DE68929488T2

DE68929488T2 - Substrat für einen Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf, Druckkopf und damit versehne Druckvorrichtung

Info

Publication number: DE68929488T2
Application number: DE68929488T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Ishinaga; Masami Ohta-ku Ikeda; Ryoichi Ohta-ku Koizumi; Asao Ohta-ku Saito; Kenjiro Watanabe; Tsutomu Abe; Nobuyuki Ohta-ku Kuwabara; Tsuguhiro Ohta-ku Fukuda; Tsutomu Katoh; Toshihiro Mori; Seiichiro Karita
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1989-07-24
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2009-07-25
Also published as: EP0353925A3; AU3891289A; DE68929488D1; ATE185319T1; EP0593133B1; EP0593133A2; CA1336660C; GR3032117T3; CN1043389A; EP0353925B1; ES2069586T3; DE68929082D1; EP0593133A3; KR940008249B1; CN1102157A; DE68921812D1; ATE120130T1; ES2136637T3; CN1161234C; DE68921812T2

Description

BEREICH DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungssubstrat, einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf, der das Substrat verwendet und eine Druckvorrichtung, die den Aufzeichnungskopf verwendet, sowie im besonderen auf ein Substrat, einen Kopf und eine Vorrichtung, wobei ein elektrothermischer Transduktor für das Erzeugen einer thermischen Energie verwendet wird, um die Energie für das Ausspritzen der Aufzeichnungsfarbe bzw. der Aufzeichnungsflüssigkeit zu erzeugen.
Eine Aufzeichnungsvorrichtung, in welcher Farbe unter Verwendung thermischer Energie ausgestoßen wird, die insbesondere in den kürzlich vergangenen Jahren bezeichnet wurde, ist in den US-Patenten Nr. 4,723,129 und 4,740,796 offenbart. Eine derartige Aufzeichnungsvorrichtung ist unter anderem vorteilhaft in ihrem schnellen Ansprechen auf ein elektrisches Aufzeichnungssignal und in ihrer geringen Baugröße infolge einer hochdichten Anordnung der Ausstoßelemente.
Eine weitere Entwicklung dieser Aufzeichnungsvorrichtung wird in dem US-Patent Nr. 4,719,472 offenbart, in welcher die Farbe auf eine vorbestimmte Temperatur vorgeheizt wird, um die Aufzeichnung zu verbessern. Um dies zu erreichen, ist das Flüssigkeitsreservoir mit einem Temperatursensor und einem Heizkörper versehen. Der Zweck hierfür besteht darin, die Viskosität der Farbflüssigkeit zu regeln.
Als eine weitere Entwicklung offenbart das US-Patent Nr. 4,550,327 einen Aufzeichnungskopf, wobei eine Anzahl wärmeenergieerzeugender Elemente in einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind und wobei ein Sensor vorgesehen ist, um das Vorhandensein und Fehlen der Flüssigkeit in jeder der Flüssigkeitskanäle zu unterscheiden, welche die wärmeenergieerzeugenden Elemente haben. Der Zweck hierfür betrifft nicht das thermische Problem, sondern ist bekannt als das System, welches eine Anzahl von Elementen und eine Anzahl von Sensoren hat. Jedoch verhindert dieses mehr oder weniger den Vorteil der Aufzeichnungsvorrichtung (kleine Baugröße) infolge der Notwendigkeit der Vergrößerung der Flüssigkeitskanalweite.
Dementsprechend ist eine Aufzeichnungsvorrichtung dringendst gewünscht, mit der der Vorteil einer kleinen Baugröße bei einer hohen Dichte beibehalten wird und der Zustand des Aufzeichnungssubstrats bzw. der Aufzeichnungsträgerschicht oder des Aufzeichnungskopfs auf schnelle Weise erfaßt oder unterschieden wird.
In dem Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungssubstrat, welches mit einer Anzahl wärmeenergieerzeugender Elemente versehen ist, kann eine ungleichmäßige Temperaturverteilung oder ein lokaler Hochtemperaturabschnitt entstehen. Dies wurde jedoch bisher nicht in Betracht gezogen, so dass das Auftreten von Ausstoßfehlern zu einer abnormalen Temperaturerhöhung mit dem möglichen Resultat physikalischer Deformation der Struktur um das Substrat führen kann, welches für gewöhnlich aus einem organischen Material gefertigt ist.
In konventionellen Systemen sind der Temperatursensor und der Heizkörper voneinander getrennt montiert, mit dem Ergebnis, von erhöhten Herstellungsschritten und -kosten. Desweiteren ist eine Temperaturregelung in dem konventionellen System mit lediglich einer beschränkten Genauigkeit als Gesamttemperatur des ganzen Aufzeichnungskopfs möglich. Jedoch haben eine Anzahl von Experimenten und Untersuchungen, welche von den Erfindern ausgeführt wurden aufgedeckt, dass nach Fortsetzen von Aufzeichnungsoperationen ein Temperaturgradient in dem Substrat erzeugt wird, so dass die Qualität des Aufzeichnungsbildes verschlechtert wird. In dem konventionellen System ist es schwierig eine gute Aufzeichnung fortzuführen, wenn ein Temperaturgradient erzeugt ist.
