DE4317944A1

DE4317944A1 - Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE4317944A1
Application number: DE4317944A
Authority: DE
Inventors: Masao Mitani
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2013-05-29
Also published as: DE4317944C2; US5710583A; JP3320825B2; JPH0671888A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckkopf für ein Bildaufzeichnungsgerät, insbesondere einen Druckkopf für ein Bildaufzeichnungsgerät, welches Wärmeenergie dazu einsetzt, Tropfen aus einer Aufzeichnungsflüssigkeit, beispielsweise Tinte, aus einer Öffnung auszuspritzen, um zur Aufzeichnung eines Bildes die Flüssigkeitstropfen auf ein Aufzeichnungsmedium hin auszustoßen.

In den japanischen Patentanmeldungen Kokai Nr. SHO-48-9622 und 52-51837 wurde ein Bildaufzeichnungsgerät mit einem thermisch gepulsten Tintenstrahl vorgeschlagen. Bei einem Druckkopf für ein derartiges Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät verdampft ein Wärmeimpuls schnell eine kleine Tintenmenge. Die durch die Ausdehnung der sich ergebenden Dampfblase hervorgerufene Kraft stößt einen Tintentropfen aus einer Öffnung aus. Dann bricht die Dampfblase zusammen und verschwindet. Das Anlegen eines weiteren thermischen Impulses wiederholt den Ausspritzvorgang.

Der Druckkopf für ein derartiges Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsgerät ist mit einem Heizwiderstand zur Erzeugung einer derartigen gepulsten Wärme versehen. In der japanischen Patentanmeldung Kokai Nr. 54-59936, bei einer Präsentation, bei der am 26. Februar 1992 stattfindenden Tagung für Hochtechnologie für dauerhafte Kopien, unterstützt von der japanischen Gesellschaft für Technologie Transfer, und in der Ausgabe des Hewlett-Packard-Journals vom August 1988 wurden ein Heizwiderstand vorgeschlagen, der einen Dünnfilmwiderstand aufweist, an welchen ein elektrischer Impuls angelegt wird, und welcher einen Wärmeimpuls erzeugt. Fig. 1 zeigt den Aufbau des konventionellen Heizwiderstands 200, der eine thermische Kondensatorschicht 211 aufweist, die auf einem (nicht gezeigten) Substrat vorgesehen ist, einen Dünnfilmwiderstand 213, der oberhalb der thermischen Kondensatorschicht 211 vorgesehen ist, einen Dünnfilmleiter 214, der sich über ein Teil der Oberfläche des Dünnfilmwiderstands 213 erstreckt, sowie eine Anti-Oxidationsschicht 215, die sowohl über dem Dünnfilmwiderstand 213 als auch über dem Dünnfilmleiter 214 vorgesehen ist. Weiterhin ist über der Anti-Oxidationsschicht 215 eine Anti-Kavitationsschicht 216 ausgebildet. Auf der Anti-Kavitationsschicht 216 kann eine zusätzliche Anti-Kavitationsschicht 217 vorgesehen sein.

Ein derartig komplizierter Aufbau ist hauptsächlich deswegen erforderlich, da konventionelle Dünnfilmwiderstände 213 die nachstehend angegebenen Schwierigkeiten aufweisen: Im Stand der Technik sind zahlreichere Materialien bekannt, beispielsweise TaAl und HfB₂, die üblicherweise als Dünnfilmwiderstand 213 verwendet werden. Diese Materialien weisen einen ausreichend hohen spezifischen Widerstand, eine hervorragende Wärmewiderstandsfähigkeit, und eine Impulswiderstandsfähigkeit auf. Allerdings ist es bekannt, daß alle diese Materialien sehr leicht ausbrennen, wenn sie in einer oxidierenden Atmosphäre erhitzt werden. Wenn diese Materialien erhitzt werden, während sie in die Tinte eingetaucht sind, werden sie daher einfach durch in der Tinte gelösten Sauerstoff oxidiert. Um den Dünnfilmwiderstand 213 gegen derartige chemische Angriffe zu schützen, ist die Anti-Oxidationsschicht 215, die beispielsweise aus SiO₂ oder Si₃N₄ besteht, in einer Schicht mit einer Dicke von mehreren Mikrometern über dem Dünnfilmwiderstand 213 vorgesehen.

Weiterhin ist bekannt, daß eine Schockwelle erzeugt wird, wenn eine von dem Heizwiderstand 200 erzeugte Dampfblase zusammenbricht. Die Schockwelle beaufschlagt daher die Anti-Oxidationsschicht 215, und in der Anti-Oxidationsschicht 215 erfolgt eine Erosion infolge der Kavitation, wodurch sich beispielsweise Spalte ergeben. Auf diese Weise erzeugte Spalte führen zu einem Kurzschluß des Dünnfilmwiderstands 213. Aus diesem Grunde sind die Anti-Kavitationsschichten 216 und 217 vorgesehen, um die Anti-Oxidationsschicht 215 gegenüber den erheblichen Hydraulikkräften zu schützen, die erzeugt werden, wenn die Dampfblase auf derartige Weise zusammenbricht. Die Anti-Kavitationsschicht 216 besteht im allgemeinen aus einer etwa 0,4 µm dicken Dünnfilmschicht aus Tantal.

Die voranstehend beschriebene Anti-Oxidationsschicht 215 und die Anti-Kavitationsschichten 216 und 217 bilden allerdings Quellen zahlreicher, nachstehend angegebener Probleme: Der Dünnfilmwiderstand 213 muß die Tinte durch diese Schutzschichten 215 und 217 hindurch aufheizen. Da die Schutz schichten eine hohe Gesamtwärmekapazität aufweisen, die um das 50- bis 100fache höher sein kann als die des Dünnfilmwiderstands 213 selbst, bilden sie zwischen dem Dünnfilmwiderstand 213 und der Tinte einen thermischen Puffer. Der thermische Puffer erhöht die Energie und Zeit, die zur Erhitzung der Tinte erforderlich sind, und daher muß der Heizwiderstand 200 mit einem gepulsten elektrischen Strom versorgt werden, der eine große Impulsbreite von etwa 5 bis 10 µs aufweist. Weiterhin erhöht der thermische Puffer die zum Abkühlen des Dünnfilmwiderstands 213 nach der Blasenausbildung erforderliche Zeit, und daher führt an der Oberfläche des Heizwiderstands 200 verbleibende Wärme zu einer ungewünschten, sekundären Erzeugung schwacher Blasen, welche eine stabile Tintenausspritzung stören sowie eine Erhöhung der Ausspritzfrequenz verhindern.

Der komplizierte Aufbau des konventionellen Heizwiderstands 200 führt daher zu einer Begrenzung der Tintenausspritzfrequenz eines Bildaufzeichnungsgerätes mit einem thermisch gepulsten Tintenstrahl.

Der Druckkopf für das thermisch gepulste Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsgerät weist mehrere Tintentropfengeneratoren auf, von denen jeder mit einem Tintenkanal versehen ist, der an seinem einen Ende mit einem gemeinsamen Tintenvorrat in Verbindung steht, und der an seinem anderen Ende mit einer Öffnung versehen ist, um einen Tintentropfen herauszuspritzen. Der voranstehend geschilderte Heizwiderstand 200 ist in dem Tintenkanal angeordnet. Im Betrieb sind der Tintenkanal und der Tintenvorrat mit Tinte gefüllt. Der Heizwiderstand 200 erzeugt einen Wärmeimpuls, der eine kleine Menge der Tinte verdampft, die auf dem Heizwiderstand angeordnet ist, so daß eine Dampfblase entsteht. Die durch die Ausdehnung der sich ergebenden Dampfblase erzeugte Kraft stößt einen Tintentropfen durch die Öffnung hinaus. Dann bricht die Dampfblase zusammen und verschwindet. Nachdem der Tintentropfen auf diese Weise abgeschossen wurde, zieht sich innerhalb der Öffnung der Tintenmeniskus tief zurück, infolge der mit dem abgeschossenen Tropfen verlorengegangenen Tinte. Der auf diese Weise verformte Meniskus erreicht dann wieder seinen Gleichgewichtszustand, infolge der Oberflächenspannung der Tinte, in Bezug auf die Wände des Tintenkanals, worauf der Tropfengenerator erneut mit der Tinte gefüllt wird. Dann erzeugt der Heizwiderstand wiederum Hitze für das nächste Ausspritzen der Tinte.

Bevor der Tropfengenerator das nächste Mal "gezündet" wird, muß daher der Meniskus in seine Ruhelage zurückgeführt werden, um den Impulsgenerator mit Tinte erneut zu füllen. Da allerdings bei dem konventionellen Tropfengenerator die Rückfüllung allein mit Hilfe der Oberflächenspannung der Tinte erfolgt, ist zur Rückfüllung des Tropfengenerators ein langer Zeitraum erforderlich. Diese lange Wartezeit stellt eine weitere Begrenzung für die Tintenausspritzfrequenz des thermisch gepulsten Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsgerätes dar.

In der japanischen Patentanmeldung Nr. SHO-62-240558 wurde das voranstehend geschilderte Problem bemerkt, welches den Meniskus betrifft, und es wurde ein Verfahren zur Erhöhung der Ausspritzfrequenz vorgeschlagen. Allerdings bestehen bei jenem Verfahren Probleme bezüglich einer Wechselwirkung ("Übersprechen") zwischen benachbarten Öffnungen.

Die vorliegende Erfindung wurde daher dazu entwickelt, die voranstehend beschriebenen Schwierigkeiten bei dem konventionellen, thermisch gepulsten Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsgerät auszuschalten, und daher besteht eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in der Bereitstellung eines Tintenkopfes für ein thermisch gepulstes Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsgerät, welches den Tintenausspritzvorgang mit hoher Frequenz wiederholen kann, und daher einen Hochgeschwindigkeits-Druckbetrieb erreichen kann, ohne daß zwischen benachbarten Öffnungen ein Übersprechen auftritt.

Gemäß einer Zielrichtung stellt die vorliegende Erfindung daher einen Heizwiderstand für den Druckkopf des thermisch gepulsten Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsgeräts zur Verfügung, welche einen derartig einfachen Aufbau aufweist, daß keine Schutzschicht vorgesehen ist, sondern nur ein Dünnfilmwiderstand vorhanden ist, um einen thermischen Impuls zu erzeugen, sowie ein Dünnfilmleiter, um dem Dünnfilmwiderstand einen elektrischen Impuls zuzuführen. Mit anderen Worten stellt die vorliegende Erfindung einen Aufzeichnungskopf, der ein Flüssigkeitströpfchen ausspritzt, zur Verfügung, um aus einer Öffnung eine Aufzeichnungsflüssigkeit auszuspritzen, die in eine Kammer eingefüllt ist, die mit der Öffnung in Verbindung steht, und zwar in Form eines Tropfens, um auf diese Weise den Tropfen auf ein Bildaufzeichnungsmedium aufzubringen und auf diesem ein Bild aufzuzeichnen, wobei der genannte, einen Flüssigkeitstropfen ausstoßende Aufzeichnungskopf aufweist: eine Wand, die eine Kammer ausbildet, welche mit Aufzeichnungsflüssigkeit gefüllt werden kann, wobei die Wand einen Abschnitt aufweist, der eine Öffnung ausbildet, die mit der Kammer in Verbindung steht; und einen Dünnfilmwiderstand, der auf einer Oberfläche der Wand vorgesehen ist, die der Kammer gegenüberliegt, so daß er sich in der Kammer befindet, wobei der Dünnfilmwiderstand eine Oberfläche aufweist, welche der Kammer gegenüberliegt, durch welche der Dünnfilmwiderstand der Aufzeichnungsflüssigkeit ausgesetzt werden kann, die in der Kammer enthalten ist, und der Dünnfilmwiderstand mit einem gepulsten elektrischen Strom versorgt wird, um impulsförmig Wärme zu erzeugen, so daß die Aufzeichnungsflüssigkeit direkt erhitzt wird, so daß hierdurch die Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Öffnung aus der Kammer in Form eines Tropfens nach außen ausgespritzt wird, auf eine Oberfläche eines Bildaufzeichnungsmediums aufgebracht wird, welches gegenüberliegend der Öffnung angeordnet ist. Der einen Flüssigkeitstropfen ausstoßende Druckkopf weist vorzugsweise darüber hinaus einen Dünnfilmleiter auf, der elektrisch an den Dünnfilmwiderstand angeschlossen ist, um an diesen den gepulsten elektrischen Strom anzulegen, wobei der Dünnfilmleiter so auf dem Dünnfilmwiderstand angeordnet ist, daß er eine Oberfläche aufweist, durch welche der Dünnfilmleiter der in der Kammer enthaltenen Aufzeichnungsflüssigkeit ausgesetzt ist, und der Dünnfilmleiter aus Nickel besteht.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat herausgefunden, daß ein gegenüber Oxidation beständiges Material wie beispielsweise eine Cr-Si-SiO-Legierung und eine Ta-Si-SiO-Legierung auch Kavitationswiderstandseigenschaften und Widerstandseigenschaften gegenüber einer galvanischen Korrosion aufweist, und daher besonders für den Dünnfilmwiderstand geeignet ist, welcher der Aufzeichnungsflüssigkeit ausgesetzt ist, beispielsweise wäßriger Tinte. Weiterhin hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, daß ein leitfähiges Material wie beispielsweise Nickel Widerstandseigenschaften gegen galvanische Korrosion aufweist, und daher besonders für den Dünnfilmleiter geeignet ist, der ebenfalls der Aufzeichnungsflüssigkeit ausgesetzt ist, etwa der wäßrigen Tinte.

Da bei der vorliegenden Erfindung die Schutzschichten bei dem Heizwiderstand weggefallen sind, und der Dünnfilmwiderstand direkt die Aufzeichnungsflüssigkeit, beispielweise Tinte, erhitzen kann, kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Heizwiderstand die Temperatur der Tinte innerhalb eines kurzen Zeitraums steuern. Der keine Schutzschicht aufweisende Heizwiderstand gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher eine hohe Tintenausspritzfrequenz erreichen.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der Erfindung hat der Erfinder herausgefunden, daß sich die Art und Weise, wie sich eine durch den Heizwiderstand erzeugte Dampfblase ausdehnt und zusammenbricht, abhängig von der Struktur des Tintenkanals variiert, welcher einen die Dampfblase umgebenden Raum festlegt. Weiterhin hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, daß in einem Tintenkanal, der einen asymmetrischen Raum aufweist, eine Dampfblase eine Tintenpumpwirkung erzeugt, so daß Tinte in einer einzigen Richtung vorgestoßen wird.

Im einzelnen veranlaßt die Dampfblase Tinte dazu, von einem größeren Raum in Richtung auf einen kleineren Raum in dem Tintenkanal zu fließen. Daher stellt die vorliegende Erfindung einen verbesserten Aufbau eines Tintenkanals zur Verfügung, so daß ein dynamischer Tintenfluß von dem Tintenvorrat in Richtung auf die Öffnung erzeugt wird, und hierdurch die Tintenausspritzfreqenz erhöht wird.

