DE69612588T2

DE69612588T2 - Tintenstrahldruckkopf, Verfahren zum Herstellen des Kopfes und Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE69612588T2
Application number: DE69612588T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Hirosawa; Toru Yamane
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2016-06-08
Also published as: DE69612588D1; EP0747222A2; JPH0952365A; US6113214A; EP0747222A3; EP0747222B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, auf ein Verfahren zum Herstellen von solch einem Kopf und auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der durch ein Aufschichten eines Substrates mit Ausstoßenergieerzeugungselementen und einer Platte mit einer Flüssigkeitskammer ausgebildet wird, die eine Aufzeichnungsflüssigkeit (Tinte) zurückhält, und auf ein Verfahren zum Herstellen des Kopfes, Und sie bezieht sich auch auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das solch einen Kopf verwendet.

Dazugehöriger Stand der Technik

Bis jetzt sind verschiedene Bauarten von Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen bekannt, die Aufzeichnungstropfen von Ausstoßöffnungen ausstoßen. Zum Beispiel gibt es unter anderem eine, die Aufzeichnungstropfen durch die Anwendung von Druckänderungen ausstößt, die in Flüssigkeitsbahnen durch eine Verformung von piezoelektrischen Elementen erzeugt werden, oder eine, bei der des weiteren ein Elektrodenpaar zusätzlich zu den piezoelektrischen Elementen vorgesehen ist, um eine Ablenkung der Aufzeichnungstropfen zu bewirken, oder eine, die Wärmeenergie zum Ausstoßen von Aufzeichnungstropfen von den Ausstoßöffnungen nutzt, wobei Wärmeerzeugungselemente in jeder Tintenbahn angeordnet sind, um Wärme schnell zu erzeugen.
Von diesen Bauarten ist demjenigen Tintenstrahlaufzeichnungskopf besondere Beachtung zu schenken, der das Verfahren verwendet, bei dem zum Ausstoßen von Aufzeichnungstropfen Wärmeenergie genutzt wird, da es mit diesem Verfahren möglich ist, mit einer sehr dichten Anordnung von Flüssigkeitsausstoßvorrichtungen wie z. B. Öffnungen bei einer hohen Auflösung aufzuzeichnen, welche durch ein Ausstoßen von Aufzeichnungstropfen fliegende Tropfen erzeugen, und den gesamten Körper als einen kompakten Aufzeichnungskopf zu schaffen, indem IC-Technologien und Mikrotechnologien wirksam eingesetzt werden, deren technische Vorteile und Zuverlässigkeit auf dem Gebiet der industriellen Halbleiter in den letzten Jahren wesentlich verbessert wurden, wodurch neben anderen Vorteilen die Elongation und die flächige Ausbildung (zweidimensionale Anordnung) des Kopfes möglich wurde, und es außerdem einfacher wurde, eine Mehrfachdüse vorzusehen und einen sehr dichten Aufbau bei geringen Herstellungskosten zu implementieren, was zu einer guten Produktivität der Köpfe führt, wenn diese bei großen Stückzahlen hergestellt werden.
Jedoch wird der Aufzeichnungskopf gewöhnlich durch ein Aufschichten und ein Befestigen der Heiztafel, der Deckenplatte und der Grundplatte ausgebildet, die aus verschiedenen Werkstoffen geschaffen sind. Insbesondere ist bei einem Aufzeichnungskopf einer Mehrfachbauart, bei der die Ausstoßenergieerzeugungselemente mit einer Anzahl entsprechend der Aufzeichnungsbreite eines Aufzeichnungsmediums angeordnet sind, der Kopf einer Biegung, einem Brechen und anderen Beschädigungen ausgesetzt, die aufgrund eines Unterschiedes der Wärmeausdehnungskoeffizienten von jedem der Werkstoffe auftreten, die zum Ausbilden des Kopfes verwendet wurden, wodurch bei einer Temperaturänderung oder dergleichen ungünstige Wirkungen erzeugt werden.
Infolgedessen ist nicht nur die Bildqualität verringert, sondern es tritt in einigen Fällen auch ein Problem auf, dass ein Aufzeichnungskopf zerstört wird und nicht länger verwendet werden kann.
