DE69423584T2

DE69423584T2 - Flüssigkeitsstrahlkopf, Flüssigkeitsstrahlkopfkassette und Flüssigkeitsstrahlvorrichtung

Info

Publication number: DE69423584T2
Application number: DE69423584T
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Tamura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2014-12-22
Also published as: EP0659573B1; EP0659573A2; US5574488A; EP0659573A3; DE69423584D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsstrahlkopf, eine Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche und eine Flüssigkeitsstrahlvorrichtung. Ausführlicher bezieht sich die Erfindung auf einen Flüssigkeitsstrahlkopf, der durch Zusammenfügen eines Auslaßöffnungsbauglieds mit einer Elementgrundplatte, auf der Elemente zur Auslaßenergieerzeugung zum Auslassen von Flüssigkeit sind, ausgebildet ist, eine Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche und eine Flüssigkeitsstrahlvorrichtung, die einen derartigen Flüssigkeitsstrahlkopf verwenden.

Zugehöriger Stand der Technik

Als ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf wurde bisher unter anderem ein Kopf, der piezoelektrische Elemente als diejenigen einsetzt, die Auslaßenergie für Druckveränderungen in den Tintendurchlässen zum Auslassen von Tintentröpfchen unter Ausnutzung der Verformung der piezoelektrischen Elemente erzeugen, und ein Kopf verwendet, der Wärmeerzeugungselemente verwendet, die in Tintendurchlässen angeordnet sind, um durch rasches Erhitzen der Tinte Luftbläschen zum Auslassen von Tintentröpfchen zu erzeugen. Von diesen Köpfen kann der sogenannte "Bubble jet"- Aufzeichnungskopf (Bläschenstrahlaufzeichnungskopf), wobei Tinte ausgelassen wird, indem sie durch Verwendung von Elementen zur Wärmeerzeugung rasch erhitzt wird, einfach aufgebaut sein, um die Anordnung einer großen Anzahl von Düsen in einer hohen Dichte möglich zu machen. Daher ermöglicht dieses Verfahren vorteilhafterweise eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung in einer hohen Präzision.
Als ein Verfahren zur Herstellung des "Bubble jet"- Aufzeichnungskopfs, in dem viele Düsen einstückig ausgebildet sind, wird eine Heizplatte vorbereitet, indem eine dünn geschichtete Heizeinrichtung und ihre Verdrahtung auf der Oberfläche einer Platte aus Silikon oder dergleichen angeordnet werden, und sie als die Grundplatte verwendet wird, an die ein trockener Film gebonded ist. Dann wird nach Belichtung und Entwicklung eine aus Glas oder dergleichen angefertigte Deckplatte mit ihr zusammengefügt und die Auslaßöffnungseinheit durch Schneiden des so gefertigten einstückig ausbildeten Körpers hergestellt. Auch gibt es unter anderem ein Verfahren, in dem das Düsenmuster durch Verwendung eines lichtempfindlichen Harzes auf der Grundplatte ausgebildet wird. Nachdem er mit Harz bedeckt ist, wird der derart vorbereitete Körper so geschnitten, daß er die Auslaßöffnungseinheit ausbildet, und dann wird das lichtempfindliche Harz zur Ausbildung eines Kopfs entfernt. Weiterhin wird ein Verfahren eingesetzt, um ein Auslaßöffnungsbauglied, in dem eingekerbte Düsen und Auslaßöffnungen durch Harz ausgebildet sind, anzufertigen und dann dieses Bauglied anzupressen, so daß es in Kontakt mit einer Grundplatte ist, um den Kopf zu fertigen. Es findet breite Verwendung, da die Düsen einer komplizierten Konfiguration entsprechend diesem Verfahren mit niedrigeren Kosten gefertigt werden können. Das Verfahren ist beachtlich überlegen und geeignet für die Anwendung seiner Produktion in einem großen Umfang. Dieses Verfahren ist in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-192954 offenbart.
Als ein Aufbau zum Zuführen von Tinte an eine große Anzahl von Düsen sind zusätzlich zu dem Verfahren, bei dem die Tintenzufuhrbahnen für eine auf einer Grundplatte zusammen mit Düsen ausgebildete gemeinsame Flüssigkeitskammer angeordnet sind, Verfahren bekannt, in denen Tinte von hinter der Grundplatte durch Vorsehen von Durchgangslöchern für die Grundplatte zugeführt wird, oder in denen Tinte vom Endabschnitt der Grundplatte durch Anordnung von Einkerbungen für die Grundplatte oder einige andere zugeführt wird. Diese Verfahren sind in der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 3-10046, der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 2-26677 und der Japanischen Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 61- 166841 offenbart.
Für das Verfahren, der Herstellung eines Aufzeichnungskopfs durch Vorbereiten des Auslaßöffnungsbauglieds mit den aus Harz ausgebildeten eingekerbten Düsen und durch Anpressen, so daß er in Kontakt mit der Grundplatte zur Ausbildung des Kopfs ist, ist es wichtig, das Auslaßöffnungsbauglied so anzuordnen, daß es zuverlässig in engem Kontakt mit der Grundplatte ist. In der Beschreibung der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-192954 ist offenbart, daß das Auslaßöffnungsbauglied angepreßt wird, so daß es mit der Grundplatte in Kontakt ist, indem eine von oben zusammendrückende Feder verwendet wird. Dieses Verfahren macht einen engen Kontakt zuverlässig möglich, hat aber wegen der erforderlichen Anordnung einer Feder und anderen über dem Auslaßöffnungsbauglied eine Beschränkung der Konfiguration eines Aufzeichnungskopfs zur Folge.
