DE2858822C2 - Verfahren zur Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitsstrahl- Aufzeichnungsverfahren zum Aufzeichnen eines Bildes mittels eines Flüssigkeitsstrahls.

Ein Flüssigkeits-Aufzeichnungsverfahren ist der US 2,556,550 entnehmbar. Dort ist zur Tintenaustragung eine Lichtbestrah­ lung einzelner Expansionskammern vorgesehen, von denen bis zur Tintenaustragsöffnung reichende Tintenkanäle ausgehen. Die Bestrahlung der Tinte in den Expansionskammern mit Licht führt zu einer Ausdehnung des Tintenvolumens, so daß Tinten­ tröpfchen aus mit den Expansionskammern verbundenen Tinten­ austragsöffnungen herausgedrückt und auf einen in sehr gerin­ gem Abstand zu den Tintenaustragsdüsen vorbei geführtem Auf­ zeichnungsträger aufgebracht werden.

Die Erzeugung von über eine größere Distanz frei fliegenden Tröpfchen definierter Gestalt und definierten Volumens ist mit dem bekannten Aufzeichnungsverfahren allerdings nicht möglich. Auch ist das dort gezeigte Verfahren vergleichsweise langsam und ungenau.

Aus der DE-OS 21 64 614 ist eine Anordnung zum Aufbringen von Flüssigkeitströpfchen auf einer Oberfläche bekannt, die eine Kammer mit einem Auslaufkanal und einem Zulaufkanal für die aus einem Behälter kommende Flüssigkeit aufweist. Die dort gezeigte Anordnung umfaßt des weiteren eine Vorrichtung zum Erzeugen von kurzzeitigen Druckanstiegen der Flüssigkeit in der Kammer und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in zwei Teile aufgeteilt ist, nämlich eine äußere, dem Auslauf­ kanal zunächst liegende Kammer, in welche die Zulaufkanäle für die Schreibflüssigkeit münden, und eine innere Kammer, welche die Vorrichtung zum Erzeugen der Drucksteigerungen enthält, wobei diese beiden Kammern über einen mit dem Aus­ laufkanal in einer Flucht liegenden Verbindungskanal mitein­ ander verbunden sind.

Bei einem aus der US 3,655,379 bekannten Verfahren wird in­ nerhalb einer Trommel eine durchsichtige Vorlage aufgespannt, durch die das Licht einer Lichtquelle fällt. Je nach dem Grad der Durchsichtigkeit der Vorlage wird dann im Außenbereich der Trommel enthaltene Tinte erwärmt bzw. verdampft und auf ein Bildempfangsblatt befördert. Die transparente Trommel weist zu diesem Zweck eine Vielzahl kleiner Näpfchen auf, die in einem Tintenbad über eine Walze kontinuierlich mit Tinte befüllt werden.

Schließlich ist aus der DE-OS 24 60 913 noch eine Tinten­ strahl-Aufzeichnungsvorrichtung bekannt, bei der unter Druck stehende Tinte selbsttätig aus einer Düse in Form eines kon­ tinuierlichen Strahles ausgestoßen wird, der mittels einer Ablenkeinrichtung entweder auf ein Aufzeichnungsmaterialblatt oder eine Tintenauffangvorrichtung gelenkt wird. Dabei wird die bereits ausgetragene Tinte mittels eines Laserstrahls derart erwärmt, daß sich der kontinuierliche Strahl in eine Vielzahl von einzelnen Tröpfchen zerlegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu­ geben, mittels dem sich Flüssigkeitströpfchen von definierter Gestalt erzeugen lassen.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Durch die Verwendung eines Laserstrahls zur Erwärmung der Flüssigkeit bzw. zur Erzeugung der Austrittsenergie wird nicht nur die Bildung von Flüssigkeitströpfchen von definier­ ter Gestalt erreicht, sondern auch eine besonders rasche und präzise Aufzeichnung ermöglicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er­ läutert.

Die Fig. 1 ist eine schematische Ansicht zur Dar­ stellung des Prinzips des Aufzeichnungs­ verfahrens

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Aus­ führungsbeispiels der Aufzeichnungsvorrich­ tung.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Aus­ führungsbeispiels eines Aufzeichnungskopfs, der einen Hauptbestandteil der Aufzeichnungs­ vorrichtung bildet.

Fig. 4(a), (b) und (c) sind schematische Schnittan­ sichten von Düsen weiterer Ausführungsbeispiele von Aufzeichnungsköpfen.