GB-A-2169856 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Temperatur eines Aufzeichnungskopfs, der die wärmeerzeugenden Elemente, die zum Ausstoß von Tinte bestimmt sind, separate wärmeerzeugende Elemente in dem Tintenzuführpfad oder einen externen Heizer verwendet, aber diskutiert nicht das Problem einer nicht-einheitlichen Temperaturverteilung im Aufzeichnungskopf.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der erste Aspekt der Erfindung ist die Bereitstellung einer Aufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungsmedium, dabei weist die Aufzeichnungsvorrichtung einen Aufzeichnungskopf auf, der eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen zum Erzeugen von thermischer Energie hat, um den Ausstoß von Aufzeichnungsflüssigkeit zu veranlassen und hat außerdem einen Erhitzer zum Erhitzen des Aufzeichnungskopfs, wobei die Aufzeichnungsvorrichtung gekennzeichnet ist durch:
eine Steuereinrichtung zum wahlweisen Steuern eines oder mehrerer wärmeerzeugenden Elemente, um für ein Bewirken des Ausstoßes von Aufzeichnungsflüssigkeit unzureichende thermische Energie zu erzeugen, um im Aufzeichnungskopf eine Temperaturverteilung zu erzeugen, die einheitlicher ist als jene, die durch alleinige Verwendung des Erhitzers erreicht werden würde.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Steuerverfahrens für eine Aufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungsmedium, wobei die Aufzeichnungsvorrichtung einen Aufzeichnungskopf aufweist, der eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen zum Erzeugen thermischer Energie hat, um den Ausstoß von Aufzeichnungsflüssigkeit zu bewirken, außerdem hat er einen Erhitzer zum Erhitzen des Aufzeichnungskopfs, das Verfahren ist gekennzeichnet durch:
wahlweises Steuern eines oder mehrerer der wärmeerzeugenden Elemente, um für ein Bewirken des Ausstoßes von Aufzeichnungsflüssigkeit unzureichende thermische Energie zu erzeugen, um im Aufzeichnungskopf eine Temperaturverteilung zu erzeugen, die einheitlicher ist als jene, die durch alleinige Verwendung des Erhitzers erreicht werden würde.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungssubstrat, einen Aufzeichnungskopf und Vorrichtungen bereit, die selbiges verwenden, wobei Temperaturermittlung mit hoher Genauigkeit und gutem Ansprechverhalten durchgeführt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt ein preiswertes Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungssubstrat bereit und der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf und die Vorrichtungen verwenden selbiges, wobei das Problem, das aus dem Temperaturgradienten entsteht, der in dem Substrat erzeugt wird, gelöst ist und wobei die Temperaturermittlung und Temperatursteuerung mit hoher Genauigkeit und schnellem Ansprechverhalten durchgeführt werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungssubstrat und einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf und Vorrichtungen bereit, wobei ein Temperaturerfassungselement und ein Temperaturerhaltungsheizelement auf dem Substat durch den gleichen Filmablagerungsprozeß hergestellt werden, der bei der Produktion ausstoßenergie-erzeugender Elemente verwendet wird (elektrothermischer Transduktoren), so dass die Fertigungskosten verringert werden, dass sie nahe beieinander angeordnet werden können und dass die Temperatursteuerung mit hoher Genauigkeit und schnellem Ansprechverhalten ausgeführt werden kann.
Diese und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Betrachtung der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In der begleitenden Zeichnung zeigen:
1A eine Draufsicht eines Substrats (Heizkörperplatte) für einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf;
1B eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 1A;
2 eine Perspektivenansicht einer Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
3 eine Schaltung für die Erfassung einer Temperaturerhöhung, die auf einen Ausstoßfehler oder ähnlichem zurück zu führen ist;
4 einen Graphen der Temperatur vs. Zeit, welche die Temperaturerhöhung infolge eines Ausstoßfehlers oder ähnliches darstellt;
