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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes,
der in einem Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungssystem
zum Ablagern von Druckflüssigkeitströpfchen auf
einem Druckmedium eingesetzt wird. Insbesondere bezieht sich die
Erfindung auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
der sogenannten Seitenstrahlbauart, der Druckflüssigkeitströpfchen (oder Tintentröpfchen)
in eine Richtung senkrecht zu seinem Substrat ausgibt, das ein ausgabedruckerzeugendes
Element zum Ausgeben von Flüssigkeit enthält, das
darin eingebaut ist. Die vorliegende Erfindung umfasst einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
der Seitenstrahlbauart, der durch diesen Prozess hergestellt wird.
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Nächstliegender
Stand der Technik
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Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. 234941/1987 offenbart ein typisches Verfahren zum Erzeugen eines
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
der Seitenstrahlbauart durch Verbinden einer Lochplatte, die mittels
Elektroformen eines Substrats erzeugt wird, das ein druckerzeugendes
Element zur Tintenausgabe hat, das darin durch eine strukturierte
Trockenfolie ausgebildet ist. 3(a) ist
eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes der
Seitenstrahlbauart zeigt, der durch dieses Verfahren hergestellt
wird. Insbesondere hat der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf,
der in 3(a) gezeigt ist, ein Substrat 11,
das ein druckerzeugendes Element zur Tintenausgabe 12 darin
hat, das mit einer Lochplatte 15 durch eine Trockenfolie 18 verbunden
ist, um einen Flüssigkeitsdurchgang
auszubilden. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Tintenausgabeauslass,
der über
dem druckerzeugenden Element zur Tintenausgabe 12 vorgesehen
ist. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Blasenkammer,
die an einem Abschnitt vorgesehen ist, an dem der Flüssigkeitsleitungsweg
mit dem Tintenausgabeauslass 16 kommunizierend ist. Das
Substrat 11, das das druckerzeugende Element zur Tintenausgabe 12 hat,
bildet eine Bodenwand der Blasenkammer 17. Die Blasenkammer 17 speichert
darin Tinte. Wenn das druckerzeugende Element zur Tintenausgabe 12 ein
elektrothermisches Wandlerelement hat (oder einen wärmeerzeugenden
Widerstand), wird durch den elektrothermischen Wandlerkörper eine thermische
Energie auf die Tinte in der Blasenkammer 17 aufgegeben,
um eine Zustandsänderung
der Tinte zu verursachen, wobei eine Blase in der Tinte erzeugt
wird, und ein Druck, der durch die Erzeugung der Blase auftritt,
bewirkt, so dass die Tinte in der Blasenkammer 17 durch
den Ausgabeauslass 16 ausgegeben wird.
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Nun besteht in diesem Flüssigkeitsaufzeichnungskopf
ein Fall, in dem eine ungewünschte
Luftblase in die Flüssigkeitsleitung
tritt. Dies tritt hauptsächlich
durch die Ursache auf, dass, wenn die Temperatur der Tinte geändert wird,
in der Tinte gelöste Luft
verdampft, um eine derartige Luftblase in der Tinte auszubilden,
oder die Ursache, dass Außenluft
in der Flüssigkeitsleitung
während
der Zuführung
der Tinte tritt, um eine derartige Luftblase in dem Flüssigkeitsleitungsweg
auszubilden. In dem Fall, in dem das Ausmaß der Luftblasen klein ist,
wird sie zusammen mit der ausgegebenen Tinte nach außerhalb des
Kopfes emittiert. In dem Fall jedoch, in dem die Luftblase zurück bleibt,
während
sie an der Umfangswand des Flüssigkeitsleitungswegs
oder dergleichen anhaftet, wächst
die Luftblase wahrscheinlich, was zu einem negativen Einfluss auf
die Tintenausgabeleistung führt.
Insbesondere, wenn die Luftblase gewachsen ist und in der Blasenkammer
auftritt, bedingt die gewachsene in der Blasenkammer vorhandene
Luftblase wahrscheinlich das Problem, dass sie den Druck absorbiert,
der zum Ausgeben von Tinte von dem Ausgabeauslass eingesetzt wird,
an dem die Tinte von dem Ausgabeauslass in einem fehlerhaften Zustand
ausgegeben wird.
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Insbesondere hat die Blasenkammer 17 des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
Eckabschnitte (20) auf der Seite des Ausgabeauslasses,
an dem der Durchfluss von Tinte wahrscheinlich an den Eckabschnitten
stockt. Wenn die vorstehende eingetretene Luftblase in die Eckabschnitte 20 eintreten sollte,
wie in 3(a) gezeigt ist, bleibt die
eingetretene Luftblase darin, um zu wachsen, wodurch einhergehende
Probleme, wie beispielsweise Erhöhen der
Häufigkeit
des Wiederbefüllens
von Tinte und Ablenken der Richtung eines fliegenden Tintentröpfchen,
dazu führen,
dass sie Verlagerung des auf einem Aufzeichnungsmedium abgelagerten
Tintentröpfchen
verursachen und die Tintenausgabeleistung instabil machen. Des Weiteren
wird, wenn die eingetretene Luftblase, die in den Eckabschnitten verbleibt,
erheblich wachsen sollte, die Tintenausgabeleistung manchmal unmöglich gemacht.