Es ist zum Beispiel schwierig, dieses Verfahren für einen Aufzeichnungskopf in einer Bauart anzuwenden, bei der Tinte in der Oberflächenrichtungsseite der Grundplatte ausgelassen wird, anzuwenden. Falls sie angeordnet sein sollte, nur um das Auslaßöffnungsbauglied mit Auslaßöffnungen und Wänden zwischen benachbarten Düsen auf der Grundplatte zu montieren, neigt der zwischen den benachbarten Düsen ausgeübte Druck zum Entweichen, und nicht nur die Auslaßkraft ist geschwächt, sondern es tritt auch ein Hindernis infolge von Übersprechvorgängen auf. Es ist auch schwierig, sie durch Verwendung von Klebstoffen zu bonden, da Düsen äußerst klein sind. Falls eine Kontaktiereinrichtung wie zum Beispiel eine Feder über der Oberfläche des Auslaßöffnungsbauglieds angeordnet ist, ist die Qualität der Bildaufzeichnung herabgesetzt, weil es unmöglich ist, den Abstand zwischen den Auslaßöffnungen und einem Aufzeichnungsträger eng genug einzurichten, um ein aufgezeichnetes Bild einer guten Qualität zu erhalten.
Diese Erfindung ist zum Lösen dieser Probleme gestaltet. Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Flüssigkeitsstrahlkopf vorzusehen, für den das Auslaßöffnungsbauglied und die Grundplatte zuverlässig eng in Kontakt miteinander sein können, die Kopfkonfiguration flexibel angeordnet sein kann, und der Abstand zwischen den Auslaßöffnungen und einem Aufzeichnungsträger eng genug eingerichtet sein kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der grundsätzliche Aufbau eines Flüssigkeitsstrahlkopfs ist zum Lösen der oben beschriebenen Aufgabe mit einem Kopf mit einer Elementgrundplatte, auf der Elemente zur Auslaßenergieerzeugung angeordnet sind, um eine Flüssigkeit auszulassen, und einem eine Vielzahl von Auslaßöffnungen aufweisenden Auslaßöffnungsbauglied, das eine Vielzahl von Flüssigkeitsdurchlässen ausbildet, wenn es angepreßt ist, so daß es mit der Oberfläche der Elementgrundplatte auf der Seite in Kontakt ist, auf der die Elemente zur Auslaßenergieerzeugung angeordnet sind, und dann noch mit einer für das Auslaßöffnungsbauglied vorgesehenen Vorspanneinrichtung mit einer in Verlänge rung auf der der oben genannten Fläche entgegengesetzten Seite vorhandenen Verlängerung versehen, wobei die Vorspanneinrichtung so angeordnet ist, daß sie eine Vorspannkraft für eine solche Verlängerung gibt, daß das Auslaßöffnungsbauglied angepreßt wird, so daß es in engem Kontakt mit der oben genannten Oberfläche ist.
Auch ist der Grundsätzliche Aufbau einer Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche mit dem oben genannten Flüssigkeitsstrahlkopf und einem Flüssigkeitsbehälter zum Aufbewahren einer dem Flüssigkeitsstrahlkopf zuzuführenden Flüssigkeit versehen.
Auch ist der grundsätzliche Aufbau einer Flüssigkeitsstrahlvorrichtung mit dem oben genannten Flüssigkeitsstrahlkopf, einer Einrichtung zum Fördern eines Aufzeichnungsträgers oder einer Einrichtung zum Zuführen von Antriebssignalen zum Aufzeichnungskopf für dessen Antrieb.
Als Einrichtung zum Ziehen der oben genannten Verlängerung wird eine Blattfeder verwendet, um eine beständige Zugkraft vorzusehen, oder eine Kralleneinheit ist für die elastischen Verlängerungen des Auslaßöffnungsbauglieds vorgesehen, um möglich zu machen, daß das Auslaßöffnungsbauglied durch Verwendung der so angeordneten Kralleneinheit zuverlässig zur Grundplattenseite vorgespannt ist.
In einem Aufzeichnungskopf einer Bauart, bei der Tinte in der zur Oberfläche der Elementgrundplatte im wesentlichen rechtwinkligen Richtung ausgelassen wird, ist die oben genannte Verlängerung durch den auf der Grundplatte angeordneten Tintenzufuhrbahn vorgesehen, wodurch seine Verlängerung über die der Elementgrundplatte entgegengesetzte Seite hinaus ermöglicht wird.
In einem Aufzeichnungskopf einer Bauart, in der Tinte in der zur Oberfläche der Elementgrundplatte im wesentlichen parallelen Richtung ausgelassen wird, kann die oben genannte Verlängerung zur der Elementgrundplatte entgegengesetzte Seite im Endabschnitt der Grundplatte in der Tintenauslaßrichtung verlängert werden.
Für den Flüssigkeitskopf können Klebstoffe oder dergleichen nach Erfordernis auf den Flächen, anders als einer äußerst kleinen Fläche, auf denen die Düsenwände eng bei den Druckerzeugungseinrichtungen ausgebildet sind, um das Auslassen zu bewerkstelligen, verwendet werden, weil das Auslaßöffnungsbauglied zuverlässig in engem Kontakt mit der Grundplatte sein muß. Dies ist die einzige Fläche, auf der ein feiner Aufbau angeordnet ist, wodurch der enge Kontakt schwierig gemacht ist. Daher ist die Druckerzeugungseinrichtung erfindungsgemäß in einer dem Tintenzufuhreinlaß nahen Position oder dem Endabschnitt auf der Grundplatte angeordnet, während ein Teil des Auslaßöffnungsbauglieds auf die der Grundplatte entgegengesetzte Seite verlängert ist, und dann in den Tintenzufuhrbahn oder zum Endabschnitt der Grundplatte gezogen wird. Auf diese Weise wird ermöglicht, die Fläche, auf der der feiner Aufbau in engem Kontakt angeordnet ist, eben zu halten.
