DE3051237C2 - Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Das Tintenstrahldruckverfahren mit dem gattungsgemäßen Druckkopf gemäß der DE-OS 28 43 064 eig­ net sich zum Betrieb in der Weise, daß Tröpfchen nur bei Be­ darf ausgestoßen werden. Der zugehörige Schreibkopf kann ver­ hältnismäßig einfach derart aufgebaut werden, daß zahlreiche Ausstoßöffnungen in hoher Dichte vorhanden sind und eine vollständige Zeile gedruckt werden kann. Dies hat zur Folge, daß Abbildungen mit hoher Auflösung und hoher Qualität mit hoher Geschwindigkeit erzeugt werden können.

Insofern hat das vorstehend kurz erläuterte Tintenstrahldruck­ verfahren hervorragende Eigenschaften; um solche Abbildungen mit hoher Auflösung und hoher Qualität mit höherer Geschwin­ digkeit erzeugen zu können, ist es jedoch notwendig, die An­ zahl N_o der je Zeiteinheit aus einer Ausstoßöffnung ausge­ stoßenen Tröpfchen, d. h. die Tropfen-Ausstoßleistung, zu er­ höhen.

Bei dem vorstehend bereits erwähnten Tintenstrahldruckverfah­ ren werden durch Wärmeeinfluß Blasen erzeugt, und die plötz­ liche Zunahme und Verringerung des Volumens der Blasen bewirkt eine entsprechend abrupte Zustandsänderung, was wiederum zur Folge hat, daß Tintentröpfchen aus der Ausstoßöffnung des Schreibkopfes ausgestoßen werden und eine Aufzeichnung bewir­ ken. Um die Anzahl N_o erhöhen zu können, muß somit die Zeit verkürzt werden, die verstreicht, bis erneut eine Volumenvergrößerung und Volumenabnahme bewirkt werden kann, d. h. es muß der er­ zielbare Ausstoßabstand der Tintentropfen verringert werden.

Aus der DE-OS-28 43 064 sind ferner allgemeine Zusammenhänge bekannt zwischen der Differenz zwischen der Oberflächentemperatur eines wärmeerzeugenden Widerstands und dein Siedepunkt der Flüssigkeit, und der zur Flüssigkeit übertragenen Wärmeenergie. Hierbei wird durch Steuerung der Menge der Wärmeenergie je Zeiteinheit die Größe der Tröpfchen und/oder die Anzahl der Tröpfchen je Zeiteinheit gesteuert.

Beim kontinuierlichen Aufzeichnen ist es notwendig, daß die Wärmeenergie in Abhängigkeit von Eingangs- bzw. Steuersignalen mit hoher Ansprechempfindlichkeit und -genauigkeit sowie Zu­ verlässigkeit immer wieder erzeugt wird und daß die erzeugte Wärmeenergie schnell auf die Tinte im Wärmeeinleitabschnitt einwirkt. Insbesondere beim Aufzeichnen mit hoher Geschwindig­ keit muß gewährleistet sein, daß die wiederholte Einwirkung genau den an den elektrothermischen Wandler angelegten Ein­ gangs- bzw. Steuersignalen folgt. Dies heißt mit anderen Wor­ ten, daß zur Verbesserung der Qualität von Aufzeichnungen und zum schnellen Aufzeichnen die Stabilisierung der Ausstoßrichtung der Tintentropfen, die Verhinderung der Erzeugung von Satelliten­ tropfen, stabiler, kontinuierlicher, langdauernder wiederhol­ ter Ausstoß der Tintentropfen sowie hohe Ausstoßleistung und hohe Ausstoßgeschwindigkeit der Tintentropfen notwendig sind.

