DE69629220T2

DE69629220T2 - Tintenstrahlaufzeichunugskopf und sein Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69629220T2
Application number: DE69629220T
Authority: DE
Inventors: Shinji Suwa-shi Yasukawa; Minoru Suwa-shi Usui; Takahiro Suwa-shi Naka; Tsuyoshi Suwa-shi KITAHARA; Noriaki Suwa-shi Okazawa; Hideaki Suwa-shi Sonehara
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-09-05
Filing date: 1996-09-05
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: DE69625296D1; EP1104698A3; US6139132A; EP0761447A2; EP1104698B1; US6460981B1; US20020140782A1; DE69625296T2; EP1104697A3; DE69628954T2; DE69629220D1; EP1104697B1; EP1104697A2; US6561633B2; DE69628954D1; EP1104698A2; EP0761447A3; EP0761447B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Schreibkopfes, bei welchem ein Substrat aus einkristallinem Silizium als ein Teil verwendet wird, welches ein Abstandsstück ausbildet.
Ein Tintenstrahl-Schreibkopf weist eine Druckbeaufschlagungskammer auf, die durch Anbringen einer Düsenplatte, in welcher Düsenöffnungen vorgesehen sind, und einer elastischen Platte an beiden Oberflächen eines Abstandsstücks mit einem Kleber ausgebildet wird. Die elastische Platte wird durch ein piezoelektrisches Schwingungselement verformt. Da der Tintenstrahl-Schreibkopf dieser Art keine Wärmeenergie als Antriebsquelle zum Ausstoßen von Tintentropfen verwendet, wird die Tintenqualität nicht durch Wärmeeinflüsse geändert. Insbesondere ist es daher möglich, Farbtinten auszustoßen, die durch Wärmeeinwirkung leicht beeinträchtigt werden. Darüber hinaus kann das Ausmaß der Auslenkung des piezoelektrischen Schwingungselements eingestellt werden, so dass die Tintenmenge jedes Tintentropfens in vorteilhafter Weise eingestellt werden kann. Aus diesen Gründen ist ein derartiger Kopf besonders gut dazu geeignet, einen Drucker für Farbdruck mit hoher Qualität auszubilden.
Wenn Farbdruck mit höherer Qualität unter Verwendung eines Tintenstrahl-Schreibkopfes durchgeführt werden soll, ist eine höhere Auflösung erforderlich. Dies führt dazu, dass die Abmessungen eines piezoelektrischen Schwingungselements, einer Trennwand eines Abstandsstückteils, und dergleichen unvermeidlich verringert werden, so dass eine höhere Präzision bei den Schritten der Bearbeitung und des Zusammenbaus derartiger Teile erforderlich ist.
Daher wurde untersucht, Teile für einen Tintenstrahl-Schreibkopf dadurch zu bearbeiten, dass eine Teilbearbeitungstechnik eingesetzt wird, die eine anisotrope Ätzung eines Substrats aus einkristallinem Silizium verwendet, durch welche kleine Formen mit hoher Genauigkeit durch ein relativ einfaches Verfahren bearbeitet werden können, nämlich eine sogenannte Mikrobearbeitungstechnik. Verschiedene Techniken und Verfahren werden beispielsweise in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen Hei. 3-187755, Hei. 3-187756, Hei. 3-187757, Hei. 4-2790, Hei. 4-129745, und Hei. 5-62964, und in der JP-A-07 166 374 vorgeschlagen.
Wenn Farbbilder oder Zeichen mit hoher Genauigkeit gedruckt werden sollen, ist es erforderlich, nicht nur die Anordnungsdichte von Düsenöffnungen zu erhöhen, sondern auch den Druck mit einer sogenannten Flächenabstufung durchzuführen, bei welcher die Fläche eines Punktes entsprechend einem Bildsignal geändert wird. Zur Durchführung einer derartigen Flächenabstufung muß die Tintenmenge jedes Tintentropfens bei einem Ausstoßvorgang so verringert werden, dass sie so klein wie möglich ist, und muß ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb erzielt werden, um so einen Schreibkopf bereitzustellen, mit welchem ein Pixel durch mehrere Ausspritzungen von Tintentropfen gedruckt werden kann.
Um diesen Anforderungen zu genügen, muß erstens das Ausmaß der Auslenkung des piezoelektrischen Schwingungselements verringert werden, und muß die Auslenkung sofort in eine Volumenänderung einer Druckbeaufschlagungskammer umgesetzt werden. Weiterhin ist es erforderlich, um die kleine Volumenänderung der Druckbeaufschlagungskammer in das Ausspritzen von Tintentropfen umzusetzen, den Druckverlust in der Druckbeaufschlagungskammer auf ein Niveau zu verringern, das so klein wie möglich ist.
Um wirksam die Auslenkung des piezoelektrischen Schwingungselements in eine Volumenänderung der Druckbeaufschlagungskammer umzusetzen ist es wesentlich, die Steifigkeit der Druckbeaufschlagungskammer zu erhöhen. Um den Druckverlust in der Druckbeaufschlagungskammer zu verringern, ist es wesentlich, das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer so klein wie möglich zu wählen.
Zum Verringern des Volumens der Druckbeaufschlagungskammer kann man sich zuerst überlegen, dass die Öffnungsfläche eines Abstandsstückes, welches die Druckbeaufschlagungskammer ausbildet, verringert wird. Unter Berücksichtigung der Bearbeitungsgenauigkeit des piezoelektrischen Schwingungselements, welches an dem Abstandsstück anliegt, ist die Verringerung auf etwa einen Anordnungsabstand der Düsenöffnungen maximal begrenzt. Aus diesem Grund muß die Verringerung des Volumens dadurch erzielt werden, dass die Tiefe der Druckbeaufschlagungskammer verringert wird.
Unter Berücksichtigung der Handhabbarkeit eines Abstandsstücks bei einem Zusammenbauschritt und dergleichen muß jedoch das Abstandsstück in gewissem Ausmaß eine Steifigkeit aufweisen. Zur Erzielung dieser Anforderung muß ein Siliziumeinkristall mit einer Dicke von zumindest 220 μm als Substrat aus einkristallinem Silizium verwendet werden, welches das Abstandsstück bildet. Bei einem dünnen Substrat mit einer Dicke von weniger als 220 μm ist die Steifigkeit sehr gering. Dies führt in der Hinsicht zu Schwierigkeiten, dass bei dem Zusammenbauschritt Beschädigungen oder eine nicht vorhersehbare Verwindung in nachteiliger Weise auftreten können.
Als Verfahren zur Ausbildung einer wenig tiefen Druckbeaufschlagungskammer in einem ausreichend dicken Substrat aus einkristallinem Silizium durch anisotrope Ätzung kann man sich überlegen, eine Technik einzusetzen, bei welcher nur eine Oberfläche des Substrats aus einkristallinem Silizium geätzt wird, also ein sogenanntes Halbätzverfahren. Da die Druckbeaufschlagungskammer mit einer Düsenöffnung zum Ausstoßen von Tintentropfen verbunden werden muß, ist es erforderlich, ein Durchgangsloch herzustellen, welches von der Oberfläche, an der eine Düsenplatte vorgesehen ist, bis zu den Druckbeaufschlagungskammern verläuft.
Wie es auf diesem Gebiet wohlbekannt ist, ist es zur Ausbildung eines Durchgangsloches H durch anisotropes Ätzen, wie in 27 gezeigt, erforderlich, eine Öffnungslänge so zu wählen, dass sie etwa 1,7 (Quadratwurzel von 3) mal so groß oder größer ist als die Dicke des Substrats aus einkristallinem Silizium. Weist das verwendete Substrat eine Dicke von 220 μm oder mehr auf, beträgt die Minimallänge der Öffnung des Durchgangsloches etwa 380 μm.
Bei einer derartigen Konstruktion führt das Volumen eines Verbindungsloches dazu, dass das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer zunimmt. Darüber hinaus ist die Größe des Verbindungsloches gleich der Dicke des Substrats aus einkristallinem Silizium, also 220 μm, und beträgt die Länge in Längsrichtung 380 μm. Daher tritt die Schwierigkeit auf, dass die Öffnungsfläche des Substrats aus einkristallinem Silizium vergrößert wird, und schließlich die Steifigkeit des Abstandsstückes in nachteiliger Weise beeinträchtigt wird.
Bei einem Schreibkopf, der ein Abstandsstück verwendet, das aus einem Substrat aus einkristallinem Silizium hergestellt ist, wird ein piezoelektrisches Schwingungselement 130 in der Längsschwingungsbetriebsart als Betätigungsglied verwendet, wie dies in 28 gezeigt ist. Das piezoelektrische Schwingungselement 130 mit der Längsschwingungsbetriebsart ist an einem Rahmen 135 zusammen mit einer Kanaleinheit 134 befestigt, die eine elastische Platte 131, ein Abstandsstück 132, und eine Düsenplatte 133 umfaßt, zum Zusammenbau in einem Tintenstrahl-Schreibkopf.
