DE69526049T2

DE69526049T2 - Herstellungsverfahren für einen Tintenstrahlkopf und damit hergestellter Tintenstrahlkopf

Info

Publication number: DE69526049T2
Application number: DE69526049T
Authority: DE
Inventors: Tadayoshi Inamoto; Shin Ishimatsu; Masashi Miyagawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: JPH08183182A; EP0719643A3; EP0719643A2; EP0719643B1; DE69526049D1; JP3229146B2; US5808641A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11. Ein nach dem Herstellungsverfahren hergestellter Flüssigkeitsstrahlkopf kann zum Drucken auf einem Aufzeichnungsmedium (Aufzeichnungsblatt) durch Ausstoßen fliegender Flüssigkeitströpfchen aus feinen Ausstoßöffnungen (Düsen) verwendet werden.
Ein Flüssigkeitsstrahlkopf zum Drucken auf einem Druckmedium (Druckblatt) durch Ausstoßen der Druckflüssigkeit (Tinte) in Form fliegender Flüssigkeitströpfchen aus feinen Ausstoßöffnungen (Düsen) besteht im allgemeinen aus einem Substrat (Heizleiterplatte), welches zahlreiche elektrothermische Umwandlungselemente einschließlich deren Anschlußelektroden, Flüssigkeitskanäle und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer aufweist, und einer Deckplatte aus Glas mit einer Öffnung zum Zuführen der Druckflüssigkeit, doch kürzlich wurde ein Flüssigkeitsstrahlkopf entwickelt, bei welchem anstelle der Deckplatte aus Glas eine durch Spritzgießen erzeugte Deckplatte aus Kunstharz (nachfolgend "Kunstharzdeckplatte" genannt) verwendet wird, welche mit einer Öffnung zum Zuführen der Aufzeichnungsflüssigkeit, mit Flüssigkeitskanälen und mit einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer versehen ist und durch ein elastisches Element auf ein Substrat gepreßt wird. Ein solcher Flüssigkeitsstrahlkopf soll durch die wesentlich geringere Anzahl von Komponenten und die einfache Herstellung wesentlich zur Kostensenkung beitragen. Da die Verbindung zwischen der Deckplatte und dem Substrat durch ein elastisches Element erfolgt, kann ein sehr zuverlässiger Flüssigkeitsstrahlkopf hergestellt werden, ohne daß die Gefahr der Verformung einiger Flüssigkeitskanäle durch eindringenden Kleber in diese besteht, welche beim Zusammenfügen dieser beiden Elemente durch Verwendung eines Klebers auftreten kann.
Fig. 14 zeigt den Hauptabschnitt eines Flüssigkeitsstrahlkopfes Eo mit teilweise abgetrennter Kunstharzdeckplatte, welcher ein mit zahlreichen elektrothermischen Umwandlungselementen 1001a bestücktes Substrat 1001 und eine mit Flüssigkeitskanälen 1002a und einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer 1002b als Verbindung zwischen den Flüssigkeitskanälen versehene Kunstharzdeckplatte 1002 aufweist, wobei jeweils ein Flüssigkeitskanal 1002a über einem elektrothermischen Umwandlungselement angeordnet ist und wobei die Kunstharzdeckplatte 1002 weitere Abschnitte aufweist, einen Abschnitt 1002d mit Ausstoßöffnungen (Düsen) 1002c, in welche je ein Flüssigkeitskanal 1002a mündet, und einen zylindrischen Abschnitt 1002f, welcher mit einer in die gemeinsame Flüssigkeitskammer 1002b mündenden Druckflüssigkeitszuführöffnung 1002e versehen ist.
Die durch Spritzgießen hergestellte Kunstharzdeckplatte 1002 mit den Abschnitten 1002d und 1002f sowie den Flüssigkeitskanälen 1002a und der gemeinsamen Flüssigkeitskammeer 1002b, bei welcher jeweils ein Flüssigkeitskanal 1002a über einem elektrothermischen Umwandlungselement 1001a des Substrats 1001 angeordnet ist (siehe Fig. 15), wird mittels eines nicht dargestellten elastischen Elements auf das Substrats 1001 gepreßt und mit diesem verbunden. Das Substrat 1001 wird zusammen mit einer Verdrahtungsleiterplatte 1003 mit Treiberschaltung zur Erzeugung eines an jedes elektrothermische Umwandlungselement zu sendenden Signals auf herkömmliche Weise, z.B. mit Schrauben auf einer Grundplatte befestigt.
Wie Fig. 16 zeigt, wird der auf diese Weise zusammengebaute Flüssigkeitsstrahlkopf Eo über den mit einem Druckflüssigkeitszuführelement versehenen externen Rahmenabschnitt 1005 in eine Schlittenkartusche 1006 eingesetzt. Anzumerken ist, daß die Kartusche 1006 einen Schwamm zum Aufsaugen und Speichern der Druckflüssigkeit enthält.
Bei dieser herkömmlichen Technologie kann aber während des Aufpressens der Kunstharzdeckplatte auf das Substrat durch das elastische Element die Kunstharzdeckplatte infolge des Anpreßdrucks sich verwerfen, wodurch eine Verformung der Flüssigkeitskanäle oder der Ausstoßöffnungen eintritt, welche zu einer wesentlichen Verschlechterung des Ausstoßens von Flüssigkeitströpfchen führt.
Dieses Problem tritt bei der Herstellung eines langen Flüssigkeitsstrahlkopfes vom Ganzzeilen-Typ noch deutlicher in Erscheinung, und bei Verwendung einer in mehrere Blöcke unterteilten Kunstharzdeckplatte, bei welcher jeder Block einzeln über ein elastisches Element mit dem Substrat verbunden wird, können große Unterschiede zwischen den Blöcken hinsichtlich Tintentröpfchenausstoßleistung auftreten, weil es schwierig ist, eine einheitliche Anpreßkraft oder eine einheitliche Positionierwirkung der einzelnen elastischen Elemente zu gewährleisten.
Da es nicht ausreicht, nur durch Andrücken der Kunstharzdeckplatte an das Substrat durch das elastische Element eine Leckage der Druckflüssigkeit zu verhindern, wird nach dem Zusammensetzen des Flüssigkeitsstrahlkopfes Eo in einen bestimmten Bereich ein flüssiges Abdichtmittel gegossen. Bei Verwendung eines solchen Abdichtmittels können infolge der erforderlichen Zeit zum Aushärten dieses Dichtmittels bei der Herstellung des Flüssigkeitsstrahlkopfes größere Taktzeiten entstehen, wodurch die Produktivität stark sinkt. Das trifft besonders zu bei der Herstellung eines langen Flüssigkeitsstrahlkopfes vom Ganzzeilen-Typ, da es schwierig ist, in kürzester Zeit eine ausreichende Menge Abdichtmittel in den vorbestimmten Bereich zu bringen, wodurch die Produktivität ebenfalls sinken kann. Eine Art Aufzeichnungsverfahren und eine Art Flüssigkeitsstrahlkopf ist aus dem Dokument EP-A-0 509 491 bekannt. Gemäß diesem Dokument wird der Flüssigkeitsstrahlkopf in folgenden Schritten hergestellt, Fertigung eines Substrats mit Energieerzeugungsvorrichtung, Fertigung einer Kunstharzdeckplatte durch Gießen, welche mit Nuten als Teil der Flüssigkeitskanäle versehen ist, und Zusammenfügen der Deckplatte mit dem Substrat auf die Weise, daß die Nuten über den Energieerzeugungsvorrichtungen liegen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Weiterentwicklung eines Verfahrens zur Herstellung eines Flüssigkeitsstrahlkopfes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und die Bereitstellung eines Flüssigkeitsstrahlkopfes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11, um dessen Zusammenbau so zu vereinfachen, daß das elastische Element zum Verbinden der beiden Bauteile miteinander oder ein Abdichtmittel zur Verhinderung einer Leckage von Druckflüssigkeit entfallen kann.
Diese Aufgabe erfüllt ein Herstellungsverfahren mit den im Anspruch 1 dargelegten Merkmalen oder ein Flüssigkeitsstrahlkopf mit den im Anspruch 11 dargelegten Merkmalen. Vorteilhafte Weiterentwicklungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Bevorzugt wird die Fertigung eines Kunstharzfilms, welcher zur Kunstharzdeckplatte auf der Oberfläche des Substrats ein gutes Adhäsionsvermögen zeigt.
Bevorzugt wird auch die Erzeugung eines anorganischen Films mit einem Laserstrahlreflexionsgrad von 60% und weniger auf det Substratoberfläche.
Bevorzugt wird auch das Aufbringen einer Laserstrahlabsorptionssubstanz mindestens auf die Berührungsfläche des Substrats oder mindestens auf die Berührungsfläche der Kunstharzdeckplatte.
Bevorzugt wird auch ein mit kegelförmigen Erhebungen versehener Abschnitt der Kunstharzdeckplatte, deren oberes Ende beim Positionieren der Kunstharzdeckplatte auf dem Substrat mit diesem in Berührung gebracht wird.
Da die mit den Ausstoßenergieerzeugungselementen bestückte Kontaktfläche des Substrats und die mit den Flüssigkeitskanälen versehene Abdeckplatte mit einem Laserstrahl, z.B. einem YAG-Laser (Yttrium-Aluminium-Granat-Laser) zusammengeschweißt werden, macht ein elastisches Element zum Verbinden des Substrats mit der Kunstharzdeckplatte sich nicht erforderlich, wodurch die Montage des Flüssigkeitsstrahlkopfes einfach wird und die Anzahl der zu montierenden Komponenten wesentlich reduziert werden kann, ohne daß die Gefahr einer Verformung der Kunstharzdeckplatte durch die Preßkraft des elastischen Elementes und dadurch eine Beeinträchtigung der Genauigkeit der Flüssigkeitskanäle besteht.
