DE3402683C2 - Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.

Anschlagfreie Aufzeichnungseinrichtungen haben in neuerer Zeit größeres Interesse gewonnen, da die während der Aufzeichnung entstehenden Geräusche vernachlässigbar gering sind. Zu diesen Aufzeichnungseinrichtungen gehört der sogenannte Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, mit dem einerseits eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann und der andererseits eine Aufzeichnung bewirkt, ohne daß hierzu eine Fixierung auf ebenem Aufzeichnungspapier erforderlich ist. In der Vergangenheit sind verschiedene Varianten hierfür vorgeschlagen worden.

Der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf funktioniert so, daß Tröpfchen einer Aufzeichnungsflüssigkeit (Tinte) zum Fliegen und Anhaften auf einem Aufzeichnungsmedium gebracht werden, wodurch eine Aufzeichnung bewirkt wird. Ein derartiger Aufzeichnungskopf wird in verschiedene Typen eingeteilt, je nach dem Verfahren, mit dem die Tröpfchen der Tinte erzeugt werden, und dem Verfahren, mit der die Richtung gesteuert wird, in der die erzeugten Tröpfchen fliegen.

Insbesondere wird heutzutage einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf besondere Aufmerksamkeit geschenkt, bei dem Tröpfchen bei einem Aufzeichnungssignal aus Düsen des Aufzeichnungskopfes abgegeben oder ausgestoßen werden und mit dem die Tröpfchen zum Anhaften auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums gebracht werden, wobei nur die für den Aufzeichnungsvorgang erforderlichen Tröpfchen abgegeben werden. Hierbei sind Einrichtungen zum Sammeln oder Behandeln überschüssig ausgespritzter Tinte nicht erforderlich, was wiederum zu einer Vereinfachung und einer größeren Kompaktheit der Vorrichtung führt. Ferner trägt die Tatsache dazu bei, daß die Richtung, in der die Tröpfchen aus den Düsen austreten, nicht gesteuert werden muß und daß in einfacher Weise eine Mehrfarbenaufzeichnung durchgeführt werden kann.

In neuerer Zeit wurde die Entwicklung von Aufzeichnungsköpfen mit einer Vielzahl von Düsen, die mit einer hohen Dichte angeordnet sind, vorangetrieben. Ferner sind zahlreiche Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtungen entwickelt worden, mit denen Bilder einer hohen Auflösung und hohen Qualität mit hohen Geschwindigkeiten erzeugt werden können.

Bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der eingangs genannten Art läßt man mechanische Energie (DE-OS 21 32 082) oder Wärmeenergie (DE-OS 29 44 005, DE-OS 29 43 164) auf die im Energieeinwirkungsabschnitt vorhandene Flüssigkeit einwirken, um auf diese Weise die zur Abgabe der Tröpfchen erforderliche Bewegungsenergie zu erzeugen. Es ist daher erforderlich, daß diese Energie so auf die Flüssigkeit einwirkt, daß sie für die Tröpfchenabgabe nutzbar gemacht wird.

Um die Qualität der aufgezeichneten Bilder zu verbessern und eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Abgaberichtung der Tröpfchen zu stabilisieren, das Auftreten von Trabantentröpfchen zu verhindern, eine beständige Tröpfchenabgabe in kontinuierlicher und wiederholter Weise über einen langen Zeitraum durchzuführen und die Tröpfchenbildungsfrequenz (die Anzahl der pro Zeiteinheit gebildeten Tröpfchen) zu verbessern.

