DE3539095A1

DE3539095A1 - Fluessigkeitsstrahl-aufzeichnungskopf

Info

Publication number: DE3539095A1
Application number: DE19853539095
Authority: DE
Inventors: Masamichi Kamakura Kanagawa Suzumura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-11-05
Filing date: 1985-11-04
Publication date: 1986-05-07
Anticipated expiration: 2005-11-05
Also published as: DE3539095C2

Description

Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf
Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf, der durch Ausstoßen einer Flüssigkeit Tröpfchen bildet, um eine Abbildung od. dgl. aufzuzeichnen.
Anschlaglose Aufzeichnungs- oder Schreibverfahren gewinnen immer mehr Anziehungskraft, da die Geräusche beim Aufzeichnen vernachlässigbar gering sind. Unter diesen Verfahren ist das Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren (Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren) besonders erfolgversprechend, weil es für eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit auf Normal-Papier ohne einen besondere Fixierschritt geeignet ist.
Aus diesem Grund sind verschiedene Arbeitsprinzipien und entsprechende Vorrichtungen oder Geräte vorgeschlagen worden, von denen einige bereits praktisch angewendet werden, andere aber noch im Entwicklungsstadium sind.
Von diesen Tinten- oder Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren unterscheidet sich ein in der JP-Patent-Offenlegungsschrift Nr. 54 - 51 837 und in der DE-OS 28 43 064 offenbartes Verfahren zu anderen darin, daß die Kraft zur Bildung von fliegenden Flüssigkeitströpfchen durch auf die Flüssigkeit einwirkende thermische Energie erlangt wird.
Gemäß der Offenbarung in den oben genannten Veröffentlichungen wird in einer die thermische Energie empfangenden Flüssigkeit eine Zustandsänderung hervorgerufen, mit der eine rapide Volumenvergrößerung einschließlich einer Bildung von Bläschen einhergeht, so daß Flüssigkeitströpfchen aus einer Öffnung an der Stirnseite eines Aufzeichnungskopfes ausgestoßen werden, die eine Flugbahn durchlaufen und sich an einem Aufzeichnungsträger festsetzen, um an diesem eine Aufzeichnung zu erzeugen.
Insbesondere ist das in der DE-OS 28 43 064 beschriebene Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren nicht nur wirksam und leistungsfähig für das Verfahren, bei dem Flüssigkeitströpfchen in Abhängigkeit von einem Signal ausgestoßen werden (drop on demand-Verfahren), anwendbar, sondern es kann auch ohne Schwierigkeiten bei einem Vollinien-Aufzeichnungskopf mit vielen Öffnungen von hoher Dichte verwirklicht werden, so daß eine Abbildung mit einem hohen Auflösungsvermögen und mit hoher Qualität bei hoher Geschwindigkeit erhalten werden kann.
Zur Erläuterung des Standes der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, wird auf die Fig. 1A und 1B der beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, von denen die Fig. 1A eine schematische Perspektivdarstellung eines herkömmlichen Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopfes und die Fig. 1B den Schnitt nach der Linie A-A in der Fig. 1A zeigt.
Gemäß den Fig. 1A und 1B weist ein Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf (im folgenden auch als "Kopf" bezeichnet) 101 ein Substrat 103 auf, das mit elektrothermischen Wandlerelementen (im folgenden als "elektrothermische Wandler") 102 zur Erzeugung der Ausstoßenergie für die Flüssigkeit ausgestattet ist. Mit dem Substrat 103 sind Wandteile 104 verbunden, mit welchen wiederum eine Platte 105 verbunden ist, um Flüssigkeitsströmungskanäle (im folgenden als "Flüssigkeitskanäle" bezeichnet) 106 sowie eine Flüssigkeitskammer 107 zu bilden, in welche eine Schreibflüssigkeit durch eine in der Platte 105 ausgebildete Flüssigkeitszufuhröffnung 108 eingebracht wird. An den (die) Wandler 102 auf dem Substrat 103 wird elektrische Energie gelegt, und die dadurch erzeugte thermische Energie wird der im Flüssigkeitskanal 106 enthaltenen Flüssigkeit zur Erzeugung von Bläschen in der Schreibflüssigkeit vermittelt. Die daraus resultierende rasche Volumenzunahme führt dazu, daß die Schreibflüssigkeit von einer Flüssigkeitsausstoßöffnung 109 an der Stirnseite des Kopfes 101 bzw. am Ende des Flüssigkeitskanals 106 ausgestoßen wird, womit fliegende Flüssigkeitströpfchen gebildet werden. Bei die Vorgang wird die Flüssigkeit-Ausstoßkraft ganz erheblich durch das Gleichgewicht der Strömungswiderstände im Flüssigkeitskanal vor und hinter dem elektrothermsichen Wandler 102, der als Wärmeenergieerzeuger im Flüssigkeitskanal 106 wirkt, beeinflußt. Um als die Flüssigkeit-Ausstoßenergie den Druckanstieg im Flüssigkeitskanal 106, der durch die Volumenänderung am Wärmeenergieerzeuger hervorgerufen wird, wirksam zu nutzen und den Verlust in diesem Druckanstieg, welcher auf eine Druckableitung oder -dissipation in die Flüssigkeitskammer 107 zurückzuführen ist, auf einem Minimum zu halten, ist es vor allem notwendig, den Flüssigkeitsströmungsweg zwischen dem Wärmeenergieerzeuger und der Flüssigkeitskammer 107 länger zu machen als denjenigen zwischen dem Wärmeenergieerzeuger und der Flüssigkeitsausstoßöffnung 109, womit der Strömungswiderstand im zur Flüssigkeitskammer 107 führenden Kanalabschnitt erhöht und die Strömungsenergie der Schreibflüssigkeit zur Flüssigkeitsausstoßöffnung hin vergrößert wird.
