DE69628131T2

DE69628131T2 - Herstellungsverfahren für einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf, damit hergestellter Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf und mit diesem Kopf montierte Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69628131T2
Application number: DE1996628131
Authority: DE
Inventors: Toshio Ohta-ku Suzuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2016-12-24
Also published as: EP0786347A3; DE69628131D1; EP0786347B1; US6055729A; EP0786347A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes, der für ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät vom Bubble-Jet-Typ oder dergleichen verwendet wird, der Aufzeichnungsflüssigkeit (Tinte) aus Öffnungen (Entladungsöffnungen) als Tröpfchen entlädt.
Ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät vom Bubble-Jet-Typ oder dergleichen ist gegen externe Störungen gewappnet und gewährleistet eine gute Frequenz der Verflüssigung. Daher ist es für das Gerät leichter, einen Hochgeschwindigkeitsdruck mit guter Präzision und in Farben unter anderen Vorteilen auszuführen. Die Zukunft von diesem Typ von Gerät ist sehr vielversprechend. Wie in 13A und 13B gezeigt, wird ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf, der für ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät dieser Art verwendet wird, mit einem Basisbrett 1001 mit Entladungsenergie erzeugenden Elementen und einer Düsenschicht (Flüssigkeitswegbildungsschicht) 1002 bereitgestellt, die Flüssigkeitswege 1002b bildet, die leitend mit Öffnungen (Entladungsöffnungen) 1002a und einer Flüssigkeitskammer verbunden sind. Im allgemeinen werden auf dem Basisbrett 1001 Entladungsenergie erzeugende Elemente 1011 durch die bekannten Mittel der Photo-Lithographie gebildet, nachdem ein SiO₂-thermischer Oxidationsfilm 1001a für ein monokristallines Si-Substrat bereitgestellt wird. Deren Oberfläche ist bedeckt durch eine elektrische Isolierungsschicht aus SiO₂, SiC, Si₃N₄ oder dergleichen, und zudem durch eine Schutzschicht 1001b, die durch einen Ta-Film oder dergleichen zur Verhinderung von Schäden (wie etwa Hohlraumerosion), die durch die Entladungsenergie erzeugenden Elemente aufgrund von mechanischem Schock zur Zeit der Entladung von Aufzeichnungsflüssigkeit verursacht werden, gebildet ist. Hierbei wird, sofern notwendig, ein Film aus Ta₂O₅ oder dergleichen zwischen der elektrischen Isolierungsschicht und dem Ta-Film vorgesehen, um den Kontakt zwischen diesen zu intensivieren. Zudem werden auf der Düsenschicht 1002 eine Glasdeckplatte 1003 und andere mit einem Einspritzeinlass angeordnet, um Tinte oder andere Aufzeichnungsflüssigkeit zuzuführen.
Ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf der Art wird im allgemeinen in den folgenden Schritten hergestellt:
Beschichten eines Photoresists auf das Basisbrett mit Entladungsenergie erzeugenden Elementen auf diesen;
Bereitstellen eines Resistmusters mit einer invertierten Gestalt der Düsenschicht, indem das so beschichtete Brett belichtet und entwickelt wird;
Bedecken des so hergestellten Brettes mit der Glasdeckplatte, und dann Injizieren geschmolzenen Harzes in den Raum auf der äußeren Umgrenzung des Resistmusters;
Aushärten des Harzes und Ausbildung der Öffnungsoberfläche, indem diese entlang der vorbestimmten Schneidefläche geschnitten wird; und schließlich,
Herauslösen des Resistmusters durch Verwendung einer Lösung, um für jeden der Flüssigkeitswege auf der Düsenschicht einen Hohlraum zu bilden.
Anstelle des Einspritzformungsverfahrens, das vorstehend beschrieben wurde, gibt es ein weiteres Verfahren zum Bilden der Düsenschicht, wobei ein photohärtendes Harz auf das Basisbrett mit einem Resistmuster darauf beschichtet wird, und dann, nachdem die Glasdeckplatte darauf aufgebaut wurde, ein Strahl von oberhalb aufgestrahlt wird, um das Harz zu härten. In diesem Fall werden auch derartige Schritte benötigt, dass, nachdem das Harz ausgehärtet ist, dieses entlang der vorbestimmten Fläche geschnitten wird, und dass das Resistmuster herausgespült wird.
Um die Produktivität der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe zu erhöhen, wird ein Verfahren für die tatsächlichen Schritte der Kopfherstellung angewendet, dass die Düsenschichten für einen Teil von mehreren Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfen auf ein Basisbrett mit einer großen Oberflächen laminiert werden, wie etwa ein Sechs-Inch- oder ein Acht-Inch-Wafer, wie in dem Fall eines Halbleiterverfahrens, und dann der laminierte Körper durch Verwendung einer Schneideklinge in jeden individuellen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf geschnitten wird, und, dass die Schneideflächen, die für jede der Aufzeichnungsoberflächen dienen, geschliffen und zum Fertigstellen poliert werden.
Jedoch werden in Übereinstimmung mit den herkömmlichen Techniken, die vorstehend beschrieben wurden, die Düsenschichten auf einem großen Basisbrett für einen Teil der mehreren Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe laminiert, und der so erhaltene laminierte Körper wird in jede der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe geschnitten. Dieses Schneideverfahren wird durch Verwendung der Schneideklinge, die für ein gewöhnliches Halbleiterverfahren angepasst ist, ausgeführt, welche eine Schneidebreite von einigen zehn μm bis einem mm besitzt. Daher ist es, wie in 14 gezeigt, unmöglich, zu vermeiden, dass ein ausgeraspelter Teil V₁ auf dem Basisbrett 1001 in Bezug auf die Schneideoberfläche des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes, welche eine Öffnungsoberfläche ist, ein ausgeraspelter Teil V₂ auf der Düsenschicht 1002, oder ein Riss V₃ auf der Düsenschicht 1002 geschaffen wird.
Verglichen mit dem ausgeraspelten Teil V₂ und dem Riss V₃ auf der Düsenschicht 1002, tendiert der ausgeraspelte Teil V₁ auf dem Basisbrett insbesondere dazu, einen schädlichen Effekt auf die Gestalten der Entladungsöffnungen 1002a und Flüssigkeitswege 1002b auf der Düsenschicht 1002 in einem beträchtlichen Ausmaß herzustellen. Wenn zum Beispiel ein Si-Substrat von 0,5 mm oder mehr in der Dicke für das Basismaterial für das Basisbrett 1001 verwendet wird, ändert sich die Entladungsrichtung der Tinte auffallend, und führt so zu verdrehten Drucken und anderen Defekten, da die Tiefe des ausgeraspelten Teils V₁ des Basisbretts 1001 so viel wie 10 μm oder mehr beträgt.
Dies geht auf die Tatsache zurück, dass das Basismaterial des Basisbretts ein Si-Substrat ist, welches hart und brüchig ist, und die Wärmeakkumulierungsschicht, Schutzschicht, und andere, die auf dieser vorgesehen werden, auch hauptsächlich aus SiO₂ gebildet sind, welches gleich hart und brüchig ist. Folglich besitzt das Basisbrett Eigenschaften als Ganzes, die extrem leicht weggeraspelt werden.
In diesem Zusammenhang wird auf die Druckschriften US-A-4,657,631 und JP-A-02-048953 Bezug genommen.
Die US-A-4,657,631 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Flüss gkeitsstrahlaufzeichnungskopfes, das die folgenden Stufen umfasst: Erhalten eines laminierten Körpers, indem flüssigkeitswegwandbildende Schicht bildende Flüssigkeitswege auf einem metallischen Substrat mit Entladungsenergie erzeugenden Elementen darauf laminiert werden; Schneiden des erhaltenen laminierten Körpers, um so den Abstand zwischen den Energie erzeugenden Elementen und den Öffnungen der Flüssigkeitsstromwege zu optimieren; und Polieren und Glätten der Aufzeichnungsoberfläche, um den Flüssigkeitsausstoß zu optimieren.
