DE3005394A1

DE3005394A1 - Tintenstrahl-aufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3005394A1
Application number: DE19803005394
Authority: DE
Inventors: Toshitami Hara; Yukuo Nishimura; Yoshiaki Shirato; Michiko Takahashi; Yasushi Takatori
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-02-14
Filing date: 1980-02-13
Publication date: 1980-08-28
Also published as: US4317124A; DE3005394C2

Description

Die Erfindung "betrifft eine Tintenstrahl -Aufzeichnungsvorrichtu.ng und instesondere einen Aufbau der Tiateustrahl-Aufzeichnuc-^svorriclitung, bei dem eine Aufzeichnungsflüssigkeit, im allgemeinen "Tinte" genannt, in Form von Tröpfchen aus Ilündungen ausgestoßen wird, die mit einer Tinte enthaltenden Kammer verbunden sind, wobei zumindest ein Teil ier Tröpfchen auf einem Aufaeichnungsmaterial niedergec-hlagen. wird, um ein gewünschtes Aufzeichnen durchsuführ^n ₀

Unter den anschl-iglosen Aufzeichnungssystemen, denen aufgrund der vernachlässigbar kleinen Geräusehentwicklung beim AufZeichnungsvorgang im Gegensatz zu Anschlag-Aufzeichnungssystemen, beispielsweise zur Schreibmaschine, neuerdings Beachtung geschenkt wird, wird das Aufzeichmingsverfahren mittels Tintenstrahl als besonders vielversprechend angesehen, da ein

Deutsche Bank (München) KIo. 51/61070

Dresdner Hank (München) KIo 3339|

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Hochf;eschv;ind:i.gkeitGaufzeiclmen auf einfachem bzw. gewöhnlichem Papier ohne einen besonderen Fixierschritt möglich ist. Auf dem Gebiet des Auf Zeichnens mittels Tintenstrahl wurden bereits verschiedene Systeme vorgeschlagen, von denen einige handelsreif entwickelt worden sind, während andere sich immer noch im technischeu Entwicklungsstadium befinden.

Im allgemeinen, wird nach ά&ύ Tintenstrahl-Auf zeichnungsverfahren das Aufzeichnen so durchgeführt, daß Tröpfchen einer Aufzeichnungcflüssigkeit, Tinte genannt, aus kleinen Mündungen ausgestoßen und diese Tröpfchen auf einem Aufzeichnungsmaterial niedergeschlagen werden. Das Verfahren kann in mehrere Systeme eingeteilt werden entsprechend dem Verfahren der Erzeugung derartiger Tröpfchen und dem Verfahren der Steuerung der Flugrichtung der auf diese V/eise erzeugten Tröpfchen.

Im folgenden werden kurz die typischen Systeme eines TintenstrahlaufZeichnens erläutert.

Nach einem ersten System, "Teletype-System" genannt, das in U3-P3 3 060 429 beschrieben ist, v/ird elektrostatisches Anziehen zur Erzexxgung einer Flüssigkeitsströmung ausgenützt, die auf dem Aufzeichnungsmaterial direkt niedergeschlagen wird oder deren Flugrichtung durch ein elektrisches Feld gesteuert wird, und dadurch Flüssigkeitströpfchen sich auf dem Aufzeichnungsmaterial niederschlagen.

Ein zweites System, beispielsweise nach US-PS 3 596 275 und US-PS 3 298 030, verwendet"ein kontinuierliches Schwingungsverfahren zwecks Erzeugung einer Strömung von Flüssigkeitströpfchen einer gesteuerten Menge oder Charge, die zum Fliegen quer über ein gleichförmiges oder homogenes elektrisches Feld gebracht werden,

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welches zwischen AbIenlumgselektroden angelegt wird, um ein Aufzeichnen au!" einem Aufzeichnungsmaterial durchzuführen.

l'Iach einem dritten System, beispielsweise nach US-PS 3 4-16 153? wird ein kontinuierliches Schwingungsverfahren verwendet, um Flüssigkeitströpfchen in einem elektrischen i'eld auszubilden und zu atomisieren, welches zwischen der Düse und einer ringförmigen Ladeelektrode angelegt wird. Bei diesem System wird die Größe oder Stärke des elektrischen Felds entsprechend einem Aufzeichnungssignal moduliert, wodurch die Atomisierung der Tröpfchen gesteuert wird, um eine Ton- bzw. Farbwiedergabe im aufgezeichneten Bild zu erhalten.

Ein viertes System, beispielsweise nach US-PS 3 1^LV1 120, unterscheidet sich von den vorgenannten drei Systemen grundsätzlich dadurch, daß ein Piezo-Schwingungselement, welches in einem Aufzeichnungskopf mit einer die Aufzeichnungsflüssigkeit ausstoßenden Hündung vorgesehen ist, ein elektrisches AufZeichnungssignal in mechanische Schwingungen umwandelt, wo durch die Tröpfchen aus der Mündung im Falle eines Gebrauchs austreten und sich auf einem Aufzeichnungsmaterial zwecks Durchführung eines Aufzeichnens niederschlagen,,

Zusätzlich zu Vorgenanntem wurde ein weiteres neuartiges Tintenstrahl-Aufzeichnungs-System vorgeschlagen (japanische Patentanmeldung Sho 52-118798, entsprechend US-PS Serial ITo. 9^8 236), das sich im-Grundprinzip von den vorgenannten vier Systemen unterscheidet. Zusammenfassend basiert das neuartige System auf einem Anlegen eines thermischen Signals an der Aufzeichnungsflüssigkeit, die in eine Flüssigkeitskammer eingeleitet wird, "WH diese Flüssigkeit in Form von Tröpfchen aus einer Mündung auszustoßen, welche mit der Flüssigkeitskammer in

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Verbindung steht, und zwar ent sprechend einer Kraft, die durch. Zustandsveräiiderung der Flüssigkeit bewirkt wird, v/ob ei sich die Tröpfchen auf dem Aufzeichnungsmaterial zwecks Durchführung eines AufZeichnens niederschlagen.

Die technischen Hauptprobleme der vorgenannten Tintenstrahl-Aufζeichnungssysteme können wie folgt in vier Punkten zusammengefaßt werden.

Das erste Problem betrifft die Erzielung eines sicheren Ansprechens eines Tröpfchenausstoßes selbst auf ein Hochfrequenzeingangssignal und die kontinuierliche Ausbildung von Tröpfchen mit im wesentlichen gleicher Größe zwecks Verhinderung von Unterlassungen oder einer Qualitätsverschlechterung beim Drucken während eines HochgeschwindigkeitsaufZeichnens,

Das zweite Problem ist die Erzielung und Aufrechterhaltung eines stabilen Ausstoßes der Tröpfchen innerhalo eines kurzeii Zeitabschnitts, wenn mit dem Aufzeichnungsvorgang nach einer Pause wieder begonnen wird, und somit die Gewährleistung eines AufZeichnens hoher Qualität ohne Weglassungen oder Abweichungen im Druck unmittelbar von Beginn eines Aufζeichnungsvorgangs an.