Erfindungsgemäß ist es auch durch Verwendung eines einfachen Aufbaus möglich das Auslaßöffnungsbauglied so anzuordnen, daß es in engem Kontakt ist, und, selbst wenn viele Düsen in einer hohen Dichte angeordnet sind, gibt es keine Möglichkeit, daß Druckentweichen zwischen den benachbarten Düsen herbeigeführt wird. Auch besteht kein Bedarf, irgendeine schwierige Arbeit auszuüben, die für die Anwendung von Klebstoffen oder dergleichen an den Abschnitten, an denen Düsen und anderer feiner Aufbau angeordnet sind, erfordert würde.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlkopf mit dem AuslaßÖffnungsbauglied und der Elementgrundplatte in engem Kontakt darstellt.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche mit einem zusammen mit dem Aufzeichnungskopf ausgebildeten Tintenbehälter darstellt.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der x-z-Ebene, die einen zusammengebauten Zustand des in Fig. 1 gezeigten Flüssigkeitsstrahlkopfs darstellt.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der y-z-Ebene, die den Düsenabschnitt des in Fig. 1 gezeigten Flüssigkeitsstrahlkopfs darstellt.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die ein im voraus gebogenes Auslaßöffnungsbauglied darstellt.
Die Fig. 6A und B sind Ansichten, die einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlkopf mit dem Auslaßöffnungsbauglied darstellen, das durch Vorsehen von Krallen für das Auslaßöffnungsbauglied in engem Kontakt mit der Grundplatte ist.
Fig. 6A ist eine perspektivische Ansicht, die das Auslaßöffnungsbauglied mit den Krallen darstellt, und
Fig. 6B ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand darstellt, in dem die Grundplatte auf einen Unterstützungsrahmen montiert ist.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang der y-z-Ebene, die den in den Fig. 6A und 6B gezeigten Flüssigkeits strahlkopf mit dem Auslaßöffnungsbauglied, dem Trägermaterial und dem Unterstützungsrahmen gekoppelt darstellt.
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlkopf darstellt.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht entlang der y-z-Ebene, die den in Fig. 8 gezeigten Flüssigkeitsstrahlkopf darstellt.
Fig. 10 ist eine Ansicht, die eine einen Flüssigkeitsstrahlkopf verwendende Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche erfindungsgemäß schematisch zeigt.
Fig. 11 ist eine Ansicht, die eine einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlkopf verwendende Flüssigkeitsstrahlvorrichtung schematisch zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Im folgenden wird bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen die ausführliche Beschreibung der Erfindung entsprechend den Ausführungsbeispielen gemacht.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 bis Fig. 5 stellen ein Beispiel eines Flüssigkeitsstrahlkopfs erfindungsgemäß dar.
Die Elementgrundplatte, die einen die Erfindung verkörpernden Flüssigkeitsstrahlkopf bildet, ist eine Elementgrundplatte mit den als Elemente zur Auslaßenergieerzeugung angeordneten Elementen zur Wärmeerzeugung auf ihrer Oberfläche. Der die Erfindung verkörpernde Kopf ist so angeordnet, daß er die Tinte, oder die Flüssigkeit, durch die Anwendung der durch die oben genannten Elemente zur Wärmeerzeugung erzeugten Wärme rasch erhitzt, folglich ein Filmsieden erzeugt, um die Flüssigkeit durch den Druck auszulassen, der von den so erzeugten Gasbläschen ausgeübt wird.
Die Auslaßrichtung von Tinte, oder der Flüssigkeit, ist im wesentlichen die Oberflächenrichtung der Elementgrundplatte (Richtung zur der Elementgrundplatte gegenüberliegenden Seite hin).
In Fig. 1 ist die Elementgrundplatte 1 durch ein Silikonwafer ausgebildet. Auf deren Oberfläche sind unter anderem wärmeerzeugungselemente 2 und die zum Antreiben der Wärmeerzeugungselemente angeordnete Verdrahtung ausgebildet. Zusätzlich sind Schieberegister, Transistoren und dergleichen auf der Elementgrundplatte zum Antreiben der Wärmeerzeugungselemente in Übereinstimmung mit Signalen eingebaut. Nach dem Schneiden der Elementgrundplatte in eine vorgegebene Abmessung wird darauf ein Tintenzufuhrdurchlaß 3 durch Anordnen eines durch Verwendung einer Schneidsäge vom Seitenende geschnittenen (abgeschnittenen) Abschnitts ausgebildet.
Es ist auch möglich, den Tintenzufuhrdurchlaß durch Anordnung eines Lochs auf der Elementgrundplatte auszubilden.
Das Auslaßöffnungsbauglied 4 mit einer Vielzahl von Auslaßöffnungen ist mit einem in Verlängerung vorhandenen Abschnitt 8 versehen. Daher ist seine Konfiguration leicht kompliziert, aber durch Verwendung von Harz ist seine Ausbildung einfach. Als Werkstoff für das Harz können Polyethersulfon, Polysulfon, Polyetheretherketon oder andere Werkstoffe mit einer guten Tintenbeständigkeit geeigneterweise verwendet werden. Das Auslaßöffnungsbauglied kann durch ein Spritzgießen ausgebildet sein. Ausführlich, müssen die Auslaßöffnungen jedoch in einer hohen Präzision fein gemacht sein. Daher kann es möglich sein, das Bauglied zuerst ohne irgendwelche Auslaßöffnungen durch das Spritzgießen auszubilden. Dann werden durch Verwendung eines Laserprozesses die Auslaßöffnungen ausgebildet, um diesem Erfordernis zu entsprechen.
