DE60030606T2

DE60030606T2 - Tintenstrahldruckkopf, Verfahren zur Verhinderung von unabsichtlichen Tintenstrahlversagens beim Verwenden des Kopfes und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE60030606T2
Application number: DE60030606T
Authority: DE
Inventors: Shuichi Ohta-ku Murakami
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2020-01-29
Also published as: DE60030606D1; JP2000280479A; US6520626B1; JP3675272B2; EP1024008B1; EP1024008A3; EP1024008A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf und insbesondere auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf zum Ausstoßen von äußerst kleinen Flüssigkeitstropfen.
Das Tintenstrahldrucksystem ist als ein System zum Ausstoßen einer Flüssigkeit wie z. B. Tinte bekannt, wie es weit verbreitet verwendet wird. Dieses Tintenstrahldrucksystem beinhaltet ein Verfahren unter Verwendung eines elektrothermischen Wandlerelementes (Heizvorrichtung) als ein Ausstoßenergieerzeugungselement zum Ausstoßen eines Tintentropfens und ein Verfahren unter Verwendung eines piezoelektrischen Elementes, und beide Verfahren ermöglichen eine Steuerung des Ausstoßens des Tintentropfens mittels eines elektrischen Signals.
Zum Beispiel besteht das Prinzip des Verfahrens zum Ausstoßen von Tintentropfen unter Verwendung des elektrothermischen Wandlerelementes auf ein sofortiges Sieden von Tinte in der Nähe des elektrothermischen Wandlerelementes durch Zufuhr eines elektrischen Signals zu dem elektrothermischen Wandlerelement und auf ein schnelles Ausstoßen von Tintentropfen durch ein plötzliches Anwachsen von Blasen, was durch die Farbenänderung der Tinte zu dieser Zeit verursacht wird. Das Prinzip des Verfahrens zum Ausstoßen von Tintentropfen unter Verwendung des piezoelektrischen Elementes besteht aus einer Änderung der Form des piezoelektrischen Elementes durch Zufuhr eines elektrischen Signals zu dem piezoelektrischen Element und aus einem Ausstoß von Tintentropfen durch den Druck, der zu der Zeit dieser Änderung der Form des piezoelektrischen Elementes verursacht wird.
Insbesondere ist ein System zum Ausstoßen einer Flüssigkeit durch Blasen, die mit der Atmosphäre in Verbindung sind, als ein Verfahren zum Ausstoßen einer Flüssigkeit bekannt, das das elektrothermische Wandlerelement verwendet. Die praktische Anwendbarkeit dieses Systems ist in der Druckschrift EP-0 454 155 A offenbart. Die Erfindung, die in dieser Druckschrift beschrieben ist, wurde zur Weiterverfolgung der Ursache eines Spritzers geschaffen, der durch eine Blasenexplosion oder einer instabilen Tropfenbildung verursacht wird, und sie betrachtet ein Verfahren zum Ausstoßen einer Flüssigkeit mit den Schritten zum Erzeugen einer Blase in einem Flüssigkeitskanal durch einen plötzlichen Temperaturanstieg, der das Kernsieden überschreitet, indem thermische Energie zu dem Flüssigkeitskanal zugeführt wird, und Verbinden der Blase mit der Atmosphäre nahe der Ausstoßöffnung des Flüssigkeitskanals. Bei einem derartigen Verfahren zum Ausstoßen einer Flüssigkeit mittels eines Atmosphärenverbindungssystems ist unter dem Standpunkt der Gleichmäßigkeit während des Anwachsens der Blase und der Verbindung der Blase mit der Atmosphäre ein sogenannter Flüssigkeitsausstoßkopf mit einer Seitenschussstruktur für ein stabiles Ausstoßen der Flüssigkeit vorzuziehen, bei dem die Ausstoßöffnung an einer Position gegenüber dem elektrothermischen Wandlerelement angeordnet ist.
Bei einem derartigen Tintenstrahldrucksystem sind eine noch höhere Bildqualität, eine noch höhere Auflösung und eine noch höhere Druckgeschwindigkeit erforderlich.
Bei dem Erzeugen eines Bildes mit hoher Qualität unter Verwendung des Flüssigkeitsausstoßkopfes der Seitenschussstruktur, der vorstehend beschrieben ist, wurde jedoch herausgefunden, dass die Verbindungseigenschaft zwischen der Blase und der Atmosphäre beginnt, die Ausstoßrichtung des ausgestoßenen Tropfens gemäß der Verringerung des Volumens des Tropfens zu beeinflussen, der auszustoßen ist. Insbesondere wenn das ausgestoßene Flüssigkeitsvolumen auf 20 × 10^–15 m³ oder weniger reduziert wird, beeinträchtigen ein Schlepptropfen (eine Flüssigkeit, die den Flüssigkeitskanal mit dem Haupttropfen verbindet) und ein Satellitentropfen, der durch dieses Schleppen erzeugt wird, die Bildqualität, und außerdem fließt vermehrt kleiner Nebel, der zerstäubt ist, der an der aufzuzeichnenden Oberfläche des Druckmediums haftet und die Druckqualität verringert, wodurch ein neues Problem erzeugt wird.
Der Anmelder hat ein ausgezeichnetes Ausstoßverfahren zum Lösen des vorstehend geschilderten neuen Problems vorgeschlagen, welches stets das Verfahren zum Ausstoßen der Flüssigkeit durch das Atmosphärenverbindungsverfahren verwendet. Das Verfahren ist dahingehend ausgezeichnet, dass es ermöglicht, ein Drucken mit einer hohen Bildqualität mit weniger Ausstoßschlupf zu erreichen, und zwar durch das Verbinden einer Blase mit der Atmosphäre bei dem ersten Mal bei der Blasenvolumenreduktionsstufe bei dem sogenannten Flüssigkeitsausstoßkopf mit der Seitenschussstruktur. Die Erfinder haben ernsthafte Untersuchungen angestellt, eine höhere Auflösung und ein Drucken mit höherer Qualität zu erreichen, und sie fanden heraus, dass es wünschenswert ist, ein konstantes stabiles Ausstoßen durch das vorstehend erwähnte Ausstoßverfahren zu verwirklichen, und zwar in Abhängigkeit von verschiedenen Änderungsfaktoren wie z. B. eine Schäumänderung unter einer hohen Antriebsfrequenz oder eine Eigenschaftsänderung der jeweiligen Düsen bei der Herstellungsstufe. Infolge der ausgezeichneten Analyse des vorstehend erwähnten Verfahrens zum Ausstoßen der Flüssigkeit haben die Erfinder neu herausgefunden, dass es bei einem Ausstoßverfahren, bei dem Flüssigkeit bei dem Entschäumungsschritt ausgestoßen wird, wichtig ist, die Flüssigkeitsbewegung sogar in Abhängigkeit von einigen Änderungsfaktoren in der gesamten Kopfkomposition zu stabilisieren, die nicht nur die Ausstoßöffnungsfläche aufweist, sondern auch den Ausstoßöffnungsabschnitt, der die Ausstoßöffnung einschließlich der Ausstoßöffnungsfläche bildet, und desweiteren die Ausstoßeinrichtung und der Flüssigkeitskanal.
Die Erfinder haben Forschungen hinsichtlich der Kompositionen zum Unterdrücken des Schlupfes in der Tropfenausstoßrichtung durchgeführt, und zwar insbesondere bei jenen, bei denen die Ausstoßöffnungsform in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-4-39049 (1992) erdacht und entdeckt wurde. Diese Druckschrift beschreibt eine Komposition, bei der der Öffnungsschnitt speichenförmig ist, und zwar bei einem Entwicklerausstoßgerät mit einem Öffnungsschnitt zum Ausstoßen eines Entwicklers, einer Einrichtung zum Ausstoßen eines Entwicklers aus dem Öffnungsschnitt und einem Kanal, in dem der Entwickler strömt. Jedoch erkennt diese Druckschrift nicht das Problem, sondern den Punkt, dass „ein äußerst instabiles Verhalten während des Ausstoßens des Entwicklers aufgrund einer unterschiedlichen Grenze zwischen den Öffnungsschnitten und den Nicht-Öffnungsschnitten einer runden Düse auftritt", und den Punkt, dass „eine Bahnbiegung aufgrund des Mitnehmens durch den Entwickler auftritt, der an dem Außenumfang der runden Düse bei dem Zeitpunkt haftet, bei dem der Entwickler ausgestoßen wird". Anders gesagt wird nur beabsichtigt, die Spaltbarkeit der Ausstoßöffnungsfläche gleichmäßig zu gestalten, und es wird nicht die Ursache des Ausstoßschlupfes einschließlich der Ausstoßeinrichtung und des Flüssigkeitskanales betrachtet.
Falls die Öffnungsfläche der Ausstoßöffnung des Flüssigkeitsausstoßkopfes reduziert ist, um eine höhere Bildqualität und eine höhere Auflösung zu verwirklichen, wie dies vorstehend erwähnt ist, kann das Ausstoßen so auftreten, dass es durch einen Tintentropfen behindert wird, der an der Ausstoßöffnungsfläche aus beliebigen Gründen haftet. Insbesondere tritt bei dem Flüssigkeitsausstoßkopf unter Verwendung des vorstehend erwähnten Atmosphärenverbindungssystems ein Nicht-Ausstoßen (nachfolgend als ein nicht beabsichtigtes Nicht-Ausstoßen bezeichnet) auf, wenn die Ausstoßöffnung durch einen Tintentropfen behindert wird, und es kann eine weiße Linie während der Bilderzeugung auftreten, da nur diese Ausstoßöffnung keinen Beitrag bei dem Drucken liefert.
Die Erfinder haben ebenfalls das vorstehend erwähnte Phänomen im Einzelnen überprüft, und sie haben herausgefunden, dass der nicht beabsichtigte Nicht-Ausstoß ein Phänomen einer einzigen Ausstoßöffnung ist, und wenn ein Nicht-Ausstoßzustand einmal auftritt, dann ist es schwierig, diesen wieder herzustellen, falls eine Saug- oder eine andere Wiederherstellungseinrichtung nicht verwendet wird.
Außerdem haben die Erfinder neue Erkenntnisse erhalten, dass die gesamte Kopfkomposition einschließlich nicht nur der Ausstoßöffnungsfläche sondern auch des Ausstoßöffnungsabschnittes, der die Ausstoßöffnungen einschließlich der Ausstoßöffnungsfläche bildet, und einer weiteren Ausstoßeinrichtung und eines Flüssigkeitskanales für eine derartige Stagnation der Blasen oder auch eines nicht beabsichtigten Nicht-Ausstoßes wichtig sind.
Ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit den Merkmalen, die in dem Oberbegriff von Anspruch 1 zusammen gefasst sind, ist aus der Druckschrift US-5 818 479 A bekannt. Der Ausstoßöffnungsabschnitt dieses bekannten Flüssigkeitsausstoßkopfes ist mit Nuten versehen, die sich in der Flüssigkeitsausstoßrichtung erstrecken. Die Nuten führen dazu, dass die Ausstoßöffnung einen nicht runden Querschnitt aufweist, der die Bildung der Flüssigkeitstropfen erleichtert und deren Flugfahrt stabilisiert.
Die vorliegende Erfindung, die als das Ergebnis einer gründlichen Studie durch die Erfinder entwickelt wurde, wie dies vorstehend beschrieben ist, sieht es als ihre Hauptaufgabe, einen Flüssigkeitsausstoßkopf vorzusehen, der eine Verwirklichung eines global ausgezeichneten Flüssigkeitsausstoßes ermöglicht, was Anforderungen erfüllen kann, wie z. B. eine noch höhere Bildqualität, eine höhere Auflösung und eine höhere Druckgeschwindigkeit, indem die gesamte Kopfkomposition einschließlich des Ausstoßöffnungsabschnittes berücksichtigt wird, der die Ausstoßöffnung einschließlich der Ausstoßöffnungsfläche bildet.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flüssigkeitsausstoßkopf vorzusehen, der die Ausstoßrichtung der Flüssigkeitstropfen stabilisieren kann, und der auch bei hohen Ausstoßfrequenzen einen sogenannten nicht beabsichtigten Nicht-Ausstoß wirksam verhindern kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch den Flüssigkeitsausstoßkopf gelöst, wie er im Anspruch 1 definiert ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die vorliegende Erfindung sieht einen ausgezeichneten Flüssigkeitsausstoßkopf vor, der die Flüssigkeitsausstoßrichtung stabilisieren kann, und zwar in Abhängigkeit von verschiedenen Änderungsfaktoren, wie z. B. die Schäumänderung unter einer hohen Antriebsfrequenz oder eine Eigenschaftsänderung für die jeweilige Düse bei der Herstellungsstufe. Außerdem kann der Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der Erfindung den vorstehend erwähnten nicht beabsichtigten Nicht-Ausstoß verhindern oder steuern, und zwar wobei stets die Ausstoßöffnungstoleranz insbesondere bei der Herstellungsstufe zugelassen wird.