Nach dem Ausstoßen von Schreibflüssigkeitströpfchen wird jedoch die Schreibflüssigkeit wieder in den Flüssigkeitskanal 106 nachgefüllt, indem sie durch die Oberflächenspannung des Meniskus der an der Flüssigkeitsausstoßöffnung 109 noch befindlichen oder gehaltenen Schreibflüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer 107 in den Kanal 106 gezogen wird. Da diese Oberflächenspannung des Meniskus nur eine bestimmte Energie ausüben kann, vermindert folglich die oben erwähnte Erhöhung des Strömungswiderstandes im Flüssigkeitskanal 106 unvermeidbar die Strömungsmenge der Schreibflüssigkeit pro Zeiteinheit im Flüssigkeitskanal 106. Diese Tatsache läßt die Zeit, die zur Zufuhr von Schreibflüssigkeit in den Kanal 106 erforderlich ist, länger werden und verschlechtert den Frequenzganz im Drucken oder Schreiben durch Ausstoßen von Flüssigkeitströpfchen. Der Frequenzgang oder die Hochgeschwindigkeit-Schreib- bzw. Aufzeichnungsleistung des in Fig. 1 gezeigten Flüssigkeitsstrahl-Schreibkopfes ist im Vergleich zur Leistung anderer Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsköpfe, Thermodruckern, thermischen Transferdruckern, Nadeldruckern usw. ganz ausgezeichnet, sie ist jedoch im Vergleich zur Leistung von noch schnelleren Druckern, z.B. Laserstrahldruckern und elektrophotographischen Kopiergeräten, mäßiger. Demzufolge bestehen der Wunsch und das Bestreben zur Entwicklung einer Technologie, die ein Aufzeichnen mit hoher Geschwindigkeit, das mit der Leistung von derartigen Druckern vergleichbar ist, ermöglicht.
Ein wesentlicher Faktor bei der gewerblichen Nutzung des Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopfes ist die Sicherheit und Beständigkeit oder Stabilität im Aufzeichnungsvorgang, nachdem der Auf zeichnungskopf für eine längere Zeitspanne nicht in Betrieb war. Der oben erläuterte herkömmliche Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf, bei dem lange und enge Flüssigkeitskanäle zur Anwendung kommen, die in der Nachbarschaft des Wärmeenergieerzeugers nur eine geringe Flüssigkeitsmenge enthalten, kann nach einer längeren Pause unfähig werden, Flüssigkeitströpfchen auszustoßen, da das Lösungsmittel in der Schreibflüssigkeit aus der Flüssigkeitsausstoßöffnung verdampfen kann, so daß die Viskosität der Schreibflüssigkeit und deren Strömungswiderstand in den Flüssigkeitsströmungskanälen erhöht werden. Eine gleichartige Erscheinung kann bei niedriger Temperatur, wenn die Schreibflüssigkeit zäher wird, auftreten. Aus diesem Grund ist vorgeschlagen worden, das Zufuhrsystem für die Schreibflüssigkeit mit einer Pumpe auszustatten, um die Zufuhr der Schreibflüssigkeit, auch wenn sie eine hohe Viskosität aufweist, wieder in Gang zu bringen oder den Auf zeichnungsvorgang nach verschiedenen vorbereitenden Ausstoßvorgängen von Flüssigkeit wieder zu beginnen. Diese Maßnahmen sind jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet, als da sind erhöhte Kosten, verminderte Zuverlässigkeit auf Grund eines komplizierteren Mechanismus, erhöhte Kosten, die auf die Vergeudung von Schreibflüssigkeit zurückzuführen sind, und die Unmöglichkeit wegen bestimmter vorbereitender Vorgänge ein sofortiges Drucken ausführen zu können.
Irn Hinblick auf den Stand der Technik und die obigen Feststellungen ist es die Aufgabe der Erfndung, einen Flüssigkeitstrahl-Aufzeichnungskopf zu schaffen, der imstande ist, ein Drucken mit hoher Geschwindigkeit bei einem ausgezeichneten Frequenzgang, mit hoher Dichte sowie hoher Abbildungsqualität auszuführen, der ferner zu einem sofortigen Beginn eines stabilen Aufzeichnungsvorgangs ohne unbequeme, lästige Tätigkeiten auch nach einer längeren Pause und unter jeglichen Umgebungsbedingungen in der Lage ist und der für eine Massenproduktion bei relativ niedrigen Kosten geeignet sowie angepaßt ist.
Erfindungsgemäß wird ein Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf mit einer Ausstoßöffnung zum Ausstoßen einer Flüssigkeit sowie mit einem mit dieser Ausstoßöffnung in Verbindung stehenden Flüssigkeitskanal geschaffen, wobei der Flüssigkeitskanal einen Haupt- sowie einen Hilfs- oder Neben-Flüssigkeitskanal umfaßt, wobei der Haupt-Flüssigkeitskanal ein auf seiner Erstreckung angeordnetes Energieerzeugungselement aufweist, das zur Erzeugung einer zum Ausstoßen der Flüssigkeit zu verwendenden Energie bestimmt ist, und wobei der Hilfs-Flüssigkeitskanal auf der stromab von dem Ort des Energieerzeugungselements gelegenen Seite mit dem Haupt-Flüssigkeitskanal in Verbindung steht.
Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen erläutert, und zwar zeigen die Fig. 2A bis 6B Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsköpfe in Ausführungsformen gemäß der Erfindung, wobei in den mit "A" bezeichneten Figuren Längsschnitte der Köpfe dargestellt sind, während in den mit "B" bezeichneten Figuren Querschnitte nach den Linien B-B bzw. C-C bzw. D-D der mit "A" bezeichneten Figuren gezeigt sind.
Gemäß Fig. 2A und 2B sind mit einem Substrat 103, das einen elektrothermischen Wandler 102 trägt, in Aufeinanderfolge drei Schichten von Wandteilen 104 sowie eine Platte 105 verbunden, um einen Haupt-Flüssigkeitskanal 201, einen Hilfs- Flüssigkeitskanal 202 sowie einen Verbindungskanal 203 zu bilden. Die von der Zufuhröffnung 108 in den Kopf 101 eingegebene Schreibflüssigkeit füllt die Flüssigkeitskammer 107, den Haupt-Flüssigkeitskanal 201, den Hilfs-Flüssigkeitskanal 202 sowie den Verbindungskanal 203 und bildet an der Flüssigkeitsausstoßöffnung 109 einen Meniskus. Im Ansprechen auf dem am Substrat 103 befindlichen Wandler 102 zugeführter Elektroenergie wird die Schreibflüssigkeit aus der Flüssigkeitsausstoßöffnung 109 in Form von Tröpfchen durch den oben erläuterten Mechanismus ausgestoßen. Der Strömunqsweg zwischen dem Wandler 102 und der Flüssigkeitskammer 107 ist so gewählt, daß er ausreichend und beträchtlich länger ist als der vom Wandler zur Ausstoßöffnung, d.h. als der zum Wandler stromabwärtige Strömungsweg, so daß die Bläschenbildungsenergie am Wandler 102 wirksam für den Ausstoß der Schreibflüssigkeit genutzt werden kann. Nach dem Flüssigkeitsausstoß stellt sich der Meniskus an der Ausstoßöffnugn 109 durch die Oberflächenspannung zu einer stark konkaven Form von selbst zurück, womit die Schreibflüssigkeit vom Haupt-Flüssigkeitskanal 201 und Verbindungskanal 203 und dem Hilfs-Flüssigkeitskanal 202 zugeführt wird. Bei der in Rede stehenden Ausführungsform ist für den Haupt-Flüssigkeitskanal 201 jedoch eine größere Lägne gewählt worden und hat dieser einen höheren Strömungswiderstand, so daß die Flüssigkeitszufuhr in der Hauptsache durch den Hilfs-Flüssigkeitskanal 202 und den Verbindungskanal 203 erfolgt.