Als ein Verfahren zur Herstellung des Auslaßöffnungsbauglieds kann auch ein Verfahren eingesetzt werden, es mit Nickel oder dergleichen durch Elektroformung auszubilden, aber verglichen mit dem oben beschriebenen Verfahren ist es nicht nur teuer, sondern seine Ertragsfähigkeit ist unterlegen. Weiterhin kann es möglich sein, nur einen Teil des Auslaßöffnungsbauglieds durch Elektroformung herzustellen, während der andere Teil durch Verwendung von Harz ausgebildet wird, wobei dann dieses Bauglied durch Klebebinden beider Teile gefertigt wird.
Der Mittelteil des Auslaßöffnungsbauglieds ist in Verlängerung nach unten hin, zur entgegengesetzten Seite der Oberfläche der Elementgrundplatte, an der die Elemente zur Auslaßenergieerzeugung so angeordnet sind, daß es den Tintenzufuhrdurchlaß durchdringt, vorhanden. Ein Durchgangsloch 7 ist an einem derart verlängerten Abschnitt angeordnet, daß das Durchtreten einer Blattfeder 6 ermöglicht wird.
Für die Blattfeder 6 ist die Verwendung von Phosphorbronze oder dergleichen mit einer durch Zugeben von Rostfrei-, Harz- und Korrosionshemmungsbehandlungen guten Tintenbeständigkeit vorzuziehen.
Als ein anderes Beispiel kann es möglich sein, eine Blattfeder aus Harz zusammen mit dem Auslaßöffnungsbauglied auszubilden. In diesem Fall besteht kein Bedarf an irgendeinem Loch für das Durchtreten der Blattfeder 6.
Der Hauptteil des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs wird vervollständigt, indem das Auslaßöffnungsbauglied, Elementgrundplatte und Blattfeder vereinigt werden. Hier ist es vorzuziehen, den Kontaktierabschnitt des Auslaßöffnungsbauglieds und der Elementgrundplatte durch Verwendung eines Dichtungsmittels 12 (Fig. 2 und Fig. 3) abzudichten, so daß es Tinte nicht gewährt ist, von ihrem Umfang zu entweichen.
Hinsichtlich dieses Hauptteils ist ein Hilfsmittel zum Zuführen von Tinte montiert, um Tinte von hinter der Elementgrundplatte zuzuführen. Dann wird der elektrische Zusammenbau gemacht, um einen Aufzeichnungskopf zu vervollständigen. Entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das Auslaßöffnungsbauglied die Wände darauf auch zur Ausbildung von Flüssigkeitsdurchlässen, die leitend mit den Auslaßöffnungen verbunden sind, angeordnet. Falls jedoch die Elementgrundplatte schon mit derartigen Wänden darauf versehen ist, besteht kein Bedarf, die Wände für das Auslaßöffnungsbauglied irgendwie vorzusehen. Fig. 2 zeigt einen Flüssigkeitsbehälter (einen Tintentank) 9, der zusammen mit dem Aufzeichnungskopf als Einrichtung zur Tintenzufuhr ausgebildet ist. Auch die elektrische Zusammenstellung ist durch automatisches Filmbonden (TAB) vorbereitet und so angeordnet, daß sie mit einem Druckerhauptkörper durch die Kontaktpunkte 11 der TAB-Tafel 10 Kontakt hat.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der in Fig. 1 gezeigte Flüssigkeitsstrahlkopf zusammenbaut ist. Fig. 3 ist ein Schnitt des in Fig. 1 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungskopfs entlang der x-y- Ebene. Das Interval zwischen Düsen 13 jeder Düsenfluchtlinie auf den linken und rechten Seiten ist das Doppelte einer vorgegebenen Aufzeichnungsdichte. Die Positionen der Düsenfluchtlinien auf den linken und rechten Seiten sind um 1/2 des Düsenintervals verschoben. Auf diese Weise ist es angeordnet, um einer gegebenen Aufzeich nungsdichte als ein Ganzes zu genügen. In Fig. 3 ist der Schnitt einer Düse auf der linken Seite gezeigt. In der Position der Düse auf der rechten Seite ist ein Schnitt des Wandabschnitts zwischen Düsen gezeigt. Auch ist zu bemerken, wie aus Fig. 3 deutlich wird, daß die Blattfeder 6 oder die Vorspanneinrichtung ihre Vorspannkraft auf die Verlängerung 8 des Auslaßöffnungsbauglieds 8 ausüben, wodurch ermöglicht ist, daß die Oberfläche der Elementgrundplatte mit darauf angeordneten Elementen und das Auslaßöffnungsbauglied unter Druck in einem engen Kontakt sind.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der y-z-Ebene, die den Düsenabschnitt des in Fig. 1 gezeigten Flüssigkeitsstrahlkopfs zeigt.
Damit das Auslaßöffnungsbauglied und die Grundplatte zuverlässig engen Kontakt haben, ist es wirksam, den Abschnitt des Auslaßöffnungsbauglieds 4 entgegen seiner Verlängerung (in der Flüssigkeitsbahnen ausgebildet sind) im voraus zu biegen, wie durch seinen in Fig. 5 gezeigten Schnitt angegeben ist. In diesem Fall ist die Position bei a zuerst in Kontakt, wenn der Abschnitt durch die Feder gezogen wird, und dann, weiterhin stark gezogen, ist die Position bei b in Kontakt.
Wenn die Anzahl der Düsen (Auslaßöffnungen) groß ist, und das Auslaßöffnungsbauglied in der Richtung y langgestreckt ist, kann es wirksam sein, eine Vielzahl von Blattfedern oder eine Blattfeder einer Kombibauart zu verwenden, nachdem eine Vielzahl von Löchern jeweils für das Durchtreten einer Blattfeder angeordnet ist.

