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Technisches
Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Drucker
mit Austrag eines Austragsmediums, beispielsweise Tinte, sowie einen
Drucker, bei dem eine als quantitatives Medium bezeichnete Flüssigkeit,
beispielsweise ein Lösungsmittel
und das Austragsmedium gemischt werden. Insbesondere betrifft die
Erfindung einen leistungsfähigen Drukker,
für die
Erzeugung von Bildern hoher Auflösung.
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Hintergrund
der Erfindung
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In den letzten Jahren hat insbesondere
in Büro-
und Geschäftsräumen das
sogenannte "desktop
publishing", d.
h. das Erstellen von Dokumenten unter Verwendung eines Computers,
stark zugenommen, wobei ein verstärkter Bedarf für das Drucken
von nicht ausschließich
Zeichen und Graphiken, sondern auch von natürlichen Farbbildern, wie einer
Fotografie in Verbindung mit Zeichen und Graphiken besteht. Um einen
derartigen Bedarf zu befriedigen, ist es notwendig, ein natürliches
Bild hoher Qualität
unter Wiedergabe von Halbtönen
zu drucken.
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Drucker vom sogenannten "on demand"-Typ sind weit verbreitet.
Dabei handelt es sich um solche, bei denen Tintentröpfchen aus
einer Düse
ausgetragen und auf ein Medium, wie Papier oder einen Film, nur
während
eines Druckprozesses aufgebracht werden. Für derartige Drucker sollen
Grölte
und Kosten reduziert werden.
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Für
den Austrag der Tintentröpfchen
wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen. Die bekanntesten Verfahren
verwenden eine piezoelektrische Vorrichtung oder eine Heizvorrichtung.
Das Erstere ist ein Verfahren zum Austrag von Tinte durch Anlegen
eines durch die Verformung der piezoelektrischen Vorrichtung erzeugten
Druckes auf die Tinte. Das Letztere ist ein Verfahren zum Austrag
von Tinte durch den Verdampfungsdruck, welcher in der zum Sieden
erhitzten Tinte durch die Heizvorrichtung erzeugt wird.
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Es wurden auch verschiedene Verfahren
zur Wiedergabe der erwähnten
Halbtöne
durch Verwendung des Druckers vom "on demand"-Typ, welcher das erwähnte Tintentröpfchen austrägt, vorgeschlagen.
Im ersten Verfahren wird die Spannungshö he oder Pulsweite des an der
piezoelektrische Vorrichtung oder Heizvorrichtung anliegenden Spannungspulses
verändert,
um die Größe des auszutragenden
Tröpfchens
zu steuern und den Durchmesser des gedruckten Punktes zu verändern.
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Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil,
dass bei einer zu starken Herabsetzung des an der piezoelektrischen
Vorrichtung oder Heizvorrichtung angelegten Spannungsniveaus, der
Tintenaustrag nicht mehr erfolgt. Entsprechend ist der minimale
Tröpfchendurchmesser
begrenzt, wodurch die Anzahl der darstellbaren Abstufungsschritte
erniedrigt wird und die Wiedergabe von Strukturen geringer Dichte
nicht mehr möglich
ist. Das heißt,
dieses Verfahren ist für
den Ausdruck eines Naturbildes unzureichend.
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Ein zweites Verfahren verändert nicht
den Punktdurchmesser, sondern verwendet einen Pixel, welcher aus
einer Matrix von z. B. 4 × 4
Punkten zusammengesetzt ist. Die Ausgabe von Abstufungen auf Grundlage dieser
Matrix wird durch Verwendung eines sogenannten "Dither"-Verfahrens realisiert. In diesem Fall
ist es möglich
17 Abstufungsschritte darzustellen.
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Dieses Verfahren hat jedoch ebenfalls
einen Nachteil. Wenn beispielsweise ein Ausdruck mit der gleichen
Punktdichte wie im ersten Verfahren erfolgen soll, so wird die Auflösung auf
1/4 des ersten Verfahrens reduziert und nur ein grobes Bild erhalten.
Das heilst, dieses Verfahren ist für den Ausdruck eines Naturbildes ebenfalls
unzureichend.
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Um diese Nachteile auszuschließen schlugen
die Erfinder der vorliegenden Erfindung einen Drucker vor, bei dem
die Tinte beim Austrag mit einem Verdünner vermischt wird, so dass
die Konzentration des ausgetragenen Tintentröpfchens verändert wird, wodurch es ermöglicht wird,
die Konzentration eines gedruckten Punktes zu steuern. Dadurch ist
der Drucker in der Lage ein Naturbild ohne Verschlechterung der
Auflösung auszudrucken.
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Ein derartiger Drucker umfasst einen
Druckkopf mit einer ersten Düse,
in den ein Austragsmedium eingeleitet wird und einer zweiten Düse, welche
benachbart zur ersten Düse
angeordnet ist und in die ein quantitatives Medium eingeleitet wird,
so dass eine vorbestimmte Menge des quantitativen Mediums aus der
zweiten Düse
zu der ersten Düse
hinübersickert,
um mit dem Austragsmedium im Bereich einer Öffnung der ersten Düse vermischt
zu werden; das Austragsmedium wird aus der ersten Düse gemeinsam
mit dem mit dem quantitativen Medium vermischten Austragsmedium
aus der ersten Düse
herausgedrückt;
und das quantitative Medium und das Austragsmedium werden in eine
Richtung ausgetragen, welche in einer Ebene liegt, welche durch
die erste und die zweite Düse
bestimmt wird. In einem derartigen Drucker ist es möglich, durch Änderung der
Menge des quantitativen Mediums, welches entweder Tinte oder Verdünner ist,
das Mischungsverhältnis der
Tinte und des Verdünners
zu verändern,
so dass die Punktkonzentration geändert wird und der Ausdruck eines
Naturbildes ermöglicht
wird. Dabei ist das quantitative Medium entweder Tinte oder Verdünner und
das Austragsmedium das verbleibende Medium.
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Wie beschrieben, ist es bei einem
Drucker, welcher für
den Austrag Tinte mit Verdünner
mischt, notwendig, das Mischungsverhältnis der Tinte und des Verdünners genau
zu steuern, so dass eine genaue Ausgabe eines Abstufungsschrittes
gemäß den Bilddaten
erfolgt. Um das zu erreichen, ist es notwendig, dass die Tinte während eines
Wartezustands, d. h. wenn keine Mischung der Tinte mit dem Verdünner durchgeführt wird,
sicher abgetrennt ist. Wenn die Tinte während des Wartezustands mit
dem Verdünner
in Kontakt ist, so fließt
die Tinte in die Düse,
in welche der Verdünner
eingeleitet wird, während
der Verdünner
in die Düse
fließt, in
welche die Tinte eingeleitet wird. Dies beeinflusst nachteilig das
Mischungsverhältnis
von Tinte und Verdünner
in einem nachfolgend ausgedruckten Punkt, wodurch es unmöglich wird,
eine Abstufung korrekt wiederzugeben und ein Bild hoher Auflösung zu
erhalten.
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Entsprechend ist in einem Drucker,
in welchem für
den Austrag Tinte und Verdünner
vermischt werden, wünschenswert,
dass der Bereich, welcher zwischen der Öffnung der Düse des quantitativen
Mediums und der Öffnung
der Düse
des Austragsmediums liegt, flüssigkeitsabweisend
ist.
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Auch wird bei einem Drucker, welcher
nur Tinte austrägt,
für den
Fall, dass sich die Tinte um die Öffnung der Austragsdüse anlagert,
die Austragsrichtung instabil und es wird schwierig, ein Bild hoher
Auflösung zu
erzeugen. Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn der Bereich um
die Düsenöffnung flüssigkeitsabweisend
ist. Das gleiche gilt für
den erwähnten
Drucker, welcher für
den Austrag Tinte mit Verdünner
mischt.
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Als Materialien mit derartigen flüssigkeitsabweisenden
Eigenschaften können
bei spielhaft Polytetrafluorethylen oder dergleichen genannt werden,
wobei ein derartiges Material wird für den Drucker um die Düsenöffnung des
beschriebenen Drukkers verwendet wird.
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Andererseits wird bei der Herstellung
eines derartigen Druckers die Bildung einer Düse im Allgemeinen mittels eines
Abtragsverfahrens unter Verwendung eines Excimer-Lasers durchgeführt.
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Das oben erwähnte Polytetrafluorethylen
kann jedoch nicht einem Abtragsverfahren mit einem Excimer-Laser
unterworfen werden. Um dem zu begegnen wurde in dem offengelegten
japanischen Patent Hei 6-328698 ein Material offenbart, welches
Licht einer Wellenlänge
des Excimer-Lasers absorbiert und in Polytetrafluorethylen dispergiert
ist, wodurch es möglich
wird, ein Abtragsverfahren mit einem Excimer-Laser zur Erzeugung
einer Düse
durchzuführen.