Fig. 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Aufzeichnungsvorrichtung.

Das Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren ist insofern vorteilhaft, als es leicht einen sehr gedräng­ ten Mehrfach-Düsenöffnungs-Aufbau zuläßt, der ein ultra­ schnelles Aufzeichnen erlaubt, als es ein klares Bild verbesserter Qualität ohne Nebenflecken oder Hintergrund­ schwärzung ergibt und als es ferner eine beliebige Steue­ rung sowohl der Menge ausgestoßener Flüssigkeit als auch der Dimensionen der Tröpfchen durch Steuerung der je Zeiteinheit zugeführten Wärmeenergie bzw. thermischen Energie erlaubt. Ferner ergibt die Aufzeichnungsvorrich­ tung für das Aufzeichnungsverfahren einen außerordent­ lich einfachen Aufbau, was leicht eine sehr kleine bzw. sehr präzise Bearbeitung erlaubt und daher eine beträcht­ liche Größenverringerung eines Aufzeichnungskopfs selbst ermöglicht, der einen wichtigen Teil der Vorrichtung bil­ det; ferner ist aufgrund des einfachen Aufbaues und der leichten mechanischen Bearbeitung leicht ein sehr ge­ drängter Mehrfach-Düsenöffnungs-Aufbau zu erreichen, der für schnelle Aufzeichnung unerläßlich ist; weiterhin be­ steht Konstruktionsfreiheit hinsichtlich der Anordnung der Düsenöffnungen in irgendeiner gewünschten Form bei der Herstellung eines Aufzeichnungskopfs mit mehreren Düsenöffnungen, die leicht die Erzielung eines Auf­ zeichnungskopfs in Form einer Vollzeilenschiene bzw. Vollzeilenanordnung ermöglicht.

Die Grundzüge des Verfahrens werden im folgenden anhand der Fig. 1 beschrieben, die eine erläuternde An­ sicht für das Grundprinzip des Verfahrens ist.

Einer Düse 1 wird eine Flüssigkeit 3 unter einem vorbestimmten Druck P zugeführt, der durch eine geeignete Druckvorrichtung wie eine Pumpe hervorgerufen ist, wo­ bei der Druck nicht dafür ausreicht, die Flüssigkeit über eine Düsenöffnung 2 gegen die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Düsenöffnung 2 auszustoßen. Wenn thermische Energie bzw. Wärmeenergie der Flüssig­ keit 3a zugeführt wird, die in einem Abschnitt einer Brei­ te Δl (Erwärmungskammerabschnitt) vorhanden ist, der in der Düse 1 in einem Abstand l von der Düsenöffnung 2 derselben entfernt liegt, bewirkt eine starke Zustands­ änderung dieser Flüssigkeit 3a, daß die in der Strecke 1 der Düse 1 enthaltene Flüssigkeit 3b teilweise oder im wesentlichen zur Gänze entsprechend der Menge zugeführ­ ter Wärmeenergie aus der Düsenöffnung 2 ausgestoßen wird und zu einem Aufzeichnungsempfangsmaterial 4 hin fliegt, um auf diesem in einer vorbestimmten Lage abgelagert zu werden.

Wenn im einzelnen die in dem Erwärmungskammerabschnitt Δl vorhandene Flüssigkeit 3a der Wärmeenergie ausge­ setzt wird, bewirkt dies eine momentane bzw. sofortige Zustandsänderung durch Bildung von Bläschen an der die Wärmeenergie aufnehmenden Seite der Flüssigkeit 3a, wodurch aufgrund der sich aus dieser Zustandsänderung ergebenden Kraft die Flüssigkeit 3b auf dem Abstand bzw. der Strecke l teilweise oder im wesentlichen zur Gänze aus der Düsenöffnung 2 ausgestoßen wird. Auf das Beenden der Zu­ führung von Wärmeenergie hin oder auf sofortiges Nach­ füllen von Flüssigkeit 3 in einer der ausgestoßenen Menge entsprechenden Menge werden die in der Flüssigkeit 3a gebildeten Bläschen sofort verkleinert und verschwinden oder ziehen sich zu einem vernachlässigbaren Ausmaß zu­ sammen.

Durch die Volumenzusammenziehung der Bläschen oder aber durch aufgezwun­ genen Druck wird in die Düse 1 die Flüssigkeit 3 in einer der ausgestoßenen Menge entsprechenden Menge nachgefüllt.

