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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Flüssigkeitsausstoßkopf zum
Ausstoßen
einer gewünschten
Flüssigkeit
unter Ausnutzung einer Blase durch Aufbringung von thermischer Energie
auf die Flüssigkeit
und eine Kopfkartusche unter Verwendung eines derartigen Flüssigkeitsausstoßkopfes. Die
Erfindung bezieht sich ferner auf eine Tintenstrahlkopfbaugruppe,
die den Flüssigkeitsausstoßkopf enthält.
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Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf
einen Flüssigkeitsausstoßkopf mit
einem beweglichen Element, das durch Erzeugung einer Blase bewegbar
ist, und eine Kopfkartusche unter Verwendung eines derartigen Flüssigkeitsausstoßkopfes.
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Die vorliegende Erfindung ist anwendbar
bei einem Drucker, einem Kopiergerät, einem Faxgerät mit einem
Kommunikationssystem, einem Wortprozessor mit einem Druckerabschnitt
o. ä. und
einer industriellen Aufzeichnungsvorrichtung, die mit diversen Prozeßvorrichtungen
kombiniert ist, wobei die Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmaterial,
wie Papier, Fadenmaterial, Fasermaterial, textilem Material, Leder,
Metall, Kunstharzmaterial, Glas, Holz, Keramik etc., durchgeführt wird.
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In dieser Beschreibung bedeutet "Aufzeichnung" nicht nur die Erzeugung
eines Bildes eines Buchstabens, einer Ziffer o. ä. mit spezieller Bedeutung,
sondern auch die Erzeugung eines Bildes eines Musters, das keine
spezielle Bedeutung hat.
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Ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren
vom sogenannten Bubble-Jet-Typ ist bekannt. Hierbei wird eine momentane
Zustandsänderung,
die zu einer momentanen Volumenänderung
(Blasenerzeugung) führt,
durch Aufbringung von Energie, wie Wärme, auf die Tinte erzeugt,
um die Tinte durch einen Ausstoßauslaß mit der
aus der Zustandsänderung resultierenden
Kraft auszustoßen,
wodurch die Tinte auf das Aufzeichnungsmaterial ausgestoßen und dort
abgelagert wird, um ein Bild zu erzeugen. Wie in der
US-PS 4 723 129 beschrieben,
umfaßt
eine Aufzeichnungsvorrichtung unter Anwendung des Bubble-Jet-Aufzeichnungsverfahrens
einen Ausstoßauslaß zum Ausstoßen der
Tinte, eine Tintenströmungsbahn,
die in Strömungsmittelverbindung
mit dem Ausstoßauslaß steht,
und einen elektrothermischen Wandler als Energieerzeugungseinrichtung,
der in der Tintenströmungsbahn
angeordnet ist.
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Ein derartiges Aufzeichnungsverfahren
ist insofern vorteilhaft, als daß hiermit ein Bild hoher Qualität mit hoher
Geschwindigkeit und geringer Geräuschentwicklung
aufgezeichnet werden kann und eine Vielzahl von derartigen Ausstoßauslässen mit
hoher Dichte angeordnet werden können,
so daß auf
diese Weise eine Aufzeichnungsvorrichtung geringer Größe, die
eine hohe Auflösung
liefert, geschaffen werden kann und Farbbilder in einfacher Weise
erzeugt werden können.
Dieses Bubble-Jet-Aufzeichnungsverfahren findet daher heutzutage
in umfangreicher Weise Anwendung in Druckern, Kopiergeräten, Faxgeräten oder
anderen Bürogeräten und
bei industriellen Systemen, wie Textildruckvorrichtungen o. ä.
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Mit zunehmendem Bedarf nach der Bubble-Jet-Technik
werden an diese in neuerer Zeit diverse Anforderungen gestellt.
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Beispielsweise wird eine Verbesserung
der Energieausnutzung gefordert. Um dieser Forderung gerecht zu
werden, wurde die Optimierung des Wärmeerzeugungselementes, beispielsweise
die Einstellung der Dicke des Schutzfilmes, untersucht. Dieses Verfahren
ist wirksam, da hierdurch die Fortpflanzungseffizienz der erzeugten
Wärme zur
Flüssigkeit verbessert
wird.
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Um Bilder mit hoher Qualität zu schaffen, sind
Antriebsbedingungen vorgeschlagen worden, mit denen die Tintenausstoßgeschwindigkeit
erhöht und/oder
die Blasenerzeugung stabilisiert werden kann, um einen besseren
Tintenausstoß zu
erreichen. Als weiteres Beispiel wurden zur Erhöhung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit
Verbesserungen der Form der Strömungskanäle vorgeschlagen,
durch die die Geschwindigkeit der Einfüllung (Wiederauffüllung) der
Flüssigkeit
in die Flüssigkeitsströmungsbahn
erhöht
wird.
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Die offengelegte japanische Patentanmeldung
SHO-63-199972 schlägt
Strömungskanalkonstruktionen
vor, wie sie beispielsweise in den 1(a) und 1(b) dargestellt sind.
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Die Konstruktion der Flüssigkeitsbahn
oder des Flüssigkeitskanales
sowie ein Herstellverfahren hierfür wurden unter Berücksichtigung
einer rückwärts gerichteten
Welle zur Flüssigkeitskammer
hin vorgeschlagen. Diese rückwärts gerichtete
Welle wird als Energieverlust angesehen, da sie nicht zum Flüssigkeitsausstoß beiträgt. Es wurde
ein Ventil 10 vorgeschlagen, das aufstromseitig des Wärmeerzeugungselementes 2 in
bezug auf die generelle Strömungsrichtung
der Flüssigkeit
vorgesehen und an der Decke des Kanales montiert ist. Das Ventil
nimmt eine Anfangsposition ein, in der es sich entlang der Decke
erstreckt. Bei der Blasenerzeugung nimmt es eine Position ein, in
der es sich nach unten erstreckt, so daß auf diese Weise ein Teil
der rückwärts gerichteten
Welle durch das Ventil 10 unterdrückt wird. Wenn das Ventil in
der Bahn 3 erzeugt wird, ist die Unterdrückung der
rückwärts gerichteten
Welle praktisch nicht signifikant. Die rückwärts gerichtete Welle trägt nicht
direkt zum Ausstoß der
Flüssigkeit
bei. Wenn die rückwärts gerichtete
Welle in der Bahn auftritt, bewirkt der Druck zum direkten Ausstoßen der Flüssigkeit,
daß die
Flüssigkeit
aus dem Kanal ausstoßbar
ist.
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Bei dem Bubble-Jet-Aufzeichnungsverfahren
wird das Erhitzen wiederholt, wobei sich das Wärmeerzeugungselement in Kontakt
mit der Tinte befindet, so daß daher
verbranntes Material auf der Oberfläche des Wärmeerzeugungselementes infolge
einer Kogation der Tinte abgeschieden wird. Die Menge des abgeschiedenen
Materiales kann in Abhängigkeit
von den Tintenmaterialien groß sein.
Wenn dies auftritt, wird der Tintenausstoß unbeständig. Selbst wenn die auszustoßende Tinte
durch Wärme in
einfacher Weise eine Qualitätsverschlechterung erfährt oder
selbst wenn die Flüssigkeit
eine solche ist, mit der die Blasenerzeugung nicht ausreichend ist,
wird gewünscht,
die Flüssigkeit
auf korrekte Weise ohne Eigenschaftsveränderung auszustoßen.
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Die offengelegte japanische Patentanmeldung
SHO-61-69467, die offengelegte japanische Patentanmeldung SHO-55-81172
und die
US-PS 4 480 259 beschreiben,
daß unterschiedliche
Flüssigkeiten
für die
Flüssigkeit,
die durch Wärmeeinwirkung
die Blase erzeugt (Wärmeeinwirkungsflüssigkeit),
und für
die Flüssigkeit,
die ausgestoßen
werden soll (Ausstoßflüssigkeit),
verwendet werden. Gemäß diesen
Veröffentlichungen
sind die Tinte als Ausstoßflüssigkeit
und die Blasenerzeugungsflüssigkeit durch
einen flexiblen Film aus Siliconkautschuk o. ä. vollständig voneinander getrennt,
um einen direkten Kontakt der Ausstoßflüssigkeit mit dem Wärmeerzeugungselement
zu verhindern, während
sich der aus der Blasenerzeugung der Blasenerzeugungsflüssigkeit
resultierende Druck durch die Verformung des flexiblen Filmes zur
Ausstoßflüssigkeit
fortpflanzt. Mit einer derartigen Konstruktion wird eine Abscheidung
des Materiales auf der Oberfläche
des Wärmeerzeugungselementes
verhindert und eine Erhöhung
des Auswahlspielraumes für
die Ausstoßflüssigkeit
erreicht.
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Bei einer derartigen Konstruktion,
bei der die Ausstoßflüssigkeit
und die Blasenerzeugungsflüssigkeit
vollständig
getrennt sind, pflanzt sich jedoch der durch die Blasenerzeugung
generierte Druck durch die Expansions-Kontraktions-Verformung des flexiblen
Filmes zur Ausstoßflüssigkeit
fort, wobei der Druck zu einem ziemlich hohen Ausmaß vom flexiblen
Film absorbiert wird. Ferner ist die Verformung des flexiblen Filmes
nicht so groß,
so daß daher
der Energieausnutzungsgrad und die Ausstoßkraft verschlechtert werden,
obwohl der gleiche Effekt durch die Anordnung zwischen der Ausstoßflüssigkeit
und der Blasenerzeugungsflüssigkeit
erreicht wird.
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Die US-A-5 278 585 beschreibt einen
Tintenstrahldruckkopf, bei dem ein Wärmeerzeugungselement zur Erzeugung
einer Blase in der Tinte zur Bewirkung eines Tintenausstoßes innerhalb
einer Ausnehmung angeordnet ist und ein bewegliches Ventil, das
sich teilweise über
die Ausnehmung erstreckt, aufstromseitig derselben vorgesehen ist,
um rückwärts gerichtete
Blasenkräfte
im wesentlichen zu blockieren und diese Kräfte in die entgegengesetzte Richtung
umzuleiten, um den Tintenausstoß zu
erleichtern.
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Die JP-A-05-124189 beschreibt eine
Tintenabgabevorrichtung mit Elektroden, die auf jeder Seite einer
Unterkammer vorgesehen sind, so daß beim Anlegen einer Spannung
an die Elektroden eine Blase in der Unterkammer erzeugt wird und
der Blasendruck eine Bewegung einer dünnen Membran in Richtung auf
einen Ausstoßauslaß bewirkt,
um eine Tintenabgabe zu ermöglichen.
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Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung,
ein Flüssigkeitsausstoßprinzip
zu schaffen, mit dem die erzeugte Blase auf neuartige Weise gesteuert
wird.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung betrifft die Schaffung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
etc., bei dem die Wärmeansammlung
in der Flüssigkeit
auf dem Wärmeerzeugungselement
in signifikanter Weise und die restliche Blase auf dem Wärmeerzeugungselement
verringert wird, während
die Ausstoßeffizienz
und der Ausstoßdruck
verbessert werden.
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Gemäß einem ersten Aspekt sieht
die vorliegende Erfindung einen Flüssigkeitsausstoßkopf nach Patentanspruch
1 vor.
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Gemäß einem zweiten Aspekt sieht
die vorliegende Erfindung eine Kartusche vor, die einen Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß dem ersten
Aspekt und einen Flüssigkeitsaufnahmeabschnitt
zum Aufnehmen der dem Flüssigkeitsausstoßkopf zuzuführenden
Flüssigkeit
umfaßt.
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Die vorliegende Erfindung sieht ferner
eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung
vor, die einen Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß dem ersten
Aspekt oder eine Kartusche gemäß dem zweiten
Aspekt und eine Antriebssignalzuführeinrichtung zum Zuführen eines Antriebssignales,
damit der Flüssigkeitsausstoßkopf Flüssigkeit
ausstößt, umfaßt.
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Die vorliegende Erfindung sieht ferner
eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung
vor, die einen Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß dem ersten
Aspekt oder eine Kartusche gemäß dem zweiten
Aspekt und eine Fördereinrichtung
zum Fördern
eines Aufzeichnungsmediums zur Aufnahme von vom Flüssigkeitsausstoßkopf ausgestoßener Flüssigkeit
vor.
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Des weiteren sieht die vorliegende
Erfindung ein Aufzeichnungssystem vor, das einen Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß dem ersten
Aspekt oder eine Kartusche gemäß dem zweiten
Aspekt und eine Vorbehandlungs- oder Nachbehandlungsvorrichtung zum
Fördern
des Fixierens der ausgestoßenen
Flüssigkeit
auf einem Aufzeichnungsmedium besitzt.
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Im Gebrauch eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßkopfes
wird eine Trägheitskraft
in einer Richtung gegen die Flüssigkeitszuführrichtung infolge
einer rückwärts gerichteten
Welle unterdrückt. Gleichzeitig
wird der Rückzugsgrad
eines Meniskus durch eine Ventilfunktion eines beweglichen Elementes
reduziert, wodurch die Wiederauffüllfrequenz erhöht und somit
ein Druck mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht wird.
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Ein Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der Erfindung
ermöglicht
eine Verringerung der Abscheidung von Restmaterial auf dem Wärmeerzeugungselement
und eine Erweiterung des Bereiches der verwendbaren Flüssigkeiten,
Ferner werden die Ausstoßeffizienz
und die Ausstoßkraft
in signifikanter Weise erhöht.
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Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Flüssigkeitsausstoßkopf ermöglicht eine
größere Auswahl
in bezug auf die auszustoßende
Flüssigkeit.
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Ein erfindungsgemäßer Flüssigkeitsausstoßkopf kann
in einfacher Weise hergestellt werden, da eine Flüssigkeitseinführbahn zum
Zuführen
einer Vielzahl von Flüssigkeiten
mit einer geringen Zahl von Teilen ausgebildet ist, wodurch der Flüssigkeitsausstoßkopf verkleinert
werden kann.
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Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Flüssigkeitsausstoßkopf ermöglicht einen
guten Druck eines Bildes.
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Die vorliegende Erfindung sieht ferner
eine Kopfbaugruppe zur Ermöglichung
einer einfachen Wiederverwendung des Flüssigkeitsausstoßkopfes vor.
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Im Gebrauch eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Flüssigkeitsausstoßkopfes
verschiebt sich das bewegliche Element durch den von der Blase erzeugten
Druck, der durch die Wärmeerzeugungsfläche generiert
wurde, in Richtung auf den Ausstoßauslaß, Folglich wirkt das bewegliche
Element mit dem entgegengesetzt hierzu angeordneten Element zusammen
und konzentriert den von der Blase erzeugten Druck in Richtung auf
den Ausstoßauslaß, als ob
es die Strömungsmittelverbindungsbahn
zwischen der Wärmeerzeugungsfläche und
dem Ausstoßauslaß zusammenqetschen
würde.
Die Flüssigkeit
kann daher mit einer hohen Ausstoßeffizienz, einer hohen Ausstoßenergie
und einer hohen Schußgenauigkeit
auf das Aufzeichnungsmaterial ausgestoßen werden. Das bewegliche
Element kann darüber
hinaus den Einfluß der
rückwärts gerichteten Welle
reduzieren, so daß auf
diese Weise das Wiederauffüllvermögen der
Flüssigkeit
verbessert werden kann. Es werden daher ein hohes Ansprechvermögen, ein
stabiles Wachstum der Blase und ein stabiler Ausstoß des Flüssigkeitströpfchens
während kontinuierlicher
Flüssigkeitsausstoßvorgänge erreicht,
so daß eine
Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Bildqualität verwirklicht
wird.
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Durch die Verwendung einer Flüssigkeit,
die in einfacher Weise die Blase erzeugen kann und nicht in einfacher
Weise angesammeltes Material, beispielsweise eine Kogation, im Flüssigkeitsausstoßkopf der
Zweibahnkonstruktion erzeugt, wird der Spielraum in bezug auf die
Auswahl der Ausstoßflüssigkeit
erweitert. Ferner kann hierdurch eine Flüssigkeit Verwendung finden,
die durch Wärme
beeinflußt wird,
ohne daß sich
dieser Einfluß negativ
auswirkt.
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Ein Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der vorliegenden
Erfindung kann mit hoher Genauigkeit, mit einer geringeren Anzahl
von Teilen und mit niedrigen Kosten hergestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung sieht ferner
ein Aufzeichnungssystem oder eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung
mit einer hohen Ausstoßeffizienz
vor.
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Erfindungsgemäß kann der Kopf wiederverwendet
werden.