Wenn jedoch das in dem offengelegten japanischen Patent Hei 6-328698
offenbarte Verfahren angewandt wird, so taucht das Problem auf,
dass entweder die Eigenschaft der Flüssigkeitsabweisung oder die
Verarbeitbarkeit mit einem Excimer-Laser bis zu einem gewissen Grad
geopfert werden muss. Es ist somit schwierig, beide Eigenschaften
gleichzeitig in vollem Ausmaß zu
erhalten.
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Zusätzlich betrifft Dokument JP-A-08-034119
ein Verfahren zur Herstellung einer Tintenstrahldruckkopfplatte
durch schichtweise Anordnung einer Laserbestrahlungsmaske und einer
Harzschicht, bestehend aus Polyimid auf einer Metallschicht und
Bestrahlen jedes Laserbestrahlungsloches der Maske mit Excimer-Laserlicht,
so dass Durchgangslöcher
in der Harzschicht gebildet werden, welche mit Löchern in der Metallschicht
in Verbindung stehen.
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Zudem offenbart Dokument JP-A-04-045950
eine Düsenplatte,
welche durch Einfüllen
eines flüssigen, organischen,
makromolekularen Harzes, wie Polyimid in eine Gussform, welche die
vorbestimmte Form einer Düse
hat, Vulkanisieren des Harzes und Herausnehmen des Harzes aus der
Gussform, erhalten wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Drucker bereitzustellen, welcher
zur Erzeugung eines hochauflösendes
Bildes im Bereich der Düsenöffnung flüssigkeitsabweisend
ist, und der es erlaubt, eine Düse
mittels eines Abtragsverfahrens unter Verwendung eines Excimer-Lasers
zu erzeugen und dadurch eine vorteilhafte Produktivität erzielt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 2 definierten Merkmale
gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den beigefügten
abhängigen
Ansprüchen
dargelegt.
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Mit Hilfe der definierten Merkmale
ist es deshalb möglich,
sowohl die Eigenschaft der Flüssigkeitsabweisung
als auch die Verarbeitbarkeit in einem Abtragsverfahren zu gewährleisten.
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Das heißt, in dem Drucker gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Polyimidpolymer zumindest in einem Bereich der
Düsenöffnung in
der Düsenöffnungsebene
verwendet, wodurch die Flüssigkeitsabweisung im
Bereich der Düsenöffnung sichergestellt
wird. Da das Polyimidpolymer ein Material ist, welches geeignet
ist mittels eines Abtrags mit einem Excimer-Laser verarbeitet zu
werden, ist es möglich,
ein Abtragsverfahren unter Verwendung eines Excimer-Lasers zur Herstellung
der Düse
einzusetzen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen wesentlichen
Bereich eines Druckers gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
welche einen wesentlichen Bereich eines Druckers gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Bildung eines Substrates in einem Herstellungsverfahren eines
Druckkopfes gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Bildung eines Polyimidpolymers in einem Herstellungsverfahren
eines Druckkopfes gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Bildung einer Düse
in einem Herstellungsverfahren eines Druckkopfes gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Anordnung eines Diaphragmas in einem Herstellungsverfahren eines
Druckkopfes gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Präparation
einer Metallplatte, auf die ein Polymerfilm aufgetragen wird, in
einem Herstellungsverfahren eines Druckkopfes gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Bildung eines Polyimidpolymerfilms in dem Herstellungsverfahren
des Druckkopfes gemäß der veränderten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Bildung einer Düse
in dem Herstellungsverfahren eines Druckkopfes gemäß einer
veränderten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen wesentlichen
Bereich eines Druckers gemäß einer
weiteren (zweiten) Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
welche einen wesentlichen Bereich des Druckers gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfah rensschritt
zur Bildung eines Substrates in einem Herstellungsverfahren eines
Druckkopfes gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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13 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Bildung eines Polyimidpolymerfilms in einem Herstellungsverfahren
eines Druckkopfes gemäß der Zweiten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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14 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Bildung von Düsen
in dem Herstellungsverfahren eines Druckkopfes gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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15 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Anordnung eines Diaphragmas in einem Herstellungsverfahren eines
Druckkopfes gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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16 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Präparation
einer Metallplatte, auf die ein Polymerfilm aufgetragen wird, in
dem Herstellungsverfahren eines Druckkopfes gemäß einer abgeänderten
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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17 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Bildung eines Polyimidpolymerfilms in dem Herstellungsverfahren
eines Druckkopfes gemäß einer
abgeänderten
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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18 ist
eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Verfahrensschritt
zur Bildung von Düsen
in dem Herstellungsverfahren eines Druckkopfes gemäß der abgeänderten
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beste Ausführungsform
der Erfindung
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Die Beschreibung befasst sich nun
mit Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
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Zunächst befasst sich die Beschreibung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, mit einem Drucker, welcher nur Tinte
als Austragsmedium austrägt.
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Wie in 1 gezeigt,
weist der Drucker gemäß der ersten
Ausführungsform
einen Druckkopf auf, welcher hauptsächlich aus einer Öffnungsplatte 6 besteht,
auf der eine Düse 1,
eine Tintendruckkammer 2, ein Tintenzulieferdurchgang 3 und
ein Tintenzulieferdurchlass angeordnet sind, wobei sich eine Druckvorrichtung 8 zumindest
an einer der Tintendruckkammer 2 entsprechenden Position
befindet. Außerdem
weist der Drucker eine Antriebseinheit, eine Steuereinheit und andere
Bestandteile auf.
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Die Öffnungsplatte 6 besteht
aus einem Substrat 12 und einem Diaphragma 7.
Das Substrat 12 hat eine erste Einbuchtung 9,
welche die Tintendruckkammer 2 bildet, eine zweite Einbuchtung 10,
welche enger als die erste Einbuchtung 9 ist und den Tintenzulieferdurchgang 3 bildet,
und eine dritte Einbuchtung 11, welche tiefer als die zweite
Einbuchtung 10 ist und den Tintenzulieferdurchlass 4 bildet.
Diese Einbuchtungen werden kontinuierlich auf einer Hauptoberfläche 12a des
Substrates 12 gebildet. Die Düse 1 ist als Durchgangsloch
gebildet, welches sich vom Ende der ersten Einbuchtung 9 durch
eine hintere Oberfläche 12b des
Substrates 12 erstreckt. Alle diese Einbuchtungen sind
mit einem Diaphragma 7 bedeckt.
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Jede dieser Einbuchtungen kann einen
U-förmigen
Querschnitt aufweisen. Die Düse 1 kann
einen kreisförmigen,
elliptischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen, welcher seine
Querschnittsfläche
gegenüber
der hinteren Oberfläche 12b verringert.
Somit dient der Zwischenraum zwischen der siebten Einbuchtung 11 und
dem Diaphragma 7 als Tintenzulieferdurchlass 4;
der Zwischenraum zwischen der zweiten Einbuchtung 10 und
dem Diaphragma 7 dient als Tintenzulieferdurchgang 3;
und ein Zwischenraum zwischen der ersten Einbuchtung 9 und
dem Diaphragma 7 dient als Tintendruckkammer 2.
Diese sind als ein durchgehender Zwischenraum ausgebildet und auch
die Düse 1 schließt sich
kontinuierlich an diesen Raum an. Eine Öffnung 15 ist als
ein Teil des Diaphragmas 7 ent sprechend der dritten Einbuchtung 11 ausgebildet.
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Die Öffnung 15 des Tintenzulieferdurchlasses 4 ist
mit einer Tintenzulieferröhre 16 verbunden,
welche die Tinte aus einem externen Tintenreservoir (nicht abgebildet)
zuliefert.
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Somit wird die Tinte 14 aus
dem externen Tintenreservoir durch die Tintenzulieferröhre 16 zu
dem Tintenzulieferdurchlass 4 geleitet, von wo aus die
Tinte 14 weiter durch den Tintenzulieferdurchgang 3 und
der Tintendruckkammer 2 zu der Düse 1 geliefert wird.
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Zudem ist das Diaphragma 7 als ein
Teileinschnitte aufweisender Bestandteil ausgebildet, so dass der Bereich,
welcher der Tintendruckkammer 2 entspricht, einfach versetzt
werden kann.
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Ferner ist die Druckvorrichtung 8 in
dieser Ausführungsform
eine schichtweise aufgebaute Vorrichtung. Die Druckvorrichtung 8 ist
auf einem Teil des Diaphragmas angeordnet, welcher der Tintendruckkammer 2 entspricht,
so dass die Längsausrichtung
der Druckkammer 8 das Diaphragma 7 senkrecht kreuzt,
während die
Druckvorrichtung 8 durch einen Trägerblock 18 auf der
gegenüberliegenden
Seite fixiert ist.