Ausführungsbeispiel 2

Die Fig. 6A, 6B und 7 stellen ein Beispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs dar, wobei das Auslaßöff nungsbauglied eng in Kontakt mit der Grundplatte ist, indem eine Kralleneinheit für das Auslaßöffnungsbauglied der Erfindung vorgesehen ist. Auch in diesem Beispiel wird Tinte im wesentlichen in der Oberflächenrichtung der Elementgrundplatte (der Richtung zur Oberfläche der Elementgrundplatte hin) ausgelassen wie beim Ausführungsbeispiel 1.
Auch bei diesem Beispiel ist eine Heizplatte mit Elementen zur Wärmeerzeugung auf seiner Oberfläche als eine Grundplatte zum Schaffen von Druck zum Auslassen von Tinte verwendet, indem sie durch Verwendung der Elemente zur Wärmeerzeugung, die als diejenigen zur Auslaßenergieerzeugung dienen, rasch erhitzt wird.
Die Elementgrundplatte ist aus einem Silikonwafer gemacht, und auf seiner Oberfläche sind die Elemente zur Wärmeerzeugung ausgebildet. Die Transistoren, Schieberegister und andere Antriebsschaltung sind für den Antrieb der Elemente zur Wärmeerzeugung auf der Grundplatte eingebaut. Die Elemente zur Wärmeerzeugung sind am Endabschnitt der Grundplatte angeordnet, und Tinte wird vom Endabschnitt der Grundplatte zugeführt.
Wie in Fig. 6A gezeigt, ist die Elementgrundplatte auf den Unterstützungsrahmen 14 montiert. Für das Auslaßöffnungsbauglied wird der feine Aufbau von Auslaßöffnungen, Düsenabschnitten und anderen ausgebildet. Wie in Fig. 6A gezeigt, sind zwei Verlängerungen 8 und 8 vorgesehen, die die Elementgrundplatte schichtweise zwischen sich anordnen. Der Hauptteil eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs wird durch Vereinigen des Auslaßöffnungsbauglieds und der auf den Unterstützungsrahmen montierten Elementgrundplatte vervollständigt. Fig. 7 ist eine Schnittansicht des in Fig. 6A und 6B gezeigten Aufzeichnungskopfs entlang der y-z-Ebene. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Auslaßöffnungsbauglied durch die Anwendung eines Schnappverschlußes fixiert. Mit anderen Worten sind für die Verlängerungen des Auslaßöffnungsbauglieds eine Kralleneinheit 15 auf der Elementgrundplattenseite und eine Kralleneinheit 16 auf der Unterstützungsrahmenseite vorgesehen, und dann wird beim Zusammenbau herbeigeführt, daß jede der Krallen sich jeweils an der Elementgrundplatte und Unterstützungsrahmen einhakt. Folglich wird das Auslaßöffnungsbauglied zur Fixierung durch die Elastizität des Krallenbauglieds auf die Grundplattenseite gezogen. Auf diese Weise können diese Bauglieder durch Verwendung der Elastizität der Krallenabschnitte als Vorspanneinrichtung zum Ziehen des Auslaßöffnungsbauglieds wirken, ohne irgendeine Feder vorzusehen. Daher ist es möglich, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einer geringeren Teileanzahl zu bilden.
In dieser Hinsicht ist es wünschenswert, die Kralleneinheit 15 auf der Grundplattenseite fein zu teilen, um die Tintenzufuhr nicht zu behindern.
Es ist wirksam, den Mittelteil der Grundplatte durch Verwendung von Klebstoffen an das Auslaßöffnungsbauglied klebend zu binden, um zu ermöglichen, daß das Auslaßöffnungsbauglied und die Elementgrundplatte zuverlässig in engem Kontakt sind. Weil es keinen feinen Aufbau wie zum Beispiel Düsen in dem Mittelteil der Grundplatte gibt, wird die Verwendung von Klebstoffen keine entgegenwirkende Wirkung herstellen.
Auf dem unteren Abschluß des Unterstützungsrahmens 14 ist ein Filter 17 angeordnet. Der Hauptteil dieses Flüssigkeitsstrahlkopfs ist mit einem Tintentank zusammengebaut, und dann werden elektrische Komponenten zusammengebaut, wodurch der Flüssigkeitsstrahlkopf vervollständigt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, der auf der Grundplatte eingebauten Antriebsschaltung, ist es möglich, den Kopf mit einer geringeren Anzahl von anzuordnenden Drähten anzutreiben. Auch können die Elementgrundplatte und eine gedruckte Schaltungsplatte durch Binden von Draht auf der Oberfläche der Grundplatte an seinem Endabschnitt, der nicht durch das Auslaßöffnungsbauglied bedeckt ist, verbunden werden.