Verformungen, die durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen Keramik, aus welchem das piezoelektrische Schwingungselement 130 besteht, und einem Material des Rahmens 135, üblicherweise Kunststoff, hervorgerufen werden, treten im wesentlichen proportional zur Länge L des piezoelektrischen Schwingungselements 130 auf. Wenn Wärme in einem Befestigungsschritt eingesetzt wird, um eine hohe Klebefestigkeit zu erzielen, und dann der Zustand zum normalen Einsatzzustand zurückkehrt, tritt eine Temperaturdifferenz von 40°C oder mehr auf. Wenn beispielsweise die effektive Länge L des piezoelektrischen Schwingungselements 130 5,5 mm beträgt, wird eine unterschiedliche Ausdehnung von etwa 10 μm durch den voranstehend geschilderten Unterschied hervorgerufen, so dass die elastische Platte 131 beschädigt werden kann. Auch wenn keine derartige Beschädigung hervorgerufen wird, wird die Kanaleinheit, die eine relativ geringe Steifigkeit aufweist, durch die Beanspruchung verformt, die durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung hervorgerufen wird. Dies führt dazu, dass die Schwierigkeit auftritt, dass die Flugrichtungen von Tintentropfen nicht mehr zueinander ausgerichtet sind, und Fehler bezüglich der Auftreffpositionen hervorgerufen werden, wodurch die Druckqualität beeinträchtigt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Schreibkopfes gemäß Patentanspruch 1 oder 2 zur Verfügung. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind im Patentanspruch 3 angegeben. Da bei der dem Verfahren gemäß der Erfindung jede der Druckbeaufschlagungskammern als Ausnehmung ausgebildet ist, wird das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer im größtmöglichen Ausmaß verkleinert. Jede der Druckbeaufschlagungskammern ist mit der zugehörigen Düsenöffnung an der Seite der anderen Oberfläche über das Düsenverbindungsloch verbunden, so dass das effektive Volumen in Bezug auf das Ausspritzen von Tintentropfen verringert wird. Der von den Durchgangslöchern eingenommene Flächenanteil wird verringert, so dass die Eigensteifigkeit des Substrats aus einkristallinem Silizium wirksam genutzt wird.
Ein erstes Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Tintenstrahl-Schreibkopfes, bei welchem ein Substrat aus einkristallinem Silizium, das eine größtmögliche Dicke aufweist, als Basismaterial verwendet wird, und bei welchem eine Druckbeaufschlagungskammer, deren Tiefe geringer ist als die Dicke des Substrats aus einkristallinem Silizium, hergestellt werden kann.
Ein zweites Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Tintenstrahl-Schreibkopfes, bei welchem eine Beeinträchtigung der Druckqualität und Beschädigungen infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung zwischen einem piezoelektrischen Schwingungselement und einer Kopfeinheit oder einem Rahmen verhindert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Ausführungsform eines Tintenstrahl-Schreibkopfes im Schnitt entlang der Richtung der Anordnung von Druckbeaufschlagungskammern;
2 zeigt eine Druckbeaufschlagungskammer des Tintenstrahl-Schreibkopfes im Schnitt entlang der Längsrichtung; und
3 ist eine Aufsicht auf eine Ausführungsform eines Abstandsstücks des Tintenstrahl-Schreibkopfes.
Die 4(I) bis 4(V) sind Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des Abstandsstückes in dem Schreibkopf.
Die 5a und 5b sind Ansichten einer anderen Ausführungsform, und zwar eine Aufsicht bzw. eine Schnittansicht;
6 ist eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform, und zwar eine Schnittansicht eines Abstandsstücks;
die 7a und 7b sind Ansichten einer weiteren Ausführungsform, in einer Aufsicht auf ein Abstandsstück bzw. einer Schnittansicht des Abstandsstücks; und
8 ist eine Ansicht eines Schnitts durch das erwähnte Abstandsstück entlang der Richtung der Anordnung von Druckbeaufschlagungskammern.
9a und 9b sind Ansichten einer anderen Ausführungsform, und zwar eine Aufsicht auf ein Abstandsstück bzw. ein Schnitt durch dieses; und
die 10a und 10b sind Ansichten einer weiteren Ausführungsform, und zwar eine Aufsicht auf ein Abstandsstück bzw. ein Schnitt durch dieses.
Die 11(I) bis 11(IV) sind Ansichten zur Erläuterung anderer Schritte zur Ausbildung eines Durchgangslochs, das als Düsenverbindungsloch dient, durch anisotropes Ätzen.
Die 12(I) und 12(II) sind Ansichten, die jeweils Schritte der Ausbildung eines Durchgangslochs und eines Düsenverbindungslochs durch anisotropes Ätzen erläutern.
Die 13a und 13b sind Ansichten einer weiteren Ausführungsform, bei welcher eine gemeinsame Tintenkammer als Ausnehmung ausgebildet ist, als Schnittansicht entlang einer Längsrichtung einer Druckbeaufschlagungskammer eines Abstandsstücks.
Die 14a und 14b sind Ansichten einer anderen Ausführungsform, bei welcher eine gemeinsame Tintenkammer aus Ausnehmung ausgebildet ist, und zwar Schnittansichten entlang einer Längsrichtung einer Druckbeaufschlagungskammer eines Abstandsstücks.
Die 15a und 15b sind Ansichten einer anderen Ausführungsform, bei welcher eine gemeinsame Tintenkammer als Ausnehmung ausgebildet ist, und zwar Schnittansichten entlang einer Längsrichtung einer Druckbeaufschlagungskammer eines Abstandsstücks.
16 ist eine Ansicht einer Ausführungsform des Tintenstrahl-Schreibkopfes in Schnittansicht in der Nähe der Druckbeaufschlagungskammern, und 17 ist eine Aufsicht auf den Aufbau eines Abstandsstücks, wobei eine elastische Platte des Schreibkopfes entfernt ist.
Die 18(I) bis 18(V) sind Ansichten zur Erläuterung von Schritten der ersten Hälfte eines Verfahrens gemäß der Erfindung zur Herstellung des Schreibkopfes; und die
19(I) bis 19(III) sind Ansichten zur Erläuterung der Schritte der zweiten Hälfte des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Herstellung des Schreibkopfes.
20 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Tintenstrahl-Schreibkopfes; und
die 21a und 21b sind Schnittansichten einer Ausführungsform eines Rahmens, wobei der Schnitt senkrecht zu einer Seitenwand bzw. parallel zur Seitenwand erfolgt.
22 ist eine Ansicht des Aufbaus in der Nähe einer Öffnung eines Rahmens, und
23 ist eine Ansicht einer Ausführungsform einer Positionierungsanordnung, die einen Rahmen einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit verwendet.
24 ist eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und
25 ist eine Schnittansicht einer Positionierungsanordnung einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit bei der Ausführungsform.
26 ist eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
27 ist eine Darstellung, die ein Durchgangsloch zeigt, das durch anisotropes Ätzen eines Substrats aus einkristallinem Silizium hergestellt wird.
28 ist eine Darstellung, welche die Beziehungen zwischen einem piezoelektrischen Schwingungselement, einer Kanaleinheit, und einem Rahmen bei einem Tintenstrahl-Schreibkopf nach dem Stand der Technik zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung, die in 18 und 19 dargestellt sind, im einzelnen beschrieben, sowie Ausführungsformen, die nicht einen Teil der Erfindung gemäß dieser Anmeldung bilden.
Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung in Schnittansicht in der Nähe von Druckbeaufschlagungskammern 1. 3 ist eine Aufsicht auf ein Abstandsstück 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Abstandsstück 2 wird dadurch. hergestellt, dass bei einem als Basismaterial verwendeten Substrat aus einkristallinem Silizium eine anisotrope Ätzung eingesetzt wird, wobei das Substrat eine Oberfläche mit vorbestimmter Kristallorientierung aufweist, beispielsweise mit der Kristallorientierung (110). Auf einer Oberfläche sind die Druckbeaufschlagungskammern 1 vorgesehen, die eine Tiefe D1 aufweisen, die geringer ist als die Dicke T1 des Substrats aus einkristallinem Silizium, welches das Abstandsstück 2 bildet, sowie eine Tintenzufuhröffnung 3.
Eine gemeinsame Tintenkammer 4 ist als Durchgangsloch ausgebildet, um die Verbindung zu der Tintenzufuhröffnung 3 herzustellen. An einem Ende der Druckbeaufschlagungskammer 1 ist ein Düsenverbindungsloch 6 vorgesehen, um die Druckbeaufschlagungskammer 1 mit einer Düsenöffnung 5 zu verbinden. Um die Flexibilität im Zusammenhang mit der Düsenöffnung 5 zu erhöhen, ist eine Ausnehmung 8 in dem Düsenverbindungsloch 6 an der Seite einer Düsenplatte 7 vorgesehen. Die Ausnehmung 8 ist größer als der Durchmesser ? der Einlaßseite der Düsenöffnung 5. Die Ausnehmung 8 weist eine Breite W2 auf, die kleiner ist als die Breite W1 der Druckbeaufschlagungskammer 1, und weist eine Tiefe D2 auf, die im wesentlichen gleich der Tiefe D1 der Druckbeaufschlagungskammer 1 und der Tintenzufuhröffnung 3 ist.
Die Tintenzufuhröffnung 3 ist als Ausnehmung ausgebildet, die eine Tiefe aufweist, die gleich der Tiefe D1 der Druckbeaufschlagungskammer 1 ist, jedoch schmäler ist als die Druckbeaufschlagungskammer. Die Breite W3 der Tintenzufuhröffnung 3 beträgt nämlich im wesentlichen die Hälfte der Breite W1 der Druckbeaufschlagungskammer 1. Bei dieser Anordnung wird Tinte, die in der Druckbeaufschlagungskammer 1 unter Druck gesetzt wurde, so weit wie möglich daran gehindert, dass sie zur Seite der gemeinsamen Tintenkammer 4 zurückkehrt, so dass eine erheblich größere Menge an Tinte durch die Düsenöffnung 5 ausgestoßen werden kann.