Die nachveröffentlichte Druckschrift US-A-5,581,285, welche die Priorität von JP-A-02-048953 beansprucht, offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes, das die folgenden Schritte umfasst: Erhalten eines laminierten Körpers, in dem ein Abschnittwandteil bildende Flüssigkeitswege auf einem Substrat aus Silizium mit elektrothermischen Umwandlungselementen darauf gebildet werden; Schneiden des erhaltenen laminierten Körpers mittels einer Schneidmaschine unter Verwendung eines Diamantschneidemahlsteins, um eine birnenähnliche Öffnungsoberfläche von gleichförmiger Irregularität zu erhalten; wiederum Mahlen der Öffnungsoberfläche mittels eines Diamantschneidemahlsteins mit einer feineren Diamantkorngröße. Anstelle des Wiedermahlens der birnenähnlichen Öffnungsoberfläche wird es stark empfohlen, ein Tintenabstoßungsmittel auf die Öffnungsoberfläche zu sprühen und das Tintenabstoßungsmittel zu glätten, indem dieses mit einer Kautschukklinge verwischt wird.
Unter den herkömmlichen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfen wird in einem verlängerten Kopf, wie etwa ein Kopf vom Vollzeilentyp, welcher der maximalen Breite eines Aufzeichnungsmediums entspricht, wie etwa eines Aufzeichnungsblattes, häufig ein metallisches Brett verwendet. Dies geht auf die Tatsache zurück, dass der derzeit erhältliche Aufbau von Wafern, die für die Herstellung des Si-Substrats, das vorstehend beschrieben wurde, verwendet werden, rund ist. Daher ist es im Fall von verlängerten Köpfen natürlich, dass die Zahl der individuellen Köpfe, die hiervon erhältlich sind, extrem begrenzt ist. Zudem sind die Kosten des Si-Substrats vergleichsweise hoch. Bei dem metallischen Basisbrett bestehen keine Probleme bei der Schaffung von ausgeraspelten Teilen und auftretender Rissbildung, wenn das Si-Basisbrett wie zuvor beschrieben geschnitten wird. Daher haben die Erfinder und andere versucht, Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe, die metallische Basisbretter verwenden, herzustellen, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen. Jedoch wird, wenn ein metallisches Basisbrett verwendet wird, die verwendete Mahlvorrichtung zum Mahlen jeder Öffnungsoberfläche nach dem Schneiden häufig verstopft. Daher tritt von neuem das Problem auf, dass die Produktionsausbeute der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe nicht leicht erhöht werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Hochleistungsflüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes bereitzustellen, welches kostengünstig ist oder dessen Herstellungsausbeute hoch ist, wobei es keine Defekte, wie etwa ausgeraspelte Teile auf der Öffnungsoberfläche auf dem Basisbrett in Bezug auf die Öffnungsoberfläche, zu welcher Öffnungen (Entladungsöffnungen) offen sind, besitzt.
Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen, wird ein Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
In Übereinstimmung mit der Erfindung können Grate, die auf der Öffnungsoberfläche des metallischen Basisbrettes in dem Schneideschritt geschaffen wurden, zur gleichen Zeit in dem Fertigstellungsschritt entfernt werden, indem ein Bohrschneider verwendet wird, der eine Mehrzahl von verschiedenen Schneidewerkzeugen verwendet. Auf diese Weise ist es möglich, einen Hochleistungsflüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf zu erhalten, dessen Entladung mit einer glatten und perfekten Öffnungsoberfläche stabilisiert wird.
Da ferner das Basisbrett durch ein metallisches Substrat gebildet wird, kann dieses mit geringen Kosten verglichen mit dem Verfahren hergestellt werden, bei dem ein Si-Substrat als ein dünnes Material wie in der herkömmlichen Technik angewendet wird. Zusätzlich zu diesem ist das metallische Substrat bei der Wärmestrahlung besser. Diese Vorteile tragen wesentlich dazu bei, einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf mit höherer Leistung bei geringeren Kosten bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Teilansicht, die den Hauptteil des Flüss gkeitsstrahlaufzeichnungskopfes zeigt, der in Übereinstimmung mit einem Verfahren hergestellt wurde, welches außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt.
2A und 2B illustrieren die Schritte der Herstellung für den Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf, der in 1 gezeigt wird. 2A ist eine perspektivische Teilansicht, die den Hauptteil des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes in derartigen Schritten der Herstellung zeigt. 2B ist eine entlang Linie 2B-2B in 2A aufgenommene Querschnittsansicht.
3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Teil der Öffnungsoberfläche des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes zeigt, der in 2A und 2B dargestellt wird.
4A, 4B und 4C veranschaulichen den Schritt des Fertigstellens des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes, der in 2A und 2B dargestellt wird. 4A ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf in einem derartigen Fertigstellungsschritt und ein Diamantschneidewerkzeug zeigt. 4B und 4C sind eine Grundansicht und eine Seitenansicht, die jeweils nur das Diamantschneidewerkzeug zeigt.
5A, 5B und 5C veranschaulichen den Schritt des Fertigstellens des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes, das einen Schaftfräser anstelle des Diamantschneidewerkzeugs verwendet. 5A ist eine Querschnütsansicht, welche schematisch den Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf in einem derartigen Fertigstellungsschritt und den Schaftfräser zeigt. 5B und 5C sind eine herausgehobene Ansicht und eine Seitenansicht, die nur jeweils den Schaftfräser zeigt.
6A, 6B und 6C veranschaulichen einen Scheibenfräser und ein Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6A ist eine Ansicht, welche das Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes veranschaulicht. 6B ist eine erhöhte Schnittansicht, welche den Scheibenfräser zeigt. 6C ist eine Ansicht, welche den Größenzusammenhang zwischen dem Schneidewerkzeug und dem Fertigstellungswerkzeug, das in 6B gezeigt ist, veranschaulicht.
7 ist eine Ansicht, die ein geschnittenes Grübchen zeigt, das durch einen Scheibenfräser gebildet wird, das in 6A, 6B und 6C dargestellt ist.
8A, 8B, 8C und 8D veranschaulichen die Schneide- und Fertigstellungswerkzeuge des Scheibenfräsers, das in 6A, 6B und 6C zusammen mit einem Schaft dargestellt ist. 8A und 8B sind eine Seitenansicht und eine erhöhte Ansicht, die jeweils das Schneidewerkzeug und dessen Schaft zeigen. 8C und 8D sind eine Seitenansicht und eine erhöhte Ansicht, die jeweils das Fertigstellungswerkzeug und dessen Schaft zeigen.
9A und 9B zeigen ein Variationsbeispiel des Scheibenfräsers in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9A ist dessen Seitenansicht. 9B ist eine Ansicht, welche jede Kantenbreite der Werkzeuge zeigt.
10 ist eine Ansicht, welche ein geschnittenes Grübchen, das durch den Scheibenfräser, der in 9A und 9B dargestellt ist, zeigt.
11A und 11B sind Ansichten, welche jeweils zwei andere Variationsbeispiele veranschaulichen.
12 ist eine Ansicht, welche ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät schematisch veranschaulicht, das einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf, der gemäß der Erfindung hergestellt ist, montieren kann.
13A und 13B zeigen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe gemäß dem Stand der Technik. 13A ist eine perspektivische Ansicht, welche dessen Hauptteil zeigt. 13B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie 13B-13B in 13A aufgenommen wurde.
14 ist eine teilweise vergrößerte erhöhte Ansicht, welche einen Teil der Öffnungsoberfläche des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes zeigt, der in 13A und 13B dargestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird anhand der begleitenden Zeichnungen die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben werden.
(Veranschaulichungsbeispiele)
Nun wird in Zusammenhang mit 1, 2A, 2B, 3, 4A, 4B und 4C ein Verfahren beschrieben werden, welches außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt.
