DE69933838T2

DE69933838T2 - Substrat zur Verwendung in einem Tintenstrahldruckkopf, Tintenstrahldruckkopf, Tintenstrahlkassette und Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69933838T2
Application number: DE69933838T
Authority: DE
Inventors: c/o Canon K. K. Saito Ichiro; c/o Canon K. K. Takenouchi Masanori; c/o Canon K. K. Imanaka Yoshiyuki; c/o Canon K. K. Iwasaki Osamu; c/o Canon K. K. Ishimatsu Shin; c/o Canon K. K. Inoue Ryoji
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1999-11-03
Publication date: 2007-05-31
Also published as: EP0999050A2; CA2288359A1; EP0999050B8; DE69933838D1; DE69933838T8; JP3697089B2; CN1254647A; EP0999050A3; KR20000035178A; CN1079738C; CA2288359C; JP2000141662A; KR100335589B1; EP0999050B1; AU5718699A; US6474788B1; AU772391B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Substrat für den Gebrauch in einem Tintenstrahldruckkopf, der einen Tintenstrahldruckkopf darstellt, der Bilder, wie etwa Buchstaben und Symbole, durch Ausstoßen von Tinte oder einer anderen funktionellen Flüssigkeit auf ein Aufzeichnungsmedium, wie etwa Papiere, Kunststoffe, Textilien oder andere Materialien, die als Druckgegenstände verwendbar sind, aufzeichnet oder druckt. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Tintenstrahldruckkopf, der durch Gebrauch des Tintenstrahldruckkopfsubstrats, einer Tintenstrahldruckpatrone, die eine Speichereinheit zum Speichern von Tinte umfasst, die dem Tintenstrahldruckkopf zugeführt wird, sowie auf eine Tintenstrahldruckaufzeichnungsvorrichtung, an der der Tintenstrahldruckkopf installiert ist.
In diesem Zusammenhang ist die Tintenstrahldruckpatrone, auf die in der Beschreibung der Erfindung Bezug genommen wird, lösbar an einer Halterungseinrichtung, wie etwa einem Transportschlitten, ausgebildet, und an dem Hauptgehäuse der Vorrichtung angeordnet.
Ebenso bedeutet die Tintenstrahldruckaufzeichnungsvorrichtung, auf die in der Beschreibung der Erfindung Bezug genommen wird, nicht nur auf diejenige, die integral mit einer Informationsverarbeitungsvorrichtung ausgebildet ist, wie etwa einem Wort-Prozessor, einem Computer, als das Ausgabeendgerät davon oder separat dafür ausgebildet, sondern bezieht sich auch auf diejenige, die den Modus umfasst, bei dem die Tintenstrahldruckaufzeichnungsvorrichtung für verschiedene Geräte verwendet wird, wie etwa unter anderem einem Kopierer, worin eine Informationsleseeinheit kombiniert ist, einer Faxvorrichtung, worin Informationsübertragungs- und Empfangsfunktionen dafür eingebunden sind, und eine Vorrichtung, die auf Textilien drucken kann.
Diesbezüglicher Stand der Technik
Die bekannte Tintenstrahldruckaufzeichnungsvorrichtung verwendet die elektrothermischen Umwandlungselemente oder Piezoelemente als die Energieerzeugungseinrichtung, die Energie erzeugt, um zum Ausstoßen von Tinte verwendet zu werden. Weiterhin ist die Vorrichtung so eingerichtet, um zu ermöglichen, dass die durch diese Energieerzeugungseinrichtung erzeugte Energie auf Tinte oder andere aus den Ausstoßkanälen auszustoßende Flüssigkeit wirkt. Eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung dieser Art ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Bilder mit hoher Präzision bei hoher Geschwindigkeit durch Ausstoßen von Tinte oder anderer Flüssigkeit aus den Ausstoßkanälen als feine Flüssigkeitstropfen bei hoher Geschwindigkeit aufzeichnen kann. Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung dieser Art, die elektrothermische Umwandlungselemente als Energieerzeugungseinrichtung, die Energie zum Verwenden zum Ausstoßen von Tinte erzeugt, und zum Ausstoßen von Flüssigkeit durch Verwenden von Blasenbildung von Tinte verwendet, die durch Verwendung dieser elektrothermischen Umwandlungselemente erzeugten thermischen Energie erzeugt wird, ist insbesondere geeignet, hochpräzise Bilder bei hoher Auflösung herzustellen, sowie dafür geeignet, einen Tintenstrahldruckkopf und die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zu verkleinern, und zu befähigen, Farben zu verwenden. Daher wurde der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung dieser Art in den vergangenen Jahren mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die elektrothermische Umwandlungselemente verwendet, ist zum Beispiel in der Beschreibung des US-Patents Nr. 4,723,129 oder des US-Patents Nr. 4,740,796 offenbart.
9 ist eine Schnittansicht, die den herkömmlichen Tintenstrahldruckkopf veranschaulicht. Wie in 9 gezeigt, ist der bekannte Tintenstrahldruckkopf mit einer Vielzahl von Ausstoßkanälen 701 ausgestattet. Ebenso sind die elektrothermischen Umwandlungselemente 702, die thermische Energie erzeugen, die zum Ausstoßen von Tinte von jedem der Ausstoßkanäle 701 verwendet wird, auf der Oberfläche des Substrates 704 pro Tintenflusskanal 703 ausgebildet, die als jeweilige Flüssigkeitsfließkanäle dienen, und mit jedem der Ausstoßkanäle 701 verbunden sind. Das elektrothermische Umwandlungselement 702 umfasst hauptsächlich ein wärmeerzeugendes Widerstandselement 705, die Elektrodenverdrahtung 706, die das wärmeerzeugende Widerstandselement 705 mit elektrischer Energie versorgt, und dem Isolationsfilm 707, der das wärmeerzeugende Widerstandselement 705 und die Elektrodenverdrahtung 706 schützt. Bei dem Tintenstrahldruckkopf dieser Art ist das Tintenstrahldruckkopfsubstrat ausgebildet, das unter anderem mit dem Substrat 704 und elektrothermischen Umwandlungselementen 702, die auf dem Substrat 704 angeordnet sind, ausgestattet ist.
Ebenso ist jeder der Tintendurchflusswege 703 an der Abschlussplatte ausgebildet, die eine Vielzahl von Durchflusswegwandungen 708 umfasst, die darin integriert ausgebildet und auf das Substrat 704 geklebt bzw. gebondet sind. Wenn das Substrat 704 auf die Abschlussplatte geklebt bzw. gebondet wird, werden die elektrothermischen Umwandlungselemente 702, und andere, auf dem Substrat 704 relativ mit der Abschlussplatte aufgrund einer Bildverarbeitung oder dergleichen positioniert, während sie auf die Abschlussplatte geklebt wird. Jeder Endbereich der Tintendurchflusswege 703 auf der entgegengesetzten Seite der Ausstoßöffnungen 701 ist mit der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 709 verbunden. Tinte, die aus dem (nicht gezeigten) Tintentank zugeführt wird, der als eine Tintenspeichereinheit dient, wird in dieser gemeinsamen Flüssigkeitskammer 709 aufbewahrt.
Die Tinte, die der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 709 zugeführt wird, wird in jedem der Tintendurchflusswege 703 aus der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 709 eingebracht. Anschließend wird die Tinte in jedem Tintendurchflussweg 703 mit Hilfe von dem in der Umgebung jeder Ausstoßöffnung 701 in dem Durchflussweg 703 ausgebildeten Wulstrand bereitgehalten. Jedes der elektrothermischen Umwandlungselemente 702 wird selektiv betrieben, wobei Tinte in jedem der Tintendurchflusswege 703 gehalten wird. Daher wird durch Verwenden der thermischen Energie, die von jedem der Wärmewiderstandselemente 705 erzeugt wird, Tinte auf den wärmeerzeugenden Widerstandselementen 705 abrupt zum Kochen aufgeheizt. Durch die Einwirkungskraft wird anschließend Tinte aus jedem der Ausstoßöffnungen 701 ausgestoßen.
10 ist eine lineare Schnittansicht, die den Teilbereich des Substrates für den Gebrauch in einem Tintenstrahldruckkopf zeigt, der für den Tintenstrahldruckkopf, der in 9 dargestellt ist, verwendet wird, was dem Tintendurchflussweg 703 entspricht, der entlang der X-X Linie in 9 verläuft. In 10 entsprechen das Tintenstrahldruckkopfsubstrat, das, wie in 9 gezeigt, aus dem Substrat 704 und den elektrothermischen Umwandlungselementen 702 ausgebildet ist, dem Substrat 720 zum Gebrauch in einem Tintenstrahldruckkopf.
Wie in 10 gezeigt, ist die durch einen thermischen Oxidationsfilm ausgebildete Wärmespeicherschicht 722 auf der Oberfläche des Silikonsubstrats 721 für das Substrat 720 für den Gebrauch in einem Tintenstrahldruckkopf ausgebildet. Auf der Oberfläche der Wärmespeicherschicht 722 ist der Zwischenlagenfilm 723 durch den SiO-Film ausgebildet, der die duale Funktion zum Speichern von Wärme hat, oder wird durch einen SiN-Film oder dergleichen ausgebildet. Auf der Oberfläche des Zwischenlagenfilms 723 ist die wärmeerzeugende Widerstandsschicht 724 lokal ausgebildet. Auf der Oberfläche der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 724 ist Al, Al-Si, Al-Cu, oder eine andere metallische Verdrahtung 725 ausgebildet. Auf der metallischen Verdrahtung 725, der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 724 und dem Zwischenlagenfilm 723 ist der Schutzfilm 726 aus einem SiO-Film, SiN-Film oder dergleichen ausgebildet. Auf der Oberfläche des Schutzfilms 726 ist der kavitationsbeständige Film 727 ausgebildet, um den Schutzfilm 726 vor chemischen und physikalischen Schocks zu schützen, die auf das Aufheizen der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 724 folgt. Der Bereich des kavitationsbeständigen Films 727, der anders ist als der Bereich, der mit der metallischen Verdrahtung 725 auf der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 724 verbunden ist, wird der thermische Aktivierungsbereich 728, wo Wärme von der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 724 auf Tinte einwirkt.
Bei dem Tintenstrahldruckkopf, der in Verbindung mit 9 und 10 beschrieben wird, ist jedes der wärmeerzeugenden Widerstandselemente 703 bei jedem der Tintendurchflusswege 705 angeordnet. Anschließend wird ein Aufzeichnen durch Verwenden der durch die wärmeerzeugenden Widerstandselemente 705 erzeugte Wärme durchgeführt. Für einen Tintenstrahldruckkopf dieser Art gibt es eine gestiegene Anforderung der Verfügbarkeit von höher auflösenden bzw. größeren Bildern und höheren Dichten. Als Folge wurden verschiedene Experimente durchgeführt, um diese Anforderungen gerecht zu werden. Zum Beispiel wurde ein mehrwertiges Aufzeichnungsverfahren in den Beschreibungen der Japanischen Patentanmeldeoffenlegungsschriften Nr. 62-261452 und 62-261453 vorgeschlagen, bei denen eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen bei einem Flüssigkeitsdurchflussweg angeordnet sind, so dass die wärmeerzeugenden Elemente selektiv angetrieben werden, um die Größen der Flüssigkeitstropfen, die von den Ausstoßöffnungen gemäß den aufzuzeichnenden mehrwertigen Informationen ausgestoßen werden, zu verändern.