Die Druckbeaufschlagungskammer 1, die Tintenzufuhröffnung 3, und die Ausnehmung 8 werden durch sogenannte Halbätzung ausgebildet, bei welcher eine anisotrope Ätzung von einer Oberfläche eines Substrats aus einkristallinem Silizium aus durchgeführt wird, das als Basismaterial des Abstandsstücks 2 dient, und die Ätzung abgebrochen wird, wenn die geätzten Tiefen D1 und D2 erhalten wurden.
Die gemeinsame Tintenkammer 4 muß eine große Öffnungsfläche zur Abdeckung sämtlicher Druckbeaufschlagungskammern 1 aufweisen, die einer Reihe angeordnet sind. Daher wird die gemeinsame Tintenkammer 4 als Durchgangsloch mittels anisotroper Ätzung auf beiden Oberflächen des Substrats aus einkristallinem Silizium ausgebildet.
Andererseits wird das Düsenverbindungsloch 6 zum Verbinden der Druckbeaufschlagungskammer 1 mit der Düsenöffnung 5 der Düsenplatte 7 so ausgebildet, dass es sich in Längsrichtung der Druckbeaufschlagungskammer 1 erstreckt, durch Vollätzung auf solche Weise, dass eine Länge L1, die für den Durchgang erforderlich ist (L1 beträgt das (Quadratwurzel aus 3)-fache oder mehr der Dicke T1 des Substrats aus einkristallinem Silizium), in Längsrichtung der Druckbeaufschlagungskammer 1 erreicht wird, während die Breite W4 so klein wie möglich gewählt wird.
Vorzugsweise ist die Dicke T2 einer Trennwand des Düsenverbindungsloches 6 größer als die Breite W4 des Düsenverbindungsloches 6. Wird die Breite W4 des Durchgangsloches, welches das Düsenverbindungsloch 6 bildet, so gewählt, dass sie 70 μm oder weniger beträgt, so wird die Dicke T2 der Trennwand des Düsenverbindungsloches 6 so gewählt, dass sie 70 μm oder mehr beträgt, und wird die Tiefe D1 der Druckbeaufschlagungskammer 1 so gewählt, dass sie beispielsweise 60 μm oder weniger beträgt, dann kann die Compliance der Druckbeaufschlagungskammer 1 so klein wie möglich ausgebildet werden. Beträgt der Durchmesser der Düsenöffnung 5 etwa 25 μm, können Tintentropfen von etwa 10 Nanogramm (etwa 10 × 10^–6 mm³) ausgestoßen werden, und können sie zu einer Fluggeschwindigkeit von 7 m pro Sekunde oder mehr in Luft veranlaßt werden.
Bei dem so ausgebildeten Abstandsstück 2 ist eine elastische Platte 10, die einen verformbaren, dünnen Abschnitt 10a und einen dicken Abschnitt 10b zur wirksamen Übertragung der Schwingungen des piezoelektrischen Schwingungselements 11 auf die gesamte Druckbeaufschlagungskammer aufweist, an der Oberfläche an der Seite der Druckbeaufschlagungskammer befestigt, und ist die Düsenplatte 7 an der anderen Oberfläche befestigt. Diese Elemente sind in eine Kanaleinheit 13 eingebaut. Ein Ende des piezoelektrischen Schwingungselements 11 stößt gegen den dicken Abschnitt 10b über einen Kopfrahmen an, der nachstehend genauer erläutert wird, um so einen Schreibkopf auszubilden.
Wenn bei der Ausführungsform ein Treibersignal zum Ausdehnen des piezoelektrischen Schwingungselements 11 angelegt wird, wird die elastische Platte 10 ausgedehnt und zur Seite der Druckbeaufschlagungskammer 1 hin verschoben, und veranlaßt daher die Druckbeaufschlagungskammer 1 dazu, dass sie sich zusammenzieht. Daher wird Tinte in der Druckbeaufschlagungskammer 1 unter Druck gesetzt, und als Tintentropfen aus der Düsenöffnung 5 über das Düsenverbindungsloch 6 ausgestoßen.
Die Druckbeaufschlagungskammer 1 ist so ausgebildet, dass sie eine Tiefe D1 aufweist, die kleiner ist als die Dicke T1 des Substrats aus einkristallinem Silizium, welches das Abstandsstück 2 bildet, und das Düsenverbindungsloch 6 ist so ausgebildet, dass es eine Breite W4 aufweist, die so klein ist wie möglich. Dies führt dazu, dass die Steifigkeit jenes Bereichs erhöht wird, der die Druckbeaufschlagungskammer bildet. Das Ausdehnen und Zusammenziehen des piezoelektrischen Schwingungselements 11, das um eine sehr kleine Entfernung ausgelenkt wird, und das impulsförmig verformt wird, werden in verringertem Ausmaß durch eine Wand 2a zur Unterteilung der Druckbeaufschlagungskammern 1 abgefangen. Das Ausdehnen und Zusammenziehen des piezoelektrischen Schwingungselements 11 wirken daher wirksam auf die Volumenänderung der Druckbeaufschlagungskammern 1 ein, und ein Tintentropfen mit kleiner Tintenmenge kann sicher mit vorbestimmter Geschwindigkeit ausgestoßen werden. Da die Steifigkeit des Abstandsstücks 2 vergrößert ist, wird die Verformung der Kanaleinheit 13 verringert, die durch die Auslenkung des piezoelektrischen Schwingungselements 11 hervorgerufen wird. Daher kann die Genauigkeit der Auftreffpositionen der Tintentropfen aufrechterhalten werden. Da das effektive Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 1 klein ist, kann der Fluß der darin enthaltenen Tinte ausreichend dem piezoelektrischen Schwingungselement 11 mit Längsschwingungsbetriebsart folgen, das mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden kann, was dazu führt, dass die Wiederholungsfrequenz des Ausstoßens von Tintentropfen erhöht wird.
Bei dem voranstehend geschilderten Schreibkopf gemäß der Erfindung arbeiten die voranstehend erwähnten Merkmale so zusammen, dass in Reaktion auf ein Drucksignal für einen Pixel kleine Tintentropfen auf Druckpapier an einem Punkt auftreffen können, mit konstanter Geschwindigkeit, und mit hoher Positionierungsgenauigkeit, so dass Pixel durch eine Flächenabstufung dargestellt werden können.
Nunmehr wird ein Verfahren zur Herstellung der voranstehend geschilderten Kanaleinheit 13 unter Bezugnahme auf die 4(I) bis 4(IV) beschrieben.
In 4(I) bezeichnet das Bezugszeichen 20 ein Substrat aus einkristallinem Silizium, das eine Oberfläche mit Kristallorientierung (110) aufweist, und eine Dicke aufweist, bei welcher das Substrat einfach in einem Zusammenbauschritt handgehabt werden kann, beispielsweise eine Dicke von 220 μm. Auf den beiden Oberflächen sind Ätzschutzfilme 23 und 24 aus Siliziumdioxid (SiO₂) vorgesehen. Die Ätzschutzfilme 23 und 24 weisen Fenster 21 und 22 in Durchgangslochbereichen auf, also in Bereichen, in welchen das Düsenverbindungsloch 6 hergestellt werden soll, in der Figur.
In Bereichen, welche einer Druckbeaufschlagungskammer 1 und einer Ausnehmung 8 zur Verbindung mit einer Düsenöffnung 5 entsprechen, werden dicke Ätzschuztfilme 25 und 26 aus Siliziumdioxid (SiO₂) ausgebildet, welche der Ausbildung eines Durchgangslochs standhalten können.
In diesem Zustand wird das Substrat 20 aus einkristallinem Silizium in eine Flüssigkeit zum anisotropen Ätzen eingetaucht, nämlich eine wässerige Lösung aus Kaliumhydroxid (KOH) mit einer Konzentration von etwa 25 Gew.-%, die auf 80°C gehalten wird. Dann beginnt das anisotrope Ätzen von beiden Oberflächen oder den Fensters 21 und 22 aus, um ein Durchgangsloch 15 herzustellen, das als die gemeinsame Tintenkammer 4 und die Düsenverbindungslöcher 6 dient (4(II)).
Danach werden die Schutzfilme 23 und 24 aus Siliziumdioxid weggeätzt, so dass Ätzschutzfilme 29 und 30, die Fenster 27 und 28 aufweisen, in Bereichen verbleiben, die als die Druckbeaufschlagungskammer 1 und die Ausnehmung 8 zur Verbindung mit der Düsenöffnung 5 dienen werden (4(III)). Auf dieselbe Weise wie voranstehend geschildert wird dann eine anisotrope Ätzung durchgeführt, durch Eintauchen des Substrats 20 aus einkristallinem Silizium in eine anisotrope Ätzflüssigkeit.
Die Ätzung wird abgebrochen, wenn die anisotrope Ätzung vorbestimmte Tiefen D1 und D2 erreicht hat, so dass ein wenig tiefe Ausnehmung 31, die als die Druckbeaufschlagungskammer 1 und die Tintenzufuhröffnung 3 dient, auf einer Oberfläche ausgebildet wird, und eine Ausnehmung 32, die als die Ausnehmung 8 dient, die später als Verbindungsabschnitt zur Düsenöffnung dient, auf der anderen Oberfläche ausgebildet wird (4(IV)).