1 zeigt einen Flüssigkeitsstrahlaufze chnungskopf, welcher ein Basisbrett 1 mit Entladungsenergie erzeugenden Elementen 11, und eine Düsenschicht (Flüssigkeitswegbildungsschicht) 2 umfasst, die Flüssigkeitswege 2c bildet, die leitend mit den Öffnungen (Entladungsöffnungen auf der Öffnungsoberfläche) 21 und einer Flüssigkeitskammer 2c verbunden sind. Das Basisbrett 1 ist durch ein Aluminiumsubstrat gebildet, das als ein metallisches Basisbrett mit einem darauf vorgesehenen gesputterten SiO₂-Film als eine Wärmeakkumulierungsschicht vorgesehen ist, und dann werden mittels bekannter Photo-Lithographie die Entladungsenergie erzeugenden Elemente 11 gebildet. Deren Oberfläche ist durch eine elektrische Isolierungsschicht, die durch SiO₂, SiC, Si₃N₄ oder dergleichen gebildet ist, und eine Schutzschicht und anderen, die durch einen Ta-Film oder dergleichen gebildet sind, bedeckt, um zu verhindern, dass irgendwelche Schäden (wie etwa Hohlraumerosionen) bei den Entladungsenergie erzeugenden Elementen aufgrund von mechanischen Schocks, wenn Aufzeichnungsflüssigkeit entladen wird, verursacht wird. Sofern notwendig, wird ein Ta₂O₅-Film oder dergleichen zwischen der elektrischen Isolierungsschicht und der Ta-Schicht vorgesehen, um den Kontakt zwischen diesen zu intensivieren. Zudem wird auf der Düsenschicht 2 eine Aluminiumdeckplatte 3 und andere angeordnet, die als zweites Basisbrett mit einem Injektionseinlass 3a darauf angeordnet, um Tinte oder andere Aufzeichnungsflüssigkeit zuzuführen.
Dieser Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf wird in den folgenden Schritten hergestellt:
Wie in 2A und 2B gezeigt, wird ein Photoresist auf das Basisbrett 1 mit den Entladungsenergie erzeugenden Elementen darauf beschichtet. Der so beschichtete Photoresist wird belichtet und entwickelt, um ein Resistmuster P mit der invertierten Gestalt der Düsenschicht 2 bereitzustellen, und dann wird die Aluminiumdeckplatte 3, die als zweites Basisbrett dient, auf dieses geschichtet. Ein geschmolzenes Harz wird in dem Raum auf die äußere Peripherie des Resistmusters P injiziert, und dieses wird gehärtet, um einen laminierten Körper zu erhalten. Eine Öffnungsoberfläche 21 wird gebildet, indem dieser Körper entlang der vorbestimmten Schneidefläche geschnitten wird. Zuletzt wird durch Verwendung einer Lösung das Resistmuster P herausgespült, um für jeden der Flüssigkeitswege 2b und die Flüssigkeitskammer 2c auf der Düsenschicht 2, die wie zuvor beschrieben durch Harz gebildet wurde, einen Hohlraum zu bilden.
Anstelle eines Verfahrens der Art gibt es ein weiteres Verfahren zum Bilden einer Düsenschicht, in welchem ein Harz vom photohärtenden Typ auf ein Basisbrett mit einem Resistmuster darauf beschichtet wird, und nach Aufbauen einer transparenten Deckplatte darauf wird ein Strahl von oberhalb der Deckplatte gestrahlt, um das Harz zur Bildung der Düsenschicht zu härten. Auch in diesem Fall besteht ein Bedarf nach einem Schritt zum Schneiden des gehärteten Harzes entlang der vorbestimmten Schneidefläche, und auch nach einem Schritt zum Herausspülen des Resistmusters.
Um die Produktivität der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe zu erhöhen, wird ein Verfahren in den tatsächlichen Schritten der Kopfherstellung angewendet, dass die Düsenschicht für einen Teil von mehreren Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfen auf einem großflächigem Substrat, wie etwa ein Sechs-Inch- oder Acht-Inch-Wafer, wie in dem Halbleiterverfahren gebildet wird, und der so erhaltene laminierte Körper durch Verwendung einer Schneideklinge in jeden der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe geschnitten wird, und dann die Öffnungsoberfläche gemahlen und zum Fertigstellen poliert wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird ein Aluminiumbasisbrett von 2 mm Dicke für das Basisbrett 1 anstelle des Si-Basisbrettes verwendet, das für die herkömmliche Technik verwendet wurde. Die Wärmeakkumulierungsschicht wird hauptsächlich durch einen SiO₂-Film von 2,7 μm Dicke gebildet, und die Schutzschicht wird hauptsächlich durch einen SiO₂-Film von 1,3 μm Dicke gebildet. Zudem wird die Deckplatte 3 durch Aluminium anstelle des Glases, das für die herkömmliche Technik verwendet wurde, gebildet.
Da das Basisbrett 1 durch Aluminium gebildet wird (ein metallisches Basisbrett), welches ein streckbares Material ist, besitzt dieses den Vorteil, dass ausgeraspelte Teile verglichen mit dem Si-Basisbrett nicht leicht geschaffen werden. Daneben ist dieses kostengünstig, während es eine gute Wärmeabstrahlung besitzt, und zudem zeigt dieses unter anderen Vorteilen eine herausragende Glattheit. Daher ist die Verwendung eines Aluminiumbasisbrettes möglich, um einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf zu erhalten, dessen Entladungsleistung ohne ausgeraspelte Teile auf dessen Öffnungsoberfläche stabilisiert ist. Darüber hinaus ist es mit einer guten Wärmeabstrahlung möglich, eine höhere Entladungsfrequenz zu gewährleisten, während eine gute Klebeabdeckung eines Dünnfilmmusters von 0,1 μm bis einigen μm in dem Schritt des Bildens von Entladungsenergie erzeugenden Elementen erhalten wird, da die Oberfläche des Aluminiumbasisbrettes glatt und flach ist. Dies trägt zur Bereitstellung eines anderen Vorteils, wonach die Verdrahtung nicht leicht gebrochen wird, bei. Hierbei ist es anstelle von Aluminium möglich, Kupfer, Messing oder andere Metalle für das metallische Basisbrett zu verwenden, wenn nur ein derartiges metallisches Material eine ebenso gute Streckbarkeit und Schneidemaschinenverarbeitbarkeit besitzt.
Bei dem Schneideschritt wurde herausgefunden, dass die metallgebundene Diamantkante herkömmlicherweise bei der Verwendung schwer verstopft wird, um das Schneiden unmöglich zu machen. Folglich wird eine harzgebundene GC(Siliziumcarbonat)-Klinge verwendet. Mit anderen Worten, das Schneiden wird durch Verwendung einer harzgebundenen GC-Kante ausgeführt, dessen Korngröße 320; Durchmesser 125 mm; Dicke: 0,9 mm; bei 4600 U/min mit einer Zuführgeschwindigkeit von 180 mm/min ausgeführt. Auf der Schneidefläche (Öffnungsoberfläche) 21 wird ein Grat B₁ in dieser Stufe, wie in 3 gezeigt, in einer Gestalt nahe der Öffnung 2a geschaffen.
Obwohl eine harzgebundene Kante oder eine harzgebundene Diamantkante zum Schneiden verwendbar ist, wird der Grat B₁ in gleicher Weise in jedem der Fälle geschaffen.
Das Resistmuster P muss noch entfernt werden, aber der Grat B₁ in dem unteren Teil der Düsenschicht 2 ist beträchtlich groß. Er verstopft teilweise die Öffnung 2a.
Zudem werden Chips B₂ auf der Düsenschicht 2 verursacht. Es ist auch festgestellt worden, dass eine Extrusion B₃ auf der Öffnungsoberfläche 21 geschaffen wird (siehe 2B und 4A).
Daher wird, wie in 4A gezeigt, ein Fertigstellungsschneiden durch Verwendung eines Diamantschneidewerkzeugs T ausgeführt. Wie in Fig. 4B (Grundansicht) und 4C (Seitenansicht) gezeigt, wird das Diamantschneidewerkzeug (JISB10107) T mit einer Diamantspitze T₁ zur Verwendung für den Spiegelfinish der Aluminiumlegierung oder dergleichen vorgesehen. Hierbei kann es möglich sein, ein Fräswerkzeug mit Diamantspitze (JIS0172) oder ein zementiertes Carbidschneidewerkzeug oder Fräswerkzeug für den Fertigstellungsschnitt zu verwenden.