Auf diese Weise ist es möglich, den Gesamtströmungswiderstand pro Zeiteinheit zu erhöhen sowie die Zeit für das Rückstellen des Meniskus zu verkürzen, wie wenn der Strömungsweg kürzer ist.
Auch ist bei einer längeren Pause die Erhöhung der Viskosität der Schreibflüssigkeit im gesamten Strömungs- oder Flüssigkeitsweg langsamer, weil das Volumen der Schreibflüssigkeit in der Nachbarschaft der Ausstoßöffnung 109 größer ist im Vergleich zum Stand der Technik. Ferner erleichtert die Konstruktion gemäß der Erfindung im Gegensatz zur herkömmlichen Konstruktion mit einem einzgien, engen Flüssigkeitskanal von der Flüssigkeitskammer 107 zur Ausstoßöffnung 109, wobei die Schreibflüssigkeit mit erhöhter Viskosität wegen der Schwierigkeiten im Konvektionsumlauf zwischen diesem Flüssigkeitskanal und der Flüssigkeitskammer 107 schwerlich wandern kann, eine Konvektion zwischen dem Haupt-Flüssigkeitskanal 201 und der Flüssigkeitskammer 107, dem Hilfs-Flüssigkeitskanal 202 oder dem Verbindungskanal 203, womit die Diffusion oder Ausbreitung der Schreibflüssigkeit in der Nähe der Ausstoßöffnung beschleunigt sowie ermöglicht wird, den Aufzeichnungsvorgang auch nach einer längeren Pause ohne Schwierigkeiten und rasch zu beginnen.
Die Fig. 3A zeigt schematisch einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kopfes, während die Fig. 3B den Schnitt nach der Linie C-C in der Fig. 3A zeigt.
Ein Substrat 103 ist mit einem in dieses eingebetteten piezoelektrischen Element (im folgenden als "Piezoelement" bezeichnet) 301 versehen. Auf das Substrat 103 sind Wandteile 104 in drei Lagen und eine Platte 105 geschichtet, um Hauptsowie Hilfs-Flüssigkeitskanäle 201 bzw. 202 und Verbindungskanäle 203 zu bilden. Die über eine Zufuhröffnung 108 in den Kopf 101 eingebrachte Schreibflüssigkeit füllt die Flüssigkeitskammer 107, den Haupt- sowie den Hilfs-Flüssigkeitskanal 201 bzw. 202 sowie den Verbindungskanal 203 und bildet an der Ausstoßöffnung 109 einen Meniskus. Für jeden Flüssigkeitskanal ist das Piezoelement 301 von länglicher, rechteckiger Gestalt in das Substrat 103 eingebettet, und es wird bei Zufuhr von Elektroenergie verformt, so daß auch das den Boden des Haupt-Flüssigkeitskanals 201 bildende Substrat 103 einer Verformung unterworfen wird, um das Volumen des Kanals zu verringern; auf diese Weise wird die im Kanal 201 enthaltene Flüssigkeit an der Flüssigkeitsausstoßöffnung 109 ausgestoßen und bildet Flüssigkeitströpfchen. Da die durch ein elektrisches Signal hervorgerufene Verformung des Piezoelements 301 sehr klein pro Flächeneinheit ist, muß das Piezoelement 301 im Flüssigkeitskanal eine große Fläche einnehmen, um eine gewünschte Menge an Schreibflüssigkeit auszustoßen. Um eine hohe Düsen- oder Öffnungsdichte für eine feine, hohe Druckqualität zu erlangen, ist es deshalb notwendig, die Piezoelemente 301 auf dem Substrat mit einer kleinen Teilung oder mit geringem Abstand anzuordnen. Aus diesem Grund soll das Piezoelement 301 die oben erwähnte lange und rechteckige Gestalt haben, die einen entsprechend langen Strömunqsweg zur Folge hat, wodurch der Strömungswiderstand darin erhöht und die zum Ausstoßen der Flüssigkeit verfügbare Kapazität vergrößert wird. Andererseits erfordert eine solche Konstruktion einen längeren Zeitraum für die Ergänzung der Schreibflüssigkeit und hat deshalb einen mäßigen Frequenzgang. Gemäß der Erfindung wird jedoch die Schreibflüssigkeit, wie Fig. 3 zeigt, durch den Hilfs-Flüssigkeitskanal 202 und den Verbindungskanal 203 wie auch durch den Haupt-Flüssigkeitskanal 201 in die Nähe des nach dem Flüssigkeitsausstoß an der Öffnung 109 zurückgewichenen Meniskus zugeführt. Demzufolge hat ein solcher Flüssigkeitsstrahl-Auf zeichnungskopf trotz des Vorhandenseins eines langen Strömungskanals mit einem hohen Strömungswiderstand insgesamt einen geringen, niedrigen Strömungswiderstand, womit ein zufriedenstellender Frequenzgang und eine ausreichend hohe Ausstoßkapazität, wie wenn der Strömungsweg kürzer ist, erreicht werden. Auch kann wie bei der vorherigen Ausführungsform ein stabiler Auf zeichnungsvorgang selbst nach einer langen Pause sofort begonnen werden.
In Fig. 4A ist in einem Längsschnitt eine weitere Ausführungsform eines Kopfes gemäß der Erfindung dargestellt, wobei die Fig. 4B den Schnitt nach der Linie D-D in der Fig.
4A zeigt.