Außerdem werden die Ausstoßöffnungen eines Kopfes, der eine Aufzeichnungsflüssigkeit ausstößt, oft durch einen Schneidvorgang oder einen Schleifvorgang des Abschnittes hergestellt, an dem Ausstoßöffnungen ausgebildet werden, nachdem die Heiztafel und die Deckenplatte haftend verbunden wurden. Da hierbei die Heiztafel und die Deckenplatte aus verschiedenen Werkstoffen mit verschiedenen Verarbeitungseigenschaften geschaffen sind, ist es schwierig, jede der Flächen glatt zu verarbeiten, um diese einheitlich eben ohne einen Grat oder dergleichen zu polieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde ausgestaltet, um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf vorzusehen, bei dem kein Biegen, Brechen oder andere Beschädigungen auftreten, selbst wenn sich die Temperatur ändert, und ein Verfahren zum Herstellen des Kopfes und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät vorzusehen, das solch einen Kopf verwendet.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf vorzusehen, der Folgendes aufweist: ein Aufzeichnungselementsubstrat mit einer Vielzahl von Ausstoßenergieerzeugungselementen zum Erzeugen einer Energie, die zum Ausstoßen von Tintentropfen genutzt wird, eine an dem Aufzeichnungselementsubstrat angeordnete Deckenplatte mit einer Tintenkammer, die zum Zurückzuhalten von Tinte in den Tintenbahnen ausgebildet ist, die der Vielzahl von Ausstoßenergieerzeugungselementen entsprechen, und eine Grundplatte für die Verwendung mit einem Aufzeichnungselementssubstrat, um das Aufzeichnungselementsubstrat zu halten, wobei dieser Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit dem Aufzeichnungselementsubstrat, der Deckenplatte und der Grundplatte aus demselben Werkstoff aufgebaut ist.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf vorzusehen, der Folgendes aufweist: ein Aufzeichnungselementsubstrat mit einer Vielzahl von daran angeordneten Aufzeichnungselementen, ein Antriebselementsubstrat mit daran angeordneten Antriebselementen zum Antreiben der Aufzeichnungselemente und eine Grundplatte für die Verwendung mit einem Antriebselementsubstrat, um das Antriebselementsubstrat zu halten, wobei das Aufzeichnungselementsubstrat und das Antriebselementsubstrat aneinandergedrückt werden, damit diese in Kontakt sind und elektrisch verbunden sind, wobei das Aufzeichnungselementsubstrat, das Antriebselementsubstrat und die Grundplatte aus demselben Werkstoff aufgebaut sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes vorzusehen, das die folgenden Schritte aufweist: ein Ausbilden aus demselben Werkstoff eines Aufzeichnungselementsubstrates mit einer Vielzahl von Ausstoßenergieerzeugungselementen zum Erzeugen einer Energie, die zum Ausstoßen von Tintentropfen genutzt wird, einer an dem Aufzeichnungselementsubstrat angeordneten Deckenplatte mit einer Tintenkammer, die zum Zurückzuhalten von Tinte in den Tintenbahnen ausgebildet ist, die der Vielzahl von Ausstoßenergieerzeugungselementen entsprechen, und einer Grundplatte für die Verwendung mit einem Aufzeichnungselementsubstrat, um das Aufzeichnungselementsubstrat zu halten; ein Aufschichten der Grundplatte, des Aufzeichnungselementsubstrats und der Deckenplatte derart, dass die Deckenplatte und die Grundplatte das Aufzeichnungselementsubstrat einklemmen; und ein Ausbilden der Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte durch ein gleichzeitiges Schneiden der aufgeschichteten Grundplatte, des Aufzeichnungselementsubstrates und der Deckenplatte.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät vorzusehen, das Folgendes aufweist: ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der mit einem Aufzeichnungselementsubstrat mit einer Vielzahl von Ausstoßenergieerzeugungselementen zum Erzeugen einer Energie, die zum Ausstoßen von Tintentropfen genutzt wird, einer an dem Aufzeichnungselementsubstrat angeordneten Deckenplatte mit einer Tintenkammer, die zum Zurückzuhalten von Tinte in den Tintenbahnen ausgebildet ist, die der Vielzahl von Ausstoßenergieerzeugungselementen entsprechen, und einer Grundplatte für die Verwendung mit einem Aufzeichnungselementsubstrat versehen ist, um das Aufzeichnungselementsubstrat zu halten, wobei dieser Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit dem Aufzeichnungselementsubstrat, der Deckenplatte und der Grundplatte aus demselben Werkstoff aufgebaut ist; und eine Montageeinheit, um den Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu montieren.