Durch die Verwendung der Diamantspritze T₁ zum zuvor beschriebenen Fertigstellungsschneiden, ist es möglich, den Grat B₁ und die Extrusion B₃ , die auf der Öffnungsoberfläche bei dem Schneideschritt geschaffen wurde, zu entfernen.
Das Fertigstellungsschneiden wird unter der nachstehend beschriebenen Bedingung ausgeführt. Ein Diamantschneidewerkzeug T (Diamantkrümmung: 10 mm) wird auf einen Flansch F mit einem Durchmesser von 100 mm montiert. Der Schneideschritt wird fünf Mal jeweils bei 4600 U/min, mit einer Zuführgeschwindigkeit von 46 mm/min und einer Bissmenge von 10 μm wiederholt. Ein so hergestellter Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf wird für den Drucktest mit dem Ergebnis verwendet, dass herausragende Druckeigenschaften erhalten wurden. Jedoch hat sich herausgestellt, dass das Diamantschneidewerkzeug vorzugsweise verwendet werden sollte, da bei dessen Verwendung die unerwünschten Elemente, die auf der Öffnungsoberfläche geschaffen werden können, geringer sind.
Nun wird ein Variationsbeispiel des vorstehenden Verfahrens beschrieben werden.
Fig. 5A, 5B und 5C sind Ansichten, welche derartige Beispiele zeigen. In Übereinstimmung mit diesem Beispiel wird ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf durch Verwendung eines Schaftfräsers E mit einem Diamantschneidewerkzeug R, wie in 5A gezeigt, für dessen Fertigstellungsschneiden verwendet. Irgendwelche anderen Aspekte als diese Verwendung des Schaftfräsers sind die gleichen wie diejenigen, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden. Mit dem Schaftfräser E wird die Rauheit der Schneidekante auf die Öffnungsoberfläche übertragen, da die Einspeiserichtung des Basisbrettes 1 die gleiche ist wie die Rotierrichtung der Schneidevorrichtung oder hierzu entgegengesetzt ist. Daher wird anstelle des gewöhnlichen Diamantschaftfräsers, der ein gesintertes Kompakt verwendet, die Spitze R₁ durch natürliche Diamanten zur Verwendung wie in 5B und 5C, welche jeweils dessen erhöhte und Seitenansichten sind, gebildet, um die Oberflächenrauheit der Öffnungsoberfläche geringer zu machen. Hierbei ist die Schneidebedingung, dass ein Schaftfräser von 10 mm Durchmesser mit dessen Kante von 5 mm Länge bei 15000 U/min mit der Zuführungsgeschwindigkeit von 150 mm/min für eine Bissmenge von 10 μm pro Schneideschritt verwendet wird. Dieser Schritt wird fünf Mal wiederholt.
Verglichen mit der Verwendung des Fräswerkzeugs führt diese Schneidevorgehensweise zu einem besseren Öffnungsaufbau oberhalb der Deckplatte genauso wie unterhalb des Basisbrettes. Zudem ist ein Vorteil erhältlich, dass die Extrusionen, die auf der Düsenschicht verbleiben, geringer sind. In dieser Hinsicht wird jeder der Fertigstellungsschritte, die durch Verwendung des gesinterten Diamanten und des zementierten Carbidschaftfräsers erhalten wurden, mit dem Ergebnis untersucht, dass jede von diesen herausragende Druckeigenschaften anzeigt. Jedoch ist es in Betrachtung der Frequenz, in welcher Defekte auf der Öffnungsoberfläche gefunden werden, bevorzugt, den gesinterten Diamanten vor dem zementierten Carbid, und den natürlichen Diamanten vor dem gesinterten Diamanten zu verwenden.
Für die Materialien des Basisbrettes und der Deckplatte ist es möglich, Kupfer, Messing und einiges andere Metall, das Aluminium als dessen Hauptkomponente enthält, neben Aluminium selbst zu verwenden, wenn nur ein derartiges metallisches Material eine herausragende schneidemaschinelle Verarbeitbarkeit besitzt.
Nun wird als ein zweites Variationsbeispiel ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf auf die gleiche Weise wie der vorstehende mit der Ausnahme der Deckplatte hergestellt, welche durch ein Phenolharz, das einen Füllstoff anstelle von Aluminium enthält, hergestellt wird. Mit einem Füllstoff, der in dem Phenolharz enthalten ist, wird dessen linearer Expansionskoeffizient demjenigen von Aluminium gleichgemacht. Diese Deckplatte besitzt gegenüber der Aluminiumdeckplatte den Vorteil, dass diese leichter gebildet wird, um ein Tintenzuführungssystem darin einzubauen, und der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf demgemäss mit geringeren Kosten hergestellt werden kann.
Zudem besteht ein weiterer Vorteil, dass sowohl das Schneiden als auch das Fertigstellungsschneiden leichter ausgeführt werden als diejenigen, die für die Aluminiumdeckplatte benötigt werden.
Als das Material für die Deckplatte kann es möglich sein, ein Polyetherimid, das einen Füllstoff enthält, oder Polyphenylensulfid, das einen Füllstoff enthält, zu verwenden, welche einen linearen Expansionskoeffizienten bereitstellen, welcher demjenigen von Aluminium näher ist, neben dem Füllstoff enthaltenden Phenolharz.
Weiter wird als ein drittes Variationsbeispiel ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf auf die gleiche Weise wie vorstehend hergestellt mit der Ausnahme der Deckplatte, welche durch Polysulfon (PSF) anstelle von Aluminium gebildet wird. Mit der durch PSF vom Ultravioletttransmissionstyp gebildeten Deckplatte wird es möglich, ein photohärtendes Injektionsharz für die Bildung einer Düsenschicht zu verwenden. Auf diese Weise kann eine für das Härten benötigte Zeit wesentlich verkürzt werden. Zudem ist ein Vorteil erhältlich, dass die innere Bedingung der Düsen unter anderem beobachtet werden kann. Da jedoch der lineare Expansionskoeffizient größer als derjenige von Aluminium wird, kommt es leicht zur Wölbung während dem Erwärmungsverfahren, während die Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe auf diese Weise hergestellt werden. Es besteht ein Bedarf nach einer Temperatursteuerung. Zudem besteht die Tendenz, dass die Gestalt der Deckplatte konvexer hergestellt wird als diejenige der Aluminiumdeckplatte nach dem Schneiden.
Anstelle des Polysulfons kann es möglich sein, ein Polyethersulfon vom Ultravioletttyp oder amorphes Polyolefin für die Deckplatte zu verwenden.
(Ausführungsform)
In Übereinstimmung mit dem vorstehenden Verfahren werden der Schneideschritt eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes und der Fertigstellungsschritt der Öffnungsoberfläche separat ausgeführt. Jedoch zeigt die vorliegende Ausführungsform ein Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes, wobei der Schneideschritt und der Fertigstellungsschritt gleichzeitig ausgeführt werden. Das strukturelle Merkmal der vorliegenden Ausführungsform ist es, einen Scheibenfräser zum Schneiden des Basisbrettes anzuwenden. Hierbei wird insbesondere der Scheibenfräser mit einem Rotationskörper vorgesehen, und zudem mit einer Mehrzahl von Schneidespitzen, die in verschiedenen Positionen in der Umfangsrichtung des rotierenden Körpers gehalten werden, und zudem mit Antriebseinrichtung, um diesen Rotationskörper zu rotieren. Hier wird eine der mehreren Schneidespitzen mit einem größeren Rotationsradius als diejenigen der Spitzen der anderen Schneidekanten ausgestattet. Auf diese Weise dient dieser Scheibenfräser als Schneidewerkzeug, um ein Schneidegrübchen auf einem Werkstück zu bilden, während jedes der verbleibenden Schneidewerkzeuge mit der Seitenschneidekante, die als Fertigstellungsschneidevorrichtung dient, ausgestattet werden, um die Seitenflächen des so gebildeten geschnittenen Grübchens zu schneiden. In dieser Hinsicht können diese Fertigstellungsschneidevorrichtungen auf dem rotierenden Körper schrittweise jeweils in Richtung der Breite der Schneidekante gehalten werden. Zudem sollte die Breite der Schneidekante der Fertigstellungsschneidevorrichtung vorzugsweise größer in der umlaufenden Richtung des rotierenden Körpers sein, da diese von derjenigen, die als das Schneidewerkzeug dient, weiter entfernt ist.