Das dritte Problem ist die Verhinderung eines eventuellen Verstopfens der sehr kleinen Tintenausstoßmündungen, die in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung Verwendung finden, und zwar durch Verunreinigungen, die in der Tinte vorhanden sind, oder durch getrocknete Tinte. Die Lösung dieses Problems ist bei einem Tintenstrahlaufzeichnen wesen-tlich,. da die Vorrichtung durch ein derartiges Verstopfen gänzlich unbrauchbar wird,

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Das vierte Problem ist im Falle einer Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Mündungen die Verhinderung einer Kollision oder Verschmelzung benachbarter Tröpfchen während ihres Fluges. In einem System mit mehreren Mündungen, t>^ei d-em die Vielzahl der Mündungen in einer großen Dichte angeordnet ist, beispielsweise 8 bis 16 Mündungen pro mn, neigen mehrere benachbarte Tintentröpfchen während eines Fluges zum Kollidieren und Verschmelzen, was somit ungleichmäßig dimensionierte Tröpfchen oder einen verzerrten Niederschlag auf dem Aufzeichnungsmaterial ztu? Folge hat und somit das Drucken beeinträchtigt. ·

Auf dem Gebiet des AufZeichnens mittels Tintenstrahl ist bislang kein Verfahren vorgeschlagen worden, das sämtliehe vorgenannten technischen Probleme vollständig löste

Aufgabe der Erfindung ist demzufolge die vollständige Überwindung der vorgenannten technischen Probleme nach dem Stand der Technik und insbesondere die Schaffung einer Tintenstrahl-AufZeichnungsvorrichtung, die für ein Hochgeschwindigkeitsaufzeichnen geeignet ist, ohne daß Aus- oder Weglassungen im Druck auftreten oder die Druckqualität verschlechtert wird.

Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung einer Tintenstrahl-AufZeichnungsvorrichtung, bei der ein stabiles Ausstoßen der Aufzeichnungströpfchen innerhalb sehr kurzer Zeit erzielt v/erden kann.

Aufgabe der Erfindung ist darüber hinaus die Schaffung einer Tintenstrahl-AufZeichnungsvorrichtung, bei der eine einfache Wartung möglich ist.

Wach der Erfindung ist eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung vorgesehen, bei der eine Aufzeichnungsflüssigkeit in Form von Tröpfchen aus einer Mündung aus-

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gestoßen wird, die mit einer Kammer in Verbindung steht, welche diese Flüssigkeit enthält, und zumindest ein Teil der Tröpfchen auf einem Aufzeichnungsmaterial niedergeschlagen wird, un ein Aufzeichnen durchzuführen, vrobei ferner eine Einrichtung zum Einlassen der Flüssigkeit in der Nachbarschaft der Iiündung vorgesehen ist.

Die Ex'findung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Aufzeichnungsvorrichtung mit der Erfindung,

iig. 2 und 3 schematische Ansichten bekannter Vorrichtungen ,

Fig. ^zl· bis 12 schematische Ansichten, die andere Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen, 20

Fig. 13 bis 16 schematische Ansichten weiterer Ausführungsformen der Erfindung,

Pig. 17 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eitles Aufzeichnungskopf es nach der Erfindung iii auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 18 bis 24 schematische Ansichten, die andere Ausführungsformen der Erfindung zeigen, 30

Fig. 25, 26A und 26B schematische Ansichten anderer Ausführungsfarmen des Aufzeichnungskopfes nach der Erfindung, und

Fig. 27 und 28 schematische Ansichten weiterer Ausführungsformen der Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung.

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In Fig. 1 ist der Basisaufbau der Erfindung gezeigt. Die von einem Tintenvorratsbehälter 2 mit einem bestimmten Druck P. zugeleitete Tinte wird mit Energie i:i einer Erregereinheit 1 durch geeignete Eingangsmittel 3 entsprechend dem Informationssignal versorgt und in liOrm von Tröpfchen 5 aus einer Mündung 4- ausgestoßen, die mit der Erregereinheit 1 verbunden ist, und schlägt sich ferner auf einem AufZeichnungsmaterial 6 nieder, und dadurch wird das Aufzeichnen bewerkstelligt. Der vorerwähnte Druck P. wird so gewählt, daß die Tinte in der Erregereinheit rasch nachgefüllt und der Ausstoß ansprechend auf das Eingangssignal verbessert wird, wodurch die Tinte aus der Mündung selbst bei Abwesenheit des Eingangssignals spontan bzw. von selbst entweicht.

Folglich wird in der Nachbarschaft der Mündung 4-ein Flüssigkeitsfilm durch die entweichende Tinte ausgebildet, \ras zu einer instabilen Größe der Tintentröpfchen führt und die Richtung und die Geschwindigkeit des Tintentröpfchens unstabil macht. Ferner trocknet während einer Pause der Vorrichtung zwischen den AufZeichnungsvorgängen die in der Kachbarschaft der Mündung 4- bleibende Tinte und verstopft die Mündung 4-, und somit wird ein Wiederbeginn eines Ausstoßens von Tröpfchen be- bzw, verhindert.

Die Erfindung sieht demzufolge eine Flüssigkeitseinlaßeinheit 7 in der Nachbarschaft der Mündung 4- vor, um diese zurückgebliebene Tinte zu entfernen.

Die Tinteneinlaßeinheit 7 wird unter einem niedrigeren Druck als bei der Mündung 4- konstant gehalten, wodurch die Tinte zusammen mit der Atmosphäre um diese Mündung in die Einlaßeinheit 7 gesaugt wird. Die eingesaugte Tinte muß nicht weiterverwendet werden, wird jedoch gewöhnlich in einem Tintenwiedergewimiungsbehälter 8 wieder auf-

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bereitet und zum Tintenvorratsbehälter 2 durch einen Filter 9 für eine Wiederverwendung gemäß !"ig. 1 zurückgeführt, so daß keine Tinte verschwendet wird. Der Tintenwiedergewinnuiigsbehälter 8 ist mit einer Saugleitung 10 zum Erzeugen eines negativen Drucks Έ¹^ versehen, so daß die Einlaßeinheit 7 ihre Funktion erfüllen kann, es muß jedoch nicht die Leitung notwendigerweise direkt am Tintenwiedergewinnungsbehälter 8 befestigt sein, solange die vox'genannte Aufgabe erfüllt wird.

Die Eri'egereinheit 1 weist eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals auf, beispielsweise ein piezoelektrisches oder ein thermisches Element.

Auch ist ein Lösungsmittelvorratsbehälter 11 vorgesehen. Während eines Verlaufs einer Versetzung vom Ausstoß von der Hündung 4 zum Sog durch die Einlaßeinheit ist die Tinte einer Verflüchtigung des Lösungsmittels ausgesetzt, was zu einer höheren Konzentration und einer größeren Viskosität führt. Die auf diese Weise konzentrierte Tinte weist die Eigenschaft eines verschlechterten Ausstoßes auf und kann zu einem Verstopfen der Mündung im Falle einer Wiederverwendung aufgrund der darin aungebildeten vergrößerten Feststoffmenge führen. FoIglieh wird die Tinte zweckmäßigerweise auf die ursprüngliche Konzentj-ation durch einen Lösungsmittel zusatz aus dem Behälter 11 dirrch ein Lösungsmittelvorratsventil 13 in Reaktion auf das Signal von einem Tintenkonzentrationsfühler 12 zurückgebracht.

Auch wird die Tintenmenge im Tintenvorratsbehälter 12 und im Tintenwiedergewinnungsbehälter-8 zweckmäßigerweise durch iiachfüllung aus einem Tintennachfüllbehälter 14 in Reaktion auf den Tintenverbrauch konstant reguliert.

Bie Regulierung erfolgt durch ein Tintennachfüllventil 16, das durch das Signal von einem Detektor 15 für die Tintenmenge gesteuert wird.

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Im Vergleich zur vorgenannten Ausführungsform ist in U¹Xg. 2 eine bekannte Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorriclitung gezeigt, bei der aus einem Tintenvorratsbehälter 17 unter einem Druck durch eine Pumpe 18 zixgeleitete Tinte einer Schwingbeweguug durch ein piezoelektrisches Element ausgesetzt ist und aus einer Mündung 21 ausgestoßen wird. Bei einer Trennung von der ausgestoßenen Tintenströmung wird das Tröpfchen durch einen Lader 22 entsprechend einem Informationssignal elektrostatisch geladen, und die Tintentröpfchenbahnexi werden durch Ablenkplatten 23 entsprechend einem Eingangssignal getrennt, wodurch die Tröpfchen 24- entsprechend einem Aufzeichnungssignal auf einem Aufzeichnungsmaterial 25 sich niederschlagen, während andere Tröpfchen 26, die nicht auf das Signal ansprechen, durch einen Abfluß 27 gesammelt werden. Wie aus vorstehender Erläuterung hervorgeht, unterscheidet sich die .Funktion der Flüssigkeitseinlaßeinrichtung der Erfindung grundsätzlich von derjenigen des Abflusses 27 gemäß Fig. 2. Während insbesondere der Abfluß 27 Iediglich die Funktion hat, die Tröpfchen zurückzugewinnen, die bei einem Aufzeichnen nicht benützt werden,' trägt die Flüssigkeitseinlaßeinheit 7 gemäß Fig. 1 zur Stabilisierung des Tintenausstoßes aus der Mündung/I- dadurch bei, daß die Tinte um die Kündung 4- gleichmäßig naß ausgebildet wird.