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät vorzusehen, das Folgendes aufweist: ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der mit einem Aufzeichnungselementsubstrat mit einer Vielzahl von daran angeordneten Aufzeichnungselementen, einem Antriebselementsubstrat mit daran angeordneten Antriebselementen zum Antreiben der Aufzeichnungselemente und einer Grundplatte für die Verwendung mit einem Antriebselementsubstrat versehen ist, um das Antriebselementsubstrat zu halten, wobei das Aufzeichnungselementsubstrat und das Antriebselementsubstrat aneinandergedrückt werden, um in Kontakt zu sein und das Aufzeichnungselementsubstrat mit dem Antriebselementsubstrat elektrisch zu verbinden, wobei dieser Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit dem Aufzeichnungselementsubstrat, dem Antriebselementsubstrat und der Grundplatte aus demselben Werkstoff aufgebaut ist; und eine Montageeinheit, um den Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu montieren.
Mit dem Aufzeichnungselementsubstrat, der Deckenplatte und der Grundplatte für die Verwendung mit dem Aufzeichnungselementsubstrat, die aus demselben Werkstoff aufgebaut sind, ist es möglich, die Wärmeausdehnungskoeffizienten dieser Tafel und Platten anzugleichen und diese vor einem Biegen, einem Brechen oder anderweitigen Beschädigungen infolge von Temperaturänderungen oder dergleichen zu bewahren.
Außerdem werden das Aufzeichnungselementsubstrat, die Deckenplatte und die Grundplatte aufgeschichtet, und anschließend werden die Abschnitte, an denen Ausstoßöffnungen ausgebildet werden, gleichzeitig geschnitten, um sowohl die Ausstoßöffnungen als auch die Ausstoßöffnungsformationsfläche herzustellen. Infolgedessen gibt es keine Stufen an der Ausstoßöffnungsfläche, die durch das Aufzeichnungselementsubstrat, die Deckenplatte und die Grundplatte gebildet ist, wodurch es leicht ist, die glatte und ebene Fläche einheitlich auszubilden.
Außerdem ist der Aufbau durch ein Aufzeichnungselementsubstrat mit einer Vielzahl von daran angeordneten Aufzeichnungselementen, ein Antriebselementsubstrat mit daran angeordneten Antriebselementen zum Antreiben der Aufzeichnungselemente und eine Grundplatte zum Halten des Antriebselementsubstrats ausgebildet, wobei das Aufzeichnungselementsubstrat und das Antriebselementsubstrat aneinandergedrückt werden, um in Kontakt und elektrisch miteinander verbunden zu sein, und gleichzeitig sind das Aufzeichnungselementsubstrat, das Antriebselementsubstrat und die Grundplatte aus demselben Werkstoff geschaffen. Es ist daher möglich, die Nachteile bezüglich der elektrischen Verbindung zwischen diesen Tafeln aufgrund von Temperaturänderungen oder dergleichen abzumildern, die zum Beispiel bei dem herkömmlichen Stand der Technik auftreten.
Andere Aufgaben und Vorteile neben den vorstehend beschriebenen werden für einen Durchschnittsfachmann aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung ersichtlich. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, die ein Bestandteil von dieser sind und die ein Beispiel der Erfindung darstellen. Dieses Beispiel ist jedoch nicht erschöpfend für die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung, und daher wird auf die angehängten Ansprüche verwiesen, die den Umfang der Erfindung bestimmen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittansicht entlang einer Linie 2- 2 der Fig. 1.
Fig. 3 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Verfahrens zum Herstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der durch das in der Fig. 3 dargestellte Verfahren hergestellt ist.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der durch ein anderes Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt schematisch eine teilweise gebrochene Ansicht des wesentlichen Abschnittes eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des wesentlichen Abschnittes eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, das einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung verwendet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