Die Ausmaße von über die Düsenöffnung 2 ausgesto­ ßenen Tröpfchen 5 hängen von der Menge der zugeführten Wärmeenergie, der Breite Δl des Erwärmungskammerab­ schnitts mit der Flüssigkeit 3a, die in der Düse 1 der Wärmeenergie ausgesetzt ist, dem Innendurchmesser d der Düse 1, dem Abstand l von der Düsenöffnung 2 bis zu dem Ort der Einwirkung der Wärmenergie, dem Druck P der Flüssigkeit 3 sowie der spezifischen Wärme, der Wärme­ leitfähigkeit und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Flüssigkeit 3 ab. Es ist daher auf einfache Weise möglich, die Dimensionen der Tröpfchen 5 durch Änderung eines oder zweier dieser Faktoren zu steuern und auf diese Weise einen gewünschten Durchmesser der Tröpfchen 5 bzw. der Flecken oder Punkte an dem Aufzeichnungsempfangs­ material 4 zu erzielen. Insbesondere ermöglicht eine Änderung des Abstands l, nämlich des Orts der Einwirkung der Wärmeenergie während der Aufzeichnung eine beliebige Steuerung der Größe der aus der Düsenöffnung 2 ausge­ stoßenen Tröpfchen 5 ohne Änderung der je Zeiteinheit zugeführten Wärmeenergiemenge, so daß dadurch in einfacher Weise ein Bild mit Gradation bzw. Tönung erzielt werden kann.

Bei dem Verfahren ist die an die in dem Erwärmungs­ kammerabschnitt Δl der Düse 1 vorhandene Flüssigkeit 3a zuzuführende Wärmeenergie impulsweise intermittierend.

Im Falle der impulsweisen Zuführung ist es außer­ ordentlich einfach, durch geeignete Wahl der Frequenz, der Amplitude und der Breite von Impulsen die Größe der Tröpfchen und die je Zeiteinheit erzeugte Anzahl der­ selben zu steuern.

Durch entsprechend den Aufzeichnungsinformationssignalen im­ pulsförmiges Zuführen der Wärmeenergie ist es möglich, zu bewirken, daß alle aus der Düsenöffnung 2 ausgestoßenen Tröpfchen Aufzeichnungsinformationen tra­ gen, und auf diese Weise durch Ablagerung aller dieser Tröpfchen auf dem Aufzeichnungsempfangsmaterial 4 die Aufzeichnung zu erzielen.

Andererseits wird im Falle der nicht kontinuierlichen Energiezufuhr ohne Modulation mittels der Aufzeichnungs­ information die Wärmeenergie vorzugsweise wiederholt mit einer bestimmten festgelegten Frequenz zugeführt.

In einem solchen Fall wird die Frequenz in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Art und der physikali­ schen Eigenschaften der zu verwendenden Flüssigkeit, der Form der Düse, des in der Düse enthaltenen Flüs­ sigkeitsvolumens, der Flüssigkeitszufuhrgeschwindig­ keit in die Düse, des Durchmessers der Düsenöffnung, der Aufzeichnungsgeschwindigkeit usw. gewählt und üb­ licherweise innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 1000 kHz, vorzugsweise von 1 bis 1000 kHz und am günstigsten von 2 bis 500 kHz gewählt.

Der an die Flüssigkeit 3 angelegte Druck wird auf einen Wert gewählt, bei dem ohne die Wärmeenergie kein Ausstoß erfolgt. Es ist möglich, durch wiederholte Volumensänderungen, die sich aus der Bläschenbildung der Flüssigkeit 3a in dem Erwärmungskammerabschnitt Δl unter Einwirkung der Wärmeenergie ergeben, oder durch eine Vibration bzw. Schwingung, die sich aus wiederholten Volumenänderungen bei den auf diese Weise ausgebildeten Bläschen ergibt, den Ausstoß einer Folge von Tröpfchen mit einem gewünsch­ ten Durchmesser bei einer gewünschten Frequenz bzw. Häufigkeit zu bewirken.

Bei dem Aufzeichnungsverfahren wird die der Flüssig­ keit 3 zugeführte Wärmeenergie aus einem Laser bzw. Laserstrahl bezogen.

Bei der Verwendung von Laserenergie kann der vorstehend genannte Wandler entweder die Flüssigkeit 3 selbst oder ein anderes an der Düse 1 angebrachtes Ele­ ment sein.