Fig. 3 zeigt eine weitere bekannte Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung (japanische Offenlegung'sschrift Sho 52-150636 und Sho 52-150637, die ÜS-Serial No.694 entsprechen), bei der die Tintentröpfchen durch eine Tintenaussparung 30 und eine Mühdung 31 durch mechanische Schwingung piezoelektrischer Elemente 29-1, 29-2,..., 29-n in Reaktion auf ein Aufzeichnungssignal ausgestoßen werden und dadurch ein Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungsmaterial (nicht dargestellt) durchgeführt wird. Bei dieser Vorrichtung ist ein gemeinsamer Tintenbehälter 32

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mit einem Druck fühl er und einem Fe in-D ruck-Re gier ("beide nicht gezeigt) vorgesehen, um eine stabile Tröpfchenerzeugung zu erhalten, Obgleich diese Druckregelung in der Praxis äußerst schwierig ist, ist es möglich, durch Verwendung einer Flüssigkeitseinlaßeinrichtung in der Nachbarschaft der Mündung 31 einen stabilen Tröpfchenausstoß ohne eine solche genaue Regulierung des Drucks durch einfaches Anlegen eines Drucks an den gemeinsamen Tintenbehälter 32 zu erhalten, wobei der Druck einen bestimmten Wert überschreitet.

In den Fig. 4- und 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Tintentröpfchenerzeugung durch thermische Energie erzielt wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann auch bei einem Aufzeichnen eines Tintenstrahls Verwendung finden untea? Ausnutzung einer Erzeugung von-Tintentröpfchen durch mechanische Energie, die durch ein piezoelektrisches Element oder durch andere Verfahren zugeleitet wird. Bei der Vorrichtung gemäß den Fig. 4 und 5 ist ein Substrat 34- mit einer el ektr ο thermischen Übertragungseinrichtung (Heizelement) 33 mit einer Platte 36 verbunden, beispielsweise einer Glasplatte, welche eine Aussparung 35 in einer Weise besitzt, daß die Aussparung 35 über dem Heizelement 33 positioniert wird, und die verbundene Einheit steht in einer Verbindung mit einer Tintenspeiseleitung 37 und einem Tintenvorratsbehälter 38, wie dies gezeigt ist. Die darin sich befindliche Tinte wird mit einem Druck P_r beispielsweise durch einen Kolben und eine Feder unter Druck gesetzt, indem ein Deckel auf der Tinte im Behälter 38 schwimmen gelassen und ein Gewicht darauf angeordnet oder indem der Tintenvorratsbehälter 38 über der Mündung 39 positioniert wird.

Die Unterdrucksetzung mit einer Gasbombe oder einer Pumpe ist ebenfalls möglich, und in jedem Falle wird die Tinte

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in einer Weise unter Druck gesetzt,, daß ein positiver Druclc, d.h. sin Überdruck, an der Mündung 39 ausgebildet wird. In einem derartigen Zustand bleibt die aus der Mündung 39 entweichende Tinte durch, die Oberflächenspamiung darauf in konvexer Form oder tropft bzw. läuft längs der Wand um die Mündung weg. Der resultierende Flüssigkeitsfilm um die Mündung 39 j <3-^ie einen Tropfchenaussfcoß be- bzw, verhindert, wird durch einen Sog in eine Einlaßöffnung 40 in Schlitzform eliminiert. Die Form der Einlaßöffnung bei einem optimalen Saugdruck P^ und die Einlaßmenge sind veränderlich, und zwar in Abhängigkeit der Heiz- bzw. Wärmemenge oder der Menge an abtropfender Tinte, die ihrerseits abhängig ist von der Dimensionierung der Aussparung 35 Tintendruck T₇, Eine seitliche Abdeckung 4-1, die die Einlaßöffnimg bildet, ist zweckmäßigerweise dünn ausgebildet, da das Aufzeichnungsmaterial 4-2 vorteilhafterweise dicht (beispielsweise in einem Abstand von ca. 1 mm) an der Mündung 39 ^^ei einem Aufzeichnen positioniert ist.

Die Abmessung der Einlaßöffnung 40 liegt gewöhnlich in einem Bereich von 10 bis 500 μπι, vorteilhafterweise in einem Bereich von 30 bis 1OC um, da eine zu große Öffnung die Atmosphäre um die Mündung 39 stört und einen stabilen Flug ausgestoßener Tintentröpfchen be- bzw. verhindert, während eine zu kleine Öffnung einen nicht zufriedenstellenden Txntensog oder ein Verstopfen durch Staubteilchen zur Folge hat, die in der Atmosphäre vorhanden sind. Darüber hinaus kann bei einer Abänderung des Ausführungsbeispiels in eine Vorrichtung mit vielen Hündüngen gemäß Fig. 6 jede Saugöffnung entsprechend einer einzigen Mündung ausgebildet sein, entspricht jedoch zweckmäßigerweise· mehreren Mündungen im Hinblick auf eine einfachere Fertigung des Aufzeichnungskopfes. Die Einlaßöffnung 40 ist zweckmäßigerweise dicht an der Mündung 39 positioniert, und der obere Bereich sowie die Oberfläche der Einlaßöffnung können in einer Berührung mit dem Umfang der Mündung sein_e

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- .Ferner wird ein weiter stabilisierter Flüssigkeitseinlaß durch. Ausbildung einer Druckreduzierkammer 43 geeigneter Abmessung unmittelbar hinter dem schmalen Schlitz der Einlaßöffnung 40 ermöglicht, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

Beim vorgenannten imsführungsbeispiel wird der Flüssigkeitseinlaß durch Verringerung des Drucks in der Flüssigkeitseinlaßeinheit durch eine Vakuumpumpe oder durch SognusTiütauHp; einer Druckpumpe erzielt. Der Flüssigkeit seinlaß kann auch durch Absorption, insbesondere durch. Absorption beispielsweise mittels Ausbildung eines löschpapierartigen Glieds in der Umgebung der Hündung anstelle der vorgenannten Einlaßöffnung erzielt werden, obgleich ein derartiges Glied eine vergleichsweise begrenzte Lebensdauer aufweist und regelmäßigen Austausch erforderlich machte Die Wirkung des Einlasses entweichender Tinte kann ferner durch eine Tintenabstoßungsbehandlung um die Hündung verbessert werden, so daß die Ausbil-.

dung von Tintentropfen um diese herum verhindert wird, oder durch eine gleichmäßige lintenbenetzungs- bzw. -naßbehandlung um die Hündung,,

In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung einer Düse gezeigt, die eine Vielzahl von Hündungen aufweist. Die Fig.- 6 zeigt die Einzelteile in auseinandergezogener Darstellung für ein einfacheres Verständnis des Aufbaus..

Ein Aluminiumoxidsubstrat 44 in einer Größe von 60 χ 40 mm wird mit SiOp in einer Dicke von 4 um besprüht, anschließend weiter mit HfB,-, als· Heizelement und mit Aluminium als Elektrode besprüht, und wird einem Ätzprozeß mit einem Muster von η Streifen mit einer Dichte von 8 Linien/mm unterworfen.