Mit anderen Worten stellt die vorliegende Erfindung einen Aufzeichnungskopf zur Verfügung, der einen Flüssigkeitstropfen ausspritzt, um aus einer Öffnung eine Aufzeichnungsflüssigkeit auszuspritzen, die in eine Kammer eingefüllt ist, die mit der Öffnung in Verbindung steht, und zwar in Form eines Tropfens, um hierdurch den Tropfen auf ein Bildaufzeichnungsmedium aufzubringen und auf diesem ein Bild aufzuzeichnen, wobei der Aufzeichnungskopf, der einen Flüssigkeitstropfen ausstößt, folgende Teile aufweist: eine einen Vorratsbehälter ausbildende Wand, um in diesem eine Aufzeichnungsflüssigkeit aufzubewahren, und einen Kanal, der mit der Aufzeichnungsflüssigkeit gefüllt wird, die von dem Vorratsbehälter zugeführt wird, wobei der Kanal ein stromaufwärtiges und stromabwärtiges Ende aufweist, der Kanal mit dem Vorratsbehälter an seinem stromaufwärtigen Ende in Verbindung steht, die Wand weiterhin eine Öffnung festlegt, die mit dem stromabwärtigen Ende des Kanals in Verbindung steht, der Kanal eine Kanalachse aufweist, entlang derer sich der Kanal von seinem stromaufwärtigen Ende zum stromabwärtigen Ende erstreckt, die Wand weiterhin eine Querschnittsfläche des Kanals entlang einer Ebene senkrecht zur Kanalachse festlegt, der Kanal einen Querschnittsflächen-Verteilungsteil aufweist, in welchem die Querschnittsfläche des Kanals entlang der Kanalachse in eine Richtung zum stromabwärtigen Ende hin verringert ist; und einen Heizwiderstand, der in dem Kanal an dem Querschnittsflächen-Verteilungsteil vorgesehen ist, wobei der Heizwiderstand mit einem gepulsten elektrischen Strom versorgt wird, um gepulste Wärme zu erzeugen, um so die in dem Kanal enthaltene Aufzeichnungsflüssigkeit zu erhitzen, um auf diese Weise zu bewirken, daß die Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Öffnung aus der Kammer nach außen ausgestoßen wird, in Form eines Tropfens, und auf eine Oberfläche eines Bildaufzeichnungsmediums aufgebracht wird, welches gegenüberliegend der Öffnung angeordnet ist, so daß auf diese Weise die Aufzeichnungsflüssigkeit entlang der Kanalachse in eine Richtung von dem stromaufwärtigen Ende zum stromabwärtigen Ende fließen kann.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung stellt die vorliegende Erfindung ein weiteres Verfahren zur Erhöhung der Tintenausspritzfrequenz des thermisch gepulsten Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsgerätes zur Verfügung. Bei diesem Verfahren ist der Druckkopf nicht nur mit einem Heizwiderstand versehen (einem Ausspritz-Heizwiderstand), der zum Ausspritzen eines Tintentropfens durch die Öffnung verwendet wird, sondern auch mit einem Heizwiderstand (Zufuhr-Heizwiderstand), der für die Zufuhr von Tinte von dem Vorratsbehälter zum Tintenkanal verwendet wird, um auf diese Weise schnell den Tintenkanal erneut zu füllen, nachdem ein Tintentropfen durch die Öffnung ausgespritzt wurde. Der Zufuhr-Heizwiderstand ist vorzugsweise in dem voranstehend erwähnten asymmetrischen Raum angeordnet, der in dem Tintenkanal vorgesehen ist.

Mit anderen Worten stellt die vorliegende Erfindung einen Aufzeichnungskopf, welcher einen Flüssigkeitstropfen ausspritzt, zur Verfügung, um aus einer Öffnung eine Aufzeichnungsflüssigkeit auszustoßen, die in eine Kammer eingefüllt ist, die mit der Öffnung in Verbindung steht, und zwar in Form eines Tropfens, um auf diese Weise den Tropfen auf ein Bildaufzeichnungsmedium aufzubringen und auf diesem ein Bild aufzuzeichnen, wobei der Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen eines Flüssigkeitstropfens aufweist: eine Wand, die einen Vorratsbehälter definiert, in welchem eine Aufzeichnungsflüssigkeit gespeichert ist, sowie einen Kanal, der mit der Aufzeichnungsflüssigkeit gefüllt werden soll, die von dem Vorratsbehälter zugeführt wird, wobei der Kanal ein stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende aufweist, mit dem Vorratsbehälter an seinem stromaufwärtigen Ende in Verbindung steht, die Wand weiterhin eine Öffnung definiert, die mit dem stromabwärtigen Ende des Kanals in Verbindung steht, der Kanal eine Kanalachse aufweist, entlang derer die Aufzeichnungsflüssigkeit in einer Flußrichtung von dem stromaufwärtigen Ende zum stromabwärtigen Ende fließen kann, einen Ausstoß-Heizwiderstand, der in dem Kanal an einem Ort in der Nähe des stromabwärtigen Endes vorgesehen ist, wobei der Ausstoß-Heizwiderstand mit einem gepulsten elektrischen Strom versorgt wird, um impulsförmige Wärme zu erzeugen, um so die dort befindliche Aufzeichnungsflüssigkeit zu erhitzen, so daß die Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Öffnung aus der Kammer nach außen ausgespritzt werden kann, in Form eines Tropfens, und auf eine Oberfläche eines Bildaufzeichnungsmediums aufgebracht werden kann, welches gegenüberliegend der Öffnung angeordnet ist; und einen Zufuhr-Heizwiderstand, der in den Kanal an einer stromaufwärtigen Seite des Ausstoß-Heizwiderstands in der Flußrichtung angeordnet ist, wobei der Versorgungs-Heizwiderstand mit einem gepulsten elektrischen Strom versorgt wird, um gepulste Wärme zu erzeugen, um so die auf ihm angeordnete Aufzeichnungsflüssigkeit zu erhitzen, so daß die Aufzeichnungsflüssigkeit entlang der Kanalachse in der Flußrichtung fließen kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht eines konventionellen Heizwiderstands;

Fig. 2A eine Aufsicht auf einen Heizwiderstand gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2B eine seitliche Schnittansicht des Heizwiderstands von Fig. 2A entlang einer Linie IIB-IIB;

Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht einer Abänderung des in den Fig. 2A und 2B gezeigten Heizwiderstands;

Fig. 4 eine schematische seitliche Schnittansicht eines Druckkopfes des senkrechten Typs, welcher mit dem in den Fig. 2A und 2B gezeigten Heizwiderstand versehen ist;

Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht des Druckkopfes des senkrechten Typs gemäß Fig. 4, entlang einer Linie V-V;

Fig. 6 eine Perspektivansicht einer Versuchsplatte, die bei der Bewertung der Eigenschaften bezüglich der galvanischen Korrosionsfestigkeit von Dünnfilm-Leitermaterialien verwendet wird;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Eigenschaften bezüglich galvanischer Korrosionsfestigkeit verschiedener Metallfilme;

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Eigenschaften bezüglich einer galvanischen Korrosionsfestigkeit eines Nickel-Dünnfilmleiters;

Fig. 9 eine graphische Darstellung von Ergebnissen abgestufter Belastungsversuche zur Bewertung des Heizwiderstands, der in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist;

Fig. 10 eine schematische seitliche Schnittansicht eines Druckkopfs des Paralleltyps, welcher mit den in den Fig. 2A und 2B gezeigten Heizwiderstand versehen ist;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht des in Fig. 10 gezeigten Druckkopfes entlang einer Linie XI-XI;

Fig. 12 eine seitliche Schnittansicht einer weiteren geänderten Ausführungsform des in den Fig. 2A und 2B gezeigten Heizwiderstands;

Fig. 13 eine Aufsicht einer weiteren geänderten Ausführungsform des Heizwiderstands der Fig. 2A und 2B, welcher eine asymmetrisch geformte Heizfläche aufweist;

Fig. 14 eine Aufsicht einer weiteren geänderten Ausführungsform des Heizwiderstands von Fig. 2A und 2B, welcher einen anderen, asymmetrisch geformten Heizbereich aufweist;

Fig. 15 eine Aufsicht des in Fig. 13 gezeigten, asymmetrisch geformten Heizwiderstands, der durch Hinzufügung von Anti-Korrosionsfilmen abgeändert wurde;

Fig. 16A eine Aufsicht auf den in Fig. 13 gezeigten, asymmetrisch geformten Heizwiderstand, der durch Hinzufügung organischer Dünnfilme des Polyimidtyps modifiziert wurde;

Fig. 16B eine seitliche Querschnittsansicht des Heizwiderstands von Fig. 16A entlang einer Linie XIVB-XIVB;

Fig. 17A bis 17D die Ausdehnung und das Zusammenfallen thermisch erzeugter Blasen in unterschiedlichen Umgebungen, wobei jede Figur einen oberen Abschnitt aufweist, der eine Aufsicht der Blase zeigt, und einen unteren Abschnitt, der eine Seitenansicht der Blase zeigt, wobei:

Fig. 17A die Art und Weise zeigt, in welcher die Blase expandiert, wenn der Expansion kein Hindernis entgegensteht,

Fig. 17B die Art und Weise zeigt, wie sich die Blase ausdehnt, wenn eine Decke vorgesehen ist, um die Ausbreitung zu behindern,

Fig. 17C die Art und Weise zeigt, wie sich die Blase ausdehnt, und wie sie zusammenbricht, so daß sie verschwindet, wenn eine Decke und zwei Querseitenwände vorgesehen sind, um die Expansion zu behindern, und

Fig. 17D die Art und Weise zeigt, in welcher die Blase expandiert und zusammenbricht, so daß sie verschwindet, in einem asymmetrisch geformten Raum;

Fig. 18 eine seitliche Schnittansicht eines Druckkopfes des Paralleltyps gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 19 eine Querschnittsansicht des in Fig. 18 gezeigten Druckkopfes entlang einer Linie XIV-XIV;

Fig. 20A bis 20D eine schematische Darstellung der Art und Weise, wie eine Blase expandiert und zusammenfällt, und ein Tintentropfen ausgestoßen wird, in einem Tropfengenerator;

Fig. 21 eine seitliche Schnittansicht eines Druckkopfes des Paralleltyps gemäß einem Beispiel für eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 22 eine Querschnittsansicht des in Fig. 21 gezeigten Druckkopfes entlang einer Linie XXII-XXII;

Fig. 23A bis 23D eine schematische Darstellung der Art und Weise, wie Blasen,expandieren und zusammenbrechen, und eine Tintentropfen ausgestoßen wird, bei dem in den Fig. 21 und 22 gezeigten Druckkopf;

Fig. 24 eine seitliche Schnittansicht eines Druckkopfes des Paralleltyps gemäß einem weiteren Beispiel für die dritte bevorzugte Ausführungsform;

Fig. 25 eine Querschnittsansicht des in Fig. 24 gezeigten Druckkopfes entlang einer Linie XXV-XXV;

Fig. 26 eine seitliche Schnittansicht eines Druckkopfes des Paralleltyps gemäß einem weiteren Beispiel für die dritte bevorzugte Ausführungsform;

Fig. 27 eine Querschnittsansicht des in Fig. 26 gezeigten Druckkopfes entlang einer Linie XXVII-XXVII;

Fig. 28 eine Querschnittsansicht einer Abänderung des Druckkopfes der Fig. 26 und 27;

Fig. 29 eine seitliche Schnittansicht eines Druckkopfes des senkrechten Typs gemäß einem weiteren Beispiel für die dritte bevorzugte Ausführungsform; und

Fig. 30 eine Querschnittsansicht des in Fig. 29 gezeigten Druckkopfes entlang einer Linie XXX-XXX.

In den Zeichnungen werden die gleichen oder ähnliche Teile oder Bauteile durch die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen bezeichnet.

Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 16 beschrieben.

Die erste Ausführungsform stellt einen Heizwiderstand 100, der keine Schutzschicht aufweist, für einen Druckkopf eines thermisch gepulsten Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsgeräts zur Verfügung.

Wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist, weist der Heizwiderstand 100 auf: einen Dünnfilmwiderstand 3 in rechteckiger Form, der aus einer Cr-Si-SiO-Legierung besteht; und ein Paar von Leitern (Elektroden) 4 und 4′, die jeweils als Dünnfilm in rechteckiger Form ausgebildet sind, und über dem Dünnfilmwiderstand 3 so angeordnet sind, daß dazwischen eine Lücke vorliegt, so daß der Dünnfilmwiderstand 3 in seinem Bereich 103 mit annähernd quadratischer Form freiliegt. Bei einem derartigen Aufbau sind die Elektroden 4 und 4′ über dem rechteckförmigen Bereich 103 des Dünnfilmwiderstands 3 verbunden. Die Elektroden 4 und 4′ sind an eine elektrische Energiequelle (nicht gezeigt) angeschlossen, so daß eine Reihenschaltung gebildet wird. Bei einem derartigen Aufbau versorgt die Energiequelle den quadratischen Bereich 103 des Dünnfilmwiderstands 3 mit einem gepulsten elektrischen Strom über die Elektroden 4 und 4′, so daß der quadratische Bereich 103 impulsförmig Wärme erzeugt. Der quadratische Bereich 103 wird nachstehend als ein "Heizbereich" bezeichnet.

Der Erfinder stellte den Heizwiderstand 100 auf folgende Weise her: Eine Widerstands-Dünnfilmschicht aus einer Cr-Si-SiO-Legierung mit einer Dicke von annähernd 7000 nm (700 A) wurde zuerst über einem Glassubstrat 1 ausgebildet, welches aus Borsilikatglas besteht (Pyrex, Warenzeichen). Dann wurde eine etwa 20 000 nm (2000 A) starke Nickel-Dünnfilmschicht über der Widerstands-Dünnfilmschicht aus der Cr-Si-SiO-Legierung abgelagert. Dann wurde ein Photoätzvorgang zum Ätzen der Ni-Schicht zur Ausbildung der Elektroden 4 und 4′ durchgeführt, so daß die Widerstands-Dünnfilmschicht in ihrem quadratischen Bereich in einer Fläche von 40×40 µm freigelegt wurde. Ein weiterer Photoätzvorgang erfolgte, um die Widerstands-Dünnfilmschicht aus der Cr-Si-SiO-Legierung in eine rechteckige Form 3 zu bringen, unter Verwendung einer Ätzlösung aus Salpetersäure, gemischt mit Flußsäure.

Es wird darauf hingewiesen, daß zum Schutz des Glassubstrats 1 gegenüber der Ätzlösung aus einer Mischung von Salpetersäure und Flußsäure während des Ätzvorganges für den Dünnfilmwiderstand 3 eine thermische Oxidationsschicht 2 aus Ta₂O₅ mit einer Dicke von annähernd 15 000 nm (1500 A) auf dem Glassubstrat 1 vor der Ätzung ausgebildet werden kann, wie in Fig. 3 gezeigt.

