DE60211773T2 - Ausstosskammerngeometrie in einem Tintenstrahldruckkopf - Google Patents

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DE60211773T2
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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf den Aufbau von Tintentropfenausstoßvorrichtungskomponenten von Druckköpfen, die beim Tintenstrahldrucken verwendet werden.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Ein Tintenstrahldrucker umfasst typischerweise eine oder mehrere Kassetten, die Tinte enthalten. Bei einigen Entwürfen weist die Kassette einzelne Reservoirs von mehr als einer Tintenfarbe auf. Jedes Reservoir ist über eine Leitung mit einem Druckkopf verbunden, der an dem Körper der Kassette befestigt ist. Das Reservoir kann durch die Kassette getragen werden oder in dem Drucker befestigt sein, und durch eine flexible Leitung mit der Kassette verbunden sein.
  • Der Druckkopf wird gesteuert zum Ausstoßen winziger Tintentröpfchen von dem Druckkopf auf ein Druckmedium, wie z. B. Papier, das durch den Drucker vorbewegt wird. Der Druckkopf wird normalerweise über die Breite des Papiers bewegt. Das Papier wird zwischen Druckkopfbewegungen, in einer Richtung parallel zu der Länge des Papiers vorbewegt. Der Ausstoß der Tropfen wird gesteuert, so dass die Tropfen erkennbare Bilder auf dem Papier bilden.
  • Die Tintentropfen werden ausgestoßen durch Düsen, die in einer Platte gebildet sind, die den Großteil des Druckkopfs bedeckt. Die Düsenplatte ist typischerweise auf einer Tintenbarriereschicht des Druckkopfs befestigt. Diese Barriereschicht ist geformt, um Tintenkammern zu definieren. Jede Kammer ist in fluidischer Kommunikation mit und benachbart zu einer oder mehreren Düsen, durch die Tinten tropfen von der Kammer ausgestoßen werden. Alternativ können die Barriereschicht und die Düsenplatte als einzelnes Bauglied konfiguriert sein, wie z. B. eine Schicht aus Polymermaterial, in der sowohl die Tintenkammern als auch die zugeordneten Düsen gebildet sind.
  • Tintentropfen werden von jeder Tintenkammer durch einen Wärmewandler ausgestoßen, der typischerweise einen Dünnfilmwiderstand umfasst. Der Widerstand wir auf einem isolierten Substrat getragen, wie z. B. einem herkömmlichen Siliziumchip, auf dem eine Isolierungsschicht aufgebracht wurde, wie z. B. Siliziumdioxid. Der Widerstand ist mit einer geeigneten Passivierungs- und Hohlraumschutzschichten bedeckt.
  • An dem Widerstand sind Leiterbahnen befestigt, so dass der Widerstand mit elektrischen Strompulsen selektiv getrieben (erwärmt) werden kann. Die Wärme von dem Widerstand reicht aus, um in jeder Tintenkammer eine Dampfblase zu bilden. Die schelle Ausdehnung der Blase treibt einen Tropfen durch die Düse benachbart zu der Tintenkammer.
  • Die Kammer wird nach jedem Tropfenausstoß mit Tinte nachgefüllt, die durch einen Kanal in die Kammer fließt, der mit der Leitung der Reservoirtinte verbindet. Die Komponenten des Druckkopfs (wie z. B. der Wärmewandler und die Tintenkammer) zum Ausstoßen von Tintentropfen werden häufig als Tropfenausstoßvorrichtungen bezeichnet. Die Aktion des Ausstoßens eines Tintentropfens wird manchmal als „Abfeuern" des Widerstands oder der Tropfenausstoßvorrichtung bezeichnet. Die Tintenkammern werden hierin nachfolgen als Abfeuerungskammern bezeichnet.