In ein Substrat 103 sind Piezoelemente 301 eingebettet, und auf das Substrat sind Wandteile 104 in drei Lagen sowie eine Platte 105 geschichtet, um Haupt- sowie Hilfs-Flüssigkeitskanäle 201 sowie 202 und Verbindungskanäle 203 wie bei der vorherigen Ausführungsform zu bilden. Bei der in Rede stehenden Ausführungsform sind weitere Wandteile 104 und eine weitere Platte 105 auch an der Unterseite des Substrats 103 schichtweise angebracht, um Hilfs-Flüssigkeitskanäle 202 und Verbindungskanäle 203 zu bilden. Bei dieser Ausführungsform wird die Schreibflüssigkeit an den Ausstoßöffnungen 109 durch eine ausgewählte Zufuhr von Elektroenergie zu (nicht gezeigten) Elektroden der Piezoelemente entsprechend demselben Arbeitsprinzip wie bei der obigen zweiten Ausführungsform ausgestoßen. Nach dem Flüssigkeitsausstoß wird die Schreibflüssigkeit zur Ergänzung in die Nachbarschaft des zurückgezogenen Meniskus zugleich durch den erstgenantnen Hilfs-Flüssigkeitskanal 202 sowie Verbindungskanal 203, die von den auf dem Substrat 103 angeordneten Wandteilen 104 gebildet werden, und durch den durch die Wandteile 104 sowie die Platte 105, die unter dem Substrat 103 angeordnet sind, gebildeten Hilfs-Flüssigkeitskanal 202 sowie einen im Substrat 103 zur Verbindung des (unteren) Hilfs-Flüssigkeitskanals 202 mit dem der Ausstoßöffnung 109 benachbarten Bereich ausgestalteten Verbindungskanal 203 wie auch durch einen weiteren Verbindungskanal 203 zwischen der Flüssigkeitskammer 107 und dem (unteren) Hilfs-Flüssigkeitskanal 202 geführt. Demzufolge wird trotz der Anwendung eines langen Haupt-Flüssigkeitskanals eine extrem rasche Ergänzung der Schreibflüssigkeit ermöglicht, womit ein Flüssigkeitsstrahl-Schreibkopf mit einem zufriedenstellenden Frequenzgang und einer ausreichend hohen Ausstoßkraft erlangt wird.
Der hier gebrauchte Begriff des Flüssigkeits- oder Strömungsweges bedeutet einen Weg für eine Flüssigkeitsströmung, der einen Tinten- oder Flüssigkeitsbehälter, eine Zuleitung von diesem Behälter zur Flüssigkeitskammer, die Flüssigkeitskammer, einen Haupt-Flüssigkeitskanal zur Zufuhr der Flüssigkeit von der Flüsggkeitskammer zur Ausstoßöffnung, einen Hilfs-Flüssigkeitskanal, einen den Haupt- mit dem Hilfs-Flüssigkeitskanal verbindenden Verbindungskanal usw. umfaßt.
Bei dem Auf zeichnungskopf gemäß der Erfindung soll wenigstens zusätzlich zum Haupt-Flüssigkeitskanal ein Hilfs-Flüssigkeitskanal vorgesehen werden, der ober- oder unterhalb des Haupt-Flüssigkeitskanals angeordnet werden kann. Die Verbindungsöffnung zwischen dem Hilfs- und dem Haupt-Flüssigkeitskanal wird vorzugsweise in der Energieerzeugungskammer und/ oder in deren Nähe angeordnet, mehr wird jedoch eine Stelle bevorzugt, die in einem Abschnitt zwischen der Ausstoßöffnung und der Energieerzeugungskammer - einschließlich dieser Kammer selbst - liegt, und vor allem wird der Abschnitt bevorzugt, der sich zwischen der Ausstoßöffnung und der Energieerzeugungskammer befindet, diese Kammer selbst jedoch nicht einschließt. Die oben angegebene Position ist anzustreben, um nicht nur die vom Energieerzeugungselement erzeugte Energie wirksam auf die Flüssigkeit zu übertragen, sondern auch um eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr bzw. -versorgung zu erreichen. Aus gleichartigen Gründen sollte der Querschnitt der Verbindungsöffnung vorzugsweise nicht den doppelten Querschnitt des Haupt-Flüssigkeitskanals übersteigen, wobei noch mehr bevorzugt wird, daß er den einfachen Querschnitt dieses Flüssigkeitskanals nicht überschreitet, und es wird vor allem bevorzugt, daß er nicht größer ist als der Querschnitt der Ausstoßöffnung. Die Ausgestaltung und die Abmessungen des Hilfs-Flüssigkeits- sowie des Verbindungskanals können unter Berücksichtigung von Einschränkungen bezüglich der Herstellung und innerhalb eines Bereichs, der das Erreichen der Ziele, auf die die Erfindung gerichtet ist, in Beziehung zur Gestalt und Abmessung des Haupt-Flüssigkeitskanals ermöglicht, in geeigneter, zweckmäßiger Weise gewählt werden.
Eine spanende Bearbeitung, ein Schleifen oder Gießen, z.B.
Formpressen, sind oft nicht dazu imstande, eine hohe Düsendichte erreichen zu lassen sowie feine bauliche Ausführungen zu vewirklichen, und sie sind ein Hindernis für Massenproduktion sowie in bezug auf die Kosten. Die Verwendung eines lichtempfindlichen Materials jedoch, z.B. eines lichtempfindlichen Harzes oder Glases, für die Wandteile der Flüssigkeitskanäle bietet die Möglichkeit, feine bauliche Ausführungen mit einer zufriedenstellenden Präzision und ohne einen wesentlichen Einfluß auf die Produktivität zu erhalten.
Für den Erfindungsgegenstand können die meisten der üblicherweise auf dem Gebiet der Photolithographie bekannten lichtempfindlichen Zusammensetzungen verwendet werden, wobei als Beispiele zu nennen sind: p-Diazochinon, photopolymerisierbare Photopolymere unter Verwendung von z.B. einem Vinylmonomeren und einem Polymerisationsinitiator, Dimerphotopolymere unter Verwendung von z.B. Polyvinylzinnamat und einem Sensibilisator, eine Mischung eines o-Naphtachinondiazids und eines Phenolharzes vom Novolacktyp, Photopolymere des Polyäthertyps, die durch eine Kopolymerisation von beispielsweise 4-Glycidyläthylenoxid und Benzophenon oder Glycidylcalcon erhalten wurden, Kopolymere von N,N-Dimethylmethacrylamid z.B. mit Akrylamidbenzophenon, ungesättigte lichtempfindliche Polyesterharze, wie von Asahi Chemical Co. geliefertes APR, von Teijin Co. geliefertes Tevista oder von Kansei Paint Co. geliefertes Sonne, lichtempfindliche Harze auf der Basis von ungesättigten Urethanoligomeren, lichtempfindliche Zusammensetzungen, die aus einer Mischung eines difunktionellen Akrylmonomeren, eines Photopolymerisationsinitiators und eines Polymeren bestehen, Photolack des Chromattyps, nichtchromatische wasserlösliche Photolacke, Photolacke vom Polyvinylzinnamattyp, zyklische Kautschukazid-Photolacke u. dgl. Zusammensetzungen.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist für mehrere Haupt-Flüssigkeitskanäle ein Hilfs-Flüssigkeitskanal vorgesehen, jedoch ist es auch möglich, jeden Haupt-Flüssigkeitskanal mit einem Hilfs-Flüssigkeitskanal oder mehreren Hilfs-Flüssigkeitskanälen zu versehen, solange eine ausreichende Flüssigkeitsversorgung und eine zufriedenstellende Unterbindung eines Energieverlusts sichergestellt sind. Im Hinblick auf die Ergänzung der Flüssigkeit und eine erleichterte Herstellung sollte jedoch der Hilfs-Flüssigkeitskanal vorzugsweise mehrere Haupt-Flüssigkeitskanäle versorgen.