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Die japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen 10940/1992
und 10941/1992 offenbaren einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
der Seitenstrahlbauart, der die wie in 3(b) gezeigte Anordnung
hat, in der keine Trockenfolie verwendet wird, der ein Substrat 11,
das einen wärmeerzeugenden
Widerstand 12 (oder ein druckerzeugendes Element zur Tintenausgabe
hat) und eine Öffnungsplatte 15 hat,
die mit dem Substrat verbunden ist, um eine Flüssigkeitsleitung auszubilden.
Der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf,
der in 3(b) gezeigt ist, ist mit einem
Tintenausgabeauslass 16, der über dem wärmeerzeugenden Widerstand 12 angeordnet ist,
und einer Blasenkammer 17 versehen, die in Verbindung mit
dem Ausgabeauslass 16 ist. Das Substrat 11, das
den tintenwärmeerzeugenden
Widerstand 12 hat, bildet eine Bodenwand der Blasenkammer 17.
Die Blasenkammer 17 hält
darin Tinte. In dem Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf,
der in 3(b) gezeigt ist, wird thermische
Energie auf die Tinte in der Blasenkammer 17 durch den
wärmeerzeugenden
Widerstand 12 aufgegeben, um eine Zustandsänderung
der Tinte zu verursachen, wodurch eine Blase in der Tinte erzeugt
wird, wobei die erzeugte Blase mit der Außenluft in Verbindung ist,
um zu bewirken, dass die Tinte in der Blasenkammer 17 durch den
Ausgabeauslass 16 ausgegeben wird.
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In dem Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf, der
in 3(b) gezeigt ist, tritt Außenluft
möglicherweise
in die Blasenkammer 17 und deshalb verbleibt häufig eine
Luftblase in der Blasenkammer 17 ohne zur Außenseite
emittiert zu werden. Wenn die Luftblase an Eckabschnitten 20 der
Blasenkammer 17 anhaftet, wird ein Ausgabevolumen selber
verändert, so
dass der resultierende Druck durch Unebenheit und Streifen begleitet
wird. Wenn die Luftblase in den Eckabschnitten 20 verbleiben
sollte, ebenso wie in dem in 3(a) gezeigten
Fall, gehen damit Probleme einher, dass die Frequenz des Wiederbefüllens von
Tinte verringert wird und die Richtung für ein fliegendes Tintentröpfchen abgelenkt
wird, was zu einer Verursachung einer Verlagerung des auf einem
Aufzeichnungsmedium abgelagerten Tintentröpfchens führt und die Tintenausgabeleistung
instabil macht. Des Weiteren tritt, wenn die Tinte in den Eckabschnitten 20 nicht
fließt,
Resttinte auf, was mit einem Problem einhergeht, dass die Tintenausgabeleistung
instabil gemacht wird.
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Die vorstehend beschriebenen Probleme werden
erheblich, wenn die Größe eines
auszugebenden Tintentröpfchens
verringert wird, um die Bedingungen, um ein hoch auflösendes Bild
zu schaffen, zu erfüllen.
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Daher ist jeglicher herkömmliche
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
der Seitenstrahlbauart dahingehend problematisch, dass die Eckabschnitte, die
an einer oberen Position der Blasenkammer vorhanden sind, derartige
negative Einflüsse
wie auf die vorstehend beschriebene Tintenausgabeleistung mit sich
bringen. In dem Stand der Technik kann keine geeignete Art und Weise
zum effektiven Herstellen eines gewünschten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
der Seitenstrahlbauart ohne Eckabschnitte in der Blasenkammer gefunden
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung zielt auf
Eliminieren der vorstehenden Probleme, die in dem Stand der Technik
gefunden werden, und auf Vorsehen eines gewünschten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
der Seitenstrahlbauart, der ein stabiles Tintenausgeben sogar in
dem Fall des Ausführens
von Aufzeichnen mittels Ausgeben feiner Tintentröpfchen sicherstellt.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht,
den Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
der Seitenstrahlbauart effizient herzustellen.
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Ein typisches Ausführungsbeispiel
des Verfahrens zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
der Seitenstrahlbauart (nachstehend als Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
bezeichnet) wie in Anspruch 1 ausgeführt, hat die Schritte:
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- (a) Vorsehen eines Substrats für einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf,
der mit einem wärmeerzeugenden
Widerstand versehen ist,
- (b) Ausbilden einer thermoplastischen Harzschicht auf dem Substrat,
die lösbar
ist,
- (c) Unterziehen der thermoplastischen Harzschicht auf dem Substrat
einer Strukturbehandlung, um eine Tintenleitungsstruktur in einem
Zustand zu bilden, dass der wärmeerzeugende
Widerstand an dem Boden der Tintenleitungsstruktur angeordnet ist,
während
sie durch die Tintenleitungsstruktur bedeckt wird,
- (d) Unterziehen der Tintenleitungsstruktur einer Wärmebehandlung
bei einer höheren
Temperatur als dem Schmelzpunkt der thermoplastischen Harzschicht,
die die Tintenleitungsstruktur ausbildet, um Ecken der Tintenleitungsstruktur
in eine gerundete Tintenleitungsstruktur abzurunden,
- (e) Ausbilden einer Harzbeschichtungsschicht auf dem Substrat,
das die gerundete Tintenleitungsstruktur darauf hat,
- (f) Ausbilden eines Tintenausgabeauslasses an einem Abschnitt
der Harzbeschichtungsschicht, der sich genau über dem Wärme erzeugendem Widerstand
befindet, und
- (g) Eluieren der gerundeten Tintenleitungsstruktur, die durch
die thermoplastische Harzschicht gebildet wird, um eine Tintenleitung
auszubilden, die in Verbindung mit dem Tintenausgabeauslass ist.