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Diese und andere Aspekte, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher beim Lesen
der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Hiervon zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines Hauptteiles einer Ausführungsform
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
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2 eine
teilweise weggebrochene schematische perspektivische Ansicht eines
Hauptteiles einer Ausführungsform
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung;
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3A eine
schematische Schnittansicht, die den Flüssigkeitsausstoßzustand
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3B eine
schematische Schnittansicht, die den Flüssigkeitsausstoßzustand
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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3C eine
schematische Schnittansicht, die den Flüssigkeitsausstoßzustand
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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3D eine
schematische Schnittansicht, die den Flüssigkeitsausstoßzustand
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine
schematische Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
schematische Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
teilweise weggebrochene schematische perspektivische Ansicht eines
Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
schematische Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfin dung;
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8 eine
teilweise weggebrochene schematische perspektivische Ansicht eines
Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9A eine
schematische Draufsicht eines Wärmeerzeugungselementes
und eines beweglichen Abschnittes o. ä., die bei einem Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Verwendung finden;
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9B eine
schematische Draufsicht eines Wärmeerzeugungselementes
und eines beweglichen Abschnittes o. ä., die bei einem Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Verwendung finden;
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9C eine
schematische Draufsicht eines Wärmeerzeugungselementes
und eines beweglichen Abschnittes o. ä., die bei einem Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Verwendung finden;
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10A eine
schematische Schnittansicht, die einen Flüssigkeitsausstoßzustand
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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10B eine
schematische Schnittansicht, die einen Flüssigkeitsausstoßzustand
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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10C eine
schematische Schnittansicht, die einen Flüssigkeitsausstoßzustand
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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10D eine
schematische Schnittansicht, die einen Flüssigkeitsausstoßzustand
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11A eine
schematische Schnittansicht, die die Druckfortpflanzung von einer
in einem Flüssigkeitsausstoßkopf einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugten Blase zeigt;
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11B eine
schematische Schnittansicht, die die Druckfortpflanzung von einer
in einem herkömmlichen
Flüssigkeitsausstoßkopf erzeugten
Blase zeigt;
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12 eine
schematische Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13A eine
schematische Schnittansicht und eine teilweise schematische Draufsicht
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
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13B eine
schematische Schnittansicht und eine teilweise schematische Draufsicht
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
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14A eine
schematische Schnittansicht, die einen Flüssigkeitsausstoßzustand
in einem Flüssig keitsausstoßkopf gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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14B eine
schematische Schnittansicht, die einen Flüssigkeitsausstoßzustand
in einem Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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15A eine
schematische Schnittansicht und eine teilweise schematische Draufsicht
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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15B eine
schematische Schnittansicht und eine teilweise schematische Draufsicht
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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16A eine
schematische Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
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16B eine
schematische Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
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17 eine
teilweise schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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18 eine
teilweise schematische perspektivische Ansicht eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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19A eine
schematische Draufsicht eines Beispieles der Konfiguration des beweglichen
Abschnit tes, der bei dem Flüssigkeitsausstoßkopf der vorliegenden
Erfindung Verwendung findet;
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19B eine
schematische Draufsicht eines anderen Ausführungsbeispieles der Konfiguration des
beweglichen Abschnittes, der bei dem Flüssigkeitsausstoßkopf der
vorliegenden Erfindung Verwendung findet;
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19C eine
schematische Draufsicht eines weiteren Beispieles der Konfiguration
des beweglichen Abschnittes, der bei dem Flüssigkeitsausstoßkopf der
vorliegenden Erfindung Verwendung findet;
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20 eine
schematische Draufsicht eines Beispieles eines beweglichen Abschnittes,
der bei einem Flüssigkeitsausstoßkopf der
vorliegenden Erfindung Verwendung findet;
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21A eine
schematische Draufsicht eines Beispieles der Konfiguration eines
beweglichen Abschnittes eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung;
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21B eine
schematische Draufsicht eines anderen Beispieles der Konfiguration
eines beweglichen Abschnittes eines Flüssigkeitsausstoßkopfes der
vorliegenden Erfindung;
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21C eine
schematische Draufsicht eines weiteren Beispieles der Konfiguration
eines beweglichen Abschnittes eines Flüssigkeitsausstoßkopfes der
vorliegenden Erfindung;
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22A eine
schematische Schnittansicht eines Beispieles eines Substrates eines
Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung;
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22B eine
schematische Schnittansicht eines Beispieles eines Substrates eines
Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung;
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23 ein
Diagramm, das ein Beispiel eines Antriebsimpulses zeigt, der an
einen Flüssigkeitsausstoßkopf der
vorliegenden Erfindung gelegt wird;
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24A einen
Verfahrensschritt des Herstellverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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24B einen
anderen Verfahrensschritt des Herstellverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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24C einen
weiteren Verfahrensschritt des Herstellverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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24D einen
weiteren Verfahrensschritt des Herstellverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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24E einen
weiteren Verfahrensschritt des Herstellverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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25A schematisch
einen Verfahrensschritt zur Herstellung eines Rillenelementes, das
mit einem Flüssigkeitsausstoßkopf der
vorliegenden Erfindung Verwendung findet;
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25B schematisch
einen Verfahrensschritt zur Herstellung eines Rillenelementes, das
mit einem Flüssigkeitsausstoßkopf der
vorliegenden Erfindung Verwendung findet;
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25C schematisch
einen Verfahrensschritt zur Herstellung eines Rillenelementes, das
mit einem Flüssigkeitsausstoßkopf der
vorliegenden Erfindung Verwendung findet;
-
25D schematisch
einen Verfahrensschritt zur Herstellung eines Rillenelementes, das
mit einem Flüssigkeitsausstoßkopf der
vorliegenden Erfindung Verwendung findet;
-
25E schematisch
einen Verfahrensschritt zur Herstellung eines Rillenelementes, das
mit einem Flüssigkeitsausstoßkopf der
vorliegenden Erfindung Verwendung findet;
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26A einen
Verfahrensschritt einer anderen Ausführungsform eines Herstellverfahrens
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung;
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26B einen
Verfahrensschritt der Ausführungsform
eines Herstellverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung;
-
26C einen
Verfahrensschritt der Ausführungsform
eines Herstellverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung;
-
26D einen
Verfahrensschritt der Ausführungsform
eines Herstellverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung;
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27A einen
Verfahrensschritt einer anderen Ausführungsform eines Herstellverfahrens
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung ;
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27B einen
Verfahrensschritt der Ausführungsform
eines Herstellverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung;
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27C einen
Verfahrensschritt der Ausführungsform
eines Herstellverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung;
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27D einen
Verfahrensschritt der Ausführungsform
eines Herstellverfahrens eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung;
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28 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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29 eine
schematische perspektivische Ansicht einer Flüssigkeitsausstoßvorrichtung
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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30 ein
Blockdiagramm eines Beispieles einer Flüssigkeitsausstoßvorrichtung;
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31 eine
perspektivische Ansicht eines Beispieles eines Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungssystems;
und
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32 eine
schematische Ansicht eines Beispieles einer Flüssigkeitsausstoßkopfbaugruppe.
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In Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
werden nunmehr Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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(Ausführungsform 1)
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1 ist
eine schematische Schnittansicht eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine
teilweise weggebrochene, teilweise schematische Ansicht des Flüssigkeitsausstoßkopfes
der 1.
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Bei dem Flüssigkeitsausstoßkopf dieser Ausführungsform
handelt es sich um einen sogenannten Kopf vom Seitenschußtyp, bei
dem der Ausstoßauslaß
11 im
wesentlichen parallel zu einer Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes
2 gerichtet
ist. Das Wärmeerzeugungselement
2 besitzt
eine Größe von 48 μm × 46 μm und hat die
Form eines Wärmeerzeugungswiderstandes.
Es ist auf einem Substrat
1 montiert und erzeugt thermische
Energie, die zur Erzeugung einer Blase durch ds Filmsieden einer
Flüssigkeit
verwendet wird, wie in der
US-PS
4 723 129 beschrieben. Der Ausstoßauslaß
11 ist in einer Öffnungsplatte
14 ausgebildet, die
aus einem Ausstoßauslaßabschnittsmaterial
besteht. Die Öffnungsplatte
14 ist
durch Elektroformen aus Nickel hergestellt.
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Eine Flüssigkeitsströmungsbahn 3b ist
zwischen der Öffnungsplatte 14 und
dem Substrat 1 vorgesehen, so daß sie in direkter Strömungsmittelverbindung
mit dem Ausstoßauslaß 11 steht
und Flüssigkeit
hindurchfließen
kann. Bei dieser Ausführungsform
findet Tinte auf Wasserbasis (Flüssigkeitsgemisch
aus Wasser und Ethanol) als auszustoßende Flüssigkeit Verwendung.
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Die Flüssigkeitsströmungsbahn 3b ist
mit einem beweglichen Abschnitt 6 in Form eines flachen plattenförmigen Kragarmes
versehen, um das Wärmeerzeugungselement 2 abzudecken
und auf dieses zu weisen. Der bewegliche Abschnitt wird als "bewegliches Element" bezeichnet. Er ist
benachbart zu einem aufwärts
vorstehenden Raum der Wärmeerzeugungsfläche in einer
Richtung senkrecht zur Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes 2 angeordnet.
Er besteht aus elastischem Material, wie Metall. Bei dieser Ausführungsform
besteht er aus Nickel mit einer Dicke von 5 μm. Ein Ende 5a des
beweglichen Abschnittes 6 ist an einem Lagerelement 5b gelagert
und fixiert. Das Lagerelement 5b ist durch Mustern eines
lichtempfindlichen Harzmateriales auf das Substrat 1 geformt.
Zwischen dem beweglichen Abschnitt 6 und der Wärmeerzeugungsfläche ist
ein Freiraum von etwa 15 μm
vorgesehen.
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Mit 15a ist ein Wandelement
als gegenüberliegendes
Element bezeichnet, das einer Fläche
des beweglichen Abschnittes 6 gegenüberliegt, die näher zur
Wärmeerzeugungsfläche angeordnet
ist, wenn der bewegliche Abschnitt 6 geöffnet ist. Das Wandelement 15a und
ein freies Ende 6a des beweglichen Abschnittes 6 liegen
einander gegenüber,
wobei sich dazwischen ein Spalt von etwa 2 μm in der Form eines Schlitzes 8 befindet.
Der bewegliche Abschnitt 6 besitzt ein festes Ende (Drehlager)
in einem aufstromseitigen Bereich in bezug auf die Fließrichtung der
Flüssigkeit
von einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer
zum Ausstoßauslaß 11 durch
den Zuführkanal 4b und
den beweglichen Abschnitt 6 sowie ein freies Ende 6a in
einem abstromseitigen Bereich. Das feste Ende 6b wirkt
als Basisabschnitt (Drehpunkt) beim Öffnen des beweglichen Abschnittes 6.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Schlitz 8 eng
genug, um ein Expandieren der Blase durch den Schlitz zu verhindern,
bevor sich der bewegliche Abschnitt 6 verschoben hat. Der
Schlitz ist um den beweglichen Abschnitt 6 ausgebildet,
sieht jedoch eine im wesentlichen abgedichtete Konstruktion vor.
Mindestens das freie Ende 6a des beweglichen Abschnittes 6 ist
innerhalb eines Bereiches angeordnet, bis zu dem sich der Druck
infolge der Blase erstreckt. In 1 ist
mit "A" ein oberer Seitenbereich
(Ausstoßauslaßseite)
des beweglichen Abschnittes 6 in einem stabilen Zustand
und mit "B" ein unterer Seitenbereich
(Wärmeerzeugungselementseite)
bezeichnet.
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Wenn Wärme an der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes 2 und
eine Blase im Bereich B erzeugt wird, wird das freie Ende 6a des
beweglichen Abschnittes 6 sofort in Richtung des Pfeiles
der 1 bewegt, d. h.
in Richtung auf den Bereich A, wobei der Basisabschnitt 6b als
Drehpunkt wirkt, und zwar durch den Druck, der aus der Erzeugung
und dem Wachstum der Blase und der expandierenden Blase als solcher
resultiert. Hierdurch wird die Flüssigkeit durch den Ausstoßauslaß 11 ausgestoßen.
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In 2 ist
mit 18 eine Leitungselektrode zum Anlegen eines elektrischen Signales
an das Wärmeerzeugungselement 2,
bei dem es sich um einen elektrothermischen Wandler handelt, bezeichnet,
die auf dem Substrat 1 montiert ist.
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Es wird nunmehr der Ausstoßvorgang
des Flüssigkeitsausstoß kopf es
gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben. Die 3A-3D sind schematische
Schnittansichten, die den Ausstoßvorgang des Flüssigkeitsausstoßkopfes
dieser Ausführungsform
zeigen. In den 3A-3D ist das Lagerelement 5b aus
Einfachheitsgründen
weggelassen worden.
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3A zeigt
einen Zustand, in dem das Wärmeerzeugungselement 2 noch
nicht mit Energie, beispielsweise elektrischer Energie, versorgt
worden ist, d. h. in dem das Wärmeerzeugungselement
die Wärme
noch nicht erzeugt hat (Anfangszustand). Wie in 3A gezeigt, liegt das freie Ende 6a dem Schlitz 8 einer
vorgegebenen Größe gegenüber.
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3B zeigt
einen Zustand, in dem das Wärmeerzeugungselement 2 mit
elektrischer Energie o. ä.
zur Erzeugung der Wärme
versorgt wird, wobei durch Filmsieden eine Blase 7 erzeugt
wird, die wächst.
Der aus der Erzeugung der Blase und deren Wachstum resultierende
Druck pflanzt sich hauptsächlich
zum beweglichen Abschnitt 6 fort. Die mechanische Verschiebung
des beweglichen Abschnittes 6 trägt zum Ausstoß der Ausstoßflüssigkeit
vom Ausstoßauslaß bei.
-
3C zeigt
einen Zustand, in dem die Blase 7 weiter gewachsen ist.
Mit dem Wachstum der Blase 7 ist hierbei der bewegliche
Abschnitt 6 weiter in Richtung auf den Ausstoßauslaß verschoben
worden. Durch die Verschiebung des beweglichen Abschnittes 6 stehen
der Ausstoßauslaßseitenbereich A
und der Wärmeerzeugungselementseitenbereich
B miteinander in einer viel freieren Verbindung als im Anfangszustand.
In diesem Zustand wird die Strömungsmittelverbindungsbahn
zwischen der Wärmeerzeugungsfläche und
dem Ausstoßauslaß vom beweglichen
Abschnitt 6 in einem geeigneten Ausmaß gedrosselt, so daß die Kraft
der Blasenexpansion auf den Ausstoßauslaß konzentriert wird. Auf diese
Weise wird die Druckwelle, die aus dem Wachstum der Blase resultiert,
konzen triert in Aufwärtsrichtung
geleitet. Durch eine derartige direkte Fortpflanzung der Druckwelle
und die in Verbindung mit 4B beschriebene
mechanische Verschiebung des beweglichen Abschnittes 6 wird
die Ausstoßflüssigkeit
mit hoher Geschwindigkeit und mit hoher Ausstoßenergie sowie mit einer hohen
Ausstoßeffizienz durch
den Ausstoßauslaß 11 in
der Form eines Tröpfchens 11a ausgestoßen (3D).
-
Gemäß 3C erstreckt sich ein Teil der am Wärmeerzeugungselementseitenbereich
B erzeugten Blase bis zum Ausstoßauslaßseitenbereich A. Die Ausstoßenergie
kann weiter erhöht
werden, wenn der Abstand von der Oberfläche des Substrates 1 oder
der Wärmeerzeugungsoberfläche des Wärmeerzeugungselementes 2 bis
zum beweglichen Abschnitt 6 so ausgewählt wird, daß sich die
Blase in den Ausstoßauslaßseitenbereich
A erstrecken kann. Damit sich die Blase in Richtung auf den Ausstoßauslaß über die
Ausgangsposition des beweglichen Abschnittes 6 hinaus erstrecken
kann, ist es wünschenswert,
die Höhe
des Wärmeerzeugungselementseitenbereiches
B kleiner auszubilden als die Höhe
des maximalen Blasenzustandes, genauer gesagt von einigen μm bis 30 μm.
-
3D zeigt
einen Zustand, in dem die Blase 7 durch den Anstieg des
Innendrucks zusammenfällt.
Der bewegliche Abschnitt 6 stellt seine Ausgangsposition
durch den negativen Druck, der aus der Konzentration der Blase und
der Wiederherstellkraft aufgrund der Federeigenschaften des beweglichen
Abschnittes als solchem resultiert, wieder her. Hierdurch wird die
Flüssigkeitsströmungsbahn 3b schnell
wieder mit der Menge der ausgestoßenen Flüssigkeit versorgt. In der Flüssigkeitsströmungsbahn 3b ist
kaum eine Beeinflussung durch die rückwärts gerichtete Welle infolge
der Blase vorhanden, und die Flüssigkeitszufuhr
wird gleichzeitig mit dem Schließen des beweglichen Abschnittes 6 durchgeführt, so
daß daher
die Flüssigkeitszufuhr
durch den beweglichen Abschnitt nicht behindert wird.
-
Es wird nunmehr das Wiederauffüllen der Flüssigkeit
in den Flüssigkeitsausstoßkopf dieser Ausführungsform
erläutert.
-
Wenn sich die Blase 7 im
Zusammenfallprozeß befindet,
nachdem ihr maximales Volumen erreicht ist, strömt das das verschwundene Blasenvolumen
kompensierende Flüssigkeitsvolumen
sowohl von der Seite des Ausstoßauslasses 11 als
auch von der Seite der Flüssigkeitsströmungsbahn 3b zu.
Das Volumen der Blase an der Oberseite (Ausstoßauslaßseite) über die Anfangsposition des
beweglichen Abschnittes 6 hinaus ist W1 und das auf der
unteren Seite (Wärmeerzeugungselementseite)
entspricht dem beweglichen Abschnitt (W1 + W2 = W). Wenn der bewegliche
Abschnitt 6 seine Anfangsposition wieder einnimmt, stoppt
der Rückzug
des Meniskus am Ausstoßauslaß zum Kompensieren
eines Teiles von W1, wonach die Kompensation für das restliche W2 hauptsächlich durch
die Flüssigkeitszufuhr
zwischen dem beweglichen Abschnitt 6 und der Wärmeerzeugungsfläche bewirkt
wird. Hierdurch kann der Rückzug
des Meniskus am Ausstoßauslaß reduziert
werden.