  • Die Dampfblase, die den Tropfen durch die Düse treibt, fällt nach jedem Abfeuern schnell zusammen. Dieses schnelle Zusammenbrechen kann als Folge des Hohlraums im Lauf der Zeit den Wärmewandler beschädigen. Der Hohlraum ist eine Dampf-Aussparung über dem Wärmewandler. Wenn die Tintenbla se bricht, bildet die Tinte Druckspitzen, die die Widerstandsoberfläche im Verlauf der Zeit erodieren. Als Folge kann der Widerstand kurzschließen. Um die Auswirkungen des Hohlraums zu begrenzen, wurden Abfeuerungskammern in der Vergangenheit mit Seitenwänden entworfen, die sicherstellen, dass der Fluss der Nachfülltinte in die Kammer etwas ungleichmäßig ist. Das heißt, der Fluss der Nachfülltinte ist auf eine oder zwei Richtungen beschränkt (im Gegensatz zum gleichmäßigen Fließen über den Widerstand von allen Seiten), so dass der Nachfülltintenfluss die zusammenfallbare Blase von der Mitte des Wärmewandlers wegbewegt.
  • Der Typ von Abfeuerungskammerkonfigurationen, der hier von Interesse ist, kann allgemein charakterisiert werden als „dreiseitige" Abfeuerungskammern, wobei die Nachfülltinte durch einen einzigen Eingang in die Abfeuerungskammer fließt. Das U.S.-Patent Nr. 4,794,410 beschreibt eine solche dreiseitige Konfiguration. Die Eigenschaften des Nachfülltintenflusses in herkömmlichen dreiseitigen Entwürfen ist derart, dass das die zusammenfallbare Dampfblase von der Mitte des Widerstands geschoben wird und gegen die hinteren Ecken der Abfeuerungskammern gedrückt wird, während das Zusammenfallen der Blase abgeschlossen wird. Diese Konfiguration ist sinnvoll zum Erweitern der Lebensdauer des Widerstands durch Schützen der Mitte des Wärmewandlers vor Hohlraumauswirkungen. Schäden an dem Widerstand können jedoch nach wie vor auftreten, da die Abschnitte der Abfeuerungskammerwände, wo das endgültige Zusammenfallen der Blase auftritt, entworfen sind, um sehr nahe zu dem Wärmewandler zu liegen.
  • Die EP-A-921,001 beschreibt einen Tintenstrahldruckkopf, der elektrothermische Elemente zum Erzeugen von Energie verwendet, die verwendet wird, um Tintentröpfchen zu entladen. Tintenentladetore sind über den elektrothermischen Elementen angeordnet, und die Tintenflusswege, die über die elektrothermischen Elemente verlaufen, kommunizieren mit den Tintenentladetoren. Die elektrothermischen Elemente sind in einer säulenförmigen Struktur auf einem Substrat angeordnet, auf dem auch eine Harzschicht vorgesehen ist, die eine Kammer definiert, die jedes der elektrothermischen Elemente umgibt. Tintenzuführtore sind in Kommunikation mit den Tintenflusswegen vorgesehen. Die Seitenwände der Kammer, die durch die Harzschicht definiert ist, divergieren von der Rückseite der Kammer benachbart zu dem elektrothermischen Element zu der Vorderseite der Kammer benachbart zu dem Tintenzuführtor, das sich über die volle Breite der Kammer erstreckt. Das Tintenzuführtor an der Vorderseite der Kammer ist durch einen Vorsprung in dem Tintenflussweg teilweise versperrt, um den Einfluss auf die Leistungsfähigkeit von Blasen zu reduzieren, die in dem Tintenflussweg gebildet werden.