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Dieses Verfahren ermöglicht einen
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf,
wie in Anspruch 3 definiert, effizient herzustellen, der eine Blasenkammer ohne
derartige Ecken, wie sie in dem herkömmlichen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
gefunden werden, und in dem derartige Nachteile, die auf die Tintenausgabeleistung
durch die eingetretene Luftblase wirken, die im herkömmlichen
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
gefunden werden, merkbar verringert sind. Zusätzlich ist die Lochplatte in
der Nähe des
Ausgabeauslasses verhältnismäßig dünn, aber ist
fortschreitend dicker gemacht, wenn sie von dem Ausgabeauslass entfernt
ist, und deswegen ist die Festigkeit der Lochplatte in der Nähe des Ausgabeauslasses
merklich verbessert.
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Nachstehend bedeutet der Begriff
Ausgabeauslass in der vorliegenden Erfindung eine Öffnung,
die an der äußersten
Fläche
angeordnet ist, durch die Tinte ausgegeben wird. Der Begriff Flüssigkeitsleitung
(oder Tintenleitung) bedeutet ein Kanal, der sich von dem Tintenzuführanschluss
durch den Ausgabeauslass erstreckt. Die Blasenkammer korrespondiert
mit einem Teil der Flüssigkeitsleitung
(oder der Tintenleitung) und sie stellt eine kleine Kammer dar,
die den Wärme
erzeugenden Widerstand an ihren Bodenabschnitt und eine Öffnung hat,
die mit dem Ausgabeauslass ihres Dachabschnitts verbunden ist und
durch die Wand umgrenzt ist, die die Flüssigkeitsleitung (oder die
Tintenleitung) ausbildet.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische schräge
Ansicht, die ein Beispiel eines Substrats für einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
darstellt, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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2(a) bis 2(f) sind schematische Ansichten zum Erläutern von
Herstellungsschritten eines Ausführungsbeispiels
eines Verfahrens für
die Herstellung eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3(a) ist
eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
darstellt.
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3(b) ist
eine schematische Schnittansicht, die eine weiteres Beispiel eines
herkömmlichen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
darstellt.
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4 ist
eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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5 ist
eine schematische Ansicht, die ein Beispiel der Form einer Blasenkammer
eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
gemäß der Vorliegenden
Erfindung darstellt.
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6 ist
eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel der Form einer
Blasenkammer eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG UND BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die vorliegende Erfindung erfüllt die
vorstehenden Aufgaben. Insbesondere dient die vorliegenden Erfindung
dazu, einen hoch zuverlässigen
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf,
der frei von den vorstehend in dem Stand der Technik gefundenen Problemen
ist, und ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, den Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf effizient
herzustellen.
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Die vorliegende Erfindung liegt prinzipiell
in einem Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes,
der eine Tintenleitung, die eine Blasenkammer hat, die mit einem
Ausgabeauslass verbunden ist, und einen Wärme erzeugenden Widerstand
zum Erzeugen von Energie hat, die zum Ausgeben von Tinte vom dem
Ausgabeauslass verwendet wird, wobei das Verfahren die Schritte hat:
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- (a) Vorsehen eines Substrats für einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf,
der mit einem Wärme
erzeugendem Widerstand versehen ist,
- (b) Ausbilden einer thermoplastischen Harzschicht auf dem Substrat,
die lösbar
ist,
- (c) Unterziehen der thermoplastischen Harzschicht auf dem Substrat
einer Strukturbehandlung, um eine Tintenleitungsstruktur in einem
Zustand zu bilden, dass der Wärme
erzeugenden Widerstand an dem Boden der Tintenleitungsstruktur angeordnet
ist, während
sie durch die Tintenleitungsstruktur bedeckt ist,
- (d) Unterziehen der Tintenleitungsstruktur einer Wärmebehandlung
bei einer höheren
Temperatur als dem Schmelzpunkt der thermoplastischen Harzschicht,
die die Tintenleitungsstruktur bildet, um Ecken der Tintenleitungsstruktur
in eine gerundete Tintenleitungsstruktur abzurunden,
- (e) Ausbilden einer Harzbeschichtungsschicht auf dem Substrat,
das die gerundete Tintentleitungsstruktur darauf hat,
- (f) Ausbilden eines Tintenausausgabeauslasses an einem Abschnitt
der Harzbeschichtungsschicht, der sich genau über dem Wärme erzeugendem Widerstand
befindet, und
- (g) Eluieren der gerundeten Tintenleitungsstruktur, die durch
die thermoplastische Harzmaterialschicht gebildet wird, um eine
Tintenleitung auszubilden, die in Kommunikation mit dem Tintenausgabeauslass
ist.
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Nachstehend wird die vorliegende
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine schematische schräge
Ansicht, die ein Beispiel eines Substrats für einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
darstellt, das für
die Herstellung eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 ein Substrat für einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf,
das Bezugszeichen 2 einen Wärme erzeugenden Widerstand,
der Energie erzeugen kann, die zum Ausgeben von Tinte verwendet
wird, und das Bezugszeichen 3 einen Tintenzuführanschluss,
der ein Durchgangsloch hat, das in der Form einer langen Nut ausgebildet
ist.
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In dem Substrat 1, das in 1 gezeigt ist, ist der Tintenzuführanschluss 3 in
einem mittlerem Bereich einer Fläche
des Substrats angeordnet und eine Vielzahl von Wärme erzeugenden Widerständen 2 sind
beabstandet auf jeder der entgegengesetzten Seiten des Tintenzuführanschlusses 3 angeordnet.