Es existiert jedoch das Problem, daß dann, wenn das Tröpfchenvolumen relativ zur Größe der Flüssigkeitsabgabeöffnungen sehr groß ist, eine große Flüssigkeitsmenge durch die Tröpfchenabgabe austritt, so daß Luft durch die Düsen eintritt, wenn sich die Flüssigkeitskuppe zurückzieht. Wenn die Luft in den Aufzeichnungskopf eingezogen wird und in der Form von Blasen in der Flüssigkeit innerhalb des Aufzeichnungskopfes vorliegt, wird die Energie zur Abgabe der Tröpfchen verbraucht (absorbiert), indem die Blasen komprimiert werden. In einigen Fällen kann daher auf die Flüssigkeit keine ausreichende Energie aufgebracht werden, um ein Austreten der Flüssigkeit aus den Düsen zu bewirken. Mit anderen Worten, infolge sich bildender Blasen können manchmal keine Tröpfchen abgegeben werden. Selbst wenn Tröpfchen noch abgegeben werden können, wird jedoch ein Teil der Abgabeenergie von den Blasen absorbiert, so daß daher auch hinsichtlich des genauen Auftreffens der Tröpfchen auf einem Aufzeichnungsmedium Schwierigkeiten entstehen. Um daher eine beständige Tröpfchenabgabe zu erreichen, ist es von größter Bedeutung, den Eintritt von Luft und Blasenbildung in dem Tintenkanal zu verhindern.

Bei mit Wärmeenergie arbeitenden Aufzeichnungsköpfen verwendet man zur Erzeugung der von den Düsen abzugebenden Tröpfchen ein wärmeerzeugendes Widerstandselement o. ä., bei dem es sich um ein elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelndes Element handelt, um die Flüssigkeit mit Wärmeenergie zu beaufschlagen und dadurch eine Zustandsänderung herbeizuführen, durch die die Tinte einen steilen Volumenanstieg (Gasbildung) erhält und dadurch Tinte ausgestoßen wird. In diesem Fall hängt die Tröpfchenabgabe von der Volumenveränderung der Blasen ab, wenn die Flüssigkeit lokal durch die Wärmeenergie in Blasen überführt wird. Die Volumenveränderung der Blasen wird durch die geometrischen Abmessungen des Energieeinwirkungsabschnittes, beispielsweise des wärmeerzeugenden Widerstandselementes, bestimmt. Um jedoch eine beständige Tröpfchenabgabe zu erreichen, ist eine geeignete Volumenveränderung der Blasen relativ zum minimalen Querschnittsbereich S_o im Bereich der Düsen erforderlich, da bei einer zu großen Volumenveränderung solche Phänomene wie unkontrolliertes Spritzen und Eindringen von Luft auftreten, die die Tröpfchenabgabe ungleichmäßig machen oder die Abgabe ganz stoppen. Wenn dagegen die Volumenveränderung zu klein ist, löst sich der Tropfen nicht von der Düse, wodurch die Flüssigkeitsabgabe unterbrochen wird, oder es wird keine Blase erzeugt, so daß kein Tröpfchen abgegeben wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf so zu dimensionieren, daß einem Eintreten von Luft durch die Flüssigkeits- Abgabedüse und somit einer Beeinträchtigung der Aufzeichnungsqualität vorgebeugt ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und durch die Merkmale des Patentanspruchs 3 gelöst.

Durch die Erfindung wird der Fachmann in die Lage versetzt, einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf zu dimensionieren, ohne daß umfangreiche Vorversuche notwendig sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den Aufzeichnungskopf der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der strichpunktierten Linie X-X′ in Fig. 2 und

Fig. 4A bis 4C schematische Schnittansichten, in denen verschiedene Formen von Düsen dargestellt sind.

In den Fig. 1 bis 3 sind folgende Elemente dargestellt: Düsen 101, Flüssigkeitszuführlöcher 102, Seitenwände 103, eine Düsenplatte 104, die die Düsen aufweist, eine zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer 105, eine Schutzschicht 106, eine Elektrodenschicht 107, eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht 108, eine Basisplatte 109 und eine gemeinsame Außenverdrahtung 110.