Aus der nachveröffentlichten DE 29 43 164 A1 ist eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung bekannt, bei der eine Aufzeichnungsflüssigkeit mittels Wärmeenergie durch einen Aufzeichnungskopf mit einer entsprechenden Heizeinrichtung aufgeheizt und infolge Tröpfchenbildung auf einen Aufzeichnungsträger aufgebracht wird. Zu diesem Zweck werden der Heizeinrichtung, die jeweils einer Ausstoßdüse des Aufzeichnungskopfs zugeordnet ist und eine untere Schicht, eine Widerstandsheizschicht und eine obere Schicht mit einer Heizoberfläche aufweist, elektrische Impulse zur Aufheizung zugeführt, wobei ebenfalls in der Kammer der Aufzeichnungsflüssigkeit eine Dampfblase erzeugt wird. Des weiteren werden unterschiedliche Vorheiztemperaturen der Aufzeichnungsflüssigkeit und Abkühlungstemperaturen des Aufzeichnungskopfs in Abhängigkeit von unterschiedlichen Ansteuerungsspannungen, Signalimpulsbreiten und Ansprechfrequenzen beschrieben.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß eine stabile und kontinuierliche Aufzeichnung mit verbesserter Aufzeichnungsqualität bei gleichzeitig optimierter Aufzeichnungsgeschwindigkeit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch angegebenen Mitteln gelöst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlicher erläutert. Es zeigt

Fig. 1A eine ausschnittsweise Vorderansicht der mit Aus­ stoßöffnungen versehenen Seite einer Ausführungs­ form eines Schreibkopfes;

Fig. 1B eine Schnittdarstellung gemäß X-Y in Fig. 1A;

Fig. 2 ein Diagramm, das den Verlauf eines an einen Schreibkopf angelegten elektrischen Signals, der Oberflächentemperatur einer Heizoberfläche und des Volumens einer Blase in Abhängigkeit von der Zeit wiedergibt;

Fig. 3A, 3B und 3C schematische Darstellungen des Zustandes einer Blase und der Temperaturverteilung in Richtung der Dicke eines Wärmeerzeugers 8 zum Zeitpunkt t₁ bzw. t₂ bzw. t₃ in Fig. 2;

Fig. 4 ein Diagramm, das den Verlauf des elektrischen Signales P, das an den Schreibkopf angelegt ist, und der Oberflächentemperatur einer Heiz­ oberfläche 9 in Abhängigkeit von der Zeit wie­ dergibt.

Fig. 1A zeigt ausschnittsweise eine Vorderansicht des aus­ stoßseitigen Endes eines Aufzeichnungs- bzw. Schreibkopfes für einen Tinten­ strahldrucker, bei dem die Erfindung anwendbar ist. Fig. 1B zeigt eine Schnittdarstellung gemäß X-Y in Fig. 1A.

Der in den Fig. 1A und 1B dargestellte Schreibkopf ist in folgender Weise ausgebildet. Auf der Oberfläche eines Sub­ strates 3 befindet sich ein elektrothermischer Wandler 2. Ei­ ne genutete Platte 4 ist auf der Oberfläche des Substrates 3 angebracht, so daß dadurch Ausstoßöffnungen 5-1, 5-2 und 5-3 sowie Ausstoßabschnitte 6 definiert sind. Die Platte 4 weist eine bestimmte Anzahl von Nuten mit bestimmter Breite und Tiefe sowie mit bestimmter Zeilendichte auf. Der dargestellte Schreibkopf ist mit mehreren Ausstoßöffnungen 5-1, 5-2 und 5-3 versehen, wobei auch ein Schreibkopf mit einer einzigen Aus­ stoßöffnung verwendet werden kann.

Der Ausstoßabschnitt 6 umfaßt die an seinem einen Endab­ schnitt ausgebildete Ausstoßöffnung 5, durch die Tintentropfen ausgestoßen werden, sowie einen Wärmeeinleitabschnitt 7, in dem vom elektrothermischen Wandler 2 erzeugte Wärmeenergie unter Bildung einer Blase auf die Tinte einwirkt, so daß eine abrupte Zustandsänderung durch Ausdehnung und Zusammenziehung des Tintenvolumens hervorgerufen wird.