Mit dem derartig angeordneten Aufbau kann die vorliegende Ausführungsform zur Vereinfachung der Herstellungsschritte eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes beitragen, genauso wie zum wesentlichen Verkürzen der Zeit des Herstellungszyklus. Zudem werden ein Schneidewerkzeug und ein Fertigstellungswerkzeug auf dem gleichen rotierenden Körper zur Umdrehung gehalten. Folglich ist es möglich, die Herstellungsausgaben und Wartungskosten in beträchtlichem Ausmaß verglichen mit der separaten Verwendung der Schneideausrüstung für jeweils den Schneideschritt und den Fertigstellungsschritt zu verringern.
Da darüber hinaus der Schneideschritt und der Fertigstellungsschritt jeweils durch verschiedene Schneidewerkzeuge ausgeführt werden, ist die Schneidemenge des jeweiligen Schneidewerkzeugs kleiner gemacht worden, verglichen mit dem Fall, bei dem das gleiche Schneidewerkzeug sowohl zum Schneiden als auch zum Fertigstellen angewendet wird. Daher wird es möglich, die Genauigkeit beträchtlich zu erhöhen, wenn die Öffnungsoberfläche durch Verwendung des Schneidewerkzeugs, das nur dem Fertigstellungsbetrieb gewidmet ist, fertiggestellt wird.
Da ferner die Schneidemenge für jedes der Schneidewerkzeuge geringer ist, kann die Breite von jeder Schneidekante als Ganzes kleiner gemacht werden. Folglich ist es ein Vorteil, dass die Breite des Schneidegrübchens demzufolge kleiner gemacht werden kann, was es ermöglicht, größere Zahlen von Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfen aus einem Substrat zu erhalten.
Nun wird anhand der beigefügten Zeichnungen die vorstehende Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erläutert werden.
6A, 6B und 6C veranschaulichen einen Scheibenfräser und ein Verfahren zum Herstellen eines Flüss gkeitsstrahlaufzeichnungskopfes in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform. Als fertiggestelltes Produkt umfasst der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf ein Basisbrett 1 mit Entladungsenergie erzeugenden Elementen, und eine Düsenschicht (Flüssigkeitswegbildungsschicht) 2, die Flüssigkeitswege bildet, die leitend mit den Entladungsöffnungen (Öffnungen) 2a auf einer Öffnungsoberfläche 21, und einer Flüssigkeitskammer verbunden sind. Das Basisbrett 1 ist durch ein Aluminiumsubstrat gebildet, das als ein metallisches Basisbrett mit einem auf diesem vorgesehenen gesputterten SiO₂-Film als eine Wärmeakkumulierungsschicht dient, und dann werden mittels bekannter Photo-Lithographie die Entladungsenergie erzeugenden Elemente gebildet. Deren Oberfläche wird durch eine elektrische Isolierungsschicht, die aus SiO₂, SiC, Si₃N₄ oder dergleichen gebildet ist, und eine Schutzschicht und andere, die aus einem Ta-Film oder dergleichen gebildet sind, bedeckt, um zu verhindern, dass irgendwelche Schäden (wie etwa Hohlraumerosion) bei den Entladungsenergie erzeugenden Elementen aufgrund von mechanischen Schocks, wenn Aufzeichnungsflüssigkeit entladen wird, verursacht wird. Sofern notwendig, wird ein Ta₂O₅-Film oder dergleichen zwischen der elektrischen Isolierungsschicht und der Ta-Schicht vorgesehen, um den Kontakt zwischen diesen zu intensivieren.
Zunächst wird auf als Halbleiterverfahren bekannte Weise ein großes Flächensubstrat 10, wie etwa ein Sechs-Inch- oder Acht-Inch-Wafer, eine Düsenschicht 20 für einen Teil der mehreren Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe laminiert, um einen laminierten Körper W herzustellen. Indem der laminierte Körper W entlang Schneidelinien M geschnitten wird, wird jeder der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe weggeschnitten. Hierbei wird ein Scheibenfräser 30, der in 6B und 6C gezeigt wird, für die gleichzeitige Ausführung des Schneideschrittes verwendet, um jeden der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe wegzuschneiden und der Fertigstellungsschritt, um die Oberflächenfertigstellung der Öffnungsfläche 21 von jedem Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf auszuführen.
Die Scheibenfräser 30 wird gebildet, indem ein Schneidewerkzeug 32 und ein Fertigstellungswerkzeug 33 auf der Peripherie eines zirkulären Flansches 31, der als ein rotierender Körper dient, der um das Zentrum des Rotationsschaftes O rotiert, gehalten wird. Beide Werkzeuge werden außerhalb auf dem gleichen Durchmesser in der Durchmesserrichtung des zirkulären Flansches 31 montiert.
Sowohl das Schneidewerkzeug 32 als auch das Fertigstellungswerkzeug 33 werden jeweils mit trapezoiden Schneidekanten vorgesehen, und jede von diesen liegt mit dem Kopf durch jeden der Schäfte 34 und 35 auf dem Flansch 31. Wie in 6C gezeigt, ist die Breite der trapezoiden Schneidekante des Schneidewerkzeugs 32, d. h. die Kantenbreite T₁ , kleiner als die Kantenbreite T₂ des Fertigstellungswerkzeugs 33. zudem ist die Spitze des Schneidewerkzeugs 32, das heißt der Rotationsradius R₁ der Oberseite (Führungskante) 32a des trapezoiden Schneidewerkzeugs größer als der Rotationsradius R₂ der Oberseite 33a an der Spitze der trapezoiden Schneidekante des Fertigstellungswerkzeugs 33.
Wenn der zirkuläre Flansch 31 durch Verwendung der Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) rotiert, führt die Schneidekante des Schneidewerkzeugs 32 das Schneideverfahren aus, um den laminierten Körper W, das heißt ein Werkstück, in jeden der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe durch Verwendung der Oberseite 32a und beider Seiten 32b und 32c des Trapezoids zu schneiden, und dann führt in Fortsetzung die Schneidekante des Fertigstellungswerkzeugs 33 das Fertigstellungsverfahren durch Verwendung von nur beiden Seiten (Seitenkanten) 33b und 33c den Fertigstellungsbetrieb aus, um die Öffnungsoberfläche 21 von jedem der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe fertigzustellen.
7 veranschaulicht die Gestalt eines Schneidegrübchens S, das auf dem laminierten Körper während der gleichzeitigen Schritte des Schneidens und Fertigstellens durch die Umdrehung des zirkulären Flansches 31, wie vorstehend beschrieben, gebildet wird. Die Spitze S₁ des Schneidegrübchens S wird durch Verwendung des Schneidewerkzeugs 32 gebildet, und die Seitenfläche S₂ des Schneidegrübchens 5 wird durch Verwendung des Schneidewerkzeugs 33 gebildet.
Um zu ermöglichen, dass die Spitze 33a des Fertigstellungswerkzeugs 33 das Oberende S₁ des Schneidegrübchens S, das durch das Schneidewerkzeug 32 gebildet wird, schneidet, ist es notwendig, dass die folgenden Beziehungen zwischen der Umdrehung des zirkulären Flansches 31, das heißt, die Umdrehungen des Scheibenfräsers und die Zuführungsgeschwindigkeit F, und die Rotationsradien R₁ und R₂ des Fertigstellungswerkzeugs 33 erfüllt sind:
(R1 – R2) > F/N/n
worin n die Zahl der Werkzeuge ist, die auf dem zirkulären Flansch 31 montiert sind.