Wie man den Figuren entnehmen kann, wird bei der dargestellten Aufzeichnungsvorrichtung Flüssigkeit, die in die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer 105 eingeführt wird, durch die Flüssigkeitszuführlöcher 102 in eine gemeinsame Flüssigkeitskammer geführt, wobei durch die wärmeerzeugende Widerstandsschicht 108 Wärmeenergie auf die in Flüssigkeitsströmungskanälen, die durch die Seitenwände 103 voneinander getrennt sind, befindliche Flüssigkeit aufgebracht wird. Dadurch tritt die Flüssigkeit in Form von Tröpfchen aus den Düsen aus.

Das Verfahren zur Herstellung der gezeigten Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung wird nunmehr anhand einer ersten Ausführungsform beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wurde zur Herstellung der Basisplatte 109 Si verwendet. Die Oberfläche der Basisplatte 109 wurde zuerst unter Wärmeeinwirkung oxidiert, um eine SiO₂-Schicht einer Dicke von 3 µm auszubilden. Daraufhin wurde eine Schicht aus Ta als wärmeerzeugende Widerstandsschicht 108 mit einer Dicke von 2000 Å und eine Schicht aus Al als Elektrodenschicht 107 mit einer Dicke von 1 µm ausgebildet, wonach ein wärmeerzeugender Abschnitt (der den Spalt zwischen den Elektroden der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht betrifft und hiernach als Heizeinrichtung bezeichnet wird) in einer Form von 60 µm × 100 µm mit einem Abstand von 125 µm durch ein fotolithographisches Verfahren hergestellt wurde. Ferner wurde ein Film, der die Oxydation der Ta-Schicht und das Eindringen der Flüssigkeit verhindert und mechanischen Stößen entgegenwirkt, die von den Blasen erzeugt werden, wenn die Flüssigkeit der Wärmeenergie ausgesetzt wird, erzeugt sowie eine Schicht aus SiO₂ mit einer Dicke von 0,5 µm und eine Schicht aus SiC mit einer Dicke von 1 µm, wobei diese Schichten durch Sprühen hintereinander aufgebracht wurden, um auf diese Weise eine Schutzschicht 106 auszubilden.

Hiernach wurden Elemente zur Ausbildung der Flüssigkeitsströmungskanäle und der gemeinsamen Flüssigkeitskammer hergestellt. Die Düsen 101 wurden unmittelbar über dem Wärmeeeinwirkungsabschnitt angeordnet, wobei diese Düsen 101 durch Ätzen einer Platte aus NiCr mit einer Dicke von 30 µm erzeugt wurden. Des weiteren wurden die Flüssigkeitszuführlöcher 102 in der Basisplatte 109 ausgebildet. Die Elemente für die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer, die Düsenplatte 104 etc. wurden zusammengebaut, wodurch der Aufzeichnungskopfabschnitt der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung fertiggestellt wurde.

Bei der ersten Ausführungsform betrug die Breite der Flüssigkeitsströmungskanäle 70 µm, die Höhe dieser Kanäle 50 µm und der durchschnittliche Durchmesser (hiernach nur als Durchmesser bezeichnet) des Abschnittes So des minimalen Querschnittsbereiches einer jeden Düsen 101 50 µm.

Bei der ersten Ausführungsform wurde eine Tinte verwendet, die hauptsächlich aus einem wasserlöslichen schwarzen Farbstoff, Wasser, Diäthylenglykol und 1-3-Dimethylen-2-Imidazolizinon bestand. Die wärmeerzeugende Widerstandsschicht wurde mit einer Rechteckspannung mit einer Impulsbreite von 5 µsec und mit einer Frequenz von 1 kHz beaufschlagt, und die Tintenstrahlspritz- Aufzeichnungsvorrichtung wurde in Betrieb genommen. Zu diesem Zeitpunkt betrug das Volumen V des abgegebenen Tröpfchens 8,71×10^-5 mm³ und A = V/S_o ^3/2 betrug 1,00.