Auch das Einfüllen eines Abdichtmittels, welches das Austreten von Druckflüssigkeit aus einem Spalt zwischen dem Substrat und der Kunstharzdeckplatte verhindern soll, ist nicht erforderlich.
Da Kunstharzwerkstoffe wie z.B. Polysulfon oder Polysulfonäther einen Laserstrahl wie z.B. einen YAG-Laser nur im geringen Umfang absorbieren, wird die Kunstharzdeckplatte auch dann nicht stark erwärmt, wenn der Laserstrahl von außen auf die Kunstharzdeckplatte gerichtet ist, so daß nur die Kontaktfläche zwischen der Kunstharzdeckplatte und dem Substrat heiß wird und schmilzt und dadurch das Zusammenschweißen beider erfolgt.
Auch wenn ein anorganischer Film mit einem Laserstrahlreflexionsvermögen von 60% und weniger auf die Substratoberfläche aufgebracht wird, sinkt der Energieverlust des Laserstrahls.
Demzufolge können das Substrat und die Kunstharzdeckplatte schnell zusammengeschweißt werden.
Auch wenn mindestens die Kontaktfläche des Substrats oder mindestens die Kontaktfläche der Kunstharzdeckplatte mit einer Laserstrahlabsorptionssubstanz beschichtet wird, sinkt der Energieverlust des Laserstrahls.
Wenn die Kunstharzdeckplatte mit einer Erhebung versehen ist, deren oberes Ende beim Positionieren der Kunstharzabdeckplatte auf dem Substrat dieses berührt, kann die Laserstrahlenergie auf diese Erhebung der Kunstharzdeckplatte konzentriert werden, so daß ein sicheres Verschweißen des Substrats mit der Kunstharzdeckplatte mit weniger Energie möglich wird.
Fig. 1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Montage eines Flüssigkeitsstrahlkopfes gemäß einer ersten Ausführungsform.
Fig. 2 zeigt schematisch den Querschnitt 2 - 2 des in Fig. 1 dargestellten Flüssigkeitsstrahlkopfes.
Die Fig. 3A und 3B zeigen die Berührungsfläche eines Substrats und die einer Kunstharzdeckplatte des Flüssigkeitsstrahlkopfes, wobei Fig. 3A schematisch in perspektivischer Darstellung das Substrat und Fig. 3B schematisch in perspektivischer Darstellung die Kunstharzdeckplatte zeigt.
Fig. 4 zeigt schematisch den Querschnitt einer ersten Variante der ersten Ausführungsform.
Fig. 5 zeigt schematisch den Querschnitt einer zweiten Variante der ersten Ausführungsform.
Fig. 6 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung den Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß der ersten Ausführungsform.
Fig. 7 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung einen Flüssigkeitsstrahlkopf vom Ganzzeilen-Typ.
Fig. 8 zeigt schematisch den Querschnitt eines Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die Fig. 9A und 9B zeigen die Berührungsfläche des Substrats und die der Kunstharzdeckplatte des in Fig. 1 dargestellten Flüssigkeitsstrahlkopfes, wobei Fig. 9A schematisch in perspektivischer Darstellung das Substrat und Fig. 9B schematisch in perspektivischer Darstellung die Kunstharzdeckplatte zeigt.
Fig. 10 zeigt schematisch den Querschnitt eines Flüssigkeitsstrahlkopfes gemäß einer dritten Ausführungsform.
Fig. 11 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Kunstharzdeckplatte des in Fig. 10 dargestellten Flüssigkeitsstrahlkopfes von oben nach unten gedreht.
Fig. 12 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Kunstharzabdeckplatte des Flüssigkeitsstrahlkopfes gemäß einer Variante der dritten Ausführungsform von oben nach unten gedreht.
Fig. 13 zeigt schematisch ein Flüssigkeitsstrahlgerät in perspektivischer Darstellung.
Fig. 14 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung einen Flüssigkeitsstrahlkopf mit einer mit Düsen versehenen und auf einem Substrat befestigten Kunstharzdeckplatte.
Fig. 15 zeigt schematisch den Querschnitt der Kunstharzdeckplatte und des Substrats des in Fig. 14 dargestellten Flüssigkeitsstrahlkopfes.
Fig. 16 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung den in eine Kartusche eingesetzten Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Fig. 14.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Montage eines Hauptteils eines Flüssigkeitsstrahlkopfes E&sub1; gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei die Montage dieses Hauptabschnitts des Flüssigkeitsstrahlkopfes E&sub1; auf die Weise erfolgt, daß auf einem X-Y-Tisch S ein Substrat (eine Leiterplatte) 1 und eine Kunstharzdeckplatte 2 aufeinander gelegt, entsprechend zueinander positioniert und mit einem Glasfinger F aufeinander gedrückt werden und ein von einem YAG-Lasergerät erzeugter Laserstrahl L gebündelt auf die Berührungsfläche zwischen der Kunstharzdeckplatte und dem Substrat gerichtet wird, um die Kunstharzdeckplatte 2 und das Substrat 1 miteinander zu verschweißen.
Wie die Fig. 2, 3A und 3B zeigen, ist das Substrat 1 aus einer Grundplatte 1a mit einem Siliziumsubstrat als Basismaterial, aus zahlreichen auf der Oberseite dieser Grundplatte angeordneten elektrothermischen Umwandlungselementen 1b als Ausstoßenergieerzeugungsvorrichtungen und einer Schutzschicht 1c für diese zusammengesetzt, wobei die Grundplatte 1a auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats mit einer Oxidschicht und diese wiederum mit einer Wärmespeicherschicht versehen ist und jedes elektrothermische Umwandlungselement 1b Teil einer nicht dargestellten Heizwiderstandsschicht bildet, welche die Oberfläche der Grundplatte 1a an den freiliegenden Stellen zwischen dem darauf vorhandene Verdrahtungsmuster bedeckt. Die Schutzschicht 1c weist auch eine die elektrothermischen Umwandlungselemente 1b und das Verdrahtungsmuster als Zuführelektroden derselben bedeckende Isolierschicht und einen Tantalfilm als Schutz gegen eine von der Druckflüssigkeit (Tinte) hervorgerufenen Kavitation auf.
Die Kunstharzdeckplatte 2 weist bestimmte Merkmale auf, wie z.B. Öffnungen 2a an einer Stirnseite (Vorderseite), Flüssigkeitskanäle (Düsen) 2b zu den einzelnen Öffnungen 2a, eine gemeinsame Flüssigkeitskammer 2c hinter diesen Kanälen, ein zur Oberseite der Kunstharzdeckplatte 2 sich erstreckendes Druckflüssigkeitszuführröhrchen 2d zum Beliefern der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 2c mit Druckflüssigkeit (Tinte), Trennwände 2e zwischen den einzelnen Flüssigkeitskanälen 2b und eine um die gesamte Kunstharzdeckplatte verlaufende Außenwand 2f, wobei zur Montage des Kopfes die Stirnfläche jeder einzelnen Trennwand 2e und der Außenwand 2f auf das Substrat 1 gedrückt, durch einen Laserstrahl L von einem YAG-Lasergerät erwärmt und geschmolzen und dadurch mit dem Substrat 1 verschweißt wird.
Die Kunstharzdeckplatte 2 wird durch Spritzgießen aus Polysulfon oder Polyäthersulfon einstückig hergestellt.
Polysulfon oder Polyäthersulfon hat keine Wasserstoffverbindung in der Molekularstruktur und absorbiert im Vergleich mit anderen Harzen demzufolge weniger Laserstrahlenergie, besonders bei einem YAG-Laser, so daß die Gefahr des vollständigen Schmelzens der Kunstharzdeckplatte 2 nicht besteht, selbst wenn das Laserlicht durch diese hindurch auf die Berührungsfläche mit dem Substrat 1 konvergiert wird.
Anzumerken ist, daß der X-Y-Tisch S in Übereinstimmung mit einem bestimmten Programm durch NC-Steuerung bewegt wird, wodurch alle Berührungsflächen am Substrat 1 und an der Kunstharzdeckplatte 2 sequentiell oder kontinuierlich zum Fokussierpunkt des YAG-Lasers gelangen.
Wie bereits erwähnt, läßt die Kunstharzdeckplatte 2 viel Laserlicht von einem YAG-Lasergerät durch, doch bei Verwendung eines optischen Systems mit großer Blendenzahl (Brennabstand, geteilt durch den Objektivdurchmesser) zum Konvergieren des Laserstrahls L und auch bei einer größeren Lichtintensität des Laserstrahls L und damit geringerer Absorption können örtliche Verbrennungen an der Kunstharzdeckplatte auftreten. Demzufolge sollte das zum Konvergieren des Laserstrahls L verwendete optische System eine kleinere Blendenzahl haben.
Ein Verbrennen der Kunstharzdeckplatte kann auch durch Verringerung der Plattenstärke oder Abschwächung der Laserstrahlintensität verhindert werden, selbst wenn das optische System des YAG-Lasergerätes eine große Blendenzahl hat, so daß es vorteilhaft ist, diese Bedingungen zur Optimierung zu kombinieren, um zur Produktivitätssteigerung die Taktzeiten so klein wie möglich zu halten.