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Jedes der Heizelemente 4-5-1, 4-5-2, „.< >, 4-5-n weist eine Größe von 40 χ 250 um txnd einen Widerstand von 150 Ohm auf. Getrennt auf dem photoempfindlichen Glas 48 (Handelsname: Hiotoceram) sind Aussparungen 46-1,..., 46-n mit einer Breite von 40 um, einer Tiefe von 40 um und einer Länge von 5 mm ausgebildet sowie ein gemeinsamer Tintenbehälter 4-7 in einer Größe von 55 ^x 5 mm, und zwar durch ein Ätzverfahren. Eine Tintenbehälterabdeckung 51 ist mit Tintenspeiseröhren 4-9-1, 4-9-2 und eine Luftentweichungsröhre 50 versehen.

Eine Einlaßplatte 52 ist an ihren Innenwänden mit einem Schlitz 53 in einer Breite von 30 um und einer Länge von 55 mm ausgebildet sowie mit einer Kammer 54-mit verringertem Druck in einer Dimensionierung von 60 χ 10 z<. 5 mm. Die vorerwähnten Einzelteile sind miteinander verbunden, und der erhaltene Aufbau ist mit Tinte angefüllt. Ansprechend auf Viereck- bzw. Quadrat-Wellen-Impulse von 4Ό Y χ 10 Mikrosekunden und einer Frequenz von 2 kHz, die zxvischen der gemeinsamen Elektrode 55 und den entsprechenden Elektroden 5S-1, ».., 56-n entsprechend einem Bildsignal angelegt werden, werden Tintentröpfchen aus den Aussparungsöffnungen 46-1, ..., 46-n ausgestoßen, um ein Aufzeichnen entsprechend dem Bildsignal auf einem dicht positionierten Aufzeichnungspapier (nicht dargestellt) durchzuführen,,

Der Tintendruck im gemeinsamen Tintenbehälter beträgt 0,6 kg/cm , und der Flüssigkeitseinlaß wird durch eine Vakuumpumpe erzielt, die mit beiden Enden der Kammer 54- mit verringertem Druck verbunden ist.

Die Anzahl der Tintenspeiseröhren 4-9-1, 4-9-2 ist nicht notwendigerweise auf zwei wie dargestellt begrenzt, sondern können in größerer Anzahl ausgewählt werden. Auch kann der gemeinsame Tintenbehälter 4-7 in mehrere Kammern geteilt werdeii.

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Darüber hinaus kann der beim vorgenannten Ausführungsbeispiel angewendete thermische Tintenausstoß natürlich durch einen Tintenausstoß ersetzt werden, der durch mechanische Schwingung beispielsweise durch piezoelektrische Elemente verursacht wird«

Das vorgenannte Ausführungsbeispiel verwendet Tinte auf Basis von Lösungsmitteln, die sich im wesentlichen aus Äthanol zusammensetzen, bei dem schwarze Farbe in einer Menge von 2 % verteilt ist.

Nachfolgend werden modifizierte Ausführungsbeispiele in der Nachbarschaft der Hündung sowie Einlaßeinrichtungen im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert, die den wesentlichen Teil von diesen zeigen, wobei Einzelheiten, die mit Teilen der Fig. 4 gemeinsam sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Schlitz der Einlaßöffnung 40 schmal und kurz ausgebildet und unmittelbar dahinterliegend mit der Kammer 43 mit dem verringerten Druck ausgebildet ist, um einen verbesserten Tintensaugeffekt zu bewirken.

Die Einlaßöffnung 40 der Erfindung kann aufgrund ihrei" kleinen Abmessung durch Staubteilchen verstopfen, die in der Atmosphäx'e vorhanden sind. Fig. 8 zeigt in einem Seitenschnitt eine modifizierte Ausführungsform zwecks Verhinderung eines Verstopfens, bei der die Vorrichtung nach Fig. 4 weiter mit einer Außenwand 57 mit einem Spalt 59 abgedeckt ist, der unter einem Druck gehalten wird, welcher größer ist als derjenige der Außenatmosphäre 58, um eine Strömung von dieser in die Einlaßöffnung 40 zu verhindern. Die Atmosphäre im Spalt 59 wird gefiltert und im voraus bzw. vorn unter Druck gesetzt, und die Kammer 45 mit dem verringerten Druck gemäß dieser

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Ausführungsform wird natürlich unter einem niedrigeren Druck als im Spalt 59 gehalten.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausfülirungsform, bei der die Aussparung 35 sowie die Kammer 4-3 mit dem verringerten Druck durch ein Loch 60 verbunden sind, das eine Einlaßöffnung in einem Kreuzungsabschnitt des Lochs 50 mit der Aussparung 35 bildet.

Wie ferner in der schematischen Stirnansicht der Mündung 39 in Fig. 10 gezeigt ist, kann die Mündung 39 mit mehreren Einlaßöffnungen 40 versehen sein, die um diese herum positioniert sind. Darüber hinaus kann, wie in den JFig. 11 und 12 gezeigt, die Einlaßöffnung 40 so ausgestaltet sein, daß im wesentlichen der. gesamte TJmiang der Mündung 39 abgedeckt wird, und zwar anstelle einer Abdeckung eines Teils von diesem.

Zusammenfassend kann die Aufgabe der Erfindung gelöst werden, wenn eine Jlüssigkeitseinlaßeinrichtung in der Nachbarschaft der Tintenausstoßmündung in einer Weise ausgebildet ist, daß die Tintenmasse oder die Tintenbenetzung, die durch ein Entweichen von Tinte aus der Mündung entsteht, verhindert oder gleichmäßig gemacht werden kann.

Wie durch die vorgenannten Ausführungsbeispiele erläutert, weist die Erfindung an erster Stelle den Vorteil auf, daß ein sicheres Ansprechen eines Tropfchenausstoßes selbst auf ein Hochfrequenzeingangssignal gewährleistet ist und ein im wesentlichen konstanter Tröpfchendurchmesser erhalten wird, solange das Eingangssignal konstant bleibt, und dadurch werden Auslassungen bei einem Drucken oder Beeinträchtigungen der Druckqualität selbst frei einem Hochgeschwindigkeitsaufzeichnen vermieden.

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An zweiter Stelle ermöglicht die Erfindung die Ausbildung eines stabilen Tröpfchenausstoßes innerhalb kurzer Zeit seit einem Wiederbeginn eines Aufzeichnungsvorgangs nach einer Pause, und somit wird ein Aufzeichnen mit hoher Qualität ohne eine Auslassung oder Verzerrung beim Drucken selbst unmittelbar nach einem Beginn eines Aufzeichnungsvorgangs sichergestellt.

Wie im Vorstehenden erklärt, kann der Tintenausstoß durch ein fortwährendes Entfernen der Tinte beträchtlich stabilisiert v/erden, die aus der Mündung spontan bzw. von selbst austritt, und zwar mit Hilfe der Flüssigkeitseinlaßeinrichtung, die in der Nachbarschaft der Mündung positioniert ist. Wird jedoch die Vorrichtung für längere Zeit, beispielsweise einen ganzen Tag, nicht betrieben, trocknet die Tinte in der Nachbarschaft der Mündung und verstopft diese, und dadurch wird die Aufzeichnungsfunktion unfähig gemacht. Ein derartiges Verstopfen der Mündung aufgrund eines Trocknens der Tinte kann durch weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen gänzlich verhindert v/erden. Eine von diesen ist in den Fig. 13 und 14 gezeigt, in denen die Tintenausstoßmündung der Tintenstrahl-Auf zeichnungs vorrichtung in schematischen Querschnitts an sieht en veranschaulicht ist. Gemäß IPig. 13 setzt sich ein Tinteneinlaßblock 101 aus einem Körperglied 101a und einer verschieblich befestigten Seitenplatte 101b zusammen, die durch einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) in senkrechter Richtung verschieblich gemacht wird. Die Tinteneinlaßöffnung weist das Bezugszeichen 103 auf.