(Ausführungsbeispiel 1)

Die Fig. 1 und die Fig. 2 zeigen den Aufbau eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung, der Wärmeenergie nutzt. Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von diesem Kopf. Die Fig. 2 zeigt eine Querschnittansicht entlang einer Linie 2-2 der Fig. 1. Dieser Kopf ist in der sogenannten Vollzeilenbauart ausgeführt und seine Ausstoßöffnungen sind über eine Länge angeordnet, die einer Seite zum Beispiel eines DIN A4- Aufzeichnungsblattes entspricht.
In der Fig. 1 und in der Fig. 2 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine Heiztafel, d. h. ein Aufzeichnungselementsubstrat, an dem elektrothermische Wandlerelemente (Ausstoßheizeinrichtungen) und eine Verdrahtung aus A1 oder dergleichen ausgebildet sind (nicht gezeigt), um den durch eine Filmbildungstechnolgie hergestellten Ausstoßheizeinrichtungen einen elektrischen Strom zuzuführen, und es sind auch Antriebselemente 8 zum Antreiben der Ausstoßheizeinrichtungen ausgebildet. Ein Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Deckenplatte mit entsprechend den Ausstoßheizeinrichtungen angeordneten Flüssigkeitsbahnen 3a und mit einer Flüssigkeitskammer 3b, die als ein Aussparungsabschnitt zum Zuführen von Tinte zu den Flüssigkeitsbahnen ausgebildet ist. Für die Deckenplatte 3 sind Tinteninduziereinlässe 10A und 10B vorgesehen, um Tinte in die Flüssigkeitskammer 3b einzulassen. Hierbei sind mit den Bezugszeichen 11A und 11B Tintenzuführungsröhren zum Zuführen von Tinte zu dem Kopf bezeichnet. Die Flüssigkeitskammer 3b und die Tinteninduziereinlässe 10A und 10B wurden bei einem Schneidvorgang oder durch ein Ätzformverfahren ausgebildet. Mit einem Bezugszeichen 4 ist eine Grundplatte bezeichnet, d. h. eine Haltetafel zum Halten der Heiztafel 1.
Die Deckenplatte 3 ist an dem Aufzeichnungselementsubstrat 1 angeordnet und aufgeschichtet und das Aufzeichnungselementsubstrat 1 ist an der Grundplatte 4 angeordnet und daran befestigt. Eine Schalttafel 5 zum Aufnehmen von elektrischem Strom und elektrischen Signalen von der Außenseite zum Ausstoßen von Tinte ist hinsichtlich dem elektrischen Verbindungsanschluss des Aufzeichnungselementsubstrates 1 präzise angeordnet. Eine Druckplatte 6 ist mit Schrauben an der Grundplatte 4 befestigt. Somit sind das Aufzeichnungselementsubstrat und die Grundplatte bei einem Einschluß eines elastischen Elements 9 aneinandergedrückt und miteinander in Kontakt.
Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel des Aufzeichnungskopfes sind das Aufzeichnungselementsubstrat 1, die Deckenplatte 3 und die Grundplatte 4 aus demselben Werkstoff aufgebaut. Als solch ein Werkstoff wird vorzugsweise Aluminium (Al), eine rostfreie Legierung (SUS), Kupfer (Cu) oder dergleichen verwendet. Von diesen Werkstoffen wird unter dem Gesichtspunkt der Wärmeabstrahlung und der Bearbeitbarkeit besonders bevorzugt Aluminium verwendet. Da derselbe Werkstoff verwendet wird, sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Aufzeichnungselementsubstrates 1, der Deckenplatte 3 und der Grundplatte 4 dieselben. Infolgedessen gibt es nicht die Möglichkeit, dass die Tafel und die Platten gebogen, gebrochen oder aufgrund anderer Ursachen infolge von Temperaturänderungen oder dergleichen beschädigt werden. Diesbezüglich kann das in dieser Beschreibung erwähnte Aluminium und Kupfer andere Werkstoffe enthalten, sofern solche Werkstoffe darin bei einem Unreinheitsgrad enthalten sind.

(Ausführungsbeispiel 2)

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und die Fig. 4 wird ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Fig. 3 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Verfahrens zum Herstellen eines Aufzeichnungskopfes. Die Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des äußeren Erscheinungsbildes eines Aufzeichnungskopfes, der durch das in der Fig. 3 dargestellte Verfahren hergestellt ist.
Dieser Aufzeichnungskopf wird durch ein Aufschichten eines Aufzeichnungselementsubstrates 1a, an dem jeweils an gegenüberliegenden Seiten Ausstoßenergieerzeugungselemente angeordnet sind, einer Deckenplatte 3a, an der an den gegenüberliegenden Seiten Flüssigkeitskammern zum Schaffen einer Tintenzufuhr zu den Flüssigkeitsbahnen ausgebildet sind, die den Ausstoßenergieerzeugungselementen entsprechen, und einer Grundplatte 4a zum Halten und Befestigen des Aufzeichnungselementsubstrates 1a ausgebildet. Wie dies in der Fig. 3 gezeigt ist, wird anschließend der so ausgebildete Aufzeichnungskopf mittels einer Klinge 12 entlang der Kopfseitenachse A-A geschnitten.
Durch diesen Prozess werden zwei Köpfe gleichzeitig hergestellt, von denen jeder durch das Aufzeichnungselementsubstrat 1, die Deckenplatte 3 und die Grundplatte 4 ausgebildet ist und einen in der Fig. 4 gezeigten Körper vorsieht.
Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel werden das Aufzeichnungselementsubstrat 1a, die Deckenplatte 3a und die Grundplatte 4a, die aus demselben Werkstoff wie zum Beispiel Aluminium geschaffen sind, gleichzeitig geschnitten. Daher werden überhaupt keine Stufen zwischen der Tafel und den Platten erzeugt. Es ist auch einfach, eine glatt geschnittene einheitliche Fläche auszubilden, nämlich die mit den Ausstoßöffnungen 7 versehene Ausstoßöffnungsfläche.
Infolgedessen ist es möglich, die Haftung von Tintentropfen an der Ausstoßöffnungsfläche zu minimieren. Gleichzeitig ist es möglich, einen Wischvorgang oder dergleichen glatt und wirksam auszuführen, um an der Ausstoßöffnungsfläche haftende Tintentropfen oder Staubpartikel zu entfernen.