Beispielsweise absorbiert eine Flüssigkeit 3, die ein Material enthält, das auf Absorption von Laserener­ gie bzw. Laserstrahlenergie Wärme erzeugt, die Laser­ strahlenergie direkt, so daß durch die sich ergebende Wärme eine Zustandsänderung verursacht wird, wodurch der Ausstoß der Tröpfchen aus der Düse 1 erfolgt. Als weiteres Beispiel überträgt eine Schicht, die auf die Absorption von Laserstrahlenergie Wärme erzeugt, bei ihrem Anbringen an der Außenfläche der Düse 1 die durch die Laserstrahlenergie erzeugte Wärme über die Düse 1 auf die Flüssigkeit 3, wodurch in dieser eine Zustands­ änderung verursacht wird und auf diese Weise Tröpfchen aus der Düse 1 ausgestoßen werden.

Das zur Verwendung bei der Aufzeichnungsvorrichtung bzw. dem Aufzeichnungsverfahren geeignete Aufzeichnungs­ empfangsmaterial 4 kann irgendein Material sein, das gewöhnlich auf dem technischen Gebiet der Aufzeichnung verwendet wird.

Beispiele für ein derartiges Aufzeichnungsempfangs­ material sind Papier, Kunststoffblätter, Metallblätter und Schicht- bzw. Laminations-Materialien derselben, jedoch ist im Hinblick auf die Aufzeichnungseigenschaf­ ten, die Kosten und die Handhabung besonders Papier vorzuziehen. Derartiges Papier kann beispielsweise ge­ wöhnliches Papier, reines Papier, leichtes beschichtetes Papier, beschichtetes Papier, Kunstdruckpapier oder der­ gleichen sein.

Nachstehend werden nun Ausführungsbeispiele der Auf­ zeichnungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung in Einzelheiten erläutert.

Die Fig. 2 zeigt schematisch ein Aus­ führungsbeispiel der Aufzeichnungsvorrichtung, bei der als Quelle für die Wärmeenergie die Energie von Laserlicht verwendet wird.

Ein mittels eines Laseroszillators 40 erzeugter Laserstrahl wird in einem Strahlmodulator 41 entsprechend den Aufzeichnungsinformationssignalen impulsmoduliert, die zuvor elektrisch in einer Modulatorbetätigungs- bzw. Treiberschaltung 42 verarbeitet wurden. Der auf diese Weise modulierte Laserstrahl gelangt über eine Abtast- bzw. Ablenkvorrichtung 43 und wird mittels einer Kon­ densorlinse 44 an einer vorbestimmten Stelle einer Düse 36 fokussiert, die einen Teil eines Aufzeichnungs­ kopfs 35 bildet; der Laserstrahl erwärmt die bestrahlte Stelle der Düse 36 und/oder direkt die in der Düse 36 enthaltene Flüssigkeit 45.

Im Falle des Fokussierens des Laserstrahls an der Wand der Düse 36 und Zuführens der auf diese Weise er­ zeugten Wärmeenergie zu der in der Düse 36 enthaltenen Flüssigkeit 45 zum Erzielen einer Zustandsänderung ist es vorteilhaft, die bestrahlte Stelle der Düse 36 aus einem Material zu bilden, das das Laserlicht wirkungs­ voll zur Erzeugung von Wärme absorbiert, oder die Außen­ fläche der Düse 36 mit einem derartigen Material zu be­ schichten oder zu umwickeln.

Die bestrahlte Stelle der Düse 36 kann beispiels­ weise mit einem Material beschichtet werden, das Infra­ rotstrahlen absorbiert und Wärme erzeugt, wie beispiels­ weise Ruß in Verbindung mit einem geeigneten Harzbinde­ mittel.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel zeichnet sich besonders dadurch aus, daß durch Ändern der Laser­ strahl-Bestrahlungsstelle mit Hilfe der Ablenkvorrich­ tung 43 die Größe von aus der Düse 36 ausgestoßenen Tröpfchen 46 beliebig gesteuert werden kann, wodurch die Dichte des auf dem Aufzeichnungsempfangsmaterial 39 ausgebildeten Bilds beliebig steuerbar ist.