  • Die US-5,455,613 beschreibt einen thermischen Tintenstrahldruckkopf, der ein Dünnfilmsubstrat mit einer Mehrzahl von polygonförmigen Dünnfilmwiderständen, eine Barriereschicht, die das Substrat überlagert und jeweilige Abfeuerungskammern umfasst, die in der Barriereschicht für jeden der Widerstände gebildet sind. Jede Abfeuerungskammer ist aus einer durchgehend gebogenen konkaven Wand gebildet, die Enden benachbart zu der Grenze des Widerstands aufweist, und die innerhalb der Grenze der Fläche liegt, die durch den Widerstand und einen 10 μm breiten Rand um den Widerstand definiert ist. Gemäß diesem Dokument erzeugt eine durchgehend gebogene konkave Abfeuerungskammerwand, die bezüglich der Geometrie des Heizwiderstands genau ausgerichtet ist, eine wesentliche Verbesserung bei der Gleichmäßigkeit und Einheitlichkeit von Tintentropfenvolumen, die von diesen Abfeuerungskammern und zugeordneten Durchlassöffnungen ausgestoßen werden. Dies wiederum führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Gesamtdruckqualität. Bisher unannehmbare Schwankungen bei der Größe der gedruckten Punkte und entsprechendem Tropfenvolumen werden Restluftblasen von dem verdampften Fluid zugeschrieben, das sich in rechteckigen Ecken und in Lücken zwischen den Barriere schichtwänden und Widerstandsrändern der Abfeuerungskammern sammelt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abfeuerungskammerkonfiguration für die Tropfenausstoßvorrichtungen von Tintenstrahldruckköpfen, die die Lebensdauer des Wärmewandlers erweitert, indem sie sicherstellt, dass das Zusammenfallen der Blase an einer Position auftritt, die von dem Wärmewandler gut beabstandet ist. Die Seitenwände der Abfeuerungskammer sind relativ zu dem Abfeuerungskammereingang auf eine Weise gebildet, so dass ein starker Strahl von einfließender Tinte vorgesehen ist, zum Bewegen der zusammenfallenden Dampfblase von der Mitte der Kammer und gegen eine gebogene Rückwand der Abfeuerungskammer.
  • Die gebogene Rückwand ist sehr nahe zu dem Wärmewandler. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel trifft die Nachfülltinte auf die Rückwand, teilt sich und wird umgeleitet weg von der Rückwand zu Aussparungen, die in der Vorderseite der Kammer definiert sind. Die Aussparungen sind entfernt von dem Wärmewandler. Als Folge drückt die Tinte die zusammenfallende (gespaltene) Blase in die Aussparungen, wo das endgültige Zusammenfallen entfernt von dem Wärmewandler auftritt.
  • Die Aussparungen in der Kammer sind an den Übergängen der Kammerseitenwände und Vorderteile der Kammerwand gebildet, die sich von jeder Seite des Eingangs erstrecken. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich gegenüberliegende Seitenwände der Abfeuerungskammer divergierend von der Rückwand entlang der gesamten Länge der Seitenwände, so dass der größte Abstand zwischen den Seitenwänden (somit die maximale Breite der Kammer) an dem Übergang jeder Seitenwand mit ihrem entsprechenden Vorderwandteil ist. Anders ausgedrückt, die Aussparungen befinden sich genau innerhalb und versetzt von dem Eingang, so dass der Nachfülltinteneinfluss die relativ ruhigen Aussparungen umgeht, um auf die gebogene Rückwand aufzutreffen, die den Fluss durch Bilden eines Wirbelstroms entlang den Seitenwänden zurück zu den Aussparungen umleitet.
  • Kurz gesagt, die Tintenkammerkonfiguration der vorliegenden Erfindung schafft eine relativ starken Nachfülltinteneinfluss zum Bewegen der zusammenfallbaren Blase weg von dem Widerstand, sowie entfernte (von dem Wärmewandler) relativ ruhige (aus einer Flussperspektive gesehen) Aussparungen zum Aufnehmen der Blase während ihrer Endstufe des Zusammenfallens, um zusätzliche Schäden an dem Wärmewandler zu vermeiden, die andernfalls auftreten könnten, falls das endgültige Zusammenfallen der Blase unmittelbar benachbart zu dem Widerstand aufgetreten ist.
  • Vorrichtungen und Verfahren zum Ausführen der Erfindung werden nachfolgend näher beschrieben. Andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlich bei der Durchsicht der folgenden Abschnitte dieser Beschreibung und der Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Tintenstrahldruckerkassette mit einem Druckkopf, der die Abfeuerungskammerkonfiguration der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • 2 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Abschnitts einer Druckkopftropfenausstoßvorrichtung zum Darstellen der Hauptkomponenten der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Draufsichtdiagramme eines bevorzugen Ausführungsbeispiels der Abfeuerungskammer der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine ähnliche Ansicht wie 3 zum Darstellen von Nachfülltintenfluss und Zusammenfallen der Blase, die in der Abfeuerungskammer der vorliegenden Erfindung stattfinden.