-
Bei dieser Ausführungsform kann die Kompensation
des Volumens W2 in erzwungener Weise hauptsächlich durch die Flüssigkeitsströmungsbahn 3b entlang
der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes
unter Ausnutzung der Druckänderung
beim Zuammenfallen der Blase bewirkt werden, so daß daher
ein schnelleres Wiederauffüllen
möglich
ist. In dem Fall, in dem das Wiederauffüllen unter Ausnutzung des Drucks
beim Zusammenfallen einer Blase bei einem herkömmlich ausgebildeten Kopf bewirkt
wird, ist die Vibration des Meniskus groß, was eine Verschlechterung
der Bildqualität
zur Folge hat. Bei dieser Ausführungsform
kann jedoch die Vibration des Meniskus minimiert werden, da die
Verbindung zwischen dem Ausstoßauslaßseitenbereich
A und dem Wärmeerzeugungselementseitenbereich
B unterdrückt
wird. Hierdurch werden eine Verbesserung der Bildqualität und eine
Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit erwartet.
-
Die Oberfläche des Substrates 1 ist
im wesentlichen bündig
mit der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes 2,
d.h, die Wärmeerzeugungselementfläche ist
nicht nach unten abgestuft. In einem solchen Fall findet die Zufuhr
der Flüssigkeit
zum Bereich B entlang der Oberfläche des
Substrates 1 statt. Daher wird eine Stagnation der Flüssigkeit
auf der Wärmeerzeugungsfläche des Wärmeerzeugungselementes 2 unterdrückt, und eine
ausgefällte
Blase, die aus den gelösten
Gasen oder der Restblase, die nicht zusammengefallen ist, resultiert,
wird entfernt. Ferner ist die Wärmeansammlung
in der Flüssigkeit
nicht zu stark. Daher kann eine stabilisiertere Erzeugung der Blase
mit hoher Geschwindigkeit wiederholt werden. Bei dieser Ausführungsform
ist die Fläche
des Substrates 1 eine ebene Innenwand. Dies ist jedoch
nicht einschränkend
zu sehen, wenn die Innenwand nur eine derart glatte Oberfläche besitzt,
daß die
Flüssigkeit
nicht stagniert und keine Wirbelströme in der Flüssigkeit auftreten.
-
(Ausführungsform 2)
-
4 ist
eine schematische Schnittansicht eines Hauptteiles einer anderen
Ausführungsform des
Flüssigkeitsausstoßkopfes
der vorliegenden Erfindung. In 4 ist
das Lagerelement 5b aus Einfachheitsgründen weggelassen worden.
-
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von
der Ausführungsform
1 dadurch, daß der
bewegliche Abschnitt 6 dünn ausgebildet ist und dadurch eine
größere Flexibilität bie tet.
Hierdurch wird, wie mit der gestrichelten Linie in 4 gezeigt ist, der von der Blase verschobene
bewegliche Abschnitt 6 geringfügig nach oben zum Ausstoßauslaß 11 hin
abgebogen. Wenn der bewegliche Abschnitt flexibel ist, kann er sogar
mit einem relativ niedrigen Blasenerzeugungsdruck in einem großen Ausmaß durchgebogen
werden, so daß der
Blaenerzeugungsdruck weiter auf wirksame Weise zum Ausstoßauslaß hin gerichtet
werden kann. Auch bei dieser Ausführungsform wird ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit
hoher Ausstoßenergie
und hoher Ausstoßeffizienz
vorgesehen.
-
(Ausführungsform 3)
-
5 ist
eine schematische Schnittansicht eines Hauptteiles einer anderen
Ausführungsform. 6 ist eine schematische
perspektivische, teilweise gebrochen dargestellte Teilansicht eines
in 5 gezeigten Flüssigkeitsausstoßkopfes.
Der bewegliche Abschnitt 6 des Kopfes dieser Ausführungsform ist
hierbei kein Einzelelement, sondern eine Verbundkonstruktion. Der
Druck der Blase verschiebt ein Paar von beweglichen Abschnitten 6,
damit der Druck in Richtung auf den Ausstoßauslaß 11, der über dem
beweglichen Abschnitt 6 angeordnet ist, geleitet werden
kann. Einer der beweglichen Abschnitte 6 funktioniert als
bewegliches Element etc., während
der andere als gegenüberliegendes
Element funktioniert, so daß der
Blasenerzeugungsdruck auf wirksame Weise zum Ausstoßauslaß hin gerichtet
wird. Auch bei dieser Ausführungsform
wird ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit
hoher Ausstoßenergie
und hoher Ausstoßeffizienz
vorgesehen.
-
(Ausführungsform 4)
-
7 ist
eine schematische Schnittansicht eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 8 ist eine
schematische, teilweise gebrochen dargestellte perspektivische Ansicht
eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
der 7.
-
Bei dem Flüssigkeitsausstoßkopf dieser Ausführungsform
handelt es sich um einen Kopf vom Seitenschußtyp, bei dem das Wärmeerzeugungselement
2 zum
Ausstoßauslaß
11 weist.
Das Wärmeerzeugungselement
2 besitzt
eine Größe von 48 μm × 46 μm und hat
die Form eines Wärmeerzeugungswiderstandes.
Es ist auf einem Substrat
1 montiert und erzeugt thermische
Energie, die zum Erzeugen einer Blase durch das Filmsieden einer
Flüssigkeit
erzeugt wird, wie in der
US-PS
4 723 129 offenbart ist. Der Ausstoßauslaß
11 ist in einer Öffnungsplatte
14 vorgesehen,
die aus einem Ausstoßauslaßabschnittmaterial
besteht. Die Öffnungsplatte
14 besteht
aus Nickel und ist durch Elektroformen hergestellt.
-
Eine erste Flüssigkeitsströmungsbahn 3 ist unterhalb
der Öffnungsplatte 14 vorgesehen,
so daß sie
in direkter Strömungsmittelverbindung
mit dem Ausstoßauslaß 11 steht.
Auf dem Substrat 1 ist eine zweite Flüssigkeitsströmungsbahn 4 zum
Durchfluß der
Blasenerzeugungsflüssigkeit
vorgesehen. Zwischen der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 und der
zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 ist
eine Trennwand 5 zum Trennen der Flüssigkeitsströmungsbahnen
vorgesehen. Die Trennwand 5 besteht aus elastischem Material,
wie Metall. Bei dieser Ausführungsform
besteht die Trennwand 5 aus Nickel mit einer Dicke von
5 μm. Sie
trennt die Ausstoßflüssigkeit
in der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 und die
Blasenerzeugungsflüssigkeit
in der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 voneinander.
-
Die Ausstoßflüssigkeit wird der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 durch
den ersten Zuführkanal 12a von
der ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 12,
die die Ausstoßflüssigkeit
enthält,
zugeführt.
Die Blasenerzeugungsflüssigkeit
wird der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 durch
den zweiten Zuführkanal 13a von
der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13,
die die Blasenerzeugungsflüssigkeit
enthält,
zugeführt.
Die erste gemeinsame Flüssigkeitskammer 12 und
die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer 13 sind
durch eine Trennwand 1a voneinander getrennt. Bei dieser
Ausführungsform
handelt es sich sowohl bei der Ausstoßflüssigkeit, die der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 zugeführt wird,
als auch bei der Blasenerzeugungsflüssigkeit, die der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 zugeführt wird,
um Tinte auf Wasserbasis (Flüssigkeitsgemisch
aus Ethanol und Wasser) .
-
Die Trennwand 5 ist benachbart
zu dem Abschnitt des vorstehenden Raumes der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes 2 senkrecht
zur Wärmeerzeugungsfläche angeordnet und
hat ein Paar von beweglichen Abschnitten 6 eines flachen
plattenförmigen
Kragarmes, von denen einer ein bewegliches Element und der andere
ein gegenüberliegendes
Element ist, das dem beweglichen Element gegenüberliegt. Der bewegliche Abschnitt 6 und
die Wärmeerzeugungsfläche sind
mit einem Abstand von etwa 15 μm
voneinander angeordnet. Die freien Enden 6a der beweglichen
Abschnitte 6 liegen einander gegenüber mit einem Spalt von etwa
2 μm (Schlitz 8)
dazwischen. Mit 6b ist ein Basisabschnitt bezeichnet, der
als Basisabschnitt beim Öffnen
der beweglichen Abschnitte 6 funktioniert. Der Schlitz 8 ist
in einer Ebene ausgebildet, die eine Linie enthält, welche einen Mittelabschnitt
des Wärmeerzeugungselementes 2 und
den Mittelabschnitt des Ausstoßauslasses 11 miteinander
ver bindet. Bei dieser Ausführungsform
ist der Schlitz 8 so eng, daß sich die Blase nicht durch
den Schlitz 8 um die beweglichen Abschnitte 6 herum
erstreckt, bevor der bewegliche Abschnitt 6 verschoben
worden ist, wenn die Blase wächst.
Mindestens das freie Ende 6a des beweglichen Abschnittes 6 ist
in einem Bereich angeordnet, in den sich der Druck infolge der Blase
erstreckt. In 7 ist
mit "A" ein Oberseitenbereich
(Ausstoßauslaßseite)
des beweglichen Abschnittes 6 in einem stabilen Zustand
und mit "B" eine Unterseitenbereich
(Wärmeerzeugungselementseite)
bezeichnet.
-
Wenn Wärme an der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes 2 und
eine Blase im Bereich B erzeugt wird, wird das freie Ende 6a des
beweglichen Abschnittes 6 sofort in Richtung des Pfeiles
in 1 bewegt, d. h. in
Richtung auf den Bereich A, wobei der Basisabschnitt 6b als
Drehpunkt wirkt, und zwar durch den Druck, der aus der Erzeugung
und dem Wachstum der Blase resultiert und durch die expandierende
Blase als solche. Hierdurch wird die Flüssigkeit durch den Ausstoßauslaß 11 ausgestoßen.
-
Mit 18 ist in 8 eine Leitungselektrode zum
Anlegen des elektrischen Signales an das Wärmeerzeugungselement 2,
bei dem es sich um einen elektrothermischen Wandler handelt, der
auf dem Substrat 1 montiert ist, bezeichnet.
-
Es wird nunmehr die Lagebeziehung
zwischen dem beweglichen Abschnitt 6 und der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 bei
dieser Ausführungsform
beschrieben. 9A ist
eine schematische Draufsicht des beweglichen Abschnittes 6 von der Öffnungsplatte 14 aus
gesehen. 9B ist eine schematische
Draufsicht des Unterabschnittes der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 von
der Seite der Trennwand 5 aus gesehen. 9C ist eine schematische Draufsicht des
beweg- lichen Abschnittes 6 durch
die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn 4 von der
Seite der Öffnungsplatte 14 aus
gesehen. In diesen Figuren ist die Vorderseite der Blattebene die Seite
eines Ausstoßauslasses 11.
-
Bei dieser Ausführungsform sind verengte Abschnitte 9 auf
beiden Seiten des Wärmeerzeugungselementes 2 in
der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 ausgebildet.
Durch diese verengten Abschnitte 9 hat der benachbarte
Bereich des Wärmeerzeugungselementes 2 der
zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 die
Form einer Kammer (Blasenerzeugungskammer), so daß ein Entweichen
des Drucks bei der Blasenerzeugung entlang der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 unterdrückt wird.
-
Wenn ein verengter Abschnitt in der
Flüssigkeitsströmungsbahn
vorgesehen ist, um ein Entweichen des Drucks bei der Blasenerzeugung
in einem herkömmlichen
Kopf zu unterdrücken,
sollte der Querschnitt der Strömungsbahn
am verengten Abschnitt angesichtes des Wiederauffüllvermögens der auszustoßenden Flüssigkeit
nicht zu klein sein. Bei dieser Ausführungsform wird jedoch der
größte Teil der
ausgestoßenen
Flüssigkeit
von der Ausstoßflüssigkeit
in der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn
gebildet, und die Blasenerzeugungsflüssigkeit in der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn,
die mit dem Wärmeerzeugungselement
versehen ist, wird nicht so stark ausgestoßen, so daß daher ein relativ geringes
Einfüllen
der Blasenerzeugungsflüssigkeit
in den Bereich B der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn stattfinden
kann. Daher kann der Abstand der Strömungskanalwände im verengten Abschnitt 9 relativ gering
sein und einige μm
betragen. Hierdurch kann der bei der Blasenerzeugung in der zweiten
Flüssigkeitsströmungsbahn 4 generierte
Druck in konzentrierter Weise auf den beweglichen Abschnitt 6 gerichtet
werden, ohne daß er
zum Umfang hin entweicht. Ein derartiger Druck kann als Ausstoßenergie
durch den beweg- lichen
Abschnitt 6 genutzt werden, so daß daher eine hohe Ausstoßeffizienz
und Ausstoßenergie
erzielt werden können.
-
Es wird nunmehr der Ausstoßvorgang
des Flüssigkeitsausstoßkopfes
dieser Ausführungsform beschrieben.
Die 10A–10D sind
schematische Schnittansichten des Flüssigkeitsausstoßkopfes,
wobei der Ausstoßvorgang
bei dieser Ausführungsform dargestellt
ist. Bei dieser Ausführungsform
handelt es sich bei der Ausstoßflüssigkeit,
die der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 zuzuführen ist,
und der Blasenerzeugungsflüssigkeit,
die der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 zuzuführen ist,
um die gleiche Tinte auf Wasserbasis.
-
10A zeigt
einen Zustand, bevor die Energie, wie beispielsweise elektrische
Energie, dem Wärmeerzeugungselement 2 zugeführt wird,
d. h. den Anfangszustand, bevor das Wärmeerzeugungselement Wärme erzeugt.
Wie in 10A gezeigt, weisen
die freien Enden 6a der Trennwände 5 über dem
Wärmeerzeugungselement 2 durch
einen Schlitz 8 gegeneinander, um die Ausstoßflüssigkeit
in der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 und
die Blasenerzeugungsflüssigkeit
in der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 voneinander
zu trennen.
-
10B zeigt
einen Zustand, in dem das Wärmeerzeugungselement 2 mit
der elektrischen Energie o.ä.
versorgt wird und das Wärmeerzeugungselement 2 die
Wärme erzeugt,
die das Filmsieden in der Flüssigkeit
hervorruft, so daß die
Blase 7 erzeugt wird und expandiert. Der aus der Erzeugung und
dem Wachstum der Blase resulierende Druck pflanzt sich hauptsächlich zum
beweglichen Abschnitt 6 fort. Die mechanische Verschiebung
des beweglichen Abschnittes 6 trägt zum Ausstoß der Ausstoßflüssigkeit
vom Ausstoßauslaß bei.
-
10C zeigt
einen Zustand, in dem die Blase 7 weiter gewachsen ist.
Mit dem Wachstum der Blase 7 wird der bewegliche Abschnitt 6 weiter
in Richtung auf die Seite der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 verschoben,
wobei sein Basisabschnitt 6b als Drehpunkt funktioniert.
Durch die Verschiebung des beweglichen Abschnittes 6 treten
die erste Flüssigkeitsströmungsbahn 3 und
die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn 4 im
wesentlichen in Strömungsmittelverbindung.
In diesem Zustand wird die Strömungsmittelverbindungsbahn
zwischen der Wärmeerzeugungsfläche und
dem Ausstoßauslaß vom beweglichen
Abschnitt 6 auf ein geeignetes Maß gedrosselt, um die Kraft
der Blasenexpansion in Richtung auf den Ausstoßauslaß zu lenken. Auf diese Weise
wird die vom Wachstum der Blase erzeugte Druckwelle in konzentrierter
Weise nach rechts oben zum Ausstoßauslaß 11 übertragen,
der in Strömungsmittelverbindung
mit der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 steht.
Durch die direkte Fortpflanzung der Druckwelle und die mechanische
Verschiebung des beweglichen Abschnittes 6, was in Verbindung
mit 10B beschrieben
wurde, wird die Ausstoßflüssigkeit
durch den Ausstoßauslaß 11 mit
hoher Geschwindigkeit und mit hoher Ausstoßenergie sowie mit hoher Ausstoßeffizienz
als Tröpfchen 11a ausgestoßen (10D).
-
Wie man 10C entnehmen kann, erstreckt sich mit
der Verschiebung des beweglichen Abschnittes 6 zur ersten
Flüssigkeitsströmungsbahn 3 ein
Teil der am Bereich B in der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 erzeugten
Blase in die erste Flüssigkeitsströmungsbahn 3.
Somit ist die Höhe
der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 derart
bemessen (Abstand von der Oberfläche
des Substrates 1 oder der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes 2 bis
zum beweglichen Abschnitt 6), daß sich die Blase in die erste
Flüssigkeitsströmungsbahn 3 erstreckt,
wodurch die Ausstoßenergie weiter
erhöht
wird. Damit sich die Blase in die erste Flüssigkeitsströmungsbahn 3 erstreckt,
ist es wünschenswert,
die Höhe
der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 geringer
auszubilden als die Höhe
der maximalen Blase, beispielsweise einige μm bis 30 μm.
-
10D zeigt
einen Zustand, in dem die Blase 7 durch den Abfall des
Innendrucks zusammenfällt.