Der Wärmeeinleitabschnitt 7 befindet sich auf einem Wärmeer­ zeuger 8 des elektrothermischen Wandlers 2, wobei eine Heiz­ oberfläche 9 des Wärmeerzeugers 8 den Boden des Wärmeeinleit­ abschnittes 7 bildet und in Berührung mit der Tinte steht.

Der Wärmerzeuger 8 umfaßt eine untere Lage bzw. Schicht 10, die auf dem Substrat 3 angebracht ist, eine Widerstandsheiz­ schicht 11, die auf der unteren Schicht 10 angeord­ net ist, sowie eine obere Schicht 12, die auf der Widerstandsheizschicht 11 angebracht ist. Auf der Widerstands­ heizschicht 11 sind ferner Elektroden 13 und 14 zum Zuführen von elektrischem Strom zur Widerstandsheizschicht 11 angeord­ net. Die Elektrode 13 ist eine gemeinsame Elektrode für die Wärmeeinleitabschnitte mehrerer oder aller Ausstoßabschnitte, wogegen die Elektrode 14 eine Einzelelektrode zur wahlweisen Speisung eines Wärmeinleitabschnittes eines bestimmten Aus­ stoßabschnittes und zur dementsprechenden wahlweisen Wärme­ erzeugung ist. Die Elektrode 14 verläuft in Richtung des Strö­ mungsweges des Ausstoßabschnittes.

Die obere Schicht 12 dient dazu, die Widerstandsheizschicht 11 chemisch und physikalisch vor der Tinte im Ausstoßab­ schnitt 6 zu schützen, indem sie die Widerstandsheizschicht 11 von der Tinte trennt. Ferner verhindert die obere Schicht 12 Kurzschlüsse zwischen den Elektroden 13 und 14 durch die Tinte.

Die untere Schicht 10 hat hauptsächlich die Funktion, den Wär­ mestrom zu steuern. Dies heißt mit anderen Worten, daß die stofflichen Eigenschaften und die Dicke dieser Schicht derart gewählt sind, daß dann, wenn ein Tintentropfen ausgestoßen wird, derjenige Anteil der in der Widerstandsheizschicht 11 erzeugten Wärme, der zum Substrat 3 übertragen wird, im Ver­ hältnis zu demjenigen Anteil der Wärme, der zum Wärmeeinleit­ abschnitt 7 übertragen wird, so klein wie möglich ist, und daß nach dem Ausstoßen eines Tintentropfens, d. h. nach dem Ab­ schalten des der Widerstandsheizschicht 11 zugeführten elek­ trischen Stromes, die im Wärmeeinleitabschnitt 7 und im Wär­ meerzeuger gespeicherte Wärme schnell zum Substrat 3 übertra­ gen wird, damit die Tinte im Wärmeeinleitabschnitt möglichst schnell abkühlt.

In Fig. 2 sind in Abhängigkeit von der Zeit die Verläufe der Oberflächentemperatur T der Heizoberfläche 9 und des Volumens V einer Blase wiedergegeben, die durch Anlegen des elektri­ schen Signales P an den elektrothermischen Wandler 2 des Schreibkopfes erzeugt wird. Das elektrische Signal P hat die mit ausgezogenen Linien in Fig. 2 dargestellte Impulsform. Der Temperaturverlauf ist durch die strichpunktierte Kurve dargestellt, und der Volumenverlauf ist durch die gestrichelte Kurve dargestellt.

In Fig. 3A ist ein Zwischenzustand des Blasenwachstums dar­ gestellt. Fig. 3B zeigt denjenigen Zustand, bei dem die Ober­ flächentemperatur T der Heizoberfläche 9 ihren Maximalwert hat. Fig. 3C zeigt einen Zustand unmittelbar nach dem Ver­ schwinden einer erzeugten Blase.