Wenn der Heizwiderstand 100 mit dem voranstehend beschriebene Aufbau in dem Druckkopf vorgesehen ist, so ist der Heizwiderstand 100 auf dem Glassubstrat 1 ausgebildet, welches als Bodenwand eines Tintenkanals jedes Tropfengenerators dient. Wenn der Tintenkanal mit Tinte gefüllt ist, sind daher der Heizbereich 103 des Dünnfilmwiderstands 3 sowie die Elektroden 4 und 4′ der Tinte ausgesetzt. Die Elektrode 4 dient als einzelne Elektrode, die so betätigt wird, daß selektiv der gepulste elektrische Strom an den entsprechenden Dünnfilmwiderstand 3 angelegt wird, um hierdurch selektiv durch den Heizbereich 103 des Widerstands impulsförmig Wärme zu erzeugen. Andererseits dient die andere Elektrode 4′ als gemeinsame Elektrode für die Heizwiderstände sämtlicher Tropfengeneratoren, die in dem Druckkopf vorgesehen sind.

Ein Beispiel für einen Druckkopf, der mit dem voranstehend beschriebene Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben. Der Druckkopf ist mit einem gemeinsamen Tintenvorratsbehälter oder Tank 9 und mehreren Tropfengeneratoren 101 versehen, die auf die in Fig. 5 gezeigte Weise ausgerichtet sind. Jeder Tropfengenerator 101 weist einen Tintenkanal 8 auf, der an seinem einen Ende mit dem Tintenvorratsbehälter 9 in Verbindung steht, und der an seinem anderen Ende eine Öffnung 7 aufweist, zum Ausstoßen eines Tintentropfens. Der Druckkopf bei diesem Beispiel der Erfindung ist so ausgebildet, daß sich die Öffnung 7 senkrecht zum Tintenkanal 8 erstreckt (und wird nachstehend als Druckkopf des "senkrechten Typs" bezeichnet). Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Heizwiderstand 100 auf einem Glassubstrat 1 in einer solchen Position vorgesehen, daß hierdurch eine Bodenwand des Tintenkanals 8 jedes Tropfengenerators 101 zur Verfügung gestellt wird. Der Heizwiderstand 100 ist in dem Tintenkanal 8 an einem derartigen Ort angeordnet, daß der Heizbereich 103 des Dünnfilmwiderstands 3 der Öffnung 7 gegenüberliegt. Daher erstreckt sich die Öffnung 7 senkrecht zur Oberfläche des Heizbereiches 103. Die in den jeweiligen Tropfengeneratoren 101 vorgesehenen, gemeinsamen Elektroden 4′ sind miteinander verbunden, um eine gemeinsame Elektrode auszubilden, wie in Fig. 5 gezeigt.

Im Betrieb wird der Tintenkanal 8 mit Tinte gefüllt, die von dem Tintenvorratsbehälter 9 geliefert wird, so daß auch die Öffnung 7 mit Tinte gefüllt ist. Wird ein elektrischer Impuls an den Dünnfilmwiderstand 3 angelegt, so erhitzt sich der Heizbereich 103 impulsförmig. Eine kleine Menge an Tinte, die sich in dem Heizbereich 103 befindet, wird durch den thermischen Impuls zu einer Dampfblase verdampft. Die Dampfblase dehnt sich aus, und die Kraft der sich ausdehnenden Dampfblase in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Heizbereiches 103 spritzt Tinte durch die Öffnung in Richtung auf ein Bildaufzeichnungsmedium (nicht gezeigt) aus, welches vor der Öffnung angeordnet ist.

Nachstehend werden im einzelnen die Gründe dafür beschrieben, warum die vorliegende Erfindung den Dünnfilmwiderstand 3 aus einer Cr-Si-SiO-Legierung sowie die Ni-Dünnfilmleiter 4 und 4′ dazu verwendet, den Heizwiderstand 100 auszubilden, der keine Schutzschicht aufweist.

Die hervorragenden Anti-Oxidationseigenschaften des Dünnfilmwiderstands aus einer Cr-Si-SiO-Legierung wurden bei der "Electronics Components Conference", 1982, San Diego beschrieben sowie in der japanischen Patentanmeldung Kokai, Nr. SHO-58-84401. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung bemerkte diese Eigenschaften des Dünnfilmwiderstands aus der Cr-Si-SiO-Legierung und fand heraus, daß der Dünnfilmwiderstand aus der Cr-Si-SiO-Legierung gute Eigenschaften in bezug auf eine Widerstandsfähigkeit gegen galvanische Korrosion und Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation aufweist, wenn er so betrieben wird, daß er in eine Tinte auf Wassergrundlage eingetaucht ist, und daher als Heizwiderstand ohne eine Schutzschicht für ein thermisch gepulstes Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsgerät geeignet ist.

Um den Heizwiderstand, der keine Schutzschicht aufweist, auszubilden, mußte daher der Erfinder der vorliegenden Erfindung darüber hinaus einen Dünnfilmleiter entwickeln, der ausreichende Eigenschaften bezüglich einer Widerstandsfähigkeit gegen galvanische Korrosion und Kavitation aufweist, wenn er so betrieben wird, daß er in eine Tinte auf Wassergrundlage eingetaucht ist, und daher mit der Cr-Si-SiO-Legierung kombiniert werden kann, um auf diese Weise den Heizwiderstand herzustellen, der keine Schutzschicht aufweist.

Zur Entwicklung eines derartigen Leiters führte der Erfinder der vorliegenden Erfindung die nachstehend angegebene Versuchsreihe durch, um die Empfindlichkeit bezüglich galvanischer Korrosion für verschiedene leitfähige Materialien zu vergleichen, nämlich Nickel, Tantal, Wolfram, Molybdän, Aluminium und Chrom. Es wurde daher zuerst eine Versuchsplatte, die in Fig. 6 dargestellt ist, für jedes Metall so hergestellt, daß ein entsprechender metallischer Dünnfilm einer Dicke von annähernd 10 000 nm (1000 A) auf einer Glasplatte hergestellt wurde. Der Metall-Dünnfilm wurde mit einer Nut oder Ausnehmung versehen, so daß zwei Abschnitte ausgebildet wurden, und zwischen den beiden Abschnitten ein Isolierabstand von annähernd 10 µm hergestellt wurde. Um die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und dem Ausmaß der galvanischen Korrosion für jedes Metall zu untersuchen, wurde jede Versuchsplatte getrennt in Wasser eingetaucht, und es wurden unterschiedliche Werte einer Gleichspannung zwischen den beiden Abschnitten jeder Metallplatte durch die Isolationsentfernungsnut angelegt. Jeder der verschiedenen Werte der Gleichspannung wurde eine Minute lang angelegt. Da sowohl Wasser als auch übliche Tinten auf Wasserbasis eine neutralen pH-Wert von 7,0 aufweisen, würden sich dieselben Ergebnisse bei diesen Versuchen ergeben, wenn diese mit Tinte auf Wasserbasis durchgeführt würden.

Die Versuchsergebnisse von Fig. 7 zeigen, daß Nickel und Tantal die größte Widerstandsfähigkeit gegenüber galvanischer Korrosion zeigten. Als nächstes kamen Wolfram, Molybdän, Aluminium und Chrom, und zwar in dieser Reihenfolge. Hierbei ist zu beachten, daß Tantal nicht durch einen Naßätzvorgang auf einem Dünnfilmwiderstand aus einer Cr-Si-Sio-Legierung abgelagert, werden kann, wogegen dies für Nickel möglich ist. Darüber hinaus ist das Aufbringen von Nickel technisch einfach. Daher ist Nickel gegenüber Tantal als Dünnfilmleiter für den Heizwiderstand vorzuziehen. Daher hat sich Nickel als das am besten geeignete Material für den Dünnfilmleiter des Heizwiderstands herausgestellt.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung führte dann Versuche durch, um die Widerstandseigenschaften gegenüber einer galvanischen Korrosion eines Nickel-Dünnfilmleiters zu bestätigen. Der Erfinder tauchte die Versuchsplatte aus Nickel, die in Fig. 6 gezeigt ist, in Wasser ein und legte unterschiedliche Versuchsspannungen an die Versuchsplatte an. Die Versuchsergebnisse von Fig. 8 zeigen, daß der Nickel-Dünnfilmleiter praktisch keine galvanische Korrosion zeigte, selbst nach einer dauernden Anlegung von 20 Volt/10 µm über 20 bis 30 Minuten.

Dann stellte der Erfinder der vorliegenden Erfindung den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Druckkopf unter Verwendung des voranstehend beschriebenen Heizwiderstands 100 von Fig. 2 her. Daraufhin untersuchte der Erfinder die Bildaufzeichnungsfähigkeiten des Druckkopfes. Wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird, stellte der Druckkopf eine Aufzeichnung klarer Bilder zur Verfügung, unter Einsatz des Verfahrens "Tropfen auf Anforderung" ("Drop on Demand"), wenn ein elektrischer Impuls mit einer Impulsbreite von 1 µs und einer Leistung von 0,5-1 W/Punkt an den Heizwiderstand 100 angelegt wurde. Mit anderen Worten wurden die optimalen Impulstreiberbedingungen für den Heizwiderstand 100 so bestimmt, daß der elektrische Impuls mit einer Impulsbreite von 1 µs und einer Leistung von 0,5-1 W/Punkt an den Heizwiderstand angelegt wurde. Da der Widerstandswert des Dünnfilmwiderstands 3 aus der Cr-Si-SiO-Legierung annähernd 2000 Ohm betrug, läßt sich die Spannung, die bei jedem Impuls zwischen die Nickel-Dünnfilmleiter 4 und 4′ angelegt werden muß, zu 32 bis 45 Volt berechnen. Da die Länge des Heizbereiches 103 des Dünnfilmwiderstands 3 aus der Cr-Si-SiO-Legierung, welche die Entfernung zwischen den Leitern 4 und 4′ bestimmt, annähernd 40 µm betrug, läßt sich die Impulsspannung, die zwischen die Nickel-Dünnfilmleiter pro 10 µm angelegt werden muß, zu 8 bis 12 Volt/10 µm berechnen. Wenn eine Milliarde Impulse an den Heizwiderstand 100 angelegt wurden, so läßt sich die Gesamtzeitdauer, während derer die elektrische Spannung zwischen die Leiter 4 und 4′ angelegt ist, zu 17 Minuten berechnen (1 µs mal eine Milliarde Impulse = 17 Minuten). Unter Berücksichtigung der voranstehend genannten Erwägungen zeigen die Versuchsergebnisse von Fig. 8, daß der Nickel-Dünnfilmleiter einer galvanischen Korrosion widerstehen kann, die beinahe drei mal höher ist bei der angelegten Spannung (also beinahe 10 mal höher ist bei der angelegten Energie), als unter den optimalen Bedingungen für thermische Impulse erforderlich ist.

Dann stellte der Erfinder der vorliegenden Erfindung zwei Heizwiderstände 100 her, von denen jeder den Dünnfilmwiderstand 3 aus der Cr-Si-SiO-Legierung und die annähernd 20 000 nm (2000 A) dicken Nickel-Dünnfilmleiter 4 und 4′ aufwies. Der Erfinder führte mit den beiden Heizwiderständen 100 zwei Reihen von abgestuften Belastungsversuchen (SST) durch. Im einzelnen tauchte der Erfinder einen Heizwiderstand 100 in Wasser ein und versorgte den Heizwiderstand mit zunehmender Leistung, bis er versagte. Entsprechend ordnete der Erfinder den anderen Heizwiderstand 100 in Luft an und versorgte den Heizwiderstand mit zunehmender Leistung, bis er versagte. Die Versuchsergebnisse von Fig. 9 zeigen, daß der Heizwiderstand 100 bei erheblich geringeren Energien versagte, wenn er sich in Wasser befand, als wenn er sich in Luft befand (also bei einem Verhältnis von 1 : 2,5). Dies zeigt, daß beim Eintauchen in Wasser der Heizwiderstand 100 hauptsächlich infolge von Kavitation versagt. Allerdings wird darauf hingewiesen, daß Kavitation den Heizwiderstand bei etwa 10W/Punkt zerstört, und dies ist 10 bis 20 mal höher als die voranstehend angegebene, tatsächliche Antriebsleistung von 0,5 bis 1W/Punkt für den erforderlichen Treiberimpuls. Dies zeigt deutlich, daß wie vorhergesagt der Heizwiderstand 100, der aus dem Dünnfilmwiderstand 3 aus der Cr-Si-SiO-Legierung, sowie aus den Nickel-Dünnfilmleitern 4, 4′ besteht, ausreichende Kavitationswiderstandseigenschaften aufweist.

Der Erfinder tauchte den Heizwiderstand 100 in Wasser ein und führte ihm eine Milliarde mal elektrische Impulse einer Impulsbreite von 1 µs mit einer hohen Leistung von 2W/Punkt zu. Es ließ sich keine Änderung des Widerstandswertes des Heizwiderstands feststellen. Daher wird erwartet, daß der Heizwiderstand 100 eine ausreichend lange Lebensdauer aufweist. Mit anderen Worten weist der Heizwiderstand 100, der aus dem Dünnfilmwiderstand 3 aus der Cr-Si-SiO-Legierung und den Nickel-Dünnfilmleitern 4, 4′ aufgebaut ist, wie vorausgesagt ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen galvanische Korrosion auf, so daß er eine lange Lebensdauer erreicht.

Wie bereits erwähnt, untersuchte der Erfinder die Bildaufzeichnungsleistung des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Druckkopfes, der mit dem Heizwiderstand 100 versehen ist. Als Vergleichsbeispiele untersuchte der Erfinder die Bildaufzeichnungsleistungen zweier Arten konventioneller Druckköpfe A und B, die beide jeweils mit den konventionellen Heizwiderständen 200 versehen sind. Im einzelnen war der Druckkopf A mit einem derartigen konventionellen Heizwiderstand 200 versehen, der die drei in Fig. 1 gezeigten Schutzschichten 215, 216, 217 aufwies. Der Druckkopf B war mit einem derartigen konventionellen Heizwiderstand 200 versehen, der die zwei Schutzschichten 215 und 216 aufwies. Der Druckkopf B war vom senkrechten Typ, bei welchem sich die Öffnung senkrecht zum Tintenkanal erstreckt. Der Druckkopf A war ein solcher Typ, bei welchem die Öffnung und der Tintenkanal axial ausgerichtet sind (und der nachstehend als Druckkopf des "Paralleltyps" bezeichnet wird). Wie aus den in der nachstehend gezeigten Tabelle 1 angegebenen Versuchsergebnissen hervorgeht, zeigte der Druckkopf gemäß der vorliegenden Erfindung eine Bildaufzeichnungsleistung, die erheblich besser war als die der beiden konventionellen Druckköpfe A und B.

