JPH068435A - 電熱変換形インキジェットプリンタヘッド - Google Patents

電熱変換形インキジェットプリンタヘッド

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JPH068435A
JPH068435A JP5120754A JP12075493A JPH068435A JP H068435 A JPH068435 A JP H068435A JP 5120754 A JP5120754 A JP 5120754A JP 12075493 A JP12075493 A JP 12075493A JP H068435 A JPH068435 A JP H068435A
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JP
Japan
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ink
channel
printer head
jet printer
ink jet
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JP5120754A
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Wolfgang Wehl
ヴォルフガンク・ヴェール
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Inkjet Syst & Co KG GmbH
Inkujietsuto Syst & Co KG GmbH
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Inkjet Syst & Co KG GmbH
Inkujietsuto Syst & Co KG GmbH
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    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
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    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41J2002/14387—Front shooter

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電熱変換原理によるそれぞれの発生蒸気泡の
伝播方向がインキ噴出方向とは反対である成層構造の熱
電変換形インキジェットプリンタヘッドの効率を改善し
隣接インキチャネル相互間の影響を減少する。 【構成】 チップ（１１）のインキ貯蔵容器（１２）に
面している側に閉じ蓋（１）を設ける。閉じ蓋（１）は
インキ貯蔵容器（２２）内のインキチャネル（１６）と
供給チャネル（１５）との交差切断面に開口（２）を有
する。閉じ蓋（１）はインキチャネル（１６）と供給チ
ャネル（１５）との交差切断面に開口（２）を有する。
第１の変形では閉じ蓋（１）はガラス又はセラミックか
ら成り陽極としてチップ（１１）に接合されている。第
２の変形では閉じ蓋（１）は合成樹脂薄膜から成りチッ
プ（１１）に被着されているか又は両側ともに接着性で
ある。第３の変形では閉じ蓋（１）は合成樹脂薄膜から
成りチップ（１１）に接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電熱変換原理で発生さ
れた蒸気泡の伝播方向がインキ噴出方向とは反対である
成層構造の電熱変換形インキジェットプリンタヘッドに
関する。
【０００２】
【従来の技術】公知の電熱変換形インキジェットプリン
タヘッド（バブルジェット原理）は多数の単一ノズルを
有し、これらの単一ノズルから電子制御のものとに所定
の大きさの単一インキ粒子が所定の模様で記録担体へ向
かって噴出される。
【０００３】印字する記号はそれぞれ、マトリクス状に
配列されている複数のインキ粒子により形成される。
【０００４】好適には、高い印字速度及び一様な字面と
の要求を満たすために、このように記号に対応するマト
リクスのその都度の１つの列が同時に印字される。
【０００５】前述の印字方法に適するインキジェットプ
リンタヘッドは、インキ粒子を所要時点で噴出するため
に複数の素子を統合しなければならない（オンデマンド
（圧力制御）原理）。
【０００６】この技術の特徴は、例えばインキ等の記録
液を充填されている毛細管の中の開口の近くで加熱素子
としての電気抵抗が設けられていることにある。
【０００７】必要に応じてこの加熱素子に短い電流パル