Ein weiterer Vorteil liegt in dem Umstand, daß die Aufzeichnung nicht durch eine eventuelle Ladung an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial 39 beeinträchtigt wird, die sich aus der Verschiebung desselben ergibt, und zwar deshalb, weil die Tröpfchen 46 aus der Düsenöff­ nung 37 entsprechend den Informationssignalen ausge­ stoßen werden und ohne Zwischenladung auf das Aufzeich­ nungsempfangsmaterial 39 aufgebracht werden.

Ein weiterer Vorteil liegt in dem Umstand, daß der Aufzeichnungskopf 35 außerordentlich einfach und billig aufgebaut werden kann, da die Laserstrahlenergie, die tatsächlich eine elektromagnetische Energie ist, ohne irgendeine mechanische Berührung der Düse 36 und/oder der Flüssigkeit 45 zugeführt werden kann. Dieser Vorteil gilt besonders im Falle der Verwendung eines Mehrfach- Düsenöffnungs-Aufzeichnungskopfes bzw. Aufzeichnungs­ kopfes 35 mit mehreren Düsenöffnungen.

Bei einem derartigen Mehrfach-Düsenöffnungs-Auf­ zeichnungskopf ist dieses Ausführungsbeispiel auch besonders für die Wartung des Kopfs vorteilhaft, da anstelle der Schaffung komplizierter elektrischer Schaltungen für eine jede einer Mehrzahl von Düsen die Wärmeenergie einfach durch Bestrahlen einer jeweiligen der Düsen mit einem Laserstrahl der Flüssigkeit in einer jeden Düse zugeführt werden kann.

Als Strahlmodulator 41 können unterschiedliche Modu­ latoren verwendet werden, wie sie gewöhnlich auf dem Gebiet der Laserstrahlaufzeichnung verwendet werden, je­ doch sind für schnelle Aufzeichnung besonders akusto- optische Modulatoren (AOM) und elektro-optische Modulatoren (EOM) geeignete. Diese Modulatoren können als externer Modulator oder interner Modulator verwendet werden, wobei der Modulator außerhalb bzw. innerhalb des Laseroszilla­ tors angeordnet ist, wobei beide Ausführungen bei der Aufzeichnungsvorrichtung verwendbar sind.

Die Abtast- bzw. Ablenkvorrichtung 43 kann eine mechanische oder eine elektronische Ablenkvorrichtung sein und in geeigneter Weise entsprechend der Aufzeich­ nungsgeschwindigkeit gewählt werden.

Beispiele für derartige mechanische Ablenkvorrich­ tungen sind ein Galvanometer, ein elektrostriktives Element oder ein magnetostriktives Element in Verbin­ dung mit einem Spiegel und ein schnellumlaufender Motor in Verbindung mit einem Polygonal-Drehspiegel, einer Linse oder einem Hologramm; die ersteren und die letzteren sind jeweils für Aufzeichnung mit geringer bzw. mit hoher Geschwindigkeit geeignet.

Beispiele für derartige elektronische Ablenkvor­ richtungen sind ein akusto-optisches Element, ein elektro-optisches Element, eine Photo-Integrier- Schaltungselement oder dergleichen.

Die Fig. 3 zeigt schematisch ein grundlegendes Ausführungsbeispiel eines Aufzeichnungskopfs für die Verwendung bei Anwendung der Energie eines Laserstrahls als Wärmeenergiequelle.

Ein Aufzeichnungskopf 81 ist an der Außenfläche einer Düse 82 mit einem photothermischen Wandler 83 versehen, der durch Absorption von Laserstrahlenergie Wärmeenergie erzeugt und diese einer in der Düse 82 enthaltenen Flüssigkeit zuführt. Dieser photothermische Wandler 83 ist für den Fall vorgesehen, daß die Flüssigkeit keine für das Ausstoßen der Flüssig­ keit aus einer Düsenöffnung 84 ausreichende Zustands­ änderung auf die Wärmeerzeugung durch Absorption der Laserstrahlenergie durch die Flüssigkeit selbst ermöglicht, oder daß an der Flüssigkeit keine oder nahezu keine Laserstrahlenergie-Absorption und Wärmeerzeugung gemäß der vorstehenden Erläuterung entsteht; der photothermi­ sche Wandler 83 kann daher weggelassen werden, wenn die Flüssigkeit selbst durch Aufnahme der Laserstrahlenergie Wärme erzeugen kann, so daß sie einer Zustandsänderung unterliegt, die für den Ausstoß der Flüssigkeit aus der Düsenöffnung 84 ausreicht.