  • 5 ist eine Strichzeichnung, die die Form der Wände einer Abfeuerungskammer gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • 1 stellt eine Tintenstrahldruckerkassette 10 dar, (die invertiert zu ihrer normalen installierten Position in einem Drucker gezeigt ist), die einen Kunststoffkörper 12 umfasst, der ein Tintenreservoir definiert. Der Kassettenkörper 12 ist geformt, damit er eine sich nach unten ausdehnende Schnauze 14 aufweist. Ein Druckkopf 15 ist an der Unterseite der Schnauze 14 befestigt. Der freigelegte Abschnitt des Druckkopfs ist die Außenoberfläche einer rechteckigen Düsenplatte 16, die winzige Düsen 18 (in diesem Fall zwei Reihen von Düsen) umfasst, von denen Tintentropfen auf ein Druckmedium ausgestoßen werden, das durch den Drucker vorbewegt wird. Das Druckmedium bewegt sich sehr nahe zu und im Allgemeinen im Wesentlichen parallel zu der Düsenplatte 16 vor.
  • Eine dünne Schaltung 20 ist an dem Körper 12 der Kassette 10 befestigt, teilweise auf einer Seite 22 der Kassette benachbart zu der Schnauze 14. Die Schaltung erstreckt sich von der Seite 22 und biegt sich im Wesentlichen in einer senkrechten Richtung, um sich über den Großteil der Unterseite 24 der Schnauze 14 zu erstrecken. Die Schaltung bedeckt jedoch nicht die Düsenplatte 16. Die Schaltung 20 kann ein dünnes Polyimidmaterial sein, das Leiterbahnen trägt. Die Bahnen verbinden sich an einem Ende mit Kontaktanschlussflächen (nicht gezeigt) in dem Druckkopf 15, die nahe den langen Rändern der Düsenplatte 16 sind. Die anderen Enden der Bahnen enden in Kontaktanschlussflächen 26 auf der Schaltung, wobei die Anschlussflächen mit entsprechenden Anschlussflächen auf einem Wagen (nicht gezeigt) zusammenpassen.
  • Die Schaltung 20 trägt Steuersignale von einer mikroprozessorbasierten Druckersteuerung zu den einzelnen Komponenten in dem Druckkopf 15 (hauptsächlich die Wärmewandler), die den Tintentropfenausstoß durch die Düsen 18 der Düsenplatte 16 erzeugen.
  • Die stark vergrößerte Schnittansicht von 2 stellt perspektivisch eine einzelne Abfeuerungskammer und eine zugeordnete Düse eine Druckkopfs dar. Insbesondere umfasst der Druckkopf ein Substrat 32, wie z. B. einen herkömmlichen Siliziumchip, auf dem eine Isolationsschicht, wie z. B. Siliziumdioxid, aufgewachsen wurde.
  • Ein Dünnfilmwiderstand (oder Wärmewandler) 34 ist auf dem Substrat gebildet und ist mit geeigneten Passivierungs- und Hohlraum-Schutzschichten bedeckt, wie es in der Technik bekannt ist und beispielsweise in dem U.S.-Patent Nr. 4,719,477 beschrieben ist. Eine strukturierte Schicht aus elektrisch leitfähigem Material (nicht gezeigt) leitet die oben erwähnten Strompulse getrennt an den Widerstand 34 zum Erwärmen des Widerstands. Eine Abfeuerungskammer 36 umgibt den Widerstand 34 im Wesentlichen. Der Widerstand verdampft die Tinte in der Abfeuerungskammer 36.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Form jeder einzelnen Abfeuerungskammer 36 hauptsächlich unten durch den Widerstand und entlang den Seiten durch eine Barriereschicht 38 definiert. Die Barriereschicht 38 besteht aus einem photo empfindlichen Material, das auf das Druckkopfsubstrat 32 laminiert ist und dann belichtet, entwickelt und gehärtet wird. Die Barriereschicht definiert auch einen Tinteneinlasskanal 40 in jede Kammer durch eine Öffnung in einer der Wände der Barriereschicht. Jeder Kanal 40 verjüngt sich, um einen Klemmpunkt oder Eingang 44 zu bilden, durch den Tinte in die Kammer 36 fließt, wie es nachfolgend näher erörtert wird.