Befindet sich die Vorrichtung außer Betrieb, wird die Seitenplatte 101b in senkrechter Richtung nach oben in eine Stellung gemäß Fig. 14 verschoben, wobei ein kleiner Spalt 104, der durch die Seitenplatte 101a vor der Mündung 102 ausgebildet wird, mit Tinte aufgrund der Kapillarwirkung gefüllt wird.

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Mit dem Aufzeichnung?Vorgang kann oline Verstopfen der Hündung 102 durch. Zurückstellen der Seitenplatte 101b in die Stellung gemäß Fig. 13 wieder begonnen werden.

In den Fig.. 13 und 14 sind ferner eine Aussparungsabdeckung 105, ein unteres Substrat 106, ein Heizelement 107, Leitungcelektro.den 108, 109 hierfür sowie die Stellung 110 der Tinteneinlaßröhre gezeigt.

Das vorgenannte Ausführungsbeispiel kann weiter modifiziert werden, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist, in der Einzelteile, die Teilen der Fig. 13 und 14 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Beim Ausfülirungsb ei spiel nach Fig. 15 ist die Aussparungsabdeckung 105 an ihrer vorderen Endfläche mit einem vorstehenden Glied 111 ausgebildet, das aus elastischem oder flexiblem Haterial wie Gummi oder Kunststoff besteht, wodurch die Seitenplatte 101b bei ihrer Versetzung in die Stellung nach Fig» 14 in eine enge Berührung mit der unteren Fläche des vorstehenden Glieds 111 gelangt, um einen luftdichten Kanal 104 auszubilden, der gleich dem Spalt gemäß Fig. 14 ist, und dadurch wird ein Trocknen der Tinte vollständig vermieden.

-Pig· 16 zeigt die Vorrichtung der Fig. 15 in. einer schematischen perspektivischen Ansicht vor einer Versetzung der Seitenplatte 101b, für die zweclcmäßiger- \ireise Führungen 112 für eine Vertikal verschiebung vorgesehen sind.

Wie vorstehend erläutert, wird durch eine Verbesserung der Flüssigkeitseinlaßeinrichtung· ermöglicht, daß ein Trocknen der Tinte verhindert wird, was Hauptursache eines Verstopfens der Mündung ist, wobei ferner ermöglicht wird, daß die Umgebung der Mündung in einem nassen Zustand konstant gehalten wird. Hierbei besteht keine

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Gefahr einer Beschädigung der Umgebung, da die Mündung in keinem direkten Kontakt, mit irgendeinem festen oder starren Glied stellt.

Im -allgemeinen sollten bei der Tint enstr aiii-Auf zeiclinungsvorrichtung zweckmäßige Maßnahmen getroffen sein, die eine mögliche Verstopfung der Mündung verhindern, die durch Verunreinigung oder Pestteilchen verursacht wird, die eventuell in der Tinte vorhanden sind, und auch ein Verstopfen aufgrund eines Trocknens der Tinte verhindern, wie dies im Vorstehenden erläutert ist.

JEFür diesen Zweck sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, beispielsweise auf Basis eines Filterns der Tinte mit einem Filter, der in der Tintenvorratseinheit vorgesehen ist, eines Tintenzentrifugenmechanismus oder einer Tintenwirbelströmung.

Diese bekannten Verfahren sind jedoch, obgleich diese größere ]?remdteilchen wirkungsvoll entfernen, welche größer sind als der Durchmesser der Mündung, für feinere oder kleinere Fremdteilchen praktisch unbrauchbar und erfordern zusätzliche Vorrichtungen, und somit wird die Aufzeichnungsvorrichtung kompliziert. 25

ITach der Erfindung kann ein derartiges Verstopfen höchst wirkungsvoll durch eine Ausführungsform verhindert werden., die im folgenden erläutert wird.

Fig. 17 zeigt in einer perspektivischen auseinandergezogenen Ansicht einen Tintenstrahi-Aufzeichnungskopf, der eine Präventivmaßnahme jjegen ein derartiges Verstopfen der Mündung aufweist, wobei ein Substrat 201 beispielsweise ein Aluminiumoxidsubstrat mit einem darauf sich befindlichen Heizglied 202 vorgesehen ist (auf der Bodenseite in der "eichnung), Auf einer weiteren Platte 203, beispielsweise aus Glas, Keramik oder aus hitzebe-

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ständigem Kunststoffmaterial, sind Aussparungen vorgesehen, die eine Antriebskammer 204 und einen Tintenbehälter 205 "bilden, die durch eine Öffnung 206 verbunden sind, Vielehe se !maler ist als eine TintenausstoJBmundung

207. Die Antriebskammer 2(.V-I- weist eine Breite auf, die näherungsweise mit derjenigen des Heizelements 202 entspricht, und das Substrat 201 ist beispielsweise mit einem .Klebematerial integrierend mit der Platte 203 verbunden, so daß das Heizelement 202 über der Antriebskammer 204 positioniert wird und dadurch der Aufzeichnungskopf entsteht.

Im folgenden wird die Arbeitsweise eines Ausstoßens der Tinte aus dem vorstehend erläuterten Aufzeichnungskopf erklärt. Die Tinte wird in den Tintenbehälter 205 unter einem geeigneten Druck in Richtung des Pfeils zugeleitet und füllt den Raum in der Antriebskammer 204- durch die Öffnung 206 an. Ansprechend auf Signale, die von der Außenseite empfangen werden," erzeugt das Heizelement Wärme und überträgt die thermische Energie auf die Tinte, die dort in der Umgebung vorhanden ist, Bei Aufnahme der thermischen Energie unterliegt die Tinte einer Volumenvergrößerung oder einer Ztistandsveränderung wie einer Blasenausbildung und ruft eine Druckveränderung hervoz·, die in Richtung der Hündung 207 übertragen wird, so daß die Tinte aus der Hündung 207 ausgestoßen wird. B-ei der Vorrichtung gemäß j?ig. 17 können Staubteilchen, die grosser als der Durchmesser der Mündung sind, nicht in die Antriebskammer 204 eintreten, da die Öffnung 206 schmaler bzw. kleiner als die Mündung 207 ausgebildet ist*

Auch verhindert die konstante "unter Druck gesetzte Tintenströmung in Richtung des Pfeils Verunreinigungen, die gegebenenfalls in der Nachbarschaft der Öffnung 206 vorhanden sind. Verunreinigungen, die kleiner als die Öffnung 206 sind und eventuell dort hindurch gelangen

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können, \tferden zusammen mit der Tinte aus der Mündung 207 ohne ein Verstopfen abgeleitet, da die Mündung 207 deutlich größer als derartige Verunreinigungen ist.

Die Wirkung der Erfindung kann weiter durch Abänderungen der Verbindung der Antriebskammer 204 mit dem Tintenbehälter¹ 205 verbessert werden, wie dies in den Fig. 18 bis 24· gezeigt ist, wo der Hauptabschnitt der ausgesparten Platte 203 in einer Draufsicht veranschaulicht ist, wobei der Pfeil die Richtung der Hauptströmung der zugeleiteten Tinte angibt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 18 weisen Mündung 207 sowie Öffnung 206 gleichen Durchmesser auf, der kleiner als derjenige der Antriebskammer 204 ist. Ein Aufbau dieser Art ist für ein Entfernen von Verunreinigungen wirkungsvoll, die ein Verstopfen der Mündung 207 verursachen können, obgleich er -den Mangel aufweist , daß die Verunreinigungen, die kleiner als die öffnung 206 sind, in der Kammer 204 angesammelt werden können. Das Ausführuiigsbeispiel nach Pig. 19 ist verbessert und überwindet diesen Nachteil des Ausführungsbeispiels nach Figo 18 und weist eine stromlinienförmige Kammer auf, um eine glatte oder gleichmäßige Strömung

2> der Tinte zu erhalten.

Das Aunführungsbeispiel nach Pig. 20 weist einen sehr kleinen Durchmesser der Öffnung 206 auf.