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Die schichtweise angeordnete piezoelektrische
Vorrichtung, welche die Druckvorrichtung 8 bildet, dehnt
sich aus und zieht sich in Längsrichtung
zusammen, entsprechend dem angelegten Spannungsniveau. Da eine Seite
der Druckvorrichtung 8 durch den Trägerblock 18 fixiert
ist, wird das Diaphragma 7 bei Ausdehnung der Druckvorrichtung 8 in
Richtung des Pfeiles P in der Zeichnung gedrückt und dementsprechend wird auf
die in der Tintendruckkammer 2 enthaltene Tinte 14 ein
Druck ausgeübt,
so dass die Tinte 14 aus der Düse 1 ausgetragen wird.
Der Tintenzulieferdurchgang 3 ist enger als die Tintendruckkammer 2 und
so kann der Fall nicht eintreten, dass eine große Menge an Tinte 14 in
den Tintenzulieferdurchlass 4 zurückfließt.
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Wenn ein Druckvorgang unter Verwendung
des Druckers gemäß der vorliegenden
Ausführungsform ausgeführt wird,
so übt
die Druckvorrichtung 8 einen Druck auf die Tinte 14 in
der Tintendruckkammer 2 aus, so dass die Tinte 14 aus
der Düse 1 auf
ein Aufnahmematerial (nicht abgebildet) ausgetragen wird. Die Abstufung kann
durch Anpassen der Punktgröße oder
durch Verwendung einer Matrix erfolgen.
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Zudem weist in dem Druckkopf des
Druckers gemäß der vorliegenden
Erfindung wie in 2 gezeigt, die Öffnungsplatte 6 zumindest
in der Umgebung der Düse 1 auf
der hinteren Oberfläche 12b des
Substrates 12 einen Polyimidpolymerfilm 19 auf
der Öffnungsebene
der Düse
auf. Wie in 1 gezeigt,
bedeckt bei dem Drukker der vorliegenden Ausführungsform der Polyimidpolymerfilm 19 die
gesamte Fläche
der hinteren Oberfläche 12b.
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Als Polyimidpolymer zur Bildung des
Polyimidpolymerfilms
19 können verschiedene Materialien
verwendet werden. Darunter sind aromatische Polyimide bevorzugt.
Noch vorteilhafter sind Verbindungen, die die folgende Strukturformel
aufweisen:
(wobei n eine ganze Zahl
ist.)
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Darüber hinaus sind auch folgende
Strukturen von Vorteil:
(wobei n eine ganze Zahl
ist.)
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Die erwähnten Polyimidpolymere haben
bevorzugt einen Wasserabsorptionskoeffizienten von 0,5% oder weniger,
wenn sie für
24 Stunden in 23°C
warmes Wasser getaucht werden.
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Zudem wurde das erwähnte Polyimidpolymer
bevorzugt bei einer Temperatur von 180 °C oder darunter polymerisiert.
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Ferner ist das erwähnte Polyimidpolymer
bevorzugt Polyimidsiloxan.
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Ein derartiges Polyimidsiloxan hat
beispielsweise die folgende Strukturformel:
(wobei k, 1, m und n eine
ganze Zahlen sind.)
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Beispielhaft kann auch ein Polyimidsiloxan
der folgenden Strukturformel verwendet werden.
(wobei k, 1, m und n eine
ganze Zahlen sind.)
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Bei diesen Beispielen für Polyimidsiloxane
wird der Teil des aromatischen Kohlenwasserstoffs, welcher an den
Stickstoff der Imidbindung gebunden ist, durch Siloxan ersetzt.
Der Anteil an Silizium in Bezug auf Polyimid liegt bevorzugt zwischen
3 bis 25 Gew.-%.
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Derartige Polyimidpolymere sind beispielsweise
Yupicoat FS-100L (Markenbezeichnung) und Yupifine FP-100 (Markenbezeichnung),
welche von Ube Kosan Co., Ltd. hergestellt werden.
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In dem Drucker gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird der Polyimidpolymerfilm 19 mit flüssigkeitsabweisenden Eigenschaften
zumindest in der Umgebung der Düse 1 des
Druckkopfes gebildet. Entsprechend ist die Flüssigkeitsabweisung in der Umgebung
der Düse 1 gewährleistet,
so dass eine Adhäsion von überflüssiger Tinte
verhindert wird, wodurch die Austragsstabilität verbessert und die Wiedergabe
hochauflösender
Bilder ermöglicht
wird.
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Die Beschreibung befasst sich nun
mit einem Herstellungsverfahren des erwähnten Druckers. Erläutert wird
nur die Herstellung des Druckkopfes. Zunächst wird wie in 3 gezeigt, das Substrat 12 mit
der ersten Einbuchtung 9, der zweiten Einbuchtung 10 und
der dritten Einbuchtung 11 versehen, so dass alle Einbuchtungen
in Richtung der Hauptoberfläche 12a geöffnet sind.
Die erste Einbuchtung
9, die zweite Einbuchtung 10 und
die dritte Einbuchtung 11 weisen die erwähnten Anordnungen
auf und sind so ausgestaltet, dass ein einzelner zusammenhängender
Raum gebildet wird. Dieses Substrat 12 kann mittels eines
Spritzgussverfahrens oder eines Druckgussverfahrens gebildet werden.
Das Material des Substrates 12 kann ein beliebiges Material
sein, welches üblicherweise
für die
Herstellung dieser Art von Druckern verwendet wird. Es ist jedoch vorteilhaft
Polysulfon oder Polyethersulfon zu verwenden.
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Dann wird, wie in 4 gezeigt, der Polyimidpolymerfilm 19 auf
der hinteren Oberfläche 12b des
Substrates 12, d. h. auf der gegenüberliegenden Ebene der Hauptoberfläche 12a gebildet.
Zur Bildung des Polyimidpolymerfilms wird bevorzugt Polyimidsiloxan
mit einem Wasserabsorptionskoeffizienten von 0,4% oder weniger bei
Eintauchen in 23°C
warmes Wasser für
24 Stunden, welches bei einer Temperatur von 180°C oder darunter polymerisiert
wurde, verwendet, um einen Film mit einer Dicke von 10 bis 30 μm zu erhalten.
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Als Polyimidpolymermaterial mit einem
Wasserabsorptionskoeffizienten von 0,4% oder darunter kann beispielsweise
Polyimiddeckschichttinte Yupicoat FS-100L (Markenbezeichnung), hergestellt
von Ube Kosan Co., Ltd., verwendet werden. Diese Polyimiddeckschichttinte
Yupicoat FS-100L (Markenbezeichnung), hergestellt von Ube Kosan,
ist eine Tinte mit einer Viskosität von 220 ± 20 Poise (bei einer Temperatur
von 25°C unter
Verwendung eines Viskosimeters vom E-Typ gemessen). Diese Tinte
wird auf das Substrat 12 durch Siebdruck aufgebracht und
zur Polymerisation erhitzt.
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Als ein Verfahren zum Aufbringen
der Deckschichttinte Yupicoat FS-100L (Markenbezeichnung) hergestellt
von Ube Kosan Co., Ltd. auf das Substrat 12 ist es auch
möglich,
dessen Viskosität
durch Verwendung eines Verdünnungsmittels
(Triethylenglykoldimethylether) vor dessen Anwendung mittels Spin-Coating
zu verringern.
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Die Polyimiddeckschichttinte Yupicoat
FS-100L (Markenbezeichnung), hergestellt von Ube Kosan Co., Ltd,
kann bei einer Temperatur von etwa 160 °C polymerisiert werden, d. h.,
bei einer Temperatur die unterhalb der Temperatur liegt, bis zu
der Polysulfon und Polyethersulfon, welche das Substrat 12 bilden,
hitzebeständig
sind.
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Nachfolgend wird, wie in 5 gezeigt, ein Bearbeitungsapparat
auf Basis eines Excimer-Lasers verwendet, um die Düse 1 als
Durchgangsloch, welches sich vom Ende der ersten Einbuchtung 9 des
Substrates 12 durch das Substrat 12 und den Polyimidpolymerfilm 19 erstreckt,
zu bilden. In dem Drucker gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird das Substrat 12 durch Polysulfon oder Polyethersulfon
gebildet, wobei der Polyimidpolymerfilm 19 aus einem Polyimidpolymer
gebildet wird. Diese Materialien können einem Abtragsverfahren
unter Verwendung eines Excimer-Lasers unterworfen werden. Die Düse 1 wird
somit durch ein Abtragsverfahren unter Verwendung eines Excimer-Lasers
gebildet. Dadurch wird die Herstellung der Düse wesentlich vereinfacht und
die Produktivität
erhöht.