Im Falle der Verwendung eines Infrarot-Lasers bzw. Laserstrahls als Laserstrahlenergiequelle kann beispiels­ weise der photothermische Wandler 83 aus einem infra­ rot-absorbierenden wärmeerzeugenden Material gebildet sein, das bei ausreichenden Filmbildungs- und Haftungs­ eigenschaften direkt auf einen vorbestimmten Abschnitt an der Außenwand der Düse 82 aufgeschichtet werden kann oder im Falle des Fehlens derartiger Eigenschaften nach Dispersion in einem geeigneten wärmebeständigen Binde­ mittel mit derartigen Filmbildungs- und Haftungseigen­ schaften aufgeschichtet werden kann. Als Infrarot­ strahlen absorbierendes Material können die im vor­ stehenden als Zusatz zur Flüssigkeit genannten Materialien zur Absorption von Infrarotstrahlen verwendet werden. Vorzugsweise gewählte Beispiele für die genannten Binde­ mittel sind wärmebeständige fluorierte Harze wie Polytetrafluoräthylen, Polyfluoräthylenpropylen, durch Tetrafluoräthylenperfluoralkoxy-Gruppen substituiertes Perfluorvinyl-Copolymerisat usw., und andere wärmebestän­ dige Kunstharze.

Die Dicke des photothermischen Wandlers 83 wird in geeigneter Weise in bezug auf die Stärke der verwendeten Läserstrahl-Energie, den Wärmeerzeugungswirkungsgrad des zu bildenden photothermischen Wandlers, die Art der verwendeten Flüssigkeit usw. bestimmt und allgemein in einem Bereich von 1 bis 1000 µm und vorzugsweise von 10 bis 500 µm gewählt.

Wenn dieser photothermische Wandler 83 angebracht wer­ den soll, muß die Düse 22 aus einem Material mit geeigneter Wärmeleitfähigkeit und geeignetem Wärmeausdehnungskoeffizi­ enten hergestellt sein; die Düse 22 wird vorzugsweise so aus­ gelegt, daß beispielsweise durch dünne Wandgestaltung im wesentlichen die ganze erzeugte Wärmeenergie zu dem direkt unter dem mit der Laserstrahlenergie bestrahlten Abschnitt befindlichen Aufzeichnungsmittel übertragbar ist.

Die Fig. 4 zeigt in Querschnitten weitere Aufzeich­ nungsköpfe, die zur Anwendung bei der Aufzeichnungsvor­ richtung geeignet sind. Bei einem in Fig. 4(a) gezeigten Aufzeichnungskopf 85 sind innerhalb einer Düse 86 mehrere Hohlrohre 87 wie beispielsweise Fiberglasrohre vorgesehen, wobei jedes Rohr mit der Flüssigkeit versorgt wird. Dieser Aufzeichnungskopf 85, der die Steuerung der Größe der aus der Düsenöffnung der Düse 86 auszugebenden Tröpf­ chen im Ansprechen auf das Ausmaß der zugeführten Wärme­ energie ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, daß er durch Steuerung des Ausmaßes der zuzuführenden Wärmeenergie entsprechend den Aufzeichnungsinformationssignalen ein aufgezeichnetes Bild mit hervorragender Gradation ergibt.

Die aus der Düsenöffnung der Düse 86 ausgestoßene Flüssigkeit wird über einen Teil der Hohlrohre 87 in der Düse 86 zugeführt, wenn die Menge der zugeführten Wärme­ energie klein ist, während die in allen Hohlrohren 87 enthaltene Flüssigkeit aus der Düse 86 ausgestoßen wird, wenn die Menge der zugeführten Wärmeenergie ausreichend groß ist.

Obgleich in Fig. 4(a) die Düse 86 einen kreisförmigen Querschnitt hat, besteht keinerlei Einschränkung auf diese Form, sondern es können vielmehr andere Querschnittsformen wie Quadratform, Rechteckform oder Halbkreisform verwendet werden. Insbesondere dann, wenn an der Außenfläche der Düse 86 ein thermischer bzw. Wärmewandler angebracht ist, sollte die Außenfläche vorzugsweise mit einem ebenen Abschnitt zumindest an der Stelle des Wandlers versehen sein, um die Anbringung desselben zu erleichtern.