スにより所定量の熱エネルギーが供給され、次いで熱エ
ネルギーは非常に迅速にインキ液に伝達され、これによ
りインキ蒸気泡が急速に膨張し、次いでエネルギー供給
が停止してインキ液が冷却すると比較的急速につぶれ
る。
【０００８】インキ蒸気泡により毛細管内部に発生する
圧力波により、制限された質量のインキ粒子がノズル開
口から近くの記録担体の表面に噴出される。
【０００９】このバブルジェット原理の利点は、インキ
液が液相から気相へそして再び液相へと相変化すること
を利用して、インキ噴出に必要な比較的大きくかつ急速
な容積変化が非常に小さい電熱変換素子の付勢面から得
られることにある。
【００１０】小さい変換素子面により、膜技術における
高精度写真平版処理等の最近の製造方法を利用してイン
キジェットプリンタヘッドを比較的簡単かつ小コストの
構造で作製することが可能となり、このようにして作製
されたインキジェットプリンタヘッドは印字痕跡密度が
高く寸法が小さいことを特徴とする。
【００１１】国際出願ＰＣＴ／ＤＥ ９１／００３６４
から１つのチップ及び１つのインキ貯蔵容器から実質的
に成るインキジェットプリンタヘッドが公知であり、こ
の場合、チップは取付け用クランプによりインキ貯蔵容
器に機械的に係止されている。
【００１２】このチップは３つの側で閉鎖され第４の側
に向かって開いているインキチャネルを有し、インキチ
ャネルは、本質的に台形状のチャネル中間壁により互い
に分離されている。インキ噴出方向でそれぞれの閉鎖は
薄膜により形成され、薄膜は所属インキチャネルの噴出
ノズルを有する。
【００１３】インキ貯蔵容器の表面は、チップ側で開い
ている第４の側に向かってインキチャネルを閉鎖する外
側閉鎖素子を形成している。チップは取付け用クランプ
のみにより力結合でインキ貯蔵容器の上に保持されるの
で、チャネル中間壁はインキ貯蔵容器の表面の上で動
く。この欠点は、チャネル中間壁の長さ：厚さが５０：
１程度及び高さ：厚さが１０：１程度と大きくなること
によりさらに大きくなる。
【００１４】インキ粒子を形成するための加熱素子が電
熱変換用パルスにより付勢されるとその加熱により泡形
成の他にその都度のインキチャネル内に局所的過剰圧力
が発生する。この過剰圧力により目的のインキ粒子噴出
が実現される他に、その都度のインキチャネルを制限す
るチャネル中間壁が隣接のインキチャネルへ向かって湾
曲される。
【００１５】これは、インキ粒子噴出に必要なエネルギ
ー量の他にチャネル中間壁に起因する損失エネルギー量
を供給する必要があることを意味する。この損失エネル
ギー量はインキジェットプリンタヘッドの全効率を劣化
させる。
【００１６】加えてチャネル中間壁湾曲により隣接のイ
ンキチャネルが影響される。付勢されないインキチャネ
ルに隣接するインキチャネルが付勢されると、発生する
圧力重畳により非付勢インキチャネル内で望ましくない
インキ粒子噴出が生じることがある。
【００１７】隣接インキチャネルが付勢されるかしない
かに依存してそれぞれのインキチャネル内の圧力状態ひ
いてはインキ粒子質量及び印字品質が変化する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
のインキジェットプリンタヘッドの構造形式上の利点を
保持し、しかも効率が改善され、印字品質が作動形式と
は独立に一様かつ高いインキジェットプリンタヘッドを
提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明により
チップが、チップのインキ貯蔵容器に面している側に閉
じ蓋を設けることにより解決される。
【００２０】この閉じ蓋は、チップのこの側面の使用可
能な全表面にすなわちチップの端縁領域及び特にチャネ
ル中間壁の自由端面となる全表面に固定される。これに
よりチャネル中間壁はすべての側を固定される。
【００２１】インキチャネル内の加熱素子を付勢するこ
とにより発生する圧力波はそれぞれのインキチャネル内
にほぼとどまり、より高い程度でインキ粒子噴出エネル
ギーに変換される。これにより一面では各インキチャネ
ルの効率が向上し、他面ではインキ粒子質量の隣接のイ
ンキチャネルの付勢への依存性が最小化される。
【００２２】本発明の別の１つの利点は、閉じ蓋により
実現される所定のチップ閉鎖素子によりインキ貯蔵容器
に向かってインキ密封性が保証されることにある。
【００２３】閉じ蓋はインキ貯蔵容器内の供給チャネル
とチップ内のインキチャネルの交差切断面に開口を有す
る。
【００２４】これらの開口の寸法に対応して、インキチ
ャネル内の圧力波により発生するインキ貯蔵容器へ向か
うインキ反跳は最小化される。この措置により効率は大
幅に高められインキチャネル相互間の影響は減じられ
る。
【００２５】