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Ein typisches Ausführungsbeispiel
eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung hat das in 1 gezeigte Substrat
und eine Lochplatte (nicht gezeigt), die eine Leitungswand als eine
Trennwand zum Ausbilden einer Blasenkammer für jeden Wärme erzeugenden Widerstand
auf dem Substrat und eine Vielzahl von Tintenausgabeauslässen. Dieser
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
hat die in 4 gezeigte
Anordnung.
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4 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B' in 1 in Bezug auf das Substrat.
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In 4 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 ein Substrat für einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf,
das Bezugszeichen 2 einen Wärme erzeugenden Widerstand,
das Bezugszeichen 3 einen Tintenzuführanschluss, das Bezugszeichen 5 eine Lochplatte,
das Bezugszeichen 6 einen Tintenausgabeauslass und das
Bezugszeichen 7 eine Blasenkammer.
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In 4 ist
die Flüssigkeitsleitungswand
integral mit der Lochplatte ausgebildet. Aber diese könnten getrennt
ausgebildet sein.
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Hierin wird die Beschreibung der
Form der Blasenkammer gemacht, die ein prinzipielles Merkmal der
vorliegenden Erfindung ist.
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In dem in Fig.
4 gezeigten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
hat die Flüssigkeitsleitungswand der
Blasenkammer 7 eine gerundete Form ohne Ecke und erstreckt
sich von einem Eckabschnitt des Tintenausgabeauslasses 6 auf
der Seite der Flüssigkeitsleitung
zu dem Substrat 1. Durch Ausführen der Flüssigkeitsleitungswand der Blasenkammer 7 in
einer derartigen gerundeten Form ohne Ecken, wird die Blasenkammer
so, dass sie im Wesentlichen frei von einem Abschnitt ist, an dem
die Tinte stockt, und daher wird, wenn eine Luftblase von Außen in die
Blasenkammer eintreten sollte, die eingetretene Luftblase kaum in
der Blasenkammer wachsen. Dadurch wird effektiv verhindert, dass
die in dem Stand der Technik gefundenen vorstehenden Probleme auftreten.
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Nachstehend erfolgt die Beschreibung
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung, das ermöglicht,
einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
zu erzeugen, der eine derartige vorstehend beschriebene Anordnung
hat.
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Wie vorstehend beschrieben ist, ist
das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung, die Herstellung eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
durch Ausbilden einer strukturierten Harzschicht, die Ecken hat
und in der Form einer Tintenleitung eluiert werden kann, die eine
Struktur auf einem Substrat für
einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf ausbildet,
Ausbilden einer Harzbeschichtungsschicht, die als ein Tintenleitungsbestandteil
auf dem Substrat dienen kann, so dass sie eine strukturierte Harzschicht
bedeckt und die strukturierte Harzschicht eluiert, die Ecken enthaltene
Harzschicht in eine gerundete, strukturierte Harzschicht ohne Ecken umgewandelt
wird, wodurch eine eckenfreie Blasenkammer ausgebildet wird. Die
Ausbildung der eckenfreien gerundeten strukturierten Harzschicht
kann zum Beispiel auf eine Art und Weise ausgeführt werden, bei der die beginnende
Harzschicht zum Ausbilden der strukturierten Harzschicht, die eluiert
werden kann, aus thermoplastischen Harz ausgebildet wird, die thermoplastische
Harzschicht in eine Tintenleitung strukturiert wird, die eine Struktur
ausbildet, die Ecken hat, und die strukturierte thermoplastische Harzschicht
einer Wärmebehandlung
bei einer höheren
Temperatur unterzogen wird, als dem Schmelzpunkt der thermoplastischen
Harzschicht, die die strukturierte thermoplastische Harzschicht
ausbildet.
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Für
die Wärmebehandlungstemperatur
ist es in diesem Fall wichtig, gesteuert zu werden, so dass die
Ecken der strukturierten thermoplastischen Harzschicht, ohne Ausbilden
eines Vorsprungsabschnitts an der strukturierten thermoplastischen
Harzschicht auszubilden, gerundet werden können. Zu diesem Zweck ist es
gewünscht,
dass die Wärmebehandlung für die strukturierte
thermoplastische Harzschicht bei einer Temperatur von +10°C bis +40°C höher als
der Schmelzpunkt der thermoplastischen Harzschicht ausgeführt wird,
die die strukturierte thermoplastische Harzschicht bildet.
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In der vorliegenden Erfindung wird
die thermoplastische Harzmaterialschicht aus einen thermoplastischen
Harz ausgebildet, das eluiert werden kann, das aus der Gruppe bestehend
aus Polymethylisopropenylketon und einem Novolak-positiv-Resist ausgewählt ist.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
zum Herstellen eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
kann zum Beispiel gemäß den in 2(a) bis 2(f) gezeigten
Abläufen
ausgeübt
werden.
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In 2(a) bis 2(f) bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein
Substrat, das mit einer Vielzahl von Wärme erzeugenden Widerständen 2 für einen
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
versehen ist. Dieses Substrat ist das gleiche, wie das das in 1 gezeigt ist. Insbesondere
stimmt die Schnittansicht des Substrats 1, die in 2(a) bis 2(f) gezeigt
wird, mit einer Schnittansicht entlang der Linie A-A' in 1 überein.