Bei dieser ersten Ausführungsform wurde in Abhängigkeit von der Eingabe eines Abgabesignals eine zuverlässige und beständige Tröpfchenabgabe erreicht. Die Vorrichtung wurde kontinuierlich betrieben, bis eine Anzahl von 1×10⁹ Tröpfchen aus jeder Düse abgegeben worden war. Es wurden nicht nur sämtliche Tröpfchen abgegeben, sondern es fand auch bis zum letzten Tröpfchen eine beständige Abgabe statt. Selbst bei einer Frequenz von 5 kHz oder mehr des Eingangssignals (Tröpfchenabgabesignal) wurden die Tröpfchen in einer ausreichend zuverlässigen Weise abgegeben, wobei eine beständige Abgabe erreicht wurde. Mit anderen Worten, die Grenze der Tröpfchenbildungsfrequenz lag bei 5 kHz oder mehr.

Als zweite Ausführungsform wurde ein Aufzeichnungskopfabschnitt hergestellt, der die gleichen Abmessungen wie die erste Ausführungsform aufwies, mit der Ausnahme, daß der wärmeerzeugende Abschnitt eine Abmessung von 55 µm × 55 µm besaß und der Durchmesser der Düse 40 µm betrug.

Es wurde in Verbindung mit diesem Aufzeichnungskopf eine entsprechende Tinte wie bei der ersten Ausführungsform verwendet. Der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht wurde eine Rechteckspannung mit einer Impulsbreite von 5 µsec und mit einer Frequenz von 2 kHz aufgeprägt, und der Aufzeichnungskopf wurde in Betrieb genommen. Zu diesem Zeitpunkt betrug das Volumen V des abgegebenen Tröpfchens 3,30×10^-5 mm³, und A betrug 0,74.

Auch bei der zweiten Ausführungsform wurde in Abhängigkeit von der Eingabe eines Abgabesignals eine zuverlässige und beständige Tröpfchenabgabe erreicht. Selbst bei einer kontinuierlichen Abgabe von 1×10⁹ Tröpfchen aus jeder Düse wurde bis zur Abgabe des letzten Tröpfchens ohne Unterbrechung eine beständige Tröpfchenabgabe erreicht. Selbst bei einer Frequenz des Eingangssignals 5 kHz oder mehr wurde diese beständige Tröpfchenabgabe in Abhängigkeit vom Eingangssignal zuverlässig verwirklicht.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Aufzeichnungskopf wurden die Abmessungen von verschiedenen Abschnitten verändert. Als Ergebnis hiervon führten alle diejenigen Aufzeichnungsköpfe, die in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt sind und der Formel des Patentanspruchs 1 genügen, zu sehr guten Ergebnissen, die mit denen der ersten und zweiten Ausführungsform vergleichbar waren.

Tabelle 1

Als nächstes wurde als Vergleichsbeispiel ein Aufzeichnungskopf einer Konstruktion hergestellt, die anderen Ausführungsformen entsprach. Die Größe des wärmeerzeugenden Abschnittes betrug 80 µm × 200 µm, die Breite der Flüssigkeitsströmungskanäle 100 µm, die Höhe der Flüssigkeitskanäle 125 µm, der Durchmesser der Düsen 30 µm und die Dicke der Düsen 20 µm. Als diese Ausführungsform in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform betrieben wurde, wurden Tröpfchen mit einem Volumen von 2,0×10^-3 mm³ abgegeben; die Abgabe war jedoch sehr unbeständig und kam sofort zu einem Ende. Dabei betrug A 106,95.

Als weiteres Vergleichsbeispiel wurde ein Aufzeichnungskopf hergestellt, der anderen Ausführungsformen entsprach. Hierbei betrug die Größe des wärmeerzeugenden Abschnittes 30 µm × 150 µm, die Breite der Flüssigkeitsströmungskanäle 80 µm, die Höhe der Flüssigkeitsströmungskanäle 125 µm, der Durchmesser der Düsen 30 µm und die Dicke der Düsen 20 µm. Als diese Ausführungsform in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform betrieben wurde, wurden Tröpfchen mit einem Volumen von 6,95×10^-6 mm³ abgegeben. In diesem Fall war jedoch wiederum die Tröpfchenabgabe äußerst unbeständig und für die Bildaufzeichnung nicht geeignet. Zu diesem Zeitpunkt betrug A 0,08.

