DE3414527C2 - Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf ist
aus der JP 56-80 477 A (Patents Abstracts of Japan, M 89,
24. September 1981, Vol. 5, No. 15) bekannt.
Dort sind die beiden Elektroden eines Flüssigkeitsabgabeabschnitts
so angeordnet, daß eine der Elektroden in ihrem Verlauf eine
Wendung um 180° aufweist, so daß der wärmeerzeugende Abschnitt entlang der
Flüssigkeitskanalwand auf einer Seite liegt und beidseitig
des wärmeerzeugenden Abschnitts die zwei gegenüberliegenden
Enden der Elektroden angeordnet sind. Sowohl
die beiden Elektroden als auch der wärmeerzeugende Abschnitt
weisen die gleiche Breite auf, so daß sich bei
vorgegebener Breite eine bestimmte Anzahl von Flüssigkeitsabgabeabschnitten
unterbringen läßt.
Aus der DE-OS 30 12 946 A1 ist aus Fig. 4 eine ähnliche
Anordnung der Elektroden bekannt, wobei allerdings die
eine Elektrode nur eine Wendung um 90° aufweist.
Soll bei diesen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfen die
Aufzeichnungsdichte erhöht werden, so führt dies bei der
Unterbringung einer erhöhten Anzahl von Flüssigkeitsabgabeabschnitten
bei vorgegebener Breite zu einer Verringerung
der Breite der Elektroden und des wärmeerzeugenden
Abschnitts, wodurch die Lebensdauer beeinträchtigt
wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
für hohe Aufzeichnungsdichte unter
Verwendung von ausreichend großen wärmeerzeugenden
Abschnitten zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen
erläutert. Es zeigen
die Fig. 1-3 Draufsichten auf unterschiedliche Einheiten
zur Umwandlung von elektrischer in thermische
Energie in einer Position am wärmeerzeugenden
Abschnitt,
die Fig. 4 und 5 schematische Ansichten zur Darstellung der
Konstruktion von erfindungsgemäß ausgebildeten
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfen.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr anhand der Fig. 1,
2 und 3 im einzelnen erläutert. Wie aus Fig. 1 hervorgeht,
umfaßt jede der Einheiten zur Umwandlung von elektrischer
in thermische Energie eine untere Schicht 201, einen wärmeerzeugenden
Abschnitt 202 und Elektroden 203 und 204.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Form besitzt die
eine Elektrode (die die Wendung aufweisende Elektrode) 203 eine
Breite W₂, die geringer ist als die Breite W₁ des wärmeerzeugenden
Abschnittes 202. Auf diese Weise kann das
Element zur Umwandlung von elektrischer in
thermische Energie in kompakter Weise ausgebildet
werden, mit einer Größe, die dem Wert (W₁-W₂) pro Teil entspricht.
Die Breite der die Wendung aufweisenden Elektrode 203 muß jedoch so festgelegt
werden, daß an ihr keine Beschädigungen
entstehen und sie auch bei wiederholten
Einsätzen ihre Dauerhaftigkeit behält.
Beim Stand der Technik lag die Breite W₁ des wärmeerzeugenden
Abschnittes 202 in einem Bereich von 20 µm bis 30 µm,
in welchem der Aufzeichnungskopf nur in einem Bereich
von 8 pel bis 12 pel (picture elements per mm) in kompakter Weise ausgebildet
werden kann. Bei der vorstehend beschriebenen
Form kann die Breite W₂
der die Wendung aufweisenden Elektrode 203 in einem Bereich von 5 µm bis
10 µm liegen, so daß der Aufzeichnungskopf in einem Bereich
von 16 pel bis 32 pel in kompakter Weise ausgebildet
werden kann.