Aus dem Temperaturverlauf und der Temperaturverteilung ist klar ersichtlich, daß der Schreibkopf einen sehr hohen Wirkungs­ grad der Übertragung der im Wärmeerzeuger 8 erzeugten Wärme zur Tinte hat und daß, wenn die Stromspeisung der Widerstands­ heizschicht 11 abgeschaltet ist, die Wärme im Wärmeeinleitab­ schnitt 7 sowie im Wärmeerzeuger 8 schnell zum Substrat 3 ab­ geleitet wird, so daß das Volumen V der zuvor gewachsenen Blase schnell abnimmt und vernachlässigbar klein oder zu Null wird.

Der Schreibkopf hat somit beim Ausstoßen ei­ nes Tintentropfens einen hohen Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zur Tinte und nach dem Abschalten des Stromes einen hohen Wirkungs­ grad der Wärmeableitung zum Substrat 3, so daß sich hervorra­ gendes Tintentropfen-Ausstoßverhalten ergibt.

Die Lösung besteht darin, daß der Schreibkopf in der Weise betrieben wird, daß der Mittelwert dT/dt der Änderung der Temperatur T je Zeiteinheit während eines Zeitraumes von Beginn eines Temperaturanstieges bei der Tem­ peratur T_i bis zum Erreichen der maximalen Temperatur T_p zumin­ dest 1 × 10⁶ °C/sec beträgt, wobei T die Temperatur der Heiz­ oberfläche 9 ist, wenn das elektrische Signal an den elektro­ thermischen Wandler 2 im Ein-Aus-Betrieb, d. h. als Rechteck­ impuls, angelegt wird. Wenn der Schreibkopf unter der vorste­ hend genannten Betriebsbedingung betrieben wird, sind das Volu­ men des ausgestoßenen Tintentropfens gleichförmig, die Rich­ tung des Tropfenausstoßes stabil, die Ausstoßgeschwindigkeit gleichförmig und erfolgt sehr genaues Ansprechen auf die Auf­ zeichnungssignale. Außerdem können Abbildungen mit hoher Auf­ lösung und hoher Qualität bei hoher Geschwindigkeit einfach aufgezeichnet werden.

Indem dem Temperaturverlauf an der Heizoberfläche die oben beschriebene Wellenform gegeben wird, wird dafür gesorgt, daß die im Wärmeeinleitabschnitt vom an den elektrothermischen Wandler 2 angelegten elektrischen Eingangssignal erzeugte Wärme­ energie auf die Tinte im Wärmeeinleitungsabschnitt sehr effek­ tiv wirkt und daß die resultierende Treibkraft auf die Tinte effektiv zum Tropfenausstoßen ausgenützt wird, so daß die Aus­ stoßenergie verringert werden kann.

Fig. 4 zeigt den Verlauf der Oberflächentemperatur T der Heizoberfläche in Abhängigkeit von der Zeit t, wenn ein elek­ trisches Signal P in Form eines Rechteckimpulses an den elek­ trothermischen Wandler des Schreibkopfes angelegt wird.

Wenn das elektrische Signal P in Form eines Rechteckimpulses, der zum Zeitpunkt x_o beginnt und zum Zeitpunkt x_p endet, als Eingangssignal auf den elektrothermischen Wandler gegeben wird, beginnt die Temperatur T der Heizoberfläche zum Zeit­ punkt x_o von der Temperatur T_o aus zu steigen und erreicht sie die maximale Temperatur T_p zum Zeitpunkt x_p. Wenn dann das elektrische Signal P zum Zeitpunkt x_p ausgeschaltet wird bzw. endet, beginnt die Oberflächentemperatur T zu sinken. Die Ab­ klinggeschwindigkeit der Oberflächentemperatur T hängt entscheidend vom Wert von dT/dt, d. h. dem Mittelwert von dT/dt, ab, d. h. von der Änderung der Oberflächentemperatur T je Zeiteinheit während des Zeitraumes y_o (siehe Fig. 4). Indem erreicht wird, daß der Temperaturverlauf derart ist, daß der Mittelwert dT/dt von dT/dt während des Beheizens zumindest 1 × 10⁶ °C/sec ist, wie es bereits vorstehend angegeben wurde, wird erreicht, daß die Abklingkurve der Temperatur der Heizoberfläche beim Ausschalten des elektrischen Signales P ohne eine bestimmte Kühleinrichtung schnell abfällt, so daß die an den Schreibkopf gestellten Forderungen zufriedenstellend erfüllt werden.