Tabelle 1

Wie aus der Tabelle 1 hervorgeht, erreicht der keine Schutzschicht aufweisende Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ausstoßfrequenz, die 25% bis 60% höher ist als bei den konventionellen Heizwiderständen 200, und zwar aus den nachstehend angegebenen Gründen: Bei dem Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ist der durch die Schutzschichten hervorgerufene thermische Puffer ausgeschaltet. Bei einem derartigen Aufbau reicht nur ein extrem kurzer thermischer Impuls von 1 µs aus, um die Tinte zu verdampfen. Darüber hinaus erreicht der Meniskus der Tinte seinen Gleichgewichtszustand schneller, da die Oberfläche des Heizwiderstandes 100 bis auf eine ausreichend niedrige Temperatur abkühlen kann, bis die Blase zusammengebrochen ist, und daher eine unerwünschte, sekundäre Blasenerzeugung vermieden wird.

Nachstehend erfolgt eine Erläuterung des Mechanismus, auf welche Weise der keine Schutzschicht aufweisende Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung tatsächlich schnell den zurückgezogenen Meniskus in seinen Gleichgewichtszustand zurückbringen kann, im Vergleich zum konventionellen Heizwiderstand 200 mit Schutzschichten:

Bei dem konventionellen Druckkopf, der den Heizwiderstand 200 mit Schutzschichten verwendet, ist annähernd 30 µs nach Anlegen eines elektrischen Impulses an den Heizwiderstand das Ausspritzen der Tinte beendet, und der Meniskus maximal zurückgezogen. Allerdings ist etwa das 10fache dieses Zeitraums, also 200 bis 300 µs dafür erforderlich, daß der Meniskus in seine Gleichgewichtsform zurückkehrt. Dies beruht darauf, daß der Meniskus nur aufgrund der Oberflächenspannung seinen Gleichgewichtszustand erreicht. Genauer gesagt, steigt die Temperatur an der Oberfläche der dicken Schutzschichten des konventionellen Heizwiderstandes 200 einige µs später an, nachdem der Heizwiderstand 213 einen thermischen Impuls erzeugt hat. Nachdem die Blase erzeugt wurde, steigt die Temperatur an der Oberfläche der Schutzschichten weiterhin über einige wenige µs an. Dies erfolgt deswegen, da die Blase die Oberfläche der Schutzschichten thermisch isoliert, so daß Hitze nicht in die Tinte in dem Tintenkanal entweichen kann.

Nach Beendigung des thermischen Impulses kühlt dann der Heizwiderstand durch Wärmeübergang an das Substrat ab. Allerdings läßt sich durch Feststellung der Zeitkonstante der thermischen Kondensatorschicht 211 und Schutzschichten 215 bis 217, nämlich 30 µs nach der ersten Blasenerzeugung, also wenn die Blase zusammenfällt, die Oberflächentemperatur der obersten Schutzschicht ermitteln, und diese befindet sich immer noch auf einer Temperatur von etwa 100 bis 200°C. Diese hohe Temperatur heizt die Tinte erneut auf, und führt zu einer unerwünschten, sekundären Erzeugung schwacher Blasen. Diese schwachen Blasen verlangsamen die Erholung des Meniskus.

Im Gegensatz hierzu kann der keine Schutzschichten aufweisende Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem kurzen Treiberimpuls von 1 µs betrieben werden, und kann eine wirksame Übertragung der Wärme an die Tinte zur Verfügung stellen, verglichen mit den konventionellen Heizwiderständen, welche die dicken Schutzschichten aufweisen. Daher ist beim Heizwiderstand 100 nicht eine thermische Kondensatorschicht 211 erforderlich. Selbst wenn die thermische Kondensatorschicht zwischen dem Dünnfilmwiderstand 3 und dem Substrat 1 vorgesehen ist, so läßt sie sich erheblich dünner ausbilden, beispielsweise mit einer Dicke von 1 bis 2 µm, wenn die thermische Kondensatorschicht aus SiO₂ besteht. Wenn daher die Blase zusammenbricht, ist der Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung bereits ausreichend abgekühlt, annähernd auf Umgebungstemperatur. Aus diesem Grunde werden keine schwachen Blasen erzeugt, und der Meniskus kann schnell seinen Gleichgewichtszustand wieder erreichen. Daher kann der Tropfengenerator erneut in Gang gesetzt werden, und die Ausspritzfrequenz erhöht werden.

Die Versuchsergebnisse der Tabelle 1 zeigen darüber hinaus, daß der Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung 1/30 bis 1/60 der Energie erfordert, um Tinte in eine Dampfblase zu verdampfen, als die konventionellen Heizwiderstände 200. Mit anderen Worten führt das Ausschalten der Schutzschichten, welche dazu führen, daß die konventionellen Heizwiderstände 50 bis 100mal dicker sind als der dort vorgesehene Dünnfilmwiderstand, dazu, daß die Energieanforderungen auf etwa 1/30 bis 1/60 pro Tropfen verringert werden. Dies zeigt, daß 98% bis 99% der bei dem konventionellen Heizwiderstand eingesetzten Energie nicht zur Blasenerzeugung dient, sondern verlorengeht, beispielsweise bei der Erhitzung des Substrats und der Tinte. Durch diese zusätzliche Hitze wird daher Tinte leicht verbrannt, was dazu führt, daß bei konventionellen Druckköpfen eine strenge Temperaturregelung erforderlich ist.

Nachstehend wird unter Bezug auf die Fig. 10 und 11 ein weiteres Beispiel eines Druckkopfes beschrieben, der mit dem keine Schutzschicht aufweisenden Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist. Der Druckkopf bei diesem Beispiel ist vom Paralleltyp, wie in Fig. 10 gezeigt, bei welchem die Öffnung 7 und der Tintenkanal 8 axial zueinander ausgerichtet sind. Bei diesem Beispiel verwendete Bezugszeichen beziehen sich auf dieselben Bauteile und Teile wie bei dem Beispiel, welches unter Bezug auf die Fig. 4 und 5 beschrieben wurde.

Auch der Druckkopf bei diesem Beispiel weist mehrere Tropfengeneratoren 101 auf, die auf die in Fig. 11 gezeigte Weise ausgerichtet sind, sowie einen gemeinsamen Tinten-Vorratsbehälter 9, der mit jedem Tropfengenerator 101 verbunden ist. Jeder Tropfengenerator 101 ist mit einem Tintenkanal 8 versehen, der an seinem einen Ende mit dem gemeinsamen Tintenvorratsbehälter 9 in Verbindung steht, und an seinem anderen Ende eine Öffnung 7 zum Ausspritzen eines Tintentropfens aufweist. Die Öffnung 7 erstreckt sich von dem einen Ende des Tintenkanals 8 in eine Richtung parallel zum Tintenkanal 8, so daß die Öffnung 7 axial zum Tintenkanal 8 ausgerichtet ist. Der Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf einem Substrat 1 vorgesehen, welches eine Bodenwand des Tintenkanals 8 an einem solchen Ort ausbildet, daß der Heizbereich 103 in der Nähe der Öffnung 7 angeordnet sein kann. Bei einem derartigen Aufbau erstreckt sich die Öffnung 7 in eine Richtung parallel zur Oberfläche des Heizbereiches 103.

Im Betrieb wird der Tintenkanal 8 mit Tinte gefüllt, die von dem Tintenvorratsbehälter 9 zugeführt wird, so daß auch die Öffnung 7 sich mit Tinte füllen kann. Wenn ein elektrischer Impuls an den Heizwiderstand 100 angelegt wird, erhitzt sich der Heizbereich 103 impulsartig, so daß eine kleine Menge der Tinte, die sich auf dem Heizbereich 103 befindet, in eine Dampfblase verdampft wird. Die Kraft der sich ausdehnenden Dampfblase in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Heizbereiches 103 spritzt Tinte durch die Öffnung 7 aus, in Richtung auf ein (nicht gezeigtes) Bildaufzeichnungsmedium, welches vor der Öffnung 7 angeordnet ist.

Der Erfinder stellte den Druckkopf für dieses Beispiel her. Der Tintenkanal 8 jedes Tropfengenerators 100 wies eine Querschnittsfläche von 50 µm mal 30 µm auf, sowie eine Länge von etwa 400 µm. Der in Fig. 2 gezeigte Heizwiderstand 100 war in dem Tropfengenerator 101 an der Bodenwand 1 des Tintenkanals 8 vorgesehen. Die Entfernung zwischen dem Heizbereich 103 und der Öffnung 7 betrug etwa 100 µm. Mit anderen Worten betrug die Entfernung zwischen dem Heizbereich 103 und dem Tintenvorratsbehälter 9 etwa 300 µm. Der Heizbereich 103 wies eine Breite von 10 µm und eine Länge von 50 µm auf. Daher ist der Heizbereich 103 rechteckförmig, mit einer Fläche von 30 µm mal 50 µm. Der Dünnfilmwiderstand 3, welcher den Heizbereich 103 bildete, wies eine Dicke von etwa 7000 nm (700 A) sowie einen Widerstand von etwa 2 kOhm auf.

Der Erfinder untersuchte die Bilderzeugungsfähigkeiten des Druckkopfes. Der Erfinder füllte sowohl den Tintenvorratsbehälter 9 als auch die Tintenkanäle 8 des Druckkopfes mit Tinte, und legte über die Elektrode 4 und gemeinsame Elektrode 4′ einen Spannungsimpuls mit einer Impulsbreite von 10 µs und einer Spannung von 10 Volt an den Heizwiderstand 100 an, mit einer Frequenz von 5 kHz. Ein (nicht gezeigtes) Aufzeichnungsmedium wurde schrittweise in einer Position 1,2 mm entfernt von der Öffnung 7 vorgeschoben. Der Druckkopf stellte eine klare Bildaufzeichnung zur Verfügung, unter Verwendung des Verfahrens "Tropfen auf Anforderung".

Bei diesem Druckvorgang läßt sich die an den Heizwiderstand 100 pro Punkt angelegte Wärmeenergie durch folgende Gleichung ausdrücken:

50 mW×10/µS = 0,5/µJ.

Diese Gleichung zeigt, daß der Heizwiderstand 100 ohne Schutzschicht gemäß der vorliegenden Erfindung nur ein 30zigstel bis ein 60zigstel der Energie erfordert, die für die konventionellen Heizwiderstände 200 erforderlich ist, wobei durch den erfindungsgemäßen Heizwiderstand Bilder mit gleicher oder besserer Qualität hergestellt werden, wie bereits erläutert. Da nur ein 30zigstel bis ein 60zigstel der Energie benötigt wird, um den Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung zu betreiben, verglichen mit den bei konventionellen Druckköpfen eingesetzten Heizwiderständen, führt auch der nachfolgende Betrieb nicht zu einer Temperaturerhöhung in dem Druckkopf auf nennenswerte Beträge. Dies erleichtert die Temperaturregelung in dem erfindungsgemäßen Druckkopf, und gestattet eine stabile Ausspritzung der Tinte.

Dann änderte der Erfinder die Impulsbreite (10/µs) und Leistung (50 mW) des Spannungsimpulses, der an den Heizwiderstand 100 angelegt wurde, ohne die thermische Energie pro Punkt zu ändern, die angelegt wurde (0,5 µJ), und untersuchte, wie sich die Bildaufzeichungsfähigkeit des Druckkopfes änderte. Im einzelnen änderte der Erfinder die Impulsbreite des Spannungsimpulses auf 50 µs, und dessen Leistung auf 10 mW.

(Bei diesem Druckvorgang läßt sich daher die pro Punkt an den Heizwiderstand 100 angelegte thermische Energie durch folgende Gleichung ausdrücken:

10 mW×50 µS = 0,5 µJ).

Es ließen sich praktisch keine Unterschiede bei den aufgezeichneten Bildern feststellen. Daher zeigt dieses Versuchsergebnis, daß die für den elektrischen Impuls erforderliche Leistung dadurch verringert werden kann, daß dessen Impulsbreite erhöht wird, ohne daß sich die Tintenausspritzleistung verschlechtert. Durch Verbreiterung der Impulsbreite kann selbst die maximale Leistung, die zum gleichzeitigen Auslösen der Öffnungen sämtlicher Tropfengeneratoren erforderlich ist, auf einen niedrigen Pegel gedrückt werden.

Dann untersuchte der Erfinder die Lebensdauer des Druckkopfes bei diesem Beispiel im Dauerbetrieb. Der Heizwiderstand 100 wurde für mehr als drei Milliarden Punkte (Impulse) in Betrieb gesetzt. Dieses Ergebnis zeigt, daß der Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung eine lange Lebensdauer aufweist, verglichen mit den konventionellen Heizwiderständen 200, und zeigt daher, daß der Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung hervorragende Qualitäten bezüglich einer Oxidationsfestigkeit und einer Kavitationsfestigkeit aufweist, verglichen mit den konventionellen Heizwiderständen 200.

Es wird darauf hingewiesen, daß Druckköpfe des senkrechten Typs wirksamer die Expansionskraft expandierender Blasen zum Ausstoßen von Tinte benutzen können als Druckköpfe des Paralleltyps. Dies liegt daran, daß sich Blasen schneller in der Richtung senkrecht zur Oberfläche des Heizwiderstands ausdehnen als in der Richtung parallel zur Oberfläche des Heizwiderstandes. Daher erreicht der Druckkopf bei diesem Beispiel eine Tropfengeschwindigkeit von etwa 7 m/s, also etwa die Hälfte der Geschwindigkeit des Druckkopfs des Paralleltyps, der in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Heizwiderstand 100 gemäß der vorliegenden Erfindung, der in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, so geändert werden, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Bei dem Heizwiderstand 100 bei diesem Beispiel ist die Dicke der Leiter 4 und 4′ gering ausgebildet, verglichen mit der Dicke gemäß Fig. 2 und 3, und beträgt beispielsweise nur etwa 10 000 nm (1000 A). Eine Elektrode 80 und eine gemeinsame Elektrode 80′, die elektrisch an die Energieversorgung (nicht gezeigt) angeschlossen werden sollen, sind zusätzlich über den Leitern 4 und 4′ an solchen Orten angeordnet, die von dem Heizbereich 103 entfernt sind. Mit anderen Worten sind die Elektroden 80 und 80′ dort angeordnet, wo die Wirkungen der Kavitation gering sind, also weit entfernt von der Art, an welchem die durch die kollabierende Blase erzeugte Schockwelle die größte Wirkung zeigt. Die Elektroden 80 und 80′ können daher aus einem Material mit geringen Kavitationswiderstandseigenschaften gebildet werden, beispielsweise Aluminium.

Der Erfinder erzeugte einen Druckkopf, der mit dem Heizwiderstand 100 in Fig. 12 versehen war, und untersuchte die Bildaufzeichnungsleistung dieses Druckkopfes. Der Druckkopf erzielte die gleichen Vorteile wie der Druckkopf, der mit dem Heizwiderstand 100 von Fig. 2 versehen war.