Ferner waren bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Düsen vom sogenannten L-Typ, bei der Flüssigkeit durch Umlenkung von den Flüssigkeitsströmungskanälen abgegeben wird. Die Tröpfchenabgabeöffnungen können jedoch auch von einer Ausführungsform sein, bei der Düsen an den Enden der Flüssigkeitsströmungskanäle vorgesehen sind.

Es wird ferner bevorzugt, den Wert A in den Bereich 50≧A≧0,1 zu legen.

Im nachfolgenden wird eine dritte Ausführungsform beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wurde Si für die Basisplatte 109 verwendet. Die Oberfläche der Basisplatte 109 wurde zuerst durch Einwirkung von Wärme oxidiert, um eine SiO₂-Schicht einer Dicke von 3 µm auszubilden. Danach wurde als wärmeerzeugende Widerstandsschicht 108 eine Ta-Schicht mit einer Dicke von 2000 Å hergestellt, und es wurde eine Al-Schicht einer Dicke von 1 µm als Elektrodenschicht 107 vorgesehen, wonach ein wärmeerzeugender Abschnitt (Heizeinrichtung) einer Größe von 30 µm × 100 µm mit einem Abstand von 125 µm durch ein fotolithographisches Verfahren hergestellt wurde. Als Film zum Verhindern der Oxydation der Ta-Schicht und zum Verhindern des Eindringens von Flüssigkeit sowie als Widerstand gegen mechanische Erschütterungen, die durch Blasen erzeugt werden, wenn die Flüssigkeit der Wärmeenergie ausgesetzt wird, wurde eine SiO₂- Schicht mit einer Dicke von 0,5 µm und eine SiC-Schicht mit einer Dicke von 1 µm nacheinander durch Sprühen hergestellt, um die Schutzschicht 106 vorzusehen.

Danach wurden die Elemente zur Herstellung der Flüssigkeitsströmungskanäle und der gemeinsamen Flüssigkeitskammer geformt. Die Düsen 101 wurden gerade über dem Wärmeeinwirkungsabschnitt angeordnet, wobei diese Düsen 101 durch Ätzen einer Platte aus NiCr mit einer Dicke von 30 µm hergestellt wurden. Des weiteren wurden die Flüssigkeitszuführlöcher 102 in der Basisplatte 109 ausgebildet, wonach die Elemente zur Herstellung der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer, der Düsenplatte 104 etc. montiert wurden. Der Aufzeichnungskopfabschnitt der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung war somit fertiggestellt.

Diese dritte Ausführungsform besaß einen Auufzeichnungskopf, wie er in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, wobei die Breite der Flüssigkeitsströmungskanäle 40 µm und die Höhe der Kanäle 60 µm betrug. Der Durchschnittsdurchmesser (hiernach nur als Durchmesser bezeichnet) des minimalen Querschnittsbereiches einer jeden Abgabeöffnung betrug 30 µm (So = 706,5 µm²), und die Düsen wurden durch Ätzen einer Platte aus NiCr erzeugt, die eine Dicke von 30 µm aufwies. Die Düsen wurden gerade oberhalb der Heizeinrichtung vorgesehen.

Es wurde dieselbe Tinte wie in der ersten Ausführungsform verwendet, die hauptsächlich aus einem wasserlöslichen schwarzen Farbstoff, Wasser, Diäthylenglycol und 1,3-Dimethyl-2- Imidazolizinon bestand. Die Vorrichtung wurde mit einer Rechteckspannung mit einer Impulsbreite von 5 µsec betrieben, die der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht mit einer Frequenz von 1 kHz aufgeprägt wurde. In Abhängigkeit von dem Eingangssignal (Tröpfchenabgabesignal) wurden die Tröpfchen in zuverlässiger und beständiger Weise abgegeben. Auch bei der kontinuierlichen Abgabe von 1×10⁹ Tröpfchen fand vor dem letzten Tröpfchen keine Unterbrechung der Abgabe statt, und es wurde eine beständige Abgabe erzielt.