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 8 und Fig. 9 stellen ein anderes Beispiel dar, in dem die Tintenauslaßrichtung eines Flüssigkeitsstrahlkopfs der Erfindung hinsichtlich der Grundplatte geneigt ist (im wesentlichen in der Richtung entlang der Elementgrundplatte). Auch in diesem Beispiel ist die Heizplatte mit Elementen zur Wärmeerzeugung auf seiner Oberfläche als die Elementgrundplatte wie im Ausführungsbeispiel 1 und Ausführungsbeispiel 2 verwendet; was aber variiert, ist die Richtung, in der Tinte entlang der Grundplatte ausgelassen wird. In Fig. 8 wird Tinte vom auf dem Auslaßöffnungsbauglied 4 angeordneten Tintenzufuhreinlaß 18 zur Düseneinheit nahe des Endabschnitts der Elementgrundplatte zugeführt und von den Auslaßöffnungen 5 ausgelassen.
Herkömmlich ist es in einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf der Art nötig, das Auslaßöffnungsbauglied von gerade über dem Auslaßöffnungsbauglied zur Elementgrundplatte anzupressen, um es genau in engen Kontakt mit der Elementgrundplatte zu setzen. Wenn der Tintenstrahlaufzeichnungskopf an einer zu einem Aufzeichnungsblatt nahen Stelle angeordnet werden soll, gibt es ein Problem, daß die Federeinheit auf dem Aufzeichnungsblatt anliegt, falls der Kopf so angeordnet ist, daß er Tintentröpfchen in der zum Aufzeichnungsblatt im wesentlichen rechtwinkligen Richtung ausläßt. Um dies zu vermeiden, ist es nötig, eine Anordnung so zu machen, daß das Auslassen in der Richtung entlang der Grundplatte möglich ist. Dieses Erfordernis hat beim Gestalten eines Flüssigkeitsstrahl kopfs eine Begrenzung zur Folge. Auch sollte das Verteilungszentrum der Kontaktkraft zwangsläufig hinter der Düseneinheit untergebracht werden, selbst wenn die Düseneinheit (Flüssigkeitsdurchlaßabschnitt) durch eine Feder von gerade über der Einheit angepreßt werden kann, um ihren Kontakt zu bewerkstelligen. Hier wird daher auf ein Problem getroffen, daß der enge Kontakt zwischen der Düseneinheit und der Elementgrundplatte dazu neigt, ungenügend zu sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verlängert sich jedoch der Vorderteil des Auslaßöffnungsbauglieds abwärts länger als die entgegengesetzte Seite der Grundplatte, wie in Fig. 9 gezeigt, und dann wird der verlängerte Teil 8 durch die Einrichtung einer Feder 19 auf der unteren Seite herab gezogen, so daß das Auslaßöffnungsbauglied angepreßt wird, so daß es in engem Kontakt mit der Elementgrundplatte ist. Die obere Seite des Auslaßöffnungsbauglieds wird durch eine obere Feder 20 ergänzend zusammengedrückt. Dadurch ist der gesamte Körper des Auslaßöffnungsbauglieds zuverlässig in engen Kontakt mit der Elementgrundplatte angepreßt.
In Übereinstimmung mit diesem Beispiel ist die untere Feder in drei Teile geteilt, wie in Fig. 8 gezeigt, folglich ermöglicht, daß die gesamte Einheit mit einer großen Anzahl von Düsen angepreßt wird, so daß sie ganz gewiß in engem Kontakt mit der Elementgrundplatte ist. Falls die Ausdehnung des Flüssigkeitsstrahlkopfs klein ist, besteht kein Bedarf am Teilungssprint. Falls die Ausdehnung noch größer ist, ist es vorzuziehen, die Feder in eine größere Anzahl zu teilen.
Es kann möglich sein, die untere Feder zusammen mit dem verlängerten Abschnitt des Auslaßöffnungsbauglieds zu fertigen, indem eine Ausbildung mit Harz angewendet wird. In einem derartigen Fall ist es unnötig, die Feder zu teilen, selbst wenn die Kopfausdehnung groß ist.
Wie in Fig. 9 gezeigt, ist die Elementgrundplatte auf ein Unterstützungsbauglied 21 montiert. Auf dem Unterstützungsbauglied 21 wird zusätzlich dazu eine gedruckte Schaltungsplatte 22 montiert. Die Elementgrundplatte und die gedruckte Schaltungsplatte sind durch Drahtbindung 23 verbunden. Der Flüssigkeitsstrahlkopf ist für seinen Antrieb mit der elektrischen Schaltung auf dem Druckerhauptkörper durch die Kontaktpunkte 11 auf der gedruckten Schaltungsplatte verbunden.
Entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird Tinte in der Richtung von einem Winkel von ungefähr 30 Grad hinsichtlich der Grundplatte ausgelassen. Daher sollte das Unterstützungsbauglied des Flüssigkeitsstrahlkopfs nur in einem Winkel von 60 Grad hinsichtlich der Oberfläche eines Aufzeichnungsblatts montiert sein. Dadurch kann Tinte senkrecht zum Aufzeichnungsblatt ausgelassen werden. Wenn der Flüssigkeitsstrahlkopf auf diese Weise auf dem Hauptkörper der Vorrichtung montiert ist, verlängern sich beide, die oberen und unteren Federn des Flüssigkeitsstrahlkopfs des vorliegenden Ausführungsbeispiels, nicht über die Position der Auslaßöffnung hinaus zur Aufzeichnungsblattseite hin. Infolgedessen kann der Kopf genügend eng am Aufzeichnungsblatt angeordnet werden, folglich die Durchführung einer Hochqualitätsaufzeichnung ermöglicht werden, da keine entgegenwirkende Wirkung herstellt werden muß, wie zum Beispiel eine Unregelmäßigkeit in Auslaßrichtungen, Störungen, die durch die Luftströmung herbeigeführt sind. Entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Vorspannkraft durch Ziehen der oben genannten Verlängerung von der der Elementgrundplatte entgegengesetzten Seite entsprechend der Position des Flüssigkeitsdurchlaßes erzeugt, an der das Auslaßöffnungsbauglied so angepreßt sein sollte, daß es mit höchster Zuverlässigkeit in engem Kontakt mit der Elementgrundplatte ist. Wegen dieser ausführlichen Anordnung ist es möglich, die obere Feder kleiner zu machen, dennoch geeignet, das Auslaßöffnungsbauglied mit noch höherer Zuverlässigkeit in engen Kontakt mit der Elementgrundplatte anzupressen.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Beschreibung der Beispiele, in denen Elemente zur Wärmeerzeugung als diejenigen zur Auslaßenergieerzeugung verwendet werden, gemacht, aber es kann möglich sein, zum Beispiel piezoelektrische Elemente oder dergleichen als die Elemente zur Auslaßenergieerzeugung zu verwenden.
Als eine Feder zum Ziehen des Auslaßöffnungsbauglieds kann außer einer metallischen Feder oder einer Harzfeder die Verwendung von Gummi, Schwamm oder einem anderen elastischen Element möglich sein. Auch kann die Feder, was ihre Konfiguration betrifft, willkürlich in einer flachen, spulenförmigen, geblockten oder irgendeiner anderen Form konfiguriert sein.
Weiterhin sind in Übereinstimmung mit den Ausführungsbeispielen auf dem Auslaßöffnungsbauglied eingekerbte Düsen ausgebildet, und, indem sie in engen Kontakt mit der Elementgrundplatte angepreßt werden, ist dann die Düseneinheit vervollständigt; es kann aber auch möglich sein, die Wandabschnitte zwischen den benachbarten Düsen durch einige andere Verfahren zu fertigen. Zum Beispiel werden die Wandabschnitte der eingekerbten Düsen durch Verwendung eines trockenen Films auf einer Grundplatte ausgebildet, und dann kann ein Auslaßöffnungsbauglied angepreßt werden, so daß es in engem Kontakt damit ist. Auch können Einkerbungen im voraus durch Ätzeinrichtungen oder dergleichen auf der Oberfläche der Grundplatte ausgebildet werden.
Auch ist in jedem, der obenbeschriebenen Ausführungsbei spiele, die Auslaßflüssigkeit nicht unvermeidlich auf Tinte beschränkt, sondern irgendeine andere Flüssigkeit kann verwendet werden, wenn sie nur geeignet für einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlkopf anwendbar ist.