Fig. 4 zeigt eine erste Variante dieser Ausführungsform. Bei dieser Variante wird vor der Montage der Kunstharzdeckplatte ein Kunstharzfilm 11 auf die Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht.
Wie bereits beschrieben, ist auf der Oberfläche des Substrats 1 ein Tantalfilm vorhanden, und da dieser den Laserstrahl stärker reflektiert, wird zum direkten Verschweißen dieses Films mit der Kunstharzdeckplatte 2 ein starker Laserstrahl benötigt, wodurch aber die Gefahr besteht, daß die Dimensionen der Öffnungen 2a und der Flüssigkeitskanäle 2b infolge der Warmverformung der Kunstharzdeckplatte 2 sich verändern, doch durch Aufbringen des Kunstharzfilms 11 auf die Oberfläche des Substrats 1, welcher den Laserstrahl absorbiert, können das Substrat 1 und die Kunstharzdeckplatte 2 bei relativ geringen Temperaturen zuverlässig miteinander verschweißt werden. Der Film 11 auf der Oberfläche des Substrats 1 sollte, wie später näher beschrieben, gemustert sein, weil an den Stellen gegenüber jedem elektrothermischen Umwandlungselement dieser nicht erforderlich ist.
Der Kunstharzfilm 11 kann aus irgendeinem Kunstharz hergestellt werden, sofern dieses den Laserstrahl absorbiert, und sollte eine hohe Tintenbeständigkeit und Wärmebeständigkeit haben, welche den Umgebungsbedingungen des Flüssigkeitsstrahlkopfes genügen. Ein solches Kunstharz kann in einem Lösungsmittel aufgelöst, durch Spinnbeschichten oder Schleuderbeschichten auf das Substrat aufgetragen und nach dem Auftragen getrocknet werden. Ein solches Kunstharz kann auch durch Erwärmen geschmolzen und in diesem Zustand direkt auf das Substrat aufgetragen werden. Die Erzeugung des Kunstharzfilms 11 in Form eines Musters auf dem Substrat kann auf verschieden Weise erfolgen, zum Beispiel durch Siebdruck bei Verwendung des Kunstharzes in gelöstem Zustand, durch Herstellung einer Kunstharzmembran oder durch Verwendung eines Kunstharzes, welches durch Lichtrichtwirkung oder Ionisierbestrahlung die Musterbildung ermöglicht.
Wenn die Kunstharzmembran nicht fotoempfindlich ist, kann die Musterbildung mit einem Excimerlaserstrahl oder durch Ätzen des Kunstharzfilms durch Sauerstoffplasma nach Erzeugung eines Musters aus fotoempfindlichen Kunstharz auf der Membran durchgeführt werden. Besonders das Ätzen durch Sauerstoffplasma nach dem Erzeugen eines Musters aus einem Silikonresist auf der Membran hat Vorteile dahingehend, daß weniger Verfahrensstufen erforderlich sind, Wafer gemeinsam behandelt werden können und ein großes Ätzauswahlverhältnis für den Kunstharzfilm vorhanden ist, weshalb dieses Herstellungsverfahren bevorzugt wird. Als Silikonresist kann das von Fuji Hant Technology hergestellte FH-SP-Resist oder das von Tosoh hergestellte SNR-Resist verwendet werden. Das Ätzen mit Sauerstoffplasma kann mit einem normalen Gerät für reaktives Ionenätzen durchgeführt werden.
Zur Herstellung der Kunstharzmembran können fotoempfindlichen Werkstoffe verwendet werden, doch wenn ein Novolakharz oder Akrylharz als geeignete Basis für das fotoempfindliche Material zum Einsatz kommen und diesem ein fotoempfindliches Mittel beigemengt werden soll, obwohl beide keine große Tintenbeständigkeit zeigen, muß besondere Sorgfalt aufgewendet werden. Zu den fotoempfindlichen Kunstharzen zählen ein positives Fotoresist, d.h. ein Gemisch aus einem Novolakharz und einem Naphthochinondiazidderivat, ein negatives Fotoresist, d.h. ein Gemisch aus einem Akrylharz mit ungesättigter Doppelverbindung und einem fotoempfindlichen Mittel, und ein Fotoresist auf Gummibasis, d.h. ein Gemisch aus einem Polymergummi und einer Azidverbindung.
Wenn eine Belichtungsvorrichtung dunkles UV-Licht, welches eine Ionisierstrahlung darstellt, einen Elektronenstrahl oder einen Röntgenstrahl nutzt, ist grundsätzlich kein fotoempfindliches Mittel erforderlich und es können andere Polymerstoffe als Novolak oder Akrylharz wie oben erwähnt verwendet werdene, so daß ein großer Harzauswahlbereich zur Verfügung steht. Zu den Kunstharzen zählen aber auch Chlormethylstyrol, Chlormethylpoly-α-Methylstyrol und Poly- 4-Vinylphenol.
Fig. 5 zeigt eine zweite Variante dieser Ausführungsform, wobei ein Tantalfilm auf der Oberfläche einer Schutzschicht 1c für das Substrat 1 einer Anodenoxidation oder einer Gasphasenoxidation zur Erzeugung eines Tantalpentoxidfilms 21 als anorganischer Film unterworfen und auf diesem Film ein Kunstharzfilm 31 ähnlich dem der ersten Variante aufgebracht wird.
Der Tantalpentoxidfilm 21 hat wie der Tantalfilm ausgezeichnete Antikavitationseigenschaften, haftet gut auf verschiedenen Kunstharzarten und reflektiert nur etwa 60% oder weniger vom Laserstrahl L des YAG-Lasergerätes.
Demzufolge kann die Energie des durch die Kunstharzdeckplatte 2 gelangten Laserstrahls L zum Schmelzen der Berührungsfläche zwischen dem Substrat 1 und der Kunstharzdeckplatte 2 und unmittelbaren Verschweißen beider miteinanander hauptsächlich vom Tantalpentoxidfilm 21 und vom Kunstharzfilm 31 absorbiert werden. Wenn der Tantalpentoxidfilm 21 allein ausreicht, den Laserstrahl L zu absorbieren, kann der Kunstharzfilm 31 entfallen.
Wenn der Tantalpentoxidfilm auf diese Weise auf der Oberfläche des Substrats 1 erzeugt wird, können durch gleichzeitiges Belichten der gesamten Oberfläche oder mehrerer Blöcke des Substrats 1 und bei Verwendung einer Metallmaske zum Beispiel das Substrat 1 und die Kunstharzdeckplatte 2 ausreichend miteinander verschweißt werden, ohne den Laserstrahl L auf die Berührungsfläche zwischen dem Substrat 1 und der Kunstharzdeckplatte 2 zu konvergieren.
Durch gemeinsames Belichten wird die zum Verbinden des Substrats 1 mit der Kunstharzdeckplatte 2 benötigte Zeit wesentlich verringert, und da es sich nicht erforderlich macht, den X-Y-Tisch S peinlich genau zu bewegen, kann auch die Steuervorrichtung wesentlich vereinfacht werden, wodurch der Preis des Flüssigkeitsstrahlkopfes stark sinkt.
Fig. 6 zeigt in perspektivischer Darstellung die Außenansicht eines Flüssigkeitsstrahlkopfes E&sub1; gemäß dieser Ausführungsform. Das Substrat 1 und die Kunstharzdeckplatte 2 werden durch den Laserstrahl L miteinander verschweißt, ohne daß ein elastisches Element wie bei herkömmlichen Beispielen benötigt wird und die Gefahr der Verformung der Kunstharzdeckplatte 2 durch die Anpreßkraft besteht.
Durch Zusammenschweißen des Substrats 1 und der Kunstharzdeckplatte 2 entsteht auch eine ausreichend dichte Verbindung zwischen beiden, so daß eine Abdichtbehandlung mit einem Abdichtmittel wie bei herkömmlichen Beispielen nicht erforderlich ist und dadurch der Fertigungsprozeß wesentlich vereinfacht werden kann. Obwohl bei einem Flüssigkeitsstrahlkopf wie zum Beispiel einem Vierfarbenkopf als Einheit ebenfalls ein Abdichtmittel an der Verbindungsstelle zwischen dem Substrat und der Kunstharzdeckplatte verwendet werden kann, um wie auf herkömmliche Weise eine Abdichtung zwischen den vier Tinten zu schaffen, ist in diesem Fall eine wesentlich geringere Abdichtmittelmenge erforderlich.
Auf diese Weise ist die Herstellung des Flüssigkeitsstrahlkopfes mit hoher Formgenauigkeit der Öffnungen und Flüssigkeitskanäle bei geringeren Koten möglich.
Bei der Herstellung eines Ganzzeilenflüssigkeitsstrahlkopfes gemäß Fig. 7 macht es sich nur erforderlich, mehrere Flüssigkeitsstrahlkopfeinheiten 40 ähnlich dem Flüssigkeitsstrahlkopf E&sub1; gemäß dieser Ausführungsform auf einer Wärmestrahlungsplatte 43 zu befestigen. Dieses Montageverfahren ist einfacher als das, bei welchem das Substrat 41 und die Kunstharzdeckplatte 42 jeder Flüssigkeitsstrahlkopfeinheit 40 über das bei herkömmlichen Beispielen verwendete elastische Element zusammengefügt werden, und kann das Auftreten von Problemen verhindern. Das heißt, es besteht keine Gefahr, daß das Abdichtmittel ungleichmäßig verteilt wird und dadurch Druckflüssigkeit zwischen dem Substrat 41 und der Kunstharzdeckplatte 42 austreten kann und durch das Einfüllen des Abdichtmittels ein Verschiebung der Kunstharzdeckplatte eintritt. Demzufolge bietet das Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf bei dieser Ausführungsform besonders dann Vorteile, wenn es sich um einen langen Flüssigkeitsstrahlkopf handelt.
Nachfolgend werden spezifische Beispiele dieser Ausführungsform näher beschrieben.