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schreibkopfes wird der Mittelwert dT/dt so gesteuert, daß er 3 × 10⁶ °C/sec oder mehr beträgt, und optimal ist es, wenn er 1 × 10⁷ °C/sec oder mehr beträgt.

Beispiel 1

Auf einem Substrat aus Aluminiumoxid wurde durch Aufsprühen eine SiO₂-Schicht mit einer Dicke von 3 mikron als untere Schicht ausgebildet. Nacheinander wurden darauf durch Auf­ sprühen eine HfB₂-Schicht mit einer Dicke von 1000 Å als Wi­ derstandsheizschicht sowie eine Al-Schicht mit einer Dicke von 3000 Å als Elektrodenschicht aufgebracht. Durch örtliches Ätzen wurde die Widerstandsheizschicht mit den Abmessungen 80 mikron × 200 mikron freigelegt. Eine SiO₂-Schicht mit einer Dicke von 0,5 mikron wurde dann als obere Schicht durch Sprühen zur Vervollständigung des elektrothermi­ schen Wandlers aufgebracht. Eine genutete Glasplatte mit einer Nut mit einer Breite von 80 mikron und einer Tiefe von 80 mikron wurde auf dieses Zwischenprodukt gesetzt und so damit verbunden, daß die Nut über der Heizoberfläche angeordnet war. Die die Ausstoßöffnung aufweisende Fläche wurde so poliert bzw. geschliffen, daß der Abstand zwischen dem oberen Rand der Heiz­ oberfläche und der Ausstoßöffnung 300 mikron betrug. Damit war der Schreibkopf fertiggestellt.

Dem Wärmeeinleitabschnitt wurde eine Tinte, die hauptsäch­ lich aus schwarzer Farbe und Ethanol bestand, mit einem Über­ druck von 0,1 atm zugeführt. Währenddessen wurde an den elek­ trothermischen Wandler für die Dauer von 10 Stunden ein Ein­ gangssignal mit Rechteckimpulsen von 10 µs und 40 V kontinu­ ierlich mit einer Periodendauer von 200 µs angelegt. Flüssig­ keitströpfchen wurden aus dem Schreibkopf mit hoher Ansprech­ empfindlichkeit und Zuverlässigkeit in Abhängigkeit vom Ein­ gangssignal ausgestoßen. Der Tropfenausstoßzustand beim Aus­ treten aus der Ausstoßöffnung des Schreibkopfes sowie der Verlauf der Volumenänderung der auf der Heizoberfläche erzeug­ ten Blase wurden untersucht, indem ein Blitzlicht synchron zum Eingangssignal ein- und ausgeschaltet wurde. Die Ergebnisse sind in der anliegenden Tabelle 1 wiedergegeben. Es wurde außerdem die Impulsbreite des Eingangssignales und dadurch der Wert dT/dt variiert. Dabei wurden der Tropfenausstoßzustand, die maximale Ausstoßfrequenz, der Energieverbrauch und die Trop­ fenausstoßgeschwindigkeit gemessen. Diese Messergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle 1 wiedergegeben.

Wie die Messergebnisse zeigen, werden besonders günstige Aus­ stoßeigenschaften aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen er­ reicht.