Obwohl bei der voranstehenden Beschreibung der Heizbereich 103 eine symmetrische Form (quadratisch oder rechteckig) aufweist, wie in den Fig. 2A, 5 und 11 gezeigt, kann er eine asymmetrische Form in einer Richtung aufweisen, in welcher sich der Tintenkanal 8 erstreckt. Beispielsweise kann der Heizbereich 103 eine solche Form aufweisen, wie sie in den Fig. 13 und 14 gezeigt ist. (Es wird darauf hingewiesen, daß die asymmetrische Form, die für den Heizbereich 103 verwendet werden kann, nicht auf die in den Fig. 13 und 14 gezeigte Form beschränkt ist, sondern daß unterschiedliche asymmetrische Formen verwendet werden können). Im einzelnen kann der Heizbereich 103 eine Achse A aufweisen, in bezug auf welche der Heizbereich 103 eine asymmetrische Form aufweist. Der Heizwiderstand 100 mit einer derartigen Achse A sollte in dem Tintenkanal so angeordnet sein, daß sich die Achse A des Heizbereiches 103 senkrecht zur Richtung B erstreckt, in welcher sich der Tintenkanal 8 erstreckt, und in welcher daher ein Tintenfluß von dem Tintenvorratsbehälter zur Öffnung stattfindet. Ein derartiger, asymmetrisch geformter Heizbereich 103 kann bei dem Druckkopf des Paralleltyps vorgesehen sein, welcher in den Fig. 10 und 11 gezeigt ist.

Der Heizwiderstand 100 mit dem asymmetrisch geformten Heizbereich 103 stellt die folgenden Vorteile zur Verfügung:

Wenn der Heizwiderstand 100 mit Energie versorgt wird, erzeugt der Heizbereich 103 mit asymmetrischer Form eine asymmetrische Wärmeverteilung auf die Oberfläche des Widerstands. Daher entsteht eine Dampfblase und breitet sich asymmetrisch aus. Mit anderen Worten breitet sich eine Dampfblase schneller in Richtung auf die Öffnung 7 aus als in Richtung auf den Tintenvorratsbehälter 9. Der sich ergebende Druck, der auf die Tinte ausgeübt wird, wird ebenfalls asymmetrisch und zwar stärker an der Öffnungsseite der Blase als auf der Tintenvorratsbehälterseite. Die Verringerung des Rückflusses zum Tintenvorratsbehälter 9 führt daher zu einer Erhöhung der Rückfüllgeschwindigkeit des Tropfengenerators. Die schnelle Rückfüllung der Tinte in die Nähe der Öffnung für darauffolgende Ausspritzvorgänge gestattet eine erhöhte Ausspritzfrequenz. Es wird darauf hingewiesen, daß die japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 54-39529 einen Dünnfilmwiderstand mit Trapezform vorgeschlagen hat. Allerdings ist eine dicke Schutzschicht oberhalb des Dünnfilmwiderstands vorgesehen. Obwohl der Dünnfilmwiderstand eine trapezförmige Wärmeverteilung erzeugt, überträgt die Schutzschicht die Wärme gleichmäßig an die Tinte, wodurch die potentiellen Vorteile eines Dünnfilmwiderstands 100 mit einer Trapezform verringert werden. Dagegen ist der Heizwiderstand gemäß der vorliegenden Erfindung nicht mit einer Schutzschicht versehen, und daher ist der Dünnfilmwiderstand 3 in dem Heizbereich 103 der Tinte ausgesetzt, so daß die Tinte direkt erhitzt wird. Daher führt der Einsatz der asymmetrischen Form für den Heizbereich 103 des Heizwiderstands 100 zu einer wirksamen Erzielung der voranstehend beschriebenen, außerordentlichen Vorteile.

Der Erfinder stellte einen Druckkopf des Paralleltyps her, der mit dem Heizwiderstand 100 versehen war, der den in Fig. 13 gezeigten Heizbereich 103 aufwies. In Fig. 11 ist durch eine gestrichelte Linie der Zustand gezeigt, in welchem der Heizwiderstand 100 in dem Druckkopf angebracht war. Der Erfinder führte einen Versuch durch, um die Tintenausstoßgeschwindigkeit des Druckkopfes unter denselben Bedingungen zu ermitteln wie bei dem Versuch, welcher für den Druckkopf des Paralleltyps von Fig. 10 und 11 durchgeführt wurde, der mit dem Heizwiderstand 100 von Fig. 2 versehen war, und bereits beschrieben wurde. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die für den Heizwiderstand benötigte Energie weiter um etwa 30% verringert werden konnte, und daß auch die Ausspritzfrequenz weiter auf das 1,2- bis 1,3fache erhöht werden konnte.

Diese hohe Ausstoßfrequenz gestattet nicht nur eine Bildaufzeichnungsgeschwindigkeit, die schneller ist als bei konventionellen Bildaufzeichnungsgeräten mit einem thermisch gepulsten Tintenstrahl, sondern auch Herstellungskosten und die Energieanforderungen verringert.

Wie bereits erläutert ist das Substrat des Heizwiderstands 100, auf welchem der Dünnfilmwiderstand 3 ausgebildet ist, nur ein Glassubstrat 1 aus Pyrex (Warenzeichen) (Fig. 2), oder weist einen auf dem Substrat angeordneten thermisch oxidierten Film aus Ta₂O₅ auf (Fig. 3). Obwohl diese Substratmaterialien gute Kavitationswiderstandseigenschaften aufweisen, führt die Hinzufügung von Kavitationsschutzfilmen 22 und 23 über dem Substrat, wie in Fig. 15 gezeigt, zu einer erhöhten Sicherheit gegen eine Beschädigung des Substrats infolge von Kavitation. Der Anti-Kavitationsschutz, der durch die Schutzfilme 22 und 23 zur Verfügung gestellt wird, erlaubt auch die Erfindung eines anderen Materials, nämlich mit einem geringen Kavitationswiderstand, als Substratmaterialien 1 zur Ausbildung des Heizwiderstands 100.

Das Material zur Herstellung der Kavitationsschutzfilme 22 und 23 sollte dasselbe sein wie das des Dünnfilmwiderstands 3. Daher sollten die Filme 22 und 23 aus einer Cr-Si-SiO-Legierung hergestellt werden. Daher können nur durch Modifizieren der Photomaske, um eine entsprechende Anordnung zu erreichen, die Kavitationsschutzfilme 22 und 23 einfach zum selben Zeitpunkt hergestellt werden, wenn der Dünnfilmwiderstand 3 durch den Photoätzvorgang hergestellt wird. Daher ist es nicht erforderlich, die Anzahl der Herstellungsschritte zu erhöhen. Der Spalt oder Zwischenraum, der zwischen dem Heizbereich 103 und den Kavitationsschutzfilmen 22 und 23 gebildet wird, sollte so eng wie möglich sein. Konventionelle Photoätzverfahren können einfach einen Spalt oder Zwischenraum von 1 bis 2 µm zur Verfügung stellen. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung stellte den mit den Schutzfilmen 22 und 23 versehenen Heizwiderstand 100 her, und untersuchte die Lebensdauer des Heizwiderstands. Es stelle sich heraus, daß die Lebensdauer des Heizwiderstands um weitere 40 bis 50% erhöht wurde. Dieses Versuchsergebnis zeigt, daß trotz der Tatsache, daß der Abschnitt des Substrats 1 (oder 2), der durch den engen Raum zwischen dem Heizbereich 103 und den Filmen 22 und 23 freigelegt wird, bezüglich Kavitation empfindlich ist, jedoch der Schutz, der durch die umgebenden harten Cr-Si-SiO-Legierungsschichten des Heizbereiches 103 und der Schutzschichten 22 und 23 zur Verfügung gestellt wird, die Lebensdauer des Substrats um 40% bis 50% erhöht. Zwar wird dieses Verfahren in bezug auf den Heizbereich 103 beschrieben, der die in Fig. 13 gezeigte Form aufweist, jedoch wird darauf hingewiesen, daß dieses Verfahren auch für den Heizbereich 103 eingesetzt werden kann, der die in Fig. 14 gezeigte Form aufweist.

Wie aus den Fig. 16a und 16b hervorgeht, führt eine Ausbildung organischer Dünnfilmschichten 24 und 25 aus Polyimid mit einer Dicke von mehreren um auf dem Substrat 1 (oder 2), um die Kanten des Heizbereiches 103 abzudecken, zu einem direkteren Schutz gegen Kavitation. Die organischen Dünnfilme sind wärmebeständig und absorbieren Stoßenergie sanft, wodurch Kavitation verhindert wird. Obwohl dieses Verfahren die Anzahl der Herstellungsschritte erhöht, verglichen mit der Anzahl der Herstellungsschritte, die zur Herstellung des in Fig. 13 gezeigten Heizwiderstands erforderlich sind, läßt sich erwarten, daß die Lebensdauer des Substrats weiter erhöht ist. Zwar wird dieses Verfahren in bezug auf den Heizbereich 103 mit der in Fig. 13 gezeigten Form beschrieben, jedoch läßt sich dieses Verfahren auch bei dem Heizbereich 103 mit der in Fig. 14 gezeigten Form einsetzen.

Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Fig. 17, 18 und 19 beschrieben.

Die vorliegende Ausführungsform stellt ein weiteres Verfahren zur Erhöhung der Tintenausspritzfrequenz zur Verfügung. Im einzelnen entwickelt die vorliegende Ausführungsform den Aufbau des Tintenkanals, wodurch die Tintenausspritzfrequenz vergrößert werden kann.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, daß die Art und Weise, auf welche eine von dem Heizwiderstand 100 erzeugte Dampfblase expandiert und kollabiert, sich abhängig vom Aufbau des Tintenkanals ändert. Unter Bezug auf Fig. 17 wird nachstehend die Art und Weise erläutert, auf welche Weise eine Dampfblase in dem Tintenkanal expandiert und kollabiert. Zur Vereinfachung wird nunmehr angenommen, daß der Heizbereich 103 des Heizwiderstands 100 kreisförmig ist. Eine auf dem kreisförmigen Heizbereich 103 erzeugte Blase expandiert symmetrisch, wenn sie nicht gestört wird, wie in Fig. 17A gezeigt, oder durch eine symmetrische Decke gestört wird (eine Störung in der Richtung entgegengesetzt dem Heizwiderstand 100), wie in Fig. 17B gezeigt, oder durch die symmetrische Decke und zwei symmetrische Querwände gestört wird, wie in Fig. 17C gezeigt. Wenn die Ausdehnung einer Blase durch die symmetrische Decke und die beiden symmetrischen Querwände gestört wird, so verschwindet die Blase an demselben Punkt, an welchem sie entsteht, wie in Fig. 17C gezeigt. Der Tropfengenerator bei konventionellen Druckköpfen weist einen Tintenkanal auf, der durch die symmetrische Decke und zwei symmetrische Querwände festgelegt ist, ähnlich wie in Fig. 17C gezeigt. Bei einem Tintenkanal mit einem derartig symmetrischen Aufbau tritt der Fluß der Tinte auf, wenn sich die Blase ausdehnt, und tritt der Rückfluß der Tinte auf, wenn die Blase kollabiert, und zwar zentralsymmetrisch auf dem Heizwiderstand.

Wenn im Gegensatz hierzu eine Blase in einem asymmetrischen Raum erzeugt wird, so wird ihre Expansion anisotrop, wie in Fig. 17D gezeigt. Daher expandiert die Blase schneller in der Richtung zum kleineren Raum hin als in der Richtung zum größeren Raum hin. Daher wird die Druckkraft auf die Tinte, die durch die expandierende Oberfläche der Blase hervorgerufen wird, in Richtung auf den kleineren Raum größer als in Richtung auf den größeren Raum hin. Daher veranlaßt die expandierende Blase die Tinte dazu, in einer Richtung von dem größeren Raum zum kleineren Raum zu fließen. Wenn die auf diese Weise expandierte Blase kollabiert, so wird auch ihr Zusammenbruch anisotrop. Daher wird die Tintensaugkraft, die durch die kollabierende Oberfläche der Blase hervorgerufen wird, größer an der Seite des größeren Raumes als an der Seite des kleineren Raumes. Daher veranlaßt die kollabierende Blase darüber hinaus die Tinte dazu, von dem größeren Raum in Richtung zum kleineren Raum zu fließen. Wie aus der voranstehenden Erläuterung deutlich wird, wird in dem asymmetrisch ausgebildeten Tintenkanal eine anisotrope Tinten-Pumpkraft durch die Expansion und den Zusammenbruch der Blase erzeugt, so daß ein Tintenfluß von dem größeren Raum in Richtung zum kleineren Raum hervorgerufen wird. Dies führt dazu, daß die Blase an einem Ort kollabiert, der von dem Punkt entfernt ist, an welchem die Blase entsteht, und zwar in Richtung auf den kleineren Raum hin, wie in Fig. 17D gezeigt ist.

Die Fig. 18 und 19 zeigen einen Druckkopf des Paralleltyps, bei welchem der asymmetrische Tintenkanal gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist. Mit anderen Worten weist der Tintenkanal 8 bei diesem Druckkopf einen asymmetrischen Raumabschnitt 30 auf, in welchem sich der Heizbereich 103 des Heizwiderstands 100 befindet. Da bei diesem Beispiel der Tintenkanal 8 eine geringe Länge aufweist, ist der Heizbereich 103 des Heizwiderstands 100, der nahe der Öffnung 7 angeordnet ist, auch nahe am Ende des Tintenkanals angeordnet, an welchem der Tintenkanal mit dem Tintenvorratsbehälter 9 verbunden ist. Daher wird der asymmetrische Raumabschnitt 30 in dem Tintenkanal an dessen einem Ende gebildet, an welchem der Tintenkanal mit dem Tintenvorratsbehälter in Verbindung steht. In dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 ist der Tintenkanal 8 breiter an der Seite des Tintenvorratsbehälters als an der Seite der Öffnung. Die Pumpwirkung, die durch den asymmetrischen Raumabschnitt 30 hervorgerufen wird, drückt daher die Tinte in einer Richtung zur Öffnung 7 hin. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, wird bei diesem Beispiel der asymmetrische Raumabschnitt 30 durch geneigte Oberflächen der Querwände oder Barrieren 5 gebildet, welche den jeweiligen Tintenkanal 8 gegenüber benachbarten Tintenkanälen abtrennt. Es wird darauf hingewiesen, daß der asymmetrische Raumabschnitt 30 auch durch eine schräge Ausbildung (Anstieg) der Decke 6 gebildet werden kann, oder durch Ausbildung eines Grabens in dem Substrat 1, in dem Abschnitt, in welchem sich der Heizbereich 163 befindet, zur Erzielung derselben Wirkungen. Eine Kombination dieser Maßnahmen kann ebenfalls eine wirksame Tinten-Pumpwirkung zur Verfügung stellen.