Eine weitere Ausführungsform eines Aufzeichnungskopfes gemäß der Erfindung ist in Fig. 5A im Längsschnitt und in Fig. 5B im Schnitt nach der Linie B-B in der Fig. 5A gezeigt. Mit Ausnahme des Düsenteils entspricht dieser Kopf dem herkömmlichen, in Fig. 1A dargestellten Aufzeichnungskopf. Bei dieser weiteren Ausführungsform sind wie bei den vorherigen Ausführungsformen Wandteile 104 in drei Lagen und eine Platte 105 auf ein Substrat 103, das elektrothermische Wandler 102 als Energieerzeuger trägt, geschichtet, so daß Haupt-Flüssigkeitskanäle 201, Hilfs-Flüssigkeitskanäle 202 und Verbindungskanäle 203 gebildet werden. Im Haupt-Flüssigkeits kanal 201 ist bei dieser Ausführungsform stromauf vom Wandler 102 ein Strömungswiderstandskörper 504 enthalten. Die durch eine Zufuhröffnung 108 dem Aufzeichnungskopf zugeführte Schreibflüssigkeit füllt die Flüssigkeitskammer 107, den Haupt- sowie Hilfs-Flüssigkeitskanal 201 bzw. 202 sowie den Verbindungskanal 203 und bildet an der Ausstoßöffnung 109 einen Meniskus. Die Schreibflüssigkeit wird aus der Ausstoßöffnung 109 im Ansprechen auf dem elektrothermischen, am Substrat 103 angebrachten Wandler 103 zugeführter elektrischer Energie in Form von fliegenden Tröpfchen gemäß dem oben erläuterten Mechanismus ausgestoßen. Nach dem Ausstoß der Flüssigkeit hat der Meniskus, der von der Ausstoßöffnung 109 erheblich zurückgewichen ist, das Bestreben, durch die Oberflächenspannung zur ursprünglichen Position zurückzukehren, jedoch hängt der Grad der Ergänzung der Schreibflüssigkeit in den Flüssigkeitskanal hinein vom Strömungswiderstand darin ab. Da der Frequenzgang des Flüssigkeitsausstoßes durch die Rückstellzeit des Meniskus bestimmt wird, ist es anzustreben, die Länge des Haupt-Flüssigkeitskanals 201 zu vermindern, um den Strömungswiderstand in diesem herabzusetzen und die Rückstell- oder Rückkehrzeit des Meniskus zu verkürzen. Ein solcher kürzerer Flüssigkeitskanal hat jedoch einen Abfall in der Ausstoßkraft für die Flüssigkeit zum Ergebnis, was auf das verminderte Verhältnis des Strömungswiderstandes zwischen der Ausstoßöffnung 109 sowie der Energieerzeugungskammer zum Strömungswiderstand zwischen der Energieerzeugungskammer sowie der Flüssigkeitskammer 107 zurückzuführen ist. Auch kann daraus eine gegenseitige Beeinträchtigung zwischen benachbarten Düsen resultieren.
Bei der in Rede stehenden Ausführungsform ist deshalb zwischen der Flüssigkeitskammer 107 und dem Wandler 102 im Haupt-Flüssigkeitskanal 201 noch ein Strömungswiderstandskörper 504 vorgesehen, der den Strömungswiderstand auf der Seite der Flüssigkeitskamemr 107 erhöht, um eine wirksame Aus stoßkraft an der Ausstoßöffnung 109 zu erhalten und auch die gegenseitige Beeinträchtigung zwischen benachbarten Düsen zu vermindern. Dieser Widerstandskörper 504 ist derart ausgestaltet, daß der Abwärtsströmung von der Flüssigkeitskammer 107 zum Haupt-Flüssigkeitskanal 201 ein niedriger Strömungswiderstand, der Aufwärtsströmung in der entgegengesetzten Richtung jedoch ein hoher Strömungswiderstand vermittelt wird, und bei der in Rede stehenden Ausführungsform ist dieser Körper 504 als ein dreieckiger Pfeiler ausgebildet. Der auf den Flüssigkeitsstrom von der Flüssigkeitskammer 107 zum Haupt-Flüssigkeitskanal 201 wirkende Strömungswiderstand wird folglich zwangsläufig höher als in dem Fall, da dieser Widerstandskörper nicht vorhanden ist. Bei dieser Ausführungsform wird deshalb die Schreibflüssigkeit kurz stromoberhalb der Ausstoßöffnung 109 durch den Verbindungskanal 203 sowie den Hilfs-Flüssigkeitskanal 202, der oberhalb des Haupt-Flüssigkeitskanals 201 angeordnet ist, ergänzt, womit der Gesamtströmungswiderstand für eine Flüssigkeitsergänzung vermindert, die Rückstellzeit des Meniskus verkürzt und der Frequenzgang im Ausstoßen der Schreibflüssigkeitströpfchen verbessert werden.
Selbst bei einer länger andauernden Pause tritt eine Erhöhung in der Viskosität der Schreibflüssigkeit im Strömungsweg auf Grund der Lösungsmittelverdampfung an der oder durch die Ausstoßöffnung 109 nur langsam ein, weil das Volumen der Schreibflüssigkeit in der Nachbarschaft der Ausstoßöffnung 109 größer ist als bei der herkömmlichen Konstruktion, was auf das Vorhandensein des Verbindungskanals 203 und des Hilfs-Flüssigkeitskanals 202 zurückzuführen ist. Zusätzlich kann der Aufzeichnungsvorgang nach einer längeren Pause ohne Schwierigkeiten sowie rasch wieder aufgenommen werden, weil die Flüssigkeitskammer 107, der Hilfs-Flüssigkeitskanal 202, der Verbindungskanal 203 und der Haupt-Flüssigkeitskanal 201 eine relativ kleine Schleife bilden, um die Flüssigkeitskonvektion in dieser Schleife anzuregen, so daß die Diffusion der Flüssigkeit (Tinte) von erhöhter Viskosität im Flüssigkeitskanal in die Flüssigkeitskammer 107 erleichtert wird.