Jedoch ergeben sich hierbei nachstehende Einschränkungen, wenn eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen für einen Tintendurchflusspfad in der Flüssigkeitsdurchflussrichtung von Tintendurchflusswegen angeordnet ist, wo die wärmeerzeugenden Elemente in dem Tintendurchflussweg angeordnet sind und selektiv angetrieben werden, um das mehrwertige Aufzeichnungsverfahren zu implementieren.
Nun wird nachstehend die Beschreibung anhand eines Beispieles ausgeführt, um der Einschränkung bei der selektiven Betreiben einer Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen, die für den Tintendurchflussweg angeordnet sind, bei welchem das erste und zweite wärmeerzeugende Element in dem Tintendurchflussweg in der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflusswegs angeordnet ist, um das binäre Aufzeichnen mit den großen Punkten und kleineren Punkten durch selektives Ansteuern dieser zwei wärmeerzeugenden Elemente auszuführen.
Zunächst ist es in diesem Fall wünschenswert, um die mehrwertige Aufzeichnung effektiver auszuführen, dass jeder der kleineren Punkte so klein wie möglich für die höhere Präzision ausgebildet sein sollen, während jeder der größeren Punkte für das Aufzeichnen mit höherer Geschwindigkeit so groß wie möglich ausgebildet sein sollen. Zu diesem Zweck sollte der Bereich des wärmeerzeugenden Elements für ein Verwenden von Aufzeichnen mit kleineren Punkten kleiner ausgebildet werden, während es notwendig ist, den Bereich für das wärmeerzeugende Element für ein Verwenden von Aufzeichnen mit großen Punkten größer auszubilden. In dieser Hinsicht wird die Breite des wärmeerzeugenden Elements für ein Verwenden für das Aufzeichnen mit größeren Punkten in der Richtung orthogonal zu dem Tintendurchflussweg automatisch zunächst durch die Breite des Tintendurchflusswegs bestimmt.
Anschließend, unter Berücksichtigung des Zustands, in dem sich das erste und zweite wärmeerzeugende Element, die angetrieben werden sollen, befinden, wird es bevorzugt, die dem ersten und zweiten wärmeerzeugenden Element zugeführte Ansteuerspannung gleich einzustellen. Sodann stößt man normalerweise auf eine Beschränkung, dass die Ansteuerspannung bei dem ersten und zweiten wärmeerzeugenden Element gleich eingestellt werden soll.
Nun wird die Beschreibung in Anbetracht dieser beiden Einschränkungen anhand eines Beispiels ausgeführt, bei welchem das erste und das zweite wärmeerzeugende Element in Verbindung mit 11 und 12 auf dem Substrat angeordnet sind.
11 ist eine Draufsicht, die das Beispiel eines Tintenstrahldruckkopfs veranschaulicht, bei dem das erste und zweite wärmeerzeugende Element auf dem Substrat in im Wesentlichen demselben Flächenwiderstandswert ausgebildet ist. In 11 ist die durch einen Pfeil A angegebene Richtung die Richtung von Tintenausstößen. Wie in 11 gezeigt, wenn das erste wärmeerzeugende Element 781 und das zweite wärmeerzeugende Element 782 seriell in dem Tintendurchflussweg in der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflusswegs in dieser Reihenfolge von der Seite der Ausstoßöffnungen angeordnet sind, sollten die Länge L1 des ersten wärmeerzeugenden Elements 781 in der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflusswegs und die Länge L2 des zweiten wärmeerzeugenden Elements 782 in der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflusswegs gleich sein, um die Ansteuerspannung gleich zu machen. Sowohl das erste wärmeerzeugende Element 781 als auch das zweite wärmeerzeugende Element 782 sind ausgebildet, sich in der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges zu erstrecken. Mit dem dadurch angeordneten Aufbau ist das zweite wärmeerzeugende Element 782 weg von der Ausstoßöffnung, wenn die Länge L1 des ersten wärmeerzeugenden Elements 781 und die Länge L2 des zweiten wärmeerzeugenden Elements 782 gleich eingestellt werden. Wenn hierbei ein größerer Punkt bei einer höheren Geschwindigkeit ausgestoßen werden soll, stellt diese Anordnung eine Einschränkung dar. Ebenso wird die Breite W1 des ersten wärmeerzeugenden Elements 781, für ein Verwenden von kleineren Punkten in der Richtung orthogonal zu der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges, schmäler als die Breite W2 des zweiten wärmeerzeugenden Elements 782 für ein Verwenden von größeren Punkten in der Richtung, orthogonal zu der Flüssigkeitsdurchflusswegrichtung des Tintendurchflusswegs. Hierbei erreicht die Blase, selbst bei der maximalen Blasenbildung des ersten wärmeerzeugenden Elements 781, nicht die Düsenwandung. Folglich wird es schwierig, wenn Blasenbildung und Blasenauflösung bei einer höheren Geschwindigkeit (zum Beispiel 4 kHz oder höher) wiederholt wird, um die Druckgeschwindigkeit zu erhöhen, Blasen in jeder der Düsen abzusaugen, was eine Einschränkung darstellt, wenn Leistungsfähigkeit des Kopfes erhöht werden soll.
Andererseits ist 12 eine Draufsicht, die das Beispiel eines Tintenstrahldruckkopfes veranschaulicht, bei dem das erste wärmeerzeugende Element und das zweite wärmeerzeugende Element mit verschiedenen Wärmewiderstandsschichten aufgebaut sind. In 12 ist die durch einen Pfeil B angegebene Richtung die Ausstoßrichtung von Tinte. In diesem Fall, wie in 12 gezeigt, ist der Flächenwiderstandswert des ersten wärmeerzeugenden Elements 791 für ein Verwenden von den kleineren Punkten durch Verändern des Materials und der Filmdicke größer eingestellt. Anschließend wird durch Vergrößern der Breite W3 des ersten wärmeerzeugenden Elements 791 und gleichzeitigem Verkürzen der Länge L3 des ersten wärmeerzeugenden Elements 791, kleiner als die Länge L4 des zweiten wärmeerzeugenden Elements 792, ermöglicht, das erste wärmeerzeugende Element 791 und das zweite wärmeerzeugende Element 792 anzuordnen, sich an Positionen zu befinden, die näher an der Ausstoßöffnung liegen. Jedoch verkompliziert sich der Herstellungsprozess, die Flächenwiderstandswerte für das erste wärmeerzeugende Element 791 und das zweite wärmeerzeugende Element 792, wie vorstehend beschrieben, zu ändern. Anschließend stößt man auf ein Problem, dass die Kosten des Tintenstrahldruckkopfsubstrats und des Tintenstrahldruckkopfs höher werden.
Weiterhin wird ein Aufbau in der Beschreibung der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 9-239983 offengelegt, in der die Wärmeerzeugungseirichtung für ein Verwenden von kleineren Punktanordnungen eingerichtet ist, zum einen zwei elektrisch in Serie verbundene wärmeerzeugende Widerstandselemente aufzuweisen, die parallel zu der Flüssigkeitsdurchflussrichtung bereitgestellt werden, und zum anderen, dass die Wärmeerzeugungseirichtung näher an der Ausstoßöffnungsseite bei einem Zustand angeordnet ist, wo die passende Ansteuerspannung an die erste und zweite Wärmeerzeugungseirichtung nahezu dieselbe ist.
13 ist eine Draufsicht, die den Aufbau des in der Beschreibung der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 9-239983 offengelegten Tintenstrahldruckkopfs veranschaulicht.
Wie in 13 gezeigt, ist das Substrat für einen Gebrauch in einem Tintenstrahldruckkopf, der dem Tintenstrahldruckkopf entspricht, mit der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 801 für ein Verwenden von kleineren Punkten, die durch das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 801a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 801b, die für den Tintendurchflussweg 808 angeordnet sind, der als Flüssigkeitsdurchflussweg dient, und dem zweiten wärmeerzeugenden Element 802, der als die zweite Wärmeerzeugungseinrichtung dient. Die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 801 und wärmeerzeugende Widerstandselement 802 sind in Serie angeordnet, um sich so von der Ausstoßöffnungsseite 807 in die Durchflusswegrichtung des Tintendurchflusswegs 808 zu erstrecken. Der Endbereich des wärmeerzeugenden Widerstandselements 802 auf der Seite der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 801 ist elektrisch mit der gemeinsamen Verdrahtung 805, und der Endbereich des wärmeerzeugenden Widerstandselements 802 auf der Seite entgegengesetzt zu der Seite der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 801 ist elektrisch mit der individuellen Verdrahtung 804 verbunden.
Das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 801a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 801b sind parallel in der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges 808 angeordnet.
Jedoch ist es selbst für einen Kopf dieser Art nicht notwendigerweise möglich, den erwarteten Effekt zu demonstrieren, wenn er bei einer höheren Frequenz betrieben wird, um das mehrwertige Aufzeichnen durchzuführen. Mit anderen Worten gibt es eine Notwendigkeit bei einem Tintenstrahldruckkopf, das wärmeerzeugende Widerstandselement und eine Verdrahtung pro einem Tintendurchflussweg 808 innerhalb des Abstandes des Tintendurchflusspfades 808 anzuordnen. Hierbei wird die Länge L5 in der Richtung der Breite des Tintendurchflusswegs 808 vorzugsweise für das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 801a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 802b durch den Abstand P des Tintendurchflusswegs 808 eingeschränkt. Gemäß dem in 13 gezeigten Aufbau gibt es eine Notwendigkeit der Anordnung der Anschlussverdrahtung 806, zusätzlich zu der gemeinsamen Verdrahtung 805 und der individuellen Verdrahtung 803 auf beiden Seiten der ersten wärmeerzeugenden Einrichtung für ein Verwenden der kleineren Punktanordnung. Folglich, entgegen der Durchflusswegbreite, wird es schwierig, eine ausreichende Breite der Wärmeerzeugungseinrichtung in der Richtung orthogonal zu der Durchflusswegrichtung zu erhalten. Daher stößt man auf eine Einschränkung, wenn der Kopf bei einer höheren Frequenz betrieben wird, um das mehrwertige Aufzeichnen, wie vorstehend beschrieben, auszuführen. Wenn nun gewünscht wird, eine größere Breite für die Wärmeerzeugungseinrichtung, die wie vorstehend beschrieben in der Richtung, orthogonal zu der Tintendurchflusswegsrichtung entgegen der Durchflusswegbreite angeordnet ist, wird es notwendig, die Breite der Verdrahtungselektrode zu verschmälern, was für eine Erhöhung des Verdrahtungswiderstands sorgt. Eine solche Anordnung ist überhaupt nicht günstig.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Mit Hinblick darauf, die vorstehend behandelten Probleme zu lösen, wurde die Erfindung konzipiert. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Substrat für einen Gebrauch in einem Tintenstrahldruckkopf bereitzustellen, der dazu fähig ist, Tinte beständig auszustoßen, auch in dem Fall, in dem der Kopf mit hoher Frequenz für das mehrwertige Aufzeichnung betrieben wird, und ebenso dazu fähig ist, das wärmeerzeugende Widerstandselement und die Flüssigkeitsdurchflusswege durch Verbreitern der Breite der ersten wärmeerzeugenden Einrichtung zum Verwenden des Ausstoßens kleinerer Punkte, in der Richtung orthogonal zu der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflusswegs, um jede davon näher an den Düsenwandungen zu platzieren, und gleichzeitig die Länge der ersten wärmeerzeugenden Einrichtung wesentlich in der Durchflusswegrichtung zu verkürzen. Die Erfindung zielt ebenso darauf ab, einen Tintenstrahldruckkopf bereitzustellen, der das Substrat für einen Gebrauch in einem Tintenstrahldruckkopf verwendet, sowie auf eine Tintenstrahldruckpatrone und eine Tintenstrahldruckaufzeichnungsvorrichtung.