Hierbei werden, wie in 8A bis 8D gezeigt, Führungsgrübchen 34a und 35a für die Schäfte 34 und 35 des Schneidewerkzeugs 32 und des Fertigstellungswerkzeugs 33 vorgesehen. Entlang diesen Führungsgrübchen wird die Montiereinheit des zirkulären Flansches 31 relativ bewegt, um die Mengen der Vorsprünge für das Schneidewerkzeug 32 und das Fertigstellungswerkzeug 33 in die jeweiligen Durchmesserrichtungen zu bewegen, folglich die Rotationsradien R₁ und R₂ demgemäss einzustellen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der laminierte Körper in jeden der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe geschnitten, und dann der Fertigstellungsschritt von jeder Öffnungsoberfläche durch das separate Werkzeug ausgeführt. Folglich kann die Menge des Schneidens für jedes Werkzeug klein sein, und es besteht kein Bedarf nach der Verwendung eines Werkzeugs, dessen Kantenbreite groß ist, wie in dem Fall des gleichen Werkzeugs, das gleichzeitig für die Schneide- und Fertigstellungsschritte verwendet wird. Während daher nicht die Möglichkeit besteht, dass die Zahl der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe, die aus einem Basisbrett (Wafer) erhältlich sind, vermindert wird, kann die Fertigstellung von jeder Öffnungsoberfläche in einer extrem hohen Präzision ausgeführt werden. Zudem besteht mit den Schneide- und Fertigstellungswerkzeugen, die auf einem und dem gleichen zirkulären Flansch für Umdrehung montiert sind, nicht die Möglichkeit, das die Schritte der Herstellung der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe kompliziert werden, und, dass die Aufbauausgaben und Wartungskosten höher werden, anders als in dem Fall, in dem jedes der Schneide- und Fertigstellungswerkzeuge individuell rotiert werden sollte.
Folglich werden die Herstellungskosten der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe wesentlich vermindert.
In dieser Hinsicht kann die Schneidekante des Schneidewerkzeugs entweder ein gesinterter Diamant oder ein zementiertes Carbid sein, aber es ist wünschenswert, einen natürlichen Diamanten für die Schneidekante des Fertigstellungswerkzeugs zu verwenden. Nun wird ein spezifisches Beispiel beschrieben werden.
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe werden durch Verwendung eines natürlichen Diamanten-Schneidewerkzeugs mit einer Kantenbreite von 900 Mikron und zudem eines natürlichen Diamanten-Fertigstellungswerkzeugs mit einer Kantenbreite von 1000 Mikron geschnitten.
Die Umdrehung N wird bei 4600 U/min mit der Zuführungsgeschwindigkeit F von 120 mm/min eingestellt.
Nun, da die Zahl n von Werkzeugen 2 beträgt, ist die Zuführungsgeschwindigkeit f pro Werkzeug:
f = F/N/n
Daher beträgt diese 13 Mikron. Nun, mit einem Aufbau, der bei (R₁ – R₂) > 13 Mikron angeordnet ist, wird es nicht ermöglicht, dass die Spitze des Schneidewerkzeugs irgendwelches Schneiden ausführt.
Hierbei ist es wichtig, dass R₁ und R₂ so definiert sind, dass, sogar wenn die Umdrehung N und die Zuführungsgeschwindigkeit f sich ändern, der Aufbau immer bei (R₁ – R₂) > f ist. Wenn die maximale Zuführungsgeschwindigkeit F_max eines Geräts 300/min beträgt, während die minimale Umdrehung N_min 2000 U/min beträgt, ist die maximale Zuführungsgeschwindigkeit F_max 75 Mikron/Werkzeug. Daher sollte es gut genug sein, wenn nur das (R₁ – R₂) eingestellt wird, um 100 Mikron zu betragen. Hierbei wird jede der Öffnungsoberflächen der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe, die so erhalten wurden, als fertiggestellte Produkte untersucht, mit dem Ergebnis: keines von diesen zeigt irgendwelche Grate, Kratzer, und Abschabungen. Die Ergebnisse der Drucktests sind auch günstig.
9 zeigt ein Variationsbeispiel des Scheibenfräsers bzw. der Scheibenfräsevorrichtung. Diese Schneidevorrichtung besitzt drei Werkzeuge 42 bis 44, die jeweils eine verschiedene Kantenbreite besitzen, die auf der Peripherie eines zirkulären Flansches 41 mit gleichen Intervallen montiert sind. Jede Kantenbreite der Werkzeuge 42 bis 43 wird schrittweise in der umlaufenden Richtung des zirkulären Flansches 41, wie in 9B gezeigt, variiert. Das Werkzeug 42 mit der kleinsten Kantenbreite ist, um einen laminierten Körper in Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe zu schneiden. Die verbleibenden zwei Werkzeuge 43 und 44 sind, um jede der Öffnungsoberflächen fertigzustellen. In diesem Fall besitzt, wie in 10 gezeigt, die Gestalt eines geschnittenen Grübchens U, das auf dem laminierten Körper V gebildet wird, die zwei Stufen U₁ und U₂ an dessen Spitze. Wie dieses kann eine Mehrzahl von Schneidewerkzeugen angeordnet sein. Zudem kann es anstelle von Werkzeugen mit verschiedenen Kantenbreiten möglich sein, Werkzeuge 52 bis 54 mit der gleichen Kantenbreite, wie in 11A gezeigt, zu verwenden, welche gestuft sind, um in der Richtung der Kantenbreite verschoben zu werden, das heißt, in der axialen Richtung des zirkulären Flansches, wenn darauf montiert.
In diesem Fall wird ein geschnittenes Grübchen durch das Werkzeug 52 gebildet, welches der Vorgänger bzw. die Vorschleuder ist, und nur eine Seite der Öffnungsoberfläche des geschnittenen Grübchens wird durch die verbleibenden zwei Werkzeuge 53 und 54 fertiggestellt. Ferner können, wie in 11B gezeigt, Werkzeuge 62 bis 66 mit der gleichen Kantenbreite auf einem zirkulären Flansch in der Richtung der Kantenbreite montiert werden, indem jede von diesen alternierend montiert werden. Mit dieser Anordnung ist es möglich, beide Seiten der Öffnungsoberfläche des geschnittenen' Grübchens fertigzustellen.
Nun wird anhand von 12 ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät erläutert werden, auf welchem ein gemäß der Erfindung hergestellter Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf anwendbar ist.
In 12 bezeichnen die Bezugszeichen 101a bis 101d jeweils Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe vom Off-Line-Typ (nachstehend als ein Kopf bezeichnet). Diese Köpfe 101a bis 101d sind von der Art, dass die Aufzeichnungsflüssigkeit durch Verwendung von thermischer Energie entladen wird. Deren Entladung wird durch eine Kopfantriebsvorrichtung 120 gesteuert.
In dieser Hinsicht ist eine Kopfeinheit, welche die Köpfe 101a bis 101d und die Haltevorrichtung 102 einschließt, strukturiert, und die Kopfeinheit bewegt sich in Richtungen nach oben und unten durch die Kopfbewegungseinrichtung 124.
zudem wird jede der Kappen 103a bis 103d, die zu dem unteren Teil von jedem der Köpfe 101a bis 101d benachbart angeordnet sind, entsprechend mit einem Absorbent, wie etwa Schwamm, jeweils in dessen Innerem angeordnet.
Die Kappen 103a bis 103d werden fixiert durch eine Haltevorrichtung (nicht gezeigt) unterstützt. Dann wird eine Kappeneinheit strukturiert, welche die Haltevorrichtung und Kappen 103a bis 103d einschließt. Die Kappeneinheit bewegt sich in der Richtung, die durch den Pfeil X durch Kappenbewegungseinrichtungen 125 angezeigt wird.
Jedem der Köpfe 101a bis 101d werden Cyan, Magenta, Gelb und schwarze Tinte aus Tintenbehältern 104a bis 104d durch jede der Tintenzuführungsröhren 105a bis 105d jeweils zugeführt, wobei so Farbaufzeichnen möglich gemacht wird.
Zudem wird die Tintenzuführung durch Verwendung des Kapillar-Phänomens bewerkstelligt, das durch die Entladungsöffnungen von jedem Kopf geschaffen wird, und das Flüssigkeitsniveau von jedem der Tintenbehälter 104a bis 104d wird um einen spezifischen Abstand niedriger angeordnet als die Position der Entladungsöffnungen.
Ein Gürtel 106 ist eine Trägereinrichtung, um ein Aufzeichnungsblatt 127 zu tragen, welches als ein Aufzeichnungsmaterial dient, und durch einen aufladbaren nahtlosen Gürtel gebildet wird.