Der bewegliche Abschnitt 6 stellt seine Ausgangsposition
durch den aus der Kontraktion der Blase resultierenden negativen
Druck und die Wiederherstellkraft infolge der Federeigenschaften
des beweglichen Abschnittes als solchem wieder her. Auf diese Weise
wird die erste Flüssigkeitsströmungsbahn 3 wieder
rasch mit der Menge der ausgestoßenen Flüssigkeit versorgt. In der ersten
Flüssigkeitsströmungsbahn 3 gibt
es kaum eine Beeinflussung durch die rückwärts gerichtete Welle infolge
der Blase, und die Flüssigkeitszufuhr
wird gleichzeitig mit dem Schließen des beweglichen Abschnittes 6 durchgeführt, so
daß daher
die Flüssigkeitszufuhr durch
den beweglichen Abschnitt nicht behindert wird. Das Innere gemäß 10D wird daher nicht so stark
unter Druck gesetzt, so daß ein
geringer Abfall ausreicht.
-
Es wird nunmehr das Wiederauffüllen der Flüssigkeit
im Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß dieser Ausführungsform
erläutert.
-
Wenn sich die Blase 7 im
Blasenzusammenfallprozeß nach
deren Maximalvolumen befindet, strömt das Volumen der Flüssigkeit
zur Kompensation des verschwundenen Blasenvolumens sowohl von der
Seite des Ausstoßauslasses 11 als
auch von der Seite der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3b und
der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 zu. Das
Volumen der Blase an der Oberseite (Ausstoßauslaßseite) über die Anfangsposition des
beweglichen Abschnittes 6 hinaus ist W1, und das der unteren
Seite (Wärmeerzeugungselementseite) bildet den
beweglichen Abschnitt (W1 + W2 = W). Wenn der bewegliche Abschnitt 6 seine
Anfangsposition wieder einnimmt, stoppt der Rückzug des Meniskus am Ausstoßauslaß zum Kompensieren
eines Teiles von W1, und wird die Kompensation für den restlichen Teil W2 hauptsächlich durch
die Flüssigkeitszufuhr
in der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 bewirkt.
Hierdurch kann das Ausmaß des
Rückzuges des
Meniskus im Ausstoßauslaß verringert
werden.
-
Bei dieser Ausführungsform kann die Kompensation
des Volumens W2 in erzwungener Weise hauptsächlich durch die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn
entlang der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeungselementes
unter Ausnutzung der Druckänderung
beim Zusammenfallen der Blase durchgeführt werden, so daß daher
ein schnelleres Wiederauffüllen
möglich
ist. Bei der Durchführung
eines Wiederauffüllens
unter Ausnutzung des Drucks beim Zusammenfallen der Blase bei einem
herkömmlichen
Kopf ist die Vibration des Meniskus groß, was eine Verschlechterung
der Bildqualität
zur Folge hat. Bei dieser Ausführungsform
kann jedoch die Vibratiojn des Meniskus minimiert werden, da die Verbindung
zwischen dem Bereich der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 der
Ausstoßauslaßseite und
der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 durch den
beweglichen Abschnitt unterdrückt
wird. Hierdurch werden eine Verbesserung der Bildqualität und eine
Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit erwartet.
-
Die Oberfläche des Substrates 1 ist
im wesentlichen mit der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes 2 bündig, d.h.
die Wärmeerzeugungselementfläche ist
nicht nach unten abgestuft. In einem solchen Fall tritt die Zufuhr
der Flüssigkeit
zum Bereich B entlang der Fläche
des Substrates 1 auf. Daher wird eine Stagnation der Flüssigkeit
auf der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes 2 unterdrückt, und
die aus den gelösten
Gasen resultierende ausge fällte
Blase oder die nicht zusammengefallene restliche Blase wird entfernt,
so daß daher
die Wärmeansammlung
in der Flüssigkeit
nicht zu groß wird.
Daher kann eine stabilisiertere Erzeugung der Blase mit hoher Geschwindigkeit
wiederholt werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Fläche des
Substrates 1 eine ebene Innenwand. Dies ist jedoch nicht
einschränkend,
wenn die Innenwand nur eine solche glatte Oberfläche besitzt, daß die Flüssigkeit
nicht stagniert und kein Wirbelstrom in der Flüssigkeit auftritt.
-
Es wird nunmehr die Druckfortpflanzung
der Blase im Flüssigkeitsausstoßkopf dieser
Ausführungsform
im Vergleich zu einem herkömmlichen
Beispiel beschrieben. 11A ist
eine schematische Schnittansicht, die die Druckfortpflanzung von
der Blase im Flüssigkeitsausstoßkopf dieser
Ausführungsform
zeigt. 11B ist eine
schematische Schnittansicht, die die Druckfortpflanzung von der Blase
in einem herkömmlichen
Flüssigkeitsausstoßkopf zeigt.
-
Bei einem repräsentativen herkömmlichen Kopf,
der in 11B gezeigt ist,
gibt es in Fortpflanzungsrichtung kein Material, das gegenüber der
Fortpflanzung des von der Blase 7 erzeugten Drucks eine Behinderung
darstellt. Daher wird die Richtung der Druckfortpflanzung der Blase
entlang der im wesentlichen normalen Linie der Oberfläche der
Blase weit gestreut, wie durch V1–V8 angedeutet. Von diesen Richtungen entspricht
die Druckkomponente, die zum Ausstoßauslaß gerichtet ist und den Flüssigkeitsausstoß am meisten
beeinflußt,
V8–V6, d. h. der Druckfortpflanzungskomponente
benachbart zum Ausstoßauslaß. Insbesondere
sind V4 und V5 am nächsten zum
Ausstoßauslaß, so daß diese
wirksam zum Flüssigkeitsausstoß beitragen.
V3 und V6 besitzen
eine relativ kleine Komponente, die zum Ausstoßauslaß gerichtet ist. VA und
VB sind die Druckfortpflanzungskomponente
in entgegengesetzter Richtung entlang der Flüssigkeitsströ mungsbahn.
-
Bei der in 11A gezeigten Ausführungsform richtet das beweglichen
Element 6 die Druckfortpflanzungskomponente V3–V6 der Blase zum Ausstoßauslaß hin, so daß daher
der Druck der Blase 7 direkt und wirksam wirkt. Die Blase
als solche wächst zum
Ausstoßauslaß hin. Auf
diese Weise steuert der bewegliche Abschnitt nicht nur die Druckfortpflanzungsrichtung,
sondern auch das Wachstum der Blase als solcher, so daß die Ausstoßeffizienz,
die Ausstoßenergie,
die Ausstoßgeschwindigkeit
etc. in signifikanter Weise verbessert werden.
-
VA1 und VB1 sind Druckkomponenten entlang der ersten
Flüssigkeitsströmungsbahn
in zueinander entgegengesetzten Richtungen, und VA und
VB sind Druckkomponenten entlang der zweiten
Flüssigkeitsströmungsbahn
in zueinander entgegengesetzten Richtungen. Bei dieser Ausführungsform
unterdrückt der
bewegliche Abschnitt 6 die rückwärts gerichtete Welle, so daß daher
VA1 und VB1 kleiner
als bei einer herkömmlichen
Vorrichtung sind. Die Blase wird zum Ausstoßaus-laß gerichtet,
so daß daher
VA und VB kleiner
sind als bei der herkömmlichen
Vorrichtung. Auf diese Weise sind VA1 +
VA und VB1 + VB kleiner als VA und
VB bei der herkömmlichen Vorrichtung.
-
(Ausführungsform 5)
-
12 ist
eine schematische Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich
von Ausführungsform
4 dadurch, daß der
bewegliche Abschnitt 6 dünn ausgebildet ist und somit
eine höherer
Flexibilität
besitzt. Wie in 12 mit
einer gestrichelten Linie dargestellt ist, wird hierdurch der von
der Blase verschobene bewegliche Abschnitt 6 geringfügig zum
Ausstoßauslaß 11 hin
gebogen. Wenn der bewegliche Abschnitt flexibel ist, kann er selbst
dann in einem großen
Ausmaß mit
einem relativ niedrigen Blasenerzeugungsdruck durchgebogen werden,
so daß der
Blasenerzeugungsdruck noch wirksamer zum Ausstoßauslaß hin gerichtet werden kann.
Auch bei dieser Ausführungsform
wird ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit
hoher Ausstoßenergie
und hoher Ausstoßeffizienz
vorgesehen.
-
(Vergleichsbeispiel)
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13A ist
eine schematische Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einem
Vergleichsbeispiel, das nicht unter den Umfang der beanspruchten
Erfindung fällt. 13B ist eine schematische
Draufsicht des bei diesem Beispiel verwendeten beweglichen Abschnittes,
von der Ausstoßauslaßseite her
gesehen. Dieses Beispiel unterscheidet sich von der Ausführungsform
4 dadurch, daß anstelle
der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 ein
graben- oder grubenförmiger
Flüssigkeitskanal 4a vorgesehen
ist, der auf vier Seiten von Wänden
umgeben ist. Bei diesem Beispiel wird die Flüssigkeit nach dem Flüssigkeitsausstoß hauptsächlich von
der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 durch
die Öffnung 6c im
beweglichen Element 6 in den grubenförmigen Flüssigkeitskanal 4a eingeführt. Die
Größe der Öffnung 6c reicht
aus, wenn sie ohne das Entweichen der Blase einen Flüssigkeitsstrom
ermöglicht.
-
Bei diesem Beispiel erfolgt das Entweichen des
Blasenerzeugungsdrucks zum auf stromseitigen Bereich hin entlang
dem unteren Teil des beweglichen Abschnittes 6. Ferner
entspricht nach dem Zusammenfallen der Blase die aufzufüllende Tintenmenge
nur der Menge, die dem Volumen des grubenförmigen Flüssigkeitskanales entspricht,
so daß die Wiederauffüllmenge
klein sein und ein Ansprechvermögen
mit hoher Geschwindigkeit erreicht werden kann. Mit diesem Beispiel
kann ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit
hoher Ausstoßenergie
und hoher Ausstoßeffizienz
verwirklicht werden.
-
(Ausführungsform 6)
-
14A ist
eine schematische Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der bewegliche Abschnitt 6 des
Kopfes dieser Ausführungsform
ist nicht als Dualtyp, sondern als Einzeltyp ausgebildet. Die erste Flüssigkeitsströmungsbahn 3 an
der Seite des freien Endes 6a des beweglichen Abschnittes 6 ist
durch eine Wand 15a (ein dem beweglichen Element gegenüberliegendes
Element) geschlossen, so daß der durch
die Blase erzeugte Druck durch Durchbiegung des beweglichen Abschnittes 6 zum
darüber
liegenden Ausstoßauslaß 11 expandiert.
Bei dem beweglichen Abschnitt 6 dieser Ausführungsform
handelt es sich um ein Einzelelement, dessen Herstellung einfach
und dessen Konstruktionsspielraum groß ist.
-
14B ist
eine schematische Schnittansicht, die die Erzeugung etc. der Blase 7 im
Flüssigkeitsausstoßkopf dieser
Ausführungsform
zeigt. Wie in dieser Figur gezeigt, expandiert ein Teil der Blase, die
im Bereich B der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 erzeugt
wird, zur Seite der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 mit
einer entsprechenden Verschiebung des beweglichen Abschnittes 6 zur
Seite der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 hin.
Somit ist die Höhe
der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 (Abstand
von der Oberfläche
des Substrates 1 oder der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes 2 zum
beweglichen Abschnitt 6) derart, daß sich die Blase zur Seite
der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 erstreckt,
wodurch die Ausstoßenergie
weiter erhöht
wird. Um sich die Blase in die erste Flüssigkeitsströmungsbahn 3 erstrecken
zu lassen, ist es wünschenswert,
die Höhe
der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 kleiner
auszubilden als die Höhe
der maximalen Blase, beispielsweise einige μm bis 30 μm. Bei dieser Ausführungsform
kann ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit
hoher Ausstoßenergie und
hoher Ausstoßeffizienz
verhindert werden.
-
(Ausführungsform 7)
-
15A ist
eine schematische Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 15B ist
eine schematische Draufsicht des beweglichen Abschnittes dieser Ausführungsform,
von der Ausstoßauslaßseite her gesehen.
Diese Ausführungsform
unterscheidet sich von Ausführungsform
4 dadurch, daß ein
grubenförmiger
Flüssigkeitskanal 4a,
der auf vier Seiten von Wänden
umgeben ist, anstelle der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 vorgesehen
ist. Bei dieser Ausführungsform
wird nach dem Flüssigkeitsausstoß die Flüssigkeit
hauptsächlich
von der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 duch
die Öffnung 6c im
beweglichen Element 6 in den grubenförmigen Flüssigkeitskanal 4a eingeführt. Die
Größe der Öffnung 6c reicht
aus, wenn sie einen Flüssigkeitsstrom
ohne Entweichen der Blase ermöglicht.
-
Bei dieser Ausführungsform werden der Druck
zum Aufbiegen des Ventiles und der Druck der Blase beide zum Ausstoßauslaß hin gerichtet.
Der bewegliche Abschnitt 6 kehrt im wesentlichen gleichzeitig
mit dem Zusammenfallen der Blase zur Ausgangsposition zurück, so daß daher
der Grad des Rückzuges
des Tintenmeniskus minimiert werden kann und die Tinte durch die
erzwungene Wiederauffüllfunktion
derselben durch das Zusammenfallen der Blase vom aufstromseitigen
Bereich kontinuierlich der Wärmeerzeugungsfläche zugeführt wird.
Hierdurch kann ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit
hoher Ausstoßenergie
und hoher Ausstoßeffizienz
zur Verfügung
gestellt werden.
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(Weiteres Vergleichsbeispiel)
-
16A ist
eine schematische Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einem
weiteren Vergleichsbeispiel, das nicht unter den Umfang der beanspruchten
Erfindung fällt. 16B ist eine schematische
Draufsicht eines verwendeten beweglichen Abschnittes, von der Ausstoßauslaßseite her
gesehen. Dieses Beispiel unterscheidet sich von Ausführungsform
6 dadurch, daß ein
grubenförmiger
Flüssigkeitskanal 4a,
der auf vier Seiten von Wänden
umschlossen ist, anstelle der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 vorgesehen ist.
Bei diesem Beispiel wird nach dem Flüssigkeitsausstoß die Flüssigkeit
hauptsächlich
von der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 durch
die Öffnung 6c im
beweglichen Element 6 in den grubenförmigen Flüssigkeitskanal 4a eingeführt. Die
Größe der Öffnung 6c ist
ausreichend, wenn sie einen Strom der Tinte ohne Entweichen der
Blase ermöglicht.
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Bei diesem Beispiel kann das Entweichen des
Blasenerzeugungsdrucks zum aufstromseitigen Bereich hin entlang
dem unteren Teil des beweglichen Abschnittes 6 unterdrückt werden,
so daß daher der
Blasenerzeugungsdruck in wirksamer Weise zum Ausstoßauslaß hin gerichtet
werden kann. Des weiteren ist beim Zusammenfallen der Blase die
wiederaufzufüllende
Tintenmenge nur die, die dem Volumen des grubenför migen Flüssigkeitskanales entspricht, so
daß die
Wiederauffüllmenge
klein gehalten und ein Ansprechvermögen mit hoher Geschwindigkeit erzielt
werden kann. Auch mit diesem Beispiel kann ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit
hoher Ausstoßenergie
und hoher Ausstoßeffizienz
erzielt werden.
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(Kopfbeispiel 1)
-
17 ist
eine schematische perspektivische Ansicht eines Beispieles eines
Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, der eine Vielzahl von Ausstoßauslässen und
eine Vielzahl von Flüssigkeitsströmungsbahnen
in Strömungsmittelverbindung
damit umfaßt. Der
Flüssigkeitsausstoßkopf wird
durch ein Substrat 1, eine Trennwand 5 und eine Öffnungsplatte 14 gebildet,
die mit Abständen
laminiert sind. Das Substrat 1 besitzt ein Lagerelement
aus Metall, wie Aluminium, und hat eine Vielzahl von Wärmeerzeugungselementen 2.
Das Wärmeerzeugungselement 2 hat
die Form eines elektrothermischen Wandlerelementes, das Wärme zur
Erzeugung einer Blase durch Filmsieden in der Blasenerzeugungsflüssigkeit,
die der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 zugeführt wird,
generiert. Das Substrat 1 ist mit einer Leitungselektrode zum
Zuführen
des elektrischen Signales zum Wärmeerzeugungselement 2 und
Funktionselementen, wie einem Transistor, einer Diode, einer Verriegelung,
einem Shiftregister, zum wahlweisen Antreiben der Wärmeerzeugungselemente 2 versehen.
Auf dem Wärmeerzeugungselement 2 ist
eine Schutzschicht (in der Figur weggelassen) zum Schützen des Wärmeerzeugungselementes 2 vorgesehen.
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Die Trennwand 5 ist mit
einem Paar von beweglichen Abschnitten 6 versehen, die
dem Wärmeerzeugungselement 2 gegenüberliegen. Über der Trennwand 5 befindet
sich eine Öffnungsplatte 14 mit Ausstoßauslässen 11,
die mit Strömungskanalwänden 15 versehen
ist, um die dazwischen angeordneten ersten Flüssigkeitsströmungsbahnen 3 zu
bilden.
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In 17 ist
mit 12 eine erste gemeinsame Flüssigkeitskammer
zum Zuführen
der Ausstoßflüssigkeit
durch den ersten Zuführkanal 12a zu
den ersten Flüssigkeitsströmungsbahnen 3 bezeichnet.
Mit 13 ist eine zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer zum Zuführen der
Blasenerzeugungsflüssigkeit durch
den zweiten Zuführkanal 13a zu
den zweiten Flüssigkeitsströmungsbahnen 4 bezeichnet.