(Ausführungsbeispiel 3)

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 wird ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht eines Kopfes.
Das Herstellungsverfahren gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist derart, dass die Ausstoßöffnungsflächen des Aufzeichnungselementsubstrates 1, der Deckenplatte 3 und der Grundplatte 4 mit demselben wasserabweisenden Film 134 gleichzeitig überzogen werden.
In diesem Fall werden das Aufzeichnungselementsubstrat 1, die Deckenplatte 3 und die Grundplatte 4 aus demselben Werkstoff wie zum Beispiel Aluminium ausgebildet. Daher ist es möglich, einen wasserabweisenden Film einheitlich vorzusehen, wenn der wasserabweisende Film 134 verwendet wird, dessen enge Haftung überall gleich ist. Diesbezüglich werden bei einem durch das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 hergestellten Kopf keine Stufen zwischen dem Aufzeichnungselementsubstrat 1, der Deckenplatte 3 und der Grundplatte 4 erzeugt, wie dies vorstehend beschrieben ist. Daher ist es möglich, den wasserabweisenden Film 134 bei einem besseren Zustand einheitlich zu überziehen und auszubilden.

(Ausführungsbeispiel 4)

Die Fig. 6 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Aufzeichnungskopfes gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung.
In der Fig. 6 ist mit einem Bezugszeichen 13 ein Aufzeichnungselementsubstrat bezeichnet, an dem eine Vielzahl von Aufzeichnungselementen (Heizeinrichtungen) 13a angeordnet ist und an dem auch eine mit den Aufzeichnungselementen verbundene Verdrahtungseinheit ausgebildet ist und Verbindungselektroden 13b für den Endabschnitt der Verdrahtungseinheit vorgesehen sind; ein Bezugszeichen 14 bezeichnet ein Antriebselementsubstrat, an dem Antriebselemente 15 zum Antreiben des Aufzeichnungselementsubstrates 13 angebracht sind und an dem Verbindungselektroden zum elektrischen Verbinden von diesen mit dem Aufzeichnungselementsubstrat 13 ausgebildet sind; ein Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Schalttafel zum Aufnehmen eines elektrischen Stromes von der Außenseite und zum Eingeben dieses Stromes in das Antriebselementsubstrat 14; ein Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Grundplatte für die Verwendung mit einem Antriebselementsubstrat zum Halten und zum Befestigen des Antriebselementsubstrates 14 und der Schalttafel 16, wobei hierbei das Antriebselementsubstrat 14 und die Schalttafel 16 elektrisch verbunden sind; und ein Bezugszeichen 18 bezeichnet eine Grundplatte für die Verwendung mit einem Aufzeichnungselementsubstrat zum Halten und zum Befestigen des Aufzeichnungselementsubstrates 13.
Anschließend werden die Verbindungselektroden des Aufzeichnungselementsubstrates 13 und des Antriebselementsubstrates 14 selbst so positioniert, dass sie sich gegenüberliegen, und durch ein (nicht gezeigtes) Druckelement aneinandergedrückt, um miteinander in Kontakt zu sein. Dadurch wird die elektrische Verbindung zwischen dem Aufzeichnungselementsubstrat 13 und dem Antriebselementsubstrat 14 hergestellt. Die Verbindungselektroden sind bei Abständen von einigen 10 bis einigen 100 um angeordnet. Hierbei ist ein genaues Positionieren erforderlich.
Hinsichtlich dem vorstehend beschriebenen Aufbau gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel sind das Aufzeichnungselementsubstrat 13, das Antriebselementsubstrat 14, die Grundplatte 17 und die Grundplatte 18 aus demselben Werkstoff ausgebildet, zum Beispiel entweder aus Al, SUS, Cu oder dergleichen.
Infolgedessen sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Aufzeichnungselementsubstrates 13, des Antriebselementsubstrates 14, der Grundplatte 17 und der Grundplatte 18 dieselben, wodurch verhindert wird, dass die Tafeln und die Platten beschädigt werden, und wodurch gleichfalls ein Biegen, Brechen oder andere Auswirkungen infolge von Temperaturänderungen oder dergleichen beseitigt sind. Es kann auch verhindert werden, dass die Verbindungselektroden des Aufzeichnungselementsubstrates 13 und des Antriebselementsubstrates 14 aufgrund eines Unterschiedes der Wärmeausdehnung versetzt werden, wodurch die Zuverlässigkeit ihrer Druckverbindung verbessert ist.

(Ausführungsbeispiel 5)

Die Fig. 7 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Aufzeichnungskopfes gemäß einem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung.
Dieser Aufzeichnungskopf ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem die Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte und die Tintenbahnen an seinem Aufzeichnungselementsubstrat ausgebildet sind und eine Deckenplatte mit einer Flüssigkeitskammer zum Zuführen von Tinte zu den Tintenbahnen ausgebildet ist.
Es sind auch in der gleichen Art und Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 4 das Aufzeichnungselementsubstrat 13 und das Antriebselementsubstrat 14 mit daran angeordneten Antriebselementen 15 aneinandergedrückt, um die elektrische Verbindung herzustellen. Hierbei sind die Antriebselemente 15 mit der Außenseite des Kopfes mittels einer Drahtverbindung über eine andere Tafel 16 verbunden.
Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel sind das Aufzeichnungselement 13, die Deckenplatte 19, das Antriebselementsubstrat 14, die Grundplatte 17 und die Grundplatte 18 auch aus demselben Werkstoff wie zum Beispiel Aluminium geschaffen. Daher kann verhindert werden, dass zusätzlich zu den Wirkungen, die durch die Anordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 erreicht werden, die Deckenplatte 19 durch ein Biegen, eine Verformung oder dergleichen beschädigt wird. Es ist auch möglich, das Aufzeichnungselementsubstrat 13, die Deckenplatte 19 und die Grundplatte 18 gleichzeitig zu schneiden. Dadurch ist die Verarbeitbarkeit verbessert.
Gleichzeitig wird die einheitliche Glätte der Ausstoßöffnungsfläche bei einem besseren Zustand erhalten.