Ebenso ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Substrat zum Gebrauch in einem Tintenstrahldruckkopf bereitzustellen, das erlaubt, dass die Gestaltungsfreiheit der Anordnung und Struktur der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung für ein Verwenden zum Ausstoßen von kleineren Punkten, genauso wie die zweite Wärmeerzeugungseinrichtung für ein Verwenden zum Ausstoßen von dem großen Punkt zu erhöhen, während es ermöglicht wird, die Herstellungskosten zu reduzieren, und ebenso einen Tintenstrahldruckkopf, eine Tintenstrahldruckpatrone, sowie eine Tintenstrahldruckaufzeichnungsvorrichtung bereitzustellen.
Um diese Aufgaben zu erreichen, umfasst ein Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Flüssigkeit, eine Vielzahl von mit der Vielzahl von Ausstoßöffnungen verbundenen Flüssigkeitsdurchflusswegen, sowie erste und zweite seriell in den Flüssigkeitsdurchflusswegen in der Durchflusswegrichtung der Flüssigkeitsdurchflusswege angeordnete Wärmeerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen thermischer Energie, die dazu verwendet wird, Flüssigkeit in den Flüssigkeitsdurchflusswegen aus den Ausstoßöffnungen auszustoßen, wobei die ersten und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen auf dem Substrat ausgebildet und von diesem beinhaltet werden. Bei diesem Substrat sind die ersten und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen angepasst, mit einer Betriebsfrequenz von 4 kHz oder mehr betrieben zu werden, und die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen sind aus einer Vielzahl von wärmeerzeugenden Widerstandselementen aufgebaut, die in der Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung der Flüssigkeitsdurchflusswege parallel angeordnet und elektrisch in Serie verbunden sind, und wobei die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus mindestens einem wärmeerzeugenden Widerstandselement aufgebaut sind.
Es wird bevorzugt, jeden Flächenwiderstandswert der wärmeerzeugenden Widerstandselemente, welche die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen bilden, und der Flächenwiderstandswert der wärmeerzeugenden Widerstandselemente, welche die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen bilden, im Wesentlichen gleich zu setzen.
Genauer gesagt wird es bevorzugt es zu ermöglichen, dass das Substrat weiterhin eine gemeinsame Verdrahtungsschicht, die auf dem Substrat ausgebildet ist, so dass sie auf der Substratseite der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen angeordnet ist, eine Isolierschicht, die auf der Oberfläche der gemeinsamen Verdrahtungsschicht ausgebildet ist, so dass sie als die untere Schicht der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen angeordnet ist, eine erste Durchkontaktierung, die auf der Isolierschicht zwischen den ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen zum elektrischen Verbinden der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen mit der gemeinsamen Verdrahtungsschicht ausgebildet ist, eine erste individuelle Verdrahtung, die auf der Oberfläche der Isolierschicht ausgebildet ist, um mit den ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen elektrisch verbunden zu sein, eine zweite individuelle Verdrahtung, die auf der Oberfläche der Isolierschicht ausgebildet ist, um mit den zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen elektrisch verbunden zu sein, eine gemeinsame Verdrahtung, die auf der Seite der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen, gegenüber der Seite der Ausstoßöffnungen angeordnet ist, und eine zweite Durchkontaktierung, die in dem Bereich der Isolierschicht ausgebildet ist, die dem Endbereich der gemeinsamen Verdrahtung auf der Seite der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen entspricht, um die gemeinsame Verdrahtung mit der gemeinsamen Verdrahtungsschicht elektrisch zu verbinden, umfasst, und außerdem sind die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen hinsichtlich der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen auf der nachgeordneten Seite in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflusswegs angeordnet.
Ebenso wird es bevorzugt, die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselementen aufzubauen, die parallel zur Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung der Flüssigkeitsdurchflusswege angeordnet sind, und dass die ersten und die zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente elektrisch durch Verbindungsdrähte verbunden sind, die auf der Ausstoßöffnungsseite der ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente angeordnet sind. Weiterhin wird es bevorzugt, die Breiten der ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente im Wesentlichen gleich zu setzen, und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus einem wärmeerzeugenden Widerstandselement auszubilden, und die Länge der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges im Wesentlichen gleich zu setzen, wie die Gesamtlänge der ersten und der zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges.
Weiterhin wird entweder TaN oder TaAl oder TaSiN oder HfB₂ als das Aufbaumaterial der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen verwendet.
Darüber hinaus wird es bevorzugt, die freie Blasenbildungsbreite der ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen größer als die maximale Weite des Flüssigkeitsdurchflussweges in der Richtung der Breite des Flüssigkeitsdurchflussweges im Bereich der Anordnung der ersten Wärmeeinrichtung zu setzen, und ebenso die Gestaltungen und Größen von wärmeerzeugenden Widerstandselementen im Wesentlichen gleich zu setzen.
Um die Aufgaben der Erfindung zu erreichen, wird ein weiteres Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf bereitgestellt, wobei der Tintenstrahldruckkopf eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Flüssigkeit, eine Vielzahl von mit der Vielzahl von Ausstoßöffnungen verbundenen Flüssigkeitsdurchflusswegen, sowie erste und zweite seriell in dem Flüssigkeitsdurchflussweg der Durchflusswegrichtung der Flüssigkeitsdurchflusswege angeordnete Wärmeerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen thermischer Energie umfasst, die dazu verwendet werden, Flüssigkeit in den Flüssigkeitsdurchflusswegen aus den Ausstoßöffnungen auszustoßen, wobei die ersten und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen auf dem Substrat ausgebildet und von diesem beinhaltet werden. Dieses Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf ist mit einer gemeinsamen Verdrahtungsschicht, die auf dem Substrat ausgebildet ist, sodass sie auf der Substratseite der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen angeordnet ist, einer Isolierschicht, die auf der Oberfläche der gemeinsamen Verdrahtungsschicht ausgebildet ist, sodass sie als die untere Schicht der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen angeordnet ist, einer ersten Durchkontaktierung, die auf der Isolierschicht zwischen den ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen zum elektrischen Verbinden der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen mit der gemeinsamen Verdrahtungsschicht ausgebildet ist, einer ersten individuellen Verdrahtung, die auf der Oberfläche der Isolierschicht ausgebildet ist, um mit den ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen elektrisch verbunden zu sein, einer zweiten individuellen Verdrahtung, die auf der Oberfläche der Isolierschicht ausgebildet ist, um mit den zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen elektrisch verbunden zu sein, ausgestattet, und wobei die ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen gleichzeitig angepasst sind, mit einer Betriebsfrequenz von 4 kHz oder mehr betrieben zu werden, und die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus einer Vielzahl von wärmeerzeugenden Widerstandselementen aufgebaut sind, die elektrisch in Serie verbunden sind, und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus mindestens einem wärmeerzeugenden Widerstandselement aufgebaut sind.
Ebenso wird jeder Flächenwiderstandswert der wärmeerzeugenden Widerstandselemente, welche die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen bilden, und der Flächenwiderstandswert der wärmeerzeugenden Widerstandselemente, welche die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen bilden, im Wesentlichen gleichgesetzt.
Ebenso werden die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen hinsichtlich der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen auf der nachgeordneten Seite in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges angeordnet.
Ebenso werden die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselementen aufgebaut, die parallel zur Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung der Flüssigkeitsdurchflusswege angeordnet sind, und die ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente, die auf der Ausstoßöffnungsseite der ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente angeordnet sind, werden elektrisch durch Verbindungsdrähte verbunden.
Ebenso werden die Breiten der ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente im Wesentlichen gleichgesetzt, und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus einem wärmeerzeugenden Widerstandselement ausgebildet, und die Länge der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges im Wesentlichen gleichgesetzt, wie die Gesamtlänge der ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges.
Ebenso wird entweder TaN oder TaAl oder TaSiN oder HfB₂ als das Aufbaumaterial der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen verwendet.