【実施例】次に本発明を実施例に基づき図を用いて詳し
く説明する。
【００２６】図１は斜視図でインキジェットプリンタヘ
ッドの構造を示す。
【００２７】インキジェットプリンタヘッドはチップ１
１とインキ貯蔵容器１２の２つから本質的に成る。
【００２８】チップ１１は、加熱素子・導電路・電気端
子のための接触接続個所・噴出開口（ノズル）を含み、
閉じ蓋としてインキ貯蔵容器に固定および接触接続され
る。
【００２９】この原理図には示されていない加熱素子・
導電路・接触接続個所９・噴出開口は、ただ１つの有利
にはシリコンから成るチップ１１でプレーナ技術による
加工工程により有利に作製可能である。
【００３０】インキ貯蔵容器１２は立方体であり、中に
はインキを浸した例えば海綿１３等の媒体が入ってい
る。インキ貯蔵容器１２のチップ１１に面する上面に
は、フィルタ１４を備える２つの供給チャネル１５の形
の出口開口が設けられている。
【００３１】これらの供給チャネル１５は、チップ１１
がインキ貯蔵容器１２に取付けられるとインキチャネル
１６を介して出口開口１０に供給チャネル１４が流れ接
続されるように、互いに平行にインキ貯蔵容器１２の長
手方向で走行する。
【００３２】インキ貯蔵容器１２へのチップ１１の取付
けは、インキ貯蔵容器１２の側面に配置されている取付
け用クランプ１７により簡単な方法で行われる。取付け
用クランプ１７は機械的接続も接触接続個所９を介して
の電気的接触接続も行う。
【００３３】図２は、図１の切断線Ｉ−Ｉによるチップ
の断面図を示す。この図では、斜めの流出ゾーンを有す
る平行な壁を有するインキチャネル１６の幾何学的形状
が分かる。
【００３４】図２から分かるようにこのインキチャネル
１６はノズル側でチップ基板材料の薄層のみにより膜状
で閉鎖されている。この膜３の中には出口開口１０が設
けられている。
【００３５】膜３のインキチャネル１０から背いて向い
ている側には加熱素子４が配置されている。
【００３６】図３ではチップ１１のインキ貯蔵容器１２
に面している側に閉じ蓋１が設けられている。閉じ蓋１
は、インキチャネル１６と供給チャネル１５の交差個所
に配置されている開口２を有する。この実施例では開口
２の横断面の大きさは、それぞれのインキチャネル１６
とそれぞれの供給チャネル１５の交差から得られる断面
の大きさに正確に等しい。
【００３７】図１からすでに分かるように、インキチャ
ネル１６は縦断面が台形状に形成され、台形の鋭角部分
で供給チャネル１５に接続されている。従って、加熱素
子４を付勢すると生じるインキ蒸気泡により発生する圧
力波はその動的経過においてまず初めに出口開口１０の
周囲に及び次いで、離れて位置する供給チャネル１５に
向かって伝播する。
【００３８】圧力波が供給チャネル１５の周囲に到達す
ると反跳現象が生じてインキがインキチャネル１６から
供給チャネル１５に押し戻される。圧力波が減衰すると
初めてインキはインキチャネル１６の毛細管現象により
再びインキチャネル１６の中に吸込まれる。
【００３９】第４図の本発明の別の実施例では閉じ蓋１
の中の開口２の横断面は、それぞれのインキチャネル１
６とそれぞれの供給チャネル１５の交差切断面に比して
小さい。この措置により前述の反跳現象の効果が減じ、
これにより供給チャネル１５への逆流インキ量が制限さ
れる。
【００４０】前述の利点すなわちインキチャネルが互い
に与える影響が小さいこと、インキ粒子の効率が改善さ
れること、隣接のインキチャネル内での加熱素子付勢に
対する当該のインキチャネル内のインキ粒子質量の依存
性が減じられることの他に付加的な有利な効果として、
加熱素子が付勢されるインキチャネル１６の回復時間が
短縮される。これによりインキ噴出周波数が高められ、
従って印字速度が高められる。
【００４１】図５にはチップ１１に取付られる前の本発
明の閉じ蓋１の斜視図が示されている。閉じ蓋１は互い
に平行な長めの開口２を有する。開口２はチップ１１内
のインキチャネル１６の端縁領域を覆う。インキチャネ
ル１６はインキ噴出方向で膜３により閉鎖されている。
膜３は出口開口１０を有する。
【００４２】第１の変形では閉じ蓋１はガラス，硅素あ
るいはセラミックから成り、そして陽極としてチップ１
１に接合されている。
【００４３】第２の変形では閉じ蓋１は合成樹脂薄膜か
ら成り、閉じ蓋１はチップ１１にかぶせられる。
【００４４】第３の変形でも閉じ蓋１は合成樹脂から成
るが、しかしこの変形では両側が接着性である。特にこ
の変形は、さらなる技術手段の必要なしにチップ１１と
インキ貯蔵容器１２の間の接合個所のインキ密封性を支
持する。
【００４５】第４の変形では閉じ蓋１は金属薄膜から成
り、閉じ蓋１はチップ１１に陽極として接合される。
【００４６】加工順序は材料及び接続工程に依存する。
