DE3414527C2 - Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf - Google Patents

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.

Ausführungsbeispiel

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.