Ausführungsbeispiel 4

Fig. 10 ist eine Ansicht, die eine Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche schematisch zeigt, die einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlkopf verwendet. Die Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche 50 ist durch Verbinden des Flüssigkeitsstrahlkopfs 51 und eines Flüssigkeitsbehälters (Tintenbehälters) 52 zum Aufbewahren von diesem Kopf zuzuführender Tinte ausgebildet.
Für diesen Tintenbehälter wird Tinte nachgefüllt, nachdem sie verbraucht wurde.

Ausführungsbeispiel 5

Fig. 11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des externen Erscheinungsbilds einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einem darin installierten Flüssigkeitsstrahlkopf (Tintenstrahlaufzeichnungskopf), der wie oben beschrieben aufgebaut ist. Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung IJRA ist mit einer Gewindespindel 2040 versehen, die mit den regelmäßigen und entgegengesetzten Drehungen eines Antriebsmotors 2010 gekuppelt ist, so daß sie sich durch die Antriebskraftübermittlungszahnräder 2020 und 2030 dreht. Ein Schlitten HC mit einer Tintenstrahlkartusche IJC, die durch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf und einen Tintenbehälter einstückig ausgebildet ist, wird durch die Schlittenschiene 2050 und die Gewindespindel 2040 unterstützt. Versehen mit einem Zapfen (nicht dargestellt), der in die Spiraleinkerbung 2041 der Gewindespindel 2040 paßt, wird herbeigeführt, daß sich der Schlitten in den durch die Pfeile a und b angegebenen Richtungen den Drehungen der Gewindespindel 2040 folgend hin- und herbewegt. Ein Bezugszeichen 2060 legt eine Blattpreßplatte fest, die hinsichtlich einer Andruckwalze 2070, die eine Einrichtung zum Zuführen eines Aufzeichnungsträgers bildet, Druck auf ein Blatt P in der Verlaufsrichtung des Schlittens aufbringt; 2080 und 2090, eine lichtgekoppelte Einrichtung, die als Einrichtung zum Erfassen der Ausgangsposition durch Ermitteln des Hebels 2100 betrieben wird, der auf dem Schlitten HC in der Fläche, in der die lichtgekoppelte Einrichtung gelegen ist, angeordnet ist, um die Drehrichtung des Motors 2010 umzuschalten; 2110 ein von einem Unterstützungsbauglied 2120 unterstütztes Bauglied zum Abdecken der gesamten Oberfläche des Aufzeichnungskopf; 2130, eine Einrichtung zum Absorbieren von Inhalten im Inneren der Abdeckung zum Durchführen einer Saugrückgewinnung des Aufzeichnungskopfs durch die Öffnung in der Abdeckung. Eine Reinigungsklinge 2140 zum Reinigen der Endfläche des Aufzeichnungskopfs ist in der vorwärtigen und rückwärtigen Richtung beweglich auf ein Bauglied 2150 montiert. Diese werden durch eine Hauptkörperunterstützungsplatte 2160 unterstützt. Die Klinge 2140 ist nicht unbedingt auf die oben beschriebene Betriebsart beschränkt. Eine bekannte Reinigungsklinge ist natürlich für das vorliegende Ausführungsbeispiel anwendbar. Auch legt ein Bezugszeichen 2170 einen Hebel zum Rückgewinnsaugen der Saugrückgewinnung fest, die der Bewegung einer Nocke 2180, die mit dem Schlitten HC in Eingriff kommt, folgend zum Verschieben angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Verschieben der Antriebskraft vom Antriebsmotor 2010 durch eine bekannte Übermittlungseinrichtung wie zum Beispiel Umschalten einer Kupplung geregelt.
Diese Abdeckung, Reinigung und Saugwiedergewinnung sind so angeordnet, daß sie den verlangten Prozeß in den entsprechenden Positionen durch die Wirkung der Gewindespindel 2040 durchführen, wenn der Schlitten HC in die Fläche auf der Ausgangspositionsseite gebracht wird. Doch ist jede von ihnen für das vorliegende Ausführungsbeispiel anzuwenden, falls sie nur für den Betrieb, wie zu einem bekannten Zeitpunkt verlangt, angeordnet ist.
Auch ist eine erfindungsgemäße Tintenstrahlvorrichtung mit einer Einrichtung zur Signalzufuhr zum Kopf versehen, um das Element zur Auslaßenergieerzeugung (Elemente zur Erzeugung von Wärme oder dergleichen) des Tintenstrahlkopfs der Erfindung anzutreiben.
Wie oben ausgeführt, ist ein Fall beschrieben, bei dem zwei elektrothermische Wandlerelemente entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eingesetzt werden; aber selbst wenn drei oder mehr elektrothermische Wandlerelemente pro Düse eingesetzt werden, kann der Zusammenhang zwischen dem Verhältnis der Auslaßrate und dem der Fläche durch irgendeines dieser elektrothermischen Wandlerelemente natürlich dem oben genannten Verhältnisausdruck genügen.
Wie oben beschrieben, kann das Auslaßöffnungsbauglied erfindungsgemäß mit der Anordnung eines einfachen Aufbaus zuverlässig in engen Kontakt mit der Grundplatte angepreßt werden. Als Folge besteht keine Möglichkeit, Druckentweichen zwischen den benachbarten Düsen herbeizuführen, selbst wenn viele Düsen in einer hohen Dichte vorgesehen sind. Auch besteht kein Bedarf, Klebstoffe oder dergleichen für die Abschnitte anzuwenden, an denen eine Düseneinheit und andere feine Aufbauten angeordnet sind. Daher ist es möglich, einen kleinen Hochleistungstintenstrahlaufzeichnungskopf mit niedrigeren Kosten zu fertigen. Weiterhin kann der Abstand zwischen den Auslaßöffnungen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs und einem Aufzeichnungsträger eng genug gemacht werden, um ein aufgezeichnetes Bild einer hohen Qualität zu erhalten.