Der Gürtel 106 wird um eine Antriebswalze 107, Leerlaufwalzen 109 und 109a, und eine Spannungswalze 110 mittels eines vorgegebenen Wegs gezogen, und dann mit der Antriebswalze 107 verbunden. Der Gürtel wird durch einen Gürtelantriebsmotor, der mittels einer Motorantriebsvorrichtung 121 angetrieben wird, getrieben.
Zudem läuft der Gürtel 106 in der durch den Pfeil X angegebenen Richtung direkt unterhalb der Entladungsöffnungen der Köpfe 101a bis 101d. Hierbei wird dessen Abweichung an der unteren Seite mittels eines fixierten Unterstützungselementes 126 unterdrückt.
Auf dem unteren Teil, wo der Gürtel 106, der in 12 gezeigt wird, ist eine Reinigungseinheit 117 angeordnet, um Papierteilchen und anderes, das an der Oberfläche des Gürtels 106 anhaftet, zu entfernen.
Eine Elektrifiziervorrichtung 112, die den Gürtel 106 auflädt, wird mittels einer Elektrifiziervorrichtungsantriebsvorrichtung 122 an- und abgeschaltet. Das Aufzeichnungsblatt 127 wird an den Gürtel 106 mittels elektrostatischer Adsorption adsorbiert, wenn der Gürtel aufgeladen wird.
Auf der Vorder- und Rückseite der Elektrifiziervorrichtung 112 werden Druckwalzen 111, 111a angeordnet, welche ein Aufzeichnungsblatt 127 auf den Gürtel 106 pressen, um diesen in Kooperation mit den Leerlaufwalzen 109 und 109a zu befördern.
Aufzeichnungsblätter 127 in einer Blattzuführungskassette 113 werden eines nach dem anderen durch die Rotation einer Blattzuführungswalze 116 zugeführt. Dann wird das Blatt mittels der Beförderungswalze 117 und der Druckwalze 115, welche durch die Motorantriebsvorrichtung 123 angetrieben werden, zu einer gewinkelten Führung 113 in der durch den Pfeil X angegebenen Richtung befördert. Die gewinkelte Führung 113 besitzt einen gewinkelten Raum, der es ermöglicht, das Aufzeichnungsblatt 127 zu biegen.
Nach dem Aufzeichnen wird das Aufzeichnungsblatt 127 zu einem Trog 118 befördert, um beförderte Blätter zu empfangen.
Die Kopfantriebsvorrichtung 120, Kopfbewegungseinrichtung 124, Kappenbewegungseinrichtung 125, die Motorantriebsvorrichtung 121 und 123, und die Elektrifizierantriebsvorrichtung 122 werden alle durch eine Steuervorrichtung 119 gesteuert.
Von dem Flüssigstrahlaufzeichnungsverfahren demonstriert die vorliegende Erfindung insbesondere herausragende Effekte, wenn diese auf einen Aufzeichnungskopf und auf ein Aufzeichnungsgerät des sogenannten Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens, das Aufzeichnen durch Bildung fliegender Tröpfchen durch Verwendung von thermischer Energie ausführt, angewendet wird.
Betreffend die typische Struktur und das Verfahrensprinzip eines derartigen Verfahrens ist es bevorzugt, für die vorliegende Erfindung, diese anzuwenden, welche unter Verwendung des fundamentalen Prinzips, das zum Beispiel in den Druckschriften der US-Patentnummern 4,723,129 und 4,740,796 offenbart sind, zu verwenden. Dieses Verfahren ist auf das sogenannte Aufzeichnungssystem vom On-Demand-Typ und genauso auf ein Aufzeichnungssystem vom kontinuierlichen Typ anwendbar.
Um dieses Aufzeichnungsverfahren kurz zu beschreiben, werden Aufzeichnungssignale aus einer Antriebsschaltung den elektrothermischen umwandelnden Elementen zugeführt, welche als Entladungsenergie erzeugende Elemente dienen, die auf ein Flüssigkeit (Tinte) zurückhaltenden Blatt oder Flüssigkeitsweg angeordnet sind. Mit anderen Worten wird in Übereinstimmung mit Aufzeichnungsinformation wenigstens ein Antriebssignal gegeben, um Aufzeichnungsflüssigkeit (Tinte) schnell zu erwärmen, so dass das Filmsiede-Phänomen, welches jenseits dem Kernsiedephänomen ist, in der Flüssigkeit zu schaffen, und so thermische Energie zu erzeugen, die Film-Sieden auf der thermoaktiven Oberfläche des Aufzeichnungskopfes verursacht. Da ein Luftbläschen aus der Aufzeichnungsflüssigkeit (Tinte) mittels eines Antriebssignals zu einem elektrothermisch umwandelnden Element eines nach dem anderen gegeben wird, ist dieses Verfahren insbesondere für ein Aufzeichnungsverfahren vom On-Demand-Typ effektiv. Durch die Entwicklung und Kontraktion des Bläschens wird Flüssigkeit (Tinte) durch eine Entladungsöffnung entladen, um wenigstens ein Tröpfchen herzustellen. Das Antriebssignal ist weiter bevorzugt in der Form von Impulsen, da die Entwicklung und Kontraktion des Bläschens sofort und in geeigneter Weise ausgeführt werden kann. Die Flüssigkeit (Tinte) wird mit schnellerer Reaktion entladen. Das Antriebssignal in der Form von Impulsen ist vorzugsweise derart, wie in den Druckschriften der US-Patentnummern 4,463,359 und 4,345,262 beschrieben. In dieser Hinsicht ist die Temperaturanstiegsrate der thermoaktiven Oberfläche vorzugsweise derart, wie in der Druckschrift von US-Patent Nr. 4,313,124 für eine herausragende Aufzeichnung unter besserer Bedingung offenbart.
Der Aufbau des Aufzeichnungskopfes kann wie in jeder der vorstehend erwähnten Druckschriften sein, wobei der Aufbau angeordnet ist, um die Entladungsöffnungen, Flüssigkeitswege und die elektrothermisch umwandelnden Elemente (Flüssigkeitswege oder rechtwinklige Flüssigkeitswege vom linearen Typ) zu kombinieren. Daneben ist der Aufbau, wie in den Druckschriften von US-Patent-Nummern 4,558,333 und 4,459,600 offenbart, wobei die thermischen Aktivierungsteile in einer gekurvten Fläche angeordnet sind, auch in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung effektiv auf den in der Japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 59-123670 offenbarten Aufbau anwendbar, wobei ein gemeinsamer Schlitz als die Entladungsöffnungen für mehrere elektrothermisch umwandelnde Elemente verwendet wird, und auf den in der Japanischen Veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 59-138461 offenbarten Aufbau anwendbar, wobei eine Öffnung zum Absorbieren von Druckwellen der thermischen Energie gebildet wird, die den Entladungsöffnungen entspricht.
Ferner ist die vorliegende Erfindung effektiv auf einen Aufzeichnungskopf vom Full-Line-Typ mit einer Länge, die der maximalen Breite eines Aufzeichnungsmediums entspricht, das durch das Aufzeichnungsgerät aufzeichenbar ist, anwendbar. Für den Aufzeichnungskopf vom Full-Line-Typ kann es möglich sein, entweder den Aufbau anzuwenden, wodurch die benötigte Länge erfüllt wird, indem eine Mehrzahl von Aufzeichnungsköpfen oder eine Struktur, die durch einen integral gebildeten Aufzeichnungskopf angeordnet ist, kombiniert wird.
Zudem ist die vorliegende Erfindung effektiv auf einen austauschbaren Aufzeichnungskopf vom Chip-Typ anwendbar, der mit dem Geräthauptkörper elektrisch verbunden ist, wobei die Tintenzuführung dafür von dem Geräthauptkörper möglich gemacht wird, wenn auf dem Geräthauptkörper montiert oder die Verwendung eines Aufzeichnungskopfes vom Kassettentyp, das integral für den Aufzeichnungskopf selbst bereitgestellt ist.