Der Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der Erfindung zeigt ein schnelles Meniskusschwingungskonvergieren und eine ausgezeichnete Nachfüllfunktion bei dem Flüssigkeitsausstoßkopf der sogenannten Seitenschussbauart von den Köpfen zum Ausstoßen einer Flüssigkeit durch Erzeugen einer Blase in dem Flüssigkeitstropfen.
Bei der vorliegenden Beschreibung bedeutet die „Ausstoßöffnung" den Kopfflächenöffnungsbereich, und sie bezeichnet im Falle einer Platte, in der Öffnungen zum Ausstoßen einer Flüssigkeit ausgebildet sind (nachfolgend Öffnungsplatte), den Öffnungsbereich der Plattenfläche. Daneben wird der Begriff „Ausstoßöffnungsmitte" zum Bezeichnen der geometrischen Mitte (Schwerpunkt) verwendet, die durch den Umfang des Kopfflächenöffnungsbereiches definiert ist.
Bei der vorliegenden Beschreibung gibt der „Ausstoßöffnungsabschnitt" den gesamten röhrenartigen Öffnungsbereich einschließlich der Ausstoßöffnung von Elementen an, die die Ausstoßöffnung bilden, wie z. B. ein Öffnungsbereich, der an der Öffnungsplatte angeordnet ist, und er beinhaltet die Ausstoßöffnung. Bei der vorliegenden Beschreibung schließt der „Flüssigkeitskanal„ die vorstehend erwähnte „Ausstoßöffnung" aus, es sei denn, es ist was anderes beschrieben. Bei der vorliegenden Beschreibung kann der Begriff „Flüssigkeitsausstoßrichtung" zur Vereinfachung der Bezeichnung der Erstreckungsrichtung (Dickenrichtung der Öffnungsplatte für den Kopf mit einer Öffnungsplatte) der röhrenartigen Seitenwand verwendet werden, die den vorstehend erwähnten „Ausstoßöffnungsabschnitt" bildet.
Außerdem bezeichnet bei der vorliegenden Beschreibung die „Nut" einen konkaven Öffnungsabschnitt, der durch einen Bereich gebildet ist, der örtlich von der Ausstoßöffnungsmitte entfernt ist (nachfolgend bei der vorliegenden Beschreibung als „Nutspitze" bezeichnet), und zwei Bereiche, die örtlich nahe der Ausstoßöffnungsmitte angrenzend diesem Bereich sind (nachfolgend als „Nutenbasis" bezeichnet), und sie entspricht der Form, die ihre Dickenkomponente in der vorstehend erwähnten „Flüssigkeitsausstoßrichtung" aufweist. Der Begriff „Nutmittelabschnitt" wird zum Bezeichnen der geometrischen Mitte (Schwerpunkt) verwendet, die durch Verbinden der „Nutspitze" mit den beiden „Nutbasen" angrenzend an der Spitze definiert ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben, wobei:
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile eines Tintenstrahldruckers, der den Flüssigkeitsausstoßkopf der vorliegenden Erfindung tragen kann;
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Tintenstrahlkartusche, die mit dem Flüssigkeitsausstoßkopf der vorliegenden Erfindung versehen ist;
3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des wesentlichen Teiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
4 zeigt eine Konzeptskizze, die einen Teil des Flüssigkeitsausstoßkopfes des ersten Ausführungsbeispieles auszugsweise darstellt;
5 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des Flüssigkeitsausstoßkopfes, der in der 4 gezeigt ist;
6 zeigt eine Draufsicht eines Tintenablagerungszustandes eines Teiles des Flüssigkeitsausstoßkopfes, der in der 5 gezeigt ist;
7 zeigt eine Draufsicht des wesentlichen Teiles bei dem Ausführungsbeispiel, das in der 4 gezeigt ist;
8 bis 15 entsprechend dem Querschnitt X-X in der 7 zeigen schematisch Querschnitte zum chronologischen Darstellen des Flüssigkeitsausstoßbetriebes des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
16 bis 21 zeigen schematische Querschnitte zum Darstellen des nicht beabsichtigten Nicht-Ausstoßbetriebes eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß dem Stand der Technik;
22 zeigt eine Draufsicht des Zustandes der Ausstoßöffnungsfläche, die in der 20 gezeigt ist;
23A bis 26A zeigen Draufsichten zum chronologischen Darstellen der Bewegung eines Flüssigkeitstropfens, der an der Ausstoßöffnungsfläche des Flüssigkeitsausstoßkopfes abgelagert ist, und zwar gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die 23B bis 26B schematische Querschnitte davon sind;
27 zeigt eine Konzeptskizze, die einen Teil eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel auszugsweise darstellt und vergrößert;
28 zeigt eine Draufsicht eines Innkreises und eines Außenkreises des Flüssigkeitsausstoßkopfes, der in der 27 gezeigt ist;
29 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausstoßöffnung, die in der 27 gezeigt ist;
30 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Ausstoßöffnung des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
31 zeigt einen Querschnitt Y-Y in der 29;
32 bis 39 zeigen schematische Querschnitte zum chronologischen Darstellen des Flüssigkeitsausstoßbetriebes des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
40 bis 45 zeigen schematische Querschnitte zum chronologischen Darstellen des Betriebes nach dem Flüssigkeitsausstoß des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
46 bis 50 zeigen schematische Querschnitte zum chronologischen Darstellen der Bewegung eines Flüssigkeitstropfens, der an der Ausstoßöffnungsfläche des Flüssigkeitsausstoßkopfes abgelagert ist, und zwar gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
51 und 52 zeigen schematische Querschnitte zum Darstellen der Bewegung eines Flüssigkeitstropfens, der an der Ausstoßöffnungsfläche des Flüssigkeitsausstoßkopfes abgelagert ist, und zwar gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
53 bis 58 zeigen darstellende Ansichten eines Ausführungsbeispieles eines Verfahrens zum Herstellen des Druckkopfes, der in den 27 bis 31 gezeigt ist;
59 zeigt einen Querschnitt eines Ausführungsbeispieles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes eines anderen Ausführungsbeispieles, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann; und
60 zeigt eine Vorderansicht der Ausstoßöffnung in dem Flüssigkeitsausstoßkopf, der in der 59 gezeigt ist.
Die 1 und 2 zeigen schematische, perspektivische Ansichten eines Tintenstrahldruckkopfes als ein Flüssigkeitsausstoßkopf und der wesentlichen Teile eines Tintenstrahldruckers als ein Flüssigkeitsausstoßgerät, das diesen Kopf verwendet.
Gemäß der 1 besteht der Tintenstrahldrucker aus einer Transportvorrichtung 1030 zum intermittierenden transportieren eines Papiers 1028 als ein Printmedium in einer Richtung, die durch den Pfeil P in der 1 gezeigt ist, das in einem Gehäuse 1008 in Längsrichtung angeordnet ist, einem Druckbereich 1010, der annähernd parallel zu einer Richtung S hin und her bewegt wird, die im Wesentlichen orthogonal zu der Transportrichtung P des Papiers 1028, und zwar durch die Transportvorrichtung 1030, und einem Abtastantriebsbereich 1006 als eine Antriebseinrichtung zum Hin und Herbewegen des Druckbereiches 1010.
Die Transportvorrichtung 1030 hat ein Paar Walzeneinheiten 1022a und 1022b, die gegenüber und annähernd parallel zueinander angeordnet sind, ein Paar Walzeneinheiten 1024a und 1024b sowie einen Antriebsbereich 1020 zum Antreiben dieser verschiedenen Walzeneinheiten. Wenn der Antriebsbereich 1020 aktiv ist, dann ermöglicht dies einen intermittierenden Transport des Papiers 1028, das durch die jeweiligen Walzeneinheiten 1022a und 1022b eingeklemmt wird, und durch die Walzeneinheit 1024a und 1024b in der Pfeilrichtung P, die in der 1 gezeigt ist.
Der Abtastantriebsbereich 1006 besteht aus einem Elektromotor 1018 zum Antreiben eines Riemens 1016 in der normalen Richtung und in der Rückwärtsrichtung, der um Riemenscheiben 1026a und 1026b gewickelt ist, die an der Drehwelle angeordnet sind, welche in einen vorbestimmten Intervall gegenüber liegen, und einem Riemen 1016, der ungefähr parallel zu der Walzeneinheit 1022a und 1022b angeordnet ist und mit einem Schlittenelement 1010a des Druckbereiches 1010 verbunden ist.
Wenn der Elektromotor 1018 aktiv ist und sich der Riemen 1016 in der Pfeilrichtung R gemäß der 1 dreht, dann wird das Schlittenelement 1010a des Druckbereiches 1010 um einen vorbestimmten Versetzungsbetrag in der Pfeilrichtung S gemäß der 1 bewegt. Wenn der Elektromotor 1018 aktiv ist und sich der Riemen 1016 in der entgegengesetzten Richtung der Pfeilrichtung R gemäß der 1 dreht, dann wird das Schlittenelement 1010a des Druckbereiches 1010 um einen vorbestimmten Versetzungsbetrag in der entgegengesetzten Richtung der Pfeilrichtung S gemäß der 1 bewegt. Eine Wiederherstellungseinheit 1026 zum Durchführen der Ausstoßwiederherstellungsbehandlung des Druckbereiches 1010 ist gegenüber dem Tintenausstoßarray des Druckbereiches 1010 an einer Position angeordnet, die der Ruheposition des Schlittenelementes 1010a entspricht, und zwar an einem Endbereich des Abtastantriebsbereiches 1006.
Der Druckbereich 1010 hat Tintenstrahlkartuschen (manchmal zur Vereinfachung nachfolgend als „Kartusche" bezeichnet) 1012Y, 1012M, 1012C, 1012B für jede Farbe, z. B. für Gelb, Magenta, Cyan bzw. Schwarz, die abnehmbar an dem Schlittenelement 1010a angeordnet sind.
Die 2 zeigt eine Tintenstrahlkartusche, die an das vorstehend beschriebene Tintenstrahldruckgerät angebracht werden kann. Die Kartusche 1012 ist in der seriellen Bauart ausgeführt, und ihr wesentlicher Teil besteht aus einem Tintenstrahldruckkopf 100 und einen Flüssigkeitsbehälter 1001 zum Aufnehmen von Tinte oder einer anderen Flüssigkeit. Der Tintenstrahldruckkopf 100 hat eine Anzahl Ausstoßöffnungen 32 zum Ausstoßen einer Flüssigkeit, und Tinte oder eine andere Flüssigkeit wird zu einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer (siehe 3) des Flüssigkeitsausstoßkopfes 100 aus einem Flüssigkeitsbehälter 1001 zu einem nicht gezeigten Flüssigkeitszuführungskanal geführt. Die Kartusche 1012 bildet einstückig den Tintenstrahldruckkopf 100 und den Flüssigkeitsbehälter 1001, wodurch es möglich ist, dem Flüssigkeitsbehälter 1001 je nach Bedarf eine Flüssigkeit zuzuführen, jedoch kann ebenso eine Struktur übernommen werden, bei der der Flüssigkeitsbehälter 1001 austauschbar an diesem Flüssigkeitsausstoßkopf 100 angebracht ist.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Die 3 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht des wesentlichen Teiles des Tintenstrahldruckkopfes 100, und sie zeigt die Basiskomposition der vorliegenden Erfindung, und die 4 bis 7 zeigen Vorderansichten der Basisform der Ausstoßöffnungen, die in der 3 gezeigt sind. Eine elektrische Verdrahtung oder dergleichen zum Antreiben des elektrothermischen Wandlerelementes ist weggelassen.
Der Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie er in den 3 bis 7 gezeigt ist, hat nicht alle wesentlichen Merkmale des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der Erfindung. Das erste Ausführungsbeispiel ist jedoch zum Verständnis des Prinzips des Betriebes zum Ausstoßen einer Flüssigkeit des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der Erfindung nützlich.