(Erstes spezifisches Beispiel)

Auf einem Substrat werden ein Tantalpentoxidfilm und ein Kunstharzfilm erzeugt und dieses Substrat und eine Kunstharzdeckplatte werden dann durch gemeinsames Belichten miteinander verschweißt.
Auf dem Substrat, auf welchem durch Vakuumfilmbeschichten und überwiegend Fotolithographie elektrothermische Umwandlungselemente, ein Verdrahtungsmuster aus Aluminium, ein Schutzfilm und ein Tantalfilm als Antikavitationsfilm erzeugt wurden, wird zunächst der Tantalpentoxidfilm und dann der Kunstharzfilm auf die nachfolgend beschriebene Weise erzeugt.
Durch Auflösen eines von Amoco hergestellten Polysulfons in der zehnfacher Menge Dichloräthan und zweifaches Verdünnen in Zyklohexanon wurde eine Lösung hergestellt und diese durch Spinnbeschichten aufgetragen und der dadurch erzeugte Kunstharzfilm wurde dann dreißig Minuten bei 90ºC einer Vorbehandlung unterzogen und anschließend zehn Minuten bei 350ºC ausgehärtet, um die Haftung zwischen dem Kunstharzfilm und dem Tantalpentoxidfilm zu verstärken. Dann wurde ein positives Fotoresist, welches von Fuji Hant Technology hergestelltes Silikon enthielt, durch Spinnbeschichten aufgetragen und die dadurch erzeugte Resistschicht wurde 120 Sekunden bei 120ºC vorbehandelt. Die Filmdicke dieser Membran betrug beim Tantalpentoxidfilm 0,2 um, beim Kunstharzfilm 1,0 um und beim positiven Resist 0,5 um.
Dann wurde mit einem von Canon hergestellten Maskentaktrichter PLA-601 das Resist einer Musterbelichtung von 25 Ablesungen unterzogen. Die Mustererzeugung erfolgte auf die Weise, daß der Kunstharzfilm auf der gesamten Berührungsfläche zwischen dem Substrat und der Kunstharzdeckplatte beibehalten werden konnte. Das Entwickeln des Films erfolgte durch Eintauchen in einen speziellen Entwickler FPH-5 über 90 Sekunden. Das Substrat wurde dann in ein von Nichiden Aneruba hergestelltes Gerät zum reaktiven Ionenätzen gelegt, um den Kunstharzfilm im Sauerstoffplasma einem Trockenätzvorgang zu unterziehen. Das Ätzen erfolgte bei einem Gasdruck von 8 Pa und einer elektrischen Eingangsleistung von 0,33 W/cm² über 180 Sekunden. Um die Resistschicht aufzulösen und zu entfernen, wurde das Substrat in Azeton direkt gewaschen. Danach wurde das Substrat mit einer Plättchentrennsäge entsprechend getrennt und mit einer Grundplatte aus Aluminium verbunden. Auf die Grundplatte aus Aluminium wurde dann eine Schaltungsleiterplatte, welche mit Kontakten zur elektrischen Kopplung mit dem Drucker versehen war, geklebt und anschließend erfolgte durch Bondern das Verbinden der Leiterplatte mit dem mit elektrothermischen Umwandlungselementen versehenen Substrats.
Dann wurde durch Spritzgießen eine Kunstharzdeckplatte mit Druckflüssigkeitszuführröhrchen, einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer und Flüssigkeitskanälen hergestellt, wobei die Öffnungen mit einem Excimelaser geöffnet wurden, und anschließend wurde die so erzeugte Kunstharzdeckplatte auf das Substrat gelegt und an einen Glasfinger gesaugt, um die auf dem Substrat vorhandenen elektrothermischen Umwandlungselemente zu den auf der Kunstharzdeckplatte vorhandenen Flüssigkeitskanälen auszurichten. Das Ausrichten erfolgte auf die Weise, daß zunächst die Position der bei der Herstellung auf dem Substrat erzeugten Ausrichtmarke erfaßt und dann der Glasfinger bezüglich dieser Position entsprechend bewegt wurde.
Anschließend wurde mit dem Glasfinger die Kunstharzdeckplatte auf das Substrat gepreßt und ein Laserstrahl von einem YAG-Lasergerät auf diesen Verband gerichtet, wozu ein von Hitachi Const. Mach. hergestelltes Laserbestrahlungsgerät LU100 zum Einsatz kam und wobei die Bestrahlung mit einer Impulsenergie von 15J und einer Impulsbreite von 1 ms bei 300 Hz eine Sekunde lang erfolgte. Anzumerken ist, daß der X- Y-Tisch so ausgerichtet worden war, daß die Substratoberfläche 60 mm höher lag als die Fokussierposition. An dieser Fokussierposition betrug der Strahldurchmesser φ20, wodurch es möglich war, die Laserbestrahlung über die gesamte Substratfläche (5 · 12 mm) vorzunehmen. In einer Position 3 mm über der oberen Fläche des Glasfingers war eine mit einer Öffnung (7 · 14 mm) versehene Maske (hergestellt aus Nickel) entsprechend der Bestrahlungsfläche installiert, um die Laserbestrahlungsfläche zu begrenzen.
Auf diese Weise war es möglich, das Substrat und die Kunstharzdeckplatte starr miteinander zu verschweißen.

(Zweites Beispiel)

Bei diesem Beispiel kam ein Verfahren zur Anwendung, bei welchem ein Laserstrahl von einem YAG-Lasergerät durch ein optisches System auf ein Substrat konvergiert und das Substrat durch NC-Steuerung entsprechend bewegt wurde, um nur den Schweißbereich zu bestrahlen.
Wie beim ersten spezifischen Beispiel wurde auf der Substratoberfläche ein Polysulfonharzfilm erzeugt und anschließend zu einem Muster geformt. Dann wurde eine auf gleiche Weise wie beim ersten Beispiel hergestellte Kunstharzdeckplatte auf das Substrat gelegt, mit dem Glasfinger zu diesem ausgerichtet und gegen das Substrat gepreßt und die Laserbestrahlung vorgenommen. Die Laserbestrahlung erfolgte mit dem selben Gerät wie beim ersten spezifischen Beispiel, wobei die Höhe des X-Y-Tisches so eingestellt wurde, daß die Substratoberfläche etwa an der Fokussierposition lag. Die Laserimpulsenergie betrug 5J, Impulsbreite 0,5 ms und die Zyklusfrequenz 300 Hz. Das optische System hatte einen Ausgangsstrahldurchmesser von φ20 und eine Brennweite von 40 mm.
Während dem Bewegen des X-Y-Tisches mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s wurde unter den oben genannten Bestrahlungsbedingungen ein Laserstrahl auf die an der Berührungsfläche der Flüssigkeitskanalwände und der Außenwand der Kunstharzdeckplatte vorhandenen Rippen gerichtet.
Auf diese Weise konnten das Substrat und die Kunstharzdeckplatte starr miteinander verschweißt werden.