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Da Polysulfon, Polyethersulfon und
Polyimid sich mit einem Excimer-Laser hervorragend abtragen lassen,
kann die Düse 1 ohne
Bildung von Graten oder Spänen
hergestellt werden, wodurch die Anzahl defekter Erzeugnisse verringert
wird. Dadurch wird die Produktausbeute wesentlich erhöht. Gleichzeitig
wird dadurch auch die Produktivität des Druckers gemäß der vorliegenden
Erfindung verbessert.
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Wie in 6 gezeigt,
besteht der nächste
Schritt darin, das Diaphragma 7, welches als Deckmittel
der Hauptoberfläche 12a an
der offenen Stelle der Einbuchtungen des Substrates 12 dient,
anzuordnen. Der Zwischenraum, welcher durch die dritte Einbuchtung 11 und
das Diaphragma 7 gebildet wird, dient als Tintenzulieferdurchlass 4;
der Zwischenraum, welcher durch die zweite Einbuchtung 10 und
dem Diaphragma 7 gebildet wird, dient als Tintenzulieferdurchgang 3;
und der Zwischenraum, welcher durch die erste Einbuchtung 9 und
dem Diaphragma 7 gebildet wird, dient als Tintendruckkammer 2.
Diese Zwischenräume
sind als einzelner durchgehender Raum ausgestaltet, wobei der Raum
bis zur Düse 1 durchgängig ist.
Das Diaphragma 7 weist eine Öffnung 15 an der Stelle
gegenüberliegend
der dritten Einbuchtung 11 auf, so dass der Tintenzulieferdurchlass
teilweise geöffnet
ist.
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Zudem weist das Diaphragma 7 Teileinschnitte
auf, so dass ein Teil des der Tintendruckkammer 2 entsprechenden
Diaphragmas leicht versetzt werden kann.
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Ferner wird die Druckvorrichtung 8,
eine schichtweise aufgebaute piezoelektrische Vorrichtung auf einem
Teil des Diaphragmas 7, welches der Tintendruckkammer 2 entspricht,
angeordnet. Die Druckvorrichtung 8 wird durch den Trägerblock 8 auf der
anderen Seite gehalten.
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Die Tintenzulieferröhre 16 ist
mit der Öffnung 15 verbunden,
wodurch der Aufbau des Druckkopfes vervollständigt wird. In dem erwähnten Beispiel
wird das Substrat 12 mit seinen vorbestimmten Einbuchtungen durch
Spritzguss oder dergleichen hergestellt. Anstelle eines derartigen
Substrates 12 kann auch eine Metallplatte verwendet werden,
welche mit einem Polymerfilm aus Polyimid laminiert ist. Somit hat,
wie in 7 gezeigt, die
Metallplatte 37 eine mit einem Polymerfilm 31 laminierte
Hauptoberfläche 32a,
so dass eine erste Einbuchtung 29 gebildet wird, welche
als Tintendruckkammer dient, eine dritte Einbuchtung 30,
welche als Tintenzulieferdurchlass dient, und einen Tintenzulieferdurchgang 23,
welcher die erste Einbuchtung 29 mit der dritten Einbuchtung 30 verbindet.
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Beispielshaft kann die Metallplatte 32 aus
rostfreiem Stahl und der Polymerfilm 31 aus einem Polyimidfilm
oder dergleichen gefertigt sein. Der Polyimidfilm sollte bevorzugt
eine gewisse Benetzbarkeit aufweisen, da die Düse durch diesen Polyimidfilm
gebildet wird. Es ist dabei vorteilhaft, wenn der Polyimidfilm einen Wasserabsorptionskoeffizienten
von 1,0% oder mehr beim Eintauchen in 23°C warmes Wasser für 24 Stunden aufweist.
So ein Polyimidfilm kann beispielsweise ein Capton-Film (Markenbezeichnung),
hergestellt von Toray-Du Pont Co., Ltd., sein. Diese beiden Materialien,
d. h. die Metallplatte und der Film, werden vorteilhaft unter Verwendung
eines Polyimids mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur aneinandergeklebt.
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Ein derart aus der Metallplatte 32 und
dem Polymerfilm 31 hergestelltes Substrat ist dem erwähnten einheitlich
geformten Substrat hinsichtlich chemischer Resistenz nicht unterlegen
und zeigt eine überlegene Hitzebeständigkeit.
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8 zeigt
einen darauffolgenden Schritt, wobei ein Polyimidpolymerfilm 39 auf
dem Polymerfilm 31 gebildet wird. Der Polyimidpolymerfilm 39 hat
wie auch der Polyimidpolymerfilm 19 bevorzugt einen Wasserabsorptionskoeffizienten
von 0,4% oder weniger, wenn er für
24 Stunden in 23°C
warmes Wasser eingebracht wird und ist aus Polyimidsiloxan gefertigt,
welches zu einem Film mit einer Dicke von 10 bis 30 μm ausgebildet ist.
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Für
ein derartiges Polyimidpolymermaterial kann beispielhaft die Polyimiddeckschichttinte
Yupicoat FS-100L (Markenname), hergestellt von Ube Kosan Co., Ltd., verwendet
werden. Da das hier verwendete Substrat eine hervorragende Hitzebeständigkeit
aufweist, ist es möglich,
das Polyimidbeschichtungsmaterial Yupifine FP-100 (Markenname),
hergestellt von Ube Kosan Co., Ltd., zu verwenden.
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Das von Ube Kosan Co., Ltd. hergestellte
Yupifine FP-100 (Markenname) weist bei einer Temperatur von 30°C eine Viskosität von 60
Poise auf, und kann auf den Polymerfilm 31 durch Aufgießen und
Erhitzen auf etwa 180°C
zur Polymerisation aufgebracht werden.
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9 zeigt
den folgenden Schritt, wobei eine Düse 21 durch Verwendung
eines Bearbeitungsgerätes auf
Basis eines Excimer-Lasers gebildet wird, welches sich vom Ende
der Einbuchtung 29 der Metallplatte 32 durch den
Polymerfilm 31 und den Polyimidpolymerfilm 39 erstreckt.
In dem Drucker gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist der Polymerfilm 31 und der Polymerfilm 39 aus
einem Polyimid gefertigt, wobei beide einem Abtragsverfahren unter
Verwendung eines Excimer-Lasers unterworfen werden können. Entsprechend kann
die Düse 21 durch
ein Abtragsverfahren unter Verwendung eines Excimer-Lasers gebildet
werden. Somit wird bei dem Drucker der vorliegenden Ausführungsform
der Schritt zur Bildung der Düse
vereinfacht und die Produktivität
erhöht.
Zudem kann die Düse 21,
da diese Polyimidpolymere eine hervorragende Verarbeitbarkeit für einen
Abtrag unter Verwendung eines Excimer-Lasers aufweisen, ohne Grate
und Späne
gebildet werden, wodurch weniger defekte Produkte entstehen. Somit
wird die Produktausbeute erhöht,
was eine vorteilhafte Produktivität verspricht.
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Nachfolgend werden, wie bereits beschrieben,
ein Diaphragma, eine Tintenzulieferröhre und eine piezoelektrische
Vorrichtung angeordnet und der Druckkopf fertiggestellt. Somit wird
in dem Drucker gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ein flüssigkeitsabweisendes
Polyimidpolymer zumindest in einer Umgebung um die Düsenöffnung auf
der Düsenöffnungsplatte
des Druckkopfes verwendet. Dies gewährleistet die Flüssigkeitsabweisung
im Bereich der Düsenöffnung und
stellt die Stabilität
des Tintenaustrags sicher, wodurch es ermöglicht wird, Bilder einer hohen
Qualität
wiederzugeben. Da das erwähnte
Polyimidpolymer ein geeignetes Material ist, um für ein Abtragsverfahren
unter Verwendung eines Excimer-Lasers verwendet zu werden, kann mittels
eines Excimer-Laser-Abtrags eine Düse des Drucker gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
gebildet werden. Dies vereinfacht das Herstellungsverfahren und
erhöht
die Produktivität.
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Ferner ist bei dem Drucker gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
außer
dem Bereich, welcher für die
Bildung einer Düse
des Druckkopfes vorgesehen ist, d. h. abgesehen von dem Bereich,
welcher aus einem Polyimidpolymer zur Bildung der Düse des Druckkopfes
gefertigt ist, das verwendete Material Polysulfon oder Polyethersulfon,
wobei das Polyimidpolymer einen Wasserabsorptionskoeffizienten von
1,0% oder mehr beim Eintauchen in 23°C warmes Wasser für 24 Stunden
aufweist. Diese Materialien können
einem Abtragsverfahren unter Verwendung eines Excimer-Lasers unterworfen
werden, um eine Düse
zu bilden. Dies vereinfacht das Herstellungsverfahren und erhöht die Produktivität.