Bei dem Flüssigkeitsausstoßkopf, wie er in der 3 gezeigt ist, wird ein Substrat 34 verwendet, das aus Glas, Keramiken, Kunststoff oder Metall oder dergleichen geschaffen ist. Das Material eines derartigen Substrates ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, und es ist insbesondere nicht spezifiziert, sofern es als ein Teil des Kanalkompositionselementes dienen kann, und als eine Stütze der Materiallagen dienen kann, die das Tintenausstoßenergieerzeugungselement, den Flüssigkeitskanal und die Ausstoßöffnungsplatte bilden, wie dies nachfolgend beschrieben ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Fall beschrieben, bei dem ein Siliciumsubstrat (Wafer) verwendet wird. Ausstoßöffnungen können durch ein Belichtungsgerät wie z. B. MPA (Mirror Projection Aliner) oder anderen als Beispiel ausgebildet werden, wobei eine Öffnungsplatte (Ausstoßöffnungsplatte) 35 verwendet wird, die nachfolgend als lichtempfindliches Kunstharz (siehe 53 bis 58) erwähnt wird.
Die 3, 34 zeigen ein Substrat mit einem elektrothermischen Wandlerelement (nachfolgend manchmal als „Heizvorrichtung" bezeichnet) 31 und einen Tintenzuführungsanschluss 33, der aus einem Durchgangsanschluss in der Form einer langen Nut als eine gemeinsame Flüssigkeitskammer besteht, und jeweils mit einer Reihe Heizvorrichtungen 31 als thermische Energieerzeugungseinrichtungen, die an beiden Seiten in Längsrichtung des Tintenzuführungsanschlusses 33 zickzackförmig angeordnet sind, wobei das Intervall der elektrothermischen Wandlerelemente 300 dpi beträgt. Eine Tintenkanalwand 36 ist zum Ausbilden eines Tintenkanales an diesem Substrat 34 angeordnet. Eine Ausstoßöffnungsplatte 35, die mit Ausstoßöffnungen 32 versehen ist, ist desweiteren an dieser Tintenkanalwand 36 angeordnet.
Obwohl die Tintenkanalwand 36 und die Ausstoßöffnungsplatte 35 in der 3 als getrennte Elemente gezeigt sind, können die Tintenkanalwand 36 und die Ausstoßöffnungsplatte 35 als dasselbe Element dadurch ausgebildet werden, dass diese Tintenkanalwand 36 an dem Substrat durch einen Prozess wie z. B. Spin-Coat ausgebildet wird. Die Seite der Oberfläche 35a der Ausstoßöffnungsplatte 35 hat ein wasserabweisendes Finish.
Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel wird ein serieller Kopf zum Drucken mit 1200 dpi verwendet, indem in der Pfeilrichtung S gemäß der 1 abgetastet wird. Da die Antriebsfrequenz 10 kHz beträgt, wird eine einzige Ausstoßöffnung in jeweils kürzesten Zeitintervallen von 100 μs ausstoßen.
Wie dies in der 4 gezeigt ist, ist die Breite einer Trennung 36a, die angrenzende Düsen hydraulisch isoliert, gleich 14 μm. Wie dies in der 7 gezeigt ist, gelten für eine Blasenerzeugungskammer 37, die durch die Tintenkanalwand 36 definiert ist, N₁ = 33 μm, N₂ = 35 μm. Die Heizvorrichtung 31 ist mit 30 μm × 30 μm dimensioniert, der Heizvorrichtungswiderstandswert beträgt 53 Ω und die elektrische Antriebsspannung beträgt 10,3 V. Die Tintenkanalwand 36 und die Trennung 36a sind 12 μm hoch, und die Ausstoßöffnungsplatte ist 11 μm dick. Zum Drucken von Tinte sind der Eigenschaftswert von 2,5 cp der jeweiligen Viskosität bei der Oberflächenspannung von 30, 35, 40, 45 dyn/cm repräsentativ.
Von dem Bereich des Ausstoßöffnungsabschnittes 40, der an der Ausstoßöffnungsplatte vorgesehen ist, die die Ausstoßöffnung 32 aufweist, ist die Form des Bereichsausschnittes in einer Richtung, die die Tintenausstoßrichtung kreuzt (eine Dickenrichtung der Öffnungsplatte 35), ungefähr sternförmig, und in den 4 bis 6 besteht sie im Wesentlichen aus 6 konvexen Bereichen 32a mit einem stumpfen Winkel, und 6 konkaven Bereichen 32b, die abwechselnd zwischen diesen konvexen Bereichen 32a angeordnet sind und einen spitzen Winkel aufweisen. Anders gesagt sind 6 Nuten 41 in der dicken Richtung (Flüssigkeitsausstoßrichtung) der Öffnungsplatte definiert, wie dies in der 3 gezeigt ist, wobei der konkave Bereich 32b entsprechend einer Fläche, die von der Mitte O der Ausstoßöffnung örtlich entfernt ist, deren Spitze ist, und wobei der konvexe Bereich 32a entsprechend einer Fläche, die örtlich der Mitte O der Ausstoßöffnung angrenzend dieser Fläche nahe ist, deren Basis ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel hat der Bereich der Ausstoßöffnung 32, die in der Richtung geschnitten ist, die deren Dickenrichtung kreuzt, eine Form, die aus zwei gleichschenkligen Dreiecken besteht, deren Seiten jeweils 27 μm betragen, die um 60 Grad gedreht sind, und T₁, was in der 5 gezeigt ist, ist gleich 8 μm. Alle Winkel der konvexen Bereiche 32a sind gleich 120 Grad während alle Winkel der konkaven Bereiche 32b gleich 60 Grad sind. Daher stimmt die Mitte O der Ausstoßöffnung mit dem Massenschwerpunkt G eines Polygons überein, das dadurch definiert ist, dass die Mittelabschnitte der jeweils angrenzenden Nuten verbunden werden (geometrische Mitte (Massenschwerpunkt), die dadurch definiert ist, dass die Nutspitze und die beiden Basen angrenzend an der Spitze verbunden werden). Die Öffnungsfläche der Ausstoßöffnung 32 beträgt 400 μm², und die Nutenbereichsöffnungsfläche (Fläche der Geometrie, die dadurch definiert ist, dass die Nutenspitze und die beiden Basen angrenzend an der Spitze verbunden werden) beträgt ungefähr 33 μm² pro Nut.
Der Betrieb zum Ausstoßen einer Flüssigkeit durch den Tintenstrahldruckkopf von diesem Ausführungsbeispiel gemäß der vorstehend beschriebenen Komposition wird nun unter Bezugnahme auf die 8 bis 15 beschrieben.
Die 8 bis 15 zeigen Querschnitte zum Darstellen des Betriebes zum Ausstoßen der Flüssigkeit des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und sie entsprechen dem Querschnitt X-X der Blasenerzeugungskammer 37, wie dies in der 7 gezeigt ist. In diesem Querschnitt entspricht der Endbereich der Dickenrichtung der Öffnungsplatte 35 des Ausstoßöffnungsabschnittes 40 der Spitze 41a der Nut 41. Die 8 zeigt einen Zustand, bei dem eine filmförmige Blase an der Heizvorrichtung erzeugt wird, und die 9 zeigt den Zustand ungefähr 1 μs nach der 8, die 10 ungefähr 2 μs nach der 8, die 11 ungefähr 3 μs nach der 8, die 12 ungefähr 4 μs nach der 8, die 13 ungefähr 5 μs nach der 8, die 14 ungefähr 6 μs nach der 8 bzw. die 15 ungefähr 7 μs nach der 8. Im Folgenden meinen die Begriffe „Fall", „Rinnen" oder „Tropfen" keinen sogenannten Fall in der Richtung der Schwerkraft, aber die Bewegung zu den elektrothermischen Wandlerelement unabhängig von der Kopfanbringungsrichtung.
Wie dies in der 8 gezeigt ist, wird zunächst eine Blase 101 in einem Flüssigkeitskanal 38 an einer Heizvorrichtung 31 erzeugt, wenn die Heizvorrichtung mit einem elektrischen Strom nach einem Drucksignal oder dergleichen versorgt wird, und sie wächst plötzlich mit einer Volumenexpansion innerhalb von ungefähr 2 μs an, wie dies in den 9 und 10 gezeigt ist. Die Höhe der Blase 101 bei dem maximalen Volumen überschreitet die Ausstoßöffnungsfläche 35a, aber dabei verringert sich der Blasendruck auf einige zehntel oder hundertstel des Atmosphärendruckes. Als Nächstes ändert sich ungefähr 2 μs nach der Erzeugung der Blase 101 das Volumen der Blase 101, so dass es von ihrem Maximum verringert wird, und die Bildung eines Meniskus 102 wird im Wesentlichen gestartet. Dieser Meniskus 102 wird ebenfalls zur Seite der Heizvorrichtung 31 zurück gezogen, oder er fällt, wie dies in der 11 gezeigt ist. Da der Ausstoßöffnungsabschnitt die vielen verteilten Nuten 41 aufweist, wirkt die Kapillarkraft in einer Richtung F_c entgegen der Meniskusrückgangsrichtung F_m in dem Abschnitt der Nut 41. Auch wenn eine gewisse Änderung des Zustandes der Blase 101 beobachtet wird, wird in Folge dessen die Form des Meniskus und eines Hauptflüssigkeitstropfens (nachfolgend manchmal als „Flüssigkeit" oder „Tinte" bezeichnet) I_a während des Meniskusrückganges so korrigiert, dass sie ungefähr symmetrisch zu der Ausstoßöffnungsmitte werden.
Da die Fallgeschwindigkeit des Meniskus 102 höher ist als die Kontraktionsgeschwindigkeit der Blase 101, ist die Blase 101 mit der Atmosphäre nahe der unteren Seite der Ausstoßöffnung 32 ungefähr 4 μs nach der Erzeugung der Blase in Verbindung, wie dies in der 12 gezeigt ist. Dabei tropft Flüssigkeit (Tinte) nahe der Mittelachse der Ausstoßöffnung 32 zu der Heizvorrichtung 31. Dies ist dadurch begründet, dass die Flüssigkeit (Tinte) I_a, die zurück zu der Seite der Heizvorrichtung 31 durch den Unterdruck der Blase 101 gebracht wird, bevor sie mit der Atmosphäre in Verbindung gelangt, die Geschwindigkeiten zu der Seite der Heizvorrichtung 31 durch eine Trägheit auch nach der Verbindung zwischen der Blase 101 und der Atmosphäre hält. Die Flüssigkeit (Tinte) die zu der Seite der Heizvorrichtung 31 getropft ist, erreicht die Oberfläche der Heizvorrichtung 31 ungefähr 5 μs nach der Erzeugung der Blase 101, wie dies in der 13 gezeigt ist, und sie verteilt sich so, dass sie die Oberfläche der Heizvorrichtung 31 abdeckt, wie dies in der 14 gezeigt ist. Die Flüssigkeit, die sich so verteilt hat, dass sie die Oberfläche der Heizvorrichtung 31 abdeckt, hat einen horizontalen Vektor entlang der Oberfläche der Heizvorrichtung 31, aber ein Vektor verschwindet, der die Oberfläche der Heizvorrichtung 31 kreuzt, z. B. ein vertikaler Vektor, und die Flüssigkeit hat eine Tendenz, dass sie an der Oberfläche der Heizvorrichtung 31 verbleibt, wodurch die Flüssigkeit an dieser nach unten geschleppt wird, wobei nämlich die Flüssigkeit den Vektor der Ausstoßrichtungsgeschwindigkeit beibehält. Wenn danach die Flüssigkeit I_b zwischen der Flüssigkeit, die sich über die Oberfläche der Heizvorrichtung 31 verteilt hat, und der Flüssigkeit (Hauptflüssigkeitstropfen) daran dünner wird, dann reißt die Flüssigkeit I_b an der Mitte der Oberfläche der Heizvorrichtung 31 ungefähr 7 μs nach der Erzeugung der Blase 101, und der Hauptflüssigkeitstropfen I_a, der den Vektor der Ausstoßrichtungsgeschwindigkeit beibehält, trennt sich von der Flüssigkeit I_c, die sich über der Oberfläche der Heizvorrichtung 31 verteilt hat. Die Trennposition ist in dem Flüssigkeitskanal 38 und vorzugsweise an der Seite des elektrothermischen Wandlerelementes 31 als an der Seite der Ausstoßöffnung 32. Der Hauptflüssigkeitstropfen I_a wird aus dem mittleren Abschnitt der Ausstoßöffnung 32 ausgestoßen, ohne dass die Ausstoßrichtung verändert wird und ohne dass ein Ausstoßschlupf auftritt, und er schlägt an der vorbestimmten Position an der Druckfläche eines Druckmediums. Die Flüssigkeit I_c, die sich über die Oberfläche der Heizvorrichtung 31 verteilt, würde üblicherweise als ein Satellitentropfen fliegen, der dem Hauptflüssigkeitstropfen folgt, und würde an der Oberfläche der Heizvorrichtung 31 verbleiben und nicht ausgestoßen werden. Ein derartiges Ausstoßen, das den Satellitentropfen unterdrückt, ermöglicht es, einen Spritzer zu verhindern, der in einfacher Weise aufgrund des Ausstoßens des Satellitentropfens auftreten würde, um sicher zu verhindern, dass die Druckoberfläche des Druckmediums durch einen dampfähnlichen Nebel verschmutzt wird.