Somit steht die erste gemeinsame Flüssigkeitskammer 12 in
Strömungsmittelverbindung
mit einer Vielzahl von ersten Flüssigkeitsströmungsbahnen 3,
die durch die Strömungskanalwände 15 an
der Trennwand 5 voneinander getrennt sind. Die zweite gemeinsame
Flüssigkeitskammer 13 steht
in Strömungsmittelverbindung
mit der Vielzahl der zweiten Flüssigkeitsströmungskanäle 4,
die durch die Vielzahl der Strömungskanalwände (in
der Figur zu Erläuterungszwecken
weggelassen) auf dem Substrat 1 getrennt sind.
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Bei der Herstellung des in 17 gezeigeten Flüssigkeitsausstoßkopfes
wird ein Trockenfilm mit einer Dicke von 15 μm (festes lichtempfindliches Harzmaterial)
auf dem Substrat 1 angeordnet und zur Ausbildung der Strömungskanalwände zum
Erstellen der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahnen 4 gemustert.
Bei dem Material der Strömungskanalwand
kann es sich um irgendein beliebiges Material handeln, wenn dieses
in bezug auf die Blasenerzeugungsflüssigkeit Antilösungseigenschaften
besitzt und die Strömungskanalwand
ausgebildet werden kann. Beispiele von derartigen Materalien sind
zusätzlich
zum Trockenfilm flüssige
lichtempfindliche Harzmaterialien. Andere Beispiele sind Harzmaterialien,
wie Polysulfon oder Polyethylen, oder Metall, wie Gold, Silicium,
Nickel, und Glas. Danach werden das Substrat 1 und die
Trennwand 5 miteinander verbunden, um eine einstückige Kombination
aus Substrat und Trennwand herzustellen, während das Wärmeerzeugungselement 2 und
der bewegliche Abschnitt 6 korrekt zueinander positioniert
werden.
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Die Öffnungsplatte 14 mit
den Ausstoßauslässen 11 wird
aus Nickel durch Elektroformen hergestellt. Es kann sich bei ihr
um ein Rillenelement handeln, das Ausstoßauslässe aufweist, die durch Projizieren
eines Excimer-Lasers auf eine Harzform, die einstückig mit
der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 versehen
ist, geformt werden. Die erste Flüssigkeitsströmungsbahn 3 wird
hergestellt, indem ein Trockenfilm mit einer Dicke von 25 μm auf der
Rückseite
der Öffnungsplatte 14 angeordnet
und gemustert wird. Danach wird die Öffnungsplatte 14 mit
der einstückigen
Kombination aus Substrat und Trennwand verbunden, während der
Ausstoßauslaß 11 und
der bewegliche Abschnitt 6 korrekt relativ zueinander positioniert
werden.
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(Kopfbeispiel 2)
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18 ist
eine schematische perspektivische Ansicht eines Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform
und dem vorstehend beschriebenen Kopf besteht darin, daß es sich
bei dem beweglichen Abschnitt 6 um ein unabhängiges Element
und nicht um ein Paar von Elementen handelt. Der Abschnitt 15d mit
der Strömungskanalwand 15 wirkt
als gegenüberliegendes
Element. Bei dieser Ausführungsform
wird ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit
hoher Ausstoßenergie
und hoher Ausstoßeffizienz
geschaffen.
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(Beweglicher Abschnitt
und Trennwand)
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Die 19A-19C sind
schematische Drauf sichten von Flüssigkeitsausstoßköpfen mit
einem beweglichen Abschnitt gemäß weiteren
Ausführungsformen. 19a zeigt ein Beispiel, bei dem der bewegliche
Abschnitt 6 der Trennwand 5 rechteckig ausgebildet
ist. 19B zeigt ein Beispiel,
bei dem das bewegliche Element rechteckig ist und einen verengten
Basisabschnitt 6b besitzt, der als Drehpunkt bei der Verschiebung
oder Durchbiegung dient. 19C zeigt
ein Beispiel, bei dem das bewegliche Element rechteckig ist und
einen breiteren Basisabschnitt 6b, der als Drehpunkt der
Verschiebung wirkt, als das freie Ende 6a aufweist.
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Mit Hilfe des in 19B gezeigten beweglichen Abschnittes 6 wird
die Verschiebung einfacher. Mit dem in 19C gezeigten beweglichen Abschnitt 6 wird
eine große
Haltbarkeit des beweglichen Abschnittes erreicht. Um sowohl eine
einfache Funktionsweise des beweglichen Abschnittes zu erreichen als
auch die Härte
des beweglichen Abschnittes zu erhöhen, wird die Breite des als
Drehpunkt wirkenden Basisabschnittes 6b auf wünschenswerte
Weise bogenförmig
verengt, wie in 9A gezeigt.
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20 ist
eine schematische Draufsicht des rechteckigen beweglichen Abschnittes 6 und
des in 19A gezeigten
Wärmeerzeugungselementes 2, von
der Ausstoßauslaßseite her
gesehen, um die Lagebeziehung zwischen diesen zu verdeutlichen.
Um den Blasenerzeugungsdruck auf wirksame Weise zu nutzen, erstrecken
sich die beiden beweglichen Abschnitte 6 in unterschiedliche
Richtungen, so daß der Abschnitt
unmittelbar über
dem wirksamen Blasenerzeugungsbereich des Wärmeerzeugungselementes 2 vom
beweglichen Abschnitt abgedeckt wird, d. h. die beweglichen Enden
desselben liegen einander gegenüber.
Bei dieser Ausführungsform
haben die beweglichen Abschnitte 6 die gleichen Konfigurationen
und sind symmetrisch angeordnet. Es kann jedoch eine Vielzahl von
beweglichen Elementen mit unterschiedlichen Konfigurationen Anwendung
finden. Die beweglichen Abschnitte können asymmetrisch sein, wenn
die Haltbarkeit des beweglichen Abschnittes groß und die Ausstoßeffizienz
hoch ist. Indem der gesamte Bereich des beweglichen Abschnittes
größer gemacht
wird als der gesamte Bereich der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes
und indem der Drehpunkt des beweglichen Abschnittes außerhalb
des Bereiches des wirksamen Blasenerzeugungsbereiches des Wärmeerzeugungselementes
angeordnet wird, werden die Ausstoßeffizienz und die Haltbarkeit
des Flüssigkeitsausstoßkopfes
verbessert.
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Bei dem Kopf, der die in 7 gezeigten gegenüberliegenden
beweglichen Abschnitte aufweist, wird bevorzugt, um die Ausstoßeffizienz
zu erhöhen, den
Schlitz relativ schmal auszubilden. Vorzugsweise verläuft eine
Linie, die sich durch den Mittelpunkt der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes
und senkrecht zur Wärmeerzeugungsfläche erstreckt,
benachbart zu einer Linie, die sich durch den Mittelpunkt des Bereiches
des Spaltes zwischen den freien Enden und senkrecht zum Spaltbereich
erstreckt. Ferner wird bevorzugt, daß sich diese Linien im wesentlichen überlappen.
Des weiteren wird bevorzugt, daß eine
Linie, die sich durch den Mittelpunkt der Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes
und senkrecht zur Wärmeerzeugungsfläche erstreckt,
durch den Ausstoßauslaß läuft. Schließlich wird
bevorzugt, daß sich
diese Linie und eine Linie senkrecht zum Ausstoßauslaß durch den Mittelpunkt des
Ausstoßauslasses überlappen.
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In dem Kopf, der den einen beweglichen
Abschnitt, wie in 14B gezeigt,
und den gegenüberliegenden
Fehlerabschnitt aufweist, wird bevorzugt, daß eine Linie, die sich durch
die Wärmeerzeugungsfläche des
Wärmeerzeugungselementes
und senkrecht zur Wärmeerzeugungsfläche erstreckt,
den einen beweglichen Abschnitt durchdringt. Ferner wird bevorzugt,
daß eine
Linie, die sich durch den Mittelpunkt der Wärmeerzeugungsfläche erstreckt
und vertikal zur Wärmeerzeugungsfläche verläuft, den Ausstoßauslaß durchdringt.
Schließlich
wird bevorzugt, daß sich
diese Linie und eine sich durch den Mittelpunkt des Ausstoßauslasses
erstreckende und vertikal zum Ausstoßauslaß angeordnete Linie im wesentlichen überlappen.
-
Die 21A-21C sind
schematische Draufsichten, die eine Konfiguration zeigen, bei der
nicht weniger als drei bewegliche Abschnitte 6 für einen Blasenerzeugungsbereich
Verwendung finden. 21A zeigt
ein Beispiel von drei Positionen, 21B ein
Beispiel von vier Positionen und 21c ein
Beispiel von sechs Positionen. Die Zahl der beweglichen Abschnitte 6 ist
nicht beschränkt,
es sei denn bei der Herstellung tritt ein Problem auf. In allen
Fällen
sind die beweglichen Abschnitte 6 derart radial angeordnet,
daß der
von der Blase erzeugte Druck gleichmäßig auf die beweglichen Abschnitte 6 aufgebracht
wird, und der Drehpunkt ist bogenförmig ausgebildet, um eine bessere
Funktionsweise und Haltbarkeit zu erreichen. Durch die benachbarte
radiale Anordnung des ventilähnlichen
beweglichen Abschnittes 6 können große Tröpfchen mit hoher Effizienz
ausgestoßen
werden. Die Vielzahl der beweglichen Abschnitte 6 kann
vom Fachmann in Abhängigkeit
vom Durchmesser des auszustoßenden
Tröpfchens
(Punktgröße) bestimmt
werden.
-
Was das Material der Trennwand einschließlich des
beweglichen Abschnittes anbetrifft, so ist jedes beliebige Material
verwendbar, wenn es in bezug auf die Blasenerzeugungsflüssigkeit
und die Ausstoßflüssigkeit
Antilösungseigenschaften
besitzt, eine Elastizität
hat, die für
eine Funktion als beweglicher Abschnitt geeignet ist, und für die Ausbildung des
feinen Schlitzes geeignet ist.
-
Bevorzugte Beispiele von Materialien
für das bewegliche
Element sind haltbare Materialien, wie Metall, beispielsweise Silber,
Nickel, Gold, Eisen, Titan, Aluminium, Platin, Tantal, rostfreier
Stahl, Phosphorbronze o. ä.
und Legierungen hiervon, oder Harzmaterialien mit einer Nitrilgruppe,
wie Acrylnitril, Butadien, Styrol o. ä., Harzmaterialien mit einer Amidgruppe,
wie Polyamid o. ä.,
Harzmaterialien mit einer Carboxylgruppe, wie Polycarbonat o. ä., Harzmaterialien
mit einer Aldehydgruppe, wie Polyacetal o. ä., Harzmaterialien mit einer
Sulfongruppe, wie Polysulfon, Harzmaterialien, wie Flüssigkristallpolymere o. ä., oder
chemische Verbindungen hiervon oder Materialien, die gegenüber der
Tinte haltbar sind, wie Metalle, beispielsweise Gold, Wolfram, Tantal,
Nickel, rostfreier Stahl, Titan, Legierungen hiervon, Materialien,
die mit einem derartigen Metall beschichtet sind, Harzmaterialien
mit einer Amidgruppe, wie Polymamid, Harzmaterialien mit einer Aldehydgruppe, wie
Polyacetal, Harzmaterialien mit einer Ketongruppe, wie Polyetheretherketon,
Harzmaterialien mit einer Amidgruppe, wie Polyimid, Harzmaterialien
mit einer Hydroxylgruppe, wie Phenolharz, Harzmaterialien mit einer
Ethylgruppe, wie Polyethylen, Harzmaterialien mit einer Alkylgruppe,
wie Polypropylen, Harzmaterialien mit einer Epoxygruppe, wie Epoxidharz,
Harzmaterialien mit einer Aminogruppe, wie Melaminharz, Harzmaterialien
mit einer Methylolgruppe, wie Xylolharz, chemische Verbindungen hiervon,
keramische Materialien, wie Siliciumdioxid oder chemische Verbindungen
hiervon.
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Bevorzugte Materialien für die Trennwand sind
Harzmaterialien mit guten Hitzebeständigkeitseigenschaften, guten
Antilösungseigenschaften
und gutem Formvermögen,
genauer gesagt Kunstharzmaterialien, wie Polyethylen, Polypropylen,
Polyamid, Polyethylenterephthalat, Melaminharzmaterial, Phenolharz,
Epoxidharzmaterial, Polybutadien, Polyurethan, Polyetheretherketon,
Polyethersulfon, Polyallylat, Polyimid, Polysulfon, Flüssigkristallpolymere (LCP)
oder chemische Verbindungen hiervon, oder Metalle, wie Siliciumdioxid,
Siliciumnitrid, Nickel, Gold, rostfreier Stahl, Legierungen hiervon,
chemische Verbindungen hiervon, oder mit Titan oder Gold beschichtete
Materialien.
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Die Dicke der Trennwand wird in Abhängigkeit
vom verwendeten Material und der verwendeten Konfiguration festgelegt,
um eine ausreichende Festigkeit der Wand und eine ausreichende Funktionsfähigkeit
als bewegliches Element zu erzielen, und beträgt normalerweise etwa 0,5 μm–10 μm.
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Was die Breite des Schlitzes 35 für das bewegliche
Element 31 anbetrifft, so wird der Spalt so festgelegt,
daß ein
Meniskus zwischen den Flüssigkeiten
gebildet wird, um auf diese Weise ein Vermischen derselben zu vemeiden,
wenn es sich bei der Blasenerzeugungsflüssigkeit und der Ausstoßflüssigkeit
um verschiedene Materialien handelt. Wenn beispielsweise die Blasenerzeugungsflüssigkeit
eine Viskosität
von etwa 2 cP und die Ausstoßflüssigkeit eine
Viskosität
von nicht weniger als 100 cP besitzt, ist ein Schlitz von etwa 5 μm ausreichend,
um ein Vermischen der Flüssigkeiten
zu vermeiden. Nicht mehr als 3 μm
sind wünschenswert.
-
Bei dieser Erfindung besitzt das
bewegliche Element eine Dicke im μm-Bereich
als bevorzugte Dicke. Wenn ein Schlitz im beweglichen Element mit
einer Dicke im μm-Bereich
ausgebildet ist und der Schlitz eine Breite (W μm) in der Größenordnung der Dicke des beweglichen
Elementes besitzt, ist es wünschenswert,
diese Variationen bei der Herstellung zu berücksichtigen.
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Wenn die Dicke des Elementes, das
dem freien Ende und/oder seitlichen Rand des durch einen Schlitz
gebildeten beweglichen Elementes gegenüberliegt, der Dicke des beweglichen
Elementes entspricht, ist die Beziehung zwischen der Schlitzbreite
und der Dicke vorzugsweise wie folgt unter Berücksichtigung der Variation
bei der Herstellung, um auf stabile Weise ein Vermischen der Flüssigkeiten zwischen
der Blasenerzeugungsflüssigkeit
und der Ausstoßflüssigkeit
zu unterdrücken.
Wenn die Blasenerzeugungsflüssigkeit
eine Viskosität
von nicht mehr als 3 cp hat und eine hochviskose Tinte (5 cp, 10
cp o. ä.)
als Ausstoßflüssigkeit
verwendet wird, kann ein Vermischen der beiden Flüssigkeiten über einen
langen Zeitraum unterdrückt
werden, wenn die Ungleichung W/t ≤ 1
erfüllt
wird.
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Der Schlitz, der für die "wesentliche Abdichtung" sorgt, besitzt vorzugsweise
eine Breite von einigen μm,
da hiermit ein Vermischen der Flüssigkeiten
verhindert wird.
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Wenn die Ausstoßflüssigkeit und die Blasenerzeugungsflüssigkeit
voneinander getrennt sind, wirkt das bewegliche Element als Trennwand
hierzwischen. Eine geringe Menge der Blasenerzeugungsflüssigkeit
wird jedoch mit der Ausstoßflüssigkeit
vermischt. Beim Ausstoßen
der Flüssigkeit
zum Drucken stellt dieser Anteil des Vermischens praktisch kein
Problem dar, wenn er geringer ist als 20%.
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Die vorliegende Erfindung deckt daher
den Fall ab, bei dem der Mischungsanteil der Blasenerzeugungsflüssigkeit
nicht mehr als 20% beträgt.
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Bei den vorhergehenden Ausführungsformen
beträgt
der maximale Mischungsanteil der Blasenerzeugungsflüssigkeit
15% , selbst wenn verschiedene Viskositäten Anwendung finden.
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Wenn die Blasenerzeugungsflüssigkeit
eine Viskosität
von nicht mehr als 5 cps besitzt, beträgt der Mischungsanteil maximal
etwa 10%, obwohl er verschieden ist, wenn die Antriebsfrequenz verschieden ist.
Der Anteil der vermischten Flüssigkeit
kann reduziert werden, indem die Viskosität der Ausstoßflüssigkeit
auf einen Bereich unter 20 cps (beispielsweise nicht mehr als 5%)
verringert wird.
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(Ausstoßflüssigkeit
und Blasenerzeugungsflüssigkeit)
-
Wenn es sich bei der Ausstoßflüssigkeit
und bei der Blasenerzeugungsflüssigkeit
um die gleiche Flüssigkeit
handelt, sind diverse Flüssigkeitsmaterialien
verwendbar, wenn sie nicht durch die vom Wärmeerzeugungselement abgegebene
Wärme in
ihrer Qualität
negativ beeinflußt
werden, kein angesammeltes Material in einfacher Weise auf dem Wärmeerzeugungselement
abgelagert wird, die Zustandsänderung
einer Vergasung und Kondensation reversibel ist und die Flüssigkeitsströmungsbahn, das
bewegliche Element oder die Trennwand o. ä. keine Qualitätsverschlechterung
erfahren. Zur Aufzeichnung ist auch die bei einer herkömmlichen
Bubble-Jet-Vorrichtung
als Aufzeichnung verwendbare Flüssigkeit
erfindungsgemäß einsetzbar.