5 ein weiteres Beispiel einer Schaltung für die Erfassung einer Temperaturerhöhung;
6 einen Graphen einer Temperatur vs. Zeit, welche einen Betrieb der Schaltung gemäß der 5 darstellt.
7 ein weiteres Beispiel einer Temperaturerhöhungserfassungsschaltung;
8 eine Flußkarte, welche die Schritte für das Unterscheiden eines irrigen Betriebs im Ansprechen auf eine Temperaturerhöhungserfassung darstellt;
9A eine Draufsicht auf ein anderes Substrat (Heizkörperplatte), welches mit einem Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf verwendbar ist;
9B eine vergrößerte Ansicht von 9A;
10 ein Blockdiagramm, welches das Regelsystem darstellt;
11A, 11B und 11C Temperaturen an unterschiedlichen Positionen des Aufzeichnungskopfs;
12 eine Flußkarte, die ein Beispiel von aufgenommenen Temperaturregelungsschritten darstellt;
13 einen Graphen einer Temperatur vs. Zeit für die Darstellung eines Betriebs;
14 eine Draufsicht auf einen weiteren Temperatursensor;
15, 16A, 16B, 16C und 16D Draufsichten, die die Verringerung einer Anzahl von Kissen darstellen;
17 eine Perspektivenansicht eines anderen Aufzeichnungskopfs;
18, 19A und 19B Schnittansichten des Aufzeichnungskopfs gemäß der 17;
20 eine schematische Draufsicht auf ein anderes Substrat;
21 eine Schnittansicht, die eine Struktur der Schichten eines Teils des Aufzeichnungskopfs von 20 darstellt;
22 eine Schnittansicht, eines Substrats, welches eine weiter verbesserte Schnittstruktur darstellt;
23A eine Schnittansicht eines modifizierten Temperatursensors;
23B eine äquivalente Schaltung der Struktur gemäß der 23A;
24 einen Graphen eines Spannungsabfalls vs. Temperatur des Temperatursensors gemäß der 23A;
25 Schritte für die Erzeugung eines Diodensensors;
26 eine Perspektivenansicht einer Aufzeichnungskopfkartusche;
27 eine Perspektivansicht eines Hauptabschnitts der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung, welche die Kartusche gemäß der 26 verwendet;
28 einen Graphen eines Spannungsabfalls des Temperatursensors vs. Ausstoßleistung des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfs;
29 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Regelungssystems für einen Wiedererlangungsbetrieb;
30 eine Flußkarte, welche Beispiele von Aufzeichnungs- und Wiedergewinnungsvorgängen darstellt;
31 ein anderes Beispiel eines Temperaturregelsystems;
32 eine Schaltung für ein anderes Beispiel einer Temperaturregelung;
33 ein Blockdiagramm, welches ein anderes Beispiel eines Temperaturregelsystems darstellt;
34 einen Graphen, der eine Temperaturverteilung auf dem Substrat zeigt, welches durch das Regelsystem gemäß der 33 vorgesehen werden kann;
35 eine Flußkarte, die ein Beispiel von Temperaturregelschritten darstellt, um die Temperaturverteilung gemäß der 34 zu schaffen;
36 eine Perspektivansicht eines anderen Aufzeichnungskopfs;
37 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Regelsystems;
38A, 38B und 38C eine Korrektur einer Temperaturverteilung;
39 eine Flußkarte eines Beispiels für die Temperaturregelschritte;
40 einen Graphen, der vorteilhafte Wirkungen dieses Ausführungsbeispiels darstellt;
41 Kissen für elektrische Verbindungen zwischen der Patrone und der Hauptbaugruppe des Flüssigkeitsstrahl – Aufzeichnungsdruckers.
Bezüglich der 1A und 1B wird ein Substrat (Basisteil) gezeigt, das in der Struktur gemäß der 2 und 26 verwendbar ist, welche im einzelnen nachfolgend beschrieben werden. Gemäß der 1A und 1B hat das Substrat einen Ausstoßerhitzerabschnitt oder Bereich 3 in welchem eine Anzahl von thermischer energieerzeugender Elemente (elektrothermischer Transduktoren) angeordnet sind. Die generelle Struktur des Aufzeichnungskopfs wird verständlicher, wenn auf die 17 Bezug genommen wird, worin Flüssigkeitsausstoßkanäle durch Verbinden einer oberen Platte 110 mit einem Substrat 102 erhalten werden, wodurch Ausstoßkanäle mit Ausstoßauslässen 103 gebildet werden, wobei Flüssigkeit oder Farbe in dem Kanal durch einen Erhitzer 106 in Abhängigkeit von einem Betätigungssignal erhitzt wird, um die Farbe auf ein Blatt auszustoßen, welches den Auslässen zugewandt ist. Um auf die 1A und 1B zurückzukommen, sind Temperatursensoren 2 so angeordnet, dass zumindest Teile von diesen sich angrenzend an längsweise Enden der Region 3 anordnen. Die Sensoren 2 sind im Gegensatz zu den konventionellen Sensoren eingebaute Sensoren. Das Substrat 1 hat Ausstoßerhitzer 3 und Kontakte 4, die mit einer externen elektