunden ist, um Ausnehmungen und Vorsprünge zu
erzeugen, die eine Flüssigkeitskammer 107 bilden, in der eine
Tinte untergebracht ist, und aus Tintendurchlässen 108
zusammengesetzt. Das zweite Substrat 102 hat eine Öffnungsplatte
oder Blendenplatte 104 integriert, die Öffnungen oder Blenden
109 enthält, die mit den Tintendurchlässen 108 zum ausstoßen der
Tinte in Verbindung stehen (im nachfolgenden wird auf das zweite
Substrat als genutete Deckplatte bezug genommen).
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Die Heizplatte 101 ist unter der Verwendung eines Klebstoffs
oder Haftmittels an einer Stützbasisplatte 103 befestigt. Die
genutete (mit Nuten versehene) Deckplatte oder Oberplatte 102
ist in einer solchen Art und Weise mit der Heizplatte 101
verbunden, daß die elektrothermischen Wandlerelemente, die auf
der Heizplatte 101 angeordnet sind, mit den Tintendurchlässen
108 der genuteten Deckplatten 102 übereinstimmen. Die
Öffnungsplatte 104 der genuteten Deckplatte 102 ist so
angeordnet, um nach vorne und nach unten wie eine Schürze von
einer vorderen Endseite der Stützbasisplatte 103 vorzustehen.
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Die Tinte wird von einem Tintenzuführelement 105 durch eine
Titenzuführöffnung 102a, die in einem oberen Abschnitt der
genuteten Deckplatte 102 vorgesehen ist, angeliefert. Das
Tintenzuführelement 105 hat eine vorstehende Stange (nicht
gezeigt) und wird durch einsetzen dieser vorstehenden Stange in
ein Durchgangsloch, das in der Stützbasisplatte 103 vorgesehen
ist, und durch thermisches Verschweißen des Durchgangslochs an
der Stützbasisplatte 103 befestigt.
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Die Spalte 110a und 110b (siehe Fig. 7) zwischen dem
Tintenzuführelement 105 und der Heizplatte 101 und zwischen dem
Tintenzuführelement 105 und der genuteten Deckplatte 102, ebenso
wie eine Verbindungsfläche mit einem winzigen Spalt zwischen der
Öffnungsplatte 104 und der vorderen Endseite der
Stützbasisplatte 103, die mit einem Klebstoff gedichtet werden soll,
werden als ein Klebstoffraum mit einer dichtenden Verbindung
gefüllt.
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Ein benachbarter Bereich der Öffnungsplatte 104, der den
Tintenstrahlaufzeichnungskopf bildet, hat eine Dicke von
ungefähr 30 bis 40 um, jedoch wird er wünschenswerterweise zu
einem unteren Abschnitt der Stützbasisplatte 103 hin dicker und
hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Dicke von
0,2 mm.
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In Anbetracht der Kosten und der Tintenwiderstandfähigkeit der
Materialien können thermoplastische Harze wie Polyimide,
Polyätherketone oder Polysulfon als Beispiele für Materialien
für die genutete Deckplatte 102 genannt werden, die die
Öffnungsplatte 104 hat.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden Polysulfone mit
einem geringen Betrag an Wärmedeformation bei hohen Temperaturen
verwendet.
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In Fig. 7 stellt der schraffierte Abschnitt den Bereich dar, der
mit der dichtenden Verbindung gefüllt ist. Wie in Fig. 8
veranschaulicht ist, hat die Stützbasisplatte 103 Nuten 103A,
die an den rechten und linken Endabschnitten des Bereichs, der
über die Öffnungsplatte hängt, ausgebildet, und ebenso hat sie
Nuten 103B, die innerhalb einer Fläche ausgebildet sind, wo die
Heizplatte 101 verklebt werden soll und die sich hinter diese
Fläche erstrecken. Die Nut 103B ist 0,5 mm breit, 0,5 mm tief
und 1 mm in der Abmessung hinter dem Bereich. Die Dicke des
Klebstoffs beträgt 0,4 mm, so daß der Klebstoff, der für die
Heizplatte 101 verwendbar ist, die Nut 103B nicht auffüllt.
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Die Nut 103B ist nicht auf diese Größe beschränkt und kann von
jeglicher Größe sein, die eine vollständiges
zufriedenstellendes Dichten mit dem Klebstoff erlaubt. Die Heizplatte 101
ist unter Verwendung des Klebstoffs auf der Stützbasisplatte 103
befestigt und die genutete Deckplatte 102 ist auf der Heizplatte
101 so befestigt, daß die elektrothermischen Wandlerelemente,
die auf der Heizplatte 101 angeordnet sind, und die
Tintendurchlässe 107 der genuteten Deckplatte 102 miteinander
ausgerichtet sein können. Die genutete Deckplatte 102 hat die
Öffnungsplatte 104 und die Öffnungsplatte 104 ist wie eine
Schürze vor der vorderen Endseite der Stützbasisplatte 103
angeordnet. Das Tintenzuführelement 105 wird durch einsetzen
einer vorstehenden Stange (nicht gezeigt), die in dem
Tintenzuführelement 105 vorgesehen ist, in ein Durchgangsloch,
das in der Stützbasisplatte 103 vorgesehen ist, und durch
thermisches Verschweißen des Durchgangslochs an der
Stützbasisplatte 103 befestigt. In diesem Fall werden
gleichmäßige Spalte 110a und 110b zwischen der Öffnungsplatte
104 und dem Tintenzuführelement 105 ausgebildet. In diesem
Ausführungsbeispiel liegen die Spalte 110a und 110b in dem
Bereich von 0,1 bis 0,2 mm.
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Die dichtende Verbindung wird durch eine Gießöffnung (nicht
gezeigt) in einem oberen Abschnitt des Tintenzuführelements 105
eingegossen, wodurch eine Drahtverbindung zur Übertragung von
elektrischen Signalen abgedichtet wird und gleichzeitig die
Spalten 110a und 110b zwischen der Öffnungsplatte 104 und dem
Tintenzuführelement 105 abgedichtet werden. Anschließend strömt
die dichtende Verbindung durch die Nuten 103A und 103B die in
der Stützbasisplatte 103 vorgesehen sind, und dichten die
Spaltflächen zwischen der Öffnungsplatte 104 und der vorderen
Endseite der Stützbasisplatte 103 vollständig ab. Das heißt, der
in Fig. 3 gezeigte schraffierte Abschnitt ist mit der dichtenden
Verbindung gefüllt. Die dichtende Verbindung ist in dem
vorliegendem Ausführungsbeispiel ein zweiteiliger setzender
Polyurethanklebstoff, der den Eintritt von wenig Luft in die
Flüssigkeitskammer 107 zuläßt und der für das dichten der
Drahtverbindung wie vorstehend beschrieben geeignet ist. Seine
verfügbare Viskosität liegt im Bereich von 3 000 bis 7 000 cps
und beim herstellen der Viskosität wird ein höherer Wert
eingestellt, als derjenige aus dem Stand der Technik.
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Die Nut 103B, die in der oberen Seite der Stützbasisplatte 103
ausgebildet ist, kann im Falle einer Massenproduktion
pressgeformt werden. Eine Vielzahl an Nuten 103B kann
ausgebildet werden und in diesem Fall können diese Nuten
parallel oder in einer radialen Form angeordnet sein. Die
Gestalt dieser Nut kann quadratisch oder halbrund im Querschnitt
sein. Die Fig. 9A bis 9D zeigen Beispiele ihre Gestalt.
Unabhängig von der Anzahl und der Form der Nuten 103B ist es
notwendig, das Verfahren zum aufbringen des Klebstoffs für die
Heizplatte 101, die Dicke des Klebstoffs, etc. zu bestimmen, so
daß der Klebstoff diese Nuten nicht auffüllt.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Lieferung der
dichtenden Verbindung in diejenige Spalte durch die Nuten, die
in der Stützbasisplatte 103 unterhalb der Heizplatte 101
erleichtert werden, in Bezug zu der Abdichtung der Spalte
zwischen der vorderen Endseite der Stützbasisplatte und dem
Öffnungsplattenbereich. Somit kann die Verwendung einer
Hochviskosen dichtenden Verbindung in der vorliegenden Erfindung
erreicht werden.
Ausführungsbeispiel 1
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Fig. 10 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des
Tintenstrahlaufzeichnungskopfs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In Fig. 10 bezeichnen die Bezugszeichen 1105a, 1105b und 1105c
elektrothermische Wandlerelemente, die an vorbestimmten
Positionen der Heizplatte 1102 vorgesehen sind. Die Heizplatte
1102 ist auf einem Stützbauteil 1101 vorgesehen. Ein
Deckplattenbauteil 1103 ist aus einer integrierten Kombination
einer Öffnungsplatte 1103A, wo Öffnungen 1106a, 1106b und 1106c
offen sind, und einer Deckplatte 1103B, wo die Nuten für die
Tintendurchlässe und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer
vorgesehen sind, gebildet.
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Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf wir durch Verbinden des
Deckplattenbauteils 103 mit der Heizplatte 1102 unter Verwendung
von Klebstoffen 1104a und 1104b gebildet. Die Verbindung des
Deckplattenbauteils 1103 und der Heizplatte 1102 erfordert, daß
diese Bauteile passgenau bzw. lagegenau sind. Ein Mechanismus
für die Positionseinstellung für diesen Zweck ist nachstehend
beschrieben.
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Fig. 11 zeigt eine Blockdarstellung von einem zugesammengebauten
Gerät für eine Verwendung bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel.
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Das Stützelement 1101, an dem die Heiztafel 1102 fixiert worden
ist, wird durch eine Stützelementgreifspanneinrichtung 10
ergriffen. Das Stützelement 10 ist so vorgesehen, dass in den
Richtungen Y, Z und X über einen Abschnitt 11 zum Erzeugen einer
Verbindungskraft mittels eines Y-Schlittens 5a, eines Z-
Schlittens 6a bzw. eines X-Schlittens 7a beweglich ist. Der
Abschnitt 11 erzeugt einen Druck in Kontakt mit dem
Oberplattenelement 1103 und der Heiztafel 1102, womit das
Oberplattenelement 1103 und die Heiztafel 1102 in einen engen
Kontakt gebracht werden.
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Das Oberplattenelement 1103 wird an einem Abstandshalter 8 über
die Oberplattenelementgreifspanneinrichtungen 9a und 9b
montiert. Der Abstandshalter 8 wird an einer Oberflächenplatte 1
so montiert, dass er durch einen Y-Schlitten 2a, einen Z-
Schlitten 3a und einen X-Schlitten 4a beweglich ist.
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Um die Heiztafel 1102 zum Zwecke der Lagegenauigkeit zu bewegen,
werden der Y-Schlitten 5a zum Bewegen derselben in der Richtung
Y, der Z-Schlitten 6a zum Bewegen derselben in der Richtung Z
und der X-Schlitten 7a zum Bewegen derselben in der Richtung X
verwendet. Das heißt die Position der Heiztafel 1102 wird
hauptsächlich durch den Y-Schlitten 5a, den Z-Schlitten 6a und
den X-Schlitten 7a bestimmt.
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Um das Oberplattenelement 1103 zu bewegen, werden der Y-
Schlitten 2a zum Bewegen desselben in der Richtung Y, der Z-
Schlitten 3a zum Bewegen desselben in der Richtung Z und der X-
Schlitten 4a zum Bewegen desselben in der Richtung X verwendet.
Der Y-Schlitten 2a, der Z-Schlitten 3a und der X-Schlitten 4a
bestimmen die Position des Oberplattenelements 1103. Das heißt
die Positionen der Blenden 1106a, 1106b und 1106c werden
hauptsächlich durch diese Schlitten bestimmt.
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Ein optisches System zum Erfassen der Positionen der
elektrothermischen Wandlerelemente 1105a, 1105b und 1105c
besteht aus einer Objektivlinse 31, einem Objektivlinsenhalter
32, einem Beleuchtungselement 33a, einem optischen System 34 zum
Unterscheiden der Fokussiersituation, einer Linsenfassung 35 und
einer ITV-Kamera 36. Dieses optische System ist an der
Oberflächenplatte 1 über eine (nicht gezeigte) Stützsäule
montiert.
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Das zuvor stehend erwähnte optische System 34 überträgt ein
Signal zum Erfassen der Fokussiersituation zu einem
Steuercomputer 50 über einen Fokussiersituationserfasser 70. Die
ITV-Kamera 36 überträgt ein Bildsignal zu einer
Bildverarbeitungseinheit 60 über einen Signalwandler 64. In
dieser Weise wird ein Mechanismus zum Erfassen der Positionen
der elektrothermischen Wandlerelemente gebildet.
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Zum Ausführen der Lagegenauigkeit besteht ein optisches System
zum Erfassen der Positionen der Blenden 1106a, 1106b und 1106c
der Blendenplatte 1103A aus einer Objektivlinse 21, einem
Objektivlinsenhalter 22, einem Beleuchtungselement 23a, einem
optischen System 24 zum Unterscheiden der Fokussiersituation,
einer Linsenfassung 25 und einer ITV-Kamera 26. Dieses optisches
System ist an der Oberflächenplatte 1 über eine (nicht gezeigte)
Stützsäule montiert. Das optische System 24 überträgt ein Signal
zum Erfassen der Fokussiersituation zu dem Steuercomputer 50
über einen Fokussiersituationserfasser 71. Die ITV-Kamera 26
überträgt ein Bildsignal zu der Bildverarbeitungseinheit 60 über
einen Signalwandler 65. In dieser Weise wird ein Mechanismus zum
Erfassen der Positionen der elektrothermischen Wandlerelemente
gebildet.
-
Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung der
Einzelheiten des vorstehend beschriebenen optischen Systems zum
Erfassen der Positionen der elektrothermischen Wandlerelemente.
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Wenn die Lagegenauigkeit oder der Lageeintrag des
elektrothermischen Wandlerelements 1105 auszuführen ist, wird
das Stützelement 1101 in den durch die Pfeile 5 und 7 gemäß Fig.
12 gezeigten Richtungen bewegt, indem der Y-Schlitten 5a bzw.
der X-Schlitten 7a betätigt werden, während die Position des
elektrothermischen Wandlerelements 1105 durch die ITV-Kamera 36
bestätigt wird.
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In Fig. 12 bezeichnen die Bezugszeichen 5, 6 und 7 die
Richtungen Y, Z und X, in denen die Heiztafel 1102 bewegt wird.
In Fig. 12 zeigen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 11 die
gleichen Aufbauelemente, die auch in Fig. 11 gezeigt sind.
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Fig. 13 zeigt eine schematische Ansicht eines durch die ITV-
Kamera 36 erhaltenen Bildes.
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In Fig. 13 ist mit x&sub1; der Koordinatenwert in der Richtung X
bezeichnet, der berechnet wird, nachdem das von der ITV-Kamera
36 mittels der Bildverarbeitungseinheit 60 erhaltene Bild
verarbeitet worden ist. Die Bildverarbeitungseinheit 60
überträgt den Wert x&sub1; für die Position des elektrothermischen
Wandlerelements 1105 zu dem Steuercomputer 60, der diese Daten
speichert. Der Koordinatenwert für die Richtung Y kann in
dergleichen Weise erhalten werden. Auf der Grundlage der
Koordinatenwerte in den Richtungen X und Y, die gespeichert
worden sind, werden der X-Schlitten 7a und der Y-Schlitten 5a
bewegt, um die Heiztafel 1102 zu bewegen, wodurch die
Lagegenauigkeit des elektrothermischen Wandlerelements 1105
ausgeführt wird.
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Fig. 14 zeigt eine perspektivische Ansicht der Einzelheiten des
optischen Systems zum Erfassen der Position der Blende.
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Wenn der Lagegenauigkeitsvorgang der Blende 1106 auszuführen
ist, wird das Oberplattenelement 1103 in den durch die Pfeile 4
und 3 gezeigten Richtungen bewegt, in dem der X-Schlitten 4a und
der Z-Schlitten 3a jeweils betätigt wird, während die Position
der Blende 1106 durch die ITV-Kamera 26 bestätigt wird.
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In Fig. 14 bezeichnen die Bezugszeichen 2, 3 und 4 die
Richtungen Y-Z und X, in denen das Oberplattenelement 1103
bewegt wird.
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In Fig. 14 zeigen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 11 die
gleichen Aufbauelemente, die auch in Fig. 11 gezeigt sind.
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Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 11 ist eine Lichtführung 45
neben dem Oberplattenelement 1103 eingebaut. Diese Lichtführung
45 ermöglicht, dass von einer Ultraviolettlichtquelle 57
ausgegebene ultraviolette Strahlen zu dem Haftmittel 1104 an
einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Oberplattenelement 1103
und der Heiztafel 1102 projiziert werden, wodurch das Haftmittel
ausgehärtet werden kann.
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Die Bildverarbeitungseinheit 60 berechnet die Positionen der
Blende und des elektrothermischen Wandlerelements auf der
Grundlage der durch die ITV-Kamera 26 und 36 erhaltenen
Bildsignale und überträgt diese Daten zu dem Steuercomputer 50.
Mit der Bildverarbeitungseinheit 60 ist ein ITV-Monitor 63 zum
Bestätigen des gemessenen Bilds, eine Tastatur 62 für eine
Eingabe in ein Gerät zum Einstellen von Programm- und
Eingabedaten und ein CRT-Monitor 61 für die Datenanzeige
verbunden, wodurch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle
verwirklicht wird.
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Der Steuercomputer 50 berechnet die durch die
Fokussiersituationserfasser 70 und 71 und die
Bildverarbeitungseinheit 60 übertragenen Daten. Auf der
Grundlage von diesen Daten wird der Steuercomputer 50 die
Schlitten 2a, 3a, 4a und 5a, 6a und 7a über Schlittentreiber 80
bis 85 antreiben und steuern, wodurch das Oberplattenelement
1103 und die Heiztafel 1102 bewegt werden, und die Positionen
der Heiztafel und der Blende in Übereinstimmung zu bringen.
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Diese Vorgänge werden auf der Grundlage eines Betriebsprogramms
ausgeführt, dass in einer Programmdisk 54 gespeichert ist. Mit
dem Steuercomputer 50 sind eine Betätigungstafel 56 zum
Betreiben des zusammengebauten Geräts, einer Tastatur 52 zum
Einstellen und Schalten des Betriebsprogramms, ein CRT-Monitor
51 für die Datenanzeige, ein Drucker 53 für das Aufzeichnen der
Daten und eine Daten-Disk 55 für das Speichern der Daten
verbunden, wodurch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle
verwirklicht ist.
-
Nachstehend sind die Einzelheiten des Zusammenbaus des
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel unter Zuhilfenahme von Fig. 15 beschrieben.
-
Fig. 15 zeigt eine Situation, bei der, wenn der
Aufzeichnungskopf zusammengebaut werden soll, das
Oberplattenelement 1103 und das Stützelement 1101, an dem die
Heiztafel 1102 fixiert worden ist, zu dem
Oberplattenelementgreifspanneinrichtungen 9a und 9b und dem
Stützelementgreifspanneinrichtung 10 geliefert werden.
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In Fig. 15 sind die Oberplattenelementgreifspanneinrichtungen 9a
und 9b und die Stützelementgreifspanneinrichtung 10 an Orten
positioniert, die von der Position des Zusammenbauvorgangs a
durch ein Betätigen der X-Schlitten 4a und 7a zurückversetzt
sind, womit eine automatische Erleichterung geschieht, wobei
dies unter Verwendung eines Roboters geschieht. Danach wird der
X-Schlitten 7a betätigt, um einen an der Basisplatte für die
Greifspanneinrichtung 10 fixierten Kalibrierchart 40 zu der
Position des Zusammenbauvorgangs a zu bewegen.
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In Fig. 15 zeigen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 10 und
11 die gleichen Elemente, und aus diesem Grund unterbleibt deren
Beschreibung.
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Fig. 16A zeigt ein Verfahren zum Kalibrieren einer Abweichung
der Erfassungsposition durch den Mechanismus 31 bis 36 zum
Erfassen der Heizeinrichtungsposition und eines
Blendenerfassungsmechanismus 21 bis 26 zum Erfassen der
Blendenposition durch eine Anwendung eines Kalibriercharts 40.
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Wenn in Fig. 16A eine Ecke des rechtwinkligen Parallelepiped-
Kalibriercharts 40 durch den Mechanismus 31 bis 36 zum Erfassen
der Position der elektrothermischen Wandlerelemente und die
Blendenerfassungsmechanismen 21 bis 26 bei der
Positionsbeziehung gemessen wird, werden die durch die ITV-
Kamera 36 und 26 erhaltenen Bilder derart, wie dies in den
Fig. 16B und 16C gezeigt ist.
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In den Fig. 16B und 16C bezeichnen die Bezugszeichen xb und xc,
die erhaltenen Koordinatenwerte, wenn durch die ITV-Kamera 36
und 26 erhaltenen Bilder durch die Bildverarbeitungseinheit 60
verarbeitet und berechnet werden. Da xb und xc gemessene
Ergebnisse des gleichen Orts des Kalibriercharts 40 sind, wird A
x&sub3; = xb - xc durch die Abweichung von der optischen Achse zwischen
dem Mechanismus 31 bis 36 zum Erfassen der Position der
elektrothermischen Wandlerelemente und einem
Erfassungsmechanismus 21 bis 26 zum Erfassen der Position der
Blenden bestimmt.
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Hierbei überträgt die Bildverarbeitungseinheit 60 die gemessenen
Werte von xb und xc zu dem Steuercomputer 50, der den
Abweichungsbetrag von der optischen Achse Δx&sub3; = xb - xc berechnet
und speichert.
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Dann wird der X-Schlitten 7a betätigt, um das Stützelement 1101
und die an dem Stützelement für die Greifspanneinrichtung 10
gehaltenen Heiztafel 1102 zu der Position des
Zusammenbauvorgangs a zu bewegen (siehe Fig. 15).
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Fig. 17A zeigt eine Art und Weise, in der die Position des
elektrothermischen Wandlerelements 1105 an der Heiztafel 1102
unter Anwendung des Positionserfassungsmechanismus 31 bis 36 für
das elektrothermische Wandlerelement gemessen wird. In Fig. 16A
wird die Abweichung der Heiztafel 1102 von dem Fokus durch das
optische System 34 zum Unterscheiden der Fokussiersituation und
den Fokussiersituationserfasser 70 gemessen, und diese Daten
werden zu dem Steuercomputer 50 übertragen. Der Computer 50
berechnet den Abweichungsbetrag und betätigt den Z-Schlitten 6a,
um eine Fokussiersituation herbeizuführen.
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Danach wird die Abweichung des Endes der Heiztafel 1102 von dem
Fokus durch das optische System 24 und den
Fokussiersituationserfasser 71 gemessen, und diese Daten werden
zu dem Steuercomputer 50 übertragen. Der Computer 50 berechnet
den Abweichungsbetrag und betätigt den Y-Schlitten 5a, um eine
Fokussiersituation herbeizuführen. Dieses Verfahren ergibt ein
deutliches Bild des elektrothermischen Wandlerelements 1105, wie
dies in Fig. 17B gezeigt ist.
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Danach wird der X-Schlitten 4a betätigt, um das durch die
Oberplattengreifspanneinrichtungen 9a und 9b ergriffene
Oberplattenelemente 1103 zu der Position des Zusammenbauvorgangs
a zu bringen.
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Die Fig. 18A bis 18 G zeigen Verfahren zum Bestätigen der
Position der Blende gegenüber der Position des
elektrothermischen Wandlerelements, dem ein Fixieren dieser
Positionen folgt.