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Das Bezugszeichen 4 bezeichnet
eine thermoplastische Harzmaterialschicht, das Bezugszeichen 5 eine
Harzbeschichtungsschicht, das Bezugszeichen 6 einen Tintenausgabeauslass
und das Bezugszeichen 7 eine Blasenkammer.
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In dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
werden die nachstehenden Schritte ausgeführt.
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In einem ersten Schritt, wie in 2(a) gezeigt ist, ist auf einem Substrat 1,
das mit einer Vielzahl von Wärme
erzeugenden Widerständen 2 versehen
ist, eine thermoplastische Harzschicht 4 ausgebildet, die
in einem Lösungsmittel,
wie beispielsweise einer starken alkalischen Lösung oder einem organischen
Lösungsmittel,
gelöst
werden kann. Dann wird, wie in 2(b) gezeigt
ist, die thermoplastische Harzschicht 4, die auf dem Substrat
ausgebildet ist, einer Strukturbehandlung auf eine herkömmliche
Art und Weise unterzogen, um eine Tintenleitungsstruktur auszubilden,
die einen rechtwinkligen Querschnitt mit Ecken für jeden Wärme erzeugenden Widerstand 2 in
einem Zustand hat, in dem der Wärme
erzeugende Widerstand an dem Boden der Tintenleitungsstruktur angeordnet
ist, während
er durch die Tintenleitungsstruktur komplett abgedeckt wird.
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In einem zweiten Schritt werden die
Tintenleitungsstrukturen, die jeweils durch die thermoplastische
Harzschicht 4 gebildet werden, einer Wärmebehandlung bei einer höheren Temperatur
als dem Schmelzpunkt der thermoplastischen Harzschicht unterzogen.
Insbesondere wird, zum Beispiel in dem Fall, in dem die thermoplastische
Harzschicht als die Tintenleitungsstruktur aus einem Polymethylisopropenylketon
aufgebaut ist, die Wärmebehandlung
bei einer höheren
Temperatur (z. B. 120°C)
als die Wärmeverformungstemperatur
(100°C)
des Polymethylisopropenylketon ausgeführt. Dadurch wird jede rechtwinklig
geformte Tintenleitungsstruktur in eine gerundete Tintenleitungsstruktur
ohne Ecken umgewandelt, wie in 2(c) gezeigt
ist.
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In einem dritten Schritt wird, wie
in 2(d) gezeigt ist, eine Harzbeschichtungsschicht 5 auf
dem Substrat 1 ausgebildet, so dass die gerundeten Tintenleitungsstrukturen,
die auf dem Substrat angeordnet sind, komplett bedeckt werden. In
diesem Fall wird die Harzbeschichtungsschicht 5 aus einem
Harz ausgebildet, das in dem vorstehenden Lösungsmittel zum Eluieren der
thermoplastischen Harzschicht 4 nicht gelöst werden
kann.
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In einem vierten Schritt wird, wie
in 2(e) gezeigt ist, ein Tintenausgabeauslass 6 genau über jedem
Wärme erzeugenden
Widerstand 2 ausgebildet, so dass er durch die Harzbeschichtungsschicht 5 passt,
um die gerundete Tintenleitungsstruktur 4 zu erreichen,
unter der der Wärme
erzeugende Widerstand 2 angeordnet ist.
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Die Ausbildung des Tintenausgabeauslasses 6 kann
durch eine herkömmlicher
Perforierungsart mittels Ätzen
mit O2-Plasma-
oder Excimerlaser oder durch ein herkömmliches Photolithographie-Verfahren,
das ultraviolette (UV) Strahlen oder Tief-UV-Strahlen einsetzt,
ausgeführt
werden. In diesem Fall, in dem die Ausbildung des Tintenausgabeauslasses
durch das Photolithographie-Verfahren ausgeführt wird,
ist es gewünscht,
dass die Harzbeschichtungsschicht durch ein lichtempfindliches Negativ-Harz
der ausgebildet wird, das in dem vorstehenden Lösungsmittel zum Eluieren der
thermoplastischen Harzschicht 4 nicht gelöst werden
kann.
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In einem fünften Schritt wird, wie in 2(f) gezeigt ist, jede der gerundeten
Tintenleitungsstrukturen, die durch die thermoplastische Harzschicht 4 gebildet
sind, eluiert, indem das vorstehende Lösungsmittel (eine starke alkalische
Lösung
oder ein organisches Lösungsmittel)
verwendet wird, um eine Tintenleitung und eine Blasenkammer 7 in
Bezug auf jeden Wärme
erzeugenden Widerstand 2 auszubilden. Die Blasenkammer 7 stellt
hierbei eine kleine Kammer dar, die den Wärme erzeugenden Widerstand
an ihrem Bodenabschnitt und eine Öffnung hat, die mit den Tintenausgabeauslass 6 an
ihrem Dachabschnitt verbunden ist.
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In dieser kleinen Kammer, als die
Blasenkammer 7, wird darin eingeführte Tinte durch den Wärme erzeugenden
Widerstand 2 erwärmt,
um eine Blase zu erzeugen und Tinte wird durch den Tintenausgabeauslass 6 in
der Form eines Tintentröpfchen ausgegeben,
wobei das Tintentröpfchen
fliegt, um auf einem Aufzeichnungsmedium abgelagert zu werden, das
ausserhalb des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
positioniert ist, um mit dem Tintenausgabeauslass übereinzustimmen,
wodurch ein Bild auf dem Aufzeichnungsmedium ausgebildet wird.