Beispiel 2

Auf ein Substrat aus Silizium wurde durch Aufsprühen eine SiO₂-Schicht mit einer Dicke von 3 mikron als untere Schicht aufgebracht. Darauf wurden nacheinander eine HfB₂-Schicht mit einer Dicke von 1000 Å als Widerstandsheizschicht sowie eine Al-Schicht mit einer Dicke von 3000 Å als Elektrodenschicht aufgebracht. Es wurde örtlich geätzt, um die Widerstandsheiz­ schicht mit den Abmessungen 80 mikron × 200 mikron freizulegen Eine SiO₂-Schicht mit einer Dicke von 0,5 mikron wurde dann durch Aufsprühen als Schutzschicht bzw. obere Schicht aufge­ bracht, um den elektrothermischen Wandler auf dem Substrat aus­ zubilden. Eine genutete Glasplatte mit einer Nut mit einer Breite von 80 mikron und einer Tiefe von 80 mikron wurde mit diesem Zwischenprodukt so verbunden, daß die Nut über dem Wärmeerzeuger angeordnet war. Die mit der Ausstoßöffnung verse­ hene Oberfläche wurde so poliert bzw. geschliffen, daß der Abstand zwischen dem oberen Rand der Heizoberfläche und der Ausstoßöffnung 300 mikron betrug. Damit war der Schreibkopf fertiggestellt.

Es wurde eine Tinte, die hauptsächlich aus schwarzer Farbe und Ethanol bestand, mit einem Überdruck von 0,01 atm in den Wärme­ einleitabschnitt eingeleitet. An den elektrothermischen Wandler wurde für die Dauer von 10 Stunden ein Eingangs- bzw. Steuer­ signal aus Rechteckimpulsen mit 20 µs und 40 V kontinuierlich mit einer Periodendauer von 200 µs angelegt. Dadurch wurden Tintentröpfchen aus dem Schreibkopf mit sehr hoher Ansprech­ empfindlichkeit und Zuverlässigkeit in Abhängigkeit vom Steuer­ signal ausgestoßen.

Es wurde der bei jedem Impuls auftretende Temperaturverlauf der Heizoberfläche für die ersten 1000 Impulse gemessen. Diese Temperaturkurven hatten bei allen Impulsen gleiche Form, und y_1/2 betrug 27 µs, wobei y_1/2 die Zeitdauer ist, die verstreicht, bis die Temperatur von T_p auf (T_p + T_i)/2 gesunken ist.

Die vorstehend beschriebenen Aufzeichnungsversuche wurden mit demselben Schreibkopf wiederholt, wobei allerdings ein Kühl­ mittel in Berührung mit der Rückseite des Silizium-Substrates gebracht wurde, um die Temperatur der Rückseite des Substrates auf -30°C zu senken. Diese erzwungene Kühlung war mit dem Eingangssignal synchronisiert. Bei erzwungener Kühlung, die synchron mit dem Eingangssignal plötzlich durchgeführt wurde, traten in unerwünschter Weise Ungleichförmigkeit der Menge der ausgestoßenen Tröpfchen, Unregelmäßigkeiten der Richtung der ausgestoßenen Tröpfchen und Unregelmäßigkeit der Tropfenaus­ stoßgeschwindigkeit auf, so daß keine Abbildungen mit hoher Qualität erzielt werden konnten. Außerdem konnte die Aufzeich­ nungsgeschwindigkeit nicht entsprechend dem Eingangssignal erhöht werden. Darüberhinaus kam es zu intermittierendem Aus­ stoß von Tintentröpfchen. Auch für diesen Fall wurde der Tem­ peraturverlauf der Heizoberfläche auf gleiche Weise gemessen, wie dies vorstehend angegeben wurde. Dabei ergaben sich unter­ schiedliche Formen der Temperaturkurven für die einzelnen Im­ pulse, und als Mittelwert für 1000 Signale ergab sich 8,5 µs für den Wert von y_1/2.

Danach wurden mit demselben Schreibkopf Versuche durchgeführt, bei denen die Impulsbreite y_o des Eingangssignales 10 µs, 50 µs und 3 µs betrug. Für jeden dieser Fälle wurden Aufzeichnungs­ versuche ohne erzwungene Kühlung, mit kontinuierlicher erzwun­ gener Kühlung, durch die die Temperatur der Rückseite des Sub­ strates auf -30°C gesenkt wurde, und mit erzwungener Kühlung durchgeführt, die mit den Impulsen des Eingangssignales synchronisiert war. Für jeden dieser Fälle wurde der Wert von y_1/2 gemessen und die aufgezeichnete Abbildung bewertet. Die Ergebnisse sind in der beigefügten Tabelle 2 wiedergegeben.