  • Tintentropfen werden durch eine Düse 18 (von denen eine abgeschnitten in 2 gezeigt ist) ausgestoßen, die in der oben erwähnten Düsenplatte 16 gebildet ist, die den Großteil des Druckkopfs 15 bedeckt. Die Düsenplatte 16 kann beispielsweise aus elektrochemisch abgeschiedenem Metall oder einem laserablatierten Polyimidmaterial oder jedem anderen geeigneten Material gebildet sein. Die Düsenplatte 16 ist mit der Barriereschicht 38 verbunden und ausgerichtet, so dass jede Abfeuerungskammer 36 fortlaufend ist mit und in fluidischer Kommunikation mit einer der Düsen 18, von der die Tintentropfen ausgestoßen werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Düse 18 direkt über und zentriert über ihrer zugeordneten Abfeuerungskammer 36.
  • Wenn die Tintenschicht, die den Widerstand 34 bedeckt, verdampft ist, zwingt die resultierende Ausdehnung dieses Fluids die restliche Tinte aus der Kammer in der Form eines Tropfens, der durch die benachbarte Düse 18 ausgestoßen wird.
  • Der Drucktropfen, der dem Abgang des abgefeuerten Tintentropfens und dem damit zusammenhängenden Zusammenfallen der Dampfblase zuzuschreiben ist, die denselben abgefeuert hat, zieht Nachfülltinte durch den Kanal 40 und in die Kammer 36. Bei dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel fließt Nachfülltinte (allgemein als Pfeil 50 dargestellt) von dem Kassettenreservoir durch einen Tintenzuführschlitz 52, der in dem Substrat 32 des Druckkopfs gebildet ist, und über einen Rand 54 des Zuführschlitzes in den Kanal 40.
  • 2 stellt eine beispielhafte Abfeuerungskammer 36 dar, die nahe zu dem Zuführschlitz 52 ist, der in der Mitte des Druckkopfsubstrats 32 gebildet ist. Die Abfeuerungskammern sind auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Zuführschlitzes 52 angeordnet, so dass sich die Kanäle aller Abfeuerungskammern des Druckkopfs zu dem zentralen Tintenzuführschlitz des Druckkopfs öffnen.
  • Bei anderen Ausführungsbeispielen fließt die Nachfülltinte über einen Seitenrand des Druckkopfs anstatt durch die Mitte des Druckkopfsubstrats 32. Die Kanäle der Kammern öffnen sich zu Seiten des Druckkopfs anstatt zu der Mitte (nicht gezeigt).
  • Die Nachfülltinte 50 fließt durch den Eingang 44 des Kanals auf seinem Weg zum Nachfüllen der Kammer 36. Wie es angemerkt wurde, ist die Abfeuerungskammerkonfiguration entworfen, um die Lebensdauer des Wärmewandlers 34 zu erweitern, durch Sicherstellen, dass das Zusammenfallen der Blase an einer Position auftritt, die gut beabstandet ist von dem Wärmewandler. Dies wird hauptsächlich erreicht durch Verwalten der Flusscharakteristika der Nachfülltinte. Die Einzelheiten der Kammerkonfiguration, um dies durchzuführen, werden nachfolgend mit Bezugnahme auf 3 bis 5 erklärt.
  • 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Figur ist eine Draufsicht einer einzelnen Tintentropfenausstoßvorrichtung eines Tintenstrahldruckkopfs. In dieser Ansicht ist die Düsenplatte entfernt, um die Konfiguration der darunter liegenden Abfeuerungskammer 36 (die durch die Wände der Barriereschicht oder des Barrierebauglieds 38 definiert ist), des Wärmewandlers 34 und des zugeordneten Kanals 40 zu zeigen. Insbesondere zeigt das Ausführungsbeispiel von 3 einen Teil des Druckkopfsubstrats 32, einschließlich des Rands 54, über den Nachfülltinte 50 zu jeder Kammer fließt, gefolgt von jeder Abfeuerung eines Tröpfchens über sofortige Ausdehnung einer Dampfblase, wie es oben erklärt ist.