Der Tintenkanal 8, der mit dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform versehen ist, kann Tinte mit einer erheblich erhöhten (um das 2- bis 3fache) Frequenz ausstoßen, verglichen mit konventionellen Druckköpfen. Eine Erhöhung der Ausstoßfrequenz kann erzielt werden, unabhängig davon, ob der Tintenkanal 8 mit einem konventionellen Heizwiderstand 200 mit Schutzschichten versehen ist, oder mit dem Heizwiderstand 100 ohne Schutzschichten gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit anderen Worten läßt sich der große Vorteil des asymmetrisch geformten Raumabschnitts 30 erzielen, selbst wenn der Heizwiderstand 100 durch den konventionellen Heizwiderstand 200 ersetzt wird, obwohl natürlich der Tintenkanal 8 in den Fig. 18 und 19 mit dem Heizwiderstand 100 ohne Schutzschichten versehen ist. Jedoch ist zu beachten, daß die Verwendung des Heizwiderstands 100 der ersten Ausführungsform ohne Schutzschichten den thermischen Wirkungsgrad um das 50fache erhöhen kann, wie bei den ersten Ausführungsformen beschrieben. Der mit dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 und dem Widerstand 100 ohne Schutzschicht versehene Druckkopf dieser Ausführungsform kann bei einer Ausspritzfrequenz von bis zu etwa 15 kHz stabil arbeiten.

Bei der vorliegenden Ausführungsform muß die Querwand oder Barriere 5 zwischen Tropfengeneratoren 101 ausreichend dick sein, um dadurch den asymmetrischen Raumabschnitt 30 auszubilden, daß die Oberfläche der Wand 5 geneigt ist. Allerdings verringert eine dicke Wand die Pumpdichte des Druckkopfes geringfügig. Für eine Bildaufzeichnung mit hoher Dichte müssen zwei oder mehr Reihen von Öffnungen vorgesehen sein, wobei die Öffnungen unterschiedlicher Reihen gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Unter Verwendung des asymmetrisch geformten Heizbereiches 103, der in den Fig. 13 und 14 gezeigt ist, kann der Rückfluß von Tinte zum Tintenvorratsbehälter weiter verringert werden, wie bereits beschrieben. Die zusätzliche Rückflußverringerung zum Tintenvorratsbehälter kann ein Übersprechen begrenzen, das auftreten könnte, wenn der Rückfluß von Tinte zum Tintenvorratsbehälter Tinte in einem benachbarten Tropfengenerator zu dessen Düse drückt, so daß irrtümlich ein Tintentropfen nach außen ausgestoßen wird. Eine Kombination des asymmetrisch geformten Heizbereiches 103 mit dem asymmetrisch geformten Raumabschnitt 30 kann daher weiter den Abstand oder den Freiraum D zwischen dem Heizbereich 103 und dem Tintenvorratsbehälter 9 verringern, ohne das Übersprechen zu erhöhen.

Es wird darauf hingewiesen, daß der voranstehend geschilderte, asymmetrische Raumabschnitt 30 auch in dem Tintenkanal 8 des Druckkopfes des senkrechten Typs an einem Ort ausgebildet werden kann, an welchem sich der Heizbereich 103 befindet.

Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 20 bis 30 beschrieben. Die dritte Ausführungsform stellt eine weitere Maßnahme zur Erhöhung der Tintenausspritzfrequenz zur Verfügung.

Die wichtigste Bedingung, die zum stabilen Ausspritzen von Tinte aus der Öffnung erforderlich ist, besteht darin, daß der Meniskus der Tinte stabil ist. Daher stellte der Erfinder der vorliegenden Erfindung die Art und Weise fest, auf welche der durch eine vorherige Ausspritzung zurückgezogene Meniskus seinen Gleichgewichtszustand wieder einnimmt. Wie voranstehend erläutert, verlassen sich konventionelle Druckköpfe auf die Oberflächenspannung der Tinte, um den Meniskus in den Gleichgewichtszustand zurückzubringen. Daher muß vor einem nächsten Ausspritzvorgang der Tinte der Meniskus auf natürliche Weise in seine Ruhelage zurückkehren.

Nachdem bei dem konventionellen Druckkopf der Heizwiderstand mit einem in Fig. 20A gezeigten elektrischen Impuls versorgt wurde, ist ein gewisser Zeitraum erforderlich, bis die erzeugte Dampfblase schließlich den Tintentropfen aus der Öffnung 7 ausstößt, und der Meniskus maximal zurückgezogen ist, wie in Fig. 20D gezeigt. (Wenn beispielsweise der konventionelle Heizwiderstand 200 mit den Schutzschichten verwendet wird, so ist ein Zeitraum von etwa 30 µs zwischen dem Schritt 20A bis zum Schritt 20D erforderlich, wie bereits erläutert.) Allerdings ist ein mehrfaches dieses Zeitraumes erforderlich, bis der auf diese Weise zurückgezogene Meniskus in seine Gleichgewichtslage zurückgekehrt ist, und die Öffnung erneut mit Tinte gefüllt ist. Mit anderen Worten ist der Zeitraum, der zwischen dem Schritt 20D und dem Schritt 20A erforderlich ist, ein mehrfaches des Zeitraumes, der zwischen dem Schritt 20A und dem Schritt 20D erforderlich ist. (Wenn der konventionelle Heizwiderstand 200 verwendet wird, sind beispielsweise 200 bis 300 µs zwischen dem Schritt 20D und dem Schritt 20A erforderlich, wie bereits erläutert.) Dies liegt daran, daß - wie voranstehend erwähnt - die Rückfüllung des Tropfengenerators allein aufgrund der Oberflächenspannung erfolgt. Daher bestimmt die zum erneuten Füllen des Tropfengenerators erforderliche Zeit die Ausspritzfrequenz.

Um die Ausspritzfrequenz zu erhöhen stellt die vorliegende Ausführungsform eine Vorgehensweise zur Verbesserung der Erholungswirkung des Meniskus zur Verfügung. Diese Vorgehensweise nutzt die Pumpwirkung, die bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, zum dynamischen Zurückführen des Meniskus in seine Ruheposition, so daß der Tropfengenerator erneut ausgelöst werden kann. Mit anderen Worten wird der Tintenkanal so geformt, daß er sich nahe dem Tintenvorratsbehälter 9 verbreitert, um so den asymmetrischen Raumabschnitt 30 auszubilden. Bei dieser Vorgehensweise sind darüber hinaus zwei Heizwiderstände bei dem Tintenkanal 8 jedes Tropfengenerators 101 vorgesehen: einer nahe der Öffnung 7, wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform, und ein zusätzlicher Heizwiderstand nahe dem Tintenvorratsbehälter 9, wie in den Fig. 21 und 22 gezeigt. Der zusätzliche Heizwiderstand ist in dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 vorgesehen, der nahe dem Tintenvorratsbehälter 9 vorgesehen ist.

Der nahe der Öffnung 7 angeordnete Heizwiderstand 101a (der nachstehend als ein "Ausstoßheizwiderstand" bezeichnet wird), dient zum Ausstoßen von Tinte aus der Öffnung 7 auf dieselbe Weise, wie dies bei der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben wurde. Der nahe dem Tintenvorratsbehälter 9 vorgesehene Heizwiderstand 100b (der nachstehend als ein "Zufuhrheizwiderstand" bezeichnet wird), der zusätzlich bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, dient zur Zufuhr von Tinte zur Rückfüllung des Tintenkanals 8, also der Öffnung 7, nach dem Ausspritzen von Tinte. Im einzelnen drückt die Expansionskraft einer auf dem Heizwiderstand 100b erzeugten Dampfblase Tinte in Richtung zur Öffnung. Daher wird die Tintenmenge, die durch einen vorherigen Ausspritzzugang verloren ging, schnell nachgefüllt.

Nachstehend wird der Mechanismus im einzelnen beschrieben, wie der voranstehend erläuterte Aufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Tintenausstoßfrequenz erhöht:

Der Versorgungs-Heizwiderstand 100b ist in dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 angeordnet, der in dem Tintenkanal 8 nahe dem Tintenvorratsbehälter 9 vorgesehen ist. Wie bezüglich der zweiten Ausführungsform beschrieben, erzeugt daher die Blase, die von dem Versorgungs-Heizwiderstand 100b erzeugt wird und sich in dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 ausbreitet, eine anisotrope Expansionskraft. Die anisotrope Expansionskraft zwingt durch eine Druckbeaufschlagung die Tinte in Richtung zur Öffnung 7 hin. Wenn die Blase in dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 kollabiert, so erzeugt die kollabierende Blase weiterhin eine anisotrope Saugkraft, welche die Tinte dazu veranlaßt, weiterhin von dem Tintenvorratsbehälter 9 zur Öffnung 7 hin zu fließen, so daß der Tropfengenerator schnell nachgefüllt werden kann.

Da sich der Versorgungs-Heizwiderstand 100b, obwohl er in dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 angeordnet ist, sich in dem entsprechenden Tintenkanal 8 befindet, führt die Ausdehnung der auf dem Versorgungs-Heizwiderstand 100b erzeugten Blase praktisch zu keiner Druckbeaufschlagung benachbarter Tintenkanäle 8. Daher kann der Meniskus in sämtlichen Tropfengeneratoren, selbst in denen, die einem momentan aktiven Tropfengenerator benachbart sind, den Gleichgewichtszustand erreichen, so daß auf sichere Weise weitere Ausstoßvorgänge durchgeführt werden können. Daher läßt sich im Vergleich zu konventionellen Druckköpfen die Ausstoßfrequenz erhöhen.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Anzahl der Versorgungs-Heizwiderstände 100b, die in dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 vorgesehen sind, nicht auf Eins begrenzt ist. In dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 können daher mehrere Versorgungs-Heizwiderstände 100b vorgesehen sein.

Es gibt keine besonderen Beschränkungen bezüglich der Form des Ausspritz-Heizwiderstandes 100a bzw. des Versorgungs-Heizwiderstandes 100b. Allerdings kann der Heizwiderstand selbst eine anisotrope Kraft auf die Blase ausüben, wenn er eine asymmetrische Form in der Tintenausstoßrichtung B aufweist, wie unter Bezug auf die Fig. 13 und 15 beschrieben. Daher nimmt die Kraft zum Herausdrücken der Tinte in Richtung auf die Tintenöffnung 7, und zum Zuführen von Tinte in den Tintenkanal 8 von dem Tintenvorratsbehälter 9 in Richtung auf die Öffnung 7 weiterhin zu.

Wenn der Ausstoß-Heizwiderstand 100a und der Versorgungs-Heizwiderstand 100b gleichzeitig mit demselben elektrischen Impuls versorgt werden, kann die Entfernung zwischen den beiden Heizwiderständen 100a und 100b so ausgewählt werden, daß eine gewünschte Tintenausstoßfrequenz erzielt wird.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung stellte einen Druckkopf des Paralleltyps gemäß einem ersten konkreten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform her, wie in Fig. 21 und 22 gezeigt. Der Ausstoß-Heizwiderstand 100a und der Versorgungs-Heizwiderstand 100b wurden auf dem Glassubstrat 1 im Tintenkanal 8 auf die in Fig. 21 gezeigte Weise ausgebildet. Beide Heizwiderstände 100a und 100b wurden aus einem Dünnfilmwiderstand 3 aus einer Cr-Si-SiO-Legierung und Nickel-Dünnfilmleitern 4, 4′ gebildet, wie in Fig. 2 gezeigt. Am Ende des Tintenkanals 8 nahe dem Tintenvorratsbehälter 9 wurde die Decke 6, die aus Glas oder einem ähnlichen Material hergestellt wurde, von dem Versorgungs-Heizwiderstand 100b weggeneigt ausgebildet, mit fortschreitender Annäherung des Tintenkanals an den Tintenvorratsbehälter 9. Daher wurde der asymmetrische Raumabschnitt 30 dort gebildet, an welchem sich der Versorgungs-Heizwiderstand 100b befand. Die Decke 6 wurde abgedichtet mit dem Glassubstrat 1 zu einem Druckkopf zusammengefügt. Der Ausstoß-Heizwiderstand 100a befand sich nahe der Tintenausstoßöffnung 7. Beide Heizwiderstände 100a und 100b wurden in dem Tintenkanal 8 vorgesehen, so daß sie andere Tintenkanäle nicht störten. Der Ausstoß-Heizwiderstand 100a und der Versorgungs-Heizwiderstand 100b wiesen beide dieselbe asymmetrische Form auf. Die Heizwiderstände 100a und 100b wurden in Reihenschaltung an eine (nicht gezeigte) Energieversorgungsquelle angeschlossen, so daß einen Impulsspannung gleichzeitig an beide Heizwiderstände 100a und 100b angelegt werden konnte. Der Widerstand der Cr-Si-SiO-Legierung in jedem Heizwiderstand wurde auf 1,5 kOhm eingestellt. Jeder Tintenkanal war so ausgebildet, daß er im Querschnitt eine Fläche von annähernd 50 µm mal 60 µm aufwies. Der Druckkopf wurde mit 48 Tropfengeneratoren versehen, so daß 48 Öffnungen (Punkte) in einer Unterteilung von 125 µm vorgesehen war. Der Heizbereich 103 des Ausstoß-Heizwiderstands 100a war in dem Tintenkanal 8 annähernd 80 µm von der Tinten-Ausstoßöffnung 7 entfernt angeordnet. Der Heizbereich 103 des Versorgungs-Heizwiderstandes 100b war in dem Tintenkanal 8 etwa 300 µm entfernt von dem Heizbereich des Ausstoß-Heizwiderstandes 100a angeordnet, und ein 150 µm entfernt von dem Tinten-Vorratsbehälter 9. Der Tinten-Vorratsbehälter 96275 00070 552 001000280000000200012000285911616400040 0002004317944 00004 16156< und der Tintenkanal 8 des Druckkopfes wurden mit Tinte gefüllt. Ein Bildaufzeichnungsmedium (nicht gezeigt) wurde schrittweise in einer Entfernung von etwa 1,2 mm von der Tinten-Ausstoßöffnung 7 vorgeschoben. Eine Impulsspannung mit einer Spannung von 10 Volt und einer Impulsbreite von 10 µs wurde wiederholt mit einer Frequenz von 10 kHz an die Heizwiderstände 100a und 100b angelegt. Die von den Tinten-Ausstoßöffnungen 7 ausgestoßene Tinte bildete klare Tintenbilder auf dem Bildaufzeichnungsmedium, auf der Grundlage des Prinzips "Drucken nach Anforderung".

Der Erfinder erhöhte die Impulsfrequenz, während sämtliche anderen Treiberzustände der Heizwiderstände 100a, 100b, die voranstehend erwähnt sind, aufrecht erhalten wurden. Es zeigten sich Unregelmäßigkeiten bei dem Ausstoßen von Tintentropfen bei Frequenzen von 13 bis 15 kHz. Es wird daher angenommen, daß bei diesen Frequenzen sich die Blasenexpansions- und Blasenkollabierungsperioden überlappen. Dann änderte der Erfinder die Treiberbedingungen für die Heizwiderstände. Hierbei änderte der Erfinder die Spannung der Impulsspannung auf 20 Volt, und die Impulsbreite von 2 µs, und legte diese neue Impulsspannung an die Heizwiderstände an. Es zeigte sich, daß ein stabiler Druck erhalten wurde, wenn diese Impulsspannung an die Heizwiderstände bei einer Frequenz von 15 bis 18 kHz angelegt wurde. Diese Hochgeschwindigkeits-Ausstoßfrequenz ist viermal so hoch wie die Frequenz, die bei konventionellen Bildaufzeichnungsgeräten mit thermisch gepulsten Tintenstrahlen erzielbar ist.