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Da zudem diese Materialien in einem
Abtragsverfahren unter Verwendung eines Excimer-Lasers hervorragend
verarbeitet werden können,
kann die Düse
ohne Entstehung von Graten oder Spänen gebildet werden. Dies erhöht die Produktausbeute
und dementsprechend weist der Drucker der vorliegenden Erfindung eine
vorteilhafte Produktivität
auf.
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Die Beschreibung befasst sich nun
mit einem Drucker, bei dem die auszutragende Tinte entsprechend einer
weiteren (zweiten) Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem Verdünner vermischt wird.
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10 zeigt
einen Druckkopf des Druckers gemäß der zweiten
Ausführungsform.
Der Druckkopf besteht im Wesentlichen aus einer Öffnungplatte 46 mit
einer ersten Düse 41,
einer Druckkammer 42 für
das Austragsmedium, einem Versorgungsdurchgang 43 für das Austragsmedium,
einem Versorgungsdurchlass 44 für das Austragsmedium, einer
zweiten Düse 51,
einer Druckkammer 53 für
das quantitative Medium, einem Versorgungsdurchgang 53 für das quantitative
Medium, einem Versorgungsdurchlass 54 für das quantitative Medium;
einer ersten Druckvorrichtung 48, welche entsprechend der
Austragsdruckkammer 42 angeordnet ist; und einer zweiten
Druckkammer 58, welche entsprechend der Druckkammer 52 für das quantitative
Medium angeordnet ist und zusätzlich
einer Antriebseinheit und einer Steuereinheit.
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Die Öffnungsplatte 46 setzt
sich aus einem Substrat 62 mit als Druckkammern dienenden
Einrichtungen, Düsen
und weiteren Einheiten sowie einem Diaphragma 47, welches
zur Abdeckung der erwähnten
Einbuchtungen dient, zusammen.
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Das Substrat 62 weist eine
erste Einbuchtung 69 auf, welche derart ausgestaltet ist,
dass es als Druckkammer 42 für das Austragsmedium dient,
einer zweiten Einbuchtung 70, welche enger als die Einbuchtung 69 geformt
ist, um als Versorgungsdurchgang 43 für das Austragsmedium zu dienen,
und einer dritten Einbuchtung 71, welche tiefer geformt
ist als die zweite Einbuchtung 70, so dass sie als Versorgungsdurchlass 44 für das Austragsmedium
dient. Alle Einbuchtungen sind miteinander durchgehend verbunden,
um in Richtung der Hauptoberfläche 62a des
Substrates 62a geöffnet
zu sein. Zudem ist die Düse 140 als
ein durchgängiges Loch
geformt, welches sich vom Ende der ersten Einbuchtung 69 durch
eine linke Oberfläche 62b des
Substrates 62 erstreckt.
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Zudem weist das Substrat 62 eine
vierte Einbuchtung 69 auf, welche so ausgestaltet ist,
um als Druckkammer 52 des quantitativen Mediums zu dienen,
einer fünften
Einbuchtung, die enger als die vierte Einbuchtung 59 ist,
so dass sie als Versorgungsdurchgang 53 für das quantitative
Medium dient und einer sechsten Einbuchtung 61, welche
tiefer als die fünfte
Einbuchtung geformt ist, so dass sie als Versorgungsdurchlass 54 für das quantitative
Medium dient, wobei die Einbuchtungen miteinander durchgehend verbunden
sind, so dass sie auf der Hauptoberfläche 62a geöffnet sind.
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Zudem ist die zweite Düse 51 als
ein durchgängiges
Loch ausgestaltet, welches sich vom Ende der vierten Einbuchtung 59 durch
die hintere Oberfläche 62b des
Substrates 62 erstreckt.
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Die erste Düse 41 und die zweite
Düse 51 grenzen
aneinander an und diese erste und zweite Düse 41 und 51 sind
zwischen der Austragsdruckkammer 42 und der Druckkammer 52 des
quantitativen Mediums angeordnet, welche wiederum zwischen der Versorgungszuleitung 43 des
Austragsmediums und der Versorgungsleitung 53 des quantitativen
Mediums angeordnet sind, welche ihrerseits zwischen dem Versorgungsdurchlass 44 des
Austragsmediums und dem Versorgungsdurchlass 54 des quantitativen
Mediums angeordnet sind.
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Jede der Einbuchtungen kann als U-förmiger Rillenbereich
geformt sein, wobei sowohl die erste und der zweite Düse 41 und 51 als
durchgängige
Löcher
mit einem runden, elliptischen oder rechteckigen Querschnitt ausgestaltet
sind, so dass deren der hinteren Oberfläche 62b zugewandte
Fläche
vermindert wird.
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Das heißt, der durch die dritte Einbuchtung 71 und
dem Diaphragma 47 definierte Raum dient als Versorgungsdurchlass 44 für das Austragsmedium;
Der durch die zweite Einbuchtung und das Diaphragma 47 definierte
Raum dient als Versorgungsdurchlass 43 für das Austragsmedium 43;
und der durch die erste Einbuchtung 67 und das Diaphragma 47 definierte
Raum dient als Druckkammer 42 für das Austragsmedium, wobei
sämtliche
Räume als
durchgehender einzelner Raum geformt sind, der auch mit der ersten
Düse 41 in
Verbindung steht. Das Diaphragma 47 weist eine an der gegenüberliegenden
Seite der dritten Einbuchtung 71 befindliche Öffnung 65 auf.
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Die Öffnung 65 des Versorgungsdurchlasses 44 des
Austragsmediums ist mit einer Versorgungsröhre 66 des Austragsmediums
verbunden, um das Austragsmedium 64 von einem äußeren Austragsmediumreservoir
(nicht abgebildet) zuzuführen.
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Dementsprechend wird das Austragsmedium 64 aus
dem äußeren Austragsmediumreservoir über den
Versorgungsdurchgang 66 des Austragsmediums in den Versorgungsdurchlass 44 des
Austragsmediums geleitet, um dann weiter aus diesem Versorgungsdurchlass 44 für das Austragsmedium
durch den Versorgungsdurchgang 43 des Austragsmediums in
die Druckkammer 43 des Austragsmedium und der ersten Düse 41 geleitet
zu werden.
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Andererseits dient der durch die
sechste Einbuchtung 61 und das Diaphragma 47 definierte
Zwischenraum als Versorgungsdurchlass 54 des quantitativen
Mediums; der durch die fünfte
Einbuchtung 60 und das Diaphragma 47 definierte
Raum dient als Versorgungsdurchgang 53 des quantitativen
Mediums; und der durch die vierte Einbuchtung 59 und das
Diaphragma 47 definierte Raum dient als Druckkammer 52 des
quantitativen Mediums, sämtliche
Räume sind
als ein einzelner durchgehender Raum ausgestaltet, welcher ferner
mit der zweiten Düse 51 in
Verbindung steht. Das Diaphragma 47 weist an einer der
sechsten Einbuchtung 61 gegenüberliegenden Stelle eine Öffnung 75 auf.
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Die Öffnung 75 des Versorgungsdurchlasses 54 des
quantitativen Mediums ist mit einer Versorgungsröhre 76 für das quantitative
Medium verbunden, um das quantitative Medium 74 von einem äußeren Reservoir für das quantitative
Medium (nicht gezeigt) zuzuführen.
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Dementsprechend wird das quantitative
Medium 74 aus dem äußeren Reservoir
für das
quantitative Medium durch die Versorgungsröhre 76 für das quantitative
Medium zu dem Versorgungsdurchlass 54 des quantitativen
Mediums geleitet und ferner von diesem Versorgungsdurchlass 54 des
quantitativen Mediums über
den Versorgungsdurchgang 53 des quantitativen Mediums in
die Druckkammer 52 des quantitativen Mediums und die zweite
Düse 51 geleitet.
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Das Diaphragma 47 weist
Teileinschnitte auf, so dass die Bereiche, welche der Druckkammer 42 des Austragsmediums
und der Druckkammer 52 des quantitativen Mediums entsprechen,
einfach versetzt werden können.
Zudem können
die erwähnten
Druckvorrichtungen 48 und 58 schichtweise aufgebaute
piezoelektrische Vorrichtungen oder dergleichen sein. Die vorliegende
(zweite) Ausführungsform
zeigt einen Fall unter Verwendung schichtweise aufgebauter piezoelektrischer
Vorrichtungen. Die Druckvorrichtung 48 ist so angeordnet,
dass die Längsausrichtung
der Druckvorrichtung 48 den Bereich des Diaphragmas 37,
welcher der Druckkammer 42 des Austragsmediums entspricht
und durch einen Trägerblock 49 auf
der gegenüberliegenden
Seite fixiert ist, senkrecht kreuzt. Analog ist die Druckvorrichtung 58 auf
einem Bereich des Diaphragmas 47, welcher der Druckkammer 52 des
quantitativen Mediums entspricht durch einen Trägerblock 50 auf der entgegengesetzten
Seite fixiert.