Bei der in der Pig. 21 gezeigten Ausführungsform sind die Innenwände der Kammer 204 in der Nachbarschaft der Mündung 207 und der Öffnung 206 in einem bestimmten Winkel ausgebildet.

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Bei den Ausführungsbeispielen nach, den Fig. 22 und 2J ist die Öffnung 206 teilweise so geformt, daß ein Eintritt von Verunreinigungen vex-hiiidert wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 24 ist lediglich, die Öffnung 206 schmal ausgebildet, während die Kammer 204 eine Breite aufweist, die gleich, derjenigen der Mündung 207 ist. Auch, jedweder andere Aufbau "beispielsweise mit mehreren öffnungen 206 oder mit anderen strukturellen Einzelheiten kann "bei diesem Ausführungsbeispiel vorhanden sein, wenn nur der Durchmesser der Öffnung 206 kleiner ist als derjenige der Mündung, obgleich die Innenwand der Kammer 204 vorteilhafterweise in Stromlinienform oder zweckmäßig abgewinkelt ausgebildet ist, so daß eine Ansammlung von Verunreinigungen in der Umgebting der Öffnung 206 oder der Hündung 207 unterdrückt wird.

Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, das ein Verstopfen der Mündung verhindert. Dieses Ausführungsbeispiel wird anhand eines Tintenausstoßversuches beschrieben, durchgeführt mit einem Aufzeichnungskopf mit vielen Mündungen, dessen Aufbau in Fig. 25 in einer auseinandergezogenen Anordnung gezeigt ist. Eine ausgesparte Platte 211 _? bestehend aus einer Glasplatte 208, auf der Aussparungen, welche eine Vielzahl von Antriebskamaern 209 vmä. einen gemeinsamen Tintenbehälter 210 bilden, durch ein Ätzverfahren ausgebildet werden, wird mit Hilfe eines Klebematerials, was nachfolgend noch erläutert wird, an einem Substrat 212 angeklebt, welches mehrere Heizelemente 213 axxf seiner Bodenfläche in der gezeigten Weise besitzt, um·einen Aufzeichnungskopf mit vielen Mündungen zu erhalten.

Jede Kammer 209 ist mit einer Ausstoßmündung 214 versehen und mit dem gemeinsamen Tintenbehälter 210 über eine Öffnung 215 verbunden, die schmaler"ist als die

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Kündung. Die FIr,. 26Λ \mä 26B neigen den Aufbau des Substrates 212 im einseinen, wobei ein Aluminiumoxid-Substrat 216 ir i-'olge mit einer Si0₀-Wärmespeicherschicht mit einer Dicke von mehreren pm, einer wärme erz eugenden ZrB^-Widerstaiidsschicht 218 mit einer Dicke von 80 nm und einer Aluiainiumelektrodenscliicht 219 mit einer Dicke von 500 nm überlagert ist, die dann selektiv geätzt Pferden, um wärmeerzeugende Widerstände 213 auszubilden, die eine Breite von 60 um und eine Länge von 75 y>^ besitzen. Durch Atzen werden auch die ausgewählten elektroden 219a sowie die gemeinsame Elektrode 219b ausgebildet. Wie in Fig. 26B gezeigt, ist auf dem Substrat 212 mit den Heizelementen eine SiOp-Sehutzschicht 220 mit einer Dicke von 1 um ausgebildet.

Die Zusammensetzung des Klebemittels ist folgende:

Epoxyharz (Upikote Nr. 823) 100 Teile 4,4'-Diaminodiphenyl-methan 30 Teile 20

Der Tintenrvunstoßversuch wird unter den nachfolgenden Bedingungen durchgeführt:

Impulsbreite 10 MikroSekunden

Impulsfrequenz - 10 kHz angelegte Energie 0,01 mJ/Impuls/Heizelement

Die Tinte setzt sich wie folgt zusammen:

Wasser 70 Teile

Diäthylenglykol 29 Teile schwarze Farbe 1 Teil

Bei einem fortdauernden Tintenausstoßversuch, der unter den vorgenannten Bedingungen durchgeführt wurde, zeigte der Kopf ausgezeichnete AufZeichnungseigenschaften und

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Standfestigkeit bzw.. Haltbarkeit ohne 3eglich.es "Verstopfen der Mündung aufgrund von in der Tinte enthaltenen Verunreinigungen,

Obgleich die vorgenannten Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit einem AufZeichnungssystem erläutert sind, welches einen Tintenausstoß durch thermische Energie verwendet, ist die Erfindung nicht auf dieses Aufzeichnungssystem beschränkt, sondern kann auch bei anderen ßr/stemen einer Tintenstrahl-Auf zeichnung verwendet werden.

wahrend eine Tintenstrahl-Aufzeichnung mit einer einzigen Mündung wie im vorstehenden erläutert unumgänglieh im bzw. auf ein Hochgeschwindigkeitsaufzeichnen beschränkt ist, wird für ein Ilochgeschwindigkeitsauf zeichnen das sogenannte Tintenstrahl—Aufzeichnen mit mehreren Mündungen im allgemeinen als vorteilhaft angesehen, bei dem mehrere Mündungen in einer Reihe bzw. in .einem EeId angeordnet sind, um das Aufzeichnen in einer Breite oder in einem Bereich gleichzeitig durchzuführen.

Ein derartiges EeId mit einer Anordnung von Mündungen oder Aufzeichnungsköpfen in einer großen Dichte neigt unvermeidlich dazu, die Druckqualität zu beeinträchtigen und erfordert demzufolge bestimmte Bedingungen. Insbesondere kann als Bedingung die maximale Anordnungsdichte von Mündungen festgelegt werden, und zwar gegeben durch einen Wert r/l-r nicht kleiner als 1/3, wobei 1 der Abstand zwischen den Mitten benachbarter Mündungen ist, während r der Abstand zwischen den Umfangen benachbarter Mündungen ist, wodurch eine Kollision oder Vereinigung von Tröpfchen, die aus benachbarten Mündungen gleichzeitig ausgestoßen vier den, im wesentlichen verhindert ist.

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Andererseits sollte bei einen Aufzeichnungskopf mit mehreren Mündungen der Wert r/'l-r vorteilhafterweise nicht größer als ca. 20 sein, und zwar zwecks einer Verbesserung der Auflösung eines aufgezeichneten Bildes, da ein zu großer Wert einen "breiteren Abstand zwischen den Mündungen und eine kleinere Auflösung oder Schärfe eines aufgezeichneten Bildes zur Folge hat«

Die Kollision von Tröpfchen, die aus benachbarten Kündungen ausgestoßen v/erden, was zu einer Vereinigung der Tröpfchen oder einer Veränderung der Flugrichtung der Tröpfchen führt, wird Grundsätzlich durch folgende zv/ei Ursachen herbeigeführt.

Die erste Ursache ist die Erweiterung des Tröpfchendurchmessers vom Mündungsdurchmesser auf einen Wert, der einen direkten Kontakt benachbarter Tröpfchen ermöglicht«

Die zv/eite Ursache ist die Abweichung oder Aberration des 0.¹I¹OOf chens von seiner idealen Bahn, Die Flugbahn des Tröpfchens ist ideal gesehen eine gerade Linie, die in einer Ebene liegt, welche durch die Achse der Plün&ung und parallel zu den anderen B.ahnen verläuft»

Im Betrieb unterscheidet sich jedoch die Richtung des Ausstoßes oftmals von der idealen Flugbahn aufgrund der Aberration der Mündungsrichtung oder des ungleichmäßigen Tintenbenetzungszustandes in der Umgebung der Mündung. Selbst bei einem Ausstoßen eines Tröpfchens längs der idealen Bahn kann auch das Tröpfchen von dieser während des Fluges unter der Einwirkung der Luftströmung abweichen.