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Selbst wenn die Ausstoßflüssigkeit
und die Blasenerzeugungsflüssigkeit
verschiedene Flüssigkeitsmaterialien
sind, kann die Ausstoßflüssigkeit durch
die Verschiebung des beweglichen Abschnittes, welche durch den durch
die Blasenerzeugung der Blasenerzeugungsflüssigkeit generierten Druck verursacht
wird, ausgestoßen
werden. Daher kann eine Flüssigkeit
mit hoher Viskosität,
wie Polyethylenglycol, mit der die Blasenerzeugung bei Wärmeaufbringung
nicht in ausreichender Weise erfolgt und daher die Ausstoßenergie
nicht ausreicht, mit hoher Ausstoßeffizienz und mit hohem Aus stoßdruck ausgestoßen werden,
indem diese Flüssigkeit
in der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn
zugeführt
und der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn
als Blasenerzeugungsflüssigkeit
zugeführt
wird, so daß eine
gute Blasenerzeugungsflüssigkeit
erreicht wird (beispielsweise ein Flüssigkeitsgemisch aus Ethanol
und Wasser im Verhältnis
von 4 : 6 mit einer Viskosität
von etwa 1–2
cps).
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Die in einfacher Weise durch Wärme beeinflußte Flüssigkeit
kann mit hoher Ausstoßeffizienz und
mit hohem Ausstoßdruck
ohne thermische Schädigung
einer derartigen Flüssigkeit
ausgestoßen
werden, wenn diese Flüssigkeit
der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn
zugeführt
und die nicht in einfacher Weise durch die Wärme beeinflußte Flüssigkeit
mit einem guten Blasenerzeugungsvermögen der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn
zugeführt
wird.
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Verschiedene Flüssigkeitsmaterialien sind verwendbar,
wenn sie durch die Wärme,
die vom Wärmeerzeugungselement
erzeugt wird, keine Qualitätsverschlechterung
erfahren, angesammeltes Material nicht in einfacher Weise auf dem
Wärmeerzeugungselement
abgelagert wird, die Zustandsänderung
einer Vergasung und Kondensation reversibel ist, und die Flüssigkeitsströmungsbahn,
das bewegliche Element oder die Trennwand o. ä. keine Qualitätsverschlechterung
erfahren. Genauer gesagt, Beispiele von derartigen Flüssigkeiten
sind Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Hexan, n-Heptan,
n-Octan, Toluol, Xylol, Methylendichlorid, Trichlen, Freon TF, Freon
BF, Ethylether, Dioxan, Cyclohexan, Methylacetat, Ethylacetat, Aceton,
Methylethylketon, Wasser o. ä.
oder Gemische hiervon.
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Was die Ausstoßflüssigkeit anbetrifft, so sind diverse
Flüssigkeiten
verwendbar unabhängig
von den thermischen Eigenschaften oder den Blasenerzeugungseigenschaften.
Eine Flüssigkeit,
die ein geringes Blasenerzeugungsvermögen besitzt, oder eine Flüssigkeit,
die in einfacher Weise eine Qualitätsverschlechterung erfährt oder
durch Wärme
oder die hochviskose Flüssigkeit
beeinflußt
wird, welche Flüssigkeiten
bisher nicht in einfacher Weise ausgestoßen werden konnten, kann ausgestoßen werden. Es
ist jedoch wünschenswert,
daß der
Ausstoß,
die Blasenerzeugung oder die Funktionsweise des beweglichen Abschnittes
durch die Ausstoßflüssigkeit als
solche oder durch die Reaktion mit der Blasenerzeugungsflüssigkeit
nicht behindert werden. Andere Beispiele der Ausstoßflüssigkeit
sind pharmazeutische Mittel oder Parfum, das in einfacher Weise durch
Wärme beeinflußt wird.
-
Der in 1 dargestellte
Kopf wurde mit einer Spannung von 25 V und mit einer Frequenz von 2,5
kHz betrieben, wobei verwendet wurde:
-
Eine Blasenerzeugungsflüssigkeit,
bei der es sich um das vorstehend beschriebene Flüssigkeitsgemisch
aus Ethanol und Wasser handelte, eine Ausstoßflüssigkeit, bei der es sich um
Farbtinte (2 cps), Pigmenttinte (15 cps), Polyethylenglycol 200 oder
Polyethylenglycol 600 handelte.
-
Als Ergebnis wurde ein zufriedenstellender Ausstoß bestätigt.
-
Es wurden Aufzeichnungsvorgänge unter Verwendung
der folgenden Kombination aus Flüssigkeiten
für die
Blasenerzeugungsflüssigkeit
und Ausstoßflüssigkeit
durchgeführt.
Dabei ergab sich, daß eine
Flüssigkeit
mit einer Viskosität
von 10 und einigen cps, die bislang nicht ausgestoßen werden
konnte, korrekt ausgestoßen
wurde. Selbst eine Flüssigkeit mit
150 cps wurde korrekt ausgestoßen
und ergab ein Bild mit hoher Qualität.
Blasenerzeugungsflüssigkeit
1: | |
Ethanol | 40 Gew.% |
Wasser | 60 Gew.% |
Blasenerzeugungsflüssigkeit
2: | |
Wasser | 100 Gew.% |
Blasenerzeugungsflüssigkeit
3: | |
Isopropylalkohol | 10 Gew.% |
Wasser | 90 Gew.% |
Ausstoßflüssigkeit
1: | |
(Pigmenttinte
etwa 15 cp) | |
Ruß | 5 Gew.% |
Styrol-acrylat-acrylatethylcopolymerharzmaterial | 1 Gew.% |
Dispersionsmaterial
(Oxid 140, gewichtsgemitteltes Molekulargewicht) | |
Mono-ethanolamin | 0,25 Gew.% |
Glycerin | 69 Gew.% |
Thiodiglycol | 5 Gew.% |
Ethanol | 3 Gew.% |
Wasser | 16,75 Gew.% |
Ausstoßflüssigkeit
2 (55 cp): | |
Polyethylenglycol
200 | 100 Gew.% |
Ausstoßflüssigkeit3
(150 cp): | |
Polyethylenglycol
600 | 100 Gew.% |
-
Ferner wurde die folgende Flüssigkeit
verwendet, die sowohl als Ausstoßflüssigkeit als auch als Blasenerzeugungsflüssigkeit
verwendet werden konnte. Damit wurden Bilder mit hoher Qualität aufgrund
einer hohen Tintenausstoßgeschwindigkeit aufgezeichnet.
Farbstofftinte
(Viskosität
2 cps) | |
C.I.
hoodblack 2 Farbstoff | 3 Gew.% |
Diethylenglycol | 10 Gew.% |
Thiodiglycol | 5 Gew.% |
Ethanol | 3 Gew.% |
Wasser | 77 Gew.% |
-
Im Falle der Flüssigkeit, die bislang nicht ohne
weiteres ausgestoßen
werden konnte, war die Ausstoßgeschwindigkeit
gering, so daß daher
die Variationen der Ausstoßrichtungen
größer waren,
was Variationen der Schußpositionen
der Tröpfchen
und Variationen der Ausstoßmengen
infolge der Ausstoßinstabilität zur Folge
hatte, so daß daher
die Bildqualität
nicht sehr hoch war. Bei dieser Ausführungsform war jedoch die Erzeugung
der Blase stabil und ausreichend.
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Daher wurde die Schußgenauigkeit
des Flüssigkeitströpfchens
verbessert und die Tintenausstoßmenge
stabilisiert, so daß die
Qualität
des aufgezeichneten Bildes beträchtlich
verbessert wurde.
-
(Elementsubstrat)
-
Hiernach wird die Ausbildung des
Elementsubstrates, das mit den Heizelementen zur Aufbringung von
Wärme auf
die Flüssigkeit
versehen ist, beschrieben.
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Die 22A und 22B sind Schnittansichten des
Elementsubstrates des Flüssigkeitsausstoßkopfes
gemäß der vorliegenden
Erfindung. 22A zeigt
einen Abschnitt eines Kopfelementsubstrates 1, der mit
einem Schutzfilm versehen ist, welcher sich auf einem elektrothermischen
Wandler befindet, der das Heizelement umfaßt. 22B zeigt ein Kopfelementsubstrat 1,
das mit keinem Schutzfilm versehen ist.
-
Eine Schicht aus Siliciumoxid oder
Siliciumnitrid ist als Bodenschicht 66 auf einem Substrat 67 aus
Silicium o. ä.
zu Isolations- und Wärmespeicherzwecken
ausgebildet. Auf der Bodenschicht 66 sind eine 0,01–0,02 μm dicke Wärmeerzeugungswiderstandsschicht 65 (Wärmeerzeugungselement 2), die
aus Hafniumborid (HfB2), Tantalnitrid (TaN),
Tantalaluminium (TaAl) o. ä.
besteht, und eine 0,2–1,0 μm dicke gemusterte
Leitungselektrode 64 aus Aluminium o. ä. laminiert. Wenn Spannung
an die Wärmeerzeugungswiderstandsschicht 65 über diese
beiden Leitungselektroden 64 gelegt wird, fließt ein Strom
durch die Wärmeerzeugungswiderstandsschicht 65,
die zwischen den beiden Elektroden 64 angeordnet ist, wodurch
Wärme erzeugt
wird.
-
Im Falle der in 22A gezeigten Ausführungsform ist die 0,1–2,0 μm dicke Schutzschicht 63 aus
Siliciumoxid, Siliciumnitrid o. ä.
auf der Wärmeerzeugungswiderstandsschicht
mindestens zwischen den Leitungselektroden 64 ausgebildet.
Des weiteren ist eine 0,1–0,6 μm dicke Antikavitationsschicht
aus Tantal o. ä.
auf der Schutzschicht 63 abgeschieden, die mindestens die
Wärmeerzeugungswiderstandsschicht 65 gegenüber diversen
Flüssigkeiten,
wie Tinte, schützt.
Der Grund dafür,
warum metallisches Material, wie Tantal, als Antikavitationsschicht 62 verwendet
wird, besteht darin, daß die
während
der Erzeugung und des Zusammenfallens der Blase generierte Druckwelle
oder Schockwelle extrem energiereich ist, so daß die Haltbarkeit des Oxidfilmes,
der hart und spröde
ist, drastisch verschlechtert wird.
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22B zeigt
ein Heizelementsubstrat 1 ohne die Schutz schicht 62.
Diese Schutzschicht o. ä. ist
daher nicht zwingend. was das Wärmeerzeugungswiderstandsschichtmaterial
anbetrifft, das die vorstehend beschriebene Schutzschicht nicht
benötigt,
so kann ein Metallegierungsmaterial, wie eine Iridium-Tantal-Aluminiumlegierung,
genannt werden.
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Mit anderen Worten, die Konstruktion
des Wärmeerzeugungselementes
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Schutzschicht umfassen, die über dem Wärmeerzeugungsabschnitt der
Wärmeerzeugungswiderstandsschicht
zwischen den Leitungselektroden angeordnet wird. Dies ist jedoch nicht
zwingend.
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Bei dieser Ausführungsform wird das Wärmeerzeugungselement
von einer Wärmeerzeugungswiderstandsschicht
gebildet, die Wärme
in Abhängigkeit
von einem elektrischen Signal erzeugt. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform
beschränkt.
Sie ist mit jedem beliebigen Wärmeerzeugungselement
kompatibel, so lange dieses Blasen in der Blasenerzeugungsflüssigkeit generieren
kann, die ausreichen, um die Ausstoßflüssigkeit auszustoßen. Beispielsweise
können
ein photothermischer Wandler, der Wärme beim Empfang von Licht,
beispielsweise eines Laserstrahles, erzeugt, oder ein Heizelement,
das einen Heizabschnitt umfaßt,
der Wärme
beim Empfang von Hochfrequenzwellen erzeugt, Verwendung finden.
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Das Elementsubstrat 1 kann
auf integrierte Weise Funktionselemente, wie Transistoren, Dioden, Verriegelungen
und Shiftregister, zusätzlich
zu den vorstehend erwähnten
elektrothermischen Wandlern, die die Wärmeerzeugungswiderstandsschicht 65, welche
den Wärmeerzeugungsabschnitt
bildet, und die Leitungselektroden 64 zum Zuführen der
elektrischen Signale zur Wärmeerzeugungswiderstandsschicht 65 enthalten,
umfassen. Diese Funktionselemente werden ebenfalls über einen
Halbleiterherstellprozeß hergestellt.
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23 ist
ein Diagramm, das das Muster eines Antriebssignales zeigt, das an
das Wärmeerzeugungselement
gelegt wird. Auf der Abszisse ist die Dauer des an den Wärmeerzeugungsabschnitt
angelegten Antriebssignales aufgetragen, während die Ordinate den Spannungswert
des Antriebssignales wiedergibt. Um die Flüssigkeit durch Betreiben des Wärmeerzeugungsabschnittes
des elektrothermischen Wandlers, der auf dem Elementsubstrat 1 angeordnet
ist, auszustoßen,
wird ein Rechteckimpuls, der in 23 gezeigt
ist, an die Wärmeerzeugungswiderstandsschicht 65 über die
Leitungselektroden 64 gelegt, wodurch die Wärmeerzeugungswiderstandsschicht 65,
die zwischen den Leitungselektroden 64 angeordnet ist,
auf rasche Weise Wärme
erzeugt. Bei jeder vorhergehenden Ausführungsform besitzt das angelegte
Antriebssignal, um das Wärmeerzeugungselement
so zu betreiben, daß die Flüssigkeit,
d. h.. die Tinte, von der Ausstoßöffnung über den vorstehend erwähnten Vorgang
ausgestoßen
werden kann, eine Spannung von 24 V, eine Impulsbreite von 7 μsec, eine
Stromstärke
von 150 mA und eine Frequenz von 6 kH. Die Spezifikationen des Antriebssignales
sind jedoch hierauf nicht beschränkt.
Jedes beliebige Antriebssignal ist akzeptabel, so lange es auf geeignete
Weise Blasen in der Blasenerzeugungsflüssigkeit erzeugen kann.
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(Kopfherstellverfahren)
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Als nächstes wird ein Herstellverfahren
für den
Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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Das Herstellverfahren für den Flüssigkeitsausstoßkopf mit
den beiden Flüssigkeitsströmungsbahnen
ist generell das folgende. Zuerst werden die Wände der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 auf dem
Elementsubstrat 1 ausgebildet, und eine Trennwand 5 wird
auf der Oberseite der Wände
angeordnet. Dann wird ein mit Rillen o. ä., die die erste Flüssigkeitsströmungsbahn 3 bilden,
versehenes Rillenelement auf der Oberseite der Trennwände 5 angeordnet.
Die Trennwand 5 kann auf dem Rillenelement angeordnet werden.
In einem solchen Fall wird, nachdem die Wände der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 ausgebildet
worden sind, das Rillenelement mit den Trennwänden 5 mit der Oberseite
dieser Wände
verklebt.
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Als nächstes wird das Herstellverfahren
für die
zweite Flüssigkeitsströmungsbahn 4 beschrieben.
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Die 24A-24E sind
schematische Schnittansichten, die die Schritte des Flüssigkeitsausstoßkopfherstellverfahrens
der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigen.
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Wie in 24A gezeigt,
wird der elektrothermische Wandler, der ein Heizelement 2 aus
Hafniumborid, Tantalnitrid u. ä.
umfaßt,
auf dem Elementsubstrat 1 ausgebildet, d. h.. einem individuell
gedruckten Abschnitt eines Siliconwafers, unter Verwendung von Herstellvorrichtungen,
die denen entsprechen, die bei Halbleiterherstellprozessen eingesetzt
werden. Dann wird die Oberfläche
des Elementsubstrates 1 gereinigt, um deren Haftvermögen am lichtempfindlichen
Harz, das im folgenden Schritt eingesetzt wird, zu verbessern. Um
das Haftvermögen
weiter zu verbessern, werden die Eigenschaften der Elementsubstratoberfläche mit
einer Kombination aus UV-Strahlen und Ozon oder einer ähnlichen
Kombination modifiziert und dann beispielsweise mit einer 1 gew.%igen
Methylalkohollösung
eines Silankopplers A189 (Produkt der Firma NIPPON UNICA) schleuderbeschichtet.
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Wie in 24B gezeigt,
wird als nächstes ein
Trockenfilm Odyl SY-318 (Produkt der Firma Tokyo Ohka Kogyo Co.,
Ltd.), d. h.. ein UV-empfindlicher Harzfilm DF, auf das Elementsubstrat 1,
dessen Oberfläche
gereinigt wurde, um das Haftvermögen zu
verbessern, laminiert.
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Wie in 24C gezeigt,
wird als nächstes eine
Photomaske PM auf dem Trockenfilm DF angeordnet. Der mit der Photomaske
PM bedeckte Trockenfilm DF wird mit UV-Strahlen in einem vorgegebenen
Muster bestrahlt, wodurch die Bereiche des Trockenfilmes DF, die
nicht durch die Photomaske PM geschützt sind, den W-Strahlen ausgesetzt
werden. Diese belichteten Bereiche sollen zu den Wänden der
zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn
werden. Dieses Belichtungsverfahren wird unter Verwendung eines
MPA-600 (Produkt der Firma Canon Inc.) durchgeführt, wobei die Belichtungsrate
etwa 600 mJ/cm2 beträgt.
