DE69827702T2

DE69827702T2 - Aufzeichnungselementeinheit, Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit, Tintenstrahlkassette und Tintenstrahlaufzeichnungsapparat

Info

Publication number: DE69827702T2
Application number: DE69827702T
Authority: DE
Inventors: Yasutomo Ohta-ku Watanabe
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2018-06-19
Also published as: US6149265A; EP0885723A3; EP0885723A2; EP0885723B1; DE69827702D1; JPH1170658A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufzeichnungselementeinheit, eine Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit, eine Tintenstrahlkartusche und auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zum Antreiben des Wärme erzeugenden Widerstandselementes unter Verwendung einer einzelnen Elektrode und einer gemeinsamen Elektrode.
Zugehöriger Stand der Technik
Als die Aufzeichnungselementeinheit für eine Verwendung bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät ist bereits ein Aufbau bekannt, der in den 10A bis 10C gezeigt ist, die jeweils eine Draufsicht auf die Aufzeichnungselementeinheit, eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 10B-10B in 10A und eine ausschnittartige vergrößerte Darstellung eines Abschnittes 10C in 10A zeigen. Siehe beispielsweise die Druckschrift DE-A-42 23 707.
Die Aufzeichnungselementeinheit 30 ist mit einem Substrat 20, einer Wärme erzeugenden Widerstandslage 1, einzelnen Elektroden (Verdrahtungen) 2, einer Isolationslage 3, einer Schutzlage 4, einer gemeinsamen Elektrode (Verdrahtung) 5, elektrothermischen Wandlerelementen (Wärme erzeugende Widerstandselemente) 6, externen Verbindungselektroden 7, einer Rückkehrelektrode (Verdrahtung) 8 und einer externen Verbindungselektrode 9 versehen. Im Allgemeinen sind die Verdrahtungen mit einer großen Breite ausgebildet, um den Verdrahtungswiderstand zu verringern, während die Wärme erzeugenden Widerstandselemente mit einer schmalen Breite im Hinblick auf den Widerstand, den Wärme erzeugenden Bereich und dergleichen ausgebildet sind. Wie dies in 10C gezeigt ist, ist das Wärme erzeugende Widerstandselement 6 ausgebildet, indem die Wärme erzeugende Widerstandslage 1 mit Auskerbungen 11, 12 in einer im Wesentlichen symmetrischen Weise so vorgesehen ist, dass die Mitte 15 der einzelnen Elektrode 2 im Wesentlichen mit der Mitte 16 des elektrothermischen Wandlerelementes 6 übereinstimmt.
Die vorstehend erwähnte Aufzeichnungselementeinheit 30 wird normalerweise mit einer Vielzahl an Wärme erzeugenden Widerstandselementen 6, den gemeinsamen Elektroden 5, den einzelnen Elektroden 2 und den externen Verbindungselektroden 7, 9 versehen.
Bei der Aufzeichnungselementeinheit 30 wird ein elektrischer Strom zu dem Wärme erzeugenden Widerstandselement 6, das in der Wärme erzeugenden Widerstandslage 1 ausgebildet ist, geliefert, um Wärmeenergie oder thermische Energie bei dem Wärme erzeugenden Widerstandselement 6 zu erzeugen.
Genauer gesagt kann die thermische Energie bei dem elektrothermischen Wandlerelement 6 erzeugt werden, indem in aufeinanderfolgender Weise der Antriebsstrom durch die externe Verbindungselektrode 7, die einzelne Elektrode 2, das elektrothermische Wandlerelement 6, die gemeinsame Elektrode 5, die Rückkehrelektrode 8 und die externe Verbindungselektrode 9 geliefert wird. Die Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit dient dem Ausführen eines Aufzeichnens unter Ausnutzung derartiger thermischer Energie für ein Ausstoßen von Tinte. Die Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit mit einer Vielzahl an elektrothermischen Wandlerelementen kann für ein Verwirklichen eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes angewendet werden, das zu einem gleichzeitig erfolgenden Aufzeichnen einer Vielzahl an Punkten in der Lage ist, wodurch ein Hochgeschwindigkeitsaufzeichnen erzielt wird.
Aufgrund der jüngsten Nachfrage nach einem Aufzeichnen in hoher Dichte und in hoher Geschwindigkeit ist es bereits üblich, das Aufzeichnen der Hauptabtastlinie gleichzeitig auszuführen. Auch aufgrund eines zunehmenden Bedarfs an Aufzeichnungsbilddaten zusätzlich zu den Zeichendaten und dem Aufzeichnen in Farbe ist bereits eine Aufzeichnungselementeinheit vorgeschlagen worden, die eine Aufreihung in hoher Dichte von einer Vielzahl an elektrothermischen Wandlerelementen hat.
Darüber hinaus müssen bei der Herstellung der Aufzeichnungselementeinheit mit einer hochdichten Aufreihung der elektrothermischen Wandlerelemente derartige elektrothermische Wandlerelemente mit einem konstanten Abstand angeordnet sein. Außerdem führt die in hoher Dichte erfolgende Anordnung der elektrothermischen Wandlerelemente zu einer Anordnung in hoher Dichte von den einzelnen Elektroden, so dass kein Raum für die Rückkehrelektrode zwischen den einzelnen Elektroden belassen bleibt. Anders ausgedrückt wird das Ausbilden der Verdrahtung für die Rückkehrelektrode außerordentlich schwierig.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Unter Berücksichtigung der vorstehend dargelegten Ausführungen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufzeichnungselementeinheit, eine Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit, eine Tintenstrahlkartusche und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, in das eine derartige Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit eingebaut ist, zu schaffen, wobei eine in außerordentlich hoher Dichte erfolgende Aufreihung der elektrothermischen Wandlerelemente und eine sichere Ausbildung der Rückkehrelektrode ermöglicht ist.
Die vorstehend erwähnte Aufgabe kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Aufzeichnungselementeinheit gelöst werden, die an einem Substrat mit einer Vielzahl an Wärme erzeugenden Widerstandselementen, einzelnen Verdrahtungen, von denen jede mit einem Ende von jedem der Wärme erzeugenden Widerstandselemente verbunden ist, einer gemeinsamen Verdrahtung, die gemeinschaftlich mit dem anderen Ende von jedem der Wärme erzeugenden Widerstandselemente verbunden ist, und einer Rückkehrverdrahtung, die mit der gemeinsamen Verdrahtung versehen ist und entlang der einzelnen Verdrahtungen vorgesehen ist, versehen ist, wobei die Mittellinie des Wärme erzeugenden Widerstandselements, das in der Nähe der Rückkehrverdrahtung vorgesehen ist, zu der Rückkehrverdrahtung in Bezug auf die Mittellinie der einzelnen Verdrahtung, die mit dem Wärme erzeugenden Widerstandselement verbunden ist, verschoben ist.
Die vorstehend erwähnte Aufzeichnungselementeinheit ist desweiteren durch den Umstand gekennzeichnet, dass der Betrag der Verschiebung für ein Wärme erzeugendes Widerstandselement, das näher zu der Rückkehrverdrahtung positioniert ist, größer gestaltet ist.
Die vorstehend erwähnte Aufzeichnungselementeinheit ist des weiteren durch den Umstand gekennzeichnet, dass die Rückkehrverdrahtung zwischen den vielen einzelnen Verdrahtungen vorgesehen ist.
Die vorstehend erwähnte Aufzeichnungselementeinheit ist desweiteren durch den Umstand gekennzeichnet, dass die Rückkehrverdrahtung außerhalb der vielen einzelnen Verdrahtungen vorgesehen sein kann und dass an dem Substrat eine Vielzahl an Sätzen vorgesehen sein kann, von denen jeder aus der einzelnen Verdrahtung, aus der gemeinsamen Verdrahtung und aus der Rückkehrverdrahtung besteht.
Es wird außerdem eine Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit geschaffen, die eine beliebige der vorstehend erwähnten Aufzeichnungselementeinheiten, Flüssigkeitsbahnen, die entsprechend den vorstehend erwähnten Wärme erzeugenden Widerstandselementen vorgesehen sind, und Tintenausstoßöffnungen, die in den Flüssigkeitsbahnen vorgesehen sind, aufweist.
Es ist außerdem eine Tintenstrahlkartusche geschaffen, die die vorstehend erwähnte Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit und einen Tintenbehälter, der Tinte enthält, die zu der Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit zu liefern ist, aufweist.
Es ist außerdem ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät geschaffen, das die vorstehend erwähnte Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit und eine Antriebssignalliefereinrichtung, die das Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit mit einem Antriebssignal beliefert, aufweist.
Der vorstehend erwähnte Aufbau ermöglicht eine Zunahme der Dichte bei einer Anordnung der Wärme erzeugenden Widerstandselemente ohne eine Zunahme bei dem Verdrahtungswiderstand, der sich aus der Verringerung der Breite der einzelnen Verdrahtungen ergibt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1A, 1B und 1C zeigen schematische Ansichten einer Aufzeichnungselementeinheit der vorliegenden Erfindung und zeigen jeweils eine Draufsicht, eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 1B-1B in 1A bzw. eine vergrößerte Ansicht von einem Abschnitt 1C in dieser.
Die 2 und 3 zeigen Draufsichten von anderen Aufzeichnungselementeinheiten der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus von einem Beispiel der Aufzeichnungseinheit der vorliegenden Erfindung.
Die 5 und 6 zeigen Ansichten von einer Tintenstrahlkartusche gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine schematische Ansicht von dem Aufbau von einem Beispiel der Tintenstrahleinheit der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht von einem Beispiel des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht von einem anderen Beispiel des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes der vorliegenden Erfindung.
Die 10A, 10B und 10C zeigen schematische Ansichten einer herkömmlichen Aufzeichnungselementeinheit und zeigen jeweils eine Draufsicht, eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 10B-10B in 10A bzw. eine vergrößerte Ansicht von einem Abschnitt 10C bei dieser.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung detailliert und anhand ihrer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher erläutert.
Erstes Ausführungsbeispiel
1B zeigt eine Aufzeichnungselementeinheit 150, bei der ein Isolationssubstrat 100 beispielsweise aus Glas, Keramik oder einem oberflächenisolierten leitfähigen Substrat wie beispielsweise Silikon oder Metall besteht. An dem Substrat 100 ist eine Wärme erzeugende Widerstandslage 101 ausgebildet, die vorzugsweise durch eine Unterdruckfilmausbildung erhalten wird, aber auch durch irgendwelche anderen Verfahren wie beispielsweise ein Dickfilmdrucken ausgebildet sein kann. Die Wärme erzeugende Widerstandslage ist vorzugsweise mit einem Material ausgebildet, das eine zufriedenstellende Wärmefestigkeit zeigt und ein gleichförmiges Filmausbilden ermöglicht, wie beispielsweise AlN, TiN oder Ta.
Ein Teil der Wärme erzeugenden Widerstandslage 101 bildet ein elektrothermisches Wandlerelement (ein Wärme erzeugendes Widerstandselement) 106, und an der Wärme erzeugenden Widerstandslage 101 sind eine einzelne Elektrode (eine einzelne Verdrahtung) 102 und eine gemeinsame Elektrode (eine gemeinsame Verdrahtung) 103 geschichtet. Die einzelne Elektrode ist mit einem Ende von jedem elektrothermischen Wandlerelement verbunden und die gemeinsame Elektrode ist mit dem anderen Ende verbunden. Diese Elektroden sind vorzugsweise aus einem Metall mit einer hohen Leitfähigkeit ausgebildet, wie beispielsweise Al, Cu, Au oder Ag.
Ein Oxidfilm 104 mit einem hohen Widerstandsvermögen gegenüber Korrosion (korrosionsfest), einem hohen Widerstandsvermögen gegenüber Oxidation (oxidationsfest) und einem hohen Widerstandsvermögen gegenüber Kavitation (kavitationsfest) ist zum Schützen der Wärme erzeugenden Widerstandslage 101, der einzelnen Elektrode 102 und der gemeinsamen Elektrode 103 vorgesehen. Der Oxidfilm 104 ist vorzugsweise ausgebildet, indem die Oberfläche der Elektroden 102, 103 oxidiert wird.
An diesen Bauteilen ist ein organischer Schutzfilm 105 ausgebildet, der über die gesamte Oberfläche des Substrates mit Ausnahme der elektrothermischen Wandlerelemente (Wärme erzeugende Widerstandselemente) 106 und der externen Verbindungselektroden 107, 108, die nachstehend erläutert sind, ausgebildet ist. Der Schutzfilm 105 besteht vorzugsweise aus einem Material mit zufriedenstellender Wärmefestigkeit und einem hohen Widerstandsvermögen gegenüber Feuchtigkeit (feuchtigkeitsfest), wie beispielsweise Polyetheramid oder Polyimid.
1A zeigt eine Draufsicht auf die Aufzeichnungselementeinheit 150, bei der die gemeinsame Elektrode mit einer Rückkehrelektrode (Verdrahtung) 109 verbunden ist und dadurch mit der vorstehend erwähnten externen Verbindungselektrode 108 verbunden ist. Die Rückkehrelektrode ist längs jeder einzelnen Elektrode vorgesehen und ist vorzugsweise aus einem Metall mit einer hohen Leitfähigkeit ausgebildet, wie beispielsweise Al, Cu, Au oder Ag.
1C zeigt eine ausschnittartige vergrößerte Ansicht von einem Abschnitt 1C der in 1A gezeigten Aufzeichnungselementeinheit 150. Das elektrothermische Wandlerelement 106 wird ausgebildet, indem die Breite der Wärme erzeugende Widerstandslage 101 verringert wird, indem an einem Rand von dieser ein im Wesentlichen trapezförmiger Einkerbungsabschnitt 110 ausgebildet wird. Der elektrische Widerstand des elektrothermischen Wandlerelementes 106 wird somit erhöht, wodurch Wärme bei einem derartigen Abschnitt erzeugt wird. Wie dies in 1C gezeigt ist, ist der eingekerbte Abschnitt 110 asymmetrisch lediglich an einem Rand ausgebildet, wobei die Mittellinie (Achse) 120 des elektrothermischen Wandlerelementes 106 in Bezug auf die Mittellinie (Achse) 130 der einzelnen Elektrode 102 zu der Rückkehrelektrode hin verschoben ist. Somit ist, wie dies in 1C gezeigt ist, wenn die Rückkehrelektrode 109 als die Symmetrieachse (Mittelachse) genommen wird, das elektrothermische Wandlerelement 106 an der rechten Seite so ausgebildet, dass das Wärme erzeugende Widerstandselement 101 zu der Seite der Rückkehrelektrode 109 hin verschoben ist.
In ähnlicher Weise ist bei dem elektrothermischen Wandlerelement an der anderen Seite d. h. an der linken Seite der Rückkehrelektrode, die als die Symmetrieachse (Mittelachse) genommen wird, der Einkerbungsabschnitt an einem Außenrand (an dem linken Rand in der Zeichnung) in Bezug auf die Symmetrieachse ausgebildet, die aus der Rückkehrelektrode 109 besteht, wodurch das Wärme erzeugende Widerstandselement zu der Rückkehrelektrode hin verschoben ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Mitte des elektrothermischen Wandlerelementes zu der Rückkehrelektrode hin verschoben, wie dies vorstehend erläutert ist, wodurch selbst in dem Fall, bei dem die Rückkehrelektrode zwischen den elektrothermischen Wandlerelementen positioniert ist, es ermöglicht wird, die elektrothermischen Wandlerelemente, die Rückkehrelektrode und die einzelnen Elektroden so zu positionieren, dass der konstante Abstand der elektrothermischen Wandlerelemente beibehalten wird, ohne dass die Breite der Rückkehrelektrode und der einzelnen Elektroden vermindert wird.
Nachstehend ist ein spezielleres numerisches Beispiel erläutert.
Als ein Beispiel ist in dem Fall des Ausbildens einer Aufzeichnungselementeinheit, die die Wärme erzeugenden Widerstandselemente mit einer Breite von 20 μm und die Einzelelektroden mit einer Breite von 30 μm mit einer Dichte von 600 dpi oder einem Abstand von 42,5 μm anwendet, der Raum zwischen den einzelnen Elektroden 12,5 μm bei dem herkömmlichen Aufbau, und es ist schwierig, die Rückkehrelektrode in einem derartigen Zwischenraum auszubilden.
Andererseits ist bei dem vorstehend erläuternden Aufbau, bei dem das Wärme erzeugende Widerstandselement verschoben ist, ein Raum von 22,5 μm bei der Position gesichert, bei der die Rückkehrelektrode auszubilden ist. Folglich kann die Rückkehrelektrode ausgebildet werden, ohne das die Breite der Elektrode verringert wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Effekt zum Sichern des Raumes für die Rückkehrelektrode größer, wenn die Dichte der Aufzeichnungselementeinheit größer wird.
Bei der vorstehend dargelegten Beschreibung ist der Einkerbungsabschnitt 110 lediglich an dem Außenseitenrand (der am weitesten von der Rückkehrelektrode weg ist) von dem Wärme erzeugenden Widerstandselement ausgebildet, jedoch ist ein derartiger Aufbau nicht einschränkend, und der Einkerbungsabschnitt kann an beiden Seiten des Wärme erzeugenden Widerstandselementes vorgesehen sein. In einem derartigen Fall wird der Einkerbungsabschnitt größer (tiefer) an dem Außenseitenrand von dem Wärme erzeugenden Widerstandselement als an dem Innenseitenrand gestaltet. Außerdem wird bei der vorstehend dargelegten Beschreibung angenommen, dass sämtliche Wärme erzeugenden Widerstandselemente eine identische Form haben, wobei die Form des Einkerbungsabschnittes 110 umfasst ist. Auch bei der vorliegenden Erfindung besteht das Aufzeichnungselement vorzugsweise aus einem elektrothermischen Wandlerelement zum Erzeugen von thermischer Energie, jedoch ist ein derartiger Aufbau nicht einschränkend.
Eine in den 1A bis 1C gezeigte Aufzeichnungselementeinheit wurde in folgender Weise vorbereitet.
An einem Glassubstrat wird ein Film aus TaAl mit einer Dicke von 3000 Å durch Spattern ausgebildet. Dann wird TaAl durch einen photolithographischen Prozess nachgebildet. Eine erste positive Photoresistschicht (OFPR800, die durch Tokyo Ohka Co. hergestellt wird) wurde auf TaAl durch ein Walzenbeschichtungsverfahren per Walze beschichtet. Ein Schleuderbeschichtungsverfahren (spin coating) kann auch in ähnlicher Weise angewendet werden. Die somit ausgebildete Photoresistlage wird 30 Minuten lang bei 90°C vorgebacken und wurde der Nachbildung von den einzelnen Elektroden, den Wärme erzeugenden Widerstandselementen und dergleichen ausgesetzt d. h. belichtet.
Dann wurde ein Trockenätzen unter Anwendung des nachgebildeten Photoresists als die Maske ausgeführt und BCl₃ und Cl₂ wurden als das Ätzgas verwendet. Danach wurde die Photoresistschicht durch eine Flüssigkeit abgezogen, die dem ausschließlichen Resistentfernen (stripping) dient.
Dann wurde ein Al-Film mit einer Dicke von 1 μm durch Spattern ausgebildet. Da dieser Al-Film die leitfähigen Elektroden ausbilden soll, ist er vorzugsweise so dick wie möglich innerhalb des zulässigen Bereiches des Herstellprozesses gestaltet.
Der somit ausgebildete Al-Film wurde durch einen photolithographischen Prozess nachgebildet. Diese Nachbildung wird an der zuvor ausgebildeten TaAl-Nachbildung ausgebildet, jedoch nicht an den Abschnitten, die die Wärme erzeugenden Widerstandselemente bilden.
Dann wurde die Oberfläche der Wärme erzeugenden Widerstandselemente und der Elektroden mit Ausnahme der externen Verbindungselektroden einer anodischen Oxidation unterworfen, um einen Schutzoxidfilm 104 an der derartigen Fläche auszubilden, um die Oxidationsfestigkeit, die Korrosionsfestigkeit und die Kavitationsfestigkeit zu verbessern. Die anodische Oxidation wurde bei einem Gemisch aus Ammoniumtartrat, Ethylenglycol und Wasser durch das Anlegen einer Spannung unter Ausnutzung der vorstehend erwähnten Nachbildung als die Anode gebildet.
Außerdem wurde zum Zwecke des weiteren Verbesserns der Korrosionsfestigkeit ein organischer Schutzfilm 105 aus Polyetheramid an der gesamten Oberfläche der vorstehend erwähnten Nachbildung mit Ausnahme der elektrothermischen Wandlerelemente und der externen Verbindungsanschlüsse 107, 108 ausgebildet, wodurch die Aufzeichnungselementeinheit der vorliegenden Erfindung vollendet wurde.
Zweites Ausführungsbeispiel
Bei dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel ist der Verschiebungsbetrag der Mitte des elektrothermischen Wandlerelementes von der Mitte der einzelnen Elektrode der gleiche bei sämtlichen elektrothermischen Wandlerelementen. Wenn aber des weiteren die Dichte der Anordnung der einzelnen Elektroden von dieser außerordentlich hoch ist, kann die Anordnung der einzelnen Elemente anders sein. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Verschiebungsbetrag der Mitte des elektrothermischen Wandlerelementes in Bezug auf die Mitte der einzelnen Elektrode größer bei dem elektrothermischen Wandlerelement gestaltet, das näher zu der Rückkehrelektrode ist.
2 zeigt ein derartiges Beispiel, bei dem die Bezugszeichen die gleichen Bauteile wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel zeigen. Die Rückkehrelektrode 109 wird als die Mitte genommen, und das elektrothermische Wandlerelement 106 wird, da es näher zu der Rückkehrelektrode ist, stärker von der Mitte 102 der einzelnen Elektrode zu der Rückkehrelektrode verschoben. Selbst wenn die Rückkehrelektrode 109 zwischen den elektrothermischen Wandlerelementen 106 positioniert ist, wird es ermöglicht, die elektrothermischen Wandlerelemente 106 mit einem kleineren Abstand als bei den einzelnen Elektroden anzuordnen, ohne dass der Abstand der Anordnung der elektrothermischen Wandlerelemente stört. Anders ausgedrückt können trotz des Vorhandenseins der Rückkehrelektrode die elektrothermischen Wandlerelemente bei einer hohen Dichte angeordnet werden, ohne dass die Breite der einzelnen Elektroden verringert wird. Außerdem kann die Herstellung der elektrothermischen Wandlerelemente erleichtert werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
Bei den vorstehend dargelegten Ausführungsbeispielen ist die Rückkehrelektrode zwischen den vielen elektrothermischen Wandlerelementen positioniert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Aufbau erläutert, bei dem die Rückkehrelektrode an der Außenseite des Anordnungsbereiches der vielen elektrothermischen Wandlerelemente positioniert ist und eine Vielzahl an Sätzen an vielen elektrothermischen Wandlerelementen, die einzelnen Elektroden, einer Gemeinschaftselektrode und einer Rückkehrelektrode entsprechen, sind an dem Substrat vorgesehen.
3 zeigt einen derartigen Aufbau, bei dem an einem Substrat 100 zwei Sätze vorgesehen sind, wobei jeder von ihnen aus fünf elektrothermischen Wandlerelementen, einzelnen Elektroden 102, die jeweils mit den fünf elektrothermischen Wandlerelementen verbunden sind, und einer Rückkehrelektrode bestehen, die gemeinschaftlich mit den fünf elektrothermischen Wandlerelementen verbunden ist und an der Außenseite des Anordnungsbereiches der elektrothermischen Wandlerelemente positioniert ist.
Bei diesem Aufbau gehören die beiden elektrothermischen Wandlerelemente, die benachbart zu der Rückkehrelektrode 109 sind, zu verschiedenen Sätzen, jedoch wird jedes elektrothermische Wandlerelement zu einer nächsten Rückkehrelektrode unabhängig von dem Satz verschoben.
Ein derartiger Aufbau ermöglicht selbst dann, wenn die Rückkehrelektrode zwischen den elektrothermischen Wandlerelementen positioniert ist, dass die Dichte der Anordnung der elektrothermischen Wandlerelemente zunimmt, während die Position für ein Vorsehen der jeweiligen Elektroden gesichert ist.
Viertes Ausführungsbeispiel
4 zeigt eine Aufzeichnungseinheit 250, die ausgebildet ist, indem an einem Stützelement 201 eine Aufzeichnungselementeinheit 200, die durch das vorliegende Ausführungsbeispiel vorbereitet worden ist, eine Aufzeichnungselementeinheitsantriebstafel 202 zum Antreiben der Aufzeichnungselementeinheit 200 und eine Antriebs-IC 203 montiert sind. Die Aufzeichnungseinheit 250 ist mit Flüssigkeitsbahnen, Tintenausstoßöffnungen und dergleichen versehen und kann zusätzlich zu dem Tintenstrahlaufzeichnen bei verschiedenen Anwendungen beispielsweise als ein Thermokopf verwendet werden.
Die Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit der vorliegenden Erfindung kann ausgebildet werden, indem die vorstehend erwähnte Aufzeichnungselementeinheit mit Ausstoßöffnungen für ein Ausstoßen von Tinte, mit Flüssigkeitsbahnen, die mit diesen in Verbindung stehen und dergleichen versehen ist. Außerdem kann die Tintenstrahleinheit ausgebildet werden, indem eine Aufzeichnungselementantriebstafel an der vorstehend erwähnten Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit montiert wird.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Die 5 und 6 zeigen schematische Darstellungen einer Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit IJU und einer Tintenstrahlkartusche IJC, bei denen die vorliegende Erfindung verwertet oder angewendet werden kann. Nachstehend sind die verschiedenen Bauteile unter Bezugnahme auf diese Zeichnungen erläutert.
Die Tintenstrahlkartusche IJC des vorliegenden Ausführungsbeispiels besteht, wie dies in einer perspektivischen Ansicht in 6 dargestellt ist, aus einem einstückigen Aufbau aus einer Tintenstrahlkopfeinheit und einem Tintenbehälter mit einem vergrößerten Anteil der enthaltenen Tinte. Die Tintenstrahlkartusche IJC wird durch eine Positioniereinrichtung und elektrische Kontakte eines Schlittens, der bei dem Hauptkörper eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes vorgesehen ist, fixiert und gestützt und ist als Wegwerfart aufgebaut, die von dem Schlitten ablösbar ist.
Die Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit IJU verwendet das Blasenstrahlverfahren, wobei der Aufzeichnungsvorgang mit den elektrothermischen Wandlerelementen ausgeführt wird, die thermische Energie im Ansprechen auf elektrische Signale zum Bewirken eines Filmsiedephänomens in der Tinte erzeugen.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine Heizeinrichtungstafel (erstes Substrat) 100 an einem Si-Substrat mit einer Aufreihung an vielen elektrothermischen Wandlerelementen (Abgabeheizeinrichtungen) und elektrischen Verdrahtungen vorgesehen, die beispielsweise aus Al bestehen, damit zu ihnen elektrische Energie geliefert wird, wobei beide durch ein Filmausbildungsverfahren ausgebildet werden. Außerdem ist eine Verdrahtungstafel 200 für die Heizeinrichtungstafel 100 vorgesehen.
Eine mit Nuten versehene Abdeckplatte 1300 ist mit Teilungen (Nuten), um die vielen Tintenbahnen zu trennen, und einer Gemeinschaftsflüssigkeitskammer für ein Aufbewahren von Tinte für eine Tintenbelieferung der Tintenbahnen (Flüssigkeitsbahnen) versehen, und sie ist mit einer Öffnungsplatte 1400 einstückig geformt, die mit vielen Abgabeöffnungen versehen ist, die den Tintenbahnen entsprechen. Das Material für ein derartiges einstückiges Formen ist vorzugsweise Polysulfonharz, jedoch kann ein anderes Formharzmaterial angewendet werden.
Ein Stützelement 300, das beispielsweise aus einem Metall besteht und dazu dient, in flacher Form die Bodenfläche der Verdrahtungstafel 200 zu stützen, bildet die Bodenplatte der Tintenstrahleinheit. Eine Druckfeder 500, die ein Presselement bildet, hat eine Form eines M und ist daran angepasst, die Gemeinschaftsflüssigkeitskammer mit einem geringfügigen Druck durch den mittleren Abschnitt des M-förmigen Aufbaus zu drücken und linear einen Teil der Flüssigkeitsbahnen, vorzugsweise einen Bereich in der Nähe der Abgabeöffnungen, durch einen vorderen Hängeabschnitt 501 zu drücken. Die Heizeinrichtungstafel 100 und die Abdeckplatte 1300 werden gepresst und fixiert, indem die Schenkel der Druckfeder durch Löcher 3121 des Stützelementes 300 treten und indem bewirkt wird, dass die Schenkel mit der hinteren Fläche des Stützelementes 300 in Eingriff gelangen, wodurch die Heizeinrichtungstafel 100 und die Abdeckplatte 1300 im geklemmten Zustand in Eingriff stehen.
Der Tintenbehälter besteht aus einem Kartuschenhauptkörper 1000, einem Tintenabsorbierelement 900 und einem Abdeckelement 1100, das den Hauptkörper 1000 abdichtet, nachdem das Tintenabsorbierelement 900 in diesen von einer Seite eingeführt worden ist, die sich entgegengesetzt zu der Montageseite der Einheit IJU befindet. Es sind des weiteren eine Lieferöffnung 1200 für eine Tintenlieferung zu der Einheit IJU und eine externe Verbindungsöffnung 1401 vorgesehen, die in dem Abdeckelement zum Zwecke einer Verbindung des Inneren der Kartusche mit der Außenluft vorgesehen ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Abdeckplatte 1300 aus einem Harzmaterial mit einem zufriedenstellenden Tintenwiderstandsvermögen wie beispielsweise Polysulfon, Polyetersulfon, Polyphenylenoxid oder Polypropylen und wird in einer Metallform mit der Öffnungsplatte 400 einstückig geformt.
Wie dies vorstehend erläutert ist, ist das einstückige Formen, das bei dem Tintenlieferelement 600, der einstückigen Abdeckplatte-Öffnungsplatte und dem Tintenbehälterhauptkörper angewendet wird, effektiv für ein bedeutsames Verbessern der Genauigkeit bei dem Zusammenbau und für das Verbessern der Qualität bei der Massenproduktion. Außerdem können, da die Anzahl an Bauteilen im Vergleich zu der Anzahl bei der Technologie des Standes der Technik verringert ist, die ausgezeichneten Eigenschaften sicher erzielt werden.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Eine Tintenstrahleinheit 350, die in 7 gezeigt ist, wurde vorbereitet. Die Einheit 350 wird ausgebildet, indem an dem Stützelement 300 eine Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit 360, eine Aufzeichnungselementantriebstafel 302 und ein Verdrahtungs- IC 303 montiert werden. Die Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit 360 besteht aus einer Aufzeichnungselementeinheit 301 und einer Flüssigkeitsbahneinheit 304, die an dieser zusammengebaut ist und aus Tintenbahnen, Ausstoßöffnungen und dergleichen besteht.
Dann wurde ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das in 8 gezeigt ist, mit der vorstehend erwähnten Tintenstrahleinheit vorbereitet.
Unter Bezugnahme auf 8 wird ein Aufzeichnungsblatt 403 durch eine Blattzuführwalze 402 zu einer Blatttransportwalze 401 transportiert, die oberhalb vorgesehen ist, und wird in einer Richtung, die durch einen Pfeil A in 8 gezeigt ist, weiter transportiert. Vor dem Aufzeichnungsblatt 403 ist ein Schlitten 410 vorgesehen, der sich entlang einer Führungswelle 413 bewegt. Der Schlitten 410 stützt an diesem die vorstehend erläuterte Tintenstrahleinheit. Der Schlitten 410 wird durch einen (nicht gezeigten) Schlittenantriebsmotor über einen Riemenübertragungsmechanismus 409 in hin- und hergehender Weise bewegt.
Bei dem Aufzeichnungsvorgang stoßen auf der Grundlage der Antriebssignale, die zu der Tintenstrahleinheit 412 von einer Signalliefereinrichtung geliefert werden, die in dem Hauptkörper des Gerätes vorgesehen ist, die Ausstoßöffnungen (die nicht gezeigt sind) der Tintenstrahleinheit 412 Tintentropfen zu dem Aufzeichnungsblatt 403 aus, wodurch das Aufzeichnen erhalten wird.
Die Tintenstrahleinheit 412 ist mit den Ausstoßöffnungen versehen, die zu dem Aufzeichnungsblatt gerichtet sind, und ist daran angepasst, Tintentropfen aus den Ausstoßöffnungen im Ansprechen auf die Signale von der Antriebs-IC auszustoßen.
9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, das sich von dem Gerät des vorherigen Ausführungsbeispiels dahingehend unterscheidet, dass die Tintenstrahleinheit 512 eine Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit mit einer Breite anwendet, die der Aufzeichnungsbreite des Aufzeichnungsblattes 503 entspricht. Bei einem derartigen Aufbau kann, da der Schlitten nicht hin- und hergehend bewegt werden muss, das Aufzeichnungsgerät im Hinblick auf den Aufbau vereinfacht werden, und das Aufzeichnen kann mit einer höheren Geschwindigkeit erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Sicherstellen des Raumes zum Ausbilden der Rückkehrelektrode selbst in dem Fall, bei dem die Verdrahtungen bei einer höheren Dichte entsprechend der Anordnung der elektrothermischen Wandlerelemente bei einer höheren Dichte vorgesehen sind. Folglich verwirklicht die vorliegende Erfindung mit Leichtigkeit die höhere Aufzeichnungsdichte, die auf dem Markt erforderlich ist, wodurch sie im großen Maße zu der höheren Genauigkeit und der höheren Qualität des aufgezeichneten Bildes beiträgt.

Claims

Aufzeichnungselementeinheit, die an einem Substrat mit einer Vielzahl an Wärme erzeugenden Widerstandselementen (106), einzelnen Verdrahtungen (102), von denen jede mit einem Ende von jedem der Wärme erzeugenden Widerstandselemente verbunden ist, einer gemeinsamen Verdrahtung (103), die gemeinschaftlich mit dem anderen Ende von jedem der Wärme erzeugenden Widerstandselemente verbunden ist, und einer Rückkehrverdrahtung (109), die mit der gemeinsamen Verdrahtung versehen ist und entlang der einzelnen Verdrahtungen vorgesehen ist, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellinie (120) des Wärme erzeugenden Widerstandselements, das in der Nähe der Rückkehrverdrahtung vorgesehen ist, zu der Rückkehrverdrahtung in Bezug auf die Mittellinie (130) der einzelnen Verdrahtung, die mit dem Wärme erzeugenden Widerstandselement verbunden ist, verschoben ist.
Aufzeichnungselementeinheit gemäß Anspruch 1, wobei der Betrag der Verschiebung für ein Wärme erzeugendes Widerstandselement (106), das näher zu der Rückkehrverdrahtung (109) positioniert ist, größer gestaltet ist.
Aufzeichnungselementeinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Rückkehrverdrahtung (109) zwischen den angeordneten vielen einzelnen Verdrahtungen (102) vorgesehen ist.
Aufzeichnungselementeinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Rückkehrverdrahtung (109) außerhalb der angeordneten vielen einzelnen Verdrahtungen (102) vorgesehen ist.
Aufzeichnungselementeinheit gemäß Anspruch 1, die an dem Substrat mit einer Vielzahl an Sätzen versehen ist, von denen jeder aus der Vielzahl an Wärme erzeugenden Widerstandselementen (106), den einzelnen Verdrahtungen (102), der gemeinsamen Verdrahtung (103) und der Rückkehrverdrahtung (109) besteht.
Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit mit: einer Aufzeichnungselementeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, Flüssigkeitskanälen, die entsprechend den Wärme erzeugenden Widerstandselementen vorgesehen sind, und Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, die in den Flüssigkeitsbahnen vorgesehen sind.
Tintenstrahlkartusche mit: einer Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit gemäß Anspruch 6, und einem Tintenbehälter, der Tinte enthält, die zu der Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit zu liefern ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit: einer Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit gemäß Anspruch 6, und einer Antriebssignalliefereinrichtung zum Beliefern der Tintenstrahlaufzeichnungselementeinheit mit einem Antriebssignal.