Dies führt dazu, dass die Druckbeaufschlagungskammer 1, die Tintenzufuhröffnung 3 und die Ausnehmung 8 zur Verbindung mit einer Düsenöffnung als wenig tiefe Ausnehmungen ausgebildet werden. Zusätzlich wird das Durchgangsloch 25 hergestellt. Das Durchgangsloch 15 geht durch das Substrat 20 aus einkristallinem Silizium hindurch, von der Ausnehmung 31, die auf einer Oberfläche vorgesehen ist, und später als Druckbeaufschlagungskammer 1 dient, bis zur Ausnehmung 32 zur Verbindung mit der Düsenöffnung, die auf der anderen Oberfläche ausgebildet wurde. Das Durchgangsloch 25 weist eine Breite W4 auf, die kleiner ist als die Breite W1 der Druckbeaufschlagungskammer 1.
Zuletzt werden die Ätzschutzfilme 29 und 30 aus Siliziumdioxid (SiO₂), die nicht mehr benötigt werden, entfernt. Je nach Erfordernis wird ein Film aus Siliziumdioxid erneut auf der gesamten Oberfläche ausgebildet. Danach wird die elastische Platte 10 an einer Oberfläche befestigt, und wird die Düsenplatte 7 an der anderen Oberfläche mit einem Kleber befestigt, wodurch die Kanaleinheit 13 fertiggestellt wird.
Bei der Ausführungsform werden die Filme aus Siliziumdioxid (SiO₂) so hergestellt, dass sie zwei Niveaus der Dicke aufweisen. Daher ist es nur einmal erforderlich, einen Maskenausrichtungsvorgang vorzunehmen, was dazu führt, dass die Relativpositionen der Ausnehmungen 31 und 32 in Bezug auf das Durchgangsloch 25 mit hoher Genauigkeit eingestellt werden können.
Bei der Ausführungsform wird, um die Flexibilität in Bezug auf die Verbindung der Düsenöffnung 5 mit dem Verbindungsloch 6 zu erhöhen, die Ausnehmung 8 für die Verbindung hergestellt. Diese Herstellung steht jedoch nicht in direkter Beziehung zur Funktion des Ausstoßens von Tinte, und daher kann diese Ausbildung je nach Erfordernis vorgenommen werden.
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform wird das Düsenverbindungsloch 6 in einem Bereich ausgebildet, welcher sich mit der Druckbeaufschlagungskammer 1 überlappt. Alternativ kann, wie in den 5a und 5b gezeigt, ein Ende 6a außerhalb der Druckbeaufschlagungskammer 1 angeordnet sein. Bei dieser Alternative kann, wenn die Druckbeaufschlagungskammer 1 in Längsrichtung verkürzt wird, das Durchgangsloch hergestellt werden, ohne das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 1 zu erhöhen. Weiterhin kann, wenn Schrägflächen 6a und 6b so ausgebildet werden, dass sie die Tinte zur Öffnungsseite der Düse hin führen, das Entfernen von Luftblasen gefördert werden.
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform wird die Ausnehmung 8 zur Verbindung mit der Düsenöffnung 5 in einer begrenzten Fläche in der Nähe der Düsenöffnung 5 ausgebildet. Alternativ hierzu kann, wie in 6 gezeigt, eine Ausnehmung 35 mit einer Breite, die im wesentlichen gleich der Breite W2 der Druckbeaufschlagungskammer 1 ist, oder im wesentlichen gleich der Breite W4 der Ausnehmung 8 ist, hergestellt werden. Ein Ende 35a der Ausnehmung 35 steht mit der gemeinsamen Tintenkammer 4 auf ähnliche Art und Weise wie bei der Druckbeaufschlagungskammer 1 und der Tintenzufuhröffnung 3 in Verbindung. Das andere Ende 35b der Ausnehmung erstreckt sich zu einem Bereich gegenüberliegend der Düsenöffnung 5. Bei der Alternative wird die Flexibilität in Bezug auf die Verbindung zur Düsenöffnung 5 vergrößert. Darüber hinaus kann die Ausnehmung 35 als zweite Tintenzufuhröffnung eingesetzt werden, so dass die Tintenzufuhr zu der Druckbeaufschlagungskammer 1 nach Ausstoßen des Tintentropfens von beiden Oberflächen aus durchgeführt wird, also von der vorderen und der hinteren Oberfläche aus.
Die 7a, 7b und 8 zeigen eine andere Ausführungsform eines Abstandsstücks, das bei dem Tintenstrahl-Schreibkopf gemäß der Erfindung verwendet wird. In einem Abstandsstück 40 werden eine Druckbeaufschlagungskammer 41 und eine Tintenzufuhröffnung 42 als Ausnehmungen auf einer Oberfläche ausgebildet, mittels anisotroper Ätzung eines Substrats aus einkristallinem Silizium, das eine Oberfläche mit einer Kristallorientierung (110) aufweist, und zwar auf dieselbe Art und Weise, wie dies voranstehend beschrieben wurde. Ein Düsenverbindungsloch 43 ist ein Durchgangsloch, welches im wesentlichen L-förmig ist, und Abschnitte 43a und 43b aufweist. Der Abschnitt 43a, der eine Breite W5 aufweist, die etwa die Hälfte der Breite W1 der Druckbeaufschlagungskammer 41 beträgt, wird entlang einer Trennwand 41a der Druckbeaufschlagungskammer 41 ausgebildet, und verläuft von einem Ende der Druckbeaufschlagungskammer 41 an der Seite der Düsenöffnung bis zu einem Bereich, an welchem sich eine Düsenöffnung 5 befindet, und der Abschnitt 43b in einem Bereich gegenüberliegend der Düsenöffnung 5 weist eine Breite auf, die annähernd gleich der Breite der Druckbeaufschlagungskammer 41 ist.
Wie voranstehend geschildert entspricht das Düsenverbindungsloch 43 einer Trennwand der Druckbeaufschlagungskammer 41, und ist die Breite des Düsenverbindungsloches 43 an einem Ende der Druckbeaufschlagungskammer 41 an der Düsenöffnungsseite vergrößert. Hierdurch kann die Breite der Druckbeaufschlagungskammer 41 so klein wie möglich gewählt werden, und kann das Durchgangsloch so ausgebildet werden, dass es eine geringe Länge aufweist. Weiterhin ist eine Schrägfläche 43d vorgesehen, in welcher die Düsenöffnungsseite nach unten verläuft, so dass die Tinte glatt fließt. Daher kann ein Rückbleiben von Luftblasen verhindert werden, das durch stehenbleibende Tinte verursacht wird.
Auch bei dieser Ausführungsform, ebenso wie bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform, wie dies in 8 gezeigt ist, ist die Dicke T3 der Wand zwischen den Düsenverbindungslöchern 43 so gewählt, dass sie größer ist als die Breite W5 des Düsenverbindungsloches 43. Vorzugsweise ist die Breite W5 des Durchgangsloches, welches das Düsenverbindungsloch 43 bildet, so gewählt, dass sie 70 μm oder weniger beträgt, ist die Dicke T3 der Wand zwischen den Düsenverbindungslöchern 43 so gewählt, dass sie 70 μm oder größer ist, und ist die Tiefe der Druckbeaufschlagungskammer 41, die durch Halbätzung hergestellt wird, so gewählt, dass sie 60 μm oder weniger beträgt. In diesem Fall kann die Compliance der Druckbeaufschlagungskammer 41 so klein wie möglich ausgebildet werden. Dies führt dazu, dass Tintentropfen von etwa 10 Nanogramm (10 × 10^–6 mm³) ausgestoßen werden können, und zum Fliegen mit einer Geschwindigkeit von 7 Metern oder mehr pro Sekunde aus der Düsenöffnung, die einen Durchmesser von 25 μm aufweist, veranlaßt werden können.
Bei der Ausführungsform entspricht eine der Wände des Düsenverbindungsloches 43 der Trennwand 41a der Druckbeaufschlagungskammer 41. Alternativ, wie in den 9(a) und 9(b) gezeigt, sind beide Wände der Durchgangslöcher 43a parallel gegenüber Trennwänden 41a und 41b der Druckbeaufschlagungskammer 41 versetzt, so dass dazwischen eine vorbestimmte Entfernung vorhanden ist. Vorzugsweise ist, wie in den 10(a) und 10(b) gezeigt, eine Wand 43c der Seite der Düsenöffnung verjüngt ausgebildet, so dass die Unterdrückung von Luftblasen verbessert wird.
Die 11 und 12 zeigen andere Ausführungsformen eines Verfahrens zur Ausbildung des Düsenverbindungsloches 43. In diesen Figuren ist als Beispiel ein Loch in der Nähe der Druckbeaufschlagungskammer dargestellt. In den 11(I) bis 11(IV) bezeichnet ein schraffierter Bereich einen Ätzschutzfilm.
In Bezug auf den dargestellten Ätzschutzfilm, der schraffiert dargestellt ist, wird in der Druckbeaufschlagungskammer ein Ätzschutzfilm 50 in einem Bereich hergestellt, in dem durch Halbätzung eine Ausnehmung ausgebildet werden soll. Ein schmaler Schutzfilm 51, der ein verjüngtes Ende 51a aufweist, wird im wesentlichen im Zentrumsabschnitt des Düsenverbindungsloches 43 hergestellt, das als Durchgangsloch ausgebildet werden soll. Ein Schutzfilm 52, der schmal und lang ist, um das Durchgangsloch zu unterteilen, wird in einem Bereich hergestellt, der so ausgebildet ist, dass er die Düsenöffnung umgibt. Diese Schutzfilme werden bereitgestellt, nachdem sie auf beiden Oberflächen des Substrats aus einkristallinem Silizium positioniert wurden (11(I)).