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Jede der schichtweise aufgebauten
piezoelektrischen Vorrichtungen, welche als Druckvorrichtungen 48 und 58 dienen,
dehnen sich und ziehen sich in Längsrichtung
entsprechend der angelegten Spannungshöhe zusammen. Da bei der Expansion
der Druckvorrichtungen 48, 58 ein Ende durch den
Trägerblock 48, 50 fixiert
ist, wird das Diaphragma 47 in die durch die Pfeile P1, P2 in der Zeichnung
gezeigten Richtung gedrückt. Dadurch
wird ein Druck auf das Austragsmedium 64 in der Druckkammer 42 des
Austragsmediums und auf das quantitative Medium 74 in der
Druckkammer 52 des quantitativen Mediums ausgeübt, so dass
das Austragsmedium 64 aus der ersten Düse 41 und das quantitative
Medium 74 aus der zweiten Düse 51 herausgedrückt wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Austragsmedium 64 und das
quantitative Medium 74 nicht in großem Ausmaß in den Versorgungsdurchlass 44 des
Austragsmediums und entsprechend in den Versorgungsdurchlass 54 des
quantitativen Mediums zurückfließen, da
der Versorgungsdurchgang 43 des Austragsmediums und der
Versorgungsdurchgang 53 des quantitativen Mediums enger
sind als die Druckkammer 42 des Austragsmediums und der
Versorgungsdurchgang 52 des quantitativen Mediums.
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Ein Druckverfahren unter Verwendung
des Druckers gemäß der zweiten
Ausführungsform
wird wie folgt durchgeführt.
Zunächst übt die Druckvorrichtung 58 einen
Druck auf das in der Druckkammer 52 des quantitativen Mediums
enthaltene quantitative Medium 74 aus, so dass eine vorbestimmte
Menge des quantitativen Mediums 74 in Richtung der ersten
Düse 41 gedrückt wird,
so dass es in der Nähe
der Öffnung
der ersten Düse
gelangt und dann mit dem Austragsmedium 64 in der Nähe der Öffnung der
ersten Düse 41 vermischt
wird. Die Menge des quantitativen Mediums 74, welches ausgestoßen wird,
wird durch die an der Druckvorrichtung 58 angelegte Spannungshöhe oder
Pulsweite bestimmt.
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Anschließend übt die Druckvorrichtung 48 auf
das in der Druckkammer 42 des Austragsmediums enthaltene
Austragsmedium 64 Druck aus, so dass in Richtung eines
Aufnahmemediums (nicht gezeigt) das Austragsmedium 64 zusammen
mit einer flüssigen
Mischung des quantitativen Mediums 74 und des Austragsmediums 64 in
der Nähe
der Öffnung
der ersten Düse 41 ausgetragen
wird. Die Abstufung kann durch Änderung der
ausgestoßenen
Menge des quantitativen Mediums eingestellt werden, so dass die
Punktdichte geändert wird.
Das Austragsmedium ist entweder Tinte oder Verdünner und das quantitative Medium
das jeweils andere Medium.
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In dem Drucker des Druckers gemäß der zweiten
Ausführungsform,
wie vergrößert in 11 gezeigt, ist der Polyimidpolymerfilm 79 auf
der Ebene der Öffnungsplatte 46 angeordnet,
durch welche sich die Düsen 41 und 51 öffnen, also
zumindest in der Umgebung der Öffnungen
der ersten Düse 41 und
der zweiten Düse 51 auf
der hinteren Oberfläche 62b des
Substrates 62. Wie in 10 gezeigt,
erstreckt sich in dem Drucker gemäß der zweiten Ausführungsform
der Polyimidpolymerfilm 79 über die gesamte Fläche der
hinteren Oberfläche 62b.
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Als den Polyimidpolymerfilm
79 bildendes
Material können
beispielhaft verschiedene Materialien verwendet werden. Aromatische
Polyimide sind jedoch bevorzugt. Insbesondere sind Verbindungen
der unten gezeigten Strukturformel bevorzugt.
(wobei n eine ganze Zahl
ist.)
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Bevorzugt ist ein Polyimidpolymer
mit einer unten angegebenen Strukturformel.
(wobei n eine ganze Zahl
ist.)
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Das Polyimidpolymer hat bevorzugt
einen Wasserabsorptionskoeffizienten von 0,4 % oder darunter, wenn
es für
24 Stunden in 23°C
warmes Wasser getaucht wird.
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Das Polyimidpolymer wurde bevorzugt
bei einer Temperatur von 180°C
oder weniger polymerisiert.
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Das Polyimidpolymer ist bevorzugt
Polyimidsiloxan.
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Als Polyimidsiloxan kann beispielhaft
eine Verbindung der unten angegebenen Strukturformel verwendet werden.
(wobei k, l, m und n ganze
Zahlen sind.)
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Als Polyimidsiloxan kann beispielsweise
auch eine Verbindung der unten angegebbenen Strukturformel verwendet
werden.
(wobei k, l, m und n ganze
Zahlen sind.)
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In diesen Beispielen für Polyimidsiloxane
ist ein Teil des aromatischen Kohlenwasserstoffrestes, welcher an
den Stickstoff der Imidbindung gebunden ist, durch Si-loxan ersetzt. Der
Anteil an Silizium in Bezug auf das Polyimid ist vorzugsweise 3
bis 25 Gew.-%. Für
Polyimidpolymere, welche diese Bedingungen erfüllen, können beispielhaft Yupicoat
FS-100L (Markenname) und Yupifine FP-100 (Markenname) genannt werden, welche
von Ube Kosan Co., Ltd. hergestellt werden.
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In dem Drucker gemäß der zweiten
Ausführungsform
weist der Polyimidpolymerfilm 79 zumindest im Bereich der Öffnungen
der ersten Düse 41 und
der zweiten Düse 51 auf
der Öffnungsplatte
der ersten Düse 41 und
der zweiten Düse 51 des
Druckkopfes flüssigkeitsabweisende
Eigenschaften auf, wodurch die Flüssigkeitsabweisung im Bereich
der Öffnungen
der ersten Düse 41 und
der zweiten Düse 51 sichergestellt
wird. Somit wird in einer Wartepause, in der keine Vermischung von
Tinte und Verdünner
erfolgt, sichergestellt, dass die Tinte vom Verdünner getrennt bleibt, wodurch
eine genaue Kontrolle des Tinte/Verdünner-Mischungsverhältnisses
für jeden
einzelnen Punkt erreicht wird. Dadurch wird eine genaue Wiedergabe
von Abstufungen entsprechend der Bilddaten ermöglicht, so dass ein Bild hoher
Auflösung
erzeugt wird.
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Die Beschreibung richtet sich jetzt
auf ein Herstellungsverfahren des oben beschriebenen Druckers. Dabei
wird nur die Herstellung des Druckkopfes dargestellt. Zumindest
wird, wie in 12 gezeigt,
das Substrat 62 so gefertigt, dass die erste Einbuchtung 69,
die zweite Einbuchtung 70, die dritte Einbuchtung 71,
die vierte Einbuchtung 59, die fünfte Einbuchtung 60 und
die sechste Einbuchtung 61 Öffnungen auf der Hauptoberfläche 62a aufweisen.
Die erste Einbuchtung 69, die zweite Einbuchtung 70 und
die dritte Einbuchtung 71 sind durchgängig gefertigt, wobei jede
die oben beschriebene Anordnung aufweist. Analog sind auch die vierte Einbuchtung 59,
die fünfte
Einbuchtung 60 und die sechste Einbuchtung 61 durchgängig gefertigt,
wobei jede die oben beschriebene Anordnung aufweist. Das Substrat 62 kann
mittels Spritz- oder Druckguss gefertigt werden. Das Material zur
Bildung des Substrates 62 kann ein Material sein, welches
normalerweise zur Herstellung dieser Art von Drucker verwendet wird.
Polysulfon oder Polyethersulfon sind jedoch bevorzugt.
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Dann wird, wie in 13 gezeigt, der Polyimidpolymerfilm 79 auf
der hinteren Oberfläche 62b des Substrates 62 gebildet.
Zur Bildung dieses Polyimidpolymerfilms 79 wird bevorzugt
ein Polyimidsiloxan mit einem Wasserabsorptionskoeffizienten von
0,4 oder weniger beim Eintauchen in 23°C warmes Wasser verwendet, welches
bei einer Temperatur von 180°C
oder darunter polymerisiert wird, um einen Film mit einer Dicke von
10 bis 30 μm
zu bilden.