Eine Herstellung des relativ komplizierten Kopfes mit einem zweilagigen Aufbau wie bei der vorliegenden Ausführungsform ist mit dem herkömmlichen Spanabtrag-, Schleif- oder Formgußverfahren schwierig gewesen, da das mit Beschränkungen in bezug auf das Erhalten einer hohen Düsendichte oder feiner Ausbildungen, auf Massenproduktion und Kosten verbunden ist, jedoch kann eine solch feine oder verfeinerte, komplizierte Ausbildung bzw. Kosntruktion präzis und ohne erhebliche Opfer in bezug auf die Massenproduktion verwirklicht werden, indem ein lichtempfindliches Material, wie lichtempfindliches Harz oder Glas, als der die Wandteile bildende Werkstoff verwendet wird und zur Ausbildung der Flüssigkeitskanäle ein photolithographisches Verfahren zur Anwendung kommt.
Die Fig. 6A zeigt einen schematischen Längssschnitt durch das Düsenteil einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, die Fig. 6B zeigt den Schnitt nach der Linie C-C in der Fig.
6A, wonach ein Substrat 103 mit einem elektrothermischen Wandlerelement 102 als Ausstoßenergieerzeuger wie bei den vorherigen Ausführungsformen versehen ist. Auf dem Substrat 103 sind in drei Lagen Wandteile 104 sowie eine Platte 105 aufgeschichtet, um Haupt- sowie Hilfs-Flüssigkeitskanäle 201 und 202 sowie Verbindungskanäle 203 zu bilden. Im Haupt-Flüssigkeitskanal 201 ist ein Strömungswiderstandskörper 504 vorgesehen, um einen Verlsut in der Ausstoßkraft für die Flüssigkeit zu unterbinden und die gegenseitige Beeinträchtigung unter den den Düsen herabzusetzen. Die Schreibflüssigkeit wird gemäß dem in der einschlägigen Technik üblichen und zu den vorherigen Ausführungsformen beschriebenen Prinzip ausgestoßen. Bei der in Rede stehenden Ausführungsform ist das Substrat 103 jedoch mit Öffnungen versehen und weitere Wandteile 104 wie auch eine weitere Platte 105 sind ebenfalls auf der anderen (unteren) Seite des Haupt-Flüssigkeitskanals 201 aufgeschichtet, um einen zweiten Hilfs-Flüssigkeitskanal zu bilden, so daß die Schreibflüssigkeit von der Flüssigkeitskammer 107 auch einer Stelle zwischen einer Ausstoßöffnung 109 und dem Wandler 102 über den Verbindungskanal 203, den Hilfs-Flüssigkeitskanal 202 und einen weiteren Verbindungskanal 203 zugeführt wird. Das Vorhandensein des zweiten Hilfs-Flüssigkeitskanals 202 vermindert den Gesamtströmungswiderstand in der Ergänzung oder dem Ersatz der Schreibflüssigkeit nach einem Ausstoßen, womit also die Rückstellzeit des Meniskus verkürzt und ferner der Frequenzgang im Ausstoß der Flüssigkeitströpfchen gegenüber dem vorherigen Ausführungsbeispiel gesteigert werden.
Auch kann wegen der zu den vorherigen Ausführungsformen erläuterten Gründe der Flüssigkeitsausstoß nach einer längeren Pause außerordentlich sicher und stabil erlangt werden.
Obwohl der erfindungsgemäße Kopf im Vergleich zu den herkömmlichen Köpfen etwas komplizierter ist, kann er relativ leicht mit zufriedenstellender Präzision und mit einem minimalen Kostenanstieg sowie ohne ein wesentliches Opfer in bezug auf eine Massenproduktion gefertigt werden, indem ein lichtempfindliches Material für die Wände der Flüssigkeitskanäle verwendet wird und einjphotolithographischer Prozeß zur Anwendung kommt.
Der Hilfs-Flüssigkeitskanal bei der Ausführungsform von Fig. 5 oder 6 ist an der gesamten oberen oder unteren Fläche des Haupt-Flüssigkeitskanals nach Art einer Verlängerung der Flüssigkeitskammer vorgesehen und weist keine zu den Haupt-Flüssigkeitskanälen gleichartigen Trennwände auf, d.h., der Hilfs-Flüssigkeitskanal enthält keine Trennung oder Scheidewand für jede einzelne Düse.
Der Strömungswiderstandskörper im Haupt-Flüssigkeitskanal muß nicht unbedingt die Gestalt eines dreieckigen Pfeilers wie bei den beschriebenen Ausführungsformen haben, sondern kann in irgendeiner Weise gestaltet und bemessen sein, die einen höheren Strömungswiderstand in stromaufwärtiger und einen niedrigeren Strömungswiderstand in stromabwärtiger Fließrichtung bietet.
Natürlich kann der Kopf der in Rede stehenden Ausführungsform aus denselben Materialien und nach dem gleichen Verfahren wie bei den vorherigen Ausführungsformen unter Weglassen des Strömungswiderstandskörpers gefertigt werden.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, wird gemäß der Erfindung ein Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf geschaffen, der eine Düsenanordnung von hoher Dichte hat, der zu einem Aufzeichnen mit hoher Geschwindigkeit bei einem zufriedenstellenden Frequenzgang und einer zufriedenstellenden Abbildungsqualität imstande ist und der sofort einen stabilen Auf zeichnungsvorgang ohne besondere Schritte sowie Tätigkeiten auch nach einer längeren Pause oder Unterbrechung beginnen kann. Die Verwendung von lichtempfindlichem Material, wie lichtempfindliches Harz oder Glas, als das die Flüssigkeitskanäle bildende oder abgrenzende Material erleichtert eine feine, genaue Ausbildung aller Bauteile und des gesamten Kopfes. Der einen stabilen, beständigen Aufzeichnungsvorgang mit einer hohen Abbildungsqualität ermöglichende Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf kann mit geringen Kosten in einem relativ einfachen, für eine Massenproduktion geeiqneten Verfahren gefertigt werden, wobei eine höhere Dichte in der Anordnung der Düsen und die Bildung von Flüssigkeitskanälen mit hoher Präzision erreicht werden.
Beispiele 1 bis 3 Ein Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf, wie er in Fig. 2 gezeigt und in der Tabelle 1 näher bezeichnet ist, wurde aus Bercrel 930, das ein von DuPont geliefertes lichtempfindliches Harz ist und als Material zur Ausbildung der Flüssigkeitskanäle verwendet wurde, gefertigt.
Der so hergestellte Kopf wurde an einem Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsgerät angebracht und Untersuchungen in bezug auf den Frequenzgang, um die Hochgeschwindigkeit-Druckleistung zu beurteilen, sowie in bezug auf die Sicherheit im Aufzeichnungsvorgang nach einer längeren Pause unterworfen.