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Nach Vervollständigung des fünften Schritts wird
eine Anschlusstafel (nicht gezeigt) zum Antreiben der Wärme erzeugenden
Widerstände 2 elektrisch
mit dem in Schritt 5 Erhaltenem verbunden. Dadurch wird ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf erhalten.
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Jetzt kann die Ausbildung des Tintenzuführanschlusses 3,
der in 1 gezeigt ist,
der ebenso als eine Öffnung
dient, durch die Tinte in den Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
eingeführt
wird, durch eine geeignete Lochungseinrichtung, solange ein genutetes
Loch auf dem Substrat 1 ausgebildet werden kann, das als
der Tintenzuführanschluss 3 dienen kann,
ausgeführt
werden. Als eine derartige Lochungseinrichtung kann z. B. eine mechanische
Lochungseinrichtung, wie beispielsweise Bohren, eine Locherzeugungseinrichtung,
die Lichtenergie, wie beispielsweise einen Laser, einsetzt, und
eine Lochungseinrichtung mittels chemischen Ätzen genannt werden. Es ist
möglich,
den Tintenzuführanschluss
auf dem Substrat vorhergehend auszubilden. Alternativ kann die Ausbildung
des Tintenzuführanschlusses
nach dem die Düsenabschnitte,
wie beispielsweise die Tintenleitung, Tintenausgabeauslässe und
dergleichen ausgebildet worden sind, ausgeführt werden.
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Bei dem so hergestellten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
sind die Tintenleitungen und die Blasenkammer 7 im Wesentlichen
frei von einem Abschnitt, an dem der Fluss der Tinte stockt. Daher
gibt es bei Betätigen
des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes,
um Tintentröpfchen
auszugeben, wodurch Aufzeichnen eines Bildes auf einem Aufzeichnungsmedium
ausgeführt
wird, sogar wenn eine ungewünschte
Luftblase in die Tintenleitungen oder/und Blasenkammern eintreten
sollte, keine Gelegenheit für
die Luftblase darin zu bleiben. Und bei Ausgeben von Tinte durch
die Tintenausgabeauslässe
wird die Tinte in den Tintenleitungen und der Blasenkammer gezwungen,
sich gleichmässig
zu den Tintenausgabeauslässen
durch Wirkung eines bei der Erzeugung der Blasen erzeugten Drucks
zu bewegen, und wird durch die Tintenausgabeauslässe wie gewünscht ohne Verursachen eines
Abfalltintenrests effizient ausgegeben.
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Die vorliegende Erfindung ist am
vorteilhaftesten, wenn sie in einem Aufzeichnungskopf eingesetzt
wird, in dem ein Flüssigkeitsstrahlsystem
verwendet wird, das in den japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen
Nr. 10940/1992 beschrieben ist. Diese Druckschriften beschreiben
eine Tintenausgabeart, bei der ein Antriebssignal, das mit einer Aufzeichnungsinformation
korrespondiert, zu einem elektrothermischen Wandlerkörper (einem
Wärme erzeugenden
Widerstand) zugeführt
wird, um zu bewirken, dass der elektrothermische Wandlerkörper eine
thermische Energie zum Verursachen eines plötzlichen Temperaturanstiegs
jenseits des Kernsiedens der Tinte erzeugt, wodurch eine Blase in
der Tinte erzeugt wird, gefolgt durch Verbinden der Blase mit der
Außenluft,
wodurch ein Tintentröpfchen
ausgegeben wird. Wenn die vorliegende Erfindung in diesem Fall eingesetzt
wird, kann das Volumen und die Geschwindigkeit des ausgegebenen
Tintentröpfchens
gewünscht
stabilisiert werden und es kann ein hoch qualitatives aufgezeichnetes
Bild erhalten werden.
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Des Weiteren wird, wenn die vorliegende
Erfindung in dem Fall des Ausbildens einer Tintenleitungswand und
einer Lochplatte gleichzeitig durch Ausbilden auf einer Harzschicht,
die eluiert werden kann, eine Harzbeschichtungsschicht durch ein
Lösungsmittelbeschichtungsverfahren,
wie es in der japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 286149/1994 beschrieben ist, ein ausgeprägter Vorteil geschaffen, indem
dass die ausgebildete Harzbeschichtungsschicht nicht der unebenen
Fläche
folgt, die durch die Harzschicht und das Substrat verursacht wird,
und daher kann die Ausbildung einer gewünschten Ausgabeauslassfläche erhalten
werden, die eine verbesserte Ebenheit der Fläche der Harzbeschichtungsschicht
hat.
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Des Weiteren ist zusätzlich,
wenn die vorliegende Erfindung in einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
der Seitenstrahlbauart angewandt wird, in dem Tinte in eine Aufwärtsrichtung über dem
elektrothermischen Wandlerkörper
ausgegeben wird, ein ausgesprochener Vorteil vorgesehen, indem dass
die Lochplatte in der Nähe
des Ausgabeauslasses verhältnismässig dünn ist,
aber fortschreitend dicker gemacht ist, wenn sie entfernt von dem
Ausgabeauslass ist, und daher wird die Festigkeit der Lochplatte in
der Nähe
des Ausgabeaulasses merklich verbessert.
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Unabhängig davon ist die vorliegende
Erfindung in der Herstellung eines hoch zuverlässigen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
der Vollzeilenbauart effektiv, der Aufzeichnung über die gesamte Breite eines
Aufzeichnungsmediums gleichzeitig ausführen kann.