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Wie in 24D gezeigt,
wird als nächstes der
Trockenfilm DF unter Verwendung eines Entwicklers BMRC-3 (Produkt
der Firma Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), bei dem es sich um ein Gemisch
aus Xylol und Butylcellosolveacetat handelt, entwickelt. Die nichtentwickelten
Bereiche werden gelöst,
wobei die belichteten und ausgehärteten
Bereiche als Wände der
zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn 4 zurückbleiben.
Dann wird der auf der Oberfläche
des Elementsubstrates 1 zurückbleibende Rest durch Behandeln der
Oberfläche
des Elementsubstrates 1 über etwa 90 sec mit einer Sauerstoffplasmanaßpoliervorrichtung
MAS-800 (Produkt der Firma Alcan-Tech Co., Ltd.) entfernt. Als nächstes werden
die belichteten Bereiche weiter mit W-Strahlen einer Stärke von
100 mJ/cm2 über zwei Stunden bei einer
Temperatur von 150°C
bestrahlt, um eine vollständige
Aushärtung
zu erreichen.
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Mit dem vorstehend beschriebenen
Verfahren wird die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn
auf jeder der Heizplatten auf dem Siliciumsubstrat gleichmäßig und
genau geformt.
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Als nächstes wird ein Goldkontaktstück an der
elektrischen Verbindung der Heizplatte unter Verwendung eines Kontaktstückklebers
(Produkt der Firma Kushu Matsushita Electric Co., Ltd.) geformt.
Danach wird das Siliconwafer unter Verwendung einer Schneidmaschine
AWD-4000 (Produkt der Firma Tokyo Seimitsu), die mit einem 0,05
mm dicken Diamantmesser versehen war, zerschnitten, um jede Heizplatte 1 abzutrennen.
Dann werden ein TAB-Band und die Heizplatte 1 miteinander
verbunden. Als nächstes
wird ein durch Verbinden des Rillenelementes 14a und der
Trennwand 5 geformtes Verbundelement genau auf der Heizplatte 1 angeordnet
und mit dieser verklebt.
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Bei Anwendung des vorstehend beschriebenen
Verfahrens kann nicht nur die Flüssigkeitsströmungsbahn
genau geformt werden, sondern diese kann auch angeordnet werden,
ohne daß sie
relativ zum Heizelement der Heizplatte fehlausgerichtet wird. Da
das Rillenelement 14a und die Trennwand 5 in einem
vorhergehenden Schritt miteinander verbunden werden, kann die Genauigkeit
in der Lagebeziehung zwischen der ersten Flüssigkeitsströmungsbahn 3 und
dem flexiblen Element 6 verbessert werden. Durch Anwendung
dieser mit hoher Präzision arbeitenden
Herstellverfahren wird es möglich,
einen Flüssigkeitsausstoßkopf herzustellen,
der einen beständigen
Ausstoß durchführen kann,
was für
die Verbesserung der Druckqualität
wesentlich ist. Ferner ermöglichen
diese Techniken die gleichzeitige Ausbildung einer großen Zahl
von Köpfen
am Wafer, so daß es
möglich
wird, eine große
Zahl von Köpfen mit
niedrigen Kosten herzustellen.
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Bei dieser Ausführungsform wurde ein Trockenfilm,
der mit UV-Strahlen ausgehärtet
werden kann, verwendet, um die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn 2 zu
formen. Es kann jedoch auch ein Harzmaterial, dessen Absorptionsband
im UV-Spektrum liegt
und insbesondere nahe bei 248 nm, Verwendung finden.
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Im letztgenannten Fall wird das Harz
gehärtet,
nachdem es laminiert worden ist, wonach die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn
durch direktes Entfernen der Abschnitte, die zur zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn
werden sollen, aus dem ausgehärteten
Harz unter Verwendung eines Excimer-Lasers geformt wird.
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Die 25A–25E sind
schematische Schnittansichten, die die Schritte des Herstellverfahrens
für das
Rillenelement des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen.
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Wie in 25A gezeigt, wird bei dieser Ausführungsform
ein 0,5 μm
dicker Resist 22 in einem vorgegebenen Muster, das den
gleichen Abstand wie die Ausstoßöffnung besitzt,
auf einem Substrat 21 aus rostfreiem Stahl (SUS) angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform
wird ein Resist mit einem Durchmesser von 59 μm ausgebildet, um eine Ausstoßöffnung mit
einem Durchmesser von 30 μm
zu erhalten.
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Als nächstes läßt man, wie in 25B gezeigt, eine Nickelschicht 23 auf
dem SUS-Substrat 21 durch Elektroplattieren bis zu einer
Dicke von 15 μm wachsen.
Als Plattierungslösung
findet ein Gemisch aus Sulfaminsäurenickel,
einem Spannungsreduziermittel Zero Ohru (Produkt der Firma World
Metal Inc.), Borsäure,
einem Mittel gegen Lochfraß NP-APS
(Produkt de Firma World Metal Inc.) und Nickelchlorid Verwendung.
Als Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes wird eine
Elektrode an der Anodenseite befestigt, und das SUS-Substrat 21, auf
dem die Musterung durchgeführt
werden soll, wird an der Kathodenseite befestigt. Die Temperatur der
Plattierungslösung
und die Stromdichte werden auf 50°C
und 5 A/cm2 gehalten. Auf diese Weise läßt man die
Nickelschicht nicht nur in Dickenrichtung des Resistes, sondern
auch in der Richtung des Durchmessers des Resistmusters mit der
gleichen Geschwindigkeit wachsen. Als Folge davon wird ein bevorzugter
Durchmesser für
die Ausstoßöffnung erreicht.
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Wie in 25C gezeigt, wird als nächstes ein
Trockenfilm Ordyl SY-318 (Produkt der Firma Tokyo Ohka Kogyo Co.,
Ltd.), d. h., ein in bezug auf UV-Strahlung empfindlicher Harzfilm 24,
auf dem nickelplattierten Substrat 21 laminiert.
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Dann wird, wie in 25D gezeigt, eine Photomaske 25 auf
dem Trockenfilm 24 angeordnet, und der mit der Photomaske 25 in
dem vorgegebenen Muster versehene Trockenfilm 24 wird mit
UV-Strahlen bestrahlt. Die Bereiche, die als Flüssigkeitsbahnwände zurückbleiben
sollen, werden der W-Strahlung ausgesetzt. Dieses Belichtungsverfahren
wird unter Verwendung einer Belichtungsvorrichtung MPA-600 (Produkt
der Firma Canon Inc.) durchgeführt,
wobei die Belichtung etwa 600 mJ/cm2 beträgt.
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Wie in 25E gezeigt, wird als nächstes der
Trockenfilm 24 entwickelt, wobei ein Entwickler BMCR-3
(Produkt der Firma Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) verwendet wird, bei
dem es sich um ein Gemisch aus Xylol und Butylcellosolveacetat handelt. Die
unbelichteten Bereiche werden gelöst, und die durch das Belichten
ausgehärteten
Bereiche werden als Wände
der Flüssigkeitsströmungsbahnen
zurückgelassen.
Der auf der Oberfläche
des Substrates verbleibende Rest wird entfernt, indem die Oberfläche des
Substrates etwa 90 sec lang mit einer Sauerstoffplasma-Naßpoliervorrichtung
MAS-800 (Produkt der Firma Alcan-Tech Co., Ltd.) behandelt wird.
Als nächstes
werden die belichteten Bereiche weiter mit UV-Strahlen mit einer Stärke von
100 mJ/cm2 über zwei Stunden bei einer
Temperatur von 150°C
bestrahlt und auf diese Weise vollständig ausgehärtet. Somit werden 15 μm hohe Wände geformt.
Als nächstes
wird die Nickelschicht 24 vom SUS-Substrat 21 durch
Aufbringen von Ultraschallvibrationen auf das SUS-Substrat 21 getrennt,
um ein Rillenelement in der vorgegebenen Form zu erhalten.
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Bei dieser Ausführungsform wurde die Flüssigkeitsströmungsbahn
aus Harzmaterial geformt. Das Rillenelement kann jedoch auch aus
Nickel allein geformt werden. Im letztgenannten Fall werden die Bereiche
des Trockenfilmes 24, die nicht zu den Flüssigkeitsbahnwänden werden
sollen, in dem in 25D gezeigten
Schritt entfernt, und eine Nickelschicht wird durch Plattieren auf
der durch die Entfernung der nicht die Wände bildenden Bereiche erzeugten
Oberfläche
ausgebildet. Dann wird der Resist entfernt. Wenn die Oberfläche des
Nickelschichtabschnittes des Rillenelementes mit Gold versehen wird,
wird das Rillenelement mit einer viel besseren Lösungsmittelfestigkeit ausgestattet.
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Die 26A-26D sind
schematische Schnittansichten, die die Schritte des Flüssigkeitsausstoßkopfherstellverfahrens
der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigen.
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Wie in 26A gezeigt, wird bei dieser Ausführungsform
ein 15 μm
dicker Resist 101 auf einem Substrat 100 aus rostfreiem
Stahl (SUS) im Muster der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn
angeordnet.
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Wie in 26B gezeigt, läßt man als nächstes eine Nickelschicht
auf der freiliegenden Oberfläche
des SUS-Substrates 100 durch
Plattieren bis zu einer Dicke von 15 μm wachsen, wobei diese Dicke der
Dicke des Resistes 101 entspricht. Was die Plattierungslösung anbetrifft,
so findet ein Gemisch aus Sulfaminsäurenickel, einem Spannungsreduziermittel
Zero Ohru (Produkt der Firma World Metal Inc.), Borsäure, einem
Antilochfraßmittel
NP APS (Produkt der Firma World Metal Inc.) und Nickelchlorid Verwendung.
Als Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes wird eine
Elektrode an der Anodenseite befestigt, und das SUS-Substrat 21,
auf dem die Musterung durchgeführt
werden soll, wird an der Kathodenseite befestigt. Die Temperatur
der Plattierungslösung
und die Stromdichte werden auf 50°C und
5 A/cm2 gehalten.
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Wie in 26C gezeigt, wird als nächstes nach
Beendigung des vorstehend beschriebenen Plattierungsprozesses der
Abschnitt der Nickelschicht 102 vom SUS-Substrat durch
Aufbringen von Ultraschallvibrationen auf das SUS-Substrat getrennt,
um die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn
mit vorgegebenen Spezifikationen fertigzustellen. Wenn die Oberfläche des
Nickelschichtabschnittes nach der Trennung des Nickelschichtabschnittes 102 mit Gold
plattiert wird, wird die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn
mit einer höheren
Lösungsmittelbeständigkeit
versehen.
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In der Zwischenzeit werden die die
elektrothermischen Wandler aufweisenden Heizplatten auf einem Siliciumwafer
unter Verwendung einer Herstellvorrichtung, die ein Halbleiterherstellvorrichtung entspricht,
geformt. Das Wafer, auf dem die Heizplatten geformt worden sind,
wird mit einer Trennmaschine durchtrennt, wobei einzelne Heizplatten
abgetrennt werden, wie vorstehend beschrieben. Die abgetrennte Heizplatte 1 wird
mit einem TAB-Band verbunden, um einen elektrischen Anschluß vorzusehen.
Wie in 26D gezeigt, wird
als nächstes
das die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn
aufweisende, vorstehend beschriebene Element genau auf der Heizplatte 1 angeordnet,
die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt wurde, und
daran fixiert. Während
dieses Positionier- und Fixierschrittes muß die Festigkeit, mit der das
die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn
aufweisende Element an der Heizplatte 1 fixiert wird, nur
ausreichend sein, um eine Verschiebung der Elemente relativ zueinander zu
verhindern, wenn die Deckplatte damit verbunden wird. Dies deshalb,
weil während
der späteren
Schritte die Deckplatte, an der die Trennwände fixiert worden sind, auf
der auf diese Weise zusammengebauten Heizplatte fixiert wird und
sämtliche
Komponenten unter Verwendung einer Druckfeder fest aneinander fixiert
werden.
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Bei dieser Ausführungsform wird ein durch UV-Strahlung
aushärtender
Kleber (Produkt der Firma GRACE JAPAN, Amicon UV-300) auf die Verbindung aufgebracht
und mit einer UV-Bestrahlungsvorrichtung ausgehärtet. Die Belichtungsstärke beträgt 100 mJ/cm2, und die Dauer der Belichtung beträgt etwa
drei Sekunden.
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Gemäß dem bei dieser Ausführungsform
beschriebenen Herstellverfahren kann nicht nur die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn
mit hoher Genauigkeit hergestellt werden, sondern sie kann auch ohne
Fehlausrichtung relativ zum Wärmeerzeugungselement
positioniert werden. Des weiteren wird die Wand der Flüssigkeitsströmungsbahn
aus Nickel geformt. Es ist daher möglich, einen besonders zuverlässigen und
besonders alkaliresistenten Kopf zu schaffen.
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Die 27A–27D sind
schematische Schnittansichten, die die Schritte des Flüssigkeitsausstoßkopfherstellverfahrens
der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigen.
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Wie in 27A gezeigt, wird ein Resist 103 auf
beide Oberseiten eines 15 μm
dicken Substrates 100 aus rostfreiem Stahl (SUS) aufgebracht,
das mit Ausrichtungslöchern
oder Markierungen 104 versehen ist. Als Resist findet das
Produkt PMERP-AR900 der Firma Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Verwendung.
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Wie in 27B gezeigt, wird als nächstes das
mit dem Resist beschichtete Substrat 100 unter Verwendung
einer Belichtungsvorrichtung MPA-600 (Produkt der Firma Canon Inc.)
belichtet, wonach der Resist 103 von den Bereichen entfernt
wird, die den zweiten Flüssigkeitsströmungsbahnen
und den Ausrichtungslöchern 104 entsprechen.
Die Belichtungsstärke
beträgt
800 mJ/cm2.
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Wie in 27C gezeigt, wird als nächstes das
SUS-Substrat 100, das auf beiden Seiten einen gemusterten
Resist 103 aufweist, in eine Ätzflüssigkeit (wäßrige Lösung aus Ferrichlorid oder
Kupfer(II)chlorid eingetaucht, wobei die Abschnitte weggeätzt werden,
die nicht vom Resist 103 bedeckt sind. Dann wird der Resist
entfernt.
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Wie in 27D gezeigt, wird als nächstes das
geätzte
SUS-Substrat 100 auf der Heizplatte 1 angeordnet
und daran fixiert, so daß auf
diese Weise ein die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn 4 aufweisender
Flüssigkeitsausstoßkopf in
der gleichen Weise wie mit dem in der vorhergehenden Ausführungsform
beschriebenen Herstellverfahren hergestellt wird.
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Bei dieser Ausführungsform kann nicht nur die
zweite Flüssigkeitsströmungsbahn
mit hoher Genauigkeit geformt werden, sondern diese kann auch positioniert
werden, ohne relativ zur Heizeinrichtung fehlausgerichtet zu werden.
Ferner wird die Flüssigkeitsströmungsbahn
aus rostfreiem Stahl hergestellt. Es ist daher möglich, einen besonders zuverlässigen sowie
besonders alkaliresistenten Flüssigkeitsausstoßkopf zu
schaffen.
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Bei dem vorstehend beschriebenen
Herstellverfahren des Kopfes werden die Wände der zweiten Flüssigkeitsströmungsbahn
vorher auf dem Elementsubstrat geformt, so daß es möglich wird, den elektrothermischen
Wandler und die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn
relativ zueinander genau zu positionieren. Ferner kann die zweite
Flüssigkeitsströmungsbahn
auf einer großen
Zahl von Elementsubstraten, die zusammen auf dem Substratwafer geplottet
werden, geformt werden, bevor das Substratwafer in separate Teile
der Elementsubstrate durchtrennt wird. Daher kann eine große Zahl
von Flüssigkeitsausstoßköpfen mit
niedrigen Kosten hergestellt werden.
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Bei dem Flüssigkeitsausstoßkopf, der
mit dem in dieser Ausführungsform
beschriebenen Herstellverfahren hergestellt wird, werden das Wärmeerzeugungselement
und die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn
mit hoher Genauigkeit relativ zueinander angeordnet. Daher wird
der durch die Blasenerzeugung, die durch die Wärmeerzeugung des elektrothermischen
Wandlers bewirkt wird, erzeugte Druck auf wirksame Weise übertragen,
so daß der
Kopf eine besonders gute Ausstoßeffizienz
besittz.
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(Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche)
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Als nächstes wird eine Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche,
in der der Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der vorhergehenden
Ausführungsformen montiert
ist, genau beschrieben.
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28 ist
eine auseinandergezogene schematische Ansicht der Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche,
die den vorstehend erwähnten
Flüssigkeitsausstoßkopf aufweist.
Im wesentlichen umfaßt
die Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche
einen Flüssigkeitsausstoßkopfabschnitt 200 und
einen Flüssigkeitsbehälter 80.
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Der Flüssigkeitsausstoßkopfabschnitt 200 umfaßt ein Elementsubstrat 1,
eine Trennwand 30, ein Rillenelement 50, einen
Flüssigkeitsbehälter 90, eine
Schaltungsplatte (TAB-Band) 70 zum
Zuführen eines
elektrischen Signales u.ä.