Der Frequenzgang wurde durch Messen der maximalen Frequenz die ein stabiles Aufzeichnen zuläßt, bestimmt.
Die Sicherheit im Auf zeichnungsvorgang nach einer längeren Unterbrechung wurde durch Zählen der Anzahl der Impulse, die zur Wiedergewinnung des Flüssigkeitsausstoßes nach einer Pause von 12 h bei 10°C und 15% relativer Feuchtigkeit erforderlich waren, beurteilt.
Zu Vergleichszwecken wurde auch ein Auf zeichnungskopf mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau - mit Ausnahme der Hilfs-Flüssigkeits- sowie Verbindungskanäle - gefertigt (siehe Bezugsbeispiel 1) und an einem Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsgerät angebracht sowie beurteilt.
Die in der Tabelle 1 zusammengefaßten Ergebnisse zeigen für den Aufzeichnungskopf gemäß der Erfindung im Vergleich zu dem des Bezugsbeispiels einen höheren Frequenzgang und eine kleinere Anzahl von Impulsen vor dem Wiederbeginn des Ausstoßens.
Hieraus folgt klar, daß der Auf zeichnungskopf gemäß der Erfindung zu einem Aufzeichnen mit hoher Geschwindigkeit imstande ist und einen sicheren Auf zeichnungsvorgang nach einer längeren Unterbrechung gewährleistet.
Beispiel 4 Ein Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf mit dem in Fig.2 gezeigten Aufbau wurde mit Bercrel 930 - dem lichtempfindlichen Harz der Fa. DuPont - als Material zur Ausbildung der Flüssigkeitskanäle gefertigt.
Der fertige Auf zeichnungskopf wurde an einem Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsgerät angebracht und Untersuchungen in bezug auf den Frequenzgang zur Beurteilung der Hochgeschwindigkeit-Druckleistung sowie in bezug auf die Sicherheit eines Aufzeichnungsvorgangs nach einer längeren Unterbrechung unterzogen.
Der auf die obige Weise gefertigte Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf (Fig. 2) und ein weiterer Aufzeichnungskopf mit dem im Bezugsbeispiel 2 angegebenen Aufbau - jedoch ohne den Hilfs-Flüssigkeits- sowie Verbindungskanal - wurden jeweils an einem Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsgerät angebracht und in der gleichen Weise wie bei dem Beispiel 1 in bezug auf den Frequenzgang sowie die Sicherheit im Aufzeichnungsbetrieb nach einer längeren Pause untersucht.
Die in der Tabelle 1 zusammengefaßten Ergebnisse zeigen für den erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf im Vergleich zu demjenigen nach dem Bezugsbeispiel 2 einen höheren Frequenzgang und eine geringere Impulszahl für die Wiederaufnahme des Ausstoßes nach einer längeren Unterbrechung.
Hieraus folgt eindeutig, daß der Flüssigkeitsstrhal-Aufzeichnungskopf gemäß der Erfindung imstande ist, ein Aufzeichnen mit hoher Geschwindigkeit auszuführen, und - auch nach einer längeren Unterbrechung - einen sicheren Aufzeichnungsvorgang gewährleistet.
Beispiel 5 Ein Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf mit dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau wurde mit Bercrel 930 als Material für die Bildung der Flüssigkeitskanäle gefertigt.
Cieser Aufzeichnungskopf wurde an einem Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsgerät angebracht und Untersuchungen in bezug auf den Frequenzgang sowie auf die Sicherheit im Aufzeichnungsbetrieb nach einer längeren Pause in der zum Beispiel 1 gleichen Weise unterworfen.
Die in der Tabelle 1 zusammengestellten Ergebnisse zeigen für den erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf, daß er in der Lage ist, ein Aufzeichnen mit hoher Geschwindigkeit auszuführen, und daß er einen sicheren Aufzeichnungsbetrieb nach einer längeren Unterbrechung gewährleistet.
Beispiele 6 und 7 Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsköpfe der in Fig. 5 (Beispiel 6) und Fig. 6 (Beispiel 7) gezeigten Konstruktionen wurden unter Verwendung von Bercrel 930, dem von der Fa.
DuPont hergestellten lichtempfindlichen Harz, als Material für die Ausbildung des Haupt- sowie Hilfs-Flüssigkeitskanals und des Strömungswiderstandskörpers gefertigt. Ferner wurde ein Auf zeichnungskopf mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau (Bezugsbeispiel 3) in einem gleichartigen Verfahren hergestellt.
Die Tabelle 2 zeigt die Abmessungen der Aufzeichnungsköpfe nach den Beispielen 6 und 7 sowie nach dem Bezugsbeispiel 3.
Diese drei Auf zeichnungsköpfe wurden jeweils an Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsgeräten angebracht und in bezug auf den Frequenzgang, der für eine Druck leistung mit hoher Geschwindigkeit kennzeichnend ist, sowie in bezug auf die Sicherheit im Aufzeichnungsbetrieb nach einer längeren Pause untersucht.
Die Messung des Frequenzganges oder der maximalen, ein stabiles Aufzeichnen ermöglichenden Frequenz und die Messung der Anzahl der erforderlichen Impulse vor dem Wiedereinsetzen des Flüssigkeitsausstoßes nach einer Pause von 12 h wurden bei 100C und einer relativen Feuchtigkeit (rF) von 15% ausgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengestellt.
Bei den obigen Beispielen ist der Verbindungskanal in einem Bereich zwischen der Ausstoßöffnung und einer knapp außerhalb der Energieerzeugungskammer befindlichen Stelle, wie in Fig. 5 und gezeigt ist, angeordnet. Es hat sich erwiesen, daß ein noch höherer Frequenzgang als der bei den Beispielen 1 bis 5 erhalten werden kann, wenn der Verbindungskanal mit dem ersten Hilfs-Flüssigkeitskanal gerade an der Energieerzeugungskammer angeordnet ist. Tatsächlich lieferten den Beispielen 6 bzw. 7 entsprechende Aufzeichnungsköpfe Frequenzgänge von 10,4 und 11,7 kHz.