Das Substrat aus einkristallinem Silizium, bei dem derartige Ätzschutzfilme hergestellt wurden, wird in eine Flüssigkeit zum anisotropen Ätzen eingetaucht, und die anisotrope Ätzung beginnt von beiden Oberflächen aus. Bereiche, auf denen die Schutzfilme nicht vorgesehen sind, werden weggeätzt, und ein Ende 51a des Bereiches, der durch den Schutzfilm 51 geschützt wird, wird ebenfalls weggeätzt (11(II)). Wenn die Ätzung auf beiden Oberflächen auf diese Art und Weise so weitergeht, dass sie durch das Substrat hindurchgeht, wird auch jener Bereich weggeätzt, der durch den Schutzfilm 51 geschützt wird, und erreicht dessen Ende 51a die Position des Schutzfilms 52 (11(III)). Die Ätzung wird fortgesetzt, so dass die Seite 51b des hinteren Endes des Schutzfilms 51 von dem Abschnitt getrennt wird, der durch den Schutzfilm 52 geschützt wird (11(IV)).
Die Ätzschutzfilme 51, 52 und 51b, die auf der Oberfläche übrigbleiben, auf der die Druckbeaufschlagungskammer vorgesehen werden soll, werden entfernt (12(I)). Danach wird erneut eine anisotrope Ätzung durchgeführt. Die Ätzung wird abgebrochen, wenn die Ätzung eine Tiefe erreicht hat, die für die Druckbeaufschlagungskammer optimal ist. Dies führt dazu, dass Ausnehmungen ausgebildet werden, die dann als die Druckbeaufschlagungskammer und eine Tintenzufuhröffnung dienen, und es werden Abschnitte 61 und 62 entfernt, die an der Endseite der Druckbeaufschlagungskammer verbleiben (12(II)).
Auch bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform wird eine Ausnehmung (eine mit dem Bezugszeichen 35 in 6 bezeichnete Ausnehmung) auf der rückwärtigen Oberfläche ausgebildet, welche der Druckbeaufschlagungskammer gegenüberliegt, so dass sie sich von einer gemeinsamen Tintenkammer 4 zu einer Düsenöffnung 5 erstreckt, so dass Tinte von der gemeinsamen Tintenkammer 4 der Druckbeaufschlagungskammer 1 sowohl von der Vorderseite als auch der Rückseite zugeführt werden kann.
Bei der Ausführungsform wird die gemeinsame Tintenkammer 4 als Durchgangsloch ausgebildet. Alternativ, um die Tintenmenge eines Tintentropfens noch weiter zu verringern, und die Steifigkeit zu erhöhen, um einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu erzielen, ist es wünschenswert, dass die gemeinsame Tintenkammer 4 nicht als Durchgangsloch ausgebildet wird, sondern als Ausnehmung, so dass ein Bodenabschnitt, der eine konstante Dicke aufweist, in dem Abstandsstück 2 verbleibt, ebenso wie bei der Druckbeaufschlagungskammer.
Im einzelnen wird, wie in den 13a und 13b gezeigt, eine erste gemeinsame Tintenkammer 71 auf einer Oberfläche gegenüberliegend der elastischen Platte ausgebildet. Die erste gemeinsame Tintenkammer 71 wird als Ausnehmung ausgebildet, die mit sämtlichen Tintenzufuhröffnungen 42 in Verbindung steht, die mit den jeweiligen Druckbeaufschlagungskammern 41 verbunden sind. Auf der Oberfläche, welche der Düsenplatte 7 gegenüberliegt, wird eine zweite gemeinsame Tintenkammer 72 ausgebildet. Die zweite gemeinsame Tintenkammer 72 wird als Ausnehmung ausgebildet, die mit der ersten gemeinsamen Tintenkammer 71 so zusammenarbeitet, dass ein Volumen zur Aufnahme von Tinte zur Verfügung gestellt wird, die für den Druck benötigt wird.
Um die erste gemeinsame Tintenkammer 71 mit der zweiten gemeinsamen Tintenkammer 72 zu verbinden, wird ein Verbindungsloch 73, das durch ein Durchgangsloch gebildet wird, an einem geeigneten Ort in einem Bereich ausgebildet, in welchem die erste gemeinsame Tintenkammer 71 der zweiten gemeinsamen Tintenkammer 72 gegenüberliegt. Die Bereitstellung des Verbindungloches 73 erhöht das Fließvermögen der Tinte in der ersten und der zweiten gemeinsamen Tintenkammer 71 bzw. 72.
Wenn bei dieser Ausführungsform Tinte von dem Tintenbehälter entweder der ersten gemeinsamen Tintenkammer 71 auf der Seite der elastischen Platte 10 oder der zweiten gemeinsamen Tintenkammer 72 auf der Seite der Düsenplatte 7 zugeführt wird, fließt die Tinte über das Verbindungsloch 73 in die jeweils andere gemeinsame Tintenkammer 72 bzw. 71.
Entsprechend dem Gesamtvolumen der beiden gemeinsamen Tintenkammern 71 und 72 kann daher die Menge an Tinte, die für den Druck benötigt wird, der Druckbeaufschlagungskammer 71 über nur die Tintenzufuhröffnung 72 zugeführt werden, oder unter solchen Bedingungen, dass die Ausnehmung 74 und das Düsenverbindungsloch 6 verwendet werden. Die Fläche, die von Durchgangslöchern eingenommen wird, die in dem gesamten Abstandsstück 40 vorgesehen sind, ist verringert, so dass die Steifigkeit des Abstandsstücks 40 erhöht wird. Daher wird der Vorgang des Zusammenbaus einfach durchgeführt, und darüber hinaus wird die Verwindung des gesamten Schreibkopfes verringert, hervorgerufen durch die Auslenkung des piezoelektrischen Schwingungselements 11 beim Drucken, so dass die Exaktheit der Auftreffpositionen von Tintentropfen auf dem Aufzeichnungsmedium verbessert wird.
Bei der Ausführungsform erstreckt sich die Ausnehmung 72, welche die zweite gemeinsame Tintenkammer 72 bildet, bis in die Nähe der Düsenöffnung. Alternativ kann, wie in den 14a und 14b gezeigt, ein Ende 72a der Ausnehmung an einem Ort angehalten werden, an welchem ein Volumen für eine gemeinsame Tintenkammer sichergestellt wird, und kann ein Düsenverbindungsloch 76 vorgesehen sein.
Bei dem in den 13a und 13b gezeigten Abstandsstück 40 werden ein Durchgangsloch, das dann als Düsenverbindungsloch 75 dient, sowie ein Durchgangsloch, das dann als das Verbindungsloch 73 zum Verbinden der ersten gemeinsamen Tintenkammer 71 mit der zweiten gemeinsamen Tintenkammer 72 dient, zuerst durch anisotrope Ätzung auf beiden Oberflächen eines Substrats aus einkristallinem Silizium hergestellt. Dann werden Ausnehmungen, die später als die Druckbeaufschlagungskammer 41, die Tintenzufuhröffnung 72 und die erste gemeinsame Tintenkammer 71 dienen, durch Halbätzung auf einer Oberfläche des Substrats aus einkristallinem Silizium hergestellt. Eine Ausnehmung, die später als zweite gemeinsame Tintenkammer 72 dient, sowie eine Ausnehmung 76 zur Erleichterung der Verbindung des Düsenverbindungsloches 75 mit der Düsenöffnung 5, können gleichzeitig mittels Halbätzung in einem Vorgang für die vordere und die hintere Oberfläche hergestellt werden, oder getrennt in unterschiedlichen Schritten.
Bei der Ausführungsform ist die zweite gemeinsame Tintenkammer 72 auf der Seite der Düsenplatte 7 vorgesehen. Falls ein ausreichendes Volumen als gemeinsame Tintenkammer in einer Ausnehmung auf einer Oberfläche sichergestellt werden kann, kann selbstverständlich die gemeinsame Tintenkammer 71 nur auf jener Oberfläche vorgesehen werden, auf welcher die Druckbeaufschlagungskammer 71 vorgesehen ist, wie dies in den 15a und 15b gezeigt ist.
Bei dem in den 15a und 15b dargestellten Abstandsstück 40 wird ein Durchgangsloch, das später als das Düsenverbindungsloch 75 dient, zuerst durch anisotrope Vollätzung eines Substrats aus einkristallinem Silizium hergestellt. Dann werden Ausnehmungen, die später als die Druckbeaufschlagungskammer 41, die Tintenzufuhröffnung 42, und die gemeinsame Tintenkammer 71 dienen, durch anisotrope Halbätzung auf einer Oberfläche des Substrats aus einkristallinem Silizium hergestellt. Die Ausnehmung 76, mit welcher das Düsenverbindungsloch 75 mit der Düsenöffnung 5 in Verbindung gebracht werden soll, wird dann in einem Vorgang durch Halbätzung auf der vorderen und der hinteren Oberfläche hergestellt, oder getrennt durch Vorgänge für die vordere und die hintere Oberfläche. Bei der Ausführungsform bilden nur die getrennt vorgesehenen Düsenverbindungslöcher 75 Durchgangslöcher, so dass die Steifigkeit, die in der Nähe der inhärenten Steifigkeit des Substrats aus einkristallinem Silizium liegt, welches das Abstandsstück 40 bildet, wirksam genutzt werden kann. Daher kann die Düsenplatte 7 dünner ausgebildet werden, und kann die Düsenöffnung 5 kleiner ausgebildet werden.