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Als Polyimidpolymermaterial mit einem
Wasserabsorptionskoeffizienten von 0,4% oder weniger kann beispielhaft
die Polyimiddeckschichttinte Yupicoat FS-100L (Markenname), hergestellt
von Ube Kosan Co., Ltd., verwendet werden. Diese Polyimiddeckschichttinte
Yupicoat FS-100L (Markenname), hergestellt von Ube Kosan, befindet
sich in einem Zustand einer Viskosität von 220 ± 20 Poise, welche mit einem
Viskosimeter vom E-Typ bei 25°C
gemessen wurde. Die Tinte wird auf das Substrat 62 durch
Siebdruck aufgebracht und zur Polymerisation erhitzt.
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Als ein Verfahren zum Aufbringen
der Deckschichttinte Yupicoat FS-100L (Markenname), hergestellt von
Ube Kosan Co., Ltd., auf das Substrat 62 ist es auch möglich, dessen
Viskosität
durch Verwendung eines verdünnenden
Lösungsmittels
(Triethylenglykoldimethylether) zu verringern, bevor es mittels
Spin-Coating aufgebracht wird.
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Diese Polyimiddeckschichttinte Yupicoat
FS-100L (Markenname), hergestellt von Ube Kosan Co., Ltd., kann
bei einer Temperatur von etwa 160°C
polymerisiert werden, welche niedriger ist als die maximale Hitzebeständigkeitstemperatur
des Polysulfons und Polyethersulfons, aus denen sich das Substrat 62 zusammensetzt.
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Dann wird, wie in 14 gezeigt, die erste Düse 41 unter
Verwendung eines Bearbeitungsgerätes
auf Basis eines Excimer-Lasers gefertigt, welche sich vom Ende der
ersten Einbuchtung 69 des Substrates 62 durch
dieses Substrat 62 und den Polyimidpolymerfilm 79 erstreckt.
Zudem wird die zweite Düse 51 unter
Verwendung eines Bearbeitungsgerätes
auf Basis eines Excimer-Lasers gefertigt, welche sich vom Ende der
vierten Einbuchtung 59 des Substrates 62 durch
dieses Substrat 62 und den Polyimidpolymerfilm 79 erstreckt.
Bei dem Drucker gemäß der zweiten
Ausführungsform
können
sowohl das aus Polysulfon oder Polyethersulfon gefertigte Substrat 62 als
auch der aus einem Polyimidpolymer gefertigte Polyimidpolymerfilm 79 einem
Abtragsverfahren unter Verwendung eines Excimer-Lasers unterworfen
werden. Entsprechend können
die erste Düse 41 und
die zweite Düse 51 durch
ein Abtragsverfahren mittels eines Excimer-Lasers hergestelt werden. Somit
wird bei dem Drucker gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Herstellungsschritt für
die Düse
vereinfacht und eine vorteilhafte Produktivität erhalten.
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Da Polysulfon, Polyethersulfon und
Polyimidpolymer sich mit einem Excimer-Laser durch ein Abtragsverfahren
hervorragend verarbeiten lassen, können die Düsen
41 und die Düse 51 ohne
Grate oder Späne gebildet
werden, wodurch defekte Produkte vermieden werden. Dadurch wird
die Produktausbeute deutlich erhöht.
Das ist auch der Grund für
die vorteilhafte Produktivität
des Druckers gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
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Wie in 15 gezeigt,
besteht der nächste
Schritt darin, das Diaphragma 47, welches als Bedeckung auf
der Hauptoberfläche 62a an
der Stelle der Öffnung
der Einbuchtungen des Substrates 12 dient, anzuordnen.
Der durch die dritte Einbuchtung 71 und das Diaphragma
definierte Raum dient als Versorgungsdurchlass 44 für das Austragsmedium;
der Raum, welcher durch die zweite Einbuchtung 70 und das
Diaphragma 47 definiert wird, dient als Versorgungsdurchgang 43 für das Austragsmedium;
und der Raum, welcher durch die Einbuchtung 69 und das
Diaphragma 47 gebildet wird, dient als Druckkammer 42 für das Austragsmedium. Diese
Räume sind
zu einem durchgehenden einzelnen Raum ausgebildet, wobei sich der
Raum auch bis zu der ersten Düse 41 erstreckt.
Das Diaphragma 47 weist die Öffnung 65 an einer
gegenüberliegenden
Stelle der dritten Einbuchtung 71 auf, so dass der Versorgungsdurchlass 44 des
Austragsmediums teilweise geöffnet ist.
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Zudem bestimmt das Diaphragma 47 auch
die folgenden Räume:
Der durch die sechste Einbuchtung 61 und das Diaphragma 47 definierte
Raum dient als Versorgungsdurchlass 53 für das quantitative
Medium; der durch die fünfte
Einbuchtung 60 und das Diaphragma 47 definierte
Raum dient als Versorgungsdurchgang 53 des quantitativen
Mediums; und der durch die vierte Einbuchtung 59 und das
Diaphragma 47 definierte Raum dient als Druckkammer 42 für das quantitative
Medium. Diese Räume
sind als ein einzelner durchgehender Raum ausgebildet, welcher sich
auch bis zur zweiten Düse 51 erstreckt.
Das Diaphragma 47 weist die Öffnung 75 an einer
gegenüberliegenden
Stelle zur sechsten Einbuchtung 61 auf, so dass der Versorgungsdurchlass 54 des
quantitativen Mediums teilweise geöffnet ist.
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Zudem weist das Diaphragma 47 Teileinschnitte
auf, so dass die Bereiche des Diaphragmas, welche der Druckkammer 42 des
Austragsmediums und der Druckkammer 52 des quantitativen
Mediums entsprechen, leicht versetzt werden können.
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Zudem wird die Druckvorrichtung 48,
welche eine schichtweise aufgebaute piezoelektrische Vorrichtung
ist, auf einem Bereich des Diaphragmas 47 angeordnet, welcher
der Druckkammer 42 des Austragsmediums entspricht.
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Die Druckvorrichtung 58,
welche ebenfalls eine schichtweise aufgebaute piezoelektrische Vorrichtung ist,
befindet sich auf einem Bereich des Diaphragmas 47, welcher
der Druckkammer 52 des quantitativen Mediums entspricht.
Die Druckvorrichtungen 48 und 58 werden durch
die Trägerblöcke 49 und 59 getragen,
welche jeweils an der entgegengesetzten Seite angeordnet sind.
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Zudem ist, um den Druckkopf zu vervollständigen,
die Versorgungsröhre 66 des
Austragsmediums mit der Öffnung 65 und
die Versorgungsröhre 76 des
quantitativen Mediums mit der Öffnung 75 verbunden.
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In dem erwähnten Beispiel wurde das Substrat 62 mit
den festgelegten Einbuchtungen durch Spritzguss oder dergleichen
hergestellt. Anstelle des Substrates 62 ist es auch möglich, eine
mit einem Polymerfilm aus Polyimid oder dergleichen laminierte Metallplatte
zu verwenden. Wie in 16 gezeigt,
ist die Hauptoberfläche 92a der
Metallplatte 92 mit einem Polymerfilm 91 laminiert,
so dass eine erste Einbuchtung 89, welche als Druckkammer
für das
Austragsmedium dient, eine dritte Einbuchtung 90, welche
als Versorgungsdurchlass für
das Austragsmedium dient, und einem Versorgungsdurchgang 83 für das Austragsmedium,
welche die erste Einbuchtung 89 mit der dritten Einbuchtung 90 verbindet,
des Weiteren eine vierte Einbuchtung 99, welche als Druckkammer
für das
quantitative Medium dient, einer sechsten Einbuchtung 100,
welche als Versorgungsdurchlass für das quantitative Medium dient
und einem Versorgungsdurchlass 93 für das quantitative Medium, welche
die vierte Einbuchtung 99 der sechsten Einbuchtung 100 verbindet,
gebildet wird.
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Die Metallplatte 92 kann
beispielsweise aus rostfreiem Stahl gefertigt sein, während der
Polymerfilm 91 ein Polyimidfilm oder dergleichen sein kann.
Der Polyimidfilm hat bevorzugt eine gewisse Benetzbarkeit, da die
Düsen durch
diesen Polyimidfilm gebildet werden. Der Polyimidfilm weist bevorzugt
einen Wasserabsorptionskoeffizienten von 1,0% oder darüber auf,
wenn er für
24 Stunden in 23 °C
warmes Wasser getaucht wird. Als ein derartiger Polyimidfilm kann
beispielsweise Captonfilm (Markenname), hergestellt von Toray-Du
Pont Co., Ltd., verwendet werden. Diese beiden Einheiten, d. h.
die Metallplatte und der Film, werden bevorzugt unter Verwendung
eines Polyimidmaterials mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur aneinandergeklebt.
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Ein auf diese Weise aus einer Metallplatte 92 und
dem Polymerfilm 91 gefertigtes Substrat ist dem erwähnten einheitlich
gegossenen Substrat hinsichtlich chemischer Resistenz nicht unterlegen
und zeigt eine überragende
Hitzebeständigkeit.