(Ausführungsbeispiel 6)

Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel werden die Seitenwände der Tintenbahnen eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes bei einem Modelliervorgang mit einem lichtempfindlichen Harz ausgebildet, während ihre restlichen Abschnitte in der gleichen Art und Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 aufgebaut werden.
Die Fig. 8 zeigt schematisch eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht des wesentlichen Abschnittes des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, so wie dieser vorstehend beschrieben ist. Durch Halbleiterherstellungsschritte wie zum Beispiel Ätzen, Abscheiden und Sputtern werden elektrothermische Wandlerelemente 1a und Elektroden 1b an dem Aufzeichnungselementsubstrat 1 bei einem Filmbildungsvorgang angeordnet. An dem so vorbereiteten Aufzeichnungselementsubstrat werden die Wände von Flüssigkeitsbahnen bei einem Modelliervorgang mit einem lichtempfindlichen Harz hergestellt. Anschließend wird die Deckenplatte 3d mit diesen verbunden.
Eine der Gemeinschaftsflüssigkeitskammer 3b zugeführte Flüssigkeit wird den Flüssigkeitsbahnen 3a durch die sogenannte Kapillarwirkung zugeführt und bildet einen Meniskus an den Ausstoßöffnungen 7 aus, die an dem vorderen Ende der Flüssigkeitsbahnen angeordnet sind. Somit wird die auszustoßende Flüssigkeit stabil gehalten. Ein Bezugszeichen 5 bezeichnet die Ausstoßöffnungsfläche, an der eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen angeordnet ist. Wenn hierbei die elektrothermischen Wandlerelemente erregt werden, wird die Flüssigkeit an jedem elektrothermischen Wandlerelement schnell erwärmt, um eine Luftblase in der Flüssigkeitsbahn zu erzeugen. Durch die Entwicklung und die Kontraktion von solch einer Luftblase wird Flüssigkeit von der Ausstoßöffnung 7 ausgestoßen, wodurch ein Flüssigkeitstropfen ausgebildet wird. Durch den vorstehend beschriebenen Aufbau ist es möglich, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf auszubilden, der 128 oder 256 Ausstoßöffnungen bei einer Ausstoßöffnungsdichte von 16 Düsen pro mm hat oder der des weiteren die Mehrfachdüsen hat, bei denen die Ausstoßöffnungen so angeordnet sind, dass sie die gesamte Aufzeichnungsbreite abdecken.
Die Fig. 9 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des wesentlichen Abschnittes eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, das den Flüssigkeitsausstoßkopf 201 der vorliegenden Erfindung verwendet. Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist der Flüssigkeitsausstoßkopf in einer Vollzeilenbauart ausgeführt, bei der eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen bei Abständen von 360 dpi (Punkt pro Zoll = Punkt pro 0,0254 m) über eine Länge angeordnet sind, die der Aufzeichnungsbreite eines Aufzeichnungsmediums 150 entspricht. Vier Köpfe für vier Farben, Gelb (Y), Magenta (M), Zyan (C) und Schwarz (Bk) sind an einem Halter 202 zueinander parallel bei vorgegebenen Abständen in der Richtung befestigt und gestützt, die durch einen in der Fig. 9 gezeigten Pfeil X angegeben ist. Zu diesen Köpfen werden Signale von den Kopftreibern 309 zugeführt, die Einrichtungen zum Zuführen von Antriebssignalen bilden. Jeder von den Köpfen wird jeweils in Übereinstimmung mit solchen Signalen angetrieben.
Zu jedem dieser Köpfe wird eine der vier Farbtinten Y, M, C oder Bk aus einem der Tintenbehälter 204a bis 204d zugeführt. Diesbezüglich ist mit einem Bezugszeichen 204e ein Schäumflüssigkeitsbehälter bezeichnet, in dem eine Schäumflüssigkeit aufbewahrt wird und der so aufgebaut ist, dass diese von diesem Behälter zu jedem der Köpfe zugeführt wird. Es sind auch Kopfabdeckungen 203a bis 203d jeweils unterhalb der Köpfe angeordnet. In jeder dieser Abdeckungen ist ein Tintenabsorptionsmittel wie zum Beispiel ein Schwamm aufbewahrt, um die Ausstoßöffnungen von jedem Kopf zu bedecken und um diese zu schützen, wenn der Aufzeichnungsvorgang ruht.
Mit einem Bezugszeichen 206 ist ein Beförderungsriemen bezeichnet, der eine Zuführungseinrichtung zum Befördern eines vorstehend erwähnten beliebigen Aufzeichnungsmediums bildet. Der Beförderungsriemen 206 ist bei einer vorgegebenen Strecke um verschiedene Rollen gewickelt und wird durch die Antriebsrollen angetrieben, die mit einem Motortreiber 305 verbunden sind.