Der in Fig. 4(b) gezeigte Aufzeichnungskopf 88 ist im Unterschied zu dem in Fig. 4(a) gezeigten mit mehreren vollen Rund-Stäben 90 innerhalb einer Düse 89 versehen. Dieser Aufbau erlaubt eine Steigerung der mechanischen Festigkeit der Düse 88, wenn diese aus verhältnismäßig zerbrechlichem Material wie Glas hergestellt ist.

Bei dem Aufzeichnungskopf 88 wird das flüssige Auf­ zeichnungsmittel in die Zwischenräume 91 innerhalb der Düse 89 geführt und von dort auf die Aufnahme der Wärme­ energie hin ausgestoßen.

Der in Fig. 4(c) gezeigte Aufzeichnungskopf 92 ist aus einem Teil 93, in dem beispielsweise durch Ätzen eine vertiefte Nut ausgebildet ist, und einem thermischen Wandler 94 gebildet, der den Öffnungsbereich der Nut abdeckt. Dieser Aufbau ermöglicht eine Verringe­ rung der Wärmeenergie, da diese direkt vom Wandler dem Aufzeichnungsmittel bzw. der Flüssigkeit zugeführt wird.

Es ist anzumerken, daß der in Fig. 4(c) gezeigte Querschnittsaufbau nicht zur Gänze gleich dem darge­ stellten zu sein braucht, solange der Bereich des Auf­ zeichnungskopfs 92 für die Anbringung des Wandlers 94 gemäß der Darstellung gestaltet ist. Das heißt, in der Umgebung der Düsenöffnung des Aufzeichnungskopfs 92 für die Abgabe des flüssigen Aufzeichnungsmittels kann der Teil 93 statt in Rinnenform mit einer rechteckigen oder kreisförmigen Hohlform ausgestaltet sein.

Der Aufzeichnungskopf der Aufzeichnungsvorrichtung mit Laserstrahlenergie als Wärmeenergiequelle, der wesentlich einfacher als der Aufbau von herkömmlichen Aufzeichnungsköpfen ist, erlaubt unterschiedliche Ausgestaltungen des Aufzeichnungskopfs und der Düsen hierfür, was eine Verbesserung der Qualität des aufgezeichneten Bilds ergibt.

Insbesondere ist es bei der Aufzeichnungsvorrichtung außerordentlich einfach, einen Mehrfachdüsen-Aufzeichnungs­ kopf mit einfachem Aufbau zu erzielen, was hinsichtlich der mechanischen Bearbeitung und der Massenherstellung außer­ ordentlich vorteilhaft ist.

Die Fig. 5 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungs­ vorrichtung, bei dem ein mittels eines Laseroszillators 153 erzeugter Laserstrahl in einen akusto-optischen Modulator 154 geleitet und in diesem entsprechend den Eingabe-Informationssignalen moduliert wird. Der auf diese Weise modulierte Laserstrahl wird mittels eines Spiegels 155 umgelenkt und zu einem Strahlendehner 156 zur Steige­ rung des Strahlenbündel-Durchmessers unter Beibehaltung des Parallelstrahlenzustands geführt. Das Strahlenbündel bzw. der Strahl mit dem auf diese Weise vergrößerten Durchmesser wird dann einem Polygonalspiegel 157 zuge­ führt, der zur Drehung mit konstanter Drehzahl an der Achse eines Hysterese-Synchronmotors 158 befestigt ist. Der vom Polygonalspiegel 157 her gewonnene horizontal abtastende Strahl wird mittels einer f-Θ-Linse 159 und über einen Spiegel 160 an einer bestimmten Stelle an jeweiligen Düsen 162 fokussiert, die am Vorderende eines Mehrfachdüsenöffnungs-Aufzeichnungskopfes 161 auf­ gereiht sind. Dieser fokussierte Laserstrahl liefert thermische Energie an die in dem Erwärmungskammerabschnitt einer jeweiligen Düse 162 enthaltene Aufzeichnungs-Flüssig­ keit, wodurch zur Erzielung einer Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsempfangsmaterial 163 der Ausstoß von Tröpfchen der Flüssigkeit aus den Düsenöffnungen herbei­ geführt wird. Jeder der Düsen in dem Aufzeichnungskopf 161 wird von einem Rohr 164 die Flüssigkeit zugeführt. In dem Aufzeichnungskopf 161 ist die Länge der Düsen 20 cm, die Anzahl der Düsen 4 je mm und der Durchmesser der Düsenöffnungen ungefähr 40 µm. Die angewandten Aufzeichnungsbedingungen sind in der folgenden Tabelle 5 angegeben.

