DE69225102T2

DE69225102T2 - Farbstrahlaufzeichnungskopf

Info

Publication number: DE69225102T2
Application number: DE69225102T
Authority: DE
Inventors: Yukio Kawajiri; Shuji Koyama; Makoto Shibata; Manabu Sueoka; Takumi Suzuki; Toshio Suzuki; Hisashi Yamamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1992-09-23
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: DE69225102D1; JPH0577423A; US5760803A; EP0534414A3; EP0534414B1; EP0534414A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Farbstrahl-Aufzeichnungskopfs bzw. eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs, welcher unter Anwendung des Spritzpreßverfahrens gefertigt wird. Herkömmlich sind Versuche zur Anwen dung des Spritzpreßverfahrens vorgenommen worden, um einen Tintenstrahl-Aufzeich-nungskopf (nachstehend als "aufzeichnungskopf" bezeichnet) herzustellen, von welchem ein typisches Beispiel in Fig. 4 gezeigt ist. Nachstehend werden der in Fig. 4 gezeigte Aufzeichnungskopf als auch dessen Herstellungsverfahren beschrieben.
Zuerst wird eine entfernbare Festschicht (nicht gezeigt) in einem Bereich erzeugt, welcher den Ausstoßöffnungen 154, den Flüssigkeitskanälen 155 und einer Flüssigkeitskammer 156 auf einer Elementebene eines Substrats 151 entspricht, auf dem Energieerzeugungselemente 158 angeordnet werden. Anschließend wird durch das Spritzpreßformen ein Konstruktionsele ment 153 auf der Festschicht und der Elementebene des Substrats 151 erzeugt. Dann wird das Konstruktionselement 153 gleichzeitig mit der Formgebung auf der Elementebene des Substrats 151 angeschmolzen. Durch Entfernen der Festschicht werden die Ausstoßöffnungen 154, die Flüssigkeitskanäle 155 und die Flüssigkeitskammer 156 erzeugt.
Der vorstehend beschriebene herkömmliche Aufzeichnungskopf weist jedoch ein Problem dahingehend auf, daß das Substrat und das Konstruktionselement beim Spritzpreßformen des Konstruktionselements abgeschält werden können, weil die Anschmelzen (Adhäsion) des Konstruktionselements an dem Substrat unzureichend war.
Insbesondere entstand ein Problem dahingehend, daß in dem Fall, wenn eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen einstückig formgebend erzeugt wurde und danach in vorbestimmten Positionen abgeschnitten wurde, um die Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen zu erhalten, das Substrat und das Konstruktionselement infolge der Vibration beim Schneiden unter möglicher Spaltung des Substrats abgeschält werden konnten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs mit einer hervorragenden Haftung zwischen dem Konstruktionselement und dem Substrat, welche durch die Vibration beim Schneiden weniger nachteilig beeinflußt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 oder 3 gelöst.
Daher weist das Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs gemäß Anspruch 1 die Schritte auf:
- Bereitstellen eines Substrats mit Energieerzeugungselementen zum Erzeugen von Energie, welche für das Ausstoßen einer Tinte verwendet wird,
- Bereitstellen einer Polyimidharzschicht auf einer Oberfläche des Substrats, welche mit den Energieerzeugungselementen ausgestattet wird, mit Ausnahme des Bereichs entsprechend einem Flüssigkeitsfließpfad,
- Bereitstellen einer Festschicht, hergestellt aus einem entfernbaren Material mit einer Struktur entsprechend dem Flüssigkeitsfließpfads auf der Oberfläche des Substrats, welche mit den Energieerzeugungselementen ausgestattet wird,
- Anordnen einer Form an einer Seite der Festschicht des Substrats, um einen Raum zwischen dem Substrat und der Form auszubilden,
- Einbringen eines Harzes in diesen Raum, um das Spritzpreßformen auszuführen, dabei das Harz über die Polyimidharzschicht mit dem Substrat zu verbinden, welches mit der Festschicht ausgestattet ist,
- Härten des Harzes,
- Entfernen der Form und
- Entfernen der Festschicht, um den Flüssigkeitsfließpfad zu erzeugen.
Gemäß Anspruch 3 wird die Polyimidharzschicht durch ein Laminat ersetzt, welches eine Silanhaftvermittlungsschicht und eine lichtempfindliche Epoxidharzschicht aufweist.
Als ein weiteres Dokument, welches den Stand der Technik aufzeigt, beschreibt Hewlett-Packard Journal 96 (1985) Mai, Nr. 5, Amstelveen, Niederlande, das Anordnen der Polyimidharzschicht zwischen dem Element zum Erzeugen des Tintenfließkanals und dem Substrat. Es beschreibt jedoch kein Formgebungsverfahren, einschließlich dem Spritzpreßverfahren, weil das Element durch eine galvanoplastisch erzeugte Nickeldüsenplatte ausgebildet wird.
Das Dokument US-A-4 774 530 zeigt auf, ein organisches Harz als die dicke Isolierschicht auf der Verbindungsfläche des Siliziumsubstrats vorzusehen, wobei Polyimid als das organische Harz verwendet wird. Dieses Dokument beschreibt jedoch kein Formgebungsverfahren, weil die Deckplatte und das Substrat des Kopf 5 aus Silizium hergestellt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht als teilweise Ausbruchansicht zur Darstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs,
Fig. 5 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht als teilweise Ausbruchansicht zur Darstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6. zeigt eine perspektivische Ansicht als teilweise Ausbruchansicht zur Darstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht als teilweise Ausbruchansicht zur Darstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8A - 8F zeigen Ansichten zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs, wobei Fig. 8A eine typische perspektivische Ansicht eines Substrats zeigt, Fig. 8B eine typische perspektivische Ansicht des Substrats zeigt, welches mit einer Festschicht ausgestattet ist, Fig. 8C eine Querschnittansicht der wesentlichen Teile für eine Form zeigt, welche bei der Formgebung eines Konstruktionselements verwendbar ist, Fig. 8D eine typische Draufsicht zur Darstellung des Konstruktionselements nach dem Freigeben der Form zeigt, Fig. 8E eine Querschnittansicht entlang der Linie E E in Fig. 8D zeigt und Fig. 8F eine Querschnittansicht entlang der Linie E-E in Fig. 8D nach dem Entfernen der Festschicht zeigt,
Fig. 9A - 9D zeigen Ansichten zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens gemäß einer anderen Ausführungsform eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs, wobei Fig. 9A eine typische perspektivische Ansicht eines Substrats zeigt, Fig. 9B eine typische perspektivische Ansicht des Substrats zeigt, welches mit einer Festschicht ausgestattet ist, Fig. 9C eine Querschnittansicht der wesentlichen Teile für eine Form zeigt, welche bei der Formgebung eines Konstruktionselements verwendbar ist, und Fig. 9D eine Querschnittansicht der we sentlichen Teile für eine Form zeigt, welche bei der Formgebung des Konstruktionselements nach dem Freigeben der Form verwendbar ist,
Fig. 10A und Fig. 10B zeigen Ansichten zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens gemäß einer anderen Ausführungsform eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs, wobei Fig. 10A eine Draufsicht zeigt und Fig. 10B eine Querschnittansicht zeigt, geschnitten an der Ausstoßöffnung-Ausbildungslinie von A-A,
Fig. 11 zeigt eine Ansicht zur Darstellung des Herstellungsverfahrens eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs, und
Fig. 12 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts mit einem angeordneten Tintenstrahlkopf.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Zunächst wird eine erste Ausführungsform eines Tintenstrahl- Aufzeichnungskopfs (nachstehend als "Aufzeichnungskopf" bezeichnet) beschrieben.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht als Teilausbruchansicht zur Darstellung des Aufbaus des Aufzeichnungskopfs. In derselben Figur ist eine Vielzahl von Elektroden 2, welche mit den Heizabschnitten der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 2a (z. H. aus HfB&sub2; + Al + SiO&sub2; + Ta) verbunden sind, als Schicht in einem Halbleiterfertigungsprozeß erzeugt, wie z. B. durch Ätzen, Bedampfen oder Sputtern, und in vorbestimmten Abständen auf einer Oberfläche eines Substrats 1 angeordnet, hergestellt aus Glas, Halbleiter (Siliziumwafer), Keramik, Kunststoff oder Metall, wobei diese eine Oberfläche eine Elementoberfläche 1a ist. Auf der Elementoberfläche 1a wird ein Konstruktionselement 3 eines einstückigen Elements, hergestellt aus einem in der Wärme aushärtenden Harz, wie z. B. einem Epoxidharz oder Silikonharz, gleichzeitig bei der Formgebung durch Spritzpreßformen an dieser angeschmolzen.
Auf einer Stirnfläche des Konstruktionselements 3 in Gegenüberlage der Elementoberfläche 1a wird eine Vielzahl von Nutabschnitten entsprechend den jeweiligen Positionen der Heizabschnitte der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 2a erzeugt, wobei der Raum durch jeden Nutabschnitt umgeben ist und die Elementoberfläche 1a einen Flüssigkeitskanal 3b und eine Öffnung von jedem Raum als eine Ausstoßöffnung 3a ausbildet. Das Konstruktionselement 3 ist auch mit einem Hohlraumabschnitt ausgebildet, welcher mit den Nutabschnitten (Flüssigkeitskanälen 3b) in Verbindung steht und die Elementoberfläche 1a als eine untere Wand aufweist, wobei eine Flüssigkeitskammer 3c ausgebildet wird, und weiterhin eine Öffnung zum Verbinden des Hohlraumabschnitts (Flüssigkeitskammer 3c) nach außerhalb (wie z. B. eine Verbindungseinrichtung 4, welche nachstehend beschrieben wird), welche in dieselbe Richtung offen ist, wie jene, welcher die Elementoberfläche 1a zugewendet ist, um eine Zuführöffnung 3d zu erzeugen. Die Zuführöffnung 3d ist über die Verbindungseinrichtung 4 mit einem Zuführschlauch 5 verbunden, der an einen Tintenbehälter (nicht gezeigt) angeschlossen ist, wobei die Tinte durch den Zuführschlauch 3d zur Flüssigkeitskammer 3c zugeführt wird.
Nachstehend wird die Operation beim Ausstoßen der Tinte durch die Ausstoßöffnungen 3a beschrieben. Die der Flüssigkeitskammer 3c zugeführte Tinte tritt unter einer Kapillarwirkung in die Flüssigkeitskanäle 3b ein, bildet in jeder Ausstoßöffnung 3a einen Meniskus aus und erhält jeden Flüssigkeitskanal 3b mit Tinte gefüllt. Dann werden die Heizabschnitte der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 2a über die Elektroden 2 angesteuert und erhitzt, wobei die Tinte in den Heizabschnitten der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 2a rasch erhitzt wird und innerhalb der Flüssigkeitskanäle 3b Blasen erzeugt werden, so daß die Tinte auf Grund der Ausbildung der Blasen durch die Ausstoßöffnungen 3a ausgestoßen wird.
Obgleich ein Ausführungsbeispiel des Energieerzeugungselements zum Erzeugen der Energie zur Anwendung beim Ausstoßen der Tinte an dieser Stelle die Elektrizität-Wärme- Umwandlungseinrichtung 2a war, ist die Erfindung nicht auf eine solche Form begrenzt, sondern es ist darauf hinzuweisen, daß ein piezoelektrisches Element zum Erzeugen der mechanischen Energie, welche augenblicklich den Ausstoßdruck auf die Tinte ausübt, verwendet werden kann. Die Ausstoßöff nungen 3a können mit einer hohen Dichte von 16 Öffnungen/mm erzeugt werden, mit insgesamt 128 oder 256 Öffnungen, und ferner kann die Vollzeilen-Ausführungsform durch deren quere Anordnung über die gesamte Breite der Aufzeichnungsfläche eines Aufzeichnungsmediums erzeugt werden.