(Drittes spezifisches Beispiel)

Auf der Substratoberfläche wurde lediglich ein Tantalpentoxidfilm erzeugt und das Substrat und eine Kunstharzdeckplatte wurden miteinander verschweißt.
Zuerst wurde das Substrat mit dem durch Vakuumfilmerzeugung wie beim ersten spezifischen Beispiel darauf erzeugten Tantalpentoxidfilm mit einer Plättchentrennsäge zertrennt und durch Chipbonden auf einer aus Aluminium gefertigten Grundplatte befestigt. Danach wurde die Kunstharzdeckplatte auf das Substrat gelegt, zu dieser ausgerichtet und mit dem Glasfinger gegen diese gedrückt und schließlich ein Laserstrahl vom YAG-Lasergerät auf den so erzeugten Verbund gerichtet. Bei diesem spezifischen Beispiel betrug die Bestrahlungszeit fünf Sekunden, weil auf der Substratoberfläche kein Kunstharzfilm vorhanden war. Auch in diesem Fall konnte die Kunstharzdeckplatte starr mit dem Substrat verschweißt werden.

(Viertes spezifisches Beispiel)

Auf der Substratoberfläche wurde kein Tantalpentoxidfilm erzeugt und die Berührungsfläche zwischen dem Substrat und der Kunstharzdeckplatte wurde durch Fokussieren eines Laserstrahls vom YAG-Lasergerät auf diese bestrahlt.
Zuerst wurde das auf gleiche Weise wie beim ersten spezifischen Beispiel hergestellte Substrat mit einer Plättchentrennsäge zertrennt und durch Chipbonden auf einer Aluminiumgrundplatte befestigt. Danach wurde die Kunstharzdeckplatte auf das Substrat gelegt, zu diesem ausgerichtet und mit dem Glasfinger gegen dieses gedrückt und ein Laserstrahl auf gleiche Weise wie beim zweiten spezifischen Beispiel darauf gerichtet. Die Bewegungsgeschwindigkeit des X-Y-Tisches betrug nur 0,2 m/s. Auch in diesem Fall konnten das Substrat und die Kunstharzdeckplatte starr miteinander verschweißt werden.
Fig. 8 zeigt einen Flüssigkeitsstrahlkopf E&sub2; gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei die Kunstharzfilme 53, 54, welche eine Substanz zum Absorbieren des Laserstrahls vom YAG-Lasergerät enthielten, auf die Berührungsfläche des Substrats 51 und einer Kunstharzdeckplatte 52, welche dem Substrat 1 bzw. der Kunstharzdeckplatte 2 der ersten Ausführungsform gleichen, aufgetragen wurden, um bei weniger Energieverbrauch das Substrat 51 und die Kunstharzdeckplatte 52 sicher miteinander zu verschweißen. Fig. 9 zeigt in perspektivischer Darstellung das Substrat 51 und die Kunstharzdeckplatte 52 mit der jeweiligen Berührungsfläche, auf welche die Kunstharzfilme 53, 54 aufgetragen wurden.
Durch Verwendung eines Bestrahlungslaserstrahls mit geringer Energie kann die von der Kunstharzdeckplatte 52 absorbierte Laserenergie verringert, dadurch ein thermisches Verformen der Kunstharzdeckplatte verhindert und eine Verschlechterung der Dimensionsgenauigkeit der Öffnungen 52a oder der Flüssigkeitskanäle 52b vermieden werden. Anzumerken ist, daß der auf das Substrat 51 aufgebrachte Kunstharzfilm 53 auf gleiche Weise wie bei der ersten Variante der ersten Ausführungsform erzeugt und zu einem Muster geformt und der Kunstharzfilm 54 der Kunstharzdeckplatte 52 durch Auftragen eines flüssigen Kunstharzes auf die Stirnfläche jeder Rippe 52e und der Außenwand 52f durch Flexodruck, Siebdruck oder Offsetdruck erhalten wurde.
Das Kunstharzmaterial als Ausgangsmaterial für die Kunstharzfilme 53, 54 hat eine genau so hohe Schmelztemperatur wie die Kunstharzdeckplatte 52, aber eine höhere Haftfähigkeit bezüglich dieser. Es kann aber auch jedes andere Kunstharzmaterial verwendet werden, sofern es eine hohe Tintenbeständigkeit und einen den Umgebungsbedingungen des Flüssigkeitsstrahlkopfes E2 entsprechenden hohen Wärmewiderstand hat, obwohl optimale Bedingungen dann vorliegen, wenn diese Parameter denen der Kunstharzdeckplatte 52 ähnlich sind.
Zu diesen Kunstharzmaterialien gehören Polyazetal, Polyäthersulfon, Polyätherätherketon, Plyakrylat, Polysulfon und Polyphenylensulfid.
Zu den in jedem Kunstharzfilm 53, 54 enthaltenen Laserstrahlabsorptionsmitteln gehören Kohlenstoffteilchen und Farbstoffe, welche fast Infrarotstrahlenabsorption ermöglichen. Spezifische Beispiele für die genannten Farbstoffe sind u. a. folgende von Mitsui Toatsu Dye hergestellte Fabrikate: SIR-114 (Anthrachinon-Farbstoff), SIR-128, SIR-130, SIR-132, SIR-159, SIR-162, PA-1001, PA-1006 (Metallkomplexfarbstoff), SIR-103 und KIR-103 (Phthalozyanin).
Jedes dieser Absorptionsmittel hat eine Absorptionsfähigkeit, welche nahe der Wellenlänge 1064 nm des Laserstrahls vom YAG-Lasergerät liegt, und kann in dem Zustand verwendet werden, in welchem es in den genannten Kunstharzmaterialien vorhanden ist, oder es kann erst nach dem Auftragen des Kunstharzmaterials auf das Substrat 51 und die Kunstharzdeckplatte 52 in dieses eindringen.
Anzumerken ist, daß ein mit einem Absorptionsmittel vermischter Kunstharzfilm mit ausreichender Laserstrahlabsorptionsfähigkeit entweder auf das Substrat oder die Kunstharzdeckplatte aufgetragen werden kann.
Spezifische Beispiele dieser Ausführungsform werden nachfolgend beschrieben.

(Fünftes Beispiel)

Als erstes wurde Polysulfon in Dichlormethan aufgelöst, um eine 2-prozentige Lösung zu erhalten. In dieser Lösung wurde dann 0,5-prozentiges SIR-1288 (Absorptionsmittel mit einer Absorptionsfähigkeit nahe der Infrarotstrahlung, hergestellt von Mitsui Toatsu Dye) gelöst. Diese Lösung wurde durch Spinnbeschichten bei einer Drehgeschwindigkeit von 3000 min&supmin;¹ auf ein Substrat mit 128 elektrothermischen Umwandlungselementen aufgetragen (Material: HfB&sub2;).
Dieser Film wurde dann dreißig Minuten bei 80ºC getrocknet, um eine Schicht zu erhalten. Die Dicke dieser Schicht betrug 2 um. Dieses Substrat wurde dann auf einen X-Y-Tisch gelegt und durch Steuerung der Oszillation eines KrF-Excimerlaseroszillators und der Bewegung des X-Y-Tisches wurde die aufgetragene Schicht mit Ausnahme des Abschnitts, welcher mit der Kunstharzdeckplatte in Berührung kommt, entfernt, um einen Kunstharzfilm zu erhalten. Anschließend wurde eine durch Spritzgießen aus Polysulfon gefertigte Kunstharzdeckplatte auf das Substrat gelegt, zu diesem ausgerichtet und mit einem Glasfinger leicht gegen dieses gedrückt, dieser Verband dann auf einen YAG-Laseroszillator gesetzt und ein Impuls von 0,5 mJ/Impuls·cm² außerhalb des Glasfingers und der Kunstharzdeckplatte auf diesen Verband gerichtet. Dadurch wurden das Substrat und die Kunstharzdeckplatte ausreichend miteinander verschweißt. Dabei trat überhaupt keine merkliche Verformung der Öffnungen und der Flüssigkeitskanäle auf und der auf diese Weise hergestellte Flüssigkeitsstrahlkopf zeigte ausgezeichnete Druckqualität ohne merkliche Verschlechterung auch bei langer Einsatzdauer.