Der Unterschied der Aufschlagsgenauigkeit wurde für den Flüssigkeitsausstoßdruckkopf gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel überprüft, und gemäß einem Druckkopf mit der herkömmlichen Ausstoßöffnungsform. Die Ausstoßöffnungsform des herkömmlichen Ausführungsbeispieles ist ein Kreis mit einem Durchmesser von 22,5 μm oder ein Quadrat jeweils mit einer Seitenlänge von 20 μm. Das Druckmuster ist zu 50% ein Zickzackmuster, und ein Durchlauf wurde vertikal auf einem Druckmedium der Größe A3 aufgezeichnet. In einem Fall, bei dem der Abstand von der Ausstoßöffnung zu dem Papier 1,6 mm für den herkömmlichen Druckkopf beträgt, war die Abweichung von der idealen Aufschlagsposition 4,5 μm für den Fall mit der runden Form, und 4,6 μm für den Fall mit der quadratischen Form, während bei dem ersten Ausführungsbeispiel diese auf 3,5 μm reduziert war, was die Aufschlagsgenauigkeit verbessert.
Bei dem Flüssigkeitsausstoßkopf des ersten Ausführungsbeispieles wird während des Flüssigkeitsausstoßes bei der Volumenreduktionsstufe nach dem Anwachsen der Blase auf deren maximales Volumen durch die vielen Nuten, die hinsichtlich der Ausstoßöffnungsmitte verteilt sind, eine Stabilisierung der Hauptflüssigkeitstropfenrichtung während des Ausstoßens ermöglicht. Infolge dessen kann ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit einer hohen Aufschlagsgenauigkeit ohne Schlupf in der Ausstoßrichtung versorgt werden. Zusätzlich kann ein Drucken mit hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung durch die Kapazität zum Durchführen eines stabilen Ausstoßens in Abhängigkeit von Schäumänderungen bei einer hohen Antriebsfrequenz verwirklicht werden.
Da insbesondere während des Ausstoßens von Tropfen durch die Blasenverbindung mit der Atmosphäre eine Erzeugung von Dampf verhindert werden kann, indem die Flüssigkeit durch eine Blasenverbindung mit der Atmosphäre bei dem ersten Mal bei der Blasenvolumenreduktionsstufe verhindert werden kann, kann ebenso der Zustand unterdrückt werden, bei dem Tropfen, die an der Ausstoßöffnungsfläche abgelagert sind, einen nicht beabsichtigten Nicht-Ausstoß verursachen, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
Die Wirkung zum Verhindern des nicht beabsichtigten Nicht-Ausstoßes des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf die 16 bis 26 beschrieben.
Die 16 bis 26 zeigen Ansichten zum Darstellen eines sogenannten nicht beabsichtigten Nicht-Ausstoßzustandes. Dieses nicht beabsichtigte Nicht-Ausstoßen ist ein Phänomen, das insbesondere bei dem Ausstoßsystem auftreten kann, bei dem eine Flüssigkeit durch eine Verbindung einer Blase mit der Atmosphäre ausgestoßen wird. Bei diesem System, wie es in den 16 bis 21 gezeigt ist, wird eine Tinte A geschäumt, um eine Blase B zu erzeugen und einen Tintentropfen D auszustoßen, wodurch keine Tinte A an der oberen Seite der Heizvorrichtung 31 verbleibt (siehe 16 bis 18). In dem Fall, bei dem Tinte A fehlt oder zur Bildung eines Tropfens nicht ausreicht, kann sich an der oberen Seite der Heizvorrichtung 31 unmittelbar nach dem Ausstoßen Tinte C bewegen, wie dies in den 20 und 22 gezeigt ist, falls ein Meniskus M zurück gebildet wird und die Tinte C spaltet, die nahe dem Ausstoßöffnungsabschnitt 40 vorhanden ist, wie dies in der 19 gezeigt ist, bevor die Tinte A nachgefüllt wird, so dass der Bereich des äußeren Ausstoßöffnungsumfanges abgedeckt wird und die gespaltene Tinte C die Ausstoßöffnung 32 behindern kann (siehe 21). In diesem Fall kann die gespaltene Tinte C nicht zur Seite der Tinte A geschleppt werden, und die Behinderung der Ausstoßöffnung 32 durch die gespaltene Tinte C kann auch nicht durch ein Ausstoßen der Tinte A an der Heizvorrichtung 31 gelöst werden.
Die Behinderung der Ausstoßöffnung 32 kann daher nicht dadurch gelöst werden, dass abgewartet wird, dass die Blase B, die in der Blasenerzeugungskammer 37 verbleibt, in der Tinte A aufgelöst wird oder dass die Behinderung der gespaltenen Tinte C mittels Wiederherstellungsmaßnahmen oder dergleichen beseitigt wird. Das Auftreten des nicht beabsichtigten Nicht-Ausstoßes wurde für den Druckkopf mit der vorstehend erwähnten herkömmlichen Ausstoßöffnungsform und dem Druckkopf gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel überprüft. Die Ergebnisse, die in der Tabelle 1 gezeigt sind, wurden mit einem 50%igen Druckmuster und einen Durchlauf erhalten, bei dem auf einem vertikalen Druckmedium der Größe A3 gedruckt wurde. Zahlen in der Tabelle sind die Anzahl der Ausstoßöffnungen, bei denen der Nicht-Ausstoß aufgetreten ist. Der Nicht-Ausstoß ist in mehren Ausstoßöffnungen pro Platte bei dem herkömmlichen Kopf aufgetreten, während kein Nicht-Ausstoß für die Ausstoßöffnungsform von diesem Ausführungsbeispiel vorhanden war.
Tabelle 1
Einer der Gründe, warum der nicht beabsichtigte Nicht-Ausstoß nicht auftritt, wird aufgrund der Tatsache angenommen, dass bei dem Flüssigkeitsausstoßkopf des ersten Ausführungsbeispieles die Bewegung der gespaltenen Tinte E durch die Meniskuskraft des konkaven Bereiches 32b, nämlich der Nut 41 unterdrückt wird, wenn sich die gespaltenen Tinte E der Ausstoßöffnung 32 von der Ausstoßöffnungsfläche (Öffnungsplattenfläche 35a) annähert. Dieses Phänomen wird nun unter Bezugnahme auf die 23 bis 26 desweiteren in Einzelheiten beschrieben. Die 23 bis 26 zeigen Ansichten zum chronologischen Darstellen des Zustandes, wenn sich die gespaltene Tinte E der Ausstoßöffnung von der vorderen Fläche annähert, wobei der Suffix A die Draufsicht der Ausstoßöffnungsfläche angibt, während der Suffix B den Querschnitt des Ausstoßöffnungsabschnittes angibt. Tinte in dem Flüssigkeitskanal 38 ist nicht in den 23 bis 26 gezeigt, um hauptsächlich die Wirkung der Form des Ausstoßöffnungsabschnittes darzustellen.
Wenn die gespaltene Tinte E (freie Tinte), die in den 23A und 23B gezeigt ist, eine Tendenz hat, die Ausstoßöffnung 32 aus einem beliebigen Grund zu behindern, dann wird ein Teil der freien Tinte in den Nutenbereich 411 geschleppt, mit dem die freie Tinte E zuerst in Kontakt gelangt, wie dies in den 24A und 24B gezeigt ist. Wenn die freie Tinte E eine Tendenz hat, dass sie sich zum Abdecken des Außenumfangsbereiches der Ausstoßöffnung bewegt, wie dies in den 25A und 25B gezeigt ist, dann wird daher ein Teil der freien Tinte in den Nutenbereich auch für die angrenzenden Nutenbereiche 412 und 416 geschleppt. Wenn die freie Tinte E desweiteren eine Tendenz hat, dass sie sich zum Abdecken des Außenumfangsbereiches der Ausstoßöffnung bewegt, wie dies in den 26A und 26B gezeigt ist, dann wird daher ein Teil der freien Tinte in den Nutenbereich auch für die Nutenbereiche 413 und 415 geschleppt, und in Folge dessen wird die freie Tinte E den Außenumfangsbereich der Ausstoßöffnung nicht abdecken. Die 26A und 26B zeigen den Zustand, bei dem die freie Tinte E an der Ausstoßöffnungsfläche zerreißt, ohne dass sie den Außenumfangsbereich der Ausstoßöffnung abdeckt.
Die freie Tinte wird in die Nuten eingelassen, die an dem Ausstoßöffnungsabschnitt vorgesehen sind, wobei eine Bewegung der freien Tinte E unterdrückt wird und die Ausstoßöffnungsfläche nicht durch die freie Tinte behindert wird. Infolge dessen kann der nicht beabsichtigte Nicht-Ausstoß wirksam verhindert werden.
Obwohl die 23 bis 26 die Funktion der Nuten schematisch darstellen, die an dem Ausstoßöffnungsabschnitt für die freie Tinte E vorgesehen sind, kann tatsächlich Tinte in dem Nutenbereich verbleiben (Abschnitte, in denen Tinte verbleibt, sind schraffiert), wie dies in der 6 bei Betrachtung aus der Ausstoßöffnungsfläche gezeigt ist, und zwar durch die Tinte I_d, die an dem Nutenbereich während des Ausstoßschrittes haftet, wie dies in den 8 bis 15 gezeigt ist. Da diese verbleibende Tinte die Wirkung der freien Tinte E zum Eintreten in die Nut unterstützt, und zwar durch den Kontakt mit der freien Tinte E, wenn die freie Tinte E eine Tendenz hat, in die Nut einzutreten, ist das Vorhandensein einer derartigen Tinte zum Entwickeln der vorstehend beschriebenen Wirkung vorzuziehen.
Tinte I_c oder I_e, die in dem Flüssigkeitskanal gemäß den 8 bis 15 verbleibt, die im Vorfeld mit der Tinte I_d in den Nuten in Kontakt gelangt, ermöglicht es nicht, dass die Tinte I_d in den Nuten durch die freie Tinte E an der Ausstoßöffnungsfläche angehoben wird, wenn die freie Tinte E die Nuten durchdringt und mit der Tinte I_d in den Nuten in Verbindung gelangt, aber es erleichtert die Bewegung der freien Tinte E in den Flüssigkeitskanal. Auch wenn die nachgefüllte Tinte nicht in den 23 bis 26 gezeigt ist, hat in ähnlicher Weise eine derartige Tinte, die im Vorfeld mit der Tinte I_d in den Nuten in Kontakt gelangt, die Wirkung zum Erleichtern einer Bewegung der freien Tinte E in den Flüssigkeitskanal.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wie es in den 4 und 5 gezeigt ist, sind sechs (6) Nuten im Wesentlichen in Reihe symmetrisch zu der Linie L angeordnet, die durch die Ausstoßöffnungsmitte hindurch tritt, und zwar von der Flüssigkeitskammer (Tintenzuführungsanschluss) zu der Ausstoßöffnung. Eine derartige symmetrische Anordnung der Nuten hinsichtlich des Flüssigkeitskanales ist für eine weitere Stabilisierung der Tropfenausstoßrichtung wünschenswert. Der obere Bereich von zumindest einer der mehreren Nuten ist in der Richtung zu der Flüssigkeitskammer angeordnet. Eine derartige Komposition ist unter dem Standpunkt einer noch sichereren Beschleunigung beim Nachfüllen wünschenswert.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Die 27 bis 30 zeigen Ansichten des wesentlichen Teiles der Ausstoßöffnung des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der Erfindung. Da die Basiskomposition des Flüssigkeitsausstoßkopfes des zweiten Ausführungsbeispieles ähnlich dem vorstehend erwähnten ersten Ausführungsbeispiel ist, wird diese nicht erneut beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorstehend erwähnten ersten Ausführungsbeispiel in der Form der Ausstoßöffnung und den Ausstoßöffnungsabschnitt, der bei dem Öffnungsanschluss vorgesehen ist.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind zehn (10) Nuten 41 durch zehn (10) konkave Bereiche 32b jeweils miteinander und im Wesentlichen gleichen Winkeln θ₁ und zehn (10) konvexe Bereiche 32a definiert, die dazwischen ausgebildet sind, wie dies offensichtlich in der üblichen Ansicht der 27 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie es in der 28 gezeigt ist, ist der Durchmesser eines Innkreises A₁ der Ausstoßöffnung gleich 13,4 μm, die durch verbundene Abschnitte definiert ist, die am Nächsten zu der Mitte O der Ausstoßöffnung des konvexen Bereiches 32a ist, der Durchmesser eines Außenkreises A₂ der Ausstoßöffnung beträgt 17,4 μm, die durch verbundene Abschnitte definiert sind, die am Stärksten von der Mitte O der Ausstoßöffnung (Nutspitze) des konkaven Bereiches 32b entfernt sind. Die Dicke der Öffnungsplatte beträgt 11 μm wie bei dem vorstehend erwähnten ersten Ausführungsbeispiel, und die Öffnungsfläche der Nutenausstoßöffnungsfläche beträgt ungefähr 5 μm² pro Einheit. In der 27 geben die gestrichelten Linien das elektrothermische Wandlerelement 31 und die Tintenkanalwand 36 an, und bei diesem Ausführungsbeispiel sind diese zehn (10) Nuten in ähnlicher Weise wie bei dem vorstehend erwähnten ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen in Reihe symmetrisch hinsichtlich der Linie L angeordnet, die durch die Ausstoßöffnungsmitte hindurch tritt, und zwar von der Flüssigkeitskammer (Tintenzuführungsanschluss) zu der Ausstoßöffnung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die Eckenabschnitte des konvexen Bereiches 32a und des konkaven Bereiches 32b tatsächlich kleine gekantete Flächen R₁ und R₂, wie dies in der perspektivischen Ansicht der 29 gezeigt ist, da die Öffnungsplatte aus einem lichtempfindlichen Kunstharz besteht. Ein kleiner Vorsprung 42 ist an dem Endbereich an der Seite des Wärmewiderstandselementes der Nut 41 vorgesehen.