Gemäß dem Tintenstrahlaufzeichnungssystem des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels ist eine Vorbehandlungseinrichtung 251 und eine Nachbehandlungseinrichtung 252 an der stromaufwärtigen Seite bzw. an der stromabwärtigen Seite des Aufzeichnungsmediumszuführungsweges angeordnet, um verschiedene Behandlungen vorzusehen, die für die Aufbereitung eines Aufzeichnungsmediums vor und nach dem Aufzeichnen erforderlich sind.
Die Einzelheiten der Vorbehandlung und der Nachbehandlung sind in Abhängigkeit der Arten der Aufzeichnungsmedien und der Arten der für das Aufzeichnen verwendeten Tinte unterschiedlich, aber für solche Aufzeichnungsmedien wie zum Beispiel Metall, Kunststoff oder Keramik werden ultraviolette Strahlen und Ozon als eine Vorbehandlung ausgestrahlt, um die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums zu aktivieren, wodurch ermöglicht wird, dass die Tinte ihre Haftung verbessert. Falls das Aufzeichnungsmedium auch der Erzeugung einer statischen Elektrisierung (elektrostatisches Feld) ausgesetzt ist, wie zum Beispiel durch Kunststoff, dann haften Staubpartikel leicht an seiner Oberfläche aufgrund der Erzeugung der statischen Elektrisierung. In einigen Fällen zeigt das Aufzeichnen keine guten Ergebnisse aufgrund der Haftung der Staubpartikel. Daher ist es ratsam, als eine Vorbehandlung eine Ionisierungseinrichtung zum Beseitigen der statischen Elektrisierung von dem Aufzeichnungsmedium zu verwenden, um die Staubpartikel davon zu entfernen. Wenn außerdem ein Gewebe als ein Aufzeichnungsmedium verwendet wird, ist es ratsam, eine Vorbehandlung durchzuführen, bei der eine Substanz aus einer Alkalisubstanz, einer wasserlöslichen Substanz, einem wasserlöslichen Metallsalz, Harnstoff oder Thioharnstoff ausgewählt wird, und die somit ausgewählte Substanz wird auf das Gewebe aufgetragen, um unter anderem zu verhindern, dass die Tinte verläuft und um auch die prozentuale Beladung zu verbessern. Die Vorbehandlung ist nicht notwendigerweise auf die vorstehend beschriebenen beschränkt, sondern es ist möglich, eine Behandlung anzuwenden, bei der die Temperatur eines Aufzeichnungsmediums so eingestellt wird, dass sie für ein Aufzeichnen auf diesem bestimmten Medium geeignet ist.
Währenddessen führt die Nachbehandlung unter anderem folgendes aus: eine thermische Behandlung auf das Aufzeichnungsmedium, auf dem Tinte aufgetragen wurde, eine Festigungsbehandlung, um die Festigung von Tinte mittels einer Bestrahlung von ultravioletten Strahlen oder dergleichen zu fördern und eine Reinigungsbehandlung, um die Behandlungsmittel zu beseitigen, die für die Vorbehandlung verwendet wurden und nun nicht mehr aktiv sind.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung einfach, einen besonders zuverlässigen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu erhalten und herzustellen, der jederzeit durch das Vorsehen einer einheitlich glatten Ausstoßöffnungsfläche Bilder bei hoher Qualität erzielen kann und nicht durch ein Biegen, Brechen oder anderen Auswirkungen infolge von Temperaturänderungen oder dergleichen beschädigt wird.
Es ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf vorgesehen, der Folgendes aufweist: ein Aufzeichnungselementsubstrat mit einer Vielzahl von Ausstoßenergieerzeugungselementen zum Erzeugen von Energie, die zum Ausstoßen von Tintentropfen genutzt wird, eine Deckenplatte, die an dem Aufzeichnungselementsubstrat angeordnet ist und eine Tintenkammer hat, die zum Zurückzuhalten von Tinte in den Tintenbahnen ausgebildet ist, die der Vielzahl von Ausstoßenergieerzeugungselementen entsprechen, und eine Grundplatte für die Verwendung mit einem Aufzeichnungselementsubstrat zum Halten des Aufzeichnungselementsubstrats. Für diesen Tintenstrahlaufzeichnungskopf sind das Aufzeichnungselementsubstrat, die Deckenplatte und die Grundplatte aus demselben Werkstoff aufgebaut, wodurch verhindert wird, dass das Substrat und die Platten durch ein Biegen, ein Brechen und anderen Auswirkungen infolge von Temperaturänderungen oder dergleichen beschädigt werden.