  • Die Einflussrichtung von Nachfülltinte ist durch den Eingang 44 zu einer Mitte 35 des Wärmewandlers 34. Somit kann zu Ausrichtungszwecken eine Linie, die sich zwischen einer Mitte 45 des Eingangs 44 und der Mitte 35 des Wärmwandlers erstreckt, als eine Einflussrichtung betrachtet werden, die mit der Mitte eines Pfeils 50 (Tintenflussrichtung) in 3 ausgerichtet ist. Unmittelbar nachdem ein Tintentropfen abgefeuert wird, befindet sich die Dampfblase 45 (gestrichelte Linien in 3), die den Tröpfchenausstoß bewirkt hat, über der Mitte 35 des Wärmewandlers 34, und beginnt, zusammenzufallen, im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Einfluss der Nachfülltinte 50.
  • Die Abfeuerungskammer 36 weist eine Rückwand 60 und zwei gegenüberliegende Seitenwände 62 auf, die den Widerstand 34 umgeben. Die Rückwand 60 und die gegenüberliegenden Seitenwände 62 sind durch die Barriereschicht 38 gebildet. Die Rückwand 60 liegt dem Kammereingang 44 gegenüber. Die gegenüberliegenden Seitenwände 62 der Abfeuerungskammer 36 sind relativ zu dem Abfeuerungskammereingang 44 gebildet, so dass ein starker Strahl von Nachfülltinte vorgesehen ist, zum Bewegen der zusammenfallenden Dampfblase 55 von der Mitte der Kammer 36 und gegen die gebogene Rückwand 60 der Abfeuerungskammer. Genauer gesagt, die Rückwand 60 ist gebogen und liegt sehr nahe an dem hinteren Rand 70 des im Allgemeinen rechtwinkligen Wärmewandlers 34. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Rückwand 60 der Kammer 36 gebogen entlang einem Radius von etwa zweimal der Breite der Wärmwandlers 34 (dessen Breite beispielsweise etwa 12 μm sein kann), und innerhalb etwa 3 μm des hinteren Rands 70 beabstandet.
  • Wie es in 4 dargestellt ist, trifft der Einfluss von der Nachfülltinte 50, sobald er über der Mitte des Wärmewandlers ist, auf die gebogene Rückwand 60 und teilt sich dann in etwas, was als zwei Flusskomponenten 50A und 50B charakterisiert werden kann. Die zusammenfallende Dampfblase wird von der Rückwand 60 abgelenkt und in zwei Hauptkomponenten 55A, 55B zerlegt. Diese Blasenkomponenten werden durch die Nachfülltintenflusskomponenten 50A, 50B in zwei Aussparungen 66 gelenkt, die in der Kammer 36 durch die Barrierewände gebildet sind, wie es nachfolgend beschrieben wird.
  • Die Aussparungen 66 sind auf jeder Seite der Kammer benachbart zu dem Kanaleingang 44 angeordnet. Die Flusskomponenten 50A, 50B der Nachfülltinte (das heißt der Fluss, der im Wesentlichen umgelenkt wird weg von der Rückwand 60 der Kammer 36) stören den restlichen Einfluss 50 der Nachflusstinte nicht. Bei einem Ausführungsbeispiel bilden die Aussparungen eine Zone relativer Stagnation bezüglich des Flusses 50. Wie es aus 3 ersichtlich ist, sind die Aussparungen 66 genau innerhalb von jedem der beiden Teile 68 des Barrierebauglieds 38 angeordnet, die eine Vorderwand der Kammer 36 definieren. Diese Vorderwandteile 68 erstrecken sich von jeder Seite des Kanaleingangs 44 in die Kammer (3).
  • Somit ist von einer Flussperspektive aus klar, dass die Aussparungen 66 der Abfeuerungskammer 36 einen relativ ruhigen Abschnitt der Nachfüllkammer liefern, im Vergleich zu dem Nachfülltinteneinfluss 50, der sich durch den Eingang 44 zu dem Wärmewandler bewegt. Wenn daher die Nachfülltinte in die Kammer 36 eindringt, umgeht dieselbe im Wesentlichen die Aussparungen 66, wo die Dampfblasen die Endstufen des Zusammenfalls erleben.