Das Verfahren zum Herstellen des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf die 53 bis 58 beschrieben. Die 53 bis 58 zeigen Querschnitte, die in der Prozessreihenfolge des Herstellungsverfahrens für den vorstehend erwähnten Flüssigkeitsausstoßkopf angeordnet sind.
Zunächst wird ein Substrat 34 vorbereitet, das aus Glas, Keramiken, Kunststoff oder Metall oder dergleichen besteht, wie dies z. B. in der 53 gezeigt ist. Ein derartiges Substrat 34 kann ohne Begrenzung der Form oder des Materials davon verwendet werden, sofern es als ein Teil des Kanalkompositionselementes dienen kann, und sofern es als eine Stütze der Materiallage dienen kann, die das Tintenausstoßenergieerzeugungselement, den Flüssigkeitskanal und die Ausstoßöffnungsplatte bildet, wie dies nachfolgend beschrieben ist. An dem Substrat ist eine gewünschte Anzahl von Tintenausstoßenergieerzeugungselementen 31 wie z. B. elektrothermische Wandlerelemente oder piezoelektrische Elemente oder dergleichen angeordnet. Derartige Tintenausstoßenergieerzeugungselemente 31 führen der Tinte eine Ausstoßenergie zum Ausstoßen von Druckflüssigkeitstropfen und zum Drucken zu. Wenn die elektrothermischen Wandlerelemente z. B. als die Tintenausstoßenergieerzeugungselemente 31 verwendet werden, erwärmen diese Elemente die Druckflüssigkeit in deren Umgebung, und sie bewirken eine Zustandsänderung der Druckflüssigkeit, um eine Ausstoßenergie zu erzeugen. Wenn die piezoelektrischen Elemente verwendet werden, dann erzeugen die mechanischen Schwingungen von diesen Elementen die Ausstoßenergie. Eine Steuersignaleingabeelektrode (nicht gezeigt) ist mit diesen Elementen 31 verbunden, um diese Elemente zu betreiben. Im Allgemeinen sind verschiedene Funktionslagen wie z. B. eine Schutzlage abgelagert, um die Lebensdauer von diesen Ausstoßenergieerzeugungselementen zu verbessern, und offensichtlich können diese Funktionslagen auch bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein.
Die 53 stellt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Öffnungsbereich (Tintenzuführungsanschluss) 33 für die Tintenzufuhr im Vorfeld an dem Substrat 34 vorgesehen wurde, um das Substrat 34 mit Tinte von dessen Rückseite zu versorgen. Beliebige Verfahren zum Ausbilden des Öffnungsbereiches 33 können verwendet werden, sofern sie eine Einrichtung betrachten, die ein Loch in dem Substrat 34 ausbilden kann. Z. B. kann es durch einen Bohrer oder durch eine andere mechanische Einrichtung gut ausgebildet werden, oder es kann auch ein Laser oder eine andere optische Energie gut verwendet werden. Ein Registermuster oder dergleichen kann an dem Substrat 34 ausgebildet werden, um das Ätzen optisch durchzuführen.
Wie dies in der 53 gezeigt ist, wird als Nächstes ein Tintenkanalausbildungsbereich 50 an dem Substrat 34 durch ein lösliches Kunstharz in einer Art und Weise ausgebildet, dass das Tintenausstoßenergieerzeugungselement 31 abgedeckt wird. Als eine üblichste Einrichtung kann eine Einrichtung zum Ausbilden mit einem lichtempfindlichen Material genannt werden, jedoch kann es unter Verwendung einer Einrichtung wie z. B. ein Screen-Printing-Verfahren ausgebildet werden. Falls ein lichtempfindliches Material verwendet wird, dann kann ein positiver Resist oder ein löslicher, negativer Transformations-Resist verwendet werden, da der Tintenkanalausbildungsbereich löslich ist.
Angesichts des Verfahren zum Ausbilden der Resistlage, wenn ein Substrat verwendet wird, an dem ein Tintenzuführungsanschluss vorgesehen ist, ist es vorzuziehen, das lichtempfindliche Material in einem schwachen Lösungsmittel zu lösen, es auf einen Film wie z. B. PET (Polyethylen Terephthalat) aufzubringen, es zu trocknen, um einen trocknen Film zu erzeugen, und durch Laminieren auszubilden. Als der vorstehend erwähnte trockene Film kann vorzugsweise Vilylketon auf der Grundlage einer abbaubaren hoch polymerisierten Zusammensetzung wie z. B. Polymethylisopropylketon, Polyvinylketon oder dergleichen verwendet werden. Dies ist dadurch begründet, dass diese Zusammensetzungen ihre Eigenschaften (Beschichtungseigenschaften) als hoch polymerisierte Zusammensetzung vor einer optischen Bestrahlung beibehalten, und sie können in einfacher Weise auf dem Tintenzuführungsanschluss 33 laminiert werden.
Alternativ kann der Tintenzuführungsanschluss 33 mit einem Füllmittel gefüllt werden, das danach beseitigt werden kann, um eine Beschichtung durch herkömmliche Verfahren zum Spin-Coaten oder Roll-Coaten auszubilden.
An dem mit Muster versehenen, löslichen Tintenkanalausbildungsbereich 50, wie er in der 54 gezeigt ist, wird eine zusätzliche Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b durch herkömmliche Verfahren zum Spin-Coaten, Roll-Coaten oder dergleichen ausgebildet. Bei dem Prozess, bei dem die Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b ausgebildet wird, sind derartige Eigenschaften erforderlich, dass der lösliche Tintenkanalausbildungsbereich oder andere Bereiche nicht verformt werden. Wenn die Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b in einem Lösungsmittel gelöst wird, und an dem löslichen Tintenkanalausbildungsbereich 50 durch Spin-Coaten, Roll-Coaten oder dergleichen ausgebildet wird, dann ist es anders gesagt erforderlich, ein Lösungsmittel zu verwenden, das den löslichen Tintenkanalausbildungsbereich 50 nicht löst.
Die Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b wird beschrieben. Als die Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b ist eine lichtempfindliche Lage vorzuziehen, da diese die Tintenausstoßöffnung in einfacher Weise durch Lithografie mit einer hohen Genauigkeit ausbilden kann. Für eine derartige lichtempfindliche Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b sind ein hoher mechanischer Widerstand als ein strukturelles Material, eine Haftung an dem Substrat 34, ein Tintenwiderstand und eine Auflösung zur Musterbildung des feinen Tintenausstoßöffnungsmusters erforderlich. Es wurde herausgefunden, dass ein durch Kation Polymer gehärtetes Material aus Epoxyd Kunstharz einen ausgezeichneten Widerstand, Haftung, Tintenwiderstand als strukturelles Material darstellt, und dass es eine ausgezeichnete Eigenschaft zur Musterbildung darstellt, falls das Epoxyd Kunstharz bei der Umgebungstemperatur fest ist.
Das durch das Kation Polymer gehärtete Material des Epoxyd Kunstharzes mit einer Vernetzungsdichte (hohes Tg), die größer ist als das Material, das mit einem üblichen sauren Anhydrid oder Amin gehärtet ist, stellt ausgezeichnete Eigenschaften als strukturelles Material dar. Die Verwendung des Epoxyd Kunstharzes, der bei der Umgebungstemperatur fest ist, ermöglicht es, die Diffusion der polymerisationsfördernden Spezies zu unterdrücken, die aus dem Kationspolymerisationsinitiator durch die optische Bestrahlung erzeugt werden, und um eine ausgezeichnete Mustergenauigkeit und -Form zu erhalten.
Bei dem Prozess zum Ausbilden einer beschichtenden Kunstharzlage auf der löslichen Kunstharzlage ist es vorzuziehen, dass Beschichtungskunstharz zu lösen, das bei der Umgebungstemperatur fest ist, und durch ein Spin-Coating-Verfahren auszubilden.
Die Verwendung des Spin-Coating-Verfahrens, das eine beschichtende Dünnfilmtechnik ist, ermöglicht es, die Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b gleichmäßig mit einer guten Genauigkeit auszubilden, um den Abstand (OH-Abstand) zwischen dem Tintenausstoßenergieerzeugungselement 31 und der Öffnung zu verkürzen, und um in einfacher Weise einen Ausstoß von kleinen Tropfen zu erreichen.
Wenn das vorstehend erwähnte, sogenannte lichtempfindliche Negativmaterial als ein Beschichtungskunstharz verwendet wird, dann tritt üblicherweise eine Reflexion von der Substratseite und eine Schlacke (Entwicklungsschlacke) auf. Bei der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Wirkung der Reflexion von dem Substrat vernachlässigt werden, da das Ausstoßöffnungsmuster an dem Tintenkanal ausgebildet wird, der aus einem löslichen Kunstharz besteht, und die während der Entwicklung erzeugte Schlacke hat keine nachteilige Wirkung, da sie während des Prozesses zum Herauswaschen des löslichen Kunstharzes abgehoben wird, wodurch der Tintenkanal ausgebildet wird, was nachfolgend beschrieben wird.
Feste Epoxyd Kunstharze, die für die vorliegende Erfindung verwendet werden, beinhalten jene Reaktionsprodukte aus Bisphenol A und Epichlorhydrin mit einem Molekulargewicht, das gleich oder größer als 900 ist, Reaktionsprodukte aus Bromo-Bisphenol A und Epichlorohydrin, Reaktionsprodukte aus Phenol Novolak oder O-Cresol Novolak und Epichlorohydrin, multisensitive Epoxyd Kunstharze mit Oxycyclohexane, wie dies in den japanischen Patentoffenlegungschriften JP-60-161973 (1985), JP-63-221121 (1988), JP-64-9216 (1989) und JP-2-140219 (1990) oder dergleichen offenbart ist; jedoch ist die vorliegende Erfindung offensichtlich nicht auf diese Zusammensetzungen beschränkt. Initiatoren für eine Lichtkationenpolymerisation zum Härten der Epoxyd Kunstharze beinhalten aromatische, jodierte Salze, aromatische Schwefelsalze (siehe J. POYMER SCI: Symposium No. 56, 383–395 (1976))) oder Sp-150, SP-170 oder dergleichen, die durch Asahi Denkakogyo Kabushikikaisha vermarktet werden.
Die vorstehend erwähnten Initiatoren für die Lichtkationenpolymerisation, die mit einem Reduktionsmittel und Wärme verwendet werden, können die Kationenpolymerisation beschleunigen (die Vernetzungsdichte wird erhöht, wenn dies mit der alleinigen Lichtkationenpolymerisation verglichen wird). Wenn jedoch die Initiatoren der Lichtkationenpolymerisation mit einem Reduktionsmittel verwendet werden, dann ist es erforderlich, ein Reduktionsmittel so auszuwählen, dass ein sogenanntes Redox-Initiatorsystem erhalten wird, das bei der Umgebungstemperatur nicht reagiert, und das bei oder über einer gewissen Temperatur reagiert (vorzugsweise bei oder über 60°C). Für derartige Reduktionsmittel sind Kupferzusammensetzungen und insbesondere Kupfertriflat (Kupfer (II) Trifluormethansulfonat) sehr geeignet. Daneben sind Reduktionsmittel wie z. B. Ascorbinsäure ebenfalls nützlich. Falls eine höhere Vernetzungsdichte (hohes Tg) für eine erhöhte Anzahl der Öffnungen (drucken mit hoher Geschwindigkeit), für eine Verwendung einer nicht neutralen Tinte (eine Verbesserung des Pigmentwasserwiderstandes) oder dergleichen erforderlich ist, dann kann zusätzlich die Vernetzungsdichte durch eine Nachverarbeitung erhöht werden, bei der die Beschichtungskunstharzlage unter Verwendung des vorstehend erwähnten Reduktionsmittels als ein Lösungsmittel nach dem Entwicklungsschritt der vorstehend erwähnten Beschichtungskunstharzlage eingetaucht und erwärmt, wie dies nachfolgend beschrieben ist.