Nachstehend wird eine andere Ausführungsform eines Aufzeichnungskopfs beschrieben. Der Aufzeichnungskopf dieser Ausführungsform weist einen Vorstehabschnitt 23e auf, welcher von einem Substrat wegsteht, welcher einstückig mit einem Konstruktionselement 23 an den Rändern um das Öffnungsende auf der anderen Seite (auf der Seite einer Verbindungseinrichtung 24) einer Zuführöffnung 23d ausgebildet ist, welche eine Öffnung zur Verbindung eines Hohlraumabschnitts (Flüssigkeitskammer 23c) nach außerhalb ist, wie Fig. 6 zeigt. Die anderen Punkte sind dieselben wie in der vorhergehenden Ausführungsform des Aufzeichnungskopfs, und deren Erläuterung wird ausgelassen.
Der Vorstehabschnitt 23e kann beim Verbinden der Verbindungseinrichtung 24 mit der Zuführöffnung 23d der Positionierfunktion dienen, und wenn die Verbindung durch einen Klebstoff erfolgt, kann eine größere Klebfläche eine stärkere Verbindung gewährleisten.
Anschließend wird ein Herstellungsverfahren eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs unter Anwendung des Spritzpreßverfahrens beschrieben. Ein Beispiel der Herstellung des in Fig. 7 gezeigten Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs wird beschrieben. Fig. 7 zeigt eine typische perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Aufbaus des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs.
Zunächst wird der in Fig. 7 gezeigte Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf beschrieben. Dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf ist derselbe wie jener in Fig. 5 gezeigte, mit der Ausnahme, daß zur Vereinfachung der Erläuterung drei Ausstoßöffnungen 39a vorgesehen sind und Flüssigkeitskanäle 39b und Energieerzeugungselemente entsprechend den jeweiligen Ausstoßöffnungen 39a angeordnet sind.
Während in dieser Ausführungsform drei Energieerzeugungselemente angeordnet sind, ist die Anzahl der Energieerzeugungselemente als auch der entsprechenden Flüssigkeitskanäle und Ausstoßöffnungen nicht auf drei begrenzt, doch sollte klar sein, daß die Anzahl in angemessener Weise auf jede andere Anzahl veränderbar ist.
Fig. 8A - 8F zeigen einen Aufbau des Substrats 41 in dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf. Wie in dieser Figur gezeigt, sind drei Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 42 (z. B. aus HfB&sub2; + Al + SiO&sub2; + Ta), drei Elektroden 43, welche mit den Heizabschnitten der jeweiligen Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen an einem Ende verbunden sind, und eine gemeinsame Elektrode 44 für. alle Heizabschnitte aller Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 42 angeordnet und mit dem anderen Ende der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 42 verbunden sind, ausgebildet als die Schicht mit hoher Genauigkeit in dem Halbleiterfertigungsprozeß, wie z. B. Ätzen, Aufdampfen oder Sputtern, und in vorbestimmten Abständen angeordnet. Die Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtung ist ein Energieerzeugungselement zum Erzeugen der Wärmeenergie zur Anwendung beim Ausstoßen der Tinte, doch außer diesem ist ein piezoelektrisches Element zum Erzeugen der mechanischen Energie zum augenblicklichen Ausüben des Ausstoßdrucks auf die Tinte verwendbar.
Die Seite der Elektrode 43 in Gegenüberlage des Heizabschnitts der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtung 42 ist ein elektrischer Verbindungsabschnitt 32b (Fig. 7), und wird zwischen dem elektrischen Verbindungsabschnitt 32b und der gemeinsamen Elektrode 44 eine Spannung angelegt, wird die entsprechende Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtung 42 erhitzt.
Zum Zweck der Erhöhung der Haltbarkeit ist es allgemein üblich, eine Vielzahl von nicht gezeigten Funktionsschichten, wie z. B. eine Schutzschicht, auf der Elementoberfläche 31a mit den Elektroden 32 und den Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 32a vorzusehen. Diese Ausführungsform kann wirksam werden, ungeachtet des Vorliegens einer solchen Funktionsschicht und unabhängig von der Qualität des Materials.
Zunächst wird auf der Elementoberfläche 41a des Substrats 41 eine Festschicht 45 als eine Strukturform entsprechend den Ausstoßöffnungen 39a (Fig. 7) zum Ausstoßen der Tinte erzeugt, ein Teil der Flüssigkeitskammer 39c (Fig. 7) zum Vorhalten der den Ausstoßöffnungen 39a zuzuführenden Tinte und Flüssigkeitskanäle 39b (Fig. 7) zur Verbindung der Ausstoßöffnungen 39a mit der Flüssigkeitskammer 39c, wie in Fig. 8B gezeigt ist. Demzufolge bedecken drei Flüssigkeitskanäle entsprechend den Abschnitten 46b, entsprechend den Flüssigkeitskanälen 39b in der Festschicht 45, die jeweiligen Elektroden 43 und Heizabschnitte der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 42.
Die Festschicht 45 ist aus einem Material hergestellt, welches in einem späteren Prozeß entfembar ist. Das Material der Festschicht 45 und das Herstellungsverfahren werden nachstehend beschrieben. D. h., die Festschicht 45 wird in einer solchen Weise erzeugt, daß
1) ein flüssiges, lichtempfindliches Harz (die lichtempfindliche Basis ist entweder positiv oder negativ) wird auf das Substrat 41 aufgetragen und die Photolithographie angewendet,
2) ein lichtempfindliches Trockenfilmharz (entweder positiv oder negativ) wird auf dem Substrat 41 laminiert und die Photolithographie angewendet,
3) ein härtbares oder ein nichthärtbares Harz wird auf das Substrat 41 gedruckt,
4) eine Metallschicht wird selektiv auf das Substrat 41 aufgetragen oder von diesem entfernt.
In diesem Fall ist vom Standpunkt der leichteren Operation und der Entfernung im späteren Prozeß sowie einer notwendigen Genauigkeit bei der Verarbeitung die Photolithographie, wie vorstehend in 1) und 2) erwähnt, zu bevorzugen, und insbesondere das lichtempfindliche Harz mit einer positiven lichtempfindlichen Basis wird vorzugsweise verwendet.
Z. B. kann eine photolithographische Einrichtung verwendet werden, in welcher eine positive oder eine negative Type des Trockenentwicklungs-Photoresists oder des Trockenfilms mit einer zweckentsprechenden Dicke auf die Elementoberfläche 41a aufgetragen oder aufgeklebt wird, einer Struktur entsprechend den Ausstoßöffnungen, die Flüssigkeitskanäle 46b und die Flüssigkeitskammer 46c in dem Photoresist oder dem Trockenfilm mit oder ohne einer Maske belichtet und entwikkelt wird, so daß die Festschicht 45 mit der Struktur entsprechend den Ausstoßöffnungen 46a, den Flüssigkeitskanälen 46b und der Flüssigkeitskammer 46c auf der Elementoberfläche 41a erzeugt wird. In diesem Fall ist es erforderlich, daß das Material des Photoresists oder der Trockenfilm durch ein Lösungsmittel in einem Prozeß, wie nachstehend beschrieben, aufgelöst und entfernt wird. Die positive Type des Photore sists (lichtempfindlicher Trockenfilm) ist mehr zu bevorzugen als die negative Type, weil sie wirksamer beim Entfernen der strukturierten Festschicht 26 ist, welche in dem nachstehend beschriebenen Prozeß gelöst und entfernt wird, und mit deutlicher rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet werden kann. Neben der photolithographischen Einrichtung kann eine Druckeinrichtung, wie z. B. eine Siebdruckeinrichtung oder eine Intaglio-Druckeinrichtung mit einem Intaglio, hergestellt durch Ätzen eines Metallsubstrats (z. B. aus NiCu), die strukturierte Festschicht 46 mit einer angemessenen Dikke erzeugen. Beispiele für das Material der Festschicht, welches in einer solchen Druckeinrichtung verwendbar ist, schließen wasserlösliches Polyvinylalkoholharz oder lösungsmittellösliches Vinylchloridharz, Vinylazetatharz, Vinylchlordivinylazetatcopolymer und Styrenharz ein.
Da die Vorderendabschnitte der Flüssigkeitskanäle 39b die Ausstoßöffnungen 39a werden, ist es vorteilhaft, die Festschicht 45 vorzusehen, welche für die Flüssigkeitskanäle 39b bestimmt ist, die sich zu einem äußeren Endabschnitt des Substrats 41 erstrecken, weil die Ausstoßöffnungen 39a in e den jeweiligen Positionen auf einer Endfläche des Substrats 41 erzeugt werden.
Anschließend wird beim Spritzpreßformen das Konstruktionselement 39 (Fig. 7) an die Elementoberfläche 41a des Sub-.
strats 41 angeschmolzen, auf welchem gleichzeitig mit dem Spritzpreßformen die Festschicht 45 ausgebildet wird. Eine Form zur Verwendung beim Spritzpreßformen weist eine erste Form 47 und eine zweite Form 48 auf, wie in Fig. 8C gezeigt ist. Die erste Form 47 ist mit einem Ausnehmungsabschnitt ausgebildet, welcher eine Tiefe gleich der Dicke des Substrats 41 aufweist, in welchen das Substrat 41 eingepaßt und fest angeordnet wird, und wenn das Substrat 41 in diesen Ausnehmungsabschnitt eingepaßt ist, befindet sich die Elementoberfläche 41a des Substrats 41 bündig mit der Trennebene.
Die Tiefe des Ausnehmungsabschnitts in der ersten Form 47 ist gleich der Dicke des Substrats ausgebildet, aber wenn das Substrat 41 teilweise oder ganz beim Spritzpreßformen bedeckt wird, sollte ein anderer Raum (in welchen das Spritzpreßmaterial fließen kann) in einem unteren Abschnitt des Substrats 41 ausgebildet werden.
Andererseits ist die zweite Form 48 mit einem Hohlraumabschnitt 48a zur Formgebung des Konstruktionselements 39 (Fig. 7) erzeugt, welcher die Ausstoßöffnungen 39a, die Flüssigkeitskanäle 39b und die Flüssigkeitskammer 39c ausbildet, in welchem ein Teil der Innenwand des Hohlraumabschnitts 48a gegen jede der drei der Ausstoßöffnung entsprechenden Oberflächen 46a anliegt, welche Oberflächen entsprechend den Ausstoßöffnungen 39a der Festschicht 25 sind, wenn die Form verriegelt ist. Die zweite Form 48 ist ebenfalls mit dem Vorstehabschnitt 48b innerhalb des Hohlraumabschnitts 48a ausgebildet, welcher dazu dient, einen Hohlraumabschnitt zu erzeugen, welcher die Flüssigkeitskammer 39c und die Zuführöf fnung zum Zuführen der Tinte von außerhalb in die Flüssigkeitskammer auf dem Konstruktionselement 39 wird, wobei eine obere Endfläche des Vorstehabschnitts 48b gegen eine obere Oberfläche der dem Flüssigkeitskammerteil entsprechenden Oberfläche 46 anliegt, wie gezeigt ist, welche einem Teil der Flüssigkeitskammer 39c in der Festschicht entspricht, wenn die Form verriegelt ist. Auch ein Teil der Elementoberfläche 41a des Substrats 41 mit den elektrischen Verbindungsabschnitten 43b der Elektroden 43 bauchen aus dem Hohlraumabschnitt 48a zur Trennflächenseite der zweiten Form 48 hin aus, wenn die Form verriegelt ist.
Die Formöffnungsrichtung für die erste Form 47 und die zweite Form 48 ist mit Bezug auf die Elementoberfläche 41a des Substrats 41 senkrecht. Das Spritzpreßverfahren ist nach dem Verriegeln der Form ausführbar und das Einspritzen des Formmaterials über einen Spritztopf und einen Angußkanal (nicht gezeigt) in den Hohlraumabschnitt 48a.
Jede der Ausstoßöffnung entsprechende Oberfläche 46a, welche gegen die Innenwand des Hohlraumabschnitts 48a in der zweiten Form 48 anliegt, und der dem Flüssigkeitskammerteil entsprechende Abschnitt 46c, welcher an der oberen Endfläche des Vorstehabschnitts 48b in der Festschicht 45 anliegt, schmilzt infolge der Wärme beim Spritzpreßformen leicht, um an der Innenwand des Hohlraumabschnitts 48a und an der oberen Endfläche des Vorstehabschnitts 48b zu haften, wodurch verhindert wird, daß das Formmaterial dort hinein eindringt.
Um das Formmaterial zuverlässiger daran zu hindern, daß es nicht unnötig in den Abschnitt eindringt, kann ein weiches Element, wie z. B. Silikongummi, Fluorogummi oder Polytetrafluorethylen, auf der oberen Endfläche des Vorstehabschnitts 48b aufgeklebt werden.
Durch Ausführen einer solchen Spritzpreßformung schmilzt das Konstruktionselement 39 an die Elementoberfläche 41a des Substrats 41 an, auf welchem die Festschicht 45 gleichzeitig mit dem Formgeben erzeugt wird, wie Fig. 8D und Fig. 8E zeigen. Das Konstruktionselement 39 weist freiliegende elektrische Verbindungsabschnitte 43b der Elektroden 43 auf, und über der Oberfläche der Festschicht 26 sind eine Oberfläche des dem Flüssigkeitskammerteil entsprechenden Abschnitts 46, gegen welchen der Vorstehabschnitt 48b der zweiten Form 48 anliegt, und die der Ausstoßöffnung entsprechende Oberfläche 26a freigelegt, und andere Oberflächen sind bedeckt.
Das Spritzpreßverfahren kann unter Verwendung eines in der Wärme härtbaren Epoxidharzes als Material des Konstruktionselements (Formelement) 39 ausgeführt werden, bei den allgemeinen Formgebungsbedingungen, so daß die Harzvorwärmtemperatur 60 bis 90ºC, der Spritzdruck 20 bis 140 kgf/cm² [1,96 bis 9,81 MPa], die Formtemperatur 100 bis 180ºC und die Härtezeit 1 bis 10 min mit einer Nachhärtezeit nach der Formgebung betragen. Andere Materialien des Konstruktionselements 29 sind ein kalthärtendes, ein heißhärtendes und ein durch UV-Strahlung härtbares flussiges Material. Beispiele dafür sind Epoxidharz, Acrylharz, Diglykoldialkylkarbonatharz, ungesättigtes Polyesterharz, Polyurethanharz, Polyimidharz, Melaminharz, Phenolharz und Harnstoffharz. Eine Vielzahl von thermoplastischen synthetischen Harzen ist ebenfalls verwendbar. Welches synthetische Harz auch verwendet wird, das zur Erstellung des Konstruktionselements 39 eingesetzte Harz muß zur Festschicht 45 inkompatibel sein und eine niedrigere Erweichungstemperatur als die Festschicht 45 aufweisen.
Anschließend wird die Festschicht 45 von dem Substrat 41 entfernt, auf welchem das Konstruktionselement 39 gleichzeitig mit der Formgebung angeschmolzen ist. Die Einrichtung zum Entfernen der Festschicht wird gemäß dem die Festschicht ausbildenden Material optimal ausgewählt, doch im allgemeinen wird eine solche Einrichtung zum Entfernen der Festschicht durch Eintauchen des Substrats 21, welches das gleichzeitig mit der Formgebung angeschmolzene Konstruktionselement 39 aufweist, in ein Lösungsmittel verwendet, welches in der Lage ist, die Festschicht 45 zu lösen, quellen zu lassen oder abzuschälen. Während dieser Zeit kann eine Entfernungsbeschleunigungseinrichtung, wie z. B. Ultraschallbehandlung, Spray, Erhitzen oder Rühren, falls erforderlich, verwendet werden. Wenn eine Positivtype des lichtempfindlichen Harzes für die Festschicht 45 verwendet wird, ist eine wäßrige Lösung als Lösungsmittel zum Entfernen verwendbar, welche Ketone, hauptsächlich Aceton, Ester, Alkohol oder Alkali enthält. In Fig. 8F ist die Festschicht 45 vom Substrat 41 entfernt, welches das Konstruktionselement 39 aufweist, das zum Zeitpunkt der Formgebung angeschmolzen ist. Innerhalb des Konstruktionselements 39 wird nach dem Entfernen der Festschicht 45 ein Raum erzeugt und bildet drei Ausstoßöffnungen 39a, drei Flüssigkeitskanäle 39b, die Flüssigkeitskammer 39c und die Zuführöffnung 39d aus.
Auf diese Weise kann der in Fig. 7 gezeigte Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf gefertigt werden. Dann kann die paßgenaue Überdeckung jedes Flüssigkeitskanals 39b mit Bezug auf den Heizabschnitt jeder auf der Elementoberfläche 41a des Substrats 41 angeordneten Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtung 42 durch Erzeugen der Festschicht 45 auf der Elementoberfläche 41 erreicht werden, so daß keine Notwendigkeit für eine komplexe und teuere Vorrichtung zum Verbinden der winzigen Energieerzeugungselemente des ersten Substrats mit den winzigen Flüssigkeitskanälen des zweiten Substrats in präziser paßgenauer Überdeckung besteht, wie es bei den herkömmlichen Verfahren der Fall ist.
Der Prozeß zur Erzeugung des Konstruktionselements 39, welcher die Ausstoßöffnungen 39a, die Flüssigkeitskanäle 39b und die Flüssigkeitskammer 39c ausbildet, ist einfacher und weniger zeitaufwendig als ein herkömmlicher komplexer und arbeitsaufwendiger Prozeß, in welchem das Konstruktionselement in einer solchen Weise erzeugt wird, wie das Beschichten des Konstruktionselements mit einem härtbaren Harz, welches ein Härtungsmittel aufweist und es für eine lange Zeitdauer unberührt läßt, oder das Konstruktionselement in der Aktivierungsenergieeinrichtung zu bestrahlen, nachdem ein in der Aktivierungsenergieeinrichtung härtbares Material darauf aufgetragen ist, weil das Konstruktionselement 39 auf die Elementoberfläche 41a angeschmolzen wird, welche die darauf erzeugte Festschicht 45 aufweist und auf dieser gleichzeitig mit der Formgebung im Spritzpreßverfahren erzeugt wird. Wenn das Konstruktionselement 39 formgebend erzeugt wird, kann auch die Zuführöffnung gleichzeitig formgebend hergestellt werden. Ferner kann die Flüssigkeitskammer 39c mit jedem großen Volumen erzeugt werden, ohne Einschränkung durch die Dicke der Festschicht 45.
Nachstehend wird die Inkompatibilität zwischen der Festschicht 45 und dem das Konstruktionselement 39 ausbildenden synthetischen Harz beschrieben. Die Inkompatibilität bedeutet, daß sie nicht zusammen schmelzen, d. h., keine Kompatibilität oder sehr geringe Kompatibilität aufzuweisen, wobei es notwendig ist, nicht nur bei Raumtemperatur Inkompatibilität aufzuweisen, sondern auch bei der Herstellungstemperatur (Formgebungstemperatur).
Das Verfahren zur Prüfung der Kompatibilität ist wie folgt. Ein die Festschicht 45 ausbildendes Material und ein das Konstruktionselement 39 ausbildendes synthetisches Harz werden gelöst und in einem Lösungsmittel vermischt, welches ein hohes Lösevermögen für beide aufweist [ein Lösungsmittel, welches ein typisch hohes Lösevermögen für verschiedene Harze aufweist, wie z. B. DMF (Dimethylformamid), DMSO (Dimethylsulfoxid) oder Ketone, ist wirkungsvoll] wird auf eine lichtdurchlässige Platte, wie z. B. eine Glasplatte, aufge tragen und getrocknet. Wenn Kompatibilität vorliegt, wird eine transparente Harzschicht auf der lichtdurchlässigen Platte erzeugt, während im Fall der Inkompatibilität eine milchig-weiße oder weiße Harzschicht ausgebildet wird, wobei die Kompatibilität oder die Inkompatibilität durch Beobach ten der lichtdurchlässigen Platte beurteilt werden kann. Ferner kann die Beurteilung der Kompatibilität oder der Inkompatibilität bei der Herstellungstemperatur auf eine solche Weise ausgeführt werden, indem diese lichtdurchlässige Platte allmählich bis zu einer bestimmten Temperatur erhitzt und beobachtet wird, ob die Harzschicht transparent oder milchig-weiß bis weiß ist.
Nachstehend wird ein Meßverfahren der Erweichungstemperatur beschrieben. Die Erweichungstemperatur ist herkömmlich durch Messen des Eindringgrads einer Nadel mit einer Einrichtung bestimmbar, wie z. B. einer TMA (Thermomechanische Analyseeinrichtung). Dieses Verfahren wird ausgeführt, indem eine Nadel unter einer feststehenden Belastung auf einem Testkörper angeordnet wird, die Temperatur des gesamten Systems allmählich erhöht wird und die Temperatur gemessen wird, bei welcher die Nadel in den Testkörper eindringt, wodurch die quantitative Messung ausgeführt werden kann. Da das Material, welches die Festschicht ausbildet und das synthetische Harz, aus welchem das Konstruktionselement aufgebaut ist, beide typisch härtbar sind, sollte der Vergleich der Erweichungstemperatur durch Messen der Erweichungstemperatur vor und nach dem Härten und unter der Temperaturänderung in dem tatsächlichen Herstellungsprozeß erfolgen. Die Differenz zwischen der Erweichungstemperatur des Materials, aus dem die Festschicht besteht, und jene des synthetischen Harzes, aus dem das Konstruktionselement aufgebaut ist, liegt vorzugsweise über 10ºC, in mehr bevorzugter Weise über 15ºC und in meist bevorzugter Weise über 20ºC.
Anschließend werden die Ergebnisse der tatsächlichen Herstellung des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs in dieser Ausführungsform beschrieben.
Für die Festschicht 45 wurde Trockenentwicklungs-Photoresist der Polykarbonattype verwendet, strukturiert beim Belichten und Entwickeln. Das für die Ausbildung des Konstruktionselements 39 verwendete synthetische Harz war ein härtbares Epoxidharz aus Acrylepoxid-Halbesteroligomer und Polyamid. Dieses Trockenentwicklungs-Photoresist ist eines, in welchem der belichtete Abschnitt beim Erhitzen nur gasförmig und zerstreut wird und durch Hinzufügen von Oniumsalz als Photooxydationsmittel zum Polycarbonat (Polymer J., 19(1), 31(1987)) erhalten werdem kann. Die Erweichungstemperatur in dem belichteten Abschnitt des Trockenentwicklungs-Photoresists betrug 70ºC (Zersetzung), und die Erweichungstemperatur in dem unbelichteten Abschnitt war 200ºC. Andererseits war die Erweichungstemperatur des härtbaren Epoxidharzes 160ºC im Mischzustand (ungehärteter Zustand) und 220ºC nach dem Härten. In diesem Fall war die Erweichungstemperatur der Festschicht 26 200ºC, weil der unbelichtete Abschnitt als die Festschicht 26 verwendet wurde, und die Erweichungstemperatur des synthetischen Harzes zur Erstellung des Konstruktionselements 29 betrug 160ºC, auf Grund der Verwendung vor dem Härten.
Die Kompatibilität wurde nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren geprüft, in welchem sowohl das Trockenentwicklungs-Photoresist als auch das synthetische Harz in DMF aufgelöst und auf die Glasplatte aufgetragen wurden, so daß die Inkompatibilität in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 200ºC bestätigt wurde.
Der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, wurde in einem in Fig. 8A - 8F gezeigten Prozeß hergestellt, so daß ein hervorragender Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf ohne Verformung der Flüssigkeitskanäle erzeugt werden konnte.
Wie im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform beschrieben wurde, ist es unnötig, ein starkes Lösungsmittel für die Entwicklung zu verwenden, auf Grund der Anwendung des Trokkenentwicklungs-Photoresists als die Festschicht 45, und somit ist es nicht notwendig, ein spezifisches härtbares/vernetzendes Harz als das synthetische Harz zur Herstellung des Konstruktionselements 39 zu verwenden, wobei die Thermoplaste mit hervorragenden Eigenschaften verwendbar sind.
Nachstehend wird ein anderes Ausführungsbeispiel eines Herstellungsverfahrens eines Aufzeichnungskopfs beschrieben.
In der Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs, wie vorstehend beschrieben, wurde die der Ausstoßöffnung entsprechende Oberfläche 46a in der Festschicht 45 erzeugt, das Konstruktionselement 39 wurde mit der der Ausstoßöffnung entsprechenden Oberfläche 46 formgebend hergestellt und exponiert. Nachdem die der Ausstoßöffnung entsprechende Oberfläche 46a entfernt war, wurden die Öffnungen zu den Ausstoßöffnungen 39a, wobei in dieser Ausführungsform ein dem Flüssigkeitskanal entsprechender Abschnitt der Festschicht auf der Elementoberfläche des Substrats angeordnet ist, um sich über die Positionen hinaus zu erstrecken, in welchen die Ausstoßöffnungen ausgebildet sind, und das Konstruktionselement wird gleichzeitig mit der Formgebung auf der Elementoberfläche angeschmolzen. Nach dem Freigeben der Form erfolgt das Abtrennen mit einem harzgebundenen Diamantblatt (mit einer Dicke von 0,3 mm, #2400) in der Position der Ausbildung der Ausstoßöffnungen, in dem Zustand, wenn das Konstruktionselement und das Substrat zusammengeschmolzen werden. Dann wird nach dem Glanzschleifen der Schnittfläche die Festschicht entfernt. Andere Punkte sind dieselben wie in der vorstehenden Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs, und die Erläute rung wird ausgelassen.
Diese Ausführungsform weist einen Vorteil dahingehend auf, daß die Schnittfläche die Ausstoßöffnungsfläche wird, in welcher eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen parallel angeordnet sind, doch da die Festschicht beim Glanzschleifen der Schnittfläche noch nicht entfernt ist, tritt kein Schleifstaub in die Flüssigkeitskanäle ein. Andere Punkte sind dieselben wie in der vorhergehenden Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs.
Anschließend wird eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs beschrieben. In dieser Ausführungsform werden zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe, wie in Fig. 7 gezeigt, gleichzeitig gefertigt (sogenannte Zwei-Stück-Fertigung), wobei zwei Stück Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe in einer solchen Positionsbeziehung gemeinsam gefertigt werden, daß die Ausstoßöffnungen einander in Gegenüberlage angeordnet sind und dann im Mittelabschnitt (der Position der Ausbildung der Ausstoßöffnungen) geschnitten werden, um zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe zu erhalten. Fig. 9A - 9D zeigen Ansichten zur Erläuterung dieses Herstellungsverfahrens.
Wie Fig. 9A zeigt, werden auf der Elementoberfläche 51a des Substrats 51 entsprechend der Größe zweier Aufzeichnungsköpfe, welche in Gegenüberlage angeordnet sind, die Heizabschnitte der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 52a, die Elektroden 53. und die gemeinsame Elektrode 40 in der Anzahl entsprechend den zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen ausgebildet (ein Fall von sechs ist in dieser Ausführungsform gezeigt). In diesem Fall werden die Heizabschnitte der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 52a symmetrisch um die Schnittposition (die Ausstoßöffnung-Ausbildungsposition A, wie gezeigt) in einem späteren Prozeß angeordnet. Durch diese Verfahrensweise werden die entsprechenden Flüssigkeitskanäle von zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen vorteilhaft in gerader Linie verkettet.
Wie in Fig. 9B gezeigt, wird anschließend die Festschicht 55 auf den als die Flüssigkeitskanäle zu verwendenden Abschnitt und den als einen Teil der Flüssigkeitskammer zu verwendenden Abschnitt laminiert. Da die Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 52 mit Bezug auf die Ausstoßöffnung-Ausbildungsposition A symmetrisch angeordnet sind, wird der als die Flüssigkeitskanäle zu verwendende Abschnitt, d. h. der den Flüssigkeitskanälen entsprechende Abschnitt 56b, stetig in der geraden Linie vom als ein Teil einer Flüssigkeitskammer (Unterende) zu verwendende Abschnitt, angeordnet, d. h. der dem Flüssigkeitskammerteil entsprechende Abschnitt 56c zu dem anderen Flüssigkeitskammerteil entsprechenden Abschnitt 56c. Zu diesem Zeitpunkt können die Festschicht auf dem als die Flüssigkeitskanäle zu verwendenden Abschnitt und die der Flüssigkeitskammer entsprechende Festschicht einstückig oder getrennt vorgesehen werden.
Wie in der vorstehenden Ausführungsform sind die zwei Konstruktionselemente 59, entsprechend den zwei Tintenstrahl- Aufzeichnungsköpfen, durch das Spritzpreßverfahren einstükkig erzeugt. Auch in diesem Fall ist ein Material, welches die Festschicht 55 ausbildet, und ein synthetisches Harz, welches das Konstruktionselement 59 ausbildet, inkompatibel, wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, und die Erweichungstemperatur des synthetischen Harzes ist niedriger. Danach werden die Konstruktionselemente in der Ebene geschnitten, welche die Ausstoßöffnung-Ausbildungsposition A aufweist, und senkrecht zu dem Substrat 51 als die Schnittfläche. Demzufolge erscheinen die Ausstoßöffnungen auf der Schnittfläche, da die als die Flüssigkeitskanäle für beide Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe zu verwendenden Abschnitte stetig in gerader Linie angeordnet sind, so daß zwei den Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen entsprechende Abschnitte ausgebildet werden können. Wenn danach die Schnittfläche glanzgeschliffen und die Festschicht 55 entfernt ist, können zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe mit demselben Aufbau, wie vorstehend beschrieben, gleichzeitig erzeugt werden.
Anschließend wird eine beim Spritzpreßverfahren verwendbare Form beschrieben. Fig. 9C zeigt eine Querschnittansicht der Form, in welcher das Substrat 51 mit der Festschicht 55 vollständig ausgebildet angeordnet ist. Eine erste Form (Unterform) 57 ist mit einem Ausnehmungsabschnitt der Form versehen, die zu jener des Substrats 51 übereinstimmend ist, welches dann in diesen Ausnehmungsabschnitt eingepaßt wird. Eine zweite Form (Oberform) 58 ist mit einem Hohlraumabschnitt 58a, entsprechend dem Ausnehmungsabschnitt der ersten Form 57, ausgestattet, wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform Zwei Vorstehabschnitte 58b entsprechend den jeweiligen Flüssigkeitskammern der zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe sind in dem Hohlraumabschnitt 58a angeordnet. In derselben Weise wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform liegt ein oberes Ende des Vorstehabschnitts 58b an dem dem Flüssigkeitskammerteil ent sprechenden Abschnitt 56c an, und durch Einspritzen eines Formmaterials über einen Spritztopf und einen Angußkanal (nicht gezeigt) in den Hohlraumabschnitt 58a in diesem Zustand und Härten können zwei Konstruktionselemente 59, welche entsprechend den zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen einstückig ausgebildet sind, auf dem Substrat 51 angeschmolzen und gemeinsam erzeugt werden.
Das Konstruktionselement 59, wie in Fig. 9D gezeigt, ist unter Verwendung der ersten Form 57 und der zweiten Form 58 gleichzeitig mit dem Formgeben durch das Spritzpreßverfahren an die Elementoberfläche 51 des Substrats 51 mit der darauf ausgebildeten Festschicht 55 angeschmolzen worden. Das Substrat 51, auf welches die Konstruktionselemente 59 entsprechend den zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfen gleichzeitig mit der Formgebung angeschmolzen worden sind, wird in der Ausstoßöffnung-Ausbildungsposition A nach dem Freigeben der Form geschnitten, und nachdem die Schnittfläche (einschließlich der Schnittfläche des Konstruktionselements 59) jedes der zwei Stücke, welche vom Substrat 51 getrennt sind, blankgeschliffen wird, erfolgt das Entfernen der innerhalb verbliebenen Festschicht 55.
Andere Punkte als die vorstehend beschriebenen sind dieselben wie in der vorhergehend erläuterten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs, und die Erläuterung wird ausgelassen.
Diese Ausführungsform weist einen Vorteil dahingehend auf, daß gleichzeitig zwei Aufzeichnungsköpfe mit fast denselben Prozessen wie in den vorhergehend beschriebenen Ausführungformen des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs erzeugt werden können.
Nachstehend wird eine andere Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs beschrieben. Diese Ausführungsform ist eine Anwendung des Verfahrens zum gleichzeitigen Erzeugen von zwei Aufzeichnungsköpfen, wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs, d. h. ein Verfahren zum gleichzeitigen Erzeugen einer Vielzahl von Paaren von Aufzeichnungsköpfen mit zwei Aufzeichnungsköpfen als ein Paar.
In Fig. 10A und Fig. 10B sind auf einer Elementoberfläche 61a eines streifenförmigen Substrats 61 Heizabschnitte der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen, Elektroden und gemeinsame Elektroden in einer Anzahl entsprechend der Anzahl der zu erzeugenden Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe ausgebildet, und mit zwei Konstruktionselementen 69 entsprechend den zwei Aufzeichnungsköpfen als ein Paar ist eine Vielzahl von Paaren (10 Paaren in der Figur) der Konstruktionselemente 69 parallel angeordnet, wobei deren Oberflächen in Gegenüberlage anteilig in der Anordnung vorliegen (im verketteten Zustand), gleichzeitig mit der Formgebung durch das Spritzpreßverfahren an der Elementoberfläche angeschmolzen werden, wobei die Konstruktionselemente 69 jedes Paars mit Bezug auf die Ausstoßöffnung-Ausbildungsposition symmetrisch sind, welche den Oberflächen in Gegenüberlage in der Anordnung in Gegenüberlage entspricht. Auf der Elementoberfläche 61a des Substrats 61 sind die Elektroden (nicht gezeigt) angeordnet, welche mit den Heizabschnitten der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen verbunden sind, und die Festschichten 65, natürlich in der Anzahl entsprechend der Vielzahl der Paare der Konstruktionselemente 69.
Die Anordnung des Angußkanals zur Verwendung bei der Formgebung der Vielzahl von Paaren von Konstruktionselementen 69 wird nachstehend beschrieben. Ein Einlaufabschnitt 67a eines Hauptangußkanals 67, welcher einem Anguß (nicht gezeigt) folgt, ist in einem Abschnitt an einem Ende beabstandet von der Ausstoßöffnung-Ausbildungsposition A eines Paars von Konstruktionselementen 69 an einem äußersten linken Ende angeordnet, wie gezeigt ist, und Angußverteiler 68, welche jeweils einem benachbarten Paar von Konstruktionselementen 69 zulaufen, sind in abwechselnden Endabschnitten in Gegenüberlage des Einlaufabschnitts 67a angeordnet, entfernt von der Ausstoßöffnung-Ausbildungsposition A eines jeden Paars von Konstruktionselementen 69. Die Angußverteiler 68 sind abwechselnd zwischen der Vielzahl von Paaren von Konstruktionselementen angeordnet, welche sich vom linken zum rechten Ende erstrecken, auf beiden Seiten der Ausstoßöffnung- Ausbildungsposition A in demselben Aufbau, und das Konstruktionselements 69 des Paars an dem rechten Ende weist einen Entlüftungsabschnitt 70 auf, welcher in einer Position diametral entgegengesetzt zu dem letzten Angußverteiler 68 angeordnet ist.
Durch die Anordnung des Angußkanals in der vorstehend beschriebenen Weise kann das Formmaterial gleichmäßig verteilt werden, und selbst wenn jedes Konstruktionselement 69 infolge einer restlichen inneren Spannung nach der Formgebung deformiert ist, kann die Verformung nahe den Ausstoßöffnungen minimiert werden, weil die Positionen der Angußverteiler 68 und des Angußabschnitts 67a von den Ausstoßöffnungen weit beabstandet sind.
Das Substrat 61, auf welchem die Vielzahl der Paare von Konstruktionselementen 69 gleichzeitig mit der Formgebung angeschmolzen ist, wird in der Ausstoßöffnung-Ausbildungsposition A nach der Freigabe der Form abgeschnitten, die Schnittfläche (einschließlich der Schnittfläche jedes Konstruktionselements 69) von jedem der zwei Stücke, welche vom Substrat 61 abgeschnitten sind, wird blankgeschliffen, und dann wird die im Inneren verbliebene Festschicht 65 entfemt. Es wird auch deutlich, daß einem Aufzeichnungskopf entsprechende Abschnitte erhalten werden kann, indem jedes geteilte Substrat 61 entlang der Grenzlinie zwischen zwei benachbarten Konstruktionselementen abgeschnitten, dann blankgeschliffen wird und die Festschichten 65 entfernt werden.
Andere Punkte als die vorstehend beschriebenen sind dieselben wie in den vorstehend erläuterten Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs, und die Beschreibung wird ausgelassen. In dieser Ausführungsform ist es möglich, eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen gleichzeitig herzustellen. Wenn das Substrat 61, auf welchem die Vielzahl von Paaren von Konstruktionselementen 69 bei der Formgebung gleichzeitig angeschmolzen sind, nach der Freigabe der Form entlang der Ausstoßöffnung-Ausbildungsposition A abgeschnitten wird und dann die Festschicht 65 von dem zwei getrennten Substraten entfernt wird, ist es einfacher, das Entfernen der Festschicht auszuführen, weil die dem Aufzeichnungskopf entsprechenden Abschnitte ungetrennt bleiben.
Anschließend wird eine noch andere Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs beschrieben.
In der vorstehend erläuterten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs wird eine Vielzahl von Paaren der Konstruktionselemente 69 an die Elementoberfläche 61a des streifenförmigen Substrats 61 gleichzeitig mit der Formgebung angeschmolzen, wobei in dieser Ausführungsform eine Vielzahl von Paaren (z. B. 44 Paare oder 88 Stücke in der Figur) von Konstruktionselementen 79 an der Elementoberfläche 71a eines scheibenförmigen Substrats 71, wie z. B. ein Siliziumwafer (mit einem Durchmesser von 5 Zoll [127 mm]) gleichzeitig mit der Formgebung angeschmolzen werden, wie in Fig. 11 gezeigt ist. 44 Paare von Konstruktionselementen 89 sind in vier Spalten angeordnet, mit einem Hauptangußkanal 77, welcher für jede Spalte angeordnet ist. Die Angußverteiler 78 und die Luftaustriebabschnitte 80 sind in derselben Konfiguration wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs angeordnet.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen sind in derselben Weise wie in den bezüglich Fig. 5 - 11 gezeigten vorhergehenden Ausführungsformen ausgeführt, mit der Ausnahme, daß der Inhalt eine Haftschicht einschließt, welche ein charakteristische Einzelheit der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs (nachstehend als "Aufzeichnungskopf" bezeichnet) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 sind die Heizabschnitte der Elektrizität-Wärme- Umwandlungseinrichtungen 98 als das Energieerzeugungselement als Schicht in einem Halbleiterfertigungsprozeß erzeugt, wie z. B. durch Atzen, Aufdampfen oder Sputtern, und in vorbestimmten Abständen auf einer Oberfläche eines Substrats 1, hergestellt aus Glas, oder eines Siliziumwafers angeordnet, wobei diese eine Oberfläche eine Elementoberfläche ist. Auf der Elementoberfläche mit den Heizabschnitten der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 98 ist auch eine anorganische Schutzschicht (nicht gezeigt) angeordnet, um die Haltbarkeit zu verbessern.
Auf einem Abschnitt der Elementoberfläche, mit Ausnahme der Ausstoßöffnungen 94, der Flüssigkeitskanäle 95 und einer Flüssigkeitskammer 96, ist eine Polyimidharzschicht 92 als Haftschicht angeordnet. Polyimid ist für die Ausbildung der Haftschicht geeignet, weil es die Eignung zur hochgenauen Strukturierung auf Grund der hervorragenden Lichtempfindlichkeit aufweist, sowie die hervorragende Anschmelzbarkeit (Adhäsion) zwischen der anorganischen Schicht und einem Konstruktionselement (Epoxidharz) 93 zeigt, wie nachstehend beschrieben wird, und dessen Elastizität (Pufferwirkung). In dieser Ausführungsform wurde ein Polyimidharzschicht aus "PIQ" verwendet, hergestellt durch Hitachi Chemical, mit einer Schichtdicke von 2 um. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Dicke der Haftschicht vom Standpunkt der Effektivität vorzugsweise 1 um oder mehr beträgt, und 3 um oder weniger bezüglich der Verhinderung des Auftretens der Verformung.
Ferner wird ein Konstruktionselement 93, hergestellt aus Epoxidharz, gleichzeitig mit der Formgebung durch das Spritzpreßverfahren auf der Polyimidharzschicht 92 angeschmolzen. Auf einer Stirnfläche des Konstruktionselements 93 in Gegenüberlage der Elementoberfläche ist eine Vielzahl von Nutabschnitten erzeugt, entsprechend den jeweiligen Positionen der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 98, wobei jeder Raum vom jeweiligen Nutabschnitt umgeben ist und die Elementoberfläche 1a einen Flüssigkeitskanal 3b ausbildet und jede Öffnung nach außerhalb jedes Raums eine Ausstoßöffnung 94 bildet. Das Konstruktionselement 93 ist mit einem Hohlraumabschnitt erzeugt, welcher mit den Nutabschnitten (Flüssigkeitskanäle 95) in Verbindung steht und die Elementoberfläche als eine untere Wand aufweist, wodurch eine Flüssigkeitskammer 96 ausgebildet wird, und weiterhin eine Öffnung zur Verbindung des Hohlraumabschnitts (Flüssigkeitskammer 96) nach außerhalb in dieselbe Richtung geöffnet ist wie jene, zu welcher die Elementoberfläche gerichtet ist, um eine Zuführöf fnung 97 zu schaffen.
Andere Punkte als die vorstehend beschriebenen sind dieselben wie in den vorhergehenden Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs, und die Erläuterung wird ausgelassen.
Diese Ausführungsform kann ebenfalls dieselben Wirkungen wie die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens des Aufzeichnungskopfs herbeiführen.
Die Zuführöffnung 97 weist einen Zuführschlauch auf, welcher mit einem Tintenbehälter (nicht gezeigt) verbunden ist, wobei die Tinte vom Tintenbehälter durch den Zuführschlauch der Flüssigkeitskammer 96 zugeführt wird.
Die Operation des Ausstoßens der Tinte durch die jeweilige Ausstoßöffnung 94 wird nachstehend beschrieben. Die der Tintenkammer 96 zugeführte und dort vorübergehend gespeicherte Tinte wird den Flüssigkeitskanälen 95 durch Kapillarwirkung zugeführt, bildet an jeder Ausstoßöffnung 94 einen Meniskus aus und erhält jeden Flüssigkeitskanal 95 mit Tinte gefüllt. Dann werden die Heizabschnitte der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 98 elektrisch angesteuert und erhitzt, wobei die Tinte an den Heizabschnitten der Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 98 rasch erhitzt wird und innerhalb der Flüssigkeitskanäle 95 Blasen erzeugt werden, so daß die Tinte auf Grund der Ausbildung der Blasen durch die Ausstoßöffnungen 94 ausgestoßen wird.
Obgleich in dieser Ausführungsform das Energieerzeugungsele ment zum Erzeugen der Energie zur Anwendung beim Ausstoßen der Tinte eine Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtung war, ist die Erfindung nicht auf eine solche Form begrenzt, sondern es ist darauf hinzuweisen, daß ein piezoelektrisches Element zum Erzeugen der mechanischen Energie, welche augenblicklich den Ausstoßdruck auf die Tinte ausübt, verwendet werden kann.
Nachstehend wird der Herstellungsprozeß eines Aufzeichnungskopfs in dieser Ausführungsform beschrieben.
Zunächst werden Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 98 in einem Halbleiterfertigungsprozeß, wie z. B. Ätzen, Aufdampfen und Sputtern, als Schicht auf der Elementoberfläche des Substrats 91 erzeugt, und eine anorganische Schutzschicht wird auf der Elementoberfläche, welche die Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen 98 einschließt, angeordnet.
Dann wird auf einem Abschnitt der Elementoberfläche, mit Ausnahme der Ausstoßöffnungen 94, der Flüssig keitskanäle 95 und einer Flüssigkeitskammer 96, eine Polyimidharzschicht 92 für das Strukturieren angeordnet. Ferner wird in einem Abschnitt der Elementoberfläche für Ausstoßöffnungen 94, Flüs sigkeitskanäle 95 und die Flüssigkeitskammer 96 eine Festschicht (nicht gezeigt) angeordnet, welche in einem späteren Prozeß entfernbar ist. Beispiele des Materials und der Einrichtungen zur Verwendung bei der Formgebung der Festschicht sind nachstehend aufgeführt.
[1] Eine Festschicht wird gemäß einem Bilderzeugungsprozeß unter Verwendung eines lichtempfindlichen Trockenfilms erzeugt.
[2] Eine in einem Lösungsmittel lösliche Polymerschicht und eine Photoresistschicht in den gewünschten Dicken werden aufeinanderfolgend auf dem Substrat 1 laminiert, und die in einem Lösungsmittel lösliche Polymerschicht wird selektiv entfernt, nachdem eine Struktur der Photoresistschicht erzeugt ist.
[3] Das Harz wird aufgedruckt.
Der lichtempfindliche Trockenfilm nach [1] kann entweder eine positive Type oder eine negative Type sein, doch die positive Type des Trockenfilms ist bei Bestrahlung in einer Aktivierungsenergieeinrichtung vorzugsweise in einem Entwickler löslich, während die negative Type des Trockenfilms vorzugsweise eine Photopolymerisationstype ist, aber durch Methylenchlorid oder eine starke Base löslich oder entfernbar ist.
Das lösungsmittellösliche Polymere nach [2] kann jede hochmolekulare Verbindung sein, solange ein lösendes Lösungsmittel vorgesehen werden kann und ein Überzug durch Beschichten erzeugbar ist. Typische Beispiele für das Photoresist zur Verwendung an dieser Stelle weisen eine positive Type des flüssigen Photoresists auf, welcher aus Phenolharz der Novolaktype und Naphthachinondiazid besteht, einer negativen Type des flüssigen Photoresists, zusammengesetzt aus Polyvinylzinnamat, einer negativen Type des flüssigen Photoresists, bestehend aus Zyklokautschuk und Bisazid, eine negative Type des lichtempfindlichen Trockenfilms und der Tinte der in der Wärme härtenden Type und der durch Ultraviolettstrahlung härtenden Type.
Beispiele für das Material zur Formgebung der Festschicht nach dem Druckverfahren von [3] weisen eine lithographische Tinte, eine Siebdrucktinte und eine Transfertype des Harzes auf, welche bei dem Trockenverfahren der Verdampfungstype, der in der Wärme härtenden Type oder durch Ultraviolettstrahlung härtenden Type verwendet werden.
Nach dem Erzeugen einer Polyimidharzschicht 92 und einer Festschicht auf der Elementoberfläche werden das Konstruktionselement 93 als auch das Substrat 91 durch das Spritzpreßverf ahren formgebend verarbeitet. Das Konstruktionselement 93 wird gleichzeitig mit der Formgebung auf der Polyimid harzschicht 92 angeschmolzen.
Wenn das Konstruktionselement 93 formgebend verarbeitet ist, wird die Festschicht durch eine entsprechende Einrichtung entfernt, so daß die Ausstoßöffnungen 94, die Flüssigkeitskanäle 95 und eine Flüssigkeitskammer 96 auf dem Abschnitt erzeugt werden, in welchem die Festschicht vorliegt.
Um im allgemeinen die Produktivität zu erhöhen, wird der Aufzeichnungskopf in einer solchen Weise gefertigt, daß ein Substrat der Größe entsprechend der Anordnung einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen verwendet wird, um ein Konstruktionselement daraufformgebend auszubilden, um eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen einstückig zu erzeugen und dann das Abschneiden in vorbestimmten Positionen vorzunehmen, um eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen zu erhalten. Der Herstellungsprozeß des Aufzeichnungskopfs ist in diesem Fall derselbe wie vorstehend beschrieben, wobei das Abschneiden ausgeführt wird, bevor die Festschicht entfernt wird.
Wie vorstehend beschrieben, werden das Substrat 91 und das Konstruktionselement 93 über die Polyimidharzschicht 92 zusammen angeschmolzen, so daß die Adhäsion des Konstruktionselements auf diese Weise erhöht werden kann und das Substrat 91 sowie das Konstruktionselement 93 mit geringerer Wahrscheinlichkeit abgeschält werden. Wird eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen durch Abschneiden des Substrats und der Konstruktionselemente entsprechend der Vielzahl von einstükkig ausgebildeten Aufzeichnungsköpfen erzeugt, kann die beim Abschneiden auftretende Vibration des Substrats 91 und des Konstruktionselements 94 in der Polyimidharzschicht 92 absorbiert werden, welche Elastizität (Pufferwirkung) aufweist, so daß das Substrat 93 mit geringerer Wahrscheinlichkeit durch die Vibration beim Abschneiden aufspaltet. Im speziellen Fall betrug die Häufigkeit des Auftretens der Ablösung des Konstruktionselements vom Substrat beim herkömmlichen Aufzeichnungkopf 15 %, wogegen sie 3 % beim Aufzeichnungskopf dieser Ausführungsform war. Die Häufigkeit des Auftretens von Spalten beim Abschneiden war beim herkömmlichen Aufzeichnungskopf 10 %, wogegen sie beim Aufzeichnungskopf dieser Ausführungsform 1 % betrug. D. h., die Ausbeute konnte wesentlich von 75 % auf 96 % gesteigert werden.

(Zweite Ausführungsform)

Fig. 2 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungskopfs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Haftschicht einen Zweischichtaufbau aufweist, bestehend aus einer Schicht zur Erhöhung der Adhäsion und einer Schicht mit der Pufferwirkung.
Wie in Fig. 2 gezeigt, werden das Substrat 11 und das Konstruktionselement 13 über das Silanhaftvermittlermaterial 12a (in dieser Ausführungsform eine Schicht von 1 um Dicke aus "KBM403", hergestellt von The Shin-Etsu Chemical), welches auf die Elementoberfläche des Substrats 11 aufgetragen wird, und ein lichtempfindliches Epoxidharz 12b (in dieser Ausführungsform eine Schicht von 1 um Dicke aus "3101", hergestellt von Three Bond), gleichzeitig mit dem Formgeben durch das Spritzpreßverfahren auf dem Silanhaftvermittlermaterial 12a laminiert. Das Silanhaftvermittlermaterial 12a und das lichtempfindliche Epoxidharz 12b bilden eine Haftschicht, welche Pufferwirkung zeigt und die Haftung zwischen dem Substrat 11 und dem Konstruktionselement 13 verbessert. In diesem Fall weist das Silanhaftvermittlermaterial 12a ein Merkmal der Erhöhung der Haftung am Substrat 11 auf. Das lichtempfindliche Epoxidharz 12b weist die Pufferwirkung auf. Andere Anordnungen sind dieselben wie jene in der ersten Ausführungsform, und deren Erläuterung wird ausgelassen.
Selbst wenn die Haftschicht aus der Schicht besteht, welche ein Merkmal der Erhöhung der Adhäsion aufweist und die Schicht Pufferwirkung zeigt, können auf diese Weise dieselben Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde die Anzahl der Ausstoßöffnungen und der entsprechenden Flüssigkeitskanäle oder Energieerzeugungselemente mit drei beschrieben, doch die Anzahl ist nicht auf drei begrenzt, und sie kann erhöht oder vermindert werden, wenn es notwendig ist.

(Dritte Ausführungsform)

Fig. 3 zeigt einen Vollzeilen-Aufzeichnungskopf, in welchem eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen 124 über eine volle Brei-. te der Aufzeichnungsfläche eines Aufzeichnungsmediums ausgebildet ist. Wenn die Länge oder die Fläche des Substrats 121 infolge der Ausbildung einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen 124 groß ist, wie in dieser Ausführungsform, kann das Substrat 21 möglicherweise infolge einer Spannung von Konstruktionselement 123 verformt werden, wenn das Konstruktionselement 123 nur auf der Elementoberfläche des Substrats 121 formgebend erzeugt ist. Wenn das Substrat 21 verformt ist, kann die festgelegte Zeile beim Drucken schief werden, so daß die Druckqualität vermindert wird. Um dies zu verhindem, wird das Konstruktionselement 123 formgebend erzeugt, um beide Flächen des Substrats 121 einzufassen, wodurch der Spannungsausgleich auf dem Substrat 121 erfolgt. Somit wird die Polyimidharzschicht 122 (eine Schicht von 2 um Dicke aus "PIQ", hergestellt von Hitachi Chemical) als die Haftschicht angeordnet, um beide Flächen des Substrats 121 einzufassen, so daß das Substrat 121 und das Konstruktionselement 123 über die Polyimidharzschicht 122 angeschmolzen werden. Andere Anordnungen sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, und deren Erläuterung wird ausgelassen.
Wenn auf diese Weise das Konstruktionselement 123 auf beiden Flächen des Substrats 121 formgebend erzeugt wird, erfolgt das Anordnen der Haftschicht 121 entsprechend der Formposition des Konstruktionselements 123, wobei die Haftung zwischen dem Substrat 121 und dem Konstruktionselement 123 gewährleistet ist und die Pufferwirkung dazwischen erhöht wird.
Eine Einrichtung zur Verminderung der Spannung des Konstruktionselements 123, welche bei der Formgebung des Konstruktionselements 123 eintritt, weist häufig einen gemahlenen Füllstoff auf, welcher in dem Konstruktionselement 123 enthalten ist, doch der gemahlene Füllstoff kann die Oberfläche des Substrats 121 beschädigen. Da das Substrat 121 und das Konstruktionselement 123 über die Haftschicht angeschmolzen sind, ist das Substrat 121 jedoch durch die Haftschicht geschützt, so daß es nicht durch den gemahlenen Füllstoff beschädigt wird. Daher ist es möglich, die Spannung des Konstruktionselements 123 zuverlässiger zu vermindern, wenn der gemahlene Füllstoff in dem Konstruktionselement 123 enthalten ist. Mit der Verminderung der Spannung des Konstruktionselements wird die Verformung des Substrats 121 unterdrückt, was zur Verbesserung der Druckqualität führt.
Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche schematisch einen äußeren Aufbau eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts mit einem darin angeordneten erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf darstellt. In Fig. 12 bezeichnet das Bezugszeichen 201 einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf (nachstehend als ein Aufzeichnungskopf bezeichnet) zum Aufzeichnen eines gewünschten Bilds durch Ausstoßen der Tinte auf der Grundlage eines vorbestimmten Aufzeichnungssignals, und das Bezugszeichen 202 bezeichnet einen bewegbaren Schlitten zum Abtasten in einer Richtung der Aufzeichnungszeile (eine Hauptabtastrichtung) mit dem darauf angeordneten Aufzeichnungskopf 201. Der Schlitten 202 wird durch Führungsstangen 203, 204 verschiebbar getragen und bewegt sich mit der Bewegung eines Steuerriemens 208 wechselseitig in der Hauptabtastrichtung. Der Steuerriemen 208, welcher mit den Riemenscheiben 206, 207 in Wirkverbindung ist, wird durch einen Schlittenmotor 205 über eine Riemenscheibe 207 angetrieben.
Ein Aufzeichnungspapier 209 wird durch eine Papiermulde geführt und durch eine Papierzuführwalze (nicht gezeigt) transportiert, welche durch eine Klemmwalze angedrückt wird. Dieser Transport wird durch einen Papierzuführmotor 216 als Antriebsquelle ausgeführt. Die zu transportierende Aufzeichnungsunterlage wird durch eine Papieraustragwalze 213 sowie ein Spurrad 214 gespannt und durch eine Papierandruckplatte 212, ausgebildet aus einem elastischen Material, gegen eine Heizeinrichtung 211 angedrückt, um sie im engen Kontakt mit der Heizeinrichtung zu transportieren. Das Aufzeichnungspapier 209, auf welches die Tinte vom Kopf gestrahlt wird, wird durch die Heizeinrichtung 211 erhitzt und die anhaftende Tinte wird auf der Aufzeichnungsunterlage 209 fixiert, indem deren Wasseranteil verdampft.
Das Bezugszeichen 215 bezeichnet eine Einheit, welche als Wiedergewinnungssystem bezeichnet wird und der Erhaltung der Ausstoßeigenschaften in einem Normalzustand dient, durch Entfernen von Fremdstoffen, welche an den Ausstoßöffnungen (nicht gezeigt) des Aufzeichnungskopfs 201 anhaften, oder von hochviskoser Tinte. 218a bezeichnet eine Kappe, welche einen Teil der Wiedergewinnungssystemeinheit 215 bildet, um die Ausstoßöffnungen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs 201 zu verkappen und das Eintreten des Verstopfens zu verhindem Innerhalb der Kappe 218a ist ein Tintenabsorptionselement 218 angeordnet.
Auf der Seite der Aufzeichnungsfläche des Wiedergewinnungssystems 215 ist ein Reinigungsblatt 217 im Kontakt mit einer Stirnfläche angeordnet, in welcher die Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfs 201 ausgebildet sind, um Fremdstoffe oder Tintentröpfchen zu entfernen, welche an der Ausstoßdüsenfläche anhaften.
Die vorliegende Erfindung führt zu hervorragenden Wirkungen, insbesondere in einem Aufzeichnungskopf oder in einem Aufzeichnungsgerät des Systems zum Ausstoßen der Tinte unter Verwendung der Wärmeenergie unter den Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren.
Es ist zu bevorzugen, den typischen Aufbau und das Wirkprinzip anzuwenden, welches z. B. in den USA-Patenten Nr. 4 723 129 und Nr. 4 740 796 beschrieben ist. Dieses System kann in einen Aufbau einer sogenannten Auf-Anforderung-Type und einer Dauerbetriebstype übernommen werden. In diesem System wird einem Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement mit einer Unterlage oder einem Flüssigkeitskanal, in welchem Flüssigkeit (Tinte) vorgehalten ist, mindestens ein Ansteuersignal zugeleitet, welches der aufzuzeichnenden Information ent spricht und es ermöglicht, die Temperatur des Elektrizität- Wärme-Umwandlungselements über einen Kemsiedepunkt hinaus zu erhöhen, so daß in dem Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement Wärmeenergie erzeugt und das Filmsieden verursacht wird, auf der Oberfläche des Aufzeichnungskopfs zu erfolgen, welche erhitzt ist. Demzufolge können in der Flüssigkeit (Tinte) als Reaktion auf die Ansteuersignale jeweils Blasen erzeugt werden. Infolge des Wachsens und Schrumpfens der Blase wird Flüssigkeit (Tinte) durch die Ausstoßöffnung ausgestoßen, so daß mindestens ein Tröpfchen erzeugt wird. In einem Fall, wenn das vorstehend erwähnte Ansteuersignal als ein Impulssignal ausgebildet ist, kann eine weitere angemessene Wirkung erzielt werden, indem die Blase augenblicklich und zweckentsprechend vergrößert/geschrumpft wird und die Flüssigkeit (Tinte) ausgestoßen werden kann, während ein hervorragendes Ansprechverhalten vorliegt. Es ist zu bevorzugen, ein Ansteuersignal der Impulssignaltype anzuwenden, wie es in den USA-Patentdokumenten Nr. 4 463 359 und Nr. 4 345 262 beschrieben ist. Ferner kann in einem Fall, wenn die Bedingungen zum Festlegen der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit auf der vorstehend erwähnten erhitzten Oberfläche angenommen werden, wie sie im USA-Patent Nr. 4 313 124 beschrieben sind, eine noch bessere Aufzeichnungsoperation ausgeführt werden.
In Ergänzung des Aufbaus (ein gerader Flüssigkeitskanal oder ein senkrechter Flüssigkeitskanal) des Aufzeichnungskopfs, ausgebildet durch Kombinieren der Ausstoßöffnungen mit dem Flüssigkeitskanal und dem Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement, wie sie in den vorstehend erwähnten Dokumenten beschrieben sind, ist ein Aufbau, wie er in den USA-Patenten Nr. 4 558 333 und Nr. 4 459 600 beschrieben ist, in welchem der Kopfabschnitt in einem gekrümmten Abschnitt angeordnet ist, in den Rahmen der vorliegenden Erfindung einbezogen. Ferner kann die vorliegende Erfindung wirkungsvoll in einem Aufbau angewendet werden, in welchem ein gemeinsamer Schlitz als der Ausstoßabschnitt einer Vielzahl von Elektrizität- Wärme-Umwandlungselementen ausgebildet und welcher in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-123670 beschrieben ist, und ein Aufbau, in welchem eine Öffnung zum Absorbieren der Wärmeenergie-Druckwelle, ausgerichtet zur Ausstoßöffnung, erzeugt ist, welcher in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-138461 beschrieben ist.
Ein Vollzeilen-Aufzeichnungskopf mit einer Länge, welche der maximalen Breite des Aufzeichnungsmediums entspricht, das durch das Aufzeichnungsgerät bedruckbar ist, kann einen Aufbau aufweisen, welcher in der Lage ist, die vorstehend erwähnte Länge zu realisieren und durch Kombination einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen erzeugt ist, wie in den vorstehend erwähnten Dokumenten beschrieben ist, oder ein Aufbau, ausgebildet durch einen einstückig erzeugten Aufzeichnungskopf. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die weitere Ausprägung der vorstehend erwähnten Wirkungen.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung ebenfalls wirkungsvoll auf einen Aufbau angewendet werden, welcher einen Aufzeichnungskopf der austauschbaren Chiptype aufweist und mit dem Gerätekörper verbunden werden kann oder welchem Tinte vom Gerätekörper zugeführt werden kann, wenn der Aufzeichnungskopf auf dem Gerätekörper angeordnet ist oder ein Aufzeichnungskopf der Kassettentype einstückig am Aufzeichnungskopf ausgebildet ist.
Das Hinzufügen einer Wiedergewinnungseinrichtung für die Aufzeichnungseinrichtung, eine vorläufige Hilfseinrichtung usw. zum Aufbau des Aufzeichnungsgeräts ist zu bevorzugen, da die Wirkungen der vorliegenden Erfindung weiter stabilisiert werden können. Spezielle Beispiele dafür umfassen für den Aufzeichnungskopf die Verkappungseinrichtung, die Reinigungseinrichtung, die Druckerzeugungs- oder Saugeinrichtung, die Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen oder eine andere Type der Heizelemente oder vorläufige Heizeinrichtungen gemäß einer Kombination dieser, und es ist ebenfalls wirkungsvoll für das Ausführen der stabilen Aufzeichnung, einen vorläufigen Modus auszuführen, welcher die Entladung getrennt von der Aufzeichnung vornimmt.
Als Aufzeichnungsmodus des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts ist die vorliegende Erfindung äußerst wirkungsvoll, nicht nur für den Aufzeichnungskopf für eine Primärfarbe, wie z. B. Schwarz usw., sondern auch für ein Gerät, welches mit mindestens einer der Vielzahl unterschiedlicher Farben oder mit Vollfarben durch Farbmischung wirksam ist, wobei der Aufzeichnungskopf einstückig oder aus einer Vielzahl kombiniert aufgebaut ist.
Obgleich die Tinte in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als Flüssigkeit beschrieben worden ist, besteht die Möglichkeit der Anwendung der Erfindung auf entweder die Tinte, welche unterhalb der Raumtemperatur fest ist und bei Raumtemperatur oder oberhalb der Raumtemperatur erweicht oder verflüssigt ist, oder die Tinte, welche verflüssigt wird, wenn ein Aufzeichnungsstartsignal ausgegeben wird, wie es bei dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät üblich ist, um die Viskosität der Tinte zu steuern, um sie innerhalb eines bestimmten Bereichs des zuverlässigen Ausstoßes zu erhalten, indem die Temperatur der Tinte in einem Bereich von 30ºC bis 70ºC geregelt wird. Um den Temperaturanstieg infolge der Wärmeenergie durch gezieltes Anwenden der Wärmeenergie für den Zustandswechsel von fest nach flüssig zu vermeiden oder um zu verhindern, daß die Tinte verdunstet, durch die Anwendung des Verfestigens der Tinte im Lagerzustand, ist die Tinte, welche eine Eigenschaft des Verflüssigens nur bei Anwendung von Wärmeenergie aufweist, wie z. B. die Tinte, welche bei Anwendung von Wärmeenergie gemäß einem Aufzeichnungssignal verflüssigt, so daß die flüssige Tinte ausgestoßen wird, oder die Tinte, welche sich bereits beim Erreichen eines Aufzeichnungsmediums verfestigt, ebenfalls in der vorliegenden Erfindung anwendbar. In diesem Fall kann die Tinte in der Form sein, daß sie in Ausnehmungen oder Durchgangslöchern einer porösen Unterlage als Flüssigkeit oder Feststoff vorgehalten wird, im Gegensatz zu den Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen, wie in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 54-56847 oder Nr. 60-71260 beschrieben ist. Das wirkungsvollste Verfahren für Tinten beruht auf dem Filmsieden, wie es vorstehend in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist.
Die auf diese Weise ausgestaltete Erfindung kann die folgenden Wirkungen aufzeigen. Da das Substrat und das Konstruktionselement über die Haftschicht angeschmolzen sind, wird die Adhäsion zwischen dem Substrat und dem Konstruktionselement erhöht, so daß es möglich ist, das Abtrennen des Konstruktionselements vom Sub-strat einzuschränken, welches beim Spritzpreßformen des Konstruktionselements auf dem Substrat eintreten kann.
Auch wenn eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen, welche einstückig erzeugt sind, als einzelne Aufzeichnungsköpfe in vorbestimmten Positionen abgeschnitten werden, kann die Vibration beim Schneiden infolge der Pufferwirkung der Haftschicht in der Haftschicht absorbiert werden, so daß das Auftreten von Spalten auf dem Substrat infolge dieser Vibration vermindert wird.
Da ferner die Grenzfläche zwischen dem Konstruktionselement und dem Substrat durch die Adhäsionsoberfläche geschützt ist, besteht die Möglichkeit, einen gemahlenen Füllstoff in dem Konstruktionselement vorzusehen, um die Spannung am Konstruktionselement zu vermindern, welche bei der Formgebung am Konstruktionselement auftritt, wobei die Spannung am Konstruktionselement zuverlässig verringert werden kann, um das Verformen des Substrats zu unterdrücken, wodurch sich eine höhere Druckqualität ergibt.
Diese Erfindung betrifft einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit Ausstoßöffnungen, einer Flüssigkeitskammer zum Vorhalten der Tinte, mit Flüssigkeitskanälen zum Verbinden der Flüssigkeitskammer mit den Ausstoßkanälen und mit Energieerzeugungselementen zum Erzeugen der Energie zur Verwendung für das Ausstoßen der Tinte durch die Ausstoßöffnungen.
Ein Substrat mit einer Elementoberfläche und ein Konstruktionselement werden über eine in einem Abschnitt entsprechend der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem Konstruktionselement angeordneten Haftschicht angeschmolzen, und auf einer Oberfläche des Konstruktionselements werden Nutabschnitte zum Ausbilden der Flüssigkeitskanäle erzeugt, und Hohlraumabschnitte zum Ausbilden der Flüssigkeitskammer werden erzeugt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Farbstrahlkopfs bzw. eines Tintenstrahlkopfs, welches die Schritte aufweist:

- Bereitstellen eines Substrats (91) mit Energieerzeugungselementen (98) zum Erzeugen von Energie, welche zum Ausstoßen einer Tinte verwendet wird,

- Bereitstellen einer Polyimidharzschicht (92) auf einer Oberfläche des Substrats, auf welcher die Energieerzeugungselemente erzeugt werden, mit Ausnahme der Fläche, welche einem Flüssigkeitsfließpfad entspricht,

- Bereitstellen einer Festschicht, hergestellt aus einem entfernbaren Material, mit einer Struktur entsprechend dem Flüssigkeitsfließpfad auf der Oberfläche des Substrats, welches mit den Energieerzeugungselementen ausgestattet wird,

- Anordnen einer Form auf einer Seite der Festschicht des Substrats, um einen Raum zwischen dem Substrat und der Form auszubilden,

- Einbringen eines Harzes in diesen Raum, um das Spritzpreßformen auszuführen, wobei die Haftverbindung des Harzes am Substrat, welches mit der Festschicht ausgestattet ist, über die Polyimidharzschicht erfolgt,

- Härten des Harzes,

- Entfernen der Form und

- Entfernen der Fest schicht, um den Flüssigkeitsfließpfad auszubilden.

2. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs gemäß Anspruch 1, wobei die Energieerzeugungselemente (98) Elektrizität-Wärme-Umwandlungseinrichtungen zum Erzeugen von Wärmeenergie zur Verwendung für das Ausstoßen der Tinte sind.

3. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs gemäß Anspruch 1, wobei die Polyimidharzschicht (92) zwischen dem Substrat (91) und dem Harz durch ein Laminat ersetzt wird, welches eine Silanhaftvermittlerschicht (12a) und eine lichtempfindliche Epoxidharzschicht (12b) aufweist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs gemäß Anspruch 1, wobei die Polyimidharzschicht eine Dicke von ungefähr 1 - 3 um aufweist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs gemäß Anspruch 1, wobei der Tintenstrahlkopf Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen der Tinte und eine Flüssigkeitskammer zum Vorhalten der den Ausstoßöffnungen zuzuführenden Tinte aufweist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts, welches ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 einschließt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts gemäß Anspruch 6, wobei der Tintenstrahlkopf eine Vollzeilentype ist, in welcher die Ausstoßöffnungen über eine gesamte Breite eines Aufzeichnungsbereichs eines Aufzeichnungsmediums angeordnet sind.

8. Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts gemäß Anspruch 6, wobei das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät ein Element aufweist, um den Tintenstrahlkopf darauf anzuordnen.