  • Die Aussparungen 66 sind teilweise durch die Seitenwände 62 der Kammer 36 definiert. Insbesondere ist das Barrierebauglied 38 geformt, so dass die Kammerseitenwände divergie ren, während sie sich von den jeweiligen Übergängen (hintere Ecken 80) mit der Rückwand 60 erstrecken. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Divergieren fortlaufend, so dass sich an den vorderen Ecken 82 der Abfeuerungskammer (d. h. dem Übergang von einer der Seitenwände 62 mit dem benachbarten Vorderseitenteil 68) ein breitester Teil WC der Kammer 36 befindet, senkrecht zu der Nachfülltinteneinflussrichtung gemessen.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die maximale Kammerbreite mehr als 50 % größer als die Breite des Wärmewandlers (erneut senkrecht zu der Einflussrichtung 50 gemessen). Außerdem, wie es in 3 gezeigt ist, tritt der breiteste Teil der Kammer WC (somit die Position der Aussparungen) zwischen einer Vorderkante 74 des Wärmewandlers benachbart zu dem Eingang 44 und dem Eingang 44 der Kammer auf. Wie es in 4 gezeigt ist, trägt diese Position der Aussparungen 66 dazu bei, sicherzustellen, dass die letzten Stufen des Zusammenfallens der Blase weit entfernt von dem Wärmewandler auftreten. Anders ausgedrückt, die maximale Abfeuerungskammerbreite WC ist vorzugsweise mehr als 50 % größer als eine Breite WE des Eingangs 44, um dadurch Aussparungen 66 zu liefern, die ausreichend groß sind, um das Zusammenfallen der Blase aufzunehmen, ohne gleichzeitig den benachbarten Einfluss 50 der Nachfülltinte zu stören.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel sind die vorderen Ecken 82 und die hinteren Ecken 80 mit kleinen Radien (und nicht mit spitzen Winkeln) gebildet, um einen glatten Fluss der Nachfülltinte über diese Ecken sicherzustellen.
  • Die vorderen Wandteile 68 der Kammer verbinden die Seitenwände 62, um die vorderen Ecken 82 zu definieren und die Aussparungen 66 zu formen. Um die Aussparungen 66 am weitesten entfernt von dem Wärmewandler anzuordnen und eine Störung des Einflusses 50 zu vermeiden, wird ein Eintrittswinkel 90 (in 4 als Pfeil 90 gezeigt), der sich zwi schen den Vorderwandteilen 68 und einer Linie parallel zu der Einflussrichtung 50 befindet, so gewählt, dass er relativ groß ist. Der Eintrittswinkel 90 ist vorzugsweise mehr als 45° von parallel zu der Einflussrichtung 50. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Einflusswinkel 90 zwischen 45° und 90°.
  • Wenn der Eingangswinkel 90 zusammen mit dem Divergieren der Seitenwände 62 betrachtet wird, führt er zu einem relativ kleinen Eckenwinkel 92, der an dem Übergang jedes Vorderwandteils 68 und jeder Seitenwand 62 angeordnet ist (d. h. der Winkel der vorderen Ecke 82). Der Eckenwinkel ist in 4 bei 92 dargestellt (zu Klarheitszwecken außerhalb der Ecke) und ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weniger als 120°. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Winkel 92 größer als 90°.
  • 5 stellt eine einfache Strichzeichnung 100 dar, die den Umriss der Barrierebaugliedwände liefert, die die Abfeuerungskammer der vorliegenden Erfindung definiert, deren relative Abmessungen eben beschrieben wurden.
  • Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass es eine Vielzahl von Arten zum Bilden der Aussparungen gibt, wie es oben beschrieben ist, obwohl hier in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine bestimmte Abfeuerungskammergeometrie näher beschrieben wurde. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise eine Aussparung umfassen, die entfernt von dem Wärmewandler angeordnet ist, so dass das Zusammenfallen der Blase nicht über dem Wärmewandler auftritt. Solange wie das Zusammenfallen der Blase in einer Aussparung auftritt, die von dem Wärmewandler entfernt ist, wird der Wärmewandler aufgrund des Hohlraums nicht beschädigt werden. Die Aussparungen können irgendwo entlang den Seitenwänden der Kammer angeordnet sein. Die Rückwand ist geformt, um die Tintenblase zu der Aussparung/den Aussparungen zu lenken. Außerdem muss die Tintenkammernkonfiguration beispielsweise nicht um die Einflussrichtung herum symmetrisch sein. Das heißt, die Seitenwände und Aussparungen können um die Mittellinie der Kammer asymmetrisch angeordnet sein. Eine weitere solche asymmetrische Version kann nur eine Aussparung aufweisen, die teilweise durch eine Seitenwand definiert ist, die relativ zu dem Seitenrand des Wärmewandlers divergiert (mehr als die andere Seitenwand).