Es ist möglich, herkömmliche Additive oder dergleichen zu der Zusammensetzung je nach Bedarf in geeigneter Weise zuzufügen. Für das Ausführungsbeispiel wird ein Plastifikator hinzugefügt, um das Elastizitätsmodul des Epoxyd Kunstharzes zu reduzieren, oder es wird ein Silan koppelndes Mittel hinzugefügt, um die Haftung an dem Substrat weiter zu erhöhen, oder dergleichen.
Als Nächstes wird eine Musterbelichtung durch eine Maske 60 bei der lichtempfindlichen Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b durchgeführt, die aus den Zusammensetzungen besteht, wie dies in der 55 gezeigt ist. Die lichtempfindliche Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b ist ein Negativ, wobei der Abschnitt, der die Tintenausstoßöffnung bilden soll, mit einer Maske abgedeckt wird (obwohl dies nicht gezeigt ist, werden Abschnitte ebenfalls maskiert, die elektrisch zu verbinden sind).
Die Musterbelichtung wurde in geeigneter Weise aus tiefen UV-Licht, einem Elektronenstrahl, Röntgen oder dergleichen gemäß dem lichtempfindlichen Bereich des zu verwendenden Initiators der Lichtkationenpolymerisation ausgewählt.
Diese Prozesse bis zu dieser Stufe können allesamt unter Verwendung der herkömmlichen Lithographietechnik registriert werden, was es ermöglicht, die Genauigkeit weit zu erhöhen, wenn dies mit dem Verfahren verglichen wird, das aus dem separaten Vorbereiten der Öffnungsplatte und dem Aufbringen dieser Platte auf das Substrat besteht. Die lichtempfindliche Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b kann nach einer derartigen Musterbelichtung wärmebehandelt werden, um die Reaktion je nach Bedarf zu beschleunigen. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ermöglicht es die lichtempfindliche Beschichtungskunstharzlage, die aus einem Epoxyd Kunstharz besteht, das bei der Umgebungstemperatur fest ist, die Diffusion der Spezien der Initiierung der Polymerisation zu unterdrücken, die durch die optische Bestrahlung erzeugt werden, und eine ausgezeichnete Mustergenauigkeit und -Form zu erhalten.
Als Nächstes wird die lichtempfindliche Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b, die mit dem Muster belichtet ist, unter Verwendung eines geeigneten Lösemittels entwickelt, um den Ausstoßöffnungsabschnitt 40 auszubilden, wie dieser in der 56 gezeigt ist. Wenn eine nicht belichtete lichtempfindliche Beschichtungskunstharzlage entwickelt wird, dann ist es auch möglich, einen löslichen Tintenkanalausbildungsbereich 50 zu entwickeln, der den Tintenkanal ausbildet. Im Allgemeinen ist es jedoch auch möglich, den Tintenkanalausbildungsbereich 50 zu belassen, der den Tintenkanal 38 ausbildet (der Tintenkanalausbildungsbereich 50, der in der Flüssigkeitskammer verbleibt, verhindert das Eintreten von Schnittabfall), indem wahlweise nur die lichtempfindliche Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b entwickelt wird, wie dies in der 36 gezeigt ist, und den Tintenkanalausbildungsbereich 50 nach dem Schneidprozess zu entwickeln, und zwar als eine Gegenmaßnahme hinsichtlich des Schnittabfalles (siehe 57), da eine Vielzahl Köpfe mit identischen oder unterschiedlichen Modi an dem Substrat 34 angeordnet sind und als ein Tintenstrahlflüssigkeitsausstoßkopf nach dem Schneidprozess verwendet werden. In diesem Fall wird die Schlacke (Entwicklerschlacke), die durch die Entwicklung der lichtempfindlichen Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b erzeugt wird, mit dem löslichen Tintenkanalausbildungsbereich 50 eludiert, wodurch keine Schlacke in der Düse verbleibt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wenn es erforderlich ist, die Vernetzungsdichte zu erhöhen, wird die lichtempfindliche Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b, an der der Tintenkanal 38 und der Ausstoßöffnungsabschnitt 40 ausgebildet sind, in eine Lösung eingetaucht, die ein Reduktionsmittel enthält, und sie wird erwärmt, um ihre spätere Härtung zu erreichen. Dies ermöglicht eine weitere Erhöhung der Vernetzungsdichte der lichtempfindlichen Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b, und die Haftung an dem Substrat und der Tintenwiderstand wird äußerst gut. Offensichtlich kann dieses Eintauchen in eine kupferionenhaltige Lösung und der Erwärmungsprozess auch unmittelbar nach der Musterbelichtung der lichtempfindlichen Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b durchgeführt werden, und sie kann entwickelt werden, um den Ausstoßöffnungsabschnitt 40 auszubilden, und danach kann der lösliche Tintenkanalausbildungsbereich 50 eludiert werden. Alternativ kann bei diesem Eintauch- und Erwärmungsprozess das Eintauchen und Erwärmen durchgeführt werden, oder die Wärmebehandlung kann nach dem Eintauchen durchgeführt werden.
Hinsichtlich der Reduktionsmittel ist jegliche Substanz mit einer Reduktionsfunktion nützlich, insbesondere jedoch kupferionenhaltige Zusammensetzungen wie z. B. Kupfertriflat, Kupferacetat und Kupferbenzoat sind wirksam. Von den Zusammensetzungen stellt das Kupfertriflat eine besonders gute Wirkung dar. Außer als bei den vorstehend beschriebenen ist außerdem Ascorbinsäure nützlich.
Mit dem so ausgebildeten Tintenkanal und dem Substrat, an dem der Tintenkanal ausgebildet ist, werden ein Tintenzuführungselement 70 und elektrische Verbindungen (nicht gezeigt) zum Antreiben der Tintenausstoßenergieerzeugungselemente 31 verbunden, um den Tintenstrahlflüssigkeitsausstoßkopf auszubilden (siehe 58).
Obwohl der Ausstoßöffnungsabschnitt 40 durch Lithographie bei diesem Ausführungsbeispiel bei der Herstellung ausgebildet wird, ist die vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern der Ausstoßöffnungsabschnitt 40 kann auch durch Sauerstoffplasmatrockenätzen ausgebildet werden, indem die Masken ausgetauscht werden. Wenn der Ausstoßöffnungsabschnitt 40 durch Trockenätzen ausgebildet wird, ist es möglich, einen sehr genauen und zuverlässigen Kopf vorzusehen, da das Substrat, das durch den Tintenkanalausbildungsbereich geschützt ist, durch das Plasma nicht beschädigt werden würde. Wenn der Ausstoßöffnungsabschnitt 40 durch Trockenätzen oder dergleichen ausgebildet wird, dann kann zusätzlich zu der lichtempfindlichen Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b eine durch Wärme aushärtende Lage angewendet werden.
Da jedoch der Druckkopf von diesem Ausführungsbeispiel durch die Herstellungsprozesse hergestellt wird, die in den 53 bis 58 gezeigt sind, kann ein Ausstoßöffnungsabschnitt mit einer Vielzahl Nuten, die die vorstehend erwähnten kleinen abgestuften Flächen R₁ und R₂ sowie einen kleinen Vorsprungsbereich 42 aufweisen, in einfacher Weise ausgebildet werden, wie dies in der Zeichnung der 30 der Ausstoßöffnungsfläche sowie in der 31 und im Querschnitt Y-Y in der 30 gezeigt ist. Die Nut und der Bereich können in einfacher Weise durch die Musterbelichtung ausgebildet werden, wie dies in der 55 gezeigt ist, und durch die Entwicklung, die in der 56 gezeigt ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsprozess wird erachtet, den kleinen Vorsprungsbereich während des Prozesses zum Ausbilden der vorstehend erwähnten Ausstoßöffnung auszubilden, wenn ein Teil von diesen Kunstharzen miteinander verschweißt wird, und zwar in dem Schnittstellenbereich des Materials des Tintenkanalausbildungsbereiches 50 und der Ausstoßöffnungsplattenausbildungslage 35b, die die Öffnungsplatte ausbildet.
Wie dies in der 31 gezeigt ist, haben im Querschnitt Y-Y (ein Querschnitt in einer Ebene, die durch den gegenüberliegenden konvexen Bereich 32a der Ausstoßöffnung hindurch tritt) der 30 die Spitze 41a und die Basis 41b, die die Nut 41 bilden, jeweils eine Schräge 44a und 44b in der Dickenrichtung der Öffnungsplatte, und der Öffnungsbereich in dem Ausstoßöffnungsabschnitt ist geringfügig größer an der Seite des Substrates 34. (Die durchgezogene Linie in der Zeichnung gibt den konvexen Bereich 32a (Nutenbasis 41b) an, während die gestrichelte Linie in der Zeichnung den konkaven Bereich 32b (Nutspitze 41a) angibt). Die Schrägen 44a, 44b und der kleine Vorsprungsbereich 42 definieren einen Tintenrückhaltebereich K in der Nut, um die Tinte vorübergehend zurückzuhalten. Diese Schrägen 44a, 44b werden auch bei dem vorstehend beschriebenen Ausstoßöffnungsprozess ausgebildet.
Der konvexe Bereich 32a und der konkave Bereich 32b von diesem Ausführungsbeispiel bilden jeweils die kleinen abgestuften Flächen R₁ und R₂ in der Richtung, die jeweils in der 30 gezeigt ist, aber sie bilden auch jeweils die kleinen abgestuften Flächen R₃ und R₄ in dem Querschnitt, der in der 31 gezeigt ist. Wie dies in der perspektivischen Ansicht der 29 klar gezeigt ist, ist in der Fläche, die die Ausstoßöffnung 32 ausbildet, der Bereich, der den konvexen Bereich 32a ausbildet, relativ konvex hinsichtlich der Flüssigkeitsausstoßrichtung bezüglich des Bereiches, der den konkaven Bereich 32b ausbildet. In dem Querschnitt, der in der 31 gezeigt ist, ist nämlich ein kleiner Aussparungsbereich 44 radial von der Spitze 41a der Nut ausgebildet, die folglich durch den konkaven Bereich 32b ausgebildet ist, obwohl jeder konvexe Bereich 32a und jeder konkave Bereich 32b mit einem kleinen geneigten Bereich 43a, 43b versehen ist, und zwar radial von der Ausstoßöffnungsmitte, da die Neigungen der kleinen abgestuften Seiten unterschiedlich sind. Der Querschnitt des kleinen Aussparungsbereiches 44 ist ungefähr U-förmig. Sie werden gleichzeitig bei dem Prozess zum Ausbilden der Ausstoßöffnung ausgebildet (54 und 55). Falls an der Ausstoßöffnungsfläche 35a eine unregelmäßige Form vorhanden ist, dann kann die Nut als eine Form definiert werden, die ihre Dickenkomponente in der „Flüssigkeitsausstoßrichtung" durch einen Bereich aufweist, der örtlich von der Ausstoßöffnungsmitte entfernt ist, und zwei Bereiche, die örtlich nahe der Ausstoßöffnungsmitte angrenzend an diesem Bereich sind, und zwar in dem Vorsprung der Ausstoßöffnungsfläche an einer Vorsprungsebene, wobei die Ausstoßöffnungsfläche an der Ebene Z vorsteht, die mit der Ausstoßöffnungsfläche in Kontakt ist, wie dies in der 31 gezeigt ist.
Diese Formen von diesem Ausführungsbeispiel können in einfacher Weise durch das Herstellungsverfahren ausgebildet werden, das in dem vorstehend beschriebenen 53 bis 58 gezeigt ist. Trotz einer derart komplizierten Form ist eine Komposition, bei der die Spaltbarkeit der ausgestoßenen Flüssigkeit zu der Fläche, über der sich die Ausstoßöffnungsabschnittsnut erstreckt, relativ gut, wenn dies mit der Flüssigkeitsspaltbarkeit an der Seite verglichen wird, die die Ausstoßöffnung ausbildet, indem ein wasserabweisendes Finish auf die Ausstoßöffnungsfläche 35 im Voraus aufgebracht wird (z. B. das Aufbringen eines wasserabweisenden Mittels auf die Kunstharzlagenfläche nach der Ausbildung von dieser Kunstharzlage, die die Öffnungsplatte gemäß der 54 bildet), und zwar vor dem Ausstoßöffnungsausbildungsprozess (55 und 56).