Bei dieser dritten Ausführungsform betrug S_o = 706,5 µm² und somit S_o ^3/2 = 18 778,8. Auch bei dieser Ausführungsform betrug S_H = 3000, und somit lag S_o ^3/2 zwischen 0,1 S_H = 300 bis 100 S_H = 300 000. Mit anderen Worten, auch diese Ausführungsform erfüllte die vorstehend genannte Bedingung.

Als nächstes wurden zehn Modifikationen eines Aufzeichnungskopfes hergestellt, die die gleiche Konstruktion wie die dritte Ausführungsform besaßen, jedoch in den Abmessungen von verschiedenen Teilen Abweichungen aufwiesen. Diese Modifikationen werden hiernach als vierte Ausführungsform, fünfte Ausführungsform, . . . 13. Ausführungsform bezeichnet. Die Abmessungen der einzelnen Teile der 4. bis 13. Ausführungsform sind in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt.

Diese geänderten Ausführungsformen lagen alle innerhalb des Bereiches 0,1 S_H≦S_o ^3/2≦100×S_H.

Die Fig. 4A bis 4C zeigen in schematischen Schnittansichten die Formen der Düsen der Aufzeichnungsköpfe der 3. bis 13. Ausführungsform. Fig. 4A zeigt eine Düse mit einem konstanten Durchmesser, Fig. 4B zeigt die Düse, deren Durchmesser in Richtung auf den Wärmeeinwirkungsabschnitt zunimmt, d. h. eine konisch ausgebildete Düse, und Fig. 4C zeigt eine Düse, deren Durchmesser in Richtung auf den Wärmeeinwirkungsabschnitt abnimmt, d. h. eine Düse in Form eines umgekehrten Konus.

Wenn man die Formen der in den Fig. 4A bis 4C dargestellten Abgabeöffnungen mit , und Düsen mit der Form verwendet.

Tabelle 2

Wenn bei den vorstehend beschriebenen 10 Ausführungsformen eine entsprechende Tinte wie bei der ersten Ausführungsform verwendet wurde und diese Ausführungsformen mit einer Rechteckspannung mit einer Impulsbreite von 5 µsec betrieben wurden, die mit einer Frequenz von 1 kHz an die wärmeerzeugende Widerstandsschicht angelegt wurde, wurde bei allen 10 Ausführungsformen eine beständige Tröpfchenabgabe erreicht. Diese Ausführungsformen konnten ebenfalls wie die 3. Ausführungsform bis zur Abgabe von 1×10⁹ Tröpfchen kontinuierlich betrieben werden, und es wurde wiederum in Abhängigkeit von dem Eingangssignal bei jeder Ausführungsform bis zum letzten Tröpfchen eine beständige Abgabe erzielt.

Als nächstes wurde für ein erstes Vergleichsbeispiel ein Aufzeichnungskopf hergestellt, der eine entsprechende Konstruktion wie die dritte Ausführungsform besaß, wobei die Größe der Heizeinrichtung 40 µm × 150 µm, die Breite der Flüssigkeitsströmungskanäle 80 µm, die Höhe der Flüssigkeitsströmungskanäle 150 µm, der Durchmesser der Düsen 100 µm (S_o = 7850 µm²) und die Dicke der Düsen 80 µm betrug, wobei die Düsen die Form aufwiesen.

Bei Betrieb dieser Ausführungsform in der gleichen Weise wie die 3. Ausführungsform war das Umfeld der Düsen mit Flüssigkeit benetzt, und es wurden keine Tröpfchen abgegeben.