In den Fig. 2 und 3 sind Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsformen
besitzen die Wendung aufweisende Elektroden 203, die keine
gleichmäßige Breite aufweisen. Der wärmeerzeugende Abschnitt
202 jeder dieser Ausführungsformen weist eine erhöhte
Breite auf, während der Abschnitt der entsprechenden
die Wendung aufweisenden Elektrode 203 benachbart zu dem verbreiterten
wärmeerzeugenden Abschnitt 202 in entsprechender Weise
in seiner Breite reduziert ist. Der verbleibende Abschnitt
der die Wendung aufweisenden Elektroden 203 kann eine Breite
aufweisen, die der anderen Elektrode 204 entspricht,
wie bei W₃ in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Alternativ
dazu kann jede Elektrode 203, 204 in ihrer Breite soweit reduziert
werden, wie es ihre Dauerfestigkeit bzw. Haltbarkeit
gestattet. Die Beziehung zwischen dem wärmeerzeugenden
Abschnitt 202 und den Elektroden 203, 204 kann
durch die Bedingung W₁ W₃ < W₂ verdeutlicht werden,
wobei beide Elektroden 203, 204 die gleiche Breite W₃ besitzen.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist der wärmeerzeugende
Abschnitt 202 an seinem inneren Seitenrand erweitert,
während der innere Seitenrand der die Wendung aufweisenden Elektrode 203
benachbart zu dem wärmeerzeugenden Abschnitt 202 in
der Breite entsprechend reduziert ist. Bei der Ausführungsform
der Fig. 3 ist der wärmeerzeugende Abschnitt
202 an den gegenüberliegenden Seitenrändern erweitert,
während der Abschnitt der die Wendung aufweisenden Elektrode 203 benachbart
zu dem wärmeerzeugenden Abschnitt 202 an den gegenüberliegenden
Seitenrändern in der Breite entsprechend reduziert
ist. Die Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 bieten
beide entsprechende Vorteile, da ihre Dauerhaftigkeit bzw. Haltbarkeit
bei wiederholten Einsätzen gesichert werden kann.
Fig. 4 zeigt die inneren Einzelheiten eines der vorstehend
beschriebenen erfindungsgemäß ausgebildeten
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf. Dieser Aufzeichnungskopf
umfaßt eine Öffnung 206 über jedem wärmeerzeugenden
Abschnitt 202. Er besitzt des weiteren Wände 207, die
die entsprechenden Tintenkanäle 205 bilden, eine erste gemeinsame
Flüssigkeitskammer 208, eine zweite gemeinsame
Flüssigkeitskammer 209, eine Durchgangsöffnung 210, die
die gemeinsamen Flüssigkeitskammern 208, 209 miteinander
verbindet, und eine Deckplatte 211. In Fig. 4 ist die
Verdrahtung der Einheiten zur Umwandlung von elektrischer
in thermische Energie aus Einfachheitgründen weggelassen
worden.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäß
ausgebildeten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes,
bei dem eine Öffnung 206 an der Spitze eines
jeden Flüssigkeitskanales 205 ausgebildet ist. Die Tinte
wird dem Aufzeichnungskopf durch Öffnungen 212 zugeführt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes
im Detail beschrieben.
Ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf, der mit den
in Fig. 1 dargestellten Einheiten zur Umwandlung von
elektrischer in thermische Energie versehen ist, die
mit hoher Dichte in kompakter Weise angeordnet sind,
enthielt ein Substrat, das dadurch gekennzeichnet wurde,
daß ein SiO₂-Film mit einer Dicke von 5 µm auf ein Si-Plättchen
unter thermischer Oxidation ausgebildet wurde. Auf
diesem Substrat wurde eine thermische Widerstandsschicht
aus HfB₂ mit einer Dicke von 3000 Å durch Sprühen hergestellt.
Danach wurden Schichten aus Ti und Al kontinuierlich
auf der thermischen Widerstandsschicht mit Dicken
von 50 Å und 1000 Å durch Elektronenstrahlbedampfen abgeschieden.