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Da das Oberplattenelement 1103, die Heiztafel 1102 und das
elektrothermische Wandlerelement 1105 mikroskopisch bearbeitete
Teile sind, können sie beschädigt werden, wenn eine von außen
einwirkende Kraft aufgebracht wird. Folglich muss eine von außen
einwirkende auf das Oberplattenelement 1103, die Heiztafel 1102
und das elektrothermische Wandlerelement 1105 aufgebrachte Kraft
während des Einstellens minimal gestaltet werden.
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Der Zusammenbauvorgang ist nachstehend unter Bezugnahme auf die
Fig. 18A bis 18 G beschrieben.
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Wenn das Oberplattenelement 1103 zu der Position des
Zusammenbauvorgangs a gebracht werden soll, wird das
Oberplattenelement 1103 oberhalb der Heiztafel 1102
positioniert, wobei vorbestimmte Zwischenräume Δz und Δx
zwischen ihnen gesichert werden, wie dies in Fig. 18A gezeigt
ist. Das Oberplattenelement 1103 und die Heiztafel 1102 werden
vor einer Beschädigung geschützt, wenn das Oberplattenelement
1103, das sich bewegt, an der Heiztafel 1102 gleitet. Dann
bewegt sich das Oberplattenelement 1103 in den Richtungen der
Pfeile 3 und 2, wie dies in den Fig. 18B und 18C gezeigt ist,
durch den Z-Schlitten 3a und den Y-Schlitten 2a, wodurch das
Oberplattenelement 1103 und die Heiztafel 1102 in Kontakt
gebracht werden.
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Danach wird der X-Schlitten 4a betätigt, um das
elektrothermische Wandlerelement 1105 und die Blende 1106 in der
Richtung des Pfeils 4 zu bewegen, wodurch ihre Positionen in
Übereinstimmung gebracht werden. Wenn zu diesem Zeitpunkt die
Dicke des Oberplattenelements 1103 groß ist, ist eine zwischen
dem Oberplattenelement 1103 und der Heiztafel 1102 erzeugte
Reibungskraft hoch, was somit ein Risiko im Hinblick auf das
Beschädigen von beiden Elementen während ihres
Lagegenauigkeitsvorgang mit sich bringt. Wenn die Dicke des
Oberplattenelements 1103 andererseits gering ist, tritt ein
Zwischenraum zwischen dem Oberplattenelement 1103 und der
Heiztafel 1102 auf, was die Bewegung des Oberplattenelements
1103 während des Lagegenauigkeitsvorgangs unstabil gestaltet und
eine genaue Lagegenauigkeit unmöglich macht. Folglich muss die
Dicke des Oberplattenelements 1103 gemessen werden. Das
Verfahren zum Messen der Dicke des Oberplattenelements ist
nachstehend beschrieben.
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Wenn in Fig. 18C das Oberplattenelement 1103 und die Heiztafel
1102 in einen engen Kontakt gebracht werden, werden die
Mechanismen 21 bis 26 zum Messen der Position der Blende 1106
verwendet. Fig. 18D zeigt die Situation des Messen der Position
der Blende 1106 und ein in Fig. 18E gezeigtes Bild wird durch
die ITV-Kamera 26 erhalten. In Fig. 18E bezeichnen z&sub2; und x&sub2; die
Koordinatenwerte in der Richtung z bzw. in der Richtung x, wobei
diese Werte erhalten worden sind, in dem das durch die ITV-
Kamera 26 erhaltene Bild der Blende 1106 mittels der
Bildverarbeitungseinheit 60 verarbeitet und berechnet worden
ist. Die Bildverarbeitungseinheit 60 überträgt die gemessenen
Werte z&sub2; und x&sub2; zu dem Steuercomputer 50, der wiederum den Wert
für t = z&sub1; - z&sub2; aus dem Wert z&sub1;, die Position der
Oberplattenelementgreifspanneinrichtung 9b, die Position der
Blende 22 zu diesem Zeitpunkt berechnet, wodurch die Dicke t des
Oberplattenelements 1103 bestimmt wird. Der Kontaktdruck
zwischen dem Oberplattenelement 1103 und der Heiztafel 1102 kann
konstant gestaltet werden, indem der Z-Schlitten auf der
Grundlage des Wertes t bewegt wird.
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Dann berechnet der Steuercomputer 50 Δxm, den Bewegungsbetrag der
Blende auf der Grundlage der bereits gespeicherten Werte, d. h.
des Koordinatenwerts x&sub1; der Heizeinrichtung 1105, der Abweichung
Δx&sub3; der optischen Achse von den Positionserfassungsmechanismus
und der Position x&sub2; der Blende, die in den Fig. 18D und 18E
gemessen wurde. Δxm kann wie folgt verrechnet berechnet werden:
Der Bewegungsbetrag der Blende Δxm = x&sub1; - x&sub2; + Δx&sub3;. Der
Steuercomputer 50 betätigt den X-Schlitten 4a auf der Grundlage
des Werts Δxm, wobei die Position des elektrothermischen
Wandlerelements und die Position der Blende in Übereinstimmung
gebracht wird.