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Des Weiteren sind die Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe, die
gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt werden, angesichts ihrer Tintenausgabeleistung
nicht schwankend. Daher ist die vorliegende Erfindung in der Herstellung
eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
der Bauart für
Farbe effektiv. Der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
der Bauart für
Farbe kann eine Anordnung haben, in der eine Vielzahl von Farben
integriert sind, oder eine Anordnung, die eine Vielzahl von Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe hat.
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Nachstehend wird die vorliegende
Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben.
Es sollte verstanden werden, dass diese Beispiele nur zum Zwecke
der Veranschaulichung und nicht zur Beschränkung des Umfangs der vorliegenden
Erfindung gedacht sind.
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Beispiel 1
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In diesem Beispiel wurde gemäß den Herstellungsabläufen, die
in 2(a) bis (f) gezeigt
sind, ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
hergestellt, der die in 4 und 2(f) gezeigte Anordnung hat und eine Vielzahl
von Blasenkammern hat, die wie in 5 gezeigt
geformt sind. 5 ist
eine schematische Schnittansicht, die eine Ebene darstellt, die
Tintenleitungen inklusive Blasenkammern enthält, die horizontal zu dem Substrat
ist.
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Der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
ist wie nachstehend beschrieben hergestellt worden.
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- (1). Es ist ein aus Silizium gefertigtes Substrat 1 geschaffen,
das ein langes nutähnlich
geformtes Durchgangsloch als einen Tintenzuführanschluss 3 hat,
der an einem mittleren Abschnitt seiner Fläche ausgebildet ist, und eine
Vielzahl von aus Tantalnitrid gefertigten Wärme erzeugenden Widerständen 2 hat,
die mit einem gleichen Abstand beabstandet auf jeder der entgegengesetzten
Seiten des Tintenzuführanschlusses 3 angeordnet
sind.
- (2). Auf der Fläche
des Substrats 1 ist eine Beschichtungsflüssigkeit,
die Polymethylisopropenylketon enthält, in einer Menge aufgetragen
worden, um eine Dicke von 30 μm
mittels einem herkömmlichen
Eintauchbeschichtungsverfahren, das durch Trocknen gefolgt ist,
zu schaffen. Hierdurch wurde eine 30 μm dicke Harzschicht 4 ausgebildet,
die auf dem Substrat 1 eluiert werden kann, wie in 2(a) gezeigt ist.
- (3). Die Harzschicht 4, die auf dem Substrat 1 ausgebildet
ist, wurde einer Strukturbehandlung durch ein herkömmliches
Photolithographieverfahren unterzogen, in dem eine Strukturmaske
verwendet wurde, um eine Vielzahl von Tintenleitungsstrukturen auszubilden,
so dass einer der Wärme
erzeugenden Widerstände 2 an
dem Boden einer der Tintenleitungsstrukturen positioniert ist, während er
durch die Tintenleitungsstruktur komplett bedeckt ist.
- (4). Jede der somit ausgebildeten Tintenleitungsstrukturen wurde
einer Wärmebehandlung
bei ungefähr
120°C für 20 Minuten
ausgesetzt, um sie in eine gerundete Tintenleitungsstruktur umzuwandeln.
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Danach wurde auf die Fläche des
Substrats 1, das die gerundete Tintenleitungsstruktur darauf hat,
eine Beschichtungsflüssigkeit,
die aus einem Bisphenol A Epoxydharz mit einem hinzugefügten lichthärtenden
Katalysator SP-170 (hergestellt durch ADEKA Kabushiki Kaisha) besteht,
durch einen herkömmlichen
Schleuderbeschichtungsprozess, dem Trocknen folgt, aufgetragen.
Dadurch wurde eine Harzbeschichtungsschicht 5 ausgebildet,
so dass die gerundete Tintenleitungsstruktur vollständig bedeckt wird,
die auf dem Substrat angeordnet ist.
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- (5). Eine Zahl von Öffnungen
mit einem Durchmesser von 20 μm,
die als Tintenausgabeauslässe 16 dienen,
wurden an jeweiligen Abschnitten der Harzbeschichtungsschicht 5,
die jeweils genau über
einem der Wärme
erzeugenden Widerstände 2 bei
einer Anordnungsdichte von 600 d.p.i. angeordnet sind, so dass jede Öffnung durch
die Harzbeschichtungsschicht passiert, um eine der gerundeten Tintenleitungsstrukturen
zu erreichen, und durch ein herkömmliches
Photolithographieverfahren ausgebildet, das UV-Strahlen einsetzt.
In diesem Fall könnte
die Harzbeschichtungsschicht adäquat
durch die Strahlung der UV-Strahlen gehärtet werden. Um die Harzbeschichtungsschicht 5 ausreichend
zu härten,
wurde die Beschichtungsschicht, an der die Öffnungen ausgebildet wurden,
einer Wärmebehandlung
bei 60°C
für 30
Minuten unterzogen.
- (6). Das in dem vorstehenden Schritt (5) erhaltene Ergebnis
wurde in ein Methyl-Laktat eingetaucht, um die gerundeten Tintenleitungsstrukturen
zu eluieren, gefolgt durch Waschen mit reinem Wasser für ungefähr 10 Minuten
und Trocknen.
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Hierdurch wurde ein Flüssigkeitsaufzeichnungskopf
erhalten.