Ein Muster mit einer Wiederholungsdichte von 16 Einheiten/mm
wurde auf fotolithografischem Wege ausgebildet,
so daß der wärmeerzeugende Abschnitt eine Breite W₁ von
30 µm und die die Wendung aufweisende Elektrode eine Breite von W₂ und 10 µm
besaß. Danach wurde die Elektrodenschicht auf dem wärmeerzeugenden
Abschnitt geätzt, um die in Fig. 1 dargestellte
Einheit zur Umwandlung von elektrischer in thermische
Energie auszubilden.
Danach wurde eine Sprühschicht aus SiO₂ mit einer Dicke
von 2,8 µm durch Hochleistungssprühen auf den Einheiten
zur Umwandlung von elektrischer in thermische Energie
abgeschieden. Auf der Sprühschicht wurde durch Aufbringen
einer PIQ-Schicht (Warenzeichen der Firma Hitachi
Kasei) unter Verwendung einer Schleuder eine geeignete
Schutzschicht ausgebildet. Die Schutzschicht wurde am
wärmeerzeugenden Abschnitt durch ein PIQ-Ätzmittel entfernt
und zur Verfestigung gebrannt. Eine weitere Sprühschicht
aus Ta wurde mit einer Dicke von 0,5 µm auf der
Schutzschicht abgeschieden, um das einzige Element zur
Umwandlung von elektrischer in thermische Energie zu
vervollständigen, das eine Vielzahl von in kompakter
Weise darauf angeordneten Einheiten zur Umwandlung von
elektrischer in thermische Energie aufweist.
Danach wurde ein derartiges Element mit einem Trockenfilm
eines lichtempfindlichen Harzes einer Dicke von 50 µm beschichtet.
Diese Einheit wurde dann durch das gewünschte
Muster belichtet und entwickelt und mit Flüssigkeitskanälen
und Flüssigkeitszuführkammern versehen. Schließlich
wurde eine Deckplatte aus Glas angeheftet, um die Flüssigkeitskanäle
und Zuführkammern mit Hilfe eines Epoxidklebers
zu verschließen. Auf diese Weise wurde der in Fig. 5 dargestellte
Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf hergestellt.
Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
kann eine Aufzeichnungsdichte erreicht
werden, die im wesentliche doppelt so hoch ist wie
die von Aufzeichnungsköpfen des Standes der Technik.
Ferner kann mit einem derartigen Aufzeichnungskopf die
Bildqualität stark verbessert werden.
Claims (2)
1. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf mit einer
Vielzahl von Flüssigkeitsabgabeabschnitten mit jeweils
einer Öffnung (206) zur Abgabe der Flüssigkeit
in Form bewegter Tröpfchen sowie mit jeweils einem
jeder Öffnung (206) zugeordneten Flüssigkeitskanal
(205), in dem ein wärmeerzeugender Abschnitt (202)
angeordnet ist, mit dessen beiden gegenüberliegenden
Enden jeweils eine Elektrode (203, 204) kontaktiert,
deren eine in ihrem Verlauf von dem zugehörigen Ende
des wärmeerzeugenden Abschnitts (202) weg eine Wendung
um 180° aufweist und an dem wärmeerzeugenden Abschnitt
(202) sowie an der anderen Elektrode (204)
mit Abstand entlang verläuft, dadurch gekennzeichnet,
daß der wärmeerzeugende Abschnitt (202) eine größere
Breite als jede der beiden Elektroden (203, 204) hat
und entsprechend der größeren Breite gegenüber der
anderen Elektrode (204) vorspringt, und daß die eine
Elektrode (203) in ihrem entlang dem wärmeerzeugenden
Abschnitt (202) verlaufenden Bereich entsprechend dem
über die Breite einer Elektrode (203, 204) hinausgehenden
Betrag der Breite des wärmeerzeugenden Abschnittes
(202) in ihrer Breite reduziert ist, daß
die Gesamtbreite als Summe der Breiten jeder Elektrode
(203, 204) und des Abstandes zwischen ihnen
nicht überschritten ist.
2. Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem wärmeerzeugenden
Abschnitt (202) und den Elektroden (203, 204)
eine Schutzschicht vorgesehen ist.
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