Ebenso ist die freie Blasenbildungsbreite der ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen größer als die maximale Weite des Flüssigkeitsdurchflussweges in der Richtung der Breite des Flüssigkeitsdurchflussweges im Bereich der Anordnung der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung, und die Gestaltungen und Größen der wärmeerzeugenden Widerstandselemente sind im Wesentlichen gleich.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung, sind die ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen seriell in der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges angeordnet, und die erste Wärmeerzeugungseinrichtung ist in der Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges angeordnet. Genauer gesagt werden diese Wärmeerzeugungselemente durch das erste wärmeerzeugende Widerstandselement und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement, die parallel der Richtung der Breite des Tintendurchflussweges angeordnet sind, aufgebaut. Auf diese Weise wird es ermöglicht, die Länge der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung in der Durchflusswegrichtung wesentlich zu verkürzen. Ebenso kann die Breite von jedem der wärmeerzeugenden Widerstandselemente der ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen breiter ausgebildet werden. Als eine Folge kann die erste Wärmeerzeugungseinrichtung näher an den Düsenwandungen platziert werden, und ebenso können die erste Wärmeerzeugungseinrichtung und das wärmeerzeugende Widerstandselement näher an der Ausstoßöffnung entlang des Tintendurchflussweges angeordnet werden, wodurch der Durchflusswiderstand in Richtung der Ausstoßöffnung reduziert wird, um die Stabilisierung des Ausstoßens zu implementieren, wenn der Kopf bei höheren Frequenzen für das Ausführen einer mehrwertigen Aufzeichnung betrieben zu werden. Darüber hinaus ist jedes der wärmeerzeugenden Widerstandselemente, die die erste Wärmeerzeugungseinrichtung bilden, parallel zu der Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung angeordnet. Als eine Folge kann die Verbindungsverdrahtung, die diese wärmeerzeugenden Widerstandselemente selbst verbindet, an der Seite der Ausstoßöffnungen der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung angeordnet werden, um es zu ermöglichen, die Anzahl von Verdrahtungen zu reduzieren, die in der Richtung der Breite des Tintendurchflussweges angeordnet werden sollen, als im Vergleich mit dem Fall, wo jedes der wärmeerzeugenden Widerstandselemente der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung parallel in der Durchflusswegrichtung angeordnet ist. Hierbei kann die Breite von jedem wärmeerzeugenden Widerstandselement im Vergleich mit der Breite des Tintendurchflussweges vergrößert werden, wobei die Stabilisierung eines Ausstoßens implementiert wird. Ebenso wird es ermöglicht, das Bereitstellen einer höheren Dichte der Tintendurchflusswege, und ebenfalls von Wärmeerzeugungseinrichtungen, zu erlangen. Des Weiteren wird es ermöglicht, die erste und zweite Wärmeerzeugungseinrichtungen näher an der Seite der Ausstoßöffnung anzuordnen, da die Breite von jedem wärmeerzeugenden Widerstandselement vergrößert werden kann. Dieser Aufbau, der es ermöglicht, die erste und zweite Wärmeerzeugungseinheit näher an die Ausstoßöffnungsseite entlang des Tintendurchflussweges zu platzieren, gibt die Anordnung, die Konfiguration und die Größe jedes Wärmeerzeugungselements an, die innerhalb eines Bereiches verändert werden kann, die nicht ihre Ausstoßeigenschaften vermindert. Mit anderen Worten wird es ermöglicht, die Gestaltungsfreiheit zu erhöhen, um ein mehrwertiges Aufzeichnungen zu erlangen. Auf diese Weise wird ermöglicht, die Gestaltungsfreiheit unter Berücksichtigung der Ausgewogenheit von jedem einzelnen der Wärmeerzeugungseinrichtungen bis hin zu dem Maximum einer solchen erhöhten Freiheit, was die Anordnung und den Aufbau der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtung betrifft, zu erhöhen. Folglich können zusätzlich zu dem stabilisierten Flüssigkeitsausstoßen für ein mehrwertiges Aufzeichnen die wärmeerzeugenden Widerstandselemente und Flüssigkeitsdurchflusswege mit höherer Dichte angeordnet werden.
Zusätzlich wird als das Aufbaumaterial der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen jenes verwendet, das annähernd den gleichen Flächenwiderstandswert aufweist, im Gegensatz zu der bekannten Einrichtung, wo eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Widerstandselemente mit verschiedenen Flächenwerten ausgestattet sind. Als eine Folge wird es ermöglicht, die Herstellungskosten von dem Substrat für einen Gebrauch in einem Tintenstrahldruckkopf, von dem Tintenstrahldruckkopf und von der Tintenstrahldruckpatrone niedrig zu halten.
Des Weiteren ist der Aufbau so angepasst, dass die erste und zweite Wärmeerzeugungseinrichtung seriell an der gemeinsamen Verdrahtungsschicht angeordnet sind, wobei die erste zwischen der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtung angeordnet ist. Folglich wird es ermöglicht, die erste und zweite Wärmeerzeugungseinrichtung näher an den Ausstoßöffnungen innerhalb der limitierten Breite von jedem der Flüssigkeitsdurchflusswege zu platzieren. Auf diese Weise können die vorstehenden Effekte demonstriert werden. Zusätzlich kann die in der Richtung der Breite der Flüssigkeitsdurchflusswege angeordnete Anzahl von Drähten vermindert werden. Insofern kann so dann die Breite von jedem der wärmeerzeugenden Widerstandselemente bezüglich der Breite jedes Flüssigkeitsdurchflussweges verbreitert werden, wodurch das stabilisierte Ausstoßen implementiert wird, und gleichzeitig das Bereitstellen einer höheren Dichte für die Flüssigkeitsdurchflusswege und ebenso für die wärmeerzeugenden Widerstandselemente erreicht wird.
Weiterhin umfasst ein Tintenstrahldruckkopf der Erfindung ein Substrat für einen vorstehend beschriebenen Tintenstrahldruckkopf, und eine Deckplatte, die an die Oberfläche des Substrates für einen Tintenstrahldruckkopf auf der Seite der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen gebonded ist, um die Flüssigkeitsdurchflusswege auf der Oberfläche des Substrates für einen Tintenstrahldruckkopf auf der Seite der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen anzuordnen.
Weiterhin umfasst eine Tintenstrahldruckpatrone der Erfindung einen vorstehend beschriebenen Tintenstrahldruckkopf, und eine Flüssigkeitsspeichervorrichtung zum Speichern von Flüssigkeit, die an den Tintenstrahldruckkopf zuzuführen ist.
Weiterhin umfasst eine Tintenstrahldruckaufzeichnungsvorrichtung der Erfindung eine vorstehend beschriebene Tintenstrahldruckpatrone und eine Aufzeichnungsmediumtransportvorrichtung zum Transportieren eines Aufzeichnungsmediums, um aus dem Tintenstrahldruckkopf der Tintenstrahldruckpatrone ausgestoßene Flüssigkeit aufzunehmen.
Gemäß jeder der vorstehend beschriebenen Erfindungen wird es ermöglicht, Flüssigkeit zum Aufzeichnen beständig auszustoßen, selbst wenn ein mehrwertiges Aufzeichnen erforderlich ist, und es wird ebenso ermöglicht, einen Tintenstrahldruckkopf, eine Tintenstrahldruckpatrone und eine Tintenstrahldruckaufzeichnungsvorrichtung bereitzustellen, mit denen ein Aufzeichnen eines hochpräzisen Bildes in hoher Auflösung ausgeführt wird.
In diesem Zusammenhang bezeichnet der Satz „die freie Blasenbildungsbreite von einer Wärmeerzeugungseinrichtung", auf den in der Beschreibung dieser Erfindung Bezug genommen wird, die maximale Entwicklung einer Blase, die durch die Wärmeerzeugungseinrichtung in einem Zustand erzeugt wird, bei dem im Wesentlichen kein flüssigkeitsabweisendes Bauteil in der Umgebung davon angeordnet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teilausschnitts, der den wesentlichen Teil des Tintenstrahldruckkopfs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
2 ist eine Draufsicht, die den Aufbau einer in 1 gezeigten Ausstoßeinrichtung veranschaulicht.
3 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie III-III aus 2 verläuft.
4 ist eine Draufsicht, die den Tintenstrahldruckkopf gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
5A und 5B sind Ansichten, die das Verfahren zum Bilden der Durchkontaktierungen, der gemeinsamen Verdrahtung und der in 4 gezeigten individuellen Verdrahtung veranschaulicht.
6 ist eine Draufsicht, die ein abweichendes Beispiel der in den 5A und 5B aufgezeigten Ausstoßeinrichtung 2a zeigt.
7 ist eine Draufsicht, die den Tintenstrahldruckkopf gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Tintenstrahldruckaufzeichnungsvorrichtung zeigt, an der der Tintenstrahldruckkopf angebracht ist.
9 ist ein Schnittbild, das einen herkömmlichen Tintenstrahldruckkopf veranschaulicht.
10 ist eine lineare Schnittansicht, die den Tintendurchflussweg des Substrates für einen dem Tintenstrahldruckkopf zugehörigen Teilbereich zeigt, der bei dem in Verbindung mit 9 beschriebenen Tintenstrahldruckkopf verwendet wird, entlang der Linie X-X aus 9.
11 ist eine Draufsicht, die das Beispiel eines Tintenstrahldruckkopfs veranschaulicht, bei dem die ersten und zweiten Widerstandselemente auf dem Substrat mit im Wesentlichen demselben Flächenwiderstandswert ausgebildet sind.
12 ist eine Draufsicht, die das Beispiel eines Tintenstrahldruckkopfs zeigt, an dem die ersten und zweiten Wärmeerzeugungselemente auf dem Substrat mit den verschiedenen wärmeerzeugenden Widerstandsschichten ausgebildet sind.
13 ist eine Draufsicht, die den herkömmlichen Tintenstrahldruckkopf veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nun werden mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen die Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teilausschnittes, der den Tintenstrahldruckkopf gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt wird, ist das Silikonsubstrat 1 mit einem Klebstoff geklebt, der eine gute Wärmeleitfähigkeit gegenüber der Aluminiumplatte 5 aufweist, das das wärmeabstrahlende Element für den Tintenstrahldruckkopf des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels ist. Auf der Oberfläche des Silikonsubstrats 1 ist eine Vielzahl von Ausstoßelementen durch eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Widerstandselementen, einer Verdrahtung und dergleichen, das später in Verbindung mit 2 beschrieben wird, ausgebildet. Die Ausstoßeinrichtung 2 dient zum Erzeugen thermischer Energie, die zum Ausstoßen von Tinte oder anderer Flüssigkeit verwendet wird. Auf dem Silikonsubstrat 1 ist eine (nicht gezeigte) Ansteuerschaltung eingebaut, um jede der Ausstoßeinrichtungen 2 anzusteuern. Die Ansteuerschaltung ist elektrisch mit den (nicht gezeigten) Anschlüssen verbunden, die an dem rückseitigen Endbereich (Endbereich der Seite entgegengesetzt zu der Seite der Ausstoßöffnung 3a) des Silikonsubstrats 1 ausgebildet sind. Das Substrat 6 für den Tintenstrahldruckkopf besteht aus dem Silikonsubstrat 1, der auf dem Silikonsubstrat 1 ausgebildeten Ausstoßeinrichtung 2 und, unter anderem, der Ansteuerschaltung.
Die Deckenplatte 3 ist mit einer Vielzahl von Nuten, die die Tintendurchflusswege 4 bilden, die jeweils als Flüssigkeitsdurchflussweg für jeden der Ausstoßeinrichtungen 2 dienen, sowie eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen 3a, wobei jede eine Durchlassöffnung zu jedem der an der Deckenplatte ausgebildeten Nuten hat, auf die Oberfläche des Substrates 6 für den Tintenstrahldruckkopf auf der Seite der Ausstoßeinrichtungen 2 aufgeklebt. Bei der Deckenplatte 3, die an das Silikonsubstrat 1 geklebt ist, ist jede der Ausstoßeinrichtungen 2 durch die Wandung zwischen Nuten auf dem Silikonsubstrat 1 aufgeteilt. Außerdem ist jede der Ausstoßeinrichtungen 2 für den Tintendurchflussweg 4 eins zu eins angeordnet. Ebenso ist an der Aluminiumplatte 5 eine (nicht gezeigte) bedruckte Leiterplatte angebracht, um die Ansteuerschaltung auf dem Silikonsubstrat 1 und die Steuerschaltung der Tintenstrahldruckaufzeichnungsvorrichtung zu befestigen. Außerdem sind die Anschlüsse der bedruckten Leiterplatte und die Anschlüsse des Silikonsubstrats 1 elektrisch über Bonddrähte verbunden.