Der Erfinder entfernte die Seite der Druckköpfe, welche eine Querwand des mit 48 Punkten versehenen Tintenkanals bildet. Der Erfinder polierte die freiliegende Oberfläche, und brachte an der Oberfläche einen Hochgeschwindigkeits-Videokassettenrekorder und eine Hochgeschwindigkeits-Kamera an, damit die Erzeugung und das Verschwinden der Blasen beobachtet werden konnten. Es zeigte sich, daß sich der Tropfengenerator automatisch mit Tinte nachfüllte, wie in Fig. 23 gezeigt. Die Tinte wurde glatt in den Tintenkanal eingebracht, so daß der Meniskus glatt seine Gleichgewichtslage einnahm. Durch diesen Nachfüllvorgang wurden benachbarte Tintenkanäle nicht beeinträchtigt.

Die Fig. 24 und 25 zeigen ein weiteres Beispiel der vorliegenden Ausführungsform eines Druckkopfes des Paralleltyps. Der Druckkopf bei diesem Beispiel weist einen Aufbau auf, der beinahe derselbe ist wie bei dem Druckkopf gemäß den Fig. 21 und 22. (Beispielsweise sind der Ausstoß-Heizwiderstand 100a und der Versorgungs-Heizwiderstand 100b durch eine Entfernung von etwa 300 µm getrennt, und der Versorgungs-Heizwiderstand 100b ist etwa 150 µm entfernt von dem Tintenvorratsbehälter 9 angeordnet.) Der Druckkopf bei diesem Beispiel unterscheidet sich von dem in den Fig. 21 und 22 gezeigten Druckkopf nur darin, daß der asymmetrische Raumabschnitt 30 bei diesem Beispiel durch geneigte Oberflächen der Querwände oder Barrieren 5 gebildet wird, welche benachbarte Tintenkanäle 8 voneinander trennen. Da der Druckkopf bei diesem Beispiel nicht mit der geneigten Decke 6 versehen ist, wie der Druckkopf der Fig. 21 und 22, kann beim Herstellungsverfahren für den Druckkopf dieses Beispiels der Schritt der Photoätzung eines Glassubstrats zur Ausbildung der geneigten Decke 6 weggelassen werden. Zur Ausbildung der Querwände oder Barrieren 5 mit den geneigten Oberflächen muß allerdings die Unterteilung des Tintenkanalfeldes weit genug sein, damit die geneigten Oberflächen auf den Wänden 5 vorgesehen werden können. Wenn daher ein Druckkopf mit hoher Dichte vorgesehen werden soll, gestattet eine Kombination der Aufbauten der Fig. 22 und 23 und der Fig. 21 und 22 eine enge Öffnungsunterteilung.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Druckkopf bei diesem Beispiel auf dieselbe Weise betrieben wird, wie bei dem Beispiel gemäß den Fig. 21 und 22, und daher wird hier auf eine entsprechende Beschreibung verzichtet.

Die Fig. 26 und 27 zeigen ein Beispiel für einen Druckkopf des senkrechten Typs gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die relative Anordnung der beiden Heizwiderstände 100a und 100b ist ebenso wie bei den voranstehend beschriebenen Beispielen für den Paralleltyp. Es wird darauf hingewiesen, daß der Ausstoß-Heizwiderstand 100a, der in dem Druckkopf des senkrechten Typs vorgesehen ist, wirksamer die Ausdehnungskraft einer in ihm erzeugten, sich ausdehnenden Blase nutzen kann, wie bereits erwähnt wurde. Der Versorgungs-Heizwiderstand 100b ist in dem Tintenkanal 8 nahe dem Tinten-Vorratsbehälter 9 angeordnet, wo sich der Tintenkanal 8 verbreitert, während er zum Tinten-Vorratsbehälter 9 hin verläuft, wodurch der asymmetrische Raumabschnitt 30 ausgebildet wird. Der Versorgungs-Heizwiderstand 100b, der in dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 angeordnet ist, beschleunigt daher das Nachfüllen der Tinte. Die Grundlagen und Betriebsabläufe bei diesem Beispiel sind dieselben wie bei den Beispielen der Fig. 21 bis 25, und daher erfolgt hier keine weitere entsprechende Beschreibung. Es wird darauf hingewiesen, daß bei dem in den Fig. 26 und 27 gezeigten senkrechten Typ der Heizbereich 103 des Versorgungs-Heizwiderstandes 100b vorzugsweise asymmetrisch geformt ist, wie unter Bezug auf die Fig. 13 und 14 beschrieben wurde, um die Tinten-Druckkraft weiter zu erhöhen. Allerdings kann die Form des Heizbereiches 103 des Versorgungs-Heizwiderstandes 100b auch symmetrisch sein, wie in Fig. 2A gezeigt, ähnlich wie bei der Form des Ausstoß-Heizwiderstandes 100a. Andererseits sollte der Heizbereich 103 des Ausstoß-Heizwiderstands 100a nicht asymmetrisch geformt sein.

Um eine hohe Öffnungsdichte zu erzielen, ohne ein Übersprechen (eine Wechselwirkung) zwischen benachbarten Tintenkanälen 8 zu erhöhen, können die Tintenkanäle 8 versetzt angeordnet sein, wie in Fig. 28 gezeigt ist, so daß eine Reihe von Öffnungen 40 gebildet wird, wobei die Öffnungen 7 ausgerichtet sind. Bei diesem Aufbau kann die Entfernung zwischen Öffnungen verringert sein, ohne daß ein Übersprechen hervorgerufen wird. Es gibt in Fig. 28 eine einzige Reihe von Öffnungen 40, jedoch können bei dem Druckkopf mehrere Reihen 40 vorgesehen sein.

Der in den Fig. 26 und 27 gezeigte Druckkopf dieses Beispiels kann so abgeändert werden, wie dies in den Fig. 29 und 30 gezeigt ist. Obwohl der Ausstoß-Heizwiderstand 100a und der Versorgungs-Heizwiderstand 100b bei den voranstehend beschriebenen Beispielen dieselben Widerstandswerte aufweisen, ist bei dem vorliegenden Beispiel der Versorgungs-Heizwiderstand 100b so ausgelegt, daß sein Widerstandswert die Hälfte des Widerstandswertes des Ausstoß-Heizwiderstandes 100b beträgt. Im einzelnen ist, wie aus den Fig. 29 und 30 hervorgeht, die Länge des Heizbereiches 103 des Versorgungs-Heizwiderstands 100b in der Tintenflußrichtung so gewählt, daß sie halb so groß ist wie die Länge des Heizbereichs 103 des Ausstoß-Heizwiderstands 100a. Mit einem derartigen Aufbau wird die dem Versorgungs-Heizwiderstand 100b zugeführte Energie die Hälfte der Energie, die an den Ausstoß-Heizwiderstand 100a angelegt wird, so daß ein Übersprechen infolge des Versorgungs-Heizwiderstandes 100b noch weiter verringert werden kann.

Es ist ausreichend, wenn die Heizwiderstände 100a und 100b voneinander um eine Entfernung von 150 bis 250 µm getrennt sind, und der Versorgungs-Heizwiderstand 100b kann 100 bis 150 µm entfernt von dem Tinten-Vorratsbehälter 9 angeordnet werden. Durch Verjüngung der Querwände oder Barrieren 5 mit fortschreitendem Verlauf des Tintenkanals 8 zum Tinten-Vorratsbehälter 9 hin verbreitert sich der Tintenkanal 8 zur Ausbildung des asymmetrischen Raumabschnitts 30 in der Nähe des Tinten-Vorratsbehälters 9. Eine derartige Ausbildung ermöglicht eine Nachfüllung des Tropfengenerators mit hoher Geschwindigkeit, ohne daß ein Übersprechen hervorgerufen wird.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung stellte den in den Fig. 29 und 30 gezeigten Druckkopf her, und füllte den Tinten-Vorratsbehälter 9 und den Tintenkanal 8 mit einer Tinte auf Wassergrundlage. Zur Ermittlung der Tinten-Ausstoßfähigkeiten dieses Druckkopfes legte der Erfinder einen elektrischen Impuls mit einer Leistung pro Punkt von 0,1 bis 1W/Punkt an und einer Impulsbreite von einer µs, zwischen der gemeinsamen Elektrode 4′ und jeweils der einzelnen Elektrode 4. Der Erfinder erhöhte die angelegte Frequenz der elektrischen Impulse und beobachtete, wie sich die Tintenaufzeichnungsleistung änderte. Es stellte sich heraus, daß ein stabiler Aufzeichnungsbetrieb bis zu einer Frequenz von 15 bis 18 kHz herauf erzielbar war. Zwar zeigte sich eine gewisse Instabilität in der Tinten-Ausstoßrichtung, wenn die Heizwiderstände mit mehr als 15 kHz betrieben wurden, jedoch bedeutet die Tatsache, daß der Druckkopf stabil bei Ausstoßfrequenzen von kleiner oder gleich 15 kHz arbeitete, eine wesentliche Erhöhung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit im Vergleich zu konventionellen Bildaufzeichnungsgeräten mit thermisch gepulsten Strahlen, die bei Ausstoßfrequenzen von 3 bis 4 kHz betrieben werden. Darüber hinaus benötigte der Druckkopf bei diesem Beispiel weniger Leistung als konventionelle Druckköpfe. Die Temperatur ließ sich einfacher regeln. Daher weist ein Bildaufzeichnungsgerät, welches diesen Druckkopf verwendet, eine Bildaufzeichnungsgeschwindigkeit auf, die drei bis viermal so hoch ist wie die konventioneller, thermisch gepulster Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräte, und ist darüber hinaus kostengünstiger herzustellen.

Bei der voranstehenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform sind der Ausstoß-Heizwiderstand 100a und der Versorgungs-Heizwiderstand 100b als Heizwiderstände 100 ohne Schutzschichten gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet. Allerdings können auch konventionelle Heizwiderstände 200 mit Schutzschichten als der Ausstoß-Heizwiderstand 100a und der Versorgungs-Heizwiderstand 100b verwendet werden. Mit anderen Worten kann der Aufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform, also die Kombination des Ausstoß-Heizwiderstandes und des Versorgungs-Heizwiderstandes, die in dem asymmetrischen Raumabschnitt 30 vorgesehen sind, eine hohe Druckgeschwindigkeit erzielen, unabhängig davon, ob die Heizwiderstände die Heizwiderstände 100 ohne Schutzschicht sind, oder aber die konventionellen Heizwiderstände 200 mit den Schutzschichten. Bei dem Aufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nur ein kurzer Zeitraum dafür erforderlich, daß der Meniskus erneut seine stabile Form einnimmt, da der Versorgungs-Heizwiderstand 100b glatt den Tintenkanal 8 mit Tinte nachfüllt, um so die Erholungswirkung des Meniskus zu fördern. Daher läßt sich die Ausstoßfrequenz des thermisch gepulsten Tintenstrahldruckkopfs wesentlich erhöhen. Verglichen mit konventionellen, thermisch gepulsten Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsgeräten läßt sich die Frequenz des Druckkopfes auf das Zwei- bis Vierfache erhöhen.

Die japanischen Patentanmeldungen Kokai Nr. SHO-53-110374 und Kokai Nr. SHO-57-61582 beschreiben, daß Dünnfilmwiderstände aus einer Ta-Si-SiO-Legierung Anti-Oxidationseigenschaften haben, die ebenso gut sind wie bei Dünnfilmwiderständen aus Cr-Si-SiO-Legierungen. Ta-Si-SiO-Legierungs-Dünnfilmwiderstände sind ebenso hart wie Cr-Si-SiO-Legierungs-Dünnfilmwiderstände. Daher stellte der Erfinder fest, daß auch Dünnfilmwiderstände aus Ta-Si-SiO-Legierungen ebenso widerstandsfähig gegenüber Kavitation sein sollten. Um dies zu untersuchen, erzeugte der Erfinder einen Heizwiderstand 100 mit dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Aufbau, wobei Nickel-Dünnfilmleiter 4, 4′ verwendet wurden, jedoch mit einem Dünnfilmwiderstand aus einer Ta-Si-SiO-Legierung anstelle des Dünnfilmwiderstands aus einer Cr-Si-SiO-Legierung. Mit dem Heizwiderstand führte der Erfinder dann SST-Versuche durch.

Die Versuchsergebnisse waren praktisch identisch mit denen, die unter Verwendung eines Dünnfilmwiderstands aus einer Cr-Si-SiO-Legierung (vgl. Fig. 9) erzielt wurden. Ein geringfügiger Unterschied bestand darin, daß bei dem Dünnfilmwiderstand aus der Cr-Si-SiO-Legierung die Widerstandsänderung negativ wurde, unmittelbar bevor der Widerstand versagte, jedoch bei dem Dünnfilmwiderstand aus der Ta-Si-SiO-Legierung die Widerstandsänderung immer stärker positiv wurde, bevor der Widerstand versagte. Dieser geringfügige Unterschied beeinträchtigte jedoch nicht die Lebensdauer des Dünnfilmwiderstands aus der Ta-Si-SiO-Legierung unter Wasser.

Weiterhin stellte der Erfinder Druckköpfe gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform her, wobei jedoch ein Heizwiderstand eingesetzt wurde, der einen Dünnfilmwiderstand aus einer Ta-Si-SiO-Legierung aufwies. Bewertungsversuche bei diesen Druckköpfen führten zu praktisch identischen Ergebnissen wie bei denen, welchen ein Dünnfilmwiderstand aus einer Cr-Si-SiO-Legierung verwendet wurde.

Wie voranstehend beschrieben, weist der Heizwiderstand 100 ohne Schutzschicht gemäß der vorliegenden Erfindung einen einfachen Aufbau mit nur zwei Schichten auf. Dieser einfache Aufbau vereinfacht den Herstellungsvorgang um ein Dritteln wodurch die Herstellungskosten verringert werden. Da der Aufbau des Heizwiderstands auf diese Weise vereinfacht wird, kann der Treiberimpuls für den Heizwiderstand auf eine µs verkürzt werden. Bis zudem Zeitpunkt, an welchem die Blase verschwindet, kann sich der Heizwiderstand daher etwa bis auf Umgebungstemperatur abkühlen, so daß die Tinten-Ausstoßfrequenz wesentlich erhöht werden kann. Dieser vereinfachte Aufbau erzielt weiterhin eine 30- bis 60fache Erhöhung des Wärmewirkungsgrades. Dieser hohe Wärmewirkungsgrad verringert nicht nur den Leistungsverbrauch, sondern erleichtert auch die Temperaturregelung des Druckkopfes, und stabilisiert das Ausstoßen von Tinte.