(Sechsts spezifisches Beispiel)

55 auf gleiche Weise wie im fünften spezifischen Beispiel gefertigte Flüssigkeitsstrahlköpfe wurden in fünf Blöcke zu jeweils 11 Köpfen geteilt und auf einer Wärmestrahlungsplatte befestigt, um fünf Ganzzeilenflüssigkeitsstrahlköpfe zu erhalten. Eine Untersuchung zeigte, daß jeder dieser Flüssigkeitsstrahlköpfe ausgezeichnete Druckqualität brachte, ohne daß eine Verschlechterung über eine lange Einsatzzeit auftrat und merkliche Streuung zwischen den Produkten zu verzeichnen war.

(Siebentes spezifisches Beispiel)

Es wurde ein Flüssigkeitsstrahlkopf auf gleiche Weise wie im fünften spezifischen Beispiel hergestellt, mit der Ausnahme, daß anstelle des Farbstoffs eine Polysulfonlösung mit 0,3% Kohlenstoff verwendet wurde. Die Druckqualität dieses Kopfes war ausgezeichnet und das Problem des Abschälens der Kunstharzdeckplatte und eine Verschlechterung der Druckqualität nach langer Einsatzzeit waren nicht zu verzeichnen.

(Achtes spezifisches Beispiel)

Es wurden 55 Flüssigkeitsstrahlköpfe ähnlich denen des siebenten spezifischen Beispiels gefertigt, in fünf Blöcke zu je 11 Köpfen geteilt und auf einer Wärmestrahlungsplatte befestigt, um fünf Ganzzeilenflüssigkeitsstrahlköpfe herzustellen. Eine Untersuchung ergab, daß mit jedem Kopf ausgezeichnete Druckqualität erreicht wurde, ohne daß eine Verschlechterung der Druckqualität nach langer Einsatzzeit und eine merkliche Streuung zwischen den Produkten zu verzeichnen war.
Fig. 10 zeigt einen Flüssigkeitsstrahlkopf E3 gemäß einer dritten Ausführungsform, dessen Kunstharzdeckplatte 62, welche der Kunstharzdeckplatte 2 bei der ersten Ausführungsform ähnlich ist, auf der Stirnfläche jeder Rippe 62e und der Außenwand 62f winzige kegelförmige Erhebungen 63 aufweist, auf welche die Energie des Laserstrahls von einem YAG-Lasergerät konzentriert wird, um die Kunstharzdeckplatte 62 mit einem Substrat zu verschweißen. Der restliche Abschnitt der Kunstharzdeckplatte 62 wurde nur geringfügig erwärmt, so daß zum starren Zusammenschweißen beider Bauteile ein Laserstrahl mit geringerer Energie erforderlich war. Demzufolge bestand keine Gefahr einer Verschlechterung der Dimensionsgenauigkeit der Öffnungen 62a oder der Flüssigkeitskanäle 62b.
Die Erzeugung der Erhebungen 63 auf der Stirnfläche der Kunstharzdeckplatte 62 erfolgt auf einfache Weise dadurch, daß die für das Spritzgießen der Platte verwendete Form mit einem Rücksprung in umgekehrter Gestalt der kegelförmigen Erhebung versehen wird. Das kann durch Beschießen der Form mit feinen Partikeln großer Härte, durch Eindrücken eines mit solchen feinen Partikeln bestückten Werkzeug in die Form oder durch Ritzen der Form mit einem Karbidwerkzeug erfolgen.
Die Fig. 11 und 12 zeigen eine umgedrehte Kunstharzdeckplatte 62 mit solchen kegelförmigen Erhebungen 63 bzw. rippenförmigen konischen Erhebungen 64, welche sich entlang jeder Stirnfläche erstrecken, wobei beide Arten verwendet werden können.
Wenn Kunstharzfilme ähnlich den Filmen 11, 31, 53 der ersten und der zweiten Ausführungsform auf der Oberfläche des Substrats 61 erzeugt und zu einem Muster geformt werden, ist ein sicheres Verschweißen des Substrats 61 mit der Kunstharzdeckplatte 62 möglich.
Nachfolgend werden spezifische Beispiele dieser Ausführungsform beschrieben.

(Neuntes spezifisches Beispiel)

Als erstes wurde Polysulfon in Dichlormethan aufgelöst, um eine 2-prozentige Lösung zu erhalten. Diese Lösung wurde dann durch Spinnbeschichten bei einer Geschwindigkeit von 3000 min&supmin;¹ auf ein Substrat mit 12 elektrothermischen Umwandlungselementen (Material: HfB&sub2;) aufgetragen.
Diese Beschichtung wurde dann bei einer Temperatur von 80ºC dreißig Minuten getrocknet, um eine Schicht zu erhalten. Die Dicke dieser Schicht betrug 2 um. Dieses Substrat wurde dann auf einen X-Y-Tisch gelegt und von einem gesteuerten KrF- Excimerlaseroszillationsgerät bei gleichzeitig gesteuerter Bewegung des X-Y-Tisches einer Laserbehandlung unterzogen, um die aufgetragene Schicht bis auf den mit der Kunstharzdeckplatte in Berührung kommenden Abschnitt zu entfernen und somit den gewünschten Kunstharzfilm zu erhalten. Dann wurde eine Kunstharzdeckplatte aus Polysulfon, welche in einer Form gegossen worden war, die eine mit der Spitze eines Karbidwerkzeuges erzeugte Vertiefung aufwies, auf das Substrat gelegt, zu diesem ausgerichtet und mit einem Glasfinger leicht gegen dieses gedrückt. Dieser Verband wurde auf ein YAG-Laseroszillationsgerät gelegt, welches dann den Bereich außerhalb des Glasfingers und der Kunstharzdeckplatte mit einem Impuls mit einer Energie von 1,5 mJ/Impuls·cm² bestrahlte. Auf diese Weise wurden das Substrat und die Kunstharzdeckplatte ausreichend miteinander verschweißt. Dabei trat überhaupt keine merkliche Verformung der Öffnungen oder Flüssigkeitskanäle auf und der Flüssigkeitsstrahlkopf als Produkt dieser Fertigung zeigte ausgezeichnete Druckqualität ohne Verschlechterung selbst bei längerer Einsatzzeit.

(Zehntes spezifisches Beispiel)

55 auf gleiche Weise wie im neunten spezifischen Beispiel gefertigte Flüssigkeitsstrahlköpfe wurde in fünf Blöcke zu je 11 Köpfen geteilt und auf einer Wärmestrahlungsplatte befestigt, um fünf Ganzzeilenflüssigkeitsstrahlköpfe herzustellen. Eine Untersuchung ergab, daß jeder dieser Flüssigkeitsstrahlköpfe ausgezeichnete Druckqualität zeigte, ohne daß eine Verschlechterung bei langer Einsatzzeit und eine merkliche Streuung zwischen den Produkten zu verzeichnen war.

(Elftes spezifisches Beispiel)

Es wurde ein Flüssigkeitsstrahlkopf auf gleiche Weise wie im neunten spezifischen Beispiel hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß für die Fertigung der Kunstharzabdeckplatte aus Polysulfon durch Spritzgießen eine Form verwendet wurde, welche eine mit einem Karbidwerkzeug erzeugte streifenförmige Vertiefung aufwies. Auch diese Kunstharzdeckplatte und ein Substrat wurden ausreichend miteinander verschweißt. Es war überhaupt keine merkliche Verformung der Öffnungen oder Flüssigkeitskanäle zu verzeichnen und selbst nach einer langen Einsatzzeit des Flüssigkeitsstrahlkopfes waren weder eine Verschlechterung der Druckqualität noch ein Abheben der Kunstharzdeckplatte zu bemerken.