Es ist demzufolge sehr schwierig zu erwarten,' daß viele Tröpfchen, die im wesentlichen gleichzeitig aus

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der Vielzahl der iiündmig.-ti ausgestoßen werden, längs der idealen Bahnen ihren Flug durchführen. Gemäß der Erfindung wird jedoch ein besonderer Aufbau vorgesehen, um eine Reihe bzw, ein Feld hoher Dichte bestehend aus einer Vielzahl von Hün&ungen lsi Hinblick auf die Größe der Schwankung des Tröpfchendurchmessers und der Flugbahn der Tröpfchen zu erhalteni

Im folgenden v/ird der vorerwähnte Aufbau durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 27 erläutert, in der eine Auf zeichnungsvorriclitiang mit einer einsigen Mündung der Einfachheit halber veranschaulicht ist. In J?ig. 27 "bewirkt die Aufzeicliijungsflüssigkeit oder Tinte 303_} die in eine FlüssigkeirskamEvsr 302 aus einer Speiseleitung 301 eingeleitet v/ird, unverzüglich eine Zustandsänderung in Reaktion auf die Wärme, die durch eine elektrothermische übertragungseinrichtung 304- erzeugt v/ird, welche in der Flüssigkeitska^mer 302 vorgesehen ist.'

Die Übertragungseinrichtung 304- kann thermische Impulssignale ansprechend- auf elektrische Signale erzeugen, die durch Elektroden 305-1₅ 305-2 zugeleitet v/erden, welche mit der Übertragungseinrichtung verbunden sind. Die Aufneichnungsflüssigkeit 303 empfängt eine Kraft, die durch die Zustandsänderung der Flüssigkeit verursacht v/ird, uodurc :. die Flüssigkeit 303 in Form von Tröpfchen 307 aus einer· Hündung 306 ausgestoßen v/ird und sich auf einem AuiT-eichm-ngsmaterial 310 niederschlägt, so daß das Aufzeichnen .. archgef ührt wird.

Die Übertragungseinrichtung 304- ist auf einem Substrat 308 vorgesehen xwA erhält eine Spannung einer Energiequelle 309 entsprechend ä.en Aufzeichnungssignalen zwecks Erzeugung von Wärme entsprechend diesen, und somit wird ein Drucken auf dem Aufzeichnungsmaterial 310 durch die Tröpfchen 307 entsprechend den Aufzeichnungs-

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_Signalen gebildet.

I)Ie Abmessung oder der Durchmesser des Tröpfchens 307, das aus der Hündung ;5O6 ausgestoßen wird, ist als Funktion verschiedener Faktoren festgelegt, wie der Kenge an elektrischer Energie, die zur übertragungseinrichtung 304- als Information zugeleitet wird, der Leitungsfähigkeit der durch die Übertragungseinrichtung 304-erzeugten thermischen Energie zur Aufzeichnungsflüssigkeit 303, der Konvergierbarkeit der Übertragungseinrichtung, des Durchmessers der Iiündung 306, des Innendurchmessers der Flüssigkeitskammer 302, des Abstands von der Hündung 306 zur Übertragungseinrichtung 304-, der Kraft, die an die Aufzeichnungsflüssigkeit 303 angelegt wird, der Henge an Flüssigkeit 303 j <lie diese Kraft empfängt, sov;ie der spezifischen Wärme, der thermischen Leitfähigkeit, des Siedepunktes, des Verdampfungs- bzw. Verdunstung£ punktes, etc. der Auf zeichnungsflüssigkei-t 303·

Es ist demzufolge leicht möglich, die Abmessung der Tröpfchen 307 durch einen oder mehr als zwei dieser Faktoren zu steuern und somit ein Aufzeichnen mit einem gewünschten Durchmesser eines Punkts oder eines Tröpfchens zu bewirken,

Wie die elektrothenaische Übertragungseinrichtung 304- beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein thermischer Druckkopf verwendet werden, der bereits auf breiter iibene auf dem Gebiet der Thermo auf zeichnung bekannt ist. Thermische Aufzeichnungsköpfe werden gewöhnlich in Dickfilmköpfe, Dünnfilralcöpfe und Halbleiterköpfe eingeteilt, entsprechend dem Verfahren der Zubereitung oder Herstellung und dem wärmeerzeugenden Widerstand, der darin verwendet wird, es kann jedoch der Kopf einer beliebigen Bauart bei dieser Ausführungsform Verwendung

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finden. Im Falle eines Aufzeichnens insbesondere mit großer Geschwindigkeit und großem Auflösungsvermögen wird jedoch vorteilhafterweise ein Dünnfilmkopf verwendet.

Die bei dem vorliegenden Ausführungsbeisprel zu verwendende Aufzeichnungsflüssigkeit besteht hauptsächlich aus einem Lösungsmittel wie Wasser, Äthanol oder Toluol, in dem ein Benetzungsagens wie Äthylenglykol, ein Oberflächeiimittel (surfactant) und geeignete Farbstoffe verteilt oder aufgelöst sind. Ein Filtrierschritt nach der Zubereitung der Flüssigkeit oder die Verwendung eines Filters in der Flüssigkeitskammer ist in ähnlicher Weise wirkungsvoll für eine Verhinderung eines Ver-Stopfens der Kündung wie im Falle des gewöhnlichen Tint enst rahlauf ze ichnens,

Es wird nun auf Fig. 28 Bezug genommen, in der eine Reihe bzw. ein Feld mit mehreren Mündungen gemäß der Erfindung in einer auseinandergezogenen Teilansicht veranschaulicht sind, bei der ein AlpO₇-Substrat 311» das aus feinen Teilchen ausgebildet wird, in Folge mit einer wärmespeichernden SiOp-Schicht, einer HfBp-Heizerschicht tind einer Aluminiumelelctrodenschicht überlagert wird, und zwar nach einem Dünnfilm-Ausbildungsverfahren, die dann selektiv geätzt werden, um ein Muster wie in Fig.28 auszubilden. Zwecks Verifizierung der Bedingungen für eine Vereinigung der ausgestoßenen Tintentröpfchen wurde der Heizer 312 mit einer Breite von 10, 20, 30, 40 oder 60 μπ\, und mit einer Länge von 1,5 mal der Breite präpariert. Die Teilung oder der Abstand der Heizer wurde variiert, und zwar 15, 20 und 15 um . für eine Heizerbreite von 10 pm- 25, 30, 40 und 50 pm für eine Heizerbreite von 20 ^m; 36, 40_a 45, 60 und 75 ^m für eine Heizerbreite von 30 pm; 48, 50, 60, 80 und 100 pm für eine Heiserbreite voTi 40 Λ¹"¹; sowie

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72, 75, 80, 90, 120 und 150 ^m für eine Heizerbreite von 60 um. Auf diese V/eise wurdet! 500 Heizer, angeordnet in einer .Reihe, zusammen mit den Elektroden 313 dtirch ein selektives Ätzen präpariert. Die vorgenannten Substrate, 23 Arten insgesamt, wurden mit einer SiOg-Schutzschicht auf den Heizern 312 überlagert. Getrennt ausgesparte Platten 314- in 23 Arten wurden präpariert, und zwar durch Ausbildung viereckig bzw. quadratisch geschnittener Aussparungen 315₅ mi"k einer Schreiber- bzw. Ritz-Schneideinrichtung für Halbleiterchips, ausgerüstet mit dünnen Klingen mit 10, 20, 30, ^L\O und 60 ^m, wobei die Aussparungen 315 zu den vorgenannten. Heizerbreiten und Heizerabständen auf den Glasplatten passen, und wurden mit Epox;/harz an den Substraten 314 angeklebt, um 23 unterschiedliche Reihen bzw. Felder mit einer Vielzahl von Mündungen zu erhalten.

Die Keinen oder Felder wurden ferner mit Tintenvorratskammern und Leitungsdrähten für Heizerantriebskreise ausgebildet ^ um die Aufzeichnungsköpfe zu vervollständigen. Die Länge einer Seite der Mündung 316 und die Beziehung zur benachbarten Kündung korrelieren, wie dies in Tabelle 1 gezeigt ist.