Der Betrieb zum Ausstoßen der Flüssigkeit des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nun unter Verwendung der 32 bis 39 beschrieben. Die 32 bis 39 zeigen darstellende Ansichten zum chronologischen Darstellen des Betriebes zum Ausstoßen der Flüssigkeit in demselben Schnitt wie die 31. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Hauptflüssigkeitstropfenrichtung während des Ausstoßens auch durch die Vielzahl Nuten stabilisiert werden, die hinsichtlich der Ausstoßöffnungsmitte gestreut sind, und zwar während des Ausstoßens der Flüssigkeit bei der Blasenvolumenreduktionsstufe, nachdem diese zu ihrem maximalen Volumen angewachsen ist.
Infolge dessen kann ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit einer hohen Aufschlagsgenauigkeit vorgesehen werden, ohne dass die Ausstoßrichtung einen Schlupf aufweist. Zusätzlich kann ein Drucken mit einer hohen Geschwindigkeit und einer hohen Auflösung durch die Tatsache verwirklicht werden, dass das Ausstoßen trotz der Schäumänderung bei einer hohen Antriebsfrequenz stabilisiert werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann ebenfalls ein Zustand unterdrückt werden, bei dem Tropfen, die an der Ausstoßöffnungsfläche abgelagert sind, einen nicht beabsichtigten Nicht-Ausstoß verursachen, was nachfolgend beschrieben wird, und zwar wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, da es eine Erzeugung von Dampf während des Ausstoßens eines Topfens durch die Blasenverbindung mit der Atmosphäre verhindern kann, indem eine Flüssigkeit durch die Blasenverbindung mit der Atmosphäre bei dem ersten Mal bei der Blasenvolumenreduktionsstufe ausgestoßen wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wirkt die Kapillarkraft sicher, wodurch es möglich ist, die Hauptflüssigkeitstropfenausstoßrichtung bei dem Flüssigkeitsausstoßschritt zu stabilisieren, wie dies in den 37 und 38 gezeigt ist, da ein Tintenrückhaltebereich K in dem Nutenbereich angeordnet ist. Bei dem Ausstoßsystem zum Ausstoßen einer Flüssigkeit durch die Blasenverbindung mit der Atmosphäre bei dem ersten Mal bei der Blasenvolumenreduktionsstufe wird außerdem verhindert, dass die Tinte in der Nut nach der Verbindung durch die Blase umschlossen wird, und zwar durch die Kapillarkraft, die während der Blasenverbindung mit der Atmosphäre wirkt. Es wird auch verhindert, dass Tinte die Blase umschließt, wie dies nachfolgend beschrieben wird, und zwar durch die Ablagerung von zumindest einer Spitze der vielen Nutspitzen in der Richtung zu der Ecke der Blasenerzeugungskammer als ein Volumen, das durch Wandflächen umschlossen ist, die die Kanalseitenwände bilden.
Die 40 bis 45 zeigen darstellende Ansichten zum chronologischen Darstellen der Tintennachfüllzustände nach dem Betrieb zum Ausstoßen der Flüssigkeit. In den 40 bis 45 sind Querschnitte entlang des gleichen Schnittes wie in den 32 bis 39 gezeigt.
Die 40 zeigt den Zustand 10 μs nach der Erzeugung der membranförmigen Blase an der Heizvorrichtung, und die folgenden Zeichnungen zeigen den Zustand jeweils 10 μs nach der 45. Gemäß der 40 wird der Flüssigkeitskanal 38 mit Tinte I aus dem Tintenzuführungsanschluss (nicht gezeigt) versorgt, aber ihr Meniskus M ist in dem Tintenkanal ausgebildet. Dabei wird die Tinte I_d durch den Tintenrückhaltebereich K zurückgehalten, während die Tinte I_e in der Ecke der Blasenerzeugungskammer 37 verbleibt. Gemäß den 41 und 42 bewegt sich der Meniskus der Tinte I zu der Ausstoßöffnung, aber er bleibt weiterhin in dem Flüssigkeitskanal 38. Tinte I_e in der Ecke ist mit der Tinte I_d in dem Tintenrückhaltebereich K in Verbindung und vermehrt sich zu aufnehmender Tinte nahe der Ecke (Tinte, die von dem Seitenbereich passiert, ist nicht gezeigt). Gemäß der 42 ist Tinte I_d in dem Tintenrückhaltebereich K an der Seite des Flüssigkeitskanales mit der Tinte I in dem Flüssigkeitskanal in Verbindung. Wie dies in den 43 bis 45 gezeigt ist, gelangt danach die Tinte in dem Flüssigkeitskanal mit der Tinte I_d in dem Tintenrückhaltebereich K und mit der Tinte I_e in der Ecke in Verbindung, um einen Meniskus M an der Ausstoßöffnung auszubilden. Da bei diesem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl Nuten angeordnet ist, wird die Kapillarkraft durch die Infiltration der Tinte I aus dem Flüssigkeitskanal in die Nuten erzeugt, und außerdem während der Erzeugung des Meniskus M an der Ausstoßöffnung (siehe 43 bis 45), wobei die Kapillarkraft der Nuten die Erzeugung des Meniskus M an der Ausstoßöffnung beschleunigen kann. Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Tinte I_e vor dem Tintenrückhaltebereich K des Nutenbereiches zurückgehalten wird, gelangt die Tinte I_e in den Nuten mit der Tinte I in dem Flüssigkeitskanal in einfacher Weise in Verbindung, was eine sichere Beschleunigung der Erzeugung des Meniskus ermöglicht.
Um eine derartige Beschleunigung beim Nachfüllen zu gewährleisten, ist es vorzuziehen, jede Nut, die sich in der Flüssigkeitsausstoßrichtung erstreckt, so anzuordnen, dass ihre Spitze in der Richtung zu der Flüssigkeitskammer (Tintenzuführungsanschluss) ist. Als die vorstehend erwähnte Ungleichmäßigkeit der Ausstoßöffnungsfläche sind nämlich eine Vielzahl kleine Aussparungsbereiche an dem Außenumfang der Ausstoßöffnung verteilt, auch wenn die Ausstoßöffnungsfläche geringfügig schräg zu dem Substrat bei dem Herstellungszustand ausgebildet wurde, wobei diese Wirkung durch das Vorhandensein einer Vielzahl kleiner Unregelmäßigkeiten an dem Ausstoßöffnungsaußenumfang abgeschwächt werden kann, und ein im Wesentlichen gleichmäßiger Meniskus kann an dem Ausstoßöffnungsabschnitt ausgebildet werden. Anders gesagt, falls die Höhe von der Substratfläche geringfügig unterschiedlich bei α und β in dem Schnitt sind, der in der 41 gezeigt ist, wenn die Außenumfangsform der Ausstoßöffnung rund ist und keine der vorstehend erwähnten Unregelmäßigkeiten aufweist, dann wird die Erzeugung des Meniskus durch die Höhendifferenz bei α und β stark beeinflusst, und in Folge dessen wird die Flüssigkeitstropfenausstoßrichtung hinsichtlich des Substrates geneigt. Für die Form gemäß diesem Ausführungsbeispiel absorbieren die kleinen Aussparungsbereiche 44 mit dem ungefähr U-förmigen Querschnitt die Höhendifferenz von dem Substrat bei α und β. Auch wenn der Kopf eine derartige Herstellungsänderung aufweist, wird die Erzeugung des Meniskus folglich nicht von einem normalen Kopf anders sein, wodurch infolge dessen die Neigung der Tropfenausstoßrichtung hinsichtlich des Substrates unterdrückt werden kann. Die Verteilungsanordnung der vielen kleinen Unregelmäßigkeiten um den Außenumfang der Ausstoßöffnung hat eine Wirkung zum Abschwächen des Einflusses der Höhendifferenz der Ausstoßöffnung bei der Herstellungsstufe hinsichtlich des Ausstoßens.
Die Verhinderung des nicht beabsichtigten Nicht-Ausstoßes bei diesem Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf die 46 bis 52 beschrieben.
Die 46 bis 50 zeigen schematische Querschnitte zum chronologischen Darstellen der Bewegung der Tinte E, die an der Ausstoßöffnungsfläche während des Nachfüllens der Tinte I abgelagert wird. Gemäß der 46, die den Zustand nach dem Ausstoßen der Flüssigkeit zeigt, wird der Flüssigkeitskanal 38 mit Tinte I von dem Tintenzuführungsanschluss (nicht gezeigt) versorgt, aber deren Meniskus wird in dem Tintenkanal ausgebildet. Dabei wird die Tinte I_d durch den Tintenrückhaltebereich K zurückgehalten, während die Tinte I_e in der Ecke der Blasenerzeugungskammer 37 verbleibt.
Wenn gemäß der 46 die freie Tinte E eine Tendenz hat, die Ausstoßöffnung aus irgendeinen Grund zu behindern, dann gelangt sie zunächst mit der Tinte I_d in dem Tintenrückhaltebereich K in Verbindung, wie dies in der 47 gezeigt ist. Die Tinte I gelangt mit der Tinte I_d in dem Tintenrückhaltebereich K in Verbindung, um den Meniskus M einschließlich des Nutenbereiches auszubilden. Da die Ausstoßöffnungsfläche 35a ein wasserabweisendes Finish aufweist, ist die Spaltbarkeit an dem Ausstoßöffnungsabschnitt und an der Ausstoßöffnungsfläche unterschiedlich. Dies hat eine Wirkung zum Beschleunigen des Einfangens der Tinte E in die Nut 41.
Da die Tinte I_d in dem Tintenrückhaltebereich K zurückgehalten wird, gelangt die Tinte I_d in der Nut in einfacher Weise mit der Tinte E an der Ausstoßöffnungsfläche in Verbindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die kleinen abgestuften Flächen R₃ und R₄, die in den 29 und 31 gezeigt sind, die kleinen geneigten Flächen 43a, 43b, die zum Absenken der Ausstoßöffnungsseite ausgebildet sind, und die kleinen Aussparungsbereiche 44, die dazu ausgebildet sind, dass die Höhe der Nutzspitze relativ niedriger als die Basis ist, eine synergetische Funktion als eine Beschleunigungsstruktur jeweils zum Versetzen der freien Tinte in die Nut. Daher bewegt sich die Tinte E in einfacher Weise in die Nut, wenn dies mit einem Fall des ersten Ausführungsbeispieles ohne eine derartige Komposition verglichen wird.
Danach bewegt sich die freie Tinte, die in die Nut infiltriert wird, desweiteren zur Seite des Flüssigkeitskanales, indem sie mit der Tinte I_e oder dergleichen in der Blasenerzeugungskammer in Verbindung gelangt, wie dies in den 48 und 50 gezeigt ist. Wie dies in der 50 gezeigt ist, gelangt die freie Tinte E dann mit der Tinte I in Verbindung, und sie wird in den Ausstoßöffnungsabschnitt eingelassen, ohne dass die Ausstoßöffnung behindert wird.
Gemäß der Zeit zum Nachfüllen der Tinte in den Flüssigkeitskanal kann die freie Tinte E in den Ausstoßöffnungsabschnitt eingelassen werden, indem sie nur mit der Tinte I_e in der Blasenerzeugungskammer in Verbindung gelangt, wie dies in der 52 gezeigt ist. Da in diesem Fall die Ausstoßöffnung nicht durch die freie Tinte behindert wird, kann ebenfalls ein nicht beabsichtigter Nicht-Ausstoß vermieden werden.
In beiden Fällen wird Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskanal (einschließlich der Blasenerzeugungskammer) in die Nut gesaugt, und anderseits wird Flüssigkeit, die an der Ausstoßöffnungsfläche abgelagert ist, in die Nut eingelassen, und dann gelangt sie mit der Nut in Kontakt, wobei sich die Flüssigkeit, die an der Ausstoßöffnungsfläche abgelagert ist, in den Ausstoßöffnungsabschnitt bewegt, und wobei verhindert wird, dass Flüssigkeit, die an der Ausstoßöffnungsfläche abgelagert ist, die Ausstoßöffnung behindert.