Tabelle 1 (Einheit: mm)

Haupt-Flüssigkeitskanal 1. Hilfsflüssigkeits- Verbindungskanal Zwischen 1. Hilfs- und

kanal Haupt-Flüssigkeitskanal

Gesamt- Abstand von Länge Breite Länge Gesamt- Breite Höne Länge Breite Höhe Ort Abstand

Ausgang der von

länge länge

Flüssigkeits- Energie- Flüssigkeits-

kammer zu erzeugungs- kammer

Energieer- kammer

zeugungs-

kammer

Beispiel 1 1,0 0,78 0,12 0,09 0,07 0,95 gesamte 0,07 0,04 0,07 0,07 zwischen Düse und 0,91

Breite Energieerzeuger

Beispiel 2 1,0 0,78 0,12 0,09 0,07 0,95 dito 0,07 0,04 0,07 0,07 oberhalb 0,82

Enengieerzeuger

Beispiel 3 1,0 0,78 0,12 0,09 0,07 0,95 dito 0,07 0,04 0,07 0,07 stromaut @es 0,04

Enengieerzeugers

Beispiel 4 2,0 0 1,78 0,09 0,07 1,95 dito 0,07 0,04 0,07 0,07 -

Beispiel 5 2,0 0 1,76 0,09 0,07 1,95 dito 0,07 0,04 0,07 0,07 -

Bezugs- 1,0 0,78 0,12 0,09 0,07 - - - - - - -

beispiel 1

Bezugs- 2,0 0 1,78 0,09 0,07 - - - - - - -

beispiel 2

2. Hilfsflüssigkeits- Verbindungskanäle Zwischen 2. Hilfs- und

kanal Haupt-Flüssigkeitskanal

Frequenzgang Anzahl der

Verbindungskanal an Verbindungskanal an (kHz) Impulse vor

Flüssigkeitskamer Ausstoßöffnung Ausstoß nach

Gesamt- Breite Höhe Form Durch- Höhe Länge Breite Höhe Unterbrechung

lange messer

Beispiel 1 - - - - - - - - - 10,8 1

Beispiel 2 - - - - - - - - - 7,9 1

Beispiel 3 - - - - - - - - - 7,0 1

Beispiel 4 - - - - - - - - - 5,6 0

Beispiel 5 2,2 gesamte 0,07 zylindrisch 0,1 0,8 0,04 0,07 0,8 9,4 0

Breite

Bezugs- - - - - - - - - - 3,2 1300

beispiel 1

Bezugs- - - - - - - - - - 1,4 2100

beispiel 2

Tabelle 2 (Einheit: mm)

Haupt-Flüssigkeitskanal Widerstandskörper

Gesamt- Abstand von Länge der Abstand von Ausgang

Ausgang Flüssig- Energieer- Länge Flüssigkeitskammer

länge

keitskammer zu zeugungs- Breite Höhe Gestalt einer zur Mitte des

Energieerzeugungs- kammer Dreieck- Widerstandskörpers

kammer seite

Beispiel 6 0,3 0,08 0,12 0,09 0,07 regelmäßiges 0,03 0,07

Dreieck

Beispiel 7 0,3 0,08 0,12 0,09 0,07 dito 0,03 0,07

Bezugs- 1,0 0,78 0,12 0,09 0,07 - - -

beispiel 3

1. Hilfsflüssig- Verbindungs- 2.Hilfsflüssig- Verbindungskanal an Verbindungskanal an

keitskanal kanal keitskanal

Flüssigkeitskammer Ausstoßöffnung

Gesamt-

Höhe Länge Breite Höhe Gesamt- Höhe Form Durch- Höhe Länge Breite Höhe

länge länge

messer

Beispiel 6 0,25 0,07 0,04 0,07 0,07 - - - - - - - -

Beispiel 7 0,25 0,07 0,04 0,07 0,07 0,5 0,7 Zylin- 0,1 0,4 0,004 0,07 0,4

drisch

Bezugs- - - - - - - - - - - - - -

beispiel 3

Tabelle 3

Frequenzgang Zahl der erforderlichen

Impulse vor Wiederausstoß

(kHz)

nach 12 h Pause bei

10°C und 15% rF

Beispiel 6 13,0 0

Beispiel 7 14,6 0

Bezugs- 3,2 1300

beispiel 3

- L e e r s e i t e -

Claims

Patentansprüche 1. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf mit einer Flüssigkeitsausstoßöffnung zum Ausstoßen einer Flüssigkeit und mit Flüssigkeitskanälen, die mit der Flüssigkeitsausstoßöffnung in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskanäle einen Haupt-Flüssigkeitskanal (201) sowie einen Hilfs-Flüssigkeitskanal (202) umfassen, daß der Haupt-Flüssigkeitskanal (201) mit einem Energieerzeugungselement (102, 301) ausgestattet ist, das auf der Länge des Haupt-Flüssigkeitskanals angeordnet ist und eine für den Flüssigkeitsausstoß verwertbare Energie erzeugt, und daß der Hilfs-Flüssigkeitskanal (202) mit dem Haupt-Flüssigkeitskanal (201) auf dessen stromabwärts gelegener Seite einschließlich des Ortes des Energieerzeugungselements in Verbindung steht.
2. Auf zeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupt- und der Hilfs-Flüssigkeitskanal (201, 202) unter Verwendung eines lichtempfindlichen Materials gebildet sind.
3. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Material ein lichtempfindliches Harz ist.
4. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Material ein lichtempfindliches Glas ist.
5. Auf zeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupt- sowie der Hilfs-Flüssigkeitskanal (201, 202) miteinander in einem Bereich des Haupt-Flüssigkeitskanals, der sich von dessen Ausstoßöffnung (109) zu dessen Energieerzeugungselement (102, 301) erstreckt, verbunden sind.
6. Auf zeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieerzeugungselement ein elektrothermisches Wandlerelement (102) ist.
7. Aufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieerzeugungselement ein elektromechanisches Wandlerelement (301) ist.
8. Auf zeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupt- sowie der Hilfs-Flüssigkeitskanal (201, 202) jeweils mit einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer (107) verbunden sind.
9. Auf zeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (101) eine Mehrzahl von Haupt-Flüssigkeitskanälen (201) umfaßt.
10. Auf zeichnungskopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß den mehreren Haupt-Flüssigkeitskanälen (201) der Hilfs-Flüssigkeitskanal (202) gemeinsam zur Verfügung steht.
11. Auf zeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Haupt-Flüssigkeitskanal (201) ein Strömungswiderstandskörper (504) vorhanden ist, der einem Aufwärtsfluß der Flüssigkeit einen höheren Widerstand und einem Abwärtsfluß der Flüssigkeit einen geringeren Widerstand entgegensetzt.
12. Auf zeichnungskopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupt- sowie der Hilfs-Flüssigkeitskanal (201,202) und der Strömungswiderstandskörper (504) unter Verwendung eines lichtempfindlichen Materials gebildet sind.
13. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Material ein lichtempfindliches Harz ist.
14. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Material ein lichtempfindliches Glas ist.
15. Auf zeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfs-Flüssigkeitskanal (202) oberhalb des Haupt-Flüssigkeitskanals (201) angeordnet ist.