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Auswertung
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Unter Verwendung des erhaltenen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
wurde Aufzeichnen auf einer Vielzahl von DIN A4 Papieren ausgeführt, indem
eine Tinte bestehend aus 97,4 Gewichtsanteilen reinem Wasser, 15
Gewichtsanteilen von Diethylenglycol, 3 Gewichtsanteilen Isopropylakohol,
0,1 Gewichtsanteilen Lithiumacetat und 2,5 Gewichtsanteilen schwarzem
Farbstoff Lebensmittelschwarz 2 und einer Teststruktur,
die vier durchgehende Ecken und einen durchgehenden schwarzen mittleren
Abschnitt zum Messen der optischen Dichte hat.
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Als Ergebnis wurde, sogar wenn die
Tintenausgabefrequenz (f) auf 10 kHz erhöht wurde, ein Hochqualitätsdruckprodukt
weder mit Streifen noch Unebenheit erhalten.
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Bei jedem der erhaltenen Druckprodukte wurde
die optische Dichte (o.D.) mittels einem Macbeth-Reflektionsdensitometer RD-918 gemessen (hergestellt
durch Macbeth Company). Das gemessene Ergebnis zeigte eine mittlere
optische Dichte von 1,40.
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Vergleichsbeispiel
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Die Abläufe von Beispiel 1 wurden wiederholt,
ausser das die Wärmebehandlung
in dem Schritt (4) nicht ausgeführt
wurde, um hierdurch einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
zu erhalten.
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Unter Verwendung des erhaltenen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
wurde Aufzeichnung auf einer Vielzahl von DIN A4 Papieren auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt. Als Ergebnis wurde ein
erhaltenes Druckprodukt begleitet durch sichtbare Streifen und Unebenheit
erhalten, wenn das Aufzeichnen bei einer Tintenausgabefrequenz von
10 kHz ausgeführt
wurde.
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Bei jedem der erhaltenen Druckprodukte wurde
seine optische Dichte (o.D.) auf die gleiche Weise wie in Beispiel
1 gemessen. Die gemessenen Ergebnisse zeigen eine schlechtere mittlere
optische Dichte von 1,20.
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Beispiel 2
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Gemäß den Abläufen von Beispiel 1 wurde ein
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
hergestellt, der eine wie in 4 und 2(f) gezeigte Anordnung hat und eine Vielzahl
von Blasenkammern hat, die wie in 6 gezeigt
geformt sind. 6 ist
eine schematische Schnittansicht, die eine Ebene darstellt, die
Tintenleitungen inklusive Blasenkammern enthält und die horizontal zu dem
Substrat ist.
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Unter Verwendung des erhaltenen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
wurde Aufzeichnen auf einer Vielzahl von DIN A4 Papieren auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt.
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Als ein Ergebnis wurde, sogar wenn
die Tintenausgabefrequenz (f) auf 10 kHz erhöht wurde, ein Hochqualitätsdruckprodukt
weder mit Streifen noch mit Unebenheit erhalten.
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Bei jedem der erhaltenen Druckprodukte wurde
seine optische Dichte (o.D.) auf die gleiche Weise wie in Beispiel
1 gemessen. Die gemessenen Ergebnisse zeigen eine mittlere optische
Dichte von 1,45, die höher
als die in Beispiel 1 ist.
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Der Grund hierfür wird derart erachtet, dass, da
die Tintenleitungen und Blasenkammern wie in 6 gezeigt geformt sind, eine eingetretene
Luftblase schwerer darin bleibt und kein Tintenrest zum Zeitpunkt
des Tinteausgebens auftritt.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung
ersichtlich ist, werden gemäß der vorliegenden
Erfindung derartige ausgeprägte
Vorteile wie nachstehend beschrieben wird erhalten.
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Bei einem Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf,
der gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt wird, sogar in dem Fall, in dem eine Luftblase
in die Tintenleitungen inklusive der Blasenkammern durch Ausgeben
von Tinte eintreten sollte, verbleibt die eingetretene Luftblase
weder darin noch wächst
darin. Daher führt
der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf eine
stabile Tintenausausgabeleistung aus, ohne die Flugrichtung eines
ausgegebenen Tintentröpfchens abzulenken,
sogar in dem Fall, in dem er bei einer sehr hohen Tintenausgabefrequenz
betrieben wird, wobei immer ein Hochqualitätsdruckprodukt erhalten wird.
Und wenn der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
ohne über
einen langen Zeitraum verwendet zu werden und während dem eine Luftblase in
die Tintenleitung inklusive der Blasenkammern eintreten sollte,
gehalten wird, kann die eingetretene Luftblase leicht und sicher
durch eine Reinigungsbehandlung oder dergleichen entfernt werden,
wobei sichergestellt ist, dass fortlaufend ein Hochqualitätsprodukt erhalten
wird.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht effizient
einen hochzuverlässigen
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
eines Systems herzustellen, in dem eine Blase, die in der Tinte
durch Wirkung einer thermischen Energie erzeugt wird, die durch
den Wärme erzeugenden
Widerstand erzeugt wird, mit der Außenluft verbunden wird, um
Tinte auszugeben. Insbesondere wird in dem Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
die gesamte Tinte in der Blasenkammer in der Form eines gewünschten
Tintentröpfchens
mit einem stabilen Volumen des ausgegebenen Tintentröpfchens
und bei einer stabilen Ausgabegeschwindigkeit erhalten, ohne Resttinte
zu erzeugen und ohne die Flugrichtung des ausgegebenen Tintentröpfchens
abzulenken, wobei durchgehend ein Hochqualitätsdruckprodukt erhalten werden
kann.