(Zwölftes spezifisches Beispiel)

55 auf gleiche Weise wie im elften spezifischen Beispiel gefertigte Flüssigkeitsstrahlköpfe wurden in fünf Blöcke zu je 11 Köpfen geteilt und auf einer Wärmestrahlungsplatte befestigt, um fünf Ganzzeilenflüssigkeitsstrahlköpfe herzustellen. Eine Untersuchung ergab, daß jeder dieser Köpfe selbst nach einer langen Einsatzzeit eine ausgezeichnete Druckqualität brachte und keine merkliche Streuung der Produkte zu verzeichnen war.
Nachfolgend wird ein Flüssigkeitsstrahlgerät beschrieben, welches mit einem Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß der vorliegenden Erfindung bestückt ist.
In Fig. 13 kennzeichnen die Bezugszeichen 101a bis 101d Ganzzeilenflüssigkeitsstrahlköpfe (nachfolgend nur "Köpfe" genannt), welche in der mit dem Pfeil X gekennzeichneten Richtung in einem bestimmten Abstand und parallel zueinander in einer Haltevorrichtung 102 gehalten werden. Die untere Stirnfläche jedes dieser Köpfe 101a bis 101d ist in Pfeilrichtung Y mit 3456 nach unten gerichteten und in einer Dichte von 16/mm angeordneten Ausstoßöffnungen versehen, welche eine Druckbreite von 216 mm ermöglichen.
Bei diesen Köpfen 101a bis 101d erfolgt das von einer Treibervorrichtung gesteuerte Ausstoßen der Druckflüssigkeit durch Nutzung von Wärmeenergie.
Die Köpfe 101a bis 101d und die Haltevorrichtung 102 bilden eine Kopfeinheit, welche von einer Kopfbewegungsvorrichtung 124 nach oben und unten bewegt werden kann. Die mit den Bezugszeichen 103a bis 103d gekennzeichneten und mit je einem Absorptionselement in Form z.B. eines Schwamms versehenen Kappen sind für die Köpfe 101a bis 101d vorgesehen und unten neben diesen angeordnet.
Die Kappen 103a bis 103d sind an einem nicht dargestellten Halter befestigt und dieser Halter bildet zusammen mit den Kappen eine Kappeneinheit, welche von einer Bewegungsvorrichtung 125 in Pfeilrichtung X bewegt werden kann.
Die Köpfe 101a bis 101d werden aus dem entsprechenden Tintenbehälter 104a bis 104d über die Tintenzuführröhrchen 105a bis 105d mit der zyanfarbigen, magentafarbigen, gelbfarbigen bzw. schwarzfarbigen Tinte beliefert, um Farbdrucken zu ermöglichen.
Die Tintenzufuhr erfolgt durch die Kapillarwirkung der Kopfausstoßöffnungen, wobei der Tintenspiegel im jeweiligen Tintenbehälter 104a bis 104d etwas unter dem Ausstoßöffnungslevel liegt.
Nachfolgend wird eine dem Flüssigkeitsstrahlkopf gegenüber angeordnete Transportvorrichtung zum Transportieren des Druckmediums beschrieben.
Ein nahtloser, elektrisch aufladbarer Riemen 106 dient dazu, ein Druckblatt 127 als Druckmedium zu transportieren.
Der Riemen 106 ist in einer bestimmten Weise um eine Antriebswalze 107, um Leerlaufwalzen 109 und 109a und eine Spannwalze 110 geschlungen und wird von einem über einen Treiber 121 gesteuerten Antriebsmotor 108 angetrieben.
Der Riemen 106 wird in Pfeilrichtung X und direkt unter den Ausstoßöffnungen der Köpfe 101a bis 101d bewegt und von einem Stützelement 126 daran gehindert, nach unten durchzuhängen.
Unter dem Riemen 106 ist eine Reinigungseinheit 117 angeordnet, um an der Oberfläche des Riemens 106 eventuell haftenden Papierstaub zu entfernen.
Eine Ladevorrichtung 112 zum elektrischen Aufladen des Riemens 106 wird von einem Treiber 122 ein und aus geschaltet und durch die aus dem Laden resultierende elektrostatische Anziehungskraft wird das Aufzeichnungsblatt 127 auf den Riemen 106 gezogen.
Vor und hinter der Ladevorrichtung 112 sind Schleppwalzen 111 und 111a angeordnet, um zusammen mit den Leerlaufwalzen 109, 109a das zu transportierende Druckblatt 127 gegen den Riemen 106 zu drücken.
Die von einer drehenden Papierzuführrolle 116 der Papierzuführkassette 132 einzeln entnommenen Druckblätter 127 werden von einer durch den Treiber 123 angesteuerten Transportwalze 114 und einer Schleppwalze 115 erfaßt und in Pfeilrichtung X zu einer winkelförmigen Führung 113 transportiert. Diese Führung 113 hat einen abgewinkelten Abschnitt, welcher ein bestimmtes Auslenken des Druckblattes 127 ermöglicht.
Nach dem Drucken wird das Druckblatt 127 in einen Sammelkasten geschoben.
Der Kopftreiber 120, die Kopfbewegungsvorrichtung 124, die Kappenbewegungsvorrichtung 125, die Motortreiber 121, 123 und der Ladetreiber 122 werden von einer Steuerschaltung gesteuert.
Die vorliegende Erfindung bringt besonders bei einem Flüssigkeitsstrahlkopf oder einem Flüssigkeitsstrahlgerät eines Flüssigkeitsstrahlsystems ausgezeichnete Effekte, mit welchem das Drucken durch Erzeugung fliegender Flüssigkeitströpfchen infolge des Aufbringens von Wärmeenergie auf die Druckflüssigkeit durchgeführt wird.
Für den Aufbau und das Wirkungsprinzip eines solchen Systems werden z.B. die in den US-Patenten 4,723, 129 und 4,760,796 offenbarten Details bevorzugt. Dieses Drucksystem kann sowohl beim sogenannten Nachbedarf-Typ als auch beim Konti-Typ angewendet werden.
Kurz gesagt, dieses Drucksystem beinhaltet auch das Senden mindestens eines Steuersignals über eine Steuervorrichtung an die entsprechend den mit Druckflüssigkeit gefüllten Blättern oder Flüssigkeitskanälen angeordneten elektrothermischen Umwandlungselemente als Ausstoßenergieerzeugungsvorrichtungen, durch welches an den elektrothermischen Umwandlungselementen Wärme erzeugt wird, welche an der Wärmewirkungsfläche des Flüssigkeitsstrahlkopfes eine rapide Temperaturerhöhung über den Kernsiedepunkt hinaus und Filmkochen in der Druckflüssigkeit (Tinte) entsprechend den Druckinformationen bewirkt. Diese Drucksystem ist besonders beim Nachbedarf-Typ effektiv, weil durch die an die elektrothermischen Umwandlungselemente zu sendenden Steuersignale im Verhältnis 1. 1 Bläschen in der Druckflüssigkeit (Tinte) erzeugt werden können. Durch Ausdehnen und Schrumpfen dieses Bläschens wird Druckflüssigkeit (Tinte) in Form vor mindestens einem Tintentröpfchen aus einer Öffnung ausgestoßen. Wenn die Steuersignale als Impulse gesendet werden, kann das Ausdehnen und Schrumpfen der Bläschen unmittelbar und adäquat erfolgen, so daß das Ausstoßen der Flüssigkeit (Tinte) entsprechend der Ansprechcharakteristik erfolgt. Als Steuersignale in Impulsform eignen sich die in den US-Patenten 4,463,359 und 4,345,262 offenbarten. Ausgezeichnetes Drucken kann erfolgen, wenn die im US-Patent 4,313, 124 beschriebenen Bedingungen bezüglich der Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit der erwähnten Wärmewirkungsfläche bei dieser Erfindung angewendet werden.
Der Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß der vorliegenden Erfindung kann entsprechend der in den genannten Spezifikationen offenbarten Kombination aus Ausstoßöffnung, Flüssigkeitskanal und elektrothermischem Umwandlungselement (gerader oder rechtwinkliger Flüssigkeitskanal) konstruiert sein, aber auch der im US-Patent 4,558,333 oder 4,459, 600 offenbarten Konstruktion entsprechen, bei welcher der Wärmewirkungsabschnitt in einem Bogen angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung ist aber auch effektiv, wenn auf folgende Konstruktionen zurückgegriffen wird, auf die in der Anmeldung zum japanischen Offenlegungspatent 59-123670 offenbarte Konstruktion, bei welcher für die zahlreichen elektrothermischen Umwandlungselemente ein Schlitz als gemeinsame Ausstoßöffnung dient, oder die in der Anmeldung zum japanischen Offenlegungspatent 59-138461 offenbarte Konstruktionen, bei welcher im Ausstoßabschnitt eine Öffnung zum Absorbieren einer durch die Wärmeenergie erzeugten Druckwelle vorhanden ist.
Der Flüssigkeitsstrahlkopf, bei welchem die vorliegende Erfindung effektiv angewendet werden kann, ist ein auf einem beweglichen Schlitten montierter Serienkopf.
Die vorliegende Erfindung ist außerdem anwendbar bei einem Flüssigkeitsstrahlkopf in Form eines frei austauschbaren Chips, welcher auf der Gerätehauptvorrichtung montiert und elektrisch mit dieser gekoppelt ist und von dieser mit Tinte versorgt wird, oder bei einem Flüssigkeitsstrahlkopf in Form einer Kartusche, welcher integraler Bestandteil der Kartusche ist.
Bevorzugt wird auch die Verwendung einer Regeneriervorrichtung als Hilfsvorrichtung für den Flüssigkeitsstrahlkopf, welche eine weitere Stabilisierung des gesamten Flüssigkeitsstrahlgerätes bewirken kann. Spezifische Beispiel einer solchen Vorrichtung für den Flüssigkeitsstrahlkopf sind zum Beispiel eine Abdeckvorrichtung, eine Reinigungsvorrichtung, eine Druck- oder Saugvorrichtung und eine Vorheizvorrichtung für die elektrothermischen Umwandlungselemente oder für Heizelemente anderer Art. Zur Stabilisierung des Druckvorgangs ist auch eine Vorrichtung geeignet, welche einen Vorausstoßvorgang unabhängig vom Aufzeichnen durchführt.
Die vorliegende Erfindung eignet sich auch für ein Flüssigkeitsstrahlgerät, welches zum Drucken nicht nur Tinte einer Hauptfarbe wie Schwarz verwendet, sondern auch mit Köpfen zum Drucken in mehreren Farben oder zum Vollfarbendrucken durch Farbmischen ausgerüstet ist, wobei als Flüssigkeitsstrahlkopf für ein solches Gerätes ein einstückig gefertigter Kopf oder ein aus mehreren Einzelköpfen zusammengesetzter Kopf verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung eignet sich am besten bei einem Verfahren, bei welchem das Ausstoßen von Druckflüssigkeit durch Filmkochen bewirkt wird.
Ein Tintenstrahlgerät gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch als Bildausgabeterminal eines Informationsverarbeitungsgerätes in Form eines Computers, eines mit einer Lesevorrichtung kombinierten Kopierers oder eines Faxgerätes mit Übertragungs- und Empfangsfunktion verwendet werden.
Das Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf weist die Herstellung der Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, der Flüssigkeitskanäle als Verbindungen zu den Ausstoßöffnungen und der Energieerzeugungsvorrichtungen zur Erzeugung der für das Ausstoßen von Tinte erforderlichen Energie auf. Dieses Verfahren schließt außerdem folgende Schritte ein, Herstellung eines Substrats mit den Energieerzeugungsvorrichtungen, Gießen einer Kunstharzdeckplatte mit Nuten als Teil der Flüssigkeitskanäle, Positionieren der Deckplatte auf einem Substrat auf die Weise, daß die Nuten über den Energieerzeugungsvorrichtungen liegen, und Erzeugen der Flüssigkeitskanäle aus den Nuten in Verbindung mit dem Substrat auf die Weise, daß ein Laserstrahl von außen auf den Verband aus der Deckplatte und dem Substrat gerichtet wird, um beide miteinander zu verschweißen.