Nun wird mit Bezug auf 2 der Aufbau der Ausstoßeinrichtung 2 beschrieben. 2 ist eine Draufsicht, die den Aufbau der Ausstoßeinrichtung 2 veranschaulicht. Wie in 2 gezeigt, umfasst die Ausstoßeinrichtung 2 eine erste mit einem ersten wärmeerzeugenden Widerstandselement 11a ausgestattete erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11, und ein zweites Wärmeerzeugungselement 11b, und das zweite Wärmeerzeugungselement dient als wärmeerzeugendes Widerstandselement 12. Die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und das Wärmeerzeugungselement 12 sind in dieser Reihenfolge von der Seite der Ausstoßöffnung 3a entlang des Durchflussweges 4 in der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges 4 seriell angeordnet. Der Endbereich des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 12 auf der Seite der Wärmeerzeugungseinrichtung 11 ist elektrisch mit der gemeinsamen Verdrahtung 15 verbunden. Der Endbereich des wärmeerzeugenden Widerstandselements 12 auf der Seite entgegengesetzt zu der Seite der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 11 ist elektrisch mit der zweiten individuellen Verdrahtung 14 verbunden. Die Flächenwiderstandswerte der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und dem wärmeerzeugenden Widerstandselement 12 sind im Wesentlichen die gleichen.
Das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 11a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 11b ist eingerichtet, jeweils rechteckig ausgebildet zu sein. Das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 11a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 11b ist in der Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflusswegs 4 angeordnet, das heißt, parallel in der Richtung der Breite des Tintendurchflussweges 4 angeordnet, so dass das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 11a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 11b parallel zu der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges 4 in der Längsrichtung von jedem von diesen liegen. Auf diese Weise wird es ermöglicht, die freie Blasenbildungsbreite der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 11 zu erweitern, um die Ausstoßstabilität von den kleineren Punkten zu verbessern. Die Endbereiche des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11a und des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11b auf der Ausstoßseite 3a sind elektrisch miteinander über den Verbindungsdraht 16 verbunden. Der Endbereich des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11a auf der Seite des wärmeerzeugenden Widerstandselements 12 ist elektrisch mit der gemeinsamen Verdrahtung 15 verbunden, und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 11b auf der Seite des wärmeerzeugenden Widerstandselements 12 ist elektrisch mit der individuellen Verdrahtung 13 verbunden. Mit der so angeordneten Ausstoßeinrichtung 2 wird es ermöglicht, jede der ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen 11 und der wärmeerzeugenden Widerstandselemente 12 individuell anzusteuern. In diesem Zusammenhang gibt der Satz „die freie Blasenbildungsbreite von Wärmeerzeugungseinrichtungen", auf den in der Beschreibung dieser Erfindung Bezug genommen wird, die maximale Entwicklungsbreite einer Blase an, die durch eine Wärmeerzeugungseinrichtung in einem Zustand erzeugt wird, wo im Wesentlichen kein flüssigkeitsabweisendes Bauteil in der Umgebung davon angeordnet ist.
Als das Aufbaumaterial des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11a, des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11b und des wärmeerzeugenden Widerstandselements 12 wird TaSiN verwendet. Anstatt des TaSiN ist es möglich, eines aus TaN, TaAl, HfB₂, und dergleichenm, zu verwenden.
Das wärmeerzeugende Widerstandselement 12 kann durch das Anlegen einer Spannung über die gemeinsame Verdrahtung 15 und der zweiten individuellen Verdrahtung 14 angesteuert werden. Die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 kann durch das Anlegen einer Spannung zwischen der gemeinsamen Verdrahtung 15 und der ersten individuellen Verdrahtung 13 angesteuert werden. Ferner kann die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 12 gleichzeitig angesteuert werden, wenn eine Spannung zwischen der gemeinsamen Verdrahtung 15 und der zweiten individuellen Verdrahtung 14, und zwischen der gemeinsamen Verdrahtung und der ersten individuellen Verdrahtung 13 gleichzeitig angelegt wird. Ferner ist es für den Zweck, die Ausstoßeigenschaften anzupassen, effektiv, die Ansteuerzeitpunkte um mehrere μsec zwischen der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung und dem zweiten Wärmeerzeugungselement 12, die als die zweite Wärmeerzeugungseinrichtung dient, abzuweichen. Hierbei wird es durch Verkürzen des Abstandes zwischen der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und dem wärmeerzeugenden Widerstandselement 12 durch Einstellen auf einen vorbestimmten Wert ermöglicht, eine integrierte Blasenbildungszuverlässigkeit zu erzeugen, wenn beide davon gleichzeitig betrieben werden. Auf diese Weise ist es hierdurch möglich, die Ausstoßmenge von Tinte auf drei verschiedene Arten abzustimmen, davon abhängig, welches der Wärmeerzeugungselemente betrieben wird. Bei dem Fall, in dem kein Ausstoß erfolgt, ist die Abstimmung auf vier verschiedene Arten möglich.
Die Konfigurationen und Größen des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11a und des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11b sind die gleichen, und die gesamte Fläche des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11a und des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11b ist kleiner als die Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandselements 12. Die Länge L₂ des wärmeerzeugenden Widerstandselements 12 in der Richtung des Durchflussweges des Tintendurchflussweges 4 beträgt annähernd die zweifache Länge L₁ des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11a und dem zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11b, das heißt, im Wesentlichen die gleiche, wie die Gesamtlänge des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11a und des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 11b in der Richtung des Durchflusswegs des Tintendurchflussweges 4.
3 ist eine lineare Schnittansicht entlang der Linie III-III aus 2. Das Substrat 6 für den Tintenstrahldruckkopf, das den Tintenstrahldruckkopf des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels bildet, ist aus der SiO₂ Wärmespeicherschicht 22, die mit einer Filmdicke von 1,8 μm durch das Verfahren thermischer Oxidation, dem Sputter-Verfahren, dem CVD-Verfahren, oder dergleichen auf der Oberfläche des Si-Substrates 21 aus monokristallinen Silikon, wie in 3 gezeigt, hergestellt. Auf der Oberfläche der Wärmespeicherschicht 22 ist der SiO₂ Zwischenlagenisolationsfilm 23 über das Plasma-CVD-Verfahren, oder dergleichen, bei einer Filmdicke von 1,2 μm ausgebildet. Auf der Oberfläche des Zwischenlagenisolationsfilms 23 ist die Ta-Si-N-wärmeerzeugende Widerstandsschicht 24 lokal durch das reaktive Sputter-Verfahren, das das Ta-Si-Legierungsziel verwendet, ausgebildet. Auf der Oberfläche der Wärmespeicherschicht 24 ist der Al-Film 25 lokal über das Sputter-Verfahren bei einer Filmdicke von 5500 Å (= 5500 × 10^-10m).
Bei dem Verfahren zum Ausbilden der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 24 und des Al-Films 25 wird zunächst der Zwischenlagenisolationsfilm 23 auf der gesamten Oberfläche der Wärmespeicherschicht 22 ausgebildet. Dann wird auf der gesamten Oberfläche des Zwischenlagenisolationsfilms 23 der Al-Film 25 ausgebildet. Danach wird durch Verwenden des fotolithografischen Verfahrens ein Strukturieren auf der Oberfläche des Al-Films 25 durchgeführt. Anschließend wird durch Ätzen die wärmeerzeugende Widerstandsschicht 24 und der Al-Film 25 jeweils entfernt. Anschließend, wie in 2 gezeigt, werden die erste individuelle Verdrahtung 13, die zweite individuelle Verdrahtung 14, die gemeinsame Verdrahtung 15, die Verbindungsverdrahtung 16, die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 12 abgeätzt, um die erste Wärmeerzeugungseinheit 28 und die zweite Wärmeerzeugungseinheit 29 zu bilden.
Auf der Oberfläche des Al-Films 25, der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 24 und dem Zwischenlagenisolationsfilm 23 wird der SiN Isolationsschutzfilm 26 durch das Plasma-CVD-Verfahren bei einer Filmdicke von 1 μm ausgebildet. Weiterhin wird auf der Oberfläche des Schutzfilms 26 die Ta-kavitätsfreie Schicht 27 durch das Sputter-Verfahren bei einer Filmdicke von 2300 Å (= 2300 × 10^-10m) ausgebildet. Hierbei ist der kavitätsfreie Film 27 durch Verwenden des fotolithografischen Verfahrens strukturiert, um das Substrat 6 für den in Verbindung mit 2 und 3 beschriebenen Tintenstrahldruckkopf zu erzeugen. Nun wird durch Verwenden des wie vorstehend beschrieben aufgebauten und erzeugten Substrats 6 für einen Tintenstrahldruckkopf der in 1 gezeigte Tintenstrahldruckkopf hergestellt, um die Eigenschaften des Ausstoßens von Tinte aus dem Tintenstrahldruckkopf davon festzusetzen.
Hierbei werden das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 11a und das zweite Wärmeerzeugungselement 11b, die als die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 dienen, umgestaltet, um 15 × 45 (μm) zu messen. Das wärmeerzeugende Widerstandselement 12, das als die zweite Wärmeerzeugungseinrichtung dient, ist eingerichtet, 40 × 90 (μm) zu messen. Außerdem werden 300 Tintendurchflusswege 4 in der Durchflusswegbreite von 55 μm in einer Durchflusswegdichte von 360 dpi für den Tintendurchflussweg 4 ausgebildet.
Die Ausstoßeigenschaften des Tintenstrahldruckkopfs 6 des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels werden mit einem kontinuierlichen Ausstoßen zum Betreiben nur der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 11, um kleinere Punkte auszustoßen, und die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 12 gleichzeitig zu betrieben, um größere Punkte bei der Betriebsspannung V_op = 1,3 × V_th (V_th: Blasenbildungsinitiierspannung) bei einem Takt von 4 μsec auszustoßen, während die Ansteuerfrequenzen von 1 auf 9 kHz geändert werden. Als eine Folge können sowohl die kleineren Punkte als auch die größeren Punkte stabil ausgestoßen werden, selbst wenn die Frequenz höher als 4 kHz liegt. Ebenso findet eine Blasenbildung in einem Zustand statt, wo die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und die Durchflusswegwandungen fehlen. Anschließend wird die freie Blasenbildungsbreite vermessen. Der gemessene Wert der freien Blasenbildungsbreite liegt über der Breite des Durchflusswegs.