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17 zeigt
den folgenden Schritt, wobei ein Polyimidpolymerfilm 109 auf
dem Polymerfilm 91 gebildet wird. Der Polyimidpolymerfilm 109 weist,
genau wie der Polyimidpolymerfilm 79, bevorzugt einen Wasserabsorptionskoeffizienten
von 0,4% oder darunter auf, wenn er für 24 Stunden in 23°C warmes
Wasser getaucht wird und wird aus Polyimidsiloxan gefertigt, welches
zu einem Film einer Dicke von 10 bis 30 μm ausgebildet ist.
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Als ein derartiges Polyimidpolymermaterial
kann beispielsweise eine Polyimiddeckschichttinte Yupicoat FS-100L
(Markenname), hergestellt von Ube Kosan Co., Ltd., verwendet werden.
Da das verwendete Substrat eine hervorragende Hitzebeständigkeit
aufweist, ist es möglich,
das Polyimidbeschichtungsmaterial Yupifine FP-100 (Markenname),
hergestellt von Ube Kosan Co., Ltd., zu verwenden.
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Das Yupicoat FS-100L (Markenname)
, hergestellt von Ube Kosan Co., Ltd., weist bei einer Temperatur
von 30°C
eine Viskosität
von 60 Poise auf und kann auf dem Polymerfilm 91 durch
Aufgießen
und durch Erhitzen auf 180°C
zur Polymerisation aufgebracht werden.
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18 zeigt
den folgenden Schritt, wobei die erste Düse 101 durch ein Bearbeitungsgerät auf Basis eines
Excimer-Lasers gebildet wird, so dass sich die Düse vom Ende der ersten Einbuchtung 89 der
Metallplatte 62 durch den Polymerfilm 91 und den
Polyimidpolymerfilm 109 erstreckt. Analog wird eine zweite
Düse 111 so
gebildet, die sich vom zum Ende der vierten Einbuchtung 99 der
Metallplatte 62 durch den Polymerfilm 91 und den
Polyimidpolymerflm 109 erstreckt.
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Bei dem Drucker gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist der Polymerfilm 91 aus Polyimid und der Polyimidpolymerfilm 109 aus
einem Polyimidpolymer gefertigt, wobei beide einem Abtragsverfahren
unter Verwendung eines Excimer-Lasers unterworfen werden können. Dementsprechend
können
die erste Düse 101 und
die zweite Düse 111 durch
ein Abtragsverfahren unter Verwendung eines Excimer-Lasers gebildet werden.
Dadurch wird bei dem Drucker der vorliegenden Ausführungsform
der Herstellungsschritt der Düse vereinfacht
und die Produktivität
er höht.
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Da diese Polyimidpolymere eine hervorragende
Verarbeitbarkeit für
eine Abtragung unter Verwendung eines Excimer-Lasers aufweisen,
können
die erste Düse 101 und
die zweite Düse 111 ohne
Grate oder Späne gefertigt
werden, wodurch sonst defekte Produkte entstehen würden. Dadurch
wird die Produktausbeute erhöht.
Dies verspricht auch eine vorteilhafte Produktivität.
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Nachfolgend werden, wie oben beschrieben,
ein Diaphragma, eine Tintenzulieferröhre und piezoelektrische Vorrichtungen
bereitgestellt und der Druckkopf fertiggestellt. Somit wird bei
dem Drucker gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zumindest in einer Umgebung der Düsenöffnungen in der Düsenöffnungsebene
des Druckkopfes ein flüssigkeitsabweisendes
Polyimidpolymer verwendet. Dadurch wird die Flüssigkeitsabweisung im Bereich
der Düsenöffnung gewährleistet.
In einer Wartepause, in der die Tinte nicht mit dem Verdünner vermischt
werden soll, wird die Tinte zuverlässig von dem Verdünner abgetrennt,
wodurch für
jeden einzelnen Punkt das Tinte/Verdünner-Mischungsverhältnis genau
gesteuert werden kann. Dadurch wird andererseits sichergestellt,
dass gemäß den Bilddaten
eine genaue Wiedergabe der Graustufen erfolgt und ein Bild hoher
Auflösung
erzeugt wird.
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Ferner wird auch die Stabilität des Tinten-
und Verdünneraustrags
sichergestellt, um ein Bild hoher Auflösung zu erhalten.
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Da zudem das erwähnte Polyimidpolymer ein geeignetes
Material für
ein Abtragsverfahren unter Verwendung eines Excimer-Lasers ist,
ist es bei dem Drucker der vorliegenden Ausführungsform möglich, Excimer-Laser
für die
Abtragung einzusetzen und dadurch Düsen zu fertigen. Damit wird
das Herstellungsverfahren vereinfacht und die Produktivität erhöht.
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Außerdem ist bei dem Drucker
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
abgesehen von dem Bereich der für
die Bildung einer Düse
eines Druckkopfes vorgesehen ist, also der Bereich aus Polyimid
der zur Bildung der Düsen
des Druckkopfes dient, das verwendete Material Polysulfon oder Polyethersulfon,
wobei das Polyimidpolymer einen Wasserabsorptionskoeffizienten von
1,0% oder mehr aufweist, wenn es für 24 Stunden in 23°C warmes
Wasser getaucht wird. Diese Materialien können einem Abtragsverfahren
unter Verwendung eines Excimer-Lasers unter worfen werden, um dadurch
Düsen zu
fertigen. Damit wird das Herstellungsverfahren vereinfacht und die
Produktivität
erhöht.
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Da diese Materialien sich für ein Abtragsverfahren
mit einem Excimer-Laser hervorragend eignen, können die Düsen ohne Grate oder Späne erzeugt
werden. Dies erhöht
die Produktionsausbeute. Entsprechend weist der Drucker der vorliegenden
Erfindung eine vorteilhafte Produktivität auf.
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Um die Eigenschaften der vorliegenden
Erfindung zu bestätigen,
wurden die folgenden Experimente durchgeführt. Verschiedene Polyimidpolymere
werden bereitgestellt und deren Wasserabsorptionskoeffizienten und
Oberflächenspannungen
ermittelt. Im Falle des Polyimidpolymeren wurden vier Proben verwendet: Probe
1 ist Capton 500V (Markenname), hergestellt von Toray-Du Pont Co.,
Ltd.; Probe 2 ist Neoflex PI-A (Markenname), hergestellt von Mitsui
Toatsu Co., Ltd.; Probe 3 ist Yupicoat FS-100L (Markenname), hergestellt
von Ube Kosan Co., Ltd.; und Probe 4 ist Yupifine FP-100 (Markenname),
hergestellt von Ube Kosan Co., Ltd.
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Diese Proben werden in 23 °C warmes
Wasser für
24 Stunden eingetaucht, um deren Wasserabsorptionskoeffizienten
zu bestimmen und durch eine chemische Benetzungsanzeige wurde die
niedrigste Oberflächenspannung
ermittelt, die noch abweisende Eigenschaften aufweist.
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Wenn ein Material eine niedrigere
Oberflächenspannung
als die Oberflächenspannung
der Tinte des Verdünners
aufweist, so wird die Tinte oder der Verdünner von diesem Material abgestoßen.
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Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Probe 1 hat einen Wasserabsorptionskoeffizienten von 3,0% und eine
Oberflächenspannung
von 54 dyn/cm oder mehr; Probe 2 hat einen Wasserabsorptionskoeffizienten von
0,8% und eine Oberflächenspannung
von 38 dyn/cm; Probe 3 hat einen Wasserabsorptionskoeffizienten von
0,3% und eine Oberflächenspannung
von 31 dyn/cm oder weniger; und Probe 4 hat einen Wasserabsorptionskoeffizienten
von 0,3% und eine Oberflächenspannung
von 31 dyn/cm oder weniger.
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Wie aus diesen Ergebnissen deutlich
wird, verringert das Polyimidmaterial dessen Oberflächenspannung
und verstärkt
die Flüssigkeitsabweisung
in dem Maß,
wie die Wasserabsorption abnimmt.
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Die Tinte und der Verdünner weisen
normalerweise eine Oberflächenspannung
von 30 bis 40 dyn/cm auf. Dementsprechend wird eine sehr hohe Flüssigkeitsabstoßung dadurch
erreicht, wenn sich ein Polyimidpolymer mit einer Oberflächenspannung
von 30 dyn/cm zumindest im Bereich der Düsenöffnungen auf der Düsenöffnungsseite
des Druckkopfes befindet. Durch die Verwendung eines Polyimidpolymers
mit einem Wasserabsorptionskoeffizienten von 0,4% oder weniger ist
es möglich,
eine sehr hohe Flüssigkeitsabweisung
im Bereich der Düsenöffnung zu
erhalten.