Durch Aufbauen der gewünschten Kapillarkraft mittels des Nutenbereiches wird verhindert, dass ein Tropfen, der an der Seite haftet, die die Ausstoßöffnung bildet, die Ausstoßöffnung behindert. Anders gesagt wird diese gewünschte Kapillarkraft als eine Kapillarkraft eingestellt, die größer ist als die Haftung, und zwar aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die an der Ausstoßöffnungsfläche haftet. Gemäß dem Experiment der Erfinder ist der Nutöffnungsbereich genauer gesagt vorzugsweise gleich oder kleiner als 30 μm² pro Einheit, und die Nutlänge ist gleich oder größer als 7 μm.
Die Wirkung des nicht beabsichtigten Nicht-Ausstoßes wird nicht durch die Form der Blasenerzeugungskammer des zweiten Ausführungsbeispieles beschränkt, aber ein beliebiger Tintenstrahldruckkopf der mit der Atmosphäre während des Ausstoßens in Verbindung ist, ist unabhängig von der Konfiguration der Blasenerzeugungskammer wirksam. Angesichts der Wirkung zum Stabilisieren der Ausstoßrichtung ist irgendein System zum Ausstoßen eines Tropfens während des Schäumschrittes wirksam, und zwar unabhängig von der Konfiguration der Blasenerzeugungskammer. Z. B. kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf der Konfiguration angewendet werden, die als Kantenschießer bezeichnet wird, wie dies in den 59 und 60 gezeigt ist. Die 59 zeigt einen Bereich des wesentlichen Abschnittes des Flüssigkeitsausstoßkopfes, und die 60 zeigt eine schematische, darstellende Ansicht der Ausstoßöffnungsfläche. In der 59 bezeichnet ein Bezugszeichen 134 ein Substrat einschließlich einer Heizvorrichtung 131, und 135 bezeichnet eine obere Platte, die einen Ausstoßöffnungsabschnitt 140 ausbildet. Das Bezugszeichen 132 ist eine Ausstoßöffnung, und eine Vielzahl Nuten 141, die hinsichtlich der Ausstoßöffnungsmitte gestreut sind, wie dies in der 60 gezeigt ist, ist in dem Ausstoßöffnungsabschnitt 140 angeordnet. Das Bezugszeichen 138 bezeichnet einen Flüssigkeitskanal, 133 bezeichnet eine gemeinsame Flüssigkeitskammer, die mit einer Vielzahl Flüssigkeitskanäle 138 in Verbindung ist.
[Andere Ausführungsbeispiele]
Die vorliegende Erfindung erreicht eine unterschiedliche Wirkung, wenn sie auf einen Druckkopf oder auf ein Druckgerät angewendet wird, die eine Einrichtung zum Erzeugen von Wärmeenergie wie z. B. elektrothermische Wandler oder Laserstrahlen aufweisen, und die Änderungen der Tinte durch die Wärmeenergie bewirken, um so die Tinte auszustoßen. Dies ist dadurch begründet, dass ein derartiges System ein Drucken mit hoher Dichte und mit hoher Auflösung erreichen kann.
Eine übliche Struktur und eine Arbeitsprinzip davon ist in US-4 723 129 und US-4 740 796 offenbart, und es ist vorzuziehen, diese Basisprinzip zum Implementieren eines derartigen Systems zu verwenden. Auch wenn dieses System auf Tintenstrahldrucksysteme entweder der On-Demand-Bauart oder der kontinuierlichen Bauart angewendet werden kann, ist es insbesondere für das Gerät der On-Demand-Bauart geeignet. Dies ist dadurch begründet, dass das Gerät der On-Demand-Bauart elektrothermische Wandler aufweist, die jeweils an einem Blatt oder einem Flüssigkeitskanal angeordnet sind, der eine Flüssigkeit (Tinte) zurückhält, und das folgendermaßen arbeitet: Zunächst werden ein oder mehrere Antriebssignale auf die elektrothermischen Wandler aufgebracht, um eine Wärmeenergie entsprechend den Druckinformationen zu bewirken; zweitens wird durch die Wärmeenergie ein plötzlicher Temperaturanstieg induziert, der das Kernsieden überschreitet, um so das Filmsieden an Heizabschnitten des Druckkopfes zu bewirken; und drittens wachsen Blasen in der Flüssigkeit (Tinte) entsprechend den Antriebssignalen an. Durch Nutzen des Anwachsens und Kollabierens der Blasen wird die Tinte zumindest aus einer der Tintenausstoßöffnungen des Kopfes ausgestoßen, um einen oder mehrere Tintentropfen zu bilden. Das Antriebssignal in der Form eines Pulses ist vorzuziehen, da das Anwachsen und Kollabieren der Blasen sofort und in geeigneter Weise durch diese Form des Antriebssignals erreicht werden kann. Als eine Antriebssignal in der Form eines Pulses sind jene Ausstöße vorzuziehen, die in US-4 463 359 und US-4 345 262 offenbart sind. Zusätzlich ist es vorzuziehen, dass die Temperaturanstiegsrate der Heizabschnitte, wie sie in US-4 313 124 beschrieben sind, übernommen wird, um ein besseres Drucken zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung kann auch auf einen Druckkopf der sogenannten Vollzeilenbauart angewendet werden, dessen Länge gleich der maximalen Länge über einem Druckmedium ist. Ein derartiger Druckkopf kann aus einer Vielzahl Druckköpfe bestehen, die miteinander kombiniert sind, oder aus einem einstückig angeordneten Druckkopf.
Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auf einen Druckkopf der seriellen Bauart angewendet werden, der an der Hauptbaugruppe eines Druckgerätes befestigt ist.
Es ist weiter vorzuziehen, ein Wiederherstellungssystem oder ein vorläufiges Hilfssystem für einen Druckkopf als einen Bestandteil des Druckgerätes hinzuzufügen, da diese dazu dienen, dass die Wirkungen der vorliegenden Erfindung noch zuverlässiger sind. Beispiele des Wiederherstellungssystems sind eine Abdeckungseinrichtung und eine Reinigungseinrichtung für den Druckkopf und eine Druck- oder Saugeinrichtung für den Druckkopf. Beispiele des vorläufigen Hilfssystems sind eine vorläufige Heizeinrichtung, die elektrothermische Wandler oder eine Kombination von anderen Heizelementen und den elektrothermischen Wandlern nutzt, sowie eine Einrichtung zum Durchführen eines vorläufigen Tintenausstoßes unabhängig von dem Ausstoßen zum Drucken. Diese Systeme sind für ein zuverlässiges Drucken wirksam.
Die Anzahl und die Art der an ein Druckgerät anzubringenden Druckköpfe können ebenfalls geändert werden. Für das Ausführungsbeispiel kann nur ein Druckkopf entsprechend einer einzigen Farbtinte oder eine Vielzahl Druckköpfe entsprechend einer Vielzahl Tinten verwendet werden, die sich hinsichtlich der Farbe oder der Konzentration unterscheiden. Anders gesagt kann die vorliegende Erfindung in wirksamer Weise auf ein Gerät mit zumindest einem einfarbigen, mehrfarbigen oder Vollfarben-Modus angewendet werden. Hierbei führt der einfarbige Modus ein Drucken unter Verwendung nur einer Hauptfarbe wie z. B. Schwarz durch. Der Mehrfarbenmodus führt ein Drucken unter Verwendung von verschiedenen Farbtinten durch, und der Vollfarbenmodus führt ein Drucken durch Farbmischen durch. In diesem Fall ist es auch wirksam, auf einem Druckmedium durch eine spezielle Flüssigkeitsausstoßkopfbehandlungsflüssigkeit (Druckverbesserungsflüssigkeit) auszustoßen, um die Tintendruckbarkeit gemäß der Eigenschaft des Druckmediums oder des Druckmodus einzustellen.
Auch wenn bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen eine flüssige Tinte verwendet wird, können darüber hinaus Tinten verwendet werden, die dann flüssig sind, wenn das Drucksignal aufgebracht wird: Z. B. können Tinten verwendet werden, die bei einer Temperatur fest sind, die kleiner als die Raumtemperatur ist, und die bei der Raumtemperatur aufgeweicht oder verflüssigt werden. Dies ist dadurch begründet, dass bei dem Tintenstrahlsystem die Temperatur der Tinte im Allgemeinen in einem Bereich von 30°C bis 70°C eingestellt wird, so dass die Viskosität der Tinte auf einen derartigen Wert aufrecht erhalten wird, bei dem die Tinte zuverlässig ausgestoßen werden kann.
Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auf ein derartiges Gerät angewendet werden, bei dem die Tinte verflüssigt wird, direkt bevor sie durch die Wärmeenergie ausgestoßen wird, so dass die Tinte aus den Öffnungen in den flüssigen Zustand ausgestoßen wird, und dann beginnt sie sich beim Aufschlagen auf das Druckmedium zu verfestigen, wodurch die Verdampfung der Tinte verhindert wird: Die Tinte wird aus dem Festen zu dem flüssigen Zustand dadurch umgewandelt, dass die Wärmeenergie zwangsweise genutzt wird, die andernfalls den Temperaturanstieg verursachen würde; oder die Tinte, die dann trocken ist, wenn sie in der Luft ist, die sich als Reaktion auf die Wärmeenergie des Drucksignals verflüssigt. In derartigen Fällen kann die Tinte in Aussparungen oder Durchgangslöchern zurückgehalten werden, die in einem porösen Blatt ausgebildet sind, und zwar als eine Flüssigkeit oder als feste Substanzen, so dass die Tinte den elektrothermischen Wandlern zugewandt ist, wie dies in den japanischen Patentoffenlegungsschriften JP-54-56847 (1979) oder JP-60-71260 (1985) offenbart ist. Die vorliegenden Erfindung ist besonders wirksam, wenn sie das Filmsiedephänomen zum Ausstoßen der Tinte nutzt.
Darüber hinaus kann das Tintenstrahldruckgerät, das den Flüssigkeitsausstoßkopf der vorliegenden Erfindung verwendet, nicht nur als ein Bildabgabeendgerät einer Informationsverarbeitungsvorrichtung wie z. B. ein Computer verwendet werden, sondern auch als eine Abgabevorrichtung eines Kopierers einschließlich einer Lesevorrichtung, und als eine Abgabevorrichtung eines Faxgerätes mit einer Übertragungs- und Aufnahmefunktion. Druckmedium beinhalten Blätter oder Gewebe aus Papier oder Textil, plattenförmiges Holz, Kunststoff, Glas, Metall, sowie außerdem dreidimensionale Strukturen.

Claims

Flüssigkeitsausstoßkopf (100) mit: einem Ausstoßöffnungsabschnitt (40), der mit einer Ausstoßöffnung (32) zum Ausstoßen einer Flüssigkeit versehen ist; einem Flüssigkeitskanal (33, 37), der mit dem Ausstoßöffnungsabschnitt (40) in Verbindung ist und eine Flüssigkeit in den Ausstoßöffnungsabschnitt (40) einführt; einer Ausstoßenergieerzeugungseinrichtung (31), die an dem Flüssigkeitskanal (33, 37) angeordnet ist und zum Ausstoßen einer Flüssigkeit aus der Ausstoßöffnung (32) verwendet wird; und Nuten (41), die an dem Ausstoßöffnungsabschnitt (40) angeordnet sind und sich in der Flüssigkeitsausstoßrichtung erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass ein kleiner Vorsprungsbereich (42), der von der oberen Seite (41a) der Nut zu der Seite der Nutbasis (41b) vorsteht, an der Seite des Flüssigkeitskanals (33, 37) der jeweiligen Nuten (41) vorgesehen ist, und der Ausstoßöffnungsabschnitt (40) durch Ätzen ausgebildet ist.
Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (41) so abgeschrägt sind, dass sich die Öffnungsschnittfläche des Schnitts entlang der Seite mit der Ausstoßöffnung (32) von der Seite der Ausstoßöffnung (32) zu der Seite des Flüssigkeitskanals (33, 37) vergrößert.
Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Abschnitte (41a) und die Basen (41b) der Nuten (41) jeweils eine kleine gekrümmte Fläche (R₁, R₂) bilden.
Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Endbereich an der Seite der Ausstoßöffnung (32) der jeweiligen Nuten (41) die Fläche nahe dem oberen Abschnitt (41a) der Nut (41) bezüglich der Flüssigkeitsausstoßrichtung verglichen mit den anderen Flächen der Ausstoßöffnungsfläche (35a) konvex ist.
Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine wasserabweisende Lage an der Fläche eines Elementes (35) vorgesehen ist, das den Ausstoßöffnungsabschnitt (40) bildet, wobei die Ausstoßöffnung (32) durch Ätzen der wasserabweisenden Lage zusammen mit dem Element (35) ausgebildet ist, das den Ausstoßöffnungsabschnitt (40) bildet, und zwar gemäß der Konfiguration der Ausstoßöffnung (32).