Bei dem vergleichbaren Beispiel des Tintenstrahldruckkopfs 6 des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels wird das Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf, das in Verbindung mit 11 als Stand der Technik beschrieben wurde, mit demselben Verfahren, das zum Herstellen des Substrates 6 für einen Tintenstrahldruckkopf des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels verwendet wird, hergestellt, mit Ausnahme der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 11, die als ein unabhängiges wärmeerzeugendes Widerstandselement von 15 × 90 (μm) zusammengestellt ist. Außerdem wird der durch Verwenden dieses vergleichbaren Beispiels des Substrates für einen Tintenstrahldruckkopf, um die Ausstoßeigenschaften auf die gleiche Weise zu ermitteln, wie die des gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel hergestellten, hergestellt. Auf diese Weise wird das stabile Ausstoßen bei den niedrigen Frequenzen bis ungefähr 4 kHz ermöglicht, aber es ist unmöglich, das ausreichend stabilisierte mehrwertige Aufzeichnen auszuführen, weil das Ausstoßen bei dem kontinuierlichen Ausstoßen bei einer Ansteuerfrequenz von bis zu 9 kHz schwankt.
Wie vorstehend beschrieben wird für den Tintenstrahldruckkopf des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 12 seriell in der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges 4 angeordnet, und die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 wird in der Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges 11 angeordnet. Genauer gesagt wird diese Wärmeerzeugungseinrichtung durch das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 11a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 11b, die parallel in der Richtung der Breite des Tintendurchflussweges 11 angeordnet sind, aufgebaut. Auf diese Weise wird es ermöglicht, die Länge der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 11 in der Durchflusswegrichtung wesentlich zu verkürzen. Ebenso kann die Breite von jedem der wärmeerzeugenden Widerstandselemente der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung verbreitert werden. Als eine Folge kann die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 näher an die Düsenwandungen platziert werden, und die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 12 können ebenso näher zu der Ausstoßöffnung 3a entlang des Tintendurchflussweges 4 angeordnet werden, wodurch der Flüssigkeitswiderstand in Richtung der Ausstoßöffnung 3a reduziert wird, um die Stabilisierung des Ausstoßens zu implementieren, wenn der Kopf bei höheren Frequenzen für das Ausführen eines mehrwertigen Aufzeichnens betrieben werden soll.
Weiterhin ist jedes der wärmeerzeugenden Widerstandselemente, die die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 bilden, parallel zu der Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung angeordnet. Als eine Folge kann die Verbindungsverdrahtung 16, die diese wärmeerzeugenden Widerstandselemente selbst verbindet, an der Seite der Ausstoßöffnung der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 11 angeordnet werden, um es zu ermöglichen, die Anzahl von Verdrahtungen, die in der Richtung der Breite des Tintendurchflussweges 4 angeordnet werden sollen, zu reduzieren, als im Vergleich mit dem Fall, wo jedes der wärmeerzeugenden Widerstandselemente der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 11 parallel zu der Durchflusswegrichtung angeordnet sind. Hierbei kann die Breite von jedem wärmeerzeugenden Widerstandselement in Bezug auf die Breite des Tintendurchflussweges 4 vergrößert werden, wodurch die Stabilisierung des Ausstoßens implementiert wird. Ebenso wird es ermöglicht, das Bereitstellen einer höheren Dichte der Tintendurchflusswege 4 als auch der Wärmeerzeugungselemente zu erreichen.
Da die Breite jedes wärmeerzeugenden Widerstandselements vergrößert werden kann, wird es weiterhin ermöglicht, die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 12 näher an die Seite der Ausstoßöffnung zu platzieren. Dieser Aufbau, der es ermöglicht, die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 12 näher an die Seite der Ausstoßöffnung 3a entlang des Tintendurchflussweges 4 anzuordnen, gibt an, dass der Aufbau, die Konfiguration und die Größe jedes Wärmeerzeugungselements innerhalb eines Bereiches verändert werden kann, der nicht die Ausstoßeigenschaften beeinträchtigt. Mit anderen Worten wird es ermöglicht, die Gestaltungsfreiheit der wärmeerzeugenden Widerstandselemente zum Erreichen eines mehrwertigen Aufzeichnens zu vergrößern. Auf diese Weise wird es möglich, die Gestaltungsfreiheit unter Berücksichtigung der Ausgeglichenheit zwischen jedem der Wärmeerzeugungseinrichtungen bis hin zu der erhöhten Freiheit bei der Anordnung und dem Aufbau der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und dem wärmeerzeugenden Widerstandselement 12 zu erhöhen. Folglich können zusätzlich zu dem stabilisierten Flüssigkeitsausstoß für ein mehrwertiges Aufzeichnen die wärmeerzeugenden Widerstandselemente und Flüssigkeitsdurchflusswege bei höherer Dichte angeordnet werden. Was weiterhin das Aufbaumaterial der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 11 und des wärmeerzeugenden Widerstandselements 12 betrifft, wird annähernd derselbe Flächenwiderstandswert verwendet, als im Gegensatz zu dem konventionellen, wo eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Widerstandselementen mit verschiedenen Flächenwiderständen eingesetzt werden. Als eine Folge wird es ermöglicht, die Herstellungskosten des Substrates für einen Tintenstrahldruckkopf, für den Tintenstrahldruckkopf und für die Tintenstrahldruckpatrone niedrig zu halten.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
4 ist eine Draufsicht, die den Tintenstrahldruckkopf gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Bei dem Tintenstrahldruckkopf des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels unterscheidet sich der Aufbau der auf dem Substrat ausgebildeten Ausstoßeinrichtung von dem des in dem ersten Ausführungsbeispiel Beschriebenen. 4 zeigt den Aufbau der Ausstoßeinrichtung, die für den Aufbau zum Verwenden eines Tintenstrahldruckkopfs, der den Tintenstrahldruckkopf des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels bildet, bereitstellt.
Das Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf, das den Tintenstrahldruckkopf des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels bildet, ist so ausgebildet, dass die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 31 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 32, das als die zweite Wärmeerzeugungseinrichtung dient, wie in 4 gezeigt in Serie angeordnet sind. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 31 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 32 seriell entlang des Tintendurchflussweges angeordnet, in der Reihenfolge von der Seite der Ausstoßöffnung in den Tintendurchflussweg des Tintenstrahldruckkopfs. In 4 ist die durch einen Pfeil C angedeutete Richtung die Tintenausstoßrichtung. Der Endbereich des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 auf der Seite entgegengesetzt der Seite der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 31 ist elektrisch mit der zweiten individuellen Verdrahtung 34 verbunden. Der Endbereich des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 auf der Seite der Wärmeerzeugungseinrichtung 31 ist elektrisch mit der gemeinsamen Verdrahtung 35a verbunden, die zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstandselement 32 und dem zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselement 31b ausgebildet ist.
An dem Bereich des Substrats für einen Tintenstrahldruckkopf, der mit der gemeinsamen Verdrahtung 35a verbunden ist, ist die erste Durchkontaktierung 37 ausgebildet. Wie nachstehend in Verbindung mit 5A und 5B beschrieben wird, ist die gemeinsame Verdrahtungsschicht durch die Isolierschicht auf der rückwärtigen Seite der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 31 und dem wärmeerzeugenden Widerstandselement 32 für das Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels angeordnet. Außerdem ist die gemeinsame Verdrahtungsschicht elektrisch mit der ersten Durchkontaktierung 37 verbunden. An dem rückseitigen Ende des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 ist die gemeinsame Verdrahtung 35b ebenfalls ausgebildet. Außerdem ist die zweite Durchkontaktierung 38 an dem Bereich der gemeinsamen Verdrahtung 35b auf der Seite des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 ausgebildet. Die zweite Durchkontaktierung 38 ist elektrisch mit der zuvor genannten gemeinsamen Verdrahtungsschicht auf der rückwärtigen Seite des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 verbunden. Dadurch ist jede der gemeinsamen Verdrahtungen 35a und 35b elektrisch durch die erste Durchkontaktierung 37, der gemeinsamen Verdrahtungsschicht und der zweiten Durchkontaktierung 38 verbunden.
Das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 31a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 31b sind jeweils rechteckig konfiguriert. Das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 31a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 31b sind in der Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges angeordnet, das heißt, parallel mit der Richtung der Breite des Tintendurchflusswegs angeordnet, sodass das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 31a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 31b parallel zu der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflusswegs in der Längsrichtung jeder davon liegen. Die Endbereiche des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 31a und des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 31b auf der Ausstoßseite sind miteinander elektrisch über die Verbindungsleitung 36 verbunden. Der Endbereich des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 31a auf der Seite des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 ist elektrisch mit der ersten individuellen Verdrahtung 33 verbunden, und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 31b auf der Seite des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 ist elektrisch mit der gemeinsamen Verdrahtung 35a verbunden. Mit der so aufgebauten Ausstoßeinrichtung 2a wird es ermöglicht, jeden der ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen 31 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 32 individuell anzutreiben.
Die Konfigurationen und Größen des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 31a und des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 31b sind die gleichen, und die gesamte Fläche des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 31a und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 31b ist kleiner als die Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32. Die Länge des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 in der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges beträgt annähernd die zweifache Länge des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 31a und des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 31b.
5A und 5B sind Ansichten, die das Verfahren zum Bilden der Durchkontaktierungen, der gemeinsamen Verdrahtung und der individuellen Verdrahtung veranschaulichen, um die höhere Dichte der zweiten Einrichtungen 2a zu erhalten. 5A ist eine Draufsicht, die die gemeinsame Verdrahtungsschicht zeigt, die auf der rückwärtigen Seite des wärmeerzeugenden Widerstandselements durch die Isolierschicht ausgebildet ist. 5B ist eine Draufsicht, die das Muster der gemeinsamen Verdrahtung und der in 4 gezeigten individuellen Verdrahtung zeigt.
Wie in 5A gezeigt, wird, nachdem die gemeinsame Verdrahtungsschicht 35c auf dem Silikonsubstrat ausgebildet ist, die Isolierschicht auf der gemeinsamen Verdrahtungsschicht 35c ausgebildet, um die gemeinsame Verdrahtungsschicht 35c abzudecken. Anschließend wird die Isolierschicht geätzt, um die erste Durchkontaktierung 37 und die zweite Durchkontaktierung 38 zu bilden. Ebenso wird der Al-Film, wie in 5B gezeigt, auf den Oberflächen der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 31 und dem wärmeerzeugenden Widerstandselement ausgebildet, ebenso wie die Oberfläche der Isolierschicht auf der gemeinsamen Verdrahtungsschicht 35c strukturiert wird, um die erste individuelle Verdrahtung 33, die zweite individuelle Verdrahtung 34, jede der gemeinsamen Verdrahtung 35a und 35b und die Verbindungsverdrahtung 36 auf der Oberfläche der Isolierschicht zu bilden.