Zudem ist es bevorzugt, zusätzlich einen Aufzeichnungskopf mit einer Wiederherstellungseinrichtung und vorläufigen Hilfseinrichtung bereitzustellen, weil diese zusätzlichen Einrichtungen dazu beitragen werden, die Effektivität eines Aufzeichnungsgerätes stabilisierter herzustellen. Um diese spezifisch zu benennen, werden diese Kappeneinrichtungen, Reinigungseinrichtungen, Saug- oder Kompressionseinrichtungen, Vorheizeinrichtungen, wie etwa elektrothermische Umwandlungselemente oder Heizelemente, die sich von derartigen Umwandlungselementen unterscheiden, oder die Kombination von diesen Typen von Elementen, und eine Vorentladungseinrichtung zur Durchführung der Entladung, die sich von der regulären Entladung im Hinblick auf den Aufzeichnungskopf unterscheidet.
Zudem ist als die Aufzeichnungsarten eines Aufzeichnungsgerätes die vorliegende Erfindung nicht nur auf einen Aufzeichnungsmodus anwendbar, in welchem nur eine Hauptfarbe, wie etwa Schwarz, zum Aufzeichnen verwendet wird, sondern ist auch beim Anwenden von diesem in einem Gerät mit mehreren Aufzeichnungsköpfen extrem effektiv, die zur Verwendung von wenigstens einer von mehreren Farben bereitgestellt werden, die durch Differenzenfarben oder eine Vollfarbe, die durch Mischen von Farben hergestellt wurde, bereitgestellt wurde, unabhängig davon, ob die Aufzeichnungsköpfe integral aufgebaut sind oder durch eine Kombination von mehreren Aufzeichnungsköpfen aufgebaut sind.
Für die vorliegende Erfindung ist das effektivste Verfahren, das auf verschiedene Arten von Tinte anwendbar ist, die in dem vorhergehenden Absatz genannt wurden, dasjenige, das ermöglicht, dass das Filmsiedeverfahren wie vorstehend beschrieben ausgeführt wird.
Darüber hinaus kann es als die Art des Aufzeichnungsgeräts der vorliegenden Erfindung möglich sein, ein Kopiergerät, kombiniert mit einer Lesevorrichtung anzuwenden, zusätzlich zu dem Bildausstoßterminal für einen Computer oder einem anderen Informationsverarbeitungsgerät. Zudem kann es möglich sein, einen Modus einer Faksimileausrüstung anzuwenden, die mit Übertragungs- und Empfangsfunktionen ausgerüstet ist.
In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschrieben wurden, während die Tinte als Flüssigkeit beschrieben worden ist, kann diese ein Tintenmaterial sein, welches sich unterhalb der Raumtemperatur verfestigt, aber sich bei Raumtemperatur aufweicht oder verflüssigt oder innerhalb eines Temperaturbereichs der Temperatureinstellung aufweicht oder verflüssigt, das heißt, nicht geringer als 30°C, aber nicht höher als 70°C, der für das allgemeine Flüssigkeitsstrahlaufzeichnen anwendbar ist. Mit anderen Worten, wenn Tinte nur zur Zeit des Gebens von Aufzeichnungssignalen zur Verwendung verflüssigt wird, sollte irgendeine von diesen zur Verwendung gut genug sein. Zudem kann es, während positiv verhindert wird, dass die Temperatur aufgrund thermischer Energie durch die Verwendung derartiger Energie als eine Energie, die zum Ändern von Zuständen von Tinte von fest zu flüssig konsumiert wird, oder durch Verwendung der Tinte, welche verfestigt wird, wenn für den Zweck des Verhinderns, dass die Tinte verdampft wird, intakt gelassen wird, ansteigt, möglich sein, für die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Tinte mit einer Natur, die nur durch Anwendung von thermischer Energie verflüssigt wird, vorzusehen, wie etwa eine Tinte, die als Tintenflüssigkeit entladen wird, indem diese selbst irgendwie verflüssigt wird, wenn die thermische Energie in Übereinstimmung mit Aufzeichnungssignalen gegeben wird, und eine Tinte, welche bereits mit der Verfestigung selbst zur Zeit, wenn diese ein Aufzeichnungsmedium erreicht, begonnen hat. In einem derartigen Fall kann es möglich sein, die Tinte in der Form einer Flüssigkeit oder eines Festkörpers in Aussparungen oder durch Löcher eines porösen Blattes, wie in der Japanischen Veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 54-56847 oder 60-71260 offenbart, zurückzuhalten, um Tinte in der den elektrothermischen Umwandlungselementen zugewandten Position zu halten. In der vorliegenden Erfindung ist das effektivste Verfahren für die verschiedenen Arten von vorstehend erwähnter Tinte dasjenige, das ermöglicht, dass das Filmsiedeverfahren wie vorstehend beschrieben ausgeführt wird.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes, das die folgenden Schritte umfasst: Erhalten eines laminierten Körpers, indem eine Flüssigkeitswegbildungsschicht (2), die Flüssigkeitswege (2b) auf einem metallischen Basisbrett (1) mit Entladungsenergie erzeugenden Elementen (11) darauf bildet, laminiert wird; und Schneiden des erhaltenen laminierten Körpers, um so eine Öffnungsoberfläche (21) zu bilden, und Fertigstellen der Öffnungsoberfläche (21), dadurch gekennzeichnet dass der Schneideschritt und der Fertigstellungsschritt gleichzeitig ausgeführt werden, indem ein Fräswerkzeug verwendet wird, das eine Mehrzahl von verschiedenen Schneidewerkzeugen (32, 33; 42–44; 52–54; 62–66) umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das metallische Basisbrett (1) durch ein Material mit Aluminium oder Kupfer als dessen Hauptkomponente gebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein zweites Basisbrett (3) aus Metall oder Harz auf der Flüssigkeitswegbildungsschicht (2) vorgesehen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das zweite Basisbrett (3) durch ein Material, das als Hauptkomponente wenigstens eines aus Aluminium, Kupfer, Polysulfon, Polyethersulfon, amorphes Polyolefin, Phenolharz, Polyetherimid und Polyphenylensulfid enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Fräswerkzeug mit einer Diamantkante ausgestattet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Schneide- und Fertigstellungsschritte durch einen Scheibenfräser ausgeführt werden, der mit einem Rotationskörper (31; 41), der die Schneidewerkzeuge (32, 33; 42–44; 52–54; 62–66) in verschiedenen Positionen in deren umlaufenden Richtungen hält, und Antriebseinrichtungen zum Antreiben des Rotationskörpers ausgestattet wird; und eines der Werkzeuge (32; 42; 52; 62) mit einer Spitzenkante mit einem größeren Rotationsradius als demjenigen von jedem verbleibenden Werkzeug (33; 43, 44; 53, 54; 63–66) ausgestattet wird, um ein geschnittenes Grübchen (S; U) auf einem Werkstück als einem Schneidewerkzeug zu bilden, während jedes der verbleibenden Werkzeuge eine Seitenkante besitzt, um die Seitenfläche des geschnittenen Grübchens als ein Fertigstellungswerkzeug zu schneiden.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Schneidebreiten der Fertigstellungswerkzeuge (43, 44) des Scheibenfräsers umso größer sind, je weiter diese von dem Schneidewerkzeug (42) entfernt liegen.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Fertigstellungswerkzeuge (53, 54; 63–66) des Scheibenfräsers auf dem Rotationskörper in einem jeweils in der Richtung von jeder Seitenkantenbreite versetzten Zustand gehalten werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Öffnungen (2a) zum Entladen von Tinte in der Öffnungsoberfläche (21) gebildet sind, um den Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf (101a–101d) zu erhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Entladungsenergie erzeugenden Elemente (11) elektrothermisch umwandelnde Elemente sind.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der erhaltene Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf (101a–101d) auf ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät montiert ist, das umfasst: Zuführungseinrichtung (120) zum Zuführen von Signalen zu den Entladungsenergie erzeugenden Elementen (11) des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes (101a-101a); und Beförderungseinrichtung (106) zum Befördern eines Aufzeichnungsmediums (127), um so zu ermöglichen, dass dieses dem Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf (101a-101d) zugewendet wird.