Laser
YAG-Laser, 40 W
Laser-Abtastgeschwindigkeit	25 Zeilen/s
Aufzeichnungsempfangsmaterial	Gew. Papier; 10 cm/s

Bei der Verwendung von Laserenergie und ins­ besondere von Infrarot-Laserenergie ist es erstrebens­ wert, zur Verbesserung der Wirkung der Laserenergie der Aufzeichnungs-Flüssigkeit ein Infrarotabsorptions- Wärmeerzeugungsmaterial hinzuzufügen. Derartige Infra­ rotabsorptionsstoffe zählen meistens zu der Familie der vorstehend genannten Aufzeichnungsmaterialien und sind vorzugsweise Farbstoffe oder Pigmente, die eine starke Infrarotabsorption aufweisen. Beispiele für solche Farb­ stoffe sind: wasserlösliche Nigrosin-Farbstoffe, denaturierte wasserlösliche Nigrosin-Farbstoffe, alkohollösliche Nigrosin-Farbstoffe, die wasserlöslich gemacht werden können usw.; Beispiele für solche Pig­ mente sind: anorganische Pigmente wie Carbon-Black, (Ruß) Ultramarinblau, Cadmiumgelb, rotes Eisenoxid, Chrom­ gelb usw. und organische Pigmente wie Azo-Pigmente, Triphenylmethan-Pigmente, Chinolin-Pigmente, Anthra­ chinon-Pigmente, Phthalocyanin-Pigmente usw.

Bei dem Aufzeichnungsverfahren wird die Menge der­ artigen Infrarotabsorptions-Wärmeerzeugungsmaterials im Falle der Verwendung als Zusatz zu dem Aufzeichnungs­ material üblicherweise innerhalb eines Bereichs von 0,01 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 5 Gew.-% in bezug auf das Gesamt­ gewicht der Aufzeichnungs-Flüssigkeit gewählt.

Diese Menge sollte auf dem kleinsten notwendigen Wert insbesondere dann gehalten werden, wenn das Infra­ rotabsorptionsmaterial nicht in der Trägerflüssigkeit löslich ist, da dies eine Ablagerung, ein Ausflocken oder eine Düsenverstopfung beispielsweise während der Lagerung der Aufzeichnungs-Flüssigkeit ergeben könnte, obgleich das Ausmaß derartiger Erscheinungen von der Teilchengröße in der Dispersion abhängig ist.

Claims (5)

1. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren

• a) bei dem in einem verzweigungsfreien Strömungspfad zwischen einem Einlaßabschnitt und einem Auslaßabschnitt ein Erwärmungskammerabschnitt vorgesehen ist,
• b) bei dem für jede Ausbildung eines Flüssigkeitströpfchens ein elektrisches Aufzeichnungssignal erzeugt wird,
• c) bei dem die Temperatur der in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit mittels eines entsprechend dem Aufzeichnungssignal modulierten Laserstrahls erhöht wird,
• d) bei dem durch diese Temperaturerhöhung die Bildung eines Bläschens in der in dem Strömungspfad enthaltenen Flüssigkeit bewirkt wird, wodurch ein Flüssigkeitströpfchen aus dem Auslaßabschnitt ein Richtung auf ein Aufzeichnungsmaterial ausgestoßen wird und
• e) bei dem unmittelbar nach Austreten eines Tröpfchens zum Ersatz der ausgestoßenen Flüssigkeit über die Einlaßöffnung Flüssigkeit entlang des Strömungspfades nachgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl die Flüssigkeit direkt erwärmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl einen dafür an dem Erwärmungskammerabschnitt vorgesehenen Abschnitt erwärmt, wodurch die in dem Erwärmungskammerabschnitt befindliche Flüssigkeit erwärmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Volumenzusammenziehung der Bläschen und/oder erzwungenem Druck nach jedem Ausstoß die Flüssigkeit in den Erwärmungskammerabschnitt in einer der ausgestoßenen Menge entsprechenden Menge nachgefüllt wird.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der gebildeten Tröpfchen und/oder die Anzahl derselben je Zeiteinheit durch Steuerung der Menge der Wärmeenergie je Zeiteinheit und/oder des Druckes der dem Erwärmungskammerabschnitt zugeführten Flüssigkeit gesteuert wird.