Mit der vorstehend beschriebenen so aufgebauten Ausstoßeinrichtung 2a wird es ermöglicht, die erste und zweite Wärmeerzeugungseinrichtung an die schmälere Düsenbreite anzuordnen, um der benötigten Anordnung bei höherer Dichte gerecht zu werden. Ebenso wird der Aufbau angepasst, so dass die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 31 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 32 seriell auf der gemeinsamen Verdrahtungsschicht mit der ersten Durchkontaktierung 37, die zwischen der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 31 und dem wärmeerzeugenden Widerstandselement 32 platziert ist, angeordnet ist. Als eine Folge wird es ermöglicht, den für das erste Ausführungsbeispiel beschriebenen Effekt zu demonstrieren, da die Wärmeerzeugungseinrichtung 31 und das wärmeerzeugende Widerstandselement 32 näher an der Ausstoßöffnung in der eingeschränkten Breite des Flüssigkeitsdurchflussweges platziert werden können.
Darüber hinaus kann die Anzahl der in der Richtung der Breite der Tintendurchflusswege anzuordnenden Verdrahtungen im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel auf dem wärmeerzeugenden Widerstandselement 32 auf der Seite des seitlichen Bereiches verringert werden. Hierbei wird es ermöglicht, die Breite von jedem der wärmeerzeugenden Widerstandselemente breiter in der Ausdehnung bezüglich der Breite des Flüssigkeitsdurchflussweges zu gestalten, wodurch ein stabileres Ausstoßen implementiert wird, und ebenso das Bereitstellen des Tintendurchflussweges und des wärmeerzeugenden Widerstandselementes bei höherer Dichte erreicht wird.
6 ist eine Draufsicht die das abweichende Beispiel der in den 5A und 5B dargestellten Ausstoßeinheit 2a zeigt. Die in 6 gezeigte Ausstoßeinheit weist die von der Anordnung für die in den 5A und 5B gezeigten Ausstoßeinheit 2a verschiedenen Verbindungsverdrahtung auf, die das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 31a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 31b elektrisch verbindet. Wie in 6 gezeigt, wird die Verbindungsverdrahtung 36a, die das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 31a und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 31b verbindet, ausgebildet. Außerdem ist die Konfiguration der Verbindungsverdrahtung 36a linear symmetrisch parallel zu dem ersten wärmeerzeugenden Widerstandselement 31a und dem zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselement 31b verlaufenden Linie angeordnet, die durch das Zentrum des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 31a und dem zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 31b verläuft. Mit der elektrischen Verbindung, die durch solch eine Verbindungsverdrahtung 36a erzeugt wird, wird es ermöglicht, die Wärmeverteilung für jeden der ersten wärmeerzeugenden Widerstandselemente 31a und den zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselementen 31b entsprechend anzugleichen. Ebenso ist die Deckenplatte, die die Nuten aufweist, die die Tintendurchflusswege werden, auf dem Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf mit einer Ausstoßeinrichtung, wie in 7 gezeigt, angeordnet. Außerdem wird es ermöglicht, dass wenn die Durchflusswegwandungen der Deckenplatte nahe an die erste individuelle Verdrahtung 33 gebonded ist, den Kontakt zwischen der Deckenplatte und dem Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf zu verbessern, weil überhaupt keine Absätze entlang der ersten individuellen Verdrahtung 33 erzeugt werden. Als eine Folge, wird ein Ausstoßen besser stabilisiert. Hierbei ist der vorstehende Aufbau so anzuordnen, dass das erste wärmeerzeugende Widerstandselement und das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement in der Richtung senkrecht zu der Richtung, in der sich der Durchflussweg erstreckt, verläuft. Jedoch ist das gegenwärtige Ausführungsbeispiel nicht notwendigerweise auf diese Anordnung beschränkt. Hierbei wird der Raum, der dem Bereich der gemeinsamen Verdrahtung entspricht, für die Länge des wärmeerzeugenden Elements zur Verfügung gestellt, auch wenn das erste wärmeerzeugende Element und das zweite wärmeerzeugende Element entlang des Flüssigkeitsweges angeordnet sind. Hierbei ist das gegenwärtige Ausführungsbeispiel, auch in diesem Fall, effizienter als der bekannte Aufbau.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
7 ist eine Draufsicht, die den Tintenstrahldruckkopf gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Bei dem Tintenstrahldruckkopf des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels unterscheidet sich die Ausstoßeinrichtung der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung von der des zweiten Ausführungsbeispiels. In 7 werden die selben Bezugszeichen für die selben strukturellen Teile wie die des zweiten Ausführungsbeispiels verwendet. Nachstehend richtet sich die Beschreibung auf das, was sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet.
Bei dem Tintenstrahldruckkopf des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels umfasst die erste Wärmeerzeugungseinrichtung 51 das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 51a, das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 51b und das dritte wärmeerzeugende Widerstandselement 51c, die, wie in 7 gezeigt, für das Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf anstelle der in 4 gezeigten ersten Wärmeerzeugungseinrichtung 31 bereitgestellt werden. Das erste wärmeerzeugende Widerstandselement 51a, das zweite wärmeerzeugende Widerstandselement 51b und das dritte wärmeerzeugende Widerstandselement 51c sind in der Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges angeordnet, das heißt, parallel zu der Richtung der Breite des Tintendurchflussweges angeordnet. Jedes der ersten wärmeerzeugenden Widerstandselemente 51a, der zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente 51b und der dritten wärmeerzeugenden Widerstandselemente 51c ist rechteckig konfiguriert. Jede Längsrichtung des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51a, des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51b und des dritten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51c ist parallel zu der Tintendurchflusswegrichtung des Tintendurchflussweges.
Der Endbereich des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselementes 51a auf der Seite der Ausstoßöffnung ist elektrisch mit der ersten individuellen Verdrahtung 33 verbunden. Die Endbereiche des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51a und des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51b auf der Seite des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 sind miteinander elektrisch über die Verbindungsverdrahtung 56a verbunden. Außerdem sind die Endbereiche des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51b und des dritten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51c auf der Seite der Ausstoßöffnung gemeinsam über die Verbindungsverdrahtung 56b elektrisch verbunden. Der Endbereich des dritten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51c auf der Seite des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 ist elektrisch mit der gemeinsamen Verdrahtung 35a verbunden.
Jede der Konfigurationen und Größen der ersten wärmeerzeugenden Widerstandselemente 51a, der zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente 51b und der dritten wärmeerzeugenden Widerstandselemente 51c sind die gleichen, und die gesamte Fläche des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51a, des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51b und des dritten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51c ist kleiner, als die Fläche des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32. Die Länge L₆ des wärmeerzeugenden Widerstandselements 32 in der Durchflussrichtung des Tintendurchflussweges wird auf annähernd die dreifache Länge L₅ des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51a, des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51b und des dritten wärmeerzeugenden Widerstandselements 51c eingestellt.
Mit der so mit drei wärmeerzeugenden Widerstandselementen aufgebaute, wie vorstehend beschriebene erste Wärmeeinheit 51 wird es effektiv, diese Einrichtungen aus solchen Materialien wie TaN, TaAl, HfB₂ als Beispiel aufzubauen, wenn das Material einen kleineren Flächenwiderstandswert als ungefähr 80Ω/☐ als das Aufbaumaterial der wärmeerzeugenden Widerstandselemente aufweist.
Die Ausstoßeigenschaften des durch diese Aufbaudichte von 400 dpi Flüssigkeitsdurchflusswegen, die das Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß jedem des ersten bis dritten Ausführungsbeispiel, die vorstehend beschrieben wurden, produziert werden, stabilisieren ein Ausstoßen, um es zu ermöglichen, ein mehrwertiges Aufzeichnen auszuführen. Bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beträgt hierbei jede Konfiguration des ersten wärmeerzeugenden Widerstandselements und des zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselements, die als die erste Wärmeerzeugungseinrichtung dienen, 10 × 30 (μm), und die des wärmeerzeugenden Widerstandselements, das als die zweite Wärmeerzeugungseinrichtung dient, 30 × 60 (μm).
8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt, an der einer der Tintenstrahldruckköpfe des vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsbeispiels angebracht ist. Das Kopfmodul 601, das an der in der 8 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung 600 angebracht ist, wird mit einem der Tintenstrahldruckköpfe des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels, und der Flüssigkeitsspeichervorrichtung, die die an den Tintenstrahldruckkopf zuzuführende Flüssigkeit speichert, ausgestattet. Das Kopfmodul 601 ist an dem Verfahrschlitten, wie in 8 gezeigt, angebracht, die in die Spiralnut 606 der rotierenden Führungsschraube 605, die mit regulären und rückwärtigen Drehungen des Antriebsmotors 602, über die Antriebskraftübertragungszahnräder 603 und 604 ineinander verzahnt sind, eingreift. Das Kopfmodul 601 bewegt sich entlang der Führung 608 gemeinsam mit dem Verfahrschlitten 607, um durch die Antriebskraft des Antriebsmotors 602 in die durch Pfeile a und b angedeuteten Richtung hin- und herzubewegen. Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung 600 ist mit einer (nicht gezeigten) Aufzeichnungsmediumtransportvorrichtung zum Transportieren des Druckblatts P ausgestattet, das als das Aufzeichnungsmedium dient, dem die Flüssigkeit, wie etwa Tinte, die von dem Kopfmodul 601 ausgestoßen wird, zugeführt wird. Die Papierdruckplatte 610 zum Verwenden des Druckpapiers P, das in die Schreibwalze 609 über die Aufzeichnungsmediumtransportvorrichtung getragen wird, ist eingerichtet, das Druckpapier P zu der Schreibwalze 609 in der Bewegungsrichtung des Verfahrschlittens 607 zu pressen.
In der Umgebung eines Endes der Führungsschraube 605 sind die Optokoppler 611 und 612 angeordnet. Grundstellungserfassungseinrichtungen, die die Anwesenheit des Armes 607a des Verfahrschlittens 607 in dem Abdeckbereich der Optokoppler 611 und 612 erkennt, um die Drehbewegungen des Antriebsmotors 602 unter einigen anderen Vorgängen umzuschalten. In der Umgebung des einen Endbereichs der Schreibwalze 609 ist das Stützelement 613 zum Stützen des Abdeckelements 614, das die Frontfläche der Ausstoßöffnungen des Kopfmoduls 601 bedeckt, ausgestattet. Ebenso ist eine Tintenabsaugeinrichtung 615 zum Absaugen aufgestauter Tinte im Inneren des Abdeckelements 614 aufgrund des Leerlaufausstoßes des Kopfmoduls 601 oder dergleichen abzusaugen, bereitgestellt. Die Tintenabsaugeinrichtung 615 führt die Absaugrückführung des Kopfmoduls 601 durch den Durchlassbereich 614a im Inneren der Abdeckung des Abdeckelements 614 aus.