Auf dem Elementsubstrat 1 ist eine Reihe von Wärmeerzeugungswiderständen zur
Aufbringung von Wärme
auf die Blasenerzeugungsflüssigkeit
ausgerichtet. Ebenfalls ist auf dem Elementsubstrat 1 eine
Reihe von Funktionselementen zum wahlweisen Antreiben dieser Wärmeerzeugungswiderstände vorgesehen.
Eine Flüssigkeitsströmungsbahn
ist zwischen dem Elementsubstrat 1 und der Trennwand 30,
die das flexible Element umfaßt,
ausgebildet, und die Blasenerzeugungsflüssigkeit fließt durch
diese Flüssigkeitsströmungsbahn.
Die Ausstoßflüssigkeitsbahn
(nicht dargestellt), d. h.. die Flüssigkeitsbahn, durch die die auszustoßende Flüssigkeit
fließt,
wird geformt, wenn die Trennwand 30, das Rillenelement 50 und
das Flüssigkeitszuführelement 80 miteinander
verbunden werden. Beide Flüssigkeiten
werden durch das Flüssigkeitszuführelement 80 zugeführt, das
hinter dem Substrat 1 angeordnet ist.
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Der Flüssigkeitsbehälter 90 enthält auf getrennte
Weise die Flüssigkeit,
wie Tinte, und die Blasenerzeugungsflüssigkeit zur Erzeugung von
Blasen, wobei beide Flüssigkeiten
dem Flüssigkeitsausstoßkopf zugeführt werden.
Auf der Außenfläche des Flüssigkeitsbehälters 90 ist
ein Positionierelement 94 vorgesehen, um ein Verbindungselement
anzuordnen, das den Flüssigkeitsausstoßkopf und
den Flüssigkeits- behälter verbindet.
Das TAB-Band 70, das befestigt wird, nachdem der Kopfabschnitt
am Flüssigkeitsbehälter 90 positioniert
worden ist, wird unter Verwendung eines Doppelklebebandes an der
Oberseite des Flüssigkeitsbehälters 90 fixiert.
Die Ausstoßflüssigkeit
wird über
den Ausstoßflüssigkeitszuführweg 92 des
Flüssigkeitsbehälters, den
Zuführweg 84 des
Verbindungselementes und den Ausstoßflüssigkeitszuführweg des
Flüssigkeitszuführelementes 80 in
dieser Reihenfolge der ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer zugeführt. Die
Blasenerzeugungsflüssigkeit
wird der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer über den
Zuführweg 93 des Flüssigkeitsbehälters, den
Zuführweg
des Verbindungselementes und den Blasenerzeugungsflüssigkeitsweg 82 des
Flüssigkeitszuführelementes 80 in dieser
Reihenfolge zugeführt.
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Vorstehend wurde eine Kombination
der Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche
und des Flüssigkeitsbehälters beschrieben,
die in der Lage ist, die Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit
separat zuzuführen
oder aufzunehmen, wenn die Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit
verschieden sind. Wenn jedoch die Ausstoßflüssigkeit und die Blasenerzeugungsflüssigkeit
identisch sind, ist es nicht erforderlich, separate Zuführwege und
Behälter
für die
Blasenerzeugungsflüssigkeit
und die Ausstoßflüssigkeit
vorzusehen.
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Der vorstehend beschriebene Flüssigkeitsbehälter kann
wieder aufgefüllt
werden, nachdem jede Flüssigkeit
verbraucht worden ist. Um dies zu bewerkstelligen, wir bevorzugt,
den Flüssigkeitsbehälter mit
einer Flüssigkeitseinfüllöffnung zu
versehen. Des weiteren können
der Flüssigkeitsausstoßkopf und
der Flüssigkeitsbehälter untrennbar
oder trennbar angeordnet sein.
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29 ist
eine schematische Darstellung einer zusammen mit dem vorstehend
beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopf verwendeten
Flüssigkeitsausstoßvorrichtung.
Bei dieser Ausführungsform
ist die Ausstoßflüssigkeit
Tinte, und bei der Vorrichtung handelt es sich um eine Tintenausstoßaufzeichnungsvorrichtung.
Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung
umfaßt
einen Schlitten HC, an dem die Kopfkartusche, die einen Flüssigkeitsbehälterabschnitt 90 und
einen Flüssigkeitsausstoßkopfabschnitt 200 umfaßt, die
lösbar
miteinander verbindbar sind, montierbar ist. Der Schlitten HC ist
in Breitenrichtung des Aufzeichnungsmateriales 150, beispielsweise
eines Aufzeichnungsbogens o. ä.,
der von einer Aufzeichnungsmaterialfördereinrichtung zugeführt wird,
hin und her bewegbar.
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Wenn ein Antriebssignal der Flüssigkeitsausstoßeinrichtung
am Schlitten von einer nichtgezeigten Antriebssignalzuführeinrichtung
zugeführt wird,
wird die Aufzeichnungsflüssigkeit
vom Flüssigkeitsausstoßkopf in
Abhängigkeit
von diesem Signal auf das Aufzeichnungsmaterial ausgestoßen.
-
Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung
dieser Ausführungsform
umfaßt
einen Motor 111 als Antriebsquelle zum Antreiben der Aufzeichnungsmaterialfördereinrichtung
und des Schlittens, Zahnräder 112, 113 zur Übertraguang
der Antriebskraft von der Antriebsquelle zum Schlitten und einen
Schlittenschaft 115 etc. Mit dieser Aufzeichnungsvorrichtung und
dem Flüssigkeitsausstoßverfahren
unter Verwendung dieser Aufzeichnungsvorrichtung können gute
Drucke hergestellt werden, indem die Flüssigkeit auf diverse Aufzeichnungsmaterialien
ausgestoßen
wird.
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30 ist
ein Blockdiagramm zum Beschreiben der generellen Funktionsweise
einer Tintenausstoßaufzeichnungsvorrichtung,
bei der das Flüssigkeitsausstoßverfahren
und der Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der vorliegenden
Erfindung Anwendung finden.
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Die Aufzeichnungsvorrichtung empfängt Druckdaten
in der Form eines Steuersignales von einem Wirtcomputer 300.
Diese Druckdaten werden zeitweise in einer Eingangsschnittstelle 301 der Druckvorrichtung
gespeichert und gleichzeitig in verarbeitbare Daten umgewandelt,
die einer CPU 302 zuzuführen
sind, welche als Einrichtung zur Zuführung eines Kopfantriebssignales
dient. Die CPU 302 verarbeitet die vorstehend erwähnten, in
diese eingegebenen Daten zu druckfähigen Daten (Bilddaten) durch
Verarbeitung derselben mit Hilfe von peripheren Einheiten, wie RAMs 304 o. ä., in Abhängigkeit von
in einem ROM 303 gespeicherten Steuerprogrammen.
-
Um die Bilddaten auf einer geeigneten
Stelle auf einem Aufzeichnungsbogen aufzuzeichnen, erzeugt die CPU 302 Antriebsdaten
zum Antreiben eines Antriebsmotors, der den Aufzeichnungsbogen und
den Aufzeichnungskopf synchron zu den Bilddaten bewegt. Die Bilddaten
und die Motorantriebsdaten werden über einen Kopftreiber 307 und
einen Motortreiber 305 auf einen Kopf 200 und
einen Antriebsmotor 306 übertragen, wobei die Treiber
mit den geeigneten Zeiten zur Ausbildung eines Bildes gesteuert
werden.
-
Was das Aufzeichnungsmedium betrifft,
auf dem die Flüssigkeit,
wie Tinte, haftet und das mit der vorstehend beschriebenen Aufzeichnungsvorrichtung
verwendbar ist, so sind beispielsweise die folgenden Materialien
geeignet: diverse Papierbögen, OHP-Bögen, Kunststoffmaterial,
das für
die Herstellung von CDs verwendet wird, Ornamentplatten o. ä., textiles
Gewebe, metallisches Material, wie Aluminium, Kupfer o. ä., Leder,
wie Rindsleder, Schweinsleder, synthetisches Leder o. ä., Holz,
wie Massivholz, Sperrholz u. ä.,
Bambus, Keramik, wie Fliesen, und Material, wie Schwammaterial,
das eine dreidimensionale Struktur besitzt.
-
Die vorstehend erwähnte Aufzeichnungsvorrichtung
besitzt eine Druckvorrichtung für
diverse Papierbögen
oder OHP-Bögen, eine
Aufzeichnungsvorrichtung für
Kunststoffmaterial, wie Kunststoffmaterial, das zur Herstellung
von CDs o. ä.
verwendet wird, eine Aufzeichnungsvorrichtung für eine Metallplatte o. ä., eine
Aufzeichnungsvorrichtung für
Leder, eine Aufzeichnungsvorrichtung für Holz, eine Aufzeichnungsvorrichtung
für keramisches
Material, eine Aufzeichnungsvorrichtung für ein dreidimensionales Aufzeichnungsmedium,
wie Schwamm o. ä.,
eine Textildruckvorrichtung zur Aufzeichnung von Bildern auf textilem
Material und ähnliche
Aufzeichnungsvorrichtungen.
-
Was die Flüssigkeit anbetrifft, die in
Verbindung mit diesen Flüssigkeitsausstoßvorrichtungen verwendet
wird, so ist jede beliebige Flüssigkeit
geeignet, so lange sie mit dem verwendeten Aufzeichnungsmedium und
den angewendeten Aufzeichnungsbedingungen kompatibel ist.
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(Aufzeichnungssystem)
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Als nächstes wird ein beispielhaftes
Tintenstrahlaufzeichnungssystem beschrieben, das Bilder auf einem
Aufzeichnungsmedium unter Verwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten
Flüssigkeitsausstoßkopfes
als Ausstoßkopf
aufzeichnet.
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31 ist
eine schematische perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungssystems,
bei dem der vorstehend erwähnte
Flüssigkeitsausstoßkopf 201 gemäß der vorliegenden
Erfindung Anwendung findet, wobei dessen generelle Konstruktion
dargestellt ist. Der Flüssigkeitsausstoßkopf dieser
Ausführungsform
ist ein Kopf vom Vollzeilentyp, der mehrere Ausstoßöffnungen
aufweist, die mit einer Dichte von 360 dpi ausgerichtet sind, so
daß sie den
gesamten aufzeichenbaren Bereich des Aufzeichnungsmediums 150 abdecken.
Der Kopf umfaßt vier
Köpfe,
die den vier Farben Gelb (Y), Magenta (M), Cyan (C) und Schwarz
(Bk) entsprechen. Diese vier Köpfe
werden von einem Halter 1202 parallel zueinander und mit
vorgegebenen Intervallen fest gelagert.
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Diese Köpfe werden in Abhängigkeit
von den von einem Kopftreiber 307, der eine Einrichtung
zum Zuführen
eines Antriebssignales zu jedem Kopf bildet, zugeführten Signalen
angetrieben.
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Jede der vier farbigen Tinten (Y,
M, C und Bk) wird einem entsprechenden Kopf von einem Tintenbehälter 204a, 304b, 204c oder 204d zugeführt. Mit 204e ist
ein Blasenerzeugungsflüssigkeitsbehälter bezeichnet,
von dem die Blasenerzeugungsflüssigkeit
jedem Kopf zugeführt
wird.
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Unter einem jeden Kopf ist eine Kopfkappe 203a, 203b, 203c oder 203d angeordnet,
die ein Tintenabsorptionselement enthält, das aus Schwammaterial
o. ä. besteht.
Die Kappen decken die Ausstoßöffnungen
der entsprechenden Köpfe
ab, schützen diese
und halten die Kopffunktion während
einer aufzeichnungsfreien Periode aufrecht.
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Mit 206 ist ein Förderband
bezeichnet, das eine Einrichtung zum Fördern der verschiedenen Aufzeichnungsmedien,
wie sie bei den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben wurden,
bildet. Das Förderband 206 ist über diverse
Rollen entlang einer vorgegebenen Bahn geführt und wird von einer Antriebsrolle
angetrieben, die an einen Motorantrieb 305 angeschlossen
ist.
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Das Tintenstrahlaufzeichnungssystem
dieser Ausführungsform
umfaßt
eine Vordruckbehandlungsvorrichtung 251 und eine Nachdruckbehandlungsvorrichtung 252,
die aufstromseitig und abstromseitig der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
entlang der Förderbahn
des Aufzeichnungsmediums angeordnet sind. Diese Behandlungsvorrichtungen 251 und 252 behandeln
das Aufzeichnungsmedium auf diverse Weisen, bevor oder nachdem die Aufzeichnung
durchgeführt
wird.
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Der Vordruckprozeß und der Nachdruckprozeß hängen von
der Art des Aufzeichnungsmediums oder der Art der Tinte ab. Wenn
beispielsweise das Aufzeichnungsmedium aus metallischem Material, Kunststoff,
keramischem Material o. ä.
besteht, wird das Aufzeichnungsmedium vor dem Drucken UV-Strahlen und Ozon
ausgesetzt, um dessen Oberfläche
zu aktivieren.
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Bei einem Aufzeichnungsmaterial,
das dazu neigt, elektrische Ladungen anzusammeln, wie Kunstharzmaterial,
neigt Staub dazu, sich auf der Oberfläche durch statische Elektrizität abzulagern, wobei
dieser Staub die gewünschte
Aufzeichnung behindern kann. In einem solchen Fall wird von einem
Ionisator Gebrauch gemacht, um die statische Aufladung des Aufzeichnungsmateriales
und auf diese Weise den Staub vom Aufzeichnungsmaterial zu entfernen.
Wenn ein textiles Material als Aufzeichnungsmaterial verwendet wird,
kann zum Verhindern eines Verlaufens und zur Verbesserung der Fixierung o. ä. eine Vorbehandlung
durchgeführt
werden, bei der eine Substanz mit alkalischen Eigenschaften, eine
wasserlösliche
Substanz, ein polymeres Material, ein wasserlösliches Metallsalz, Harnstoff
oder Thioharnstoff auf das textile Material aufgebracht werden.
Die Vorbehandlung ist auf diese Art der Vorbehandlung nicht beschränkt. Es kann
sich auch um eine solche handeln, mit der das Aufzeichnungsmaterial
auf eine geeignete Temperatur gebracht wird.
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Bei der Nachbehandlung handelt es
sich um einen Prozeß,
um das Aufzeichnungsmaterial, das die Tinte empfangen hat, mit einer
Wärmebehandlung,
UV-Bestrahlung zur Förderung
der Fixierung der Tinte oder einer Reinigungsbehandlung zum Entfernen
des für
die Vorbehandlung verwendeten Materiales, das infolge einer nicht
stattfindenden Reaktion zurückbleibt,
zu versehen.
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Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei
dem Kopf um einen Vollzeilenkopf. Die vorliegende Erfindung ist
natürlich
auch anwendbar bei einem seriellen Typ, bei dem der Kopf über die
Breite des Aufzeichnungsmateriales bewegt wird.
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(Kopfbaugruppe)
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Hiernach wird eine Kopfbaugruppe
beschrieben, die den Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt. 32 ist eine schematische
Ansicht einer derartigen Kopfbaugruppe. Diese Kopfbaugruppe hat
die Form einer Kopfbaugruppenpackung 501 und enthält einen
Kopf 510 gemäß der vorliegenden
Erfindung, der einen Tintenausstoßabschnitt 511 zum
Ausstoßen
von Tinte umfaßt, einen
Tintenbehälter 520,
d. h., einen Flüssigkeitsbehälter, der
vom Kopf trennbar oder nichttrennbar ist, und eine Tinteneinfülleinrichtung 530,
die die in den Tintenbehälter 520 einzufüllende Tinte
aufnimmt .
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Nach vollständiger Entleerung der Tinte
im Tintenbehälter 520 wird
die Spitze 530 (in der Form einer hypodermischen Nadel
o.ä.) der
Tinteneinfülleinrichtung
in eine Entlüftung 521 des
Tintenbehälters,
die Verbindung zwischen dem Tintenbehälter und dem Kopf oder ein
durch die Tintenbehälterwand gebohrtes
Loch eingesetzt, und die Tinte innerhalb der Tinteneinfülleinrichtung
wird durch diese Spitze 531 in den Tintenbehälter eingefüllt.
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Wenn der Flüssigkeitsausstoßkopf, der
Tintenbehälter,
die Tinteneinfülleinrichtung
u. ä. in
der Form einer Baugruppe zur Verfügung stehen, die die Baugruppenpackung
enthält,
kann die Tinte in einfacher Weise in den leeren Tintenbehälter eingefüllt werden,
wie vorstehend beschrieben. Daher kann eine Aufzeichnung rasch wiedergestartet
werden.
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Bei dieser Ausführungsform enthält die Kopfbaugruppe
die Tinteneinfülleinrichtung.
Dies ist jedoch nicht zwingend. Die Baugruppe kann auch einen mit
der Tinte gefüllten
Tintenbehälter
vom austauschbaren Typ und einen Kopf enthalten.
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Obwohl 32 nur die Tinteneinfülleinrichtung
zum Einfüllen
der Drucktinte in den Tintenbehälter
zeigt, kann die Kopfbaugruppe auch zusätzlich zur Drucktinteneinfülleinrichtung
eine Einrichtung zum Einfüllen
der Blasenerzeugungsflüssigkeit
in den Blasenerzeugungsflüssigkeitsbehälter aufweisen.
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Obwohl die Erfindung vorstehend in
Verbindung mit den hier offenbarten Ausführungsformen beschrieben wurde,
ist sie nicht auf die angegebenen Einzelheiten beschränkt. Die
Erfindung soll vielmehr auch solche Modifikationen oder Änderungen
abdecken, die unter den Schutzumfang der nachfolgenden Patentansprüche fallen.