Die 16 und 17 zeigen eine Schnittansicht in der Nähe einer Druckbeaufschlagungskammer bzw. eine Aufsicht auf ein Abstandsstück einer anderen Ausführungsform eines Tintenstrahl-Schreibkopfes gemäß der Erfindung. In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 81 ein Abstandsstück gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dem Abstandsstück 81 werden eine Druckbeaufschlagungskammer 82 und eine Tintenzufuhröffnung 83, die eine Tiefe D3 aufweisen, die kleiner ist als die Dicke T4 des Substrats aus einkristallinem Silizium, auf einer Oberfläche eines Substrats aus einkristallinem Silizium hergestellt, das eine Oberfläche mit vorbestimmter Kristallorientierung aufweist, beispielsweise eine Kristallorientierung (110). Eine gemeinsame Tintenkammer 84, die als Durchgangsloch ausgebildet wird, wird an einem anderen Ende der Tintenzufuhröffnung 83 so hergestellt, dass sie mit der Tintenzufuhröffnung in Verbindung steht. Ein Düsenverbindungsloch 86, das ein Durchgangsloch zum Verbinden der Druckbeaufschlagungskammer 82 mit einer Düsenöffnung 85 ist, wird an einem anderen Ende der Druckbeaufschlagungskammer 82 hergestellt.
Die Druckbeaufschlagungskammer 82 und die Tintenzufuhröffnung 83 werden als wenig tiefe Ausnehmungen dadurch hergestellt, dass eine anisotrope Ätzung nur auf einer Oberfläche des Substrats aus einkristallinem Silizium durchgeführt wird, das als Basismaterial für das Abstandsstück 81 dient. Die gemeinsame Tintenkammer 84 wird als Durchgangsloch durch anisotrope Ätzung auf beiden Oberflächen des Substrats aus einkristallinem Silizium hergestellt, da die Öffnungsfläche groß ist.
Andererseits muß das Düsenverbindungsloch 86 einen Durchmesser aufweisen, der so klein wie möglich ist. Daher wird das Düsenverbindungsloch durch Bestrahlung mit Laserlicht von einer Lasereinrichtung geöffnet, welche Kupferionen verwendet. Ein Laser, der Kupferionen verwendet, weist ein hohes Absorptionsvermögen in Bezug auf ein Substrat aus einkristallinem Silizium auf, und ist ein gepulster Laser. Daher kann allmählich ein Loch so gebohrt werden, dass sehr dünne Schichten nacheinander abgenommen werden. Verglichen mit einem Fall, in welchem kontinuierliches Laserlicht von einem Kohlendioxidlaser zum Bohren eines Lochs verwendet wird, kann das Düsenverbindungsloch 6 zylinderförmig mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet werden. Verglichen mit jenem Fall, in dem ein Durchgangsloch durch anisotrope Ätzung hergestellt wird, kann Tinte glatt der Düsenöffnung 5 zugeführt werden.
Das so ausgebildete Abstandsstück 81 wird sandwichartig durch eine elastische Platte 87 auf der Seite der Druckbeaufschlagungskammer und eine Düsenplatte 88 auf der anderen Seite eingeschlossen, und diese Platten werden an dem Abstandsstück befestigt.
Die elastische Platte 87 weist einen Schwingungsbereich auf, der als dünner Abschnitt 87a ausgebildet ist, sowie einen dicken Abschnitt 87b zur wirksamen Übertragung der Schwingungen eines piezoelektrischen Schwingungselements 89 auf die gesamte Druckbeaufschlagungskammer. Ein Ende des piezoelektrischen Schwingungselements 89 mit Längsschwingungsbetriebsart wird an dem dicken Abschnitt 87b befestigt. In 16 bezeichnet das Bezugszeichen 90 einen Schutzfilm, nämlich einen Siliziumdioxidfilm, auf einem Substrat aus einkristallinem Silizium, das ein Abstandsstück 81 bildet.
Bei der Ausführungsform kann ein Durchgangsloch zum Verbinden der Düsenöffnung 85 mit der Druckbeaufschlagungskammer 82 hergestellt werden, ohne durch die Bedingungen der anisotropen Ätzung eines Substrats aus einkristallinem Silizium beeinflußt zu werden, so dass es möglich wird, die Dicke unter Bezugnahme der Steifigkeit festzulegen, die bei dem Abstandsstück vorhanden sein soll. Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Schreibkopfes geschildert.
In den 18(I) bis 18(V) bezeichnet das Bezugszeichen 91 ein Substrat aus einkristallinem Silizium, das eine Oberfläche mit einer Kristallorientierung (110) aufweist, und eine Dicke aufweist, bei welcher das Substrat in einem Zusammenbauschritt einfach gehandhabt werden kann, beispielsweise eine Dicke von 220 μm. Auf zumindest einer gesamten Oberfläche des Substrats, bei welcher eine anisotrope Ätzung durchgeführt werden soll, wird ein Film 92 aus Siliziumdioxid (SiO₂) hergestellt, mit einer Dicke, die dazu ausreicht, dass der Film als Schutzfilm in einem später beschriebenen Ätzvorgang dient, beispielsweise mit einer Dicke von 1 μm, durch thermische Oxidation, bei welcher eine Erwärmung bei 1000°C etwa vier Stunden lang in einer oxidierenden Atmosphäre durchgeführt wird, welche Wasserdampf enthält (18(I)).
Ein Muster, das einer Öffnungsform der gemeinsamen Tintenkammer entspricht, wird an einem Ort hergestellt, an dem eine gemeinsame Tintenkammer 84 ausgebildet werden soll, und wird dann belichtet und entwickelt, um eine Photolackschicht zur Verfügung zu stellen. Ein Ätzvorgang unter Verwendung einer Ätzflüssigkeit für Siliziumoxid, beispielsweise einer gepufferten Flußsäurelösung, wird so durchgeführt, dass der Abschnitt des Siliziumdioxidfilms 92 mit Ausnahme der Photolackschicht entfernt wird, wodurch Fenster 93 und 94 ausgebildet werden, die später als die gemeinsame Tintenkammer 84 dienen (18(II)).
Dann wird das Substrat 91 in eine wässerige Lösung aus Kaliumhydroxid (KOH) mit einer Konzentration von 25 Gew.-% eingetaucht, die auf 80°C gehalten wird, so dass eine anisotrope Ätzung von beiden Oberfläche oder den Fenstern 93 und 94 ausgeht, in welchen der Siliziumdioxidfilm 92 entfernt wird. Wenn auf diese Weise ein Loch infolge der Ätzung durch das Substrat 91 gebohrt wird, wird die Ausbildung eines Durchgangsloches 95 fertiggestellt, das später als gemeinsame Tintenkammer 84 dient (18(III)).
Daraufhin wird ein Fenster 96 durch Entfernen des Siliziumdioxidfilms 92 auf einer Oberfläche in einem Bereich ausgebildet, in welchem die Druckbeaufschlagungskammer 82 und die Tintenzufuhröffnung 83 hergestellt werden sollen, auf dieselbe Art und Weise, wie dies voranstehend beschrieben wurde (18(IV)). Dann wird eine anisotrope Ätzung unter Verwendung der Ätzlösung für Siliziumoxid durchgeführt, nämlich derselben Ätzlösung wie voranstehend beschrieben. In diesem Schritt wird, da die Ätzung von nur einer Oberfläche ausgeht, die Ätzung abgebrochen, wenn die Ätzung eine Tiefe erreicht hat, die für die Druckbeaufschlagungskammer 82 optimal ist, wodurch eine Ausnehmung 97 ausgebildet wird (18(V)).
Ein Ort 97a, an dem das Düsenverbindungsloch 86 in der Ausnehmung 97 hergestellt werden soll, die später als die Druckbeaufschlagungskammer 82 dient, in welcher sich das Düsenverbindungsloch 86 befindet, wird mit Laserlicht 98 von einer Kupferionen-Lasereinrichtung (19(I)) bestrahlt. Da das Laserlicht von der Lasereinrichtung, die Kupferionen verwendet, gepulst angeregt ist, werden das Substrat 92 aus einkristallinem Silizium und der Siliziumdioxidfilm 92, die bestrahlt werden, intermittierend verdampft und entfernt, mit dem Ergebnis, dass ein Durchgangsloch 99 gebohrt wird, das einen kleinen Durchmesser aufweist, der für das Düsenverbindungsloch 86 erforderlich ist (10(II)).
In einer Stufe, in welcher das Abstandsstück fertiggestellt wird, wird die voranstehend erwähnte, elastische Platte 87 mit einer Öffnungsoberfläche der Ausnehmung 97 verbunden, und wird die Düsenplatte 8 mit der anderen Oberfläche so verbunden, dass die Düsenöffnung 5 mit dem Düsenverbindungsloch 18 in Verbindung steht, wodurch eine Kanaleinheit 13 fertiggestellt wird, die ebenso ausgebildet ist, wie dies voranstehend beschrieben wurde (10(III)). Bei der so ausgebildeten Kanaleinheit 13 wird das Abstandsstück durch das Substrat 91 aus einkristallinem Silizium mit einer Dicke von 220 μm oder mehr gebildet, das eine ausreichende Festigkeit für eine einfache Handhabbarkeit aufweist. Daher können eine Verwindung und Verbiegung der elastischen Platte 8 und der Düsenplatte 88, die bei einem Klebeschritt zur Herstellung eines Kopfes mit hoher Druckdichte auftreten können, so weit wie möglich verhindert werden.