Beispiel 3

Auf ein Substrat aus Silizium wurde durch Aufsprühen eine SiO₂-Schicht mit einer Dicke von 5 mikron als obere Schicht aufgebracht. Darauf wurden nacheinander eine ZrB₂-Schicht mit einer Dicke von 2000 Å als Widerstandsheizschicht sowie eine Al-Schicht mit einer Dicke von 2000 Å als Elektrodenschicht aufgebracht. Durch örtliches Ätzen wurde die Widerstandsheiz­ schicht mit den Abmessungen 40 mikron × 300 mikron freigelegt. Eine SiO₂-Schicht mit einer Dicke von 0,3 mikron wurde dann als Schutzschicht bzw. obere Schicht durch Aufsprühen aufge­ bracht, so daß das Substrat mit einem elektrothermischen Wandler versehen war. Eine genutete Glasplatte mit einer Nut mit einer Breite von 40 mikron und einer Tiefe von 40 mikron wur­ de dann auf dieses Zwischenprodukt so gesetzt und mit diesem verbunden, daß die Nut über der Heizoberfläche angeordnet war. Die die Ausstoßöffnung aufweisende Fläche wurde so poliert bzw. geschliffen, daß der Abstand zwischen dem oberen Rand der Heizoberfläche und der Ausstoßöffnung 400 mikron betrug. Dadurch war der Schreibkopf fertiggestellt.

Es wurde eine Tinte, die hauptsächlich aus schwarzer Farbe und Ethanol bestand, in den Wärmeeinleitabschnitt mit einem Über­ druck von 0,07 atm eingeleitet. Während dessen wurde an den elektrothermischen Wandler für die Dauer von 10 Stunden ein Eingangs- bzw. Steuersignal aus Rechteckimpulsen mit 10 µs und 25 V kontinuierlich mit einer Periodendauer von 200 µs angelegt. Tintentröpfchen wurden aus dem Schreibkopf mit hoher Ansprechempfindlichkeit und Zuverlässigkeit in Abhängigkeit vom Eingangssignal ausgestoßen.

Die Impulsbreite des an den elektrothermischen Wandler ange­ legten Eingangssignales, dT/dt und y_1/2 wurden variiert. Dabei wurden der Tropfenausstoßzustand, die maximale Ansprechfrequenz und der Energieverbrauch gemessen. Die Ergebnisse sind in der anliegenden Tabelle 3 wiedergegeben.

Aus Tabelle 3 ist erkennbar, daß dann, wenn die Kurve des Tem­ peraturverlaufes der Heizoberfläche des elektrothermischen Wand­ lers erfindungsgemäß bestimmt ist, extrem gute Ergebnisse er­ zielt werden.

Tabelle 2

Claims (1)

1. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung zum Tintenstrahldrucken mittels eines Aufzeichnungskopfes (1), der eine Ausstoßöffnung (5) zum Ausstoßen eines Tintentropfens und einen elektrothermischen Wandler (2) zum Erzeugen von Wärmeenergie umfaßt, der eine untere Schicht (10), eine Widerstandsheizschicht (11) und eine obere Schicht (12) mit einer Heizoberfläche aufweist, über die Wärmeenergie zum Ausstoßen eines Tintentropfens zur Tinte übertragbar ist, wobei der Aufzeichnungskopf (1) angesteuert wird, indem an den elektrothermischen Wandler (2) ein Signal angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungskopf derart angesteuert wird, daß der Mittelwert von dT/dt während eines Zeitraums von Beginn des Temperaturanstiegs bei einer Temperatur T_i bis zum Erreichen einer maximalen Temperatur T_p im Bereich 3 × 10⁶ °C/sec bis 1,3 × 10⁷ °C/sec liegt, wobei T die Temperatur der Heizoberfläche während des Anliegens des Signals an den elektrothermischen Wandler (2) und t die Zeit darstellt.