Claims

1. Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf, welcher Ausstoßöffnungen (2a, 52a 62a) zum Ausstoßen der Flüssigkeit, Flüssigkeitskanäle als Verbindungen zu den Ausstoßöffnungen (2a, 52a, 62a) und Energieerzeugungsvorrichtungen (1b) zum Erzeugen der für das Ausstoßen der Flüssigkeit erforderlichen Energie aufweist und in folgenden Schritten gefertigt wird:

Herstellung eines Substrats (1, 41, 51, 61), welches mit den Energieerzeugungsvorrichtungen (1b) bestückt ist, Gießen einer Kunstharzdeckplatte (2, 42, 52, 62) mit Nuten (2b, 52b, 62b) als Teil der Flüssigkeitskanäle und Auflegen der Kunstharzdeckplatte (2, 42, 52, 62) auf das Substrat (1, 41, 51, 61) und Positionieren beider so zueinander, daß die Nuten (2b, 52b, 62b) über den Energieerzeugungselementen (1b) liegen,

gekennzeichnet durch

Formung von Flüssigkeitskanälen aus den Nuten (2b, 52b, 62b) und dem Substrat (1, 41, 51, 61) auf die Weise, daß auf die Kunstharzdeckplatte (2, 42, 52, 62) in dem Zustand, in welchem diese das Substrat (1, 41, 51, 61) berührt, von außen ein Laserstrahl gerichtet wird, um die Deckplatte (2, 42, 52, 62) mit dem Substrat (1, 41, 51, 61) zu verschweißen.

2. Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 1, wobei der Laserstrahl von einem YAG- Lasergerät emittiert wird.

3. Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 2, wobei das für die Deckplatte (2, 42, 52, 62) verwendete Kunstharz Polysulfon oder Polyäthersulfon ist.

4. Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 1, wobei auf der Oberfläche des Substrats (1) ein anorganischer Film (21) mit einem Laserstrahlreflexionsvermögen von 60% oder weniger erzeugt wird.

5. Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 1, wobei mindestens auf die Berührungsfläche des Substrats (1, 41, 51, 61) oder mindestens auf die Berührungsfläche der Deckplatte (2, 42, 52, 62) eine Laserstrahlabsorptionssubstanz (11, 31, 53, 54) aufgetragen wird.

6. Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 5, wobei als Laserstrahlabsorptionssubstanz (53, 54) ein Gemisch aus einem Kunstharz und Kohlenstoffpartikeln oder einem Farbstoff mit nahezu Infrarotstrahlenabsorptionsvermögen verwendet wird.

7. Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 6, wobei die Laserstrahlabsorptionssubstanz (53, 54) ein Gemisch aus Kunstharz und Kohlenstoffpartikeln oder einem Farbstoff mit nahezu Infrarotstrahlenabsorptionsvermögen ist und wobei als Kunstharz das gleiche wie für die Fertigung der Deckplatte (52) verwendet wird.

8. Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 1, wobei der mit dem Substrat (61) in Berührung kommende Bereich der Deckplatte (62) mit Erhebungen (63, 64) versehen ist.

9. Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 8, wobei die Erhebungen (63) Kegelform haben.

10. Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 8, wobei die Erhebungen (64) Rippen mit kegelförmigem Querschnitt sind.

11. Flüssigkeitsstrahlkopf, welcher Ausstoßöffnungen (2a, 52a, 62a) zum Ausstoßen der Flüssigkeit, Flüssigkeitskanäle als Verbindungen zu den Ausstoßöffnungen (2a, 52a, 62a) und Energieerzeugungsvorrichtungen (1b) zum Erzeugen der für das Ausstoßen erforderlichen Energie aufweist und nach einem Verfahren hergestellt wird, welches folgende Schritte beinhaltet:

Herstellen eines Substrats (1, 41, 51, 61), welches mit den Energieerzeugungsvorrichtungen (1b) bestückt ist, Gießen einer Kunstharzdeckplatte (2, 42, 52, 62) mit Nuten (2b, 52b, 62b) als Teil der Flüssigkeitskanäle und Auflegen der Kunstharzdeckplatte (2, 42, 52, 62) auf das Substrat (1, 41, 51, 61) und Positionieren beider so zueinander, daß die Nuten (2b, 52b, 62b) über den Energieerzeugungselementen (1b) liegen,

gekennzeichnet durch

Formen von Flüssigkeitskanälen aus den Nuten (2b, 52b, 62b) und dem Substrat (l, 41, 51, 61) auf die Weise, daß auf die Kunstharzdeckplatte (2, 42, 52, 62) in dem Zustand, in welchem diese das Substrat (1, 41, 51, 61) berührt, von außen ein Laserstrahl gerichtet wird, um die Deckplatte (2, 42, 52, 62) mit dem Substrat (1, 41, 51, 61) zu verschweißen.

12. Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 11, wobei das für die Deckplatte verwendete Kunstharz Polysulfon oder Polyäthersulfon ist.

13. Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 11, wobei auf der Oberfläche des Substrats (1) ein anorganischer Film (21) mit einem Laserstrahlreflexionsvermögen von 60% oder weniger erzeugt wird.

14. Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 11, wobei mindestens auf die Berührungsfläche des Substrats (1, 41, 51, 61) oder mindestens auf die Berührungsfläche der Deckplatte (2, 42, 52, 62) eine Laserstrahlabsorptionssubstanz (11, 31, 53, 54) aufgetragen wird.

15. Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 14, wobei als Laserstrahlabsorptionssubstanz (53, 54) ein Gemisch aus einem Kunstharz und Kohlenstoffpartikeln oder einem Farbstoff mit nahezu Infrarotstrahlenabsorptionsvermögen verwendet wird.

16. Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 15, wobei die Laserstrahlabsorptionssubstanz (53, 54) ein Gemisch aus Kunstharz und Kohlenstoffpartikeln oder einem Farbstoff mit nahezu Infrarotstrahlenabsorptionsvermögen ist und wobei als Kunstharz das gleiche wie zur Fertigung der Deckplatte (52) verwendet wird.

17. Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 11, wobei der mit dem Substrat (61) in Berührung kommende Bereich der Deckplatte (62) mit Erhebungen (63, 64) versehen ist.

18. Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 17, wobei die Erhebungen (63) Kegelform haben.

19. Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 17, wobei die Erhebungen (64) Rippen mit kegelförmigem Querschnitt sind.