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Dann wird der Z-Schlitten 3a von 21 bis 23 in der Richtung des
Pfeils 3 bewegt, wie dies in Fig. 18F gezeigt ist. Zu diesem
Zeitpunkt wird ein Druck an einem Abschnitt 11 zum Erzeugen
einer Verbindungskraft ausgeübt, der im Ansprechen darauf eine
Widerstandskraft in einer Richtung erzeugt, die zu der
Bewegungsrichtung des Z-Schlittens 3a entgegengesetzt ist. Da
das Oberplattenelement 1103 an Ort und Stelle mittels der
Oberplattengreifspanneinrichtung 9b fixiert ist, wird eine
Spannung N in dem Kontaktabschnitt zwischen dem
Oberplattenelement 1103 und der Heiztafel 1102 konzentriert.
Diese Spannung N wirkt als eine Verbindungskraft, wobei sie
einen engen Kontakt zwischen dem Oberplattenelement 1103 und der
Heiztafel 1102 sicherstellt.
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Wie dies in Fig. 18 G gezeigt ist, werden ultraviolette Strahlen
von der Lichtführung 45 zu dem Haftmittel 104 gestrahlt, wodurch
das Haftmittel aushärtet. Somit sind der Lagegenauigkeitsvorgang
und der Zusammenbau des Oberplattenelements 1103 und der
Heiztafel 1102 vollendet. Nachdem jeder Schlitten zu den in Fig.
15 gezeigten Positionen bewegt worden ist, wird eine Baugruppe
automatisch oder durch Verwendung eines Roboters ausgegeben,
wodurch eine Serie von Schritten zum Zusammenbau des
Aufzeichnungskopfes vollendet ist. Anschließend werden ein
nächstes Oberplattenelement 1103 und ein nächstes Stützelement
1101 zugeführt, um einen kontinuierlichen Zusammenbauvorgang zu
ermöglichen.
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Nachstehend ist das Verfahren zum Ausbilden der Blenden
beschrieben. Ein erstes Verfahren zum Ausbilden der Blenden
weist die folgenden Schritte auf: Verbinden der Blendenplatte
mit einer Endfläche der oberen Platte, die so bearbeitet worden
ist, dass sie Nuten für die Tintenkanäle hat, und dann Strahlen
eines Laserstrahls auf die Blendenplatte durch eine Maske,
wodurch die Blenden ausgebildet werden.
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Fig. 19 zeigt eine schematische Konstruktionsansicht von einem
Blendenausbildungsgerät zum Bearbeiten einer Blende durch die
Anwendung eines Laserstrahls. In Fig. 19 wird der Laserstrahl zu
der Blendenplatte an ihrer vorderen Fläche gestrahlt. Mit dem
Bezugszeichen 201 ist ein Ultraviolettlasergerät bezeichnet, mit
dem Bezugszeichen 202 ist ein durch das Ultraviolettlasergerät
201 gestrahlter Laserstrahl bezeichnet, mit dem Bezugszeichen
203 ist ein Linsensystem bezeichnet, mit dem Bezugszeichen 204
ist eine Maske mit sämtlichen oder einigen Mustern der Blende
bezeichnet, mit dem Bezugszeichen 1102 ist eine Heiztafel
bezeichnet und mit den Bezugszeichen 5a, 6a und 7a sind die
Schlitten zum Bewegen der Heiztafel 1102 in den Richtungen Y, Z
und X bezeichnet.
-
Das zweite Verfahren zum Ausbilden der Blenden geschieht wie
folgt: Strahlen eines Ultraviolettlaserstrahls auf ein
Oberplattenelement 1103, das einstückig aus einer oberen Platte
und einer Blendenplatte besteht, wobei an ihrer hinteren Fläche
Nuten für die Tintenkanäle ausgebildet sind.
-
Fig. 20 zeigt eine schematische Konstruktionsansicht von einem
anderen Blendenausbildungsgerät zum Ausbilden einer Blende durch
die Anwendung eines Laserstrahls. In dieser Zeichnung haben die
gleichen Elemente wie in Fig. 19 die gleichen Bezugszeichen.
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Die Ultraviolettlaserstrahlquelle für die Anwendung ist ein KrF-
Excimerlasergerät, das einen Impulslaserstrahl mit einer
Wellenlänge von 248 nm und einer Impulsbreite von 15 nm erzeugt.
Das Linsensystem hat Synthetikquarzlinsen mit einer
Antireflektionsbeschichtung. Die Maske ist eine
aluminiumdampfbeschichtete Projektionsmaske, die den KrF-
Laserstrahl abschirmen kann.