Als zweites Vergleichsbeispiel wurde ein Aufzeichnungskopf mit einer entsprechenden Konstruktion wie die vorstehend beschriebenen anderen Ausführungsformen hergestellt, der eine Größe der Heizeinrichtung von 80 µm×160 µm, eine Breite der Flüssigkeitsströmungskanäle von 100 µm, eine Höhe der Flüssigkeitsströmungskanäle von 120 µm, einen Mündungsdurchmesser der Düsen von 12 µm (S_o=113 µm²), einen maximalen Durchmesser der Düsen von 160 µm (Fläche 20 100 µm²) und eine Dicke der Düsen von 15 µm aufwies, wobei die Düsen die Form besaßen.

Bei Betrieb dieser Ausführungsform unter den gleichen Bedingungen wie die dritte Ausführungsform war ein intensives unkontrolliertes Spritzen festzustellen, und die Tröpfchenabgabe hörte sofort auf.

Um die Erfindung noch besser zu verwirklichen, sollte vorzugsweise eine Flüssigkeit (Tinte) verwendet werden, deren Oberflächenspannung vorzugsweise 25-65 Dyn/cm, insbesondere 30-60 Dyn/cm, beträgt und die eine Viskosität besitzt, die vorzugsweise 1-20 cp, insbesondere 1-10 cp, beträgt.

Wie vorstehend beschrieben, wird somit erfindungsgemäß ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf zur Verfügung gestellt, der in beständiger Weise für eine kontinuierliche Tröpfchenabgabe sorgt und dessen Grenze der Tröpfchenbildungsfrequenz hoch ist und mit dem eine ausgezeichnete Bildqualität erhalten werden kann.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurden Tintenkanäle des vorgenannten L-Typs verwendet, bei dem die Düsenaustrittsöffnung rechtwinklig zum Zuströmkanal des Aufzeichnungskopfes verläuft. Die Düsen können jedoch auch an den Enden der Flüssigkeitsströmungskanäle vorgesehen sein.

Die Erfindung läßt sich jedoch wirksamer bei der L-förmigen Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung verwenden, die in der DE-OS 29 44 005 beschrieben ist.

Claims (6)

1. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, mit Tintenkanal und anschließender Düse, bei dem die Aufzeichnung durch das Abgeben von Tintentröpfchen aus zumindest einer Düse (101) durchführbar ist, bei der der Düsenmündung gegenüber jeweils ein elektrothermischer Wandler (108) zur Übertragung von Energie auf die Tinte zum Ausstoß der Tintentröpfchen aus der Düse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen dem minimalen Querschnitt S_o der Düse (101) und dem Volumen V eines aus der Düse (101) abgegebenen Tröpfchens der Bedingung 100V/S_o ^3/20,1, vorzugsweise
 50V/S_o ^3/20,1genügt, wobei die Oberflächenspannung und die Viskosität der Tinte 25-60 dyn/cm bzw. 1-20 cp beträgt.

2. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe jeweils eines Tröpfchens durch ein Signal verursacht wird.

3. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit einem Tintenkanal und anschließender Düse (101), wobei mittels eines der Düse (101) jeweils gegenüberliegenden elektrothermischen Wandlers (108) zur Übertragung von Energie auf die Tinte jeweils ein Tintentröpfchen ausstoßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Querschnittsfläche (S_o) der Düse (101) und die Fläche eines Heizbereichs (S_H) des elektrothermischen Wandlers (108) der Beziehung 100 [µm]S_o ^3/2/SH0,1 [µm]genügt.

4. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrothermische Wandler (108) auf einer Basisplatte (109) angeordnet ist, die der Öffnungsfläche der Düse (101) gegenüberliegt.

5. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem elektrothermischen Wandler (108) gegenüberliegenden Seite der Basisplatte (109) eine Flüssigkeitskammer vorgesehen ist.

6. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrothermischen Wandler (108) entlang von Strömungskanälen angeordnet sind, die durch Trennwände (103) gebildet sind.