Der Tintenkanalaufbau, der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, um die Tintenpumpwirkung zu erzielen, gestattet eine weitere Erhöhung der Tinten-Ausstoßfrequenz. Der zusätzlich vorgesehene Versorgungs-Heizwiderstand erhöht die Tinten-Ausstoßfrequenz noch weiter.

Daher kann die vorliegende Erfindung die Druckgeschwindigkeit einer entsprechenden Tintenstrahl-Bildaufzeichnungsvorrichtung wesentlich verbessern.

Zwar wurde die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf einige ihrer bestimmten Ausführungsformen beschrieben, jedoch wird es Fachleuten deutlich werden, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen in dieser Hinsicht vorgenommen werden können, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.

Beispielsweise kann der Tinten-Vorratsbehälter 9 in dem Druckkopf entfernbar angebracht sein.

Claims

1. Flüssigkeitstropfenausstoß-Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen einer Aufzeichnungsflüssigkeit, die in eine Kammer eingefüllt ist, aus einer mit der Kammer in Verbindung stehenden Öffnung in Form eines Tropfens, um hierdurch den Tropfen auf ein Bildaufzeichnungsmedium aufzubringen und auf diesem ein Bild aufzuzeichnen,
gekennzeichnet durch:
eine Wand, die eine Kammer festlegt, die mit Aufzeichnungsflüssigkeit gefüllt wird, wobei die Wand einen Abschnitt zur Ausbildung der Öffnung aufweist, die mit der Kammer in Verbindung steht; und
einen Dünnfilmwiderstand, der auf einer Oberfläche der Wand vorgesehen ist, welche der Kammer gegenüberliegt, so daß sich der Widerstand in der Kammer befindet, wobei der Dünnfilmwiderstand eine der Kammer gegenüberliegende Oberfläche aufweist, durch welche der Dünnfilmwiderstand der in der Kammer enthaltenen Aufzeichnungsflüssigkeit ausgesetzt werden kann, und der Dünnfilmwiderstand mit einem gepulsten elektrischen Strom versorgt wird, um impulsförmig Wärme zur direkten Erhitzung der Aufzeichnungsflüssigkeit zu erzeugen, so daß hierdurch die Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Öffnung aus der Kammer in Form eines Tropfens nach außen ausgestoßen werden kann, und an einer Oberfläche des Bildaufzeichnungsmediums anhaften kann, welche gegenüberliegend der Öffnung angeordnet ist.

2. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilmwiderstand aus einem Dünnfilm aus einer Cr-Si-SiO-Legierung besteht.

3. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilmwiderstand aus einem Dünnfilm aus einer Ta-Si-SiO-Legierung besteht.

4. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Dünnfilmleiter vorgesehen ist, der elektrisch mit dem Dünnfilmwiderstand verbunden ist, so daß an ihn der gepulste elektrische Strom angelegt wird, wobei der Dünnfilmleiter auf dem Dünnfilmwiderstand so angeordnet ist, daß er eine Oberfläche aufweist, durch welche der Dünnfilmleiter der in der Kammer enthaltenen Aufzeichnungsflüssigkeit ausgesetzt werden kann, und daß der Dünnfilmleiter aus Nickel besteht.

5. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand einen ersten Wandteil aufweist, welcher einen Vorratsbehälter ausbildet, in welchem die Aufzeichnungsflüssigkeit aufbewahrt wird, sowie einen zweiten Wandteil, der mit dem ersten Wandteil verbunden ist und einen Kanal ausbildet, der mit der von dem Vorratsbehälter zugeführten Aufzeichnungsflüssigkeit gefüllt wird, wobei der Kanal an seinem einen Ende mit dem Vorratsbehälter und an seinem anderen Ende mit der Öffnung verbunden ist, und
daß der Dünnfilmwiderstand auf einer Oberfläche des zweiten Wandteils gegenüberliegend dem Kanal vorgesehen ist, so daß er sich in dem Kanal befindet, und der Dünnfilmwiderstand die Oberfläche aufweist, durch welche der Dünnfilmwiderstand der Aufzeichnungsflüssigkeit ausgesetzt ist, die in dem Kanal enthalten ist, um so direkt die Aufzeichnungsflüssigkeit zu erhitzen, so daß hierdurch die Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Öffnung von dem Kanal nach außen in Form eines Tröpfchens ausgestoßen werden kann.

6. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wandteil von dem zweiten Wandteil abtrennbar ist, so daß der Vorratsbehälter von dem Kanal abtrennbar ist.

7. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal eine Kanalachse aufweist, entlang derer sich der Kanal von dem Vorratsbehälter zur Öffnung hin erstreckt, und daß der Kanal die Aufzeichnungsflüssigkeit entlang der Kanalachse von dem Vorratsbehälter zur Öffnung hin fließen läßt, um den Kanal nachzufüllen, nachdem die Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Öffnung ausgestoßen wurde; und
daß die Öffnung ein erstes Ende aufweist, an welchem die Öffnung mit dem Kanal in Verbindung steht, sowie ein zweites Ende, von welchem die Öffnung die Aufzeichnungsflüssigkeit in Richtung auf das Bildaufzeichnungsmedium ausspritzen kann, wobei die Öffnung eine Öffnungsachse aufweist, entlang derer sich die Öffnung von dem ersten Ende zum zweiten Ende hin erstreckt.

8. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung und der Kanal axial ausgerichtet sind.

9. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung senkrecht zum Kanal erstreckt.

10. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Dünnfilmwiderstands gegenüberliegend dem Kanal eine Widerstandsoberflächenachse aufweist, in bezug auf welche die Oberfläche des Dünnfilmwiderstands eine asymmetrische Form aufweist, und daß der Dünnfilmwiderstand in dem Kanal auf solche Weise vorgesehen ist, daß sich die Widerstandsoberflächenachse senkrecht zur Kanalachse erstreckt.

11. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilmwiderstand in dem Kanal an einem Ort benachbart der Öffnung angeordnet ist, und daß die Öffnung und der Kanal axial ausgerichtet sind.

12. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wandteil eine Querschnittsfläche des Kanals entlang einer Ebene senkrecht zur Kanalachse festlegt, daß der Kanal einen Querschnittsflächen-Verteilungsteil aufweist, so daß der Dünnfilmwiderstand zumindest dort angeordnet ist, wobei die Querschnittsfläche des Kanals sich entlang der Kanalachse ändert, so daß sie asymmetrisch in der Kanalachse verteilt ist.

13. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querschnittsfläche des Kanals entlang der Kanalachse in einer Richtung zur Öffnung hin verringert, in dem Querschnittsflächen-Verteilungsteil.

14. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilmwiderstand in der Kammer an einem Ort benachbart der Öffnung angeordnet ist, um die Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Öffnung auszustoßen, und
daß weiterhin ein zusätzlicher Dünnfilmwiderstand vorgesehen ist, der auf der Oberfläche der Wand gegenüberliegend der Kammer angeordnet ist, so daß er sich innerhalb der Kammer befindet, und der zusätzliche Dünnfilmwiderstand eine Oberfläche aufweist, welche der Kammer gegenüberliegt, wodurch der zusätzliche Widerstand der in der Kammer enthaltenen Aufzeichnungsflüssigkeit ausgesetzt wird, wobei der Dünnfilmwiderstand und der zusätzliche Dünnfilmwiderstand so angeordnet sind, daß der Dünnfilmwiderstand zwischen der Öffnung und dem zusätzlichen Dünnfilmwiderstand angeordnet ist, und der zusätzliche Dünnfilmwiderstand mit einem gepulsten elektrischen Strom versorgbar ist, um impulsförmig Wärme zur direkten Erhitzung der Aufzeichnungsflüssigkeit zu erzeugen, so daß hierdurch die Aufzeichnungsflüssigkeit in Richtung auf die Öffnung fließen kann, um so die Nachfüllung der Öffnung mit der Aufzeichnungsflüssigkeit zu fördern, nachdem die Tinte aus der Öffnung ausgestoßen wurde.

15. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilmwiderstand in dem Kanal an einem Ort benachbart der Öffnung angeordnet ist, um Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Öffnung auszustoßen,
und daß weiterhin ein zusätzlicher Dünnfilmwiderstand vorgesehen ist, der auf der Oberfläche des zweiten Wandteils gegenüberliegend dem Kanal vorgesehen ist, so daß er sich in dem Kanal befindet, und der zusätzliche Dünnfilmwiderstand eine dem Kanal gegenüberliegende Oberfläche aufweist, durch welche der zusätzliche Dünnfilmwiderstand der Aufzeichnungsflüssigkeit ausgesetzt wird, die in dem Kanal enthalten ist, der zusätzliche Dünnfilmwiderstand in dem Kanal auf einer stromabwärtigen Seite des Dünnfilmwiderstands in der Flußrichtung der Aufzeichnungsflüssigkeit angeordnet ist, und der zusätzliche Dünnfilmwiderstand mit einem gepulsten elektrischen Strom versorgt wird, um impulsförmig Wärme zur direkten Erhitzung der Aufzeichnungsflüssigkeit zu erzeugen, wodurch die Aufzeichnungsflüssigkeit in der Flußrichtung der Aufzeichnungsflüssigkeit von dem Vorratsbehälter zu dem Dünnfilmwiderstand hin fließt, um so die Nachfüllung des Kanals mit Aufzeichnungsflüssigkeit zu fördern, nachdem Tinte aus dem Kanal durch die Öffnung ausgespritzt wurde.

16. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Dünnfilmwiderstand aus einem Dünnfilm einer Cr-Si-SiO-Legierung besteht.

17. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Dünnfilmwiderstand aus einem Dünnfilm einer Ta-Si-SiO-Legierung besteht.

18. Flüssigkeitstropfenausstoß-Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen, aus einer Öffnung, einer Aufzeichnungsflüssigkeit, die in eine Kammer eingefüllt ist, die mit der Öffnung in Verbindung steht, in Form eines Tröpfchens, um hierdurch das Tröpfchen auf ein Bildaufzeichnungsmedium aufzubringen und auf diesem ein Bild aufzuzeichnen, gekennzeichnet durch:
eine Wand, die einen Vorratsbehälter ausbildet, um darin die Aufzeichnungsflüssigkeit zu speichern, sowie einen Kanal, der mit der von dem Vorratsbehälter zugeführten Aufzeichnungsflüssigkeit gefüllt wird, wobei der Kanal ein stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende aufweist, der Kanal mit dem Vorratsbehälter an seinem stromaufwärtigen Ende in Verbindung steht, die Wand weiterhin eine Öffnung festlegt, die mit dem stromabwärtigen Ende des Kanals in Verbindung steht, der Kanal eine Kanalachse aufweist, entlang derer sich der Kanal von dem stromaufwärtigen Ende zum stromabwärtigen Ende hin erstreckt, die Wand weiterhin eine Querschnittsfläche des Kanals entlang einer Ebene senkrecht zur Kanalachse festlegt, und der Kanal einen Querschnittsflächen-Verteilungsteil aufweist, in welchem sich die Querschnittsfläche des Kanals entlang der Kanalachse in einer Richtung zum stromabwärtigen Ende hin verringert; und
einen Heizwiderstand, der in dem Kanal an dem Querschnittsflächen-Verteilungsteil vorgesehen ist, wobei der Heizwiderstand mit einem gepulsten elektrischen Strom zur Erzeugung impulsförmiger Wärme versorgt wird, um die in dem Kanal enthaltene Aufzeichnungsflüssigkeit zu erhitzen, so daß die Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Öffnung nach außen von der Kammer in Form eines Tröpfchens ausgestoßen wird, und auf einer Oberfläche eines Bildaufzeichnungsmediums angeordnet wird, welches gegenüberliegend der Öffnung angeordnet ist, und die Aufzeichnungsflüssigkeit entlang der Kanalachse in einer Richtung von dem stromaufwärtigen Ende zum stromabwärtigen Ende hin fließen kann.

19. Flüssigkeitströpfchenausstoß-Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen, aus einer Öffnung, einer Aufzeichnungsflüssigkeit, die in eine Kammer eingefüllt ist, die mit der Öffnung in Verbindung steht, in Form eines Tropfens, um hierdurch den Tropfen an einem Bildaufzeichnungsmedium anzubringen und auf diesem ein Bild aufzuzeichnen, gekennzeichnet durch:
eine Wand, welche einen Vorratsbehälter ausbildet, um in diesem eine Aufzeichnungsflüssigkeit aufzubewahren, sowie einen Kanal, der mit der von dem Vorratsbehälter zugeführten Aufzeichnungsflüssigkeit gefüllt ist, wobei der Kanal ein stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende aufweist, der Kanal mit dem Vorratsbehälter an seinem stromaufwärtigen Ende in Verbindung steht, die Wand weiterhin eine Öffnung festlegt, die mit dem stromabwärtigen Ende des Kanals in Verbindung steht, und der Kanal eine Kanalachse aufweist, entlang derer die Aufzeichnungsflüssigkeit in einer Flußrichtung von dem stromaufwärtigen Ende zum stromabwärtigen Ende fließen kann;
einen Ausstoß-Heizwiderstand, der in dem Kanal an einem Ort in der Nähe des stromabwärtigen Endes vorgesehen ist, wobei der Ausstoß-Heizwiderstand mit einem gepulsten elektrischen Strom versorgbar ist, um impulsförmig Wärme zur Erhitzung der auf ihm befindlichen Aufzeichnungsflüssigkeit zu erzeugen, so daß hierdurch die Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Öffnung nach außerhalb der Kammer in Form eines Tröpfchens ausgestoßen werden kann, und auf einer Oberfläche eines Bildaufzeichnungsmediums angebracht werden kann, welches gegenüber liegend der Öffnung angeordnet ist; und
einen Versorgungs-Heizwiderstand, der in dem Kanal an einer stromaufwärtigen Seite des Ausstoß-Heizwiderstands in der Flußrichtung angeordnet ist, wobei der Versorgungs-Heizwiderstand mit einem gepulsten elektrischen Strom versorgbar ist, um impulsförmig Wärme zur Erhitzung der auf ihm befindlichen Aufzeichnungsflüssigkeit zu erzeugen, so daß hierdurch die Aufzeichnungsflüssigkeit entlang der Kanalachse in der Flußrichtung fließen kann.

20. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand weiterhin eine Querschnittsfläche des Kanals entlang einer Ebene senkrecht zur Kanalachse festlegt, der Kanal einen Querschnittsflächen-Verteilungsteil aufweist, in welchem sich die Querschnittsfläche des Kanals entlang der Kanalachse in einer Richtung zur Öffnung hin verringert, wobei der Versorgungs-Heizwiderstand in dem Querschnittsflächen-Verteilungsteil angeordnet ist, um den Fluß der Aufzeichnungsflüssigkeit entlang der Kanalachse in der Flußrichtung zu fördern.