次いで開口２が正確な位置でインキチャネル１６にエッ
チングされるか又はレーザにより構造化されるか又はサ
ンドブラスト（砂吹き）により形成されるか又は微細パ
ンチングされて形成される。
【００４７】前述の変形は、前述の実施例のいずれにも
適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の利用のために特に適するインキジェッ
トプリンタヘッドの原理図である。
【図２】前記のインキジェットプリンタヘッドのチップ
の断面図である。
【図３】本発明のインキジェットプリンタヘッドの断面
図である。
【図４】断面を減じられた貫流開口を有するインキジェ
ットプリンタヘッドの断面図である。
【図５】チップ及び閉じ蓋の概念的分解図である。
【符号の説明】
１ 閉じ蓋 ２ 開口 ３ 膜 ４ 加熱素子 ５ チョーク ８ チャネル中間壁 ９ 接触接続個所 １０ 出口開口 １１ チップ １２ インキ貯蔵容器 １３ 海綿 １４ フィルタ １５ 供給チャネル １６ インキチャネル １７ 取付け用クランプ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加熱素子及び導電路及び接触接続個所及
    びインキ噴出開口がただ１つのチップの上に集積され、
    電熱変換原理によるそれぞれの発生蒸気泡の伝播方向が
    インキ噴出方向とは反対であり、チップがインキ貯蔵容
    器に供給チャネルを介して着脱可能に接続されている、
    インキ出口開口付きの複数のインキチャネルを有する成
    層構造の熱電変換形インキジェットプリンタヘッドにお
    いて、チップ（１１）が、チップ（１１）のインキ貯蔵
    容器（１２）に面している側に閉じ蓋（１）を備え、閉
    じ蓋（１）がインキ貯蔵容器（２２）内のインキチャネ
    ル（１６）と供給チャネル（１５）との交差切断面に開
    口（２）を有することを特徴とする電熱変換形インキジ
    ェットプリンタヘッド。
  2. 【請求項２】 閉じ蓋（１）の中の開口（２）が、それ
    ぞれの供給チャネル（１５）とそれぞれのインキチャネ
    ル（１６）の交差切断面より小さい横断面を有すること
    を特徴とする請求項１に記載の電熱変換形インキジェッ
    トプリンタヘッド。
  3. 【請求項３】 閉じ蓋（１）がガラスまたはセラミック
    またはシリコンまたは金属のいずれか１つの材料から成
    り、陽極としてインキジェットプリンタヘッドのチップ
    （１１）に接合されていることを特徴とする請求項１に
    記載の電熱変換形インキジェットプリンタヘッド。
  4. 【請求項４】 閉じ蓋（１）が合成樹脂薄膜から成りイ
    ンキジェットプリンタヘッドのチップ（１１）に被着さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載の電熱変換形
    インキジェットプリンタヘッド。
  5. 【請求項５】 薄膜が両側とも接着性であることを特徴
    とする請求項４に記載の電熱変換形インキジェットプリ
    ンタヘッド。
JP5120754A 1992-04-28 1993-04-23 電熱変換形インキジェットプリンタヘッド Pending JPH068435A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4214556A DE4214556A1 (de) 1992-04-28 1992-04-28 Elektrothermischer tintendruckkopf
DE4214556.2 1992-04-28

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JPH068435A true JPH068435A (ja) 1994-01-18

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ID=6458026

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JP5120754A Pending JPH068435A (ja) 1992-04-28 1993-04-23 電熱変換形インキジェットプリンタヘッド

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US (1) US5463411A (ja)
EP (1) EP0568163B1 (ja)
JP (1) JPH068435A (ja)
DE (2) DE4214556A1 (ja)

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