Claims

1. Flüssigkeitsstrahlkopf zum Aufzeichnen durch Auslassen einer Flüssigkeit aus Auslaßöffnungen (5) mit folgendem:

einer Elementgrundplatte (1) mit Elementen darauf zur Erzeugung von Auslaßenergie zum Auslassen einer Flüssigkeit;

einem Auslaßöffnungsbauglied (4) mit einer Vielzahl der dafür angeordneten Auslaßöffnungen, das eine Vielzahl von Flüssigkeitsdurchlässen bildet, indem es angepreßt wird, so daß es in engem Kontakt mit der Oberfläche der Elementgrundplatte auf der Seite ist, auf der die Elemente zur Erzeugung von Auslaßenergie angebracht sind, und wobei

das Auslaßöffnungsbauglied eine auf der zur Oberfläche entgegengesetzten Seite in Verlängerung vorhandene Verlängerung (8) hat und mit Vorspannungseinrichtungen (6,15, 16, 20) zum Anpressen des Auslaßöffnungsbauglieds versehen ist, so daß es durch Ausübung einer Vorspannkraft auf die Verlängerung in engem Kontakt mit der Oberfläche ist.

2. Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei die Vorspanneinrichtung ein für die Verlängerung vorgeseheneses Krallenbauglied ist.

3. Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei die Vorspanneinrichtung eine Feder ist.

4. Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei die Verlängerung durch ein an der Elementgrundplatte vorgesehenes Loch oder einen Ausbruchabschnitt zur der Oberfläche entgegengesetzten Seite in Verlängerung vorhanden ist.

5. Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei die Verlängerung mit einem Durchgangsloch versehen ist, und die Vorspanneinrichtung durch das Durchgangsloch auf das Auslaßöffnungsbauglied wirken kann.

6. Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei die Elemente zur Erzeugung von Auslaßenergie Elemente zur Erzeugung von Wärme sind, um ein Filmsieden durch Wärmezugabe zur Flüssigkeit zu erzeugen und die Flüssigkeit aus den Auslaßöffnungen durch Druck auszulassen, der ausgeübt wird, wenn Gasbläschen erzeugt werden.

7. Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei die Elemente zur Erzeugung von Auslaßenergie piezoelektrische Elemente sind.

8. Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit Tinte ist.

9. Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei die Auslaßöffnungen im wesentlichen in der Richtung der Oberfläche der Elementgrundplatte angeordnet sind.

10. Flüssigkeitsstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei die Auslaßöffnungen im wesentlichen in der Richtung entlang der Elementgrundplatte angeordnet sind.

11. Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche zum Aufzeichnen durch Auslassen einer Flüssigkeit, mit:

einem Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 1; und

einem Flüssigkeitsbehälter zum Aufbewahren der dem Flüssigkeitsstrahlkopf zuzuführenden Flüssigkeit.

12. Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche nach Anspruch 11, wobei eine Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter gefüllt ist.

13. Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche nach Anspruch 11, wobei die Vorspanneinrichtung eine Feder ist.

14. Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche nach Anspruch 11, wobei die Verlängerung durch ein an der Elementgrundplatte vorgesehenes Loch oder einen Ausbruchabschnitt zur der Oberfläche entgegengesetzten Seite in Verlängerung vorhanden ist.

15. Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche nach Anspruch 11, wobei die Verlängerung mit einem Durchgangsloch versehen ist, und die Vorspanneinrichtung durch das Durchgangsloch auf das Auslaßöffnungsbauglied wirken kann.

16. Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche nach Anspruch 11, wobei die Elemente zur Erzeugung von Auslaßenergie Elemente zur Erzeugung von Wärme sind, um ein Filmsieden durch Wärmezugabe zur Flüssigkeit zu erzeugen und die Flüssigkeit aus den Auslaßöffnungen durch Druck auszulassen, der ausgeübt wird, wenn Gasbläschen erzeugt werden.

17. Flüssigkeitsstrahlkopfkartusche nach Anspruch 11, wobei die Elemente zur Erzeugung von Auslaßenergie piezoelektrische Elemente sind.

18. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen durch Auslassen einer Flüssigkeit, mit:

einem Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 1; und

einer Einrichtung zum Fördern eines Aufzeichnungsträgers, so daß ein Aufzeichnungsträger gefördert wird.

19. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen durch Auslassen einer Flüssigkeit, mit:

einem Flüssigkeitsstrahlkopf gemäß Anspruch 1; und

einer Einrichtung zum Zuführen von Antriebssignalen zum Aufzeichnungskopf für seinen Antrieb.