Die Hauptgehäusestützplatte 619 wird für die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung 600 angeordnet. Das Verfahrelement 618 wird beweglich durch die Hauptgehäusestützplatte 619 in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gestützt, das heißt, beweglich in der rechtwinkligen Richtung zu der Verfahrrichtung des Verfahrschlittens 607 gelagert. Die Reinigungsklinge 617 ist an dem Verfahrelement 618 befestigt. Die Reinigungsklinge 617 wird in diesem Modus nicht benötigt. Es kann möglich sein, andere bekannte Modi anzupassen. Weiterhin wird der Hebel 620 zum Initiieren der Absaugung des Absaugrückführvorgangs durch Verwenden der Tintenabsaugvorrichtung 615 bereitgestellt. Der Hebel 620 bewegt sich mit der Bewegung der Nocke 621, die in den Verfahrschlitten 607 eingreift, und die Bewegung davon wird durch eine bekannte Übertragungseinrichtung, wie etwa eine Kupplung, gesteuert, die die Antriebsleistung von dem Antriebsmotor 602 wechselt. Die Tintenstrahlaufzeichnungssteuereinheit, die Signale für dem Kopfmodul 601 angeordnete wärmeerzeugende Widerstandselemente bereitstellt, und den Antrieb von jedem der vorstehend beschriebenen Mechanismen steuert, ist an dem Hauptgehäuse der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung angeordnet, die nicht in 8 gezeigt wird.
Bei der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung 600 führt das Kopfmodul 601 ein Aufzeichnen durch, während es über die gesamte Breite des Druckpapiers P hin- und herbewegt wird, wenn das Druckpapier P auf die Schreibwalze 609 mit Hilfe der vorstehenden Aufzeichnungsmediumtransportvorrichtung transportiert wird. Hierbei wird als das aufbauende Material des Kopfmoduls 601 das vorstehend beschriebene Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf verwendet. Da das Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf durch das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt wird, ist es ebenso möglich, das stabilisierte Flüssigkeitsausstoßen auszuführen, auch wenn eine mehrwertige Aufzeichnung durchgeführt wird, wodurch hochpräzise aufgezeichnete Bilder bei hoher Auflösung mit höherer Geschwindigkeit erhalten werden.
In dieser Hinsicht, obwohl die Erfindung mit Bezug zu den speziellen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erklärt wurde, ist dies nicht dafür gedacht, in einer beschränkenden Weise ausgelegt zu werden. Verschiedene Modifikationen der offengelegten Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme der Beschreibung ersichtlich. Die Erfindung wird durch die anhängenden Ansprüche definiert.

Claims

Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf, wobei der Tintenstrahldruckkopf eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen (3a) zum Ausstoßen von Flüssigkeit, eine Vielzahl von mit der Vielzahl von Ausstoßöffnungen (3a) verbundenen Flüssigkeitsdurchflusswegen (4), sowie erste (11) und zweite seriell in den Flüssigkeitsdurchflusswegen (4) in der Durchflusswegrichtung der Flüssigkeitsdurchflusswege (4) angeordnete Wärmeerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen thermischer Energie umfasst, die dazu verwendet wird, Flüssigkeit in den Flüssigkeitsdurchflusswegen (4) aus den Ausstoßöffnungen (3a) auszustoßen, wobei die ersten (11) und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen auf dem Substrat ausgebildet und von diesem beinhaltet werden, wobei die ersten (11) und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen angepasst sind, mit einer Betriebsfrequenz von 4 kHz oder mehr betrieben zu werden, und die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen (11) aus einer Vielzahl von wärmeerzeugenden Widerstandselementen (11a, 11b) aufgebaut sind, die in der Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung der Flüssigkeitsdurchflusswege (4) parallel angeordnet und elektrisch in Serie verbunden sind, und wobei die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus mindestens einem wärmeerzeugenden Widerstandselement (12) aufgebaut sind.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1, wobei jeder Flächenwiderstandswert der wärmeerzeugenden Widerstandselemente, welche die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen bilden, und der Flächenwiderstandswert der wärmeerzeugenden Widerstandselemente, welche die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen bilden, im Wesentlichen gleich sind.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1, weiterhin mit: einer gemeinsamen Verdrahtungsschicht, die auf dem Substrat ausgebildet ist, so dass sie auf der Substratseite der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen angeordnet ist; einer Isolierschicht, die auf der Oberfläche der gemeinsamen Verdrahtungsschicht ausgebildet ist, so dass sie als die untere Schicht der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen angeordnet ist; einer ersten Durchkontaktierung, die auf der Isolierschicht zwischen den ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen zum elektrischen Verbinden der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen mit der gemeinsamen Verdrahtungsschicht ausgebildet ist; einer ersten individuellen Verdrahtung, die auf der Oberfläche der Isolierschicht ausgebildet ist, um mit den ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen elektrisch verbunden zu sein; einer zweiten individuellen Verdrahtung, die auf der Oberfläche der Isolierschicht ausgebildet ist, um mit den zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen elektrisch verbunden zu sein; einer gemeinsamen Verdrahtung, die auf der Seite der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen, gegenüber der Seite der Ausstoßöffnungen angeordnet ist; und einer zweiten Durchkontaktierung, die in dem Bereich der Isolierschicht ausgebildet ist, die dem Endbereich der gemeinsamen Verdrahtung auf der Seite der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen entspricht, um die gemeinsame Verdrahtung mit der gemeinsamen Verdrahtungsschicht elektrisch zu verbinden.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1, wobei die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen hinsichtlich der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen auf der nachgeordneten Seite in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges angeordnet sind.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1, wobei die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselementen aufgebaut sind, die parallel zur Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung der Flüssigkeitsdurchflusswege angeordnet sind, und die ersten und die zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente elektrisch durch Verbindungsdrähte verbunden sind, die auf der Ausstoßöffnungsseite der ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente angeordnet sind.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 5, wobei die Breiten der ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente im Wesentlichen gleich sind, und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus einem wärmeerzeugenden Widerstandselement ausgebildet sind, und die Länge der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges im Wesentlichen die gleiche ist wie die Gesamtlänge der ersten und der zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1, wobei entweder TaN oder TaAl oder TaSiN oder HfB₂ als das Aufbaumaterial der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen verwendet wird.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1, wobei die freie Blasenbildungsbreite der ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen größer ist als die maximale Weite des Flüssigkeitsdurchflussweges in der Richtung der Breite des Flüssigkeitsdurchflussweges im Bereich der Anordnung der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1, wobei die Gestaltungen und Größen von wärmeerzeugenden Widerstandselementen im Wesentlichen gleich sind.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf, wobei der Tintenstrahldruckkopf eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen (3a) zum Ausstoßen von Flüssigkeit, eine Vielzahl von mit der Vielzahl von Ausstoßöffnungen (3a) verbundenen Flüssigkeitsdurchflusswegen (4), sowie erste (11) und zweite seriell in dem Flüssigkeitsdurchflussweg (4) der Durchflusswegrichtung der Flüssigkeitsdurchflusswege (4) angeordnete Wärmeerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen thermischer Energie umfasst, die dazu verwendet wird, Flüssigkeit in den Flüssigkeitsdurchflusswegen (4) aus den Ausstoßöffnungen (3a) auszustoßen, wobei die ersten (11) und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen auf dem Substrat ausgebildet und von diesem beinhaltet werden, wobei das Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf ausgestattet ist mit einer gemeinsamen Verdrahtungsschicht (35c), die auf dem Substrat ausgebildet ist, so dass sie auf der Substratseite der ersten (31) und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen angeordnet ist; einer Isolierschicht, die auf der Oberfläche der gemeinsamen Verdrahtungsschicht (35c) ausgebildet ist, so dass sie als die untere Schicht der ersten (31) und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen angeordnet ist; einer ersten Durchkontaktierung (37), die auf der Isolierschicht zwischen den ersten (31) und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen zum elektrischen Verbinden der ersten (31) und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen mit der gemeinsamen Verdrahtungsschicht (35c) ausgebildet ist; einer ersten individuellen Verdrahtung (33), die auf der Oberfläche der Isolierschicht ausgebildet ist, um mit den ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen (31) elektrisch verbunden zu sein; einer zweiten individuellen Verdrahtung (34), die auf der Oberfläche der Isolierschicht ausgebildet ist, um mit der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen elektrisch verbunden zu sein, und wobei die ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen gleichzeitig angepasst sind, mit einer Betriebsfrequenz von 4 kHz oder mehr betrieben zu werden, und die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen (31) aus einer Vielzahl von Wärmeerzeugenden Widerstandselementen (31a, 31b) aufgebaut sind, die elektrisch in Serie verbunden sind, und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus mindestens einem wärmeerzeugenden Widerstandselement (32) aufgebaut sind.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 10, wobei jeder Flächenwiderstandswert der wärmeerzeugenden Widerstandselemente, welche die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen bilden, und der Flächenwiderstandswert der wärmeerzeugenden Widerstandselemente, welche die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen bilden, im Wesentlichen gleich sind.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 10, wobei die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen hinsichtlich der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen auf der nachgeordneten Seite in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges angeordnet sind.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 10, wobei die ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselementen aufgebaut sind, die parallel zur Richtung senkrecht zu der Durchflusswegrichtung der Flüssigkeitsdurchflusswege angeordnet sind, und die ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente elektrisch durch Verbindungsdrähte verbunden sind, die auf der Ausstoßöffnungsseite der ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente angeordnet sind.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 13, wobei die Breiten der ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente im Wesentlichen gleich sind, und die zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen aus einem wärmeerzeugenden Widerstandselement ausgebildet sind, und die Länge der zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges im Wesentlichen die gleiche ist wie die Gesamtlänge der ersten und zweiten wärmeerzeugenden Widerstandselemente in der Durchflusswegrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 10, wobei entweder TaN oder TaAl oder TaSiN oder HfB₂ als das Aufbaumaterial der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen verwendet wird.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 10, wobei die freie Blasenbildungsbreite der ersten Wärmeerzeugungseinrichtungen größer ist als die maximale Weite des Flüssigkeitsdurchflussweges in der Richtung der Breite des Flüssigkeitsdurchflussweges im Bereich der Anordnung der ersten Wärmeerzeugungseinrichtung.
Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 10, wobei die Gestaltungen und Größen der Vielzahl von wärmeerzeugenden Widerstandselementen im Wesentlichen gleich sind.
Tintenstrahldruckkopf mit: einem Substrat für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17; und einer Deckenplatte, die an die Oberfläche des Substrates für einen Tintenstrahldruckkopf auf der Seite der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen gebondet ist, um die Flüssigkeitsdurchflusswege auf der Oberfläche des Substrates für einen Tintenstrahldruckkopf auf der Seite der ersten und zweiten Wärmeerzeugungseinrichtungen anzuordnen.
Tintenstrahldruckpatrone mit: einem Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 18; und e iner Flüssigkeitsspeichervorrichtung zum Speichern von Flüssigkeit, die an den Tintenstrahldruckkopf zuzuführen ist.
Tintenstrahldruckaufzeichnungsvorrichtung mit: einer Tintenstrahldruckpatrone gemäß Anspruch 19; und einer Aufzeichnungsmediumtransportvorrichtung zum Transportieren eines Aufzeichnungsmediums, um aus dem Tintenstrahldruckkopf der Tintenstrahldruckpatrone ausgestoßene Flüssigkeit aufzunehmen.