Claims

1. Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der Folgendes aufweist:

ein Aufzeichnungselementsubstrat, wobei an einer von seinen Flächen eine Vielzahl von Aufzeichnungselementen und eine Vielzahl von Verbindungselektroden angeordnet sind, die jeweils mit den Aufzeichnungselementen verbunden sind;

ein Antriebselementsubstrat, wobei an einer von seinen Flächen eine Vielzahl von Antriebselementen zum Antreiben der Aufzeichnungselemente und eine Vielzahl von Verbindungselektroden angeordnet sind, die jeweils mit den Antriebselementen verbunden sind;

eine Deckenplatte mit einer daran ausgebildeten Tintenkammer zum Zurückhalten von Tinte, die einer Vielzahl von Tintenbahnen zuzuführen ist, die jeweils leitend mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte verbunden sind, wobei die Deckenplatte an dem Aufzeichnungselementsubstrat angeordnet ist;

eine erste Grundplatte zum Halten des Antriebselementsubstrates; und

eine zweite Grundplatte zum Halten des Aufzeichnungselementsubstrates,

wobei das Aufzeichnungselementsubstrat und das Antriebselementsubstrat so aneinandergedrückt sind, dass die Fläche des Aufzeichnungselementsubstrates der Fläche des Antriebselementsubstrates zugewandt ist, wodurch die Verbindungselektroden des Aufzeichnungselementsubstrates und die Verbindungselektroden des Antriebselementsubstrates direkt miteinander verbunden sind, und

wobei das Aufzeichnungselementsubstrat, das Antriebselementsubstrat, die Deckenplatte, die erste Grundplatte und die zweite Grundplatte im wesentlichen aus demselben Werkstoff zusammengesetzt sind.

2. Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei derselbe Werkstoff ein Werkstoff ist, der entweder aus Aluminium, einer rostfreien Legierung oder Kupfer ausgewählt ist.

3. Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei die Seitenwandabschnitte der Tintenbahnen durch ein Harz aufgebaut sind.

4. Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte entsprechend der Breite eines Aufzeichnungsmediums angeordnet ist, das zum Aufzeichnen verwendet wird.

5. Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei die Aufzeichnungselemente elektrothermische Wandlerelemente zum Erzeugen von Wärmeenergie sind.

6. Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, das die folgenden Schritte aufweist:

Ausbilden aus demselben Werkstoff eines Aufzeichnungselementsubstrates mit einer Vielzahl von Ausstoßenergieerzeugungselementen zum Erzeugen einer Energie, die zum Ausstoßen von Tintentropfen genutzt wird, und mit einer Vielzahl von Verbindungselektroden, die jeweils mit den Ausstoßenergieerzeugungselementen verbunden sind und an einer Fläche des Aufzeichnungselementsubstrates angeordnet sind, eines Antriebselementsubstrates mit einer Vielzahl von Antriebselementen zum Antreiben der verschiedenen Ausstoßenergieerzeugungselemente und mit einer Vielzahl von Verbindungselektroden, die jeweils mit den Antriebselementen verbunden sind und an einer Fläche des Antriebselementsubstrates angeordnet sind, einer an dem Aufzeichnungselementsubstrat angeordneten Deckenplatte mit einer Tintenkammer, die zum Zurückhalten von Tinte in einer Vielzahl von Tintenbahnen ausgebildet ist, die der Vielzahl von Ausstoßenergieerzeugungselementen entsprechen, einer ersten Grundplatte zum Halten des Antriebselementsubstrates und einer zweiten Grundplatte zum Halten des Aufzeichnungselementsubstrates;

Aufschichten der zweiten Grundplatte, des Aufzeichnungselementsubstrates und einer Deckenplatte derart, dass die Deckenplatte und die zweite Grundplatte das Aufzeichnungselementsubstrat einklemmen;

Aneinanderdrücken des Aufzeichnungselementsubstrates und des Antriebselementsubstrates derart, dass die Fläche des Aufzeichnungselementsubstrates der Fläche des Antriebselementsubstrates zugewandt ist, wodurch die Verbindungselektroden des Aufzeichnungselementsubstrates und die Verbindungselektroden des Antriebselementsubstrates direkt miteinander verbunden werden; und

Ausbilden einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, indem die aufgeschichtete zweite Grundplatte, das Aufzeichnungselementsubstrat und die Deckenplatte zusammen geschnitten werden.

7. Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1 aufweist.