Um die Affinität in Bezug auf die Tinte in dem Kanal und die Standfestigkeit zu erhöhen, kann der vorhandene Siliziumdioxidfilm 92 entfernt werden, und kann erneut ein Siliziumdioxidfilm auf der vorderen Oberfläche durch ein thermisches Oxidationsverfahren ausgebildet werden. Bei dieser Ausführungsform wird das Düsenverbindungsloch durch Bestrahlung mit Laserlicht nach dem Ätzschritt hergestellt. Alternativ wird ein Ort zur Ausbildung eines Düsenverbindungsloches des Substrats aus einkristallinem Silizium zuerst mit Laserlicht bestrahlt, so dass ein Durchgangsloch 99 gebohrt wird, das dann als Düsenverbindungsloch 86 dient. Dann können in den Schritten, die in den 18(I) bis 18(V) dargestellt sind, ein Durchgangsloch, das später als gemeinsame Tintenkammer 4 dient, und Ausnehmungen, die später als die Druckbeaufschlagungskammer 2 und die Tintenzufuhröffnung 3 dienen, hergestellt werden. Weiterhin wird bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform die Oberfläche an der Seite der Ausnehmung 97, die später als Druckbeaufschlagungskammer dient, mit dem Laserlicht bestrahlt, um das Durchgangsloch 99 auszubilden. Alternativ kann jene Oberfläche, auf welcher die Düsenplatte vorgesehen ist, mit Laserlicht bestrahlt werden, wodurch das Durchgangsloch 99 gebohrt wird.
Als nächstes wird eine Technik zum Aufbau eines Schreibkopfes durch Anlegen des piezoelektrischen Schwingungselements 11 gegen die voranstehend geschilderte Kanaleinheit 13 beschrieben.
20 zeigt im Schnitt einen Schreibkopf, der unter Verwendung eines Rahmens 100, der zur Befestigung der Kanaleinheit 13 geeignet ist, und des piezoelektrischen Schwingungselements 11 hergestellt wird. Die 21a und 21b zeigen eine Ausführungsform des Rahmens 100.
Der Rahmen 11 wird als Zylinder hergestellt, der eine Aufnahmekammer 101 für das piezoelektrische Schwingungselement aufweist, durch Spritzgußformen eines Polymermaterials oder dergleichen. Eine Öffnung 102, in welche die piezoelektrischen Schwingungselemente 11 eingeführt werden sollen, wird an einem Ende des Rahmens 100 ausgebildet, und ein Befestigungsabschnitt 103, an welchem die Kanaleinheit 13 befestigt werden soll, über eine Klebeschicht, wird an dem anderen Ende hergestellt. Auf derselben Oberfläche wie der Befestigungsabschnitt 103 wird ein Fenster 104 zum Freilegen eines Endes 11a des piezoelektrischen Schwingungselements 11 hergestellt. Weiterhin wird ein überhängender Abschnitt 105, der an der Seite des Fensters 104 überhängt, und in die Nähe des dicken Abschnitts 87b der elastischen Platte 87 vorspringt, hergestellt.
Das Bezugszeichen 106 bezeichnet Nuten zum Einspritzen eines Klebers. Ein verjüngter Abschnitt 106a zum Führen des Einführens einer Einspritznadel ist an einem oberen Ende jeder Nut 106 vorgesehen. Die Nuten 106 sind so ausgebildet, dass sie in Richtung der Anordnung symmetrisch sind. Jede der Nuten 106 verläuft nach unten von dem verjüngten Abschnitt 106a bis zur Mitte des überhängenden Abschnitts 105 entlang einer Wandoberfläche 108 der Aufnahmekammer 101, die einem Befestigungssubstrat 107 einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit 110 gegenüberliegt. Die Nuten 106 weisen eine Tiefe von beispielsweise etwa 0,2 mm auf, wodurch der Kleber in einem Bereich fließen kann, an dem der überhängende Abschnitt 105 einem Ende 107a des Befestigungssubstrats 107 gegenüberliegt, infolge von Kapillarkräften. Die Wandoberfläche 108 des Rahmens 100 ist als Schrägfläche ausgebildet, so dass ein keilförmiger Spalt 109 ausgebildet wird. Daher wird die Entfernung zwischen der Wandoberfläche an der Öffnung 102 und dem Befestigungssubstrat 107 größer.
Wie in 23 gezeigt, sind Attrappenschwingungselemente 11' und 11' in der Schwingungselementeinheit 110 vorgesehen. Die Attrappenschwingungselemente 11' und 11' sind aus demselben Material wie jenem der piezoelektrischen Schwingungselemente 11 hergestellt, aber sind so ausgebildet, dass sie etwas dicker sind als die piezoelektrischen Schwingungselemente 11. Das Treibersignal wird nicht an die Attrappenschwingungselemente 11' und 11' angelegt. Diese Schwingungselemente werden an einer hinteren Endplatte 111 in gleichmäßigen Abständen befestigt, und dann wird die hintere Endplatte 111 an dem Befestigungssubstrat 107 befestigt. In dem Befestigungssubstrat 107 ist eine Schrägfläche 107b in Richtung der Dicke vorgesehen, so dass ein Ende des Befestigungssubstrats 107 nicht gegenüber dem überhängenden Abschnitt 105 zur Seite des piezoelektrischen Schwingungselements hin vorspringt.
Die Attrappenschwingungselemente 11' und 11' an beiden Seitenenden stehen daher in Berührung mit einem Seitenabschnitt 100a der Öffnung 101 des Rahmens 100, wenn die Schwingungseinheit 110 in den Rahmen 100 eingeführt wird, und dienen so als Führungsteil. Daher können die piezoelektrischen Schwingungselemente 11 exakt gegen den dicken Abschnitt 87b der elastischen Platte 87 anstoßen.
Das Befestigungssubstrat 107 wird vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der im wesentlichen gleich jenem des piezoelektrischen Schwingungselements 11 ist, also beispielsweise aus einem piezoelektrischen Material oder einem anderen Keramikmaterial. Wenn die Steifigkeit sichergestellt werden muß, um ein Übersprechen zu verhindern, das durch die Belastung des Ausdehnens und Zusammenziehens des piezoelektrischen Schwingungselements 8 hervorgerufen wird, kann das Befestigungssubstrat 107 aus einem Metallmaterial hergestellt werden. In 21a bezeichnet das Bezugszeichen 112 eine Wand zur Unterteilung der Aufnahmekammer 101 des Rahmens auf zwei Kammern.
Wenn ein Schreibkopf unter Verwendung des wie voranstehend geschildert aufgebauten Rahmens 100 hergestellt werden soll, wird der Rahmen 100 so angeordnet, dass sich der Befestigungsabschnitt 103 oben befindet, und wird die Kanaleinheit 13 an dem Befestigungsabschnitt 103 über eine Klebeschicht befestigt. Dann wird der Rahmen 100 erneut so angeordnet, dass die Öffnung 101 sich oben befindet, und wird ein Kleber auf das Ende 11a des Schwingungselements 11 aufgebracht. Wenn die Schwingungselementeinheit 110 von der Öffnung 101 aus eingeführt wird, werden die beiden Seiten des Befestigungssubstrats 107 durch die Führungen 108a an beiden Seiten der Wandoberfläche 108 (22) geführt, und werden die Attrappenschwingungselemente 11' und 11' durch einen Seitenabschnitt 101a des Rahmens nach unten geführt. Wenn das Ende 11a des piezoelektrischen Schwingungselements 11 gegen den dicken Abschnitt 87b der elastischen Platte 87 anstößt, wird die Position des piezoelektrischen Schwingungselements 11 in Axialrichtung festgelegt.
An der Stufe, an der die Positionierung beendet ist, ist ein Spalt zwischen dem Befestigungssubstrat 107 und der Seitenwand 108 vorhanden, und wird ein kleiner Spalt Δg zwischen dem Ende 107a des Befestigungssubstrats 107 und der Oberfläche des überhängenden Abschnitts 105 hervorgerufen. Wenn in diesem Zustand eine vorbestimmte Menge eines flüssigen Klebers unter Verwendung einer Einspritznadel oder dergleichen von dem verjüngten Abschnitt 106a der Nut 106 aus eingespritzt wird, der an der Seitenwand 108 vorgesehen ist, gelangt der Kleber in den Raum hinein, der durch das Befestigungssubstrat 107 und die Nut 106 ausgebildet wird, und dringt dann in den engen Spalt Δg des überhängenden Abschnitts 105 infolge von Kapillarkräften ein. Der Kleber, der in den Spalt Δg eindringt, wird durch Oberflächenspannung am Ende des Spaltes Δg zwischen dem überhängenden Abschnitt 105 und dem Befestigungssubstrat 107 durch Ausbildung eines Meniskus angehalten. Daher fließt der Kleber nicht zur elastischen Platte 87. Der Kleber in der Nut 106 dringt auch in einen Spalt zwischen dem Befestigungssubstrat 107 und der Seitenwand 108 des Rahmens 100 infolge von Kapillarkräften ein, so dass der Kleber zwischen die gesamte Oberfläche des Befestigungssubstrats 107 und der Seitenwand eindringt.