Zuerst wurde der Ausstoßvex^vsuch mit einer Reihe durchgeführt, und zwar mit einer Mündungsseitenlange von 10 um und einem Wert r/l-r von 1/2, um eine Punktlinie durch gleichzeitiges Ausstoßen von Tintentröpfchen aus sämtlichen Mündungen auf einem Aufzeichnungsblatt aufzuzeichnen, das in einem Abstand von ca.

1 mm von den Mündungen beanstandet war, und es wurde die Ausstoßung wiederholt, bis 200 Punktlinien erhalten wurden. Die Untersuchung der auf diese Weise aufgezeichneten Punkte unter einem Mikroskop enthüllte keine Punktvereinigung oder eine Punktverzerrung aufgrund einer Tröpfchenkollision während des Fluges, .und zwar bei 100 000 Punkten.

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Ähnliche Versuche wurden mit anderen Reihen durchgeführt, und die Anzahl der Tropfchenkollisionen wurde
durch Untersuchung unter einen Mikroskop bestimmt und
prozentual "bezüglich der gesamten Anzahl der emittierten Tröpfchen in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Nünduags-

Seiten- 10 20 30 40 60
r

1/5 15 1/4

1/3 1/2

1.5

20

	—	0	,08	49,20	0,01	49	,70	49	,60
	-		-	-	0,00	0	,12	0	,93
	-	0	,00	0,00		-	0	,02
O	,00	0	,00	0,00	0	,00	0	,00
O	,00	0	,00	Q	,00	0	,00
0	,00		0	,00	0	,00

v/ob ei:

1: Abstand zwischen den Mitten benachbarter Mündungen

on r: Abstand zwischen den Umfangen benachbarter Mündungen

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß die Anzahl der wechselseitigen Kollisionen ausgestoßener Tröpfchen bei einem kleineren Wert r/l-r zunimmt und drastisch abnimmt, wenn der Wert gleich oder größer als 1/3 ist. Die Druckqualität war in zufriedenstellender'Weise groß, ohne Verzerrung, als der Wert gleich oder mehr als 1/3 betrug.

Wie im einzelnen im Vorstehenden erläutert, ermöglicht die "vorgenannte Ausführungsform ein kontinuierliches Aufzeichnen mit großer Qualität mit stabilen

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Tröpfchen unabhängig von der Form des Aufzeichnungskopfes, wenn eine Vielzahl von Tintenausstoßmündungen in dichter Weise angeordnet sind, beispielsweise mit einer Dichte von 16 Einheiten pro Millimeter.

Die vorstehend beschriebenen Ergebnisse sind nicht nur auf Mündungen mit Viereck- bzitfo Rechteckquerschnitt wie dargestellt anwendbar, sondern auch axif Mündungen mit anderen Querschnittsformen, beispielsweise kreisförmige Mündungen.

iiach der Erfindung ist demzufolge eine Tintenstrahl-Auf zeichnungs vorrichtung vorgesehen, um eine Aufzeichnungsflüssigkeit in Form von Tröpfchen aus einer Mündung auszustoßen, die mit einer Flüssigkeit enthaltenden Kammer verbunden ist, und um wenigstens einen Teil der Tröpfchen auf einem Aufzeichnungsmaterial niederzuschlagen, so daß das Aufzeichnen bewerkstelligt wird, wobei eine Einrichtung zum Einlassen der Flüssigkeit in der Nachbarschaft der Ilündung ausgebildet ist.

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Claims

^r- .<* f-", itjj» f. ■ -- ' ■ ■■■ Patentanwälte

»vfc ~-U. if- .·■ (DPA und EPA)

'ms—- ·" ■■« D^:p..-ing. HTierltke

■iHL. i; ί .». · - . Dipt.-Chom. G. Buhling

3 Π ~ 9 4 Dip!.-Ing. R. Kinne

Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring4, Postfach 20 2403

8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

13. Februar 1930 DE 0223

Pat ent an Sprüche

ι 1» Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufzeichnungsflüssigkeit in Form von Tröpfchen (5) aus einer Mündung (4) ausgestoßen wird, die mit einer Flüssigkeit enthaltenden Kammer verbunden ist, und daß zumindest ein Teil der Tropfchen (5) auf einem Aufzeichnungsmaterial (6) niedergeschlagen wird, um das Aufzeichnen durchzuführen, wobei eine Einrichtung (7) zum Einlassen von Flüssigkeit in der Umgebung der Mündung (4) vorgesehen ist.

2» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flussigkexts-Einlaßeinrichtung (7) eine Saugöffnung auf v/ei st, die mit einem Bereich verminderten Drucks verbunden ist„

3» Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugöffnung als Schlitz ausgebildet ist,

4» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetj daß die Flüssigkeits-Einlaßeinrichtung (7) eine schlitzförmige Saugöffnung -eines opaltes in einem Bereich von 10 bis 500 jum aufweist»

Deutsche Bank (Mönchen) Wo ST/61070 Dresifoer Bank (München) Wo 3939 844 Posischeck (München) Kto. 670-43-604

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- 2 - 3005334 DE 0225

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oaugöifmmg in der Umgebung der Mündung (⁷O verschiebbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kehrzahl von Mündungen in wechselseitig dichter Anordnung vorgesehen ist»

7* Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Mündungen so angeordnet ist, daß ein Wert r/l-r gleich oder großer als 1/3 ist, wobei 1 der Abstand zwischen den Mitten benachbarter Mündungen ist, während r der Abstand zwischen den Umfangen benachbarter Mündungen ist.

8. VoZurichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung zum Einleiten der Aufzeichnungsflüssiglceit in die Flüssigkeitskammer vorgesehen ist, wobei die Mündung und die Öffnung so- dimensioniert sind, daß der Querschnitt der Öffnung gleich oder kleiner als der der Mündung int.

9. Tintenstrahl-AufZeichnungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine AufZeichnungsflüssigkeit in Form von Tröpfchen (5) aus einer Mündung (^zl·) ausgestoßen wird, die mit einer Flüssigkeit enthaltenden Flüssigkeitskammer verbunden ist, daß zumindest ein Teil der Tröpfchen (5) auf einem Aufzeichnungsmaterial {5) zwecks Durchführung des AufZeichnens niedergeschlagen wird, daß eine Einrichtung zum Unterdrudcsetzen der Flüssigkeit in einer Weise vorgesehen ist, daß die Flüssigkeit spontan bzw. von selbst aus der Mündung ,entweicht, und daß eine I¹IUssigkfiits-Sinlaßeinrichtrung (7) in der Umgebung der Mündung positioniert ist»

ORfGiNAL

- 'j - 300-394 Diä 0223

10. Vorrichtung nach. Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die l^lünsickeits-Einlaßeinrichtung eine Säugöffnung aufweist, die mit einera Bereich verringerten Drucks verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugöffnung als Schlitz ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die tflüssigkeits-Einlaßeinrichtung eine schlitzförmige Säugöffnung eines Spalts in einem Bereich voti 10 bis 500 ^^m auf v/eist ο

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugöffnung in der Umgehung der Mündung verschiebbar ist.

14-. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Mündungen in wechselseitig dichter Auoi'dnung vorgesehen ist.

15. "Vorrichtung nach Anspruch 14, ,dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Mündungen so angeordnet ist, daß ein Wert r/l-r gleich oder größer als 1/3 ist, wobei 1 dei· Abstand zwischen den Mitten benachbarter Mündungen ist, während r den Abstand zwischen den Umfangen benachbarter Mündungen darstellt.

16.■Vorrichtung nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung zum Einleiten der Aufzeichnungsflüssigkeit in die Flüssigkeitskammer vorgesehen ist, wobei Mündung und öffnung so dimensioniert sind, daß der -.-,»uerschnitt der Öffnung gleich oder kleiner als der der Mündung ißt.

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