  • Nachdem hier bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wird somit davon ausgegangen, dass Fachleute auf diesem Gebiet innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung weitere Modifikationen an derselben durchführen.

Claims (9)

  1. Eine Tropfenausstoßvorrichtung für einen Tintenstrahldruckkopf, die folgende Merkmale umfasst: einen Wärmewandler (34); und ein Barrierebauglied (38) mit Wänden, die eine Abfeuerungskammer (36) definieren und den Wärmewandler im Wesentlichen umgeben, wobei die Wände gegenüberliegende Seitenwände (62), eine Vorderwand mit einem Eingang (44) in die Abfeuerungskammer und eine Rückwand (60) gegenüber der Vorderwand umfassen, wobei sich die gegenüberliegenden Seitenwände divergierend von der Rückwand zu der Vorderwand und entlang dem Wärmewandler erstrecken; und wobei sich jede Seitenwand (62) mit der Rückwand (60) verbindet, um eine hintere Ecke (80) zu definieren, und wobei die Vorderwand des Barrierebauglieds (38) zwei Vorderwandteile umfasst, wobei sich jedes der Vorderwandteile von dem Eingang (44) zu einer Verbindung mit einer der Seitenwände (62) erstreckt, um eine vordere Ecke (82) zu definieren, wobei eine der vorderen Ecke weiter von dem Wärmewandler (34) beabstandet ist, als jede hintere Ecke von dem Wärmewandler beabstandet ist.
  2. Die Tropfenausstoßvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der jede der vorderen Ecken (82) weiter von dem Wärmewandler (34) beabstandet ist als jede hintere Ecke (80) von dem Wärmewandler beabstandet ist.
  3. Die Tropfenausstoßvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Barrierewände, die zumindest eine der vorderen Ecken (82) definieren, an dieser vorderen Ecke (82) einen Winkel von weniger als 120 Grad bilden.
  4. Die Tropfenausstoßvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Eingang (44) eine Mitte (45) aufweist und der Wärmewandler (34) eine Mitte (35) aufweist, und wobei eine Linie zwischen diesen Mitten eine Einflussrichtung darstellt, und wobei die Vorderwandteile des Barrierebauglieds (38) mehr als 45 Grad von parallel zu der Einflussrichtung abgewinkelt sind.
  5. Die Tropfenausstoßvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Eingang (44) eine Mitte (45) aufweist und der Wärmewandler (34) eine Mitte (35) aufweist, und wobei eine Linie zwischen diesen Mitten eine Einflussrichtung darstellt, und wobei eine Abfeuerungskammerbreite entlang einer Linie gemessen wird, die senkrecht zu der Einflussrichtung ist, und wobei die maximale Abfeuerungskammerbreite zwischen dem Eingang und dem Wärmewandler auftritt.
  6. Die Tropfenausstoßvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der die maximale Abfeuerungskammerbreite mehr als 50 größer ist als die Breite des Wärmewandlers (34).
  7. Die Tropfenausstoßvorrichtung gemäß Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei der der Eingang (44) eine Breite aufweist, die in einer Richtung gemessen wird, die parallel zu der Breite der Kammer (36) ist, und wobei die maximale Abfeuerungskammerbreite mehr als 50 % größer ist als die Breite des Eingangs.
  8. Die Tropfenausstoßvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Tintenstrahldruckerkassette (10) umfasst, an der die Tropfenausstoßvorrichtung und der Druckkopf (15) befestigt sind.
  9. Die Tropfenausstoßvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest eine Aussparung (66) entlang den gegenüberliegenden Seitenwänden gebildet ist, und wobei die Rückwand gebogen ist, um eine Tintenblase weg von dem Wärmewandler und in die zumindest eine Aussparung zu richten.
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