In diesem Zustand wird eine Erwärmung bis zu einer Temperatur durchgeführt, bei welcher die Aushärtung des Klebers gefördert wird, beispielsweise 60°C. Während des Aushärtvorgangs dehnen sich der Rahmen 100 und das Befestigungssubstrat 107 aus, auf der Grundlage des Wärmeausdehnungskoeffizienten ihres jeweiligen Materials. Die Wärmeausdehnungskoeffizienten des piezoelektrischen Schwingungselements 11 und des Befestigungssubstrats 107 werden so ausgebildet, dass sie im wesentlichen gleich sind, und die Dicke L₀ des überhängenden Abschnitts 105 beträgt etwa 1 mm. Selbst wenn die effektive Länge L des piezoelektrischen Schwingungselements 11 so groß wie etwa 5,5 mm ist, kann daher der Unterschied der Wärmeausdehnung pro Temperaturunterschied von 40°C soweit verringert werden, dass er so klein wie 1 bis 2 μm ist. Bei dem herkömmlichen Tintenstrahl-Schreibkopf (28) ist der Endabschnitt des piezoelektrischen Schwingungselements an dem Rahmen befestigt, und wird daher ein Unterschied der Wärmeausdehnung hervorgerufen, welcher der effektiven Länge = 5,5 mm des piezoelektrischen Schwingungselements entspricht. Die Größe des Unterschieds beträgt etwa 5 bis 10 μm, was fünf mal so groß ist wie bei der Erfindung.
Bei der Ausführungsform wurde eine Anordnung zur Ausschaltung von Nachteilen beschrieben, die durch den Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten infolge des Materialunterschieds zwischen dem piezoelektrischen Schwingungselement 11 und dem Rahmen 11 hervorgerufen werden. Ein großer Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten ist zwischen dem Substrat aus einkristallinem Silizium, welches das Abstandsstück 81 bildet, das das Hauptbestandteil der Kanaleinheit 13 bildet, und einem Polymermaterial vorhanden, aus welchem der Rahmen 100 besteht. Wenn die Kanaleinheit 13 fest mit einem Kleber an dem Rahmen 100 befestigt wird, tritt daher die Schwierigkeit auf, dass eine Belastung durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten in Richtung der Ebene der Kanaleinheit 13 hervorgerufen wird, so dass eine Verwindung der Kanaleinheit 13 die Druckqualität beeinträchtigt.
24 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die ein derartiges Problem löst. Bei der Ausführungsform ist ein Pufferteil 116, das ein Fenster 115 aufweist, zwischen einem Befestigungsabschnitt 103 eines Rahmens 100 und einer Kanaleinheit 13 angeordnet, und ist der Befestigungsabschnitt 103 des Rahmens 100 an der Kanaleinheit 13 über das Pufferteil 116 mit einem Kleber befestigt. Das Pufferteil 116 weist einen überhängenden Abschnitt 116a auf, der so ausgebildet ist, dass er nicht die Verschiebung einer elastischen Platte 87 in zumindest einem Bereich stört, der einer Druckbeaufschlagungskammer gegenüberliegt. Der überhängende Abschnitt 116a steht geringfügig von dem Rahmen 100 aus zur Seite des piezoelektrischen Schwingungselements 11 hin vor, um eine Klebeoberfläche für ein Ende 107a eines Befestigungssubstrats 107 einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit 110 zu bilden. Das Ende 107a des Befestigungssubstrats 107 ist durch einen Kleber P befestigt. In der Richtung der Anordnung der piezoelektrischen Schwingungselemente 11 werden, wie in 25 gezeigt, Attrappenschwingungselemente 11' und 11' geführt, und dienen die Attrappenschwingungselemente 11' und 11' auch als Positionierungsteile.
Als Material für das Pufferteil 116 wird ein Material eingesetzt, das eine hohe Steifigkeit aufweist, um die Festigkeit der Kanaleinheit 13 in Richtung der Ebene zu verbessern, das einen linearen Ausdehnungskoeffizienten in der Mitte zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Rahmens 100 und jenem des Substrats aus einkristallinem Silizium aufweist, welches das Abstandsstück 81 bildet, und vorzugsweise beständig gegen die Tinte ist. So wird beispielsweise Edelstahl verwendet, insbesondere SUS430, der einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 9E-6/°C aufweist, und wird durch Metallpreßbearbeitung zu dem Pufferteil umgeformt. Als anderes Beispiel kann ein thermisch aushärtendes Harz eingesetzt werden. Das thermisch aushärtende Harz kann einfach durch Spritzguß in die gewünschte Form gebracht werden. Weiterhin ist es möglich, relativ einfach ein Material auszuwählen, das eine hohe Steifigkeit und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten in der Mitte zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Substrats aus einkristallinem Silizium, welches das Abstandsstück 81 bildet, und jenem des Rahmens 100 aufweist.
Wie voranstehend geschildert ist das Pufferteil 116 zwischen der Kanaleinheit 13 und dem Rahmen 100 angeordnet, so dass die Festigkeit der Kanaleinheit 13 durch die Steifigkeit des Pufferteils 116 verstärkt wird. Weiterhin wird ein Unterschied bezüglich der Wärmeausdehnung zwischen der Kanaleinheit 13 und dem Rahmen 100 verringert, so dass eine Biegung und eine Verwindung der Kanaleinheit 13, hervorgerufen durch Temperaturänderungen, so weit wie möglich unterdrückt werden kann, und Variationen der Tintentropfen-Ausspritzleistung unterdrückt werden können.
Zusätzlich zu der voranstehend geschilderten Konstruktion kann in jenem Bereich, der der gemeinsamen Tintenkammer 86 gegenüberliegt, eine Ausnehmung 117 auf der Seite der gemeinsamen Tintenkammer vorgesehen sein, und kann der Abschnitt der elastischen Platte 87 als dünner Abschnitt 87c ausgebildet werden, so dass die Compliance der gemeinsamen Tintenkammer 87 sichergestellt wird. Auf diese Weise kann ein Übersprechen noch sicherer verhindert werden. Für Vergleichszwecke sind die Materialien, die linearen Ausdehnungskoeffizienten, der Elastizitätsmodul, die Plattendicke von Bauteilen, welche den Schreibkopf gemäß der Ausführungsform bilden, in Tabelle 1 aufgeführt.
TABELLE 1
Bei der in 20 gezeigten Ausführungsform verläuft die Nut 106 zum Einspritzen eines Klebers bis zum überhängenden Abschnitt 105. Alternativ kann, wie in 26 gezeigt, eine Nut 119 vorgesehen sein, die an dem überhängenden Abschnitt 105 endet. Bei der Alternative gelangt der Kleber erst in die Nut 119, und dringt dann in einen engen, keilförmigen Raum 109 ein, in dem der obere Abschnitt verjüngt ausgebildet ist, und der zwischen dem Befestigungssubstrat 107 und der Seitenwand 108 ausgebildet wird, sowie in einen Spalt zwischen dem Ende 107a des Befestigungssubstrats 107 und dem überhängenden Abschnitt 105, infolge von Kapillarkräften, so dass er sich dazwischen ausbreiten kann. Daher kann, verglichen mit der in 20 gezeigten Ausführungsform, bei welcher sich die Nut bis zum überhängenden Abschnitt 105 erstreckt, der Nachteil ausgeschaltet werden, dass sich der Kleber in der Nähe der Nut 106 (20) ansammelt, so weit die Ebenheit des Befestigungssubstrats 107 und des überhängenden Abschnitts 105 sichergestellt sind. Daher kann sich der Kleber sicher zum gesamten überhängenden Abschnitt 105 hin ausbreiten. In 26 bezeichnet das Bezugszeichen 119a eine Klebereinspritzöffnung, die am oberen Ende der Nut 119 vorgesehen ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit folgenden Schritten: a) Ausbildung einer Ausnehmung auf einer Oberfläche eines Siliziumeinkristallsubstrats durch Halbätzung; b) Ausbildung eines Durchgangslochs, das als ein Düsenverbindungsloch (86) dient, in einem Bereich der Ausnehmung durch Laserbearbeitung; und c) Befestigung einer elastischen Platte (87) an einer Oberfläche auf der Seite einer Öffnung der Ausnehmung, und einer Düsenplatte (88) an einer anderen Oberfläche.
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit folgenden Schritten: a) Ausbildung eines Durchgangslochs, das als ein Düsenverbindungsloch (86) dient, an einer Position gegenüberliegend einer Düsenöffnung eines Siliziumeinkristallsubstrats durch Laserbearbeitung; b) Ausbildung einer Ausnehmung auf einer Oberfläche des Siliziumeinkristallsubstrats durch Halbätzung; und c) Befestigung einer elastischen Platte (87) an einer Oberfläche an der Seite einer Öffnung der Ausnehmung, und einer Düsenplatte (88) an einer anderen Oberfläche.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem eine Kanaleinheit (13), in welcher eine Düsenplatte (87), die eine Düsenöffnung (85) aufweist, ein Abstandsstück (81), das eine Druckbeaufschlagungskammer (82) bildet, und eine gemeinsame Tintenkammer (84), sowie eine elastische Platte (87), die einen dicken Abschnitt (87b) aufweist, der gegen ein Ende eines piezoelektrischen Schwingungselements (89) anstößt, aufeinandergestapelt vorgesehen sind, an einer Öffnung (102) eines Rahmens (100) befestigt ist, der einen Überhangabschnitt (105) aufweist, der bis in die Nähe des dicken Abschnitts (87b) überhängt; eine Schwingungselementeinheit (110) in den Rahmen (100) eingeführt ist, wobei die Schwingungselementeinheit durch Befestigung mehrere piezoelektrischer Schwingungselemente (89), die in einer Längsschwingungsbetriebsart arbeiten, an einem Befestigungssubstrat (107) ausgebildet wird; und ein Kleber in eine Nut (106) eingespritzt wird, die in einem Bereich gegenüberliegend dem Befestigungssubstrat (107) des Rahmens (100) vorgesehen ist.