-
Die Fig. 21A und 21B zeigen schematische Ansichten des
Oberplattenelements 1103 gemäß dem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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Wie dies in Fig. 21 gezeigt ist, haben die an einer
Blendenplatte 1103A des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ausgebildeten Blenden viereckige und runde Blenden. Die Blenden
mit derartigen Formen werden erhalten, indem ein Laserstrahl auf
die Blendenplatte 1103A durch die Maske mittels der in den
Fig. 19 und 20 gezeigten Geräte gestrahlt wird. Die
Blendenplatte 1103 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist
einstückig mit der oberen Platte 1103B gemäß Fig. 21B
vorgesehen.
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Fig. 21A zeigt eine schematische Ansicht von hinten von den
Elementen aus Fig. 21B unter Betrachtung in der Richtung eines
Pfeils A und Fig. 21B zeigt eine schematische perspektivische
Ansicht der Blendenplatte 1103.
-
Wie dies aus den Fig. 21A und 21B ersichtlich ist, hat die
Blendenplatte 1102A eine viereckige Blende 1106', die in der
Mitte ausgebildet ist, und runde Blenden 1106, die in einer
Reihe an beiden Seiten der viereckigen Blende 1106' angeordnet
sind. Mit dem Bezugszeichen 1107 ist eine Tintenzuführöffnung
zum Zuführen von Tinte zu einer (nicht gezeigten)
Gemeinschaftsflüssigkeitskammer bezeichnet.
-
Dieses Ausbilden von einer Blende, die gegenüber den anderen
Blenden im Hinblick auf die Form unterschiedlich ist,
erleichtert die vorstehend erwähnte Lagegenauigkeit des
elektrothermischen Wandlerelements 1105 und der Blende 1106.
Dies ist nachstehend detaillierter beschrieben.
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Die viereckige Blende 1106' kann mit Leichtigkeit durch die
Bilderwiedererkennung auf der Grundlage der Daten der
verschiedenen Formen der anderen Blenden unterschieden werden,
die in dem Steuercomputer 50 gespeichert sind. Da die Position
der viereckigen Blenden 1106' in der Blendenplatte 1103A bereits
bekannt ist, kann die viereckige Blende 1106' in Entsprechung zu
dem elektrothermischen Wandlerelement 1105 in Lagegenauigkeit
gebracht werden.
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Folglich werden die Blende und das elektrothermische
Wandlerelement frei von einer Abweichung anders als bei den
herkömmlichen Ausführungsbeispielen, womit das Herstellen eines
außerordentlich zuverlässigen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes
möglich wird, ohne die Tintenausspritzeigenschaften ungünstig zu
beeinflussen.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Blende 1106'
als ein Referenzobjekt für die Lagegenauigkeit, das gegenüber
den Blenden 1106 mit der normalen runden Form anders ist, in
einer viereckigen Form gestaltet. Jedoch kann jede Form
eingenommen werden, solange diese von der runden Form
verschieden ist. Beispielsweise kann eine dreieckige,
sechseckige oder trapezartige Form angewendet werden, wie dies
in den Fig. 22A bis 22C gezeigt ist.
Ausführungsbeispiel 2
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Fig. 23 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht von
einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verfahren zum
Ausbilden der Blende unter Verwendung des Laserstrahls das
gleiche wie das vorstehend erwähnte Verfahren zum Ausbilden der
Blende. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein sehr kleines
Loch 1218 als ein Referenzobjekt für die Lagegenauigkeit in der
Nähe der Blende 1106 bei der Stufe des Laserstrahlbearbeitens
ausgebildet. In diesem Fall wird das sehr kleine Loch 1218 durch
das Bildbearbeiten in der vorstehend erwähnten Weise bestätigt,
und dann wird die Blende erfasst, die am nächsten zu diesem Loch
1218 ist. Wenn diese Blende einmal erfasst worden ist, werden
das elektrothermische Wandlerelement und die mit der oberen
Platte einstückige Blendenplatte in Lagegenauigkeit gebracht, um
in dergleichen Weise wie bei Ausführungsbeispiel 1 verbunden zu
werden, um einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf herzustellen
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das sehr kleine Loch 1218
perforiert, um die Position der Blende zu erfassen, jedoch kann
eine kreuzförmige Öffnung wie in Fig. 24 ausgebildet sein. Wenn
ihre Öffnung durch eine Bildverarbeitungseinheit wiedererkannt
wird, kann die kreuzförmige Öffnung von Staub oder einem Kratzer
aufgrund ihrer charakteristischen Form völlig
auseinandergehalten werden, und ihre Form kann genau
unterschieden werden. Außerdem hat eine derartige Form deutlich
eine X-Komponente und eine Y-Komponente bei der
Bildverarbeitung, womit die Erfassung ihrer Position erleichtert
ist, und ein genauer Lagegenauigkeitsvorgang des
elektrothermischen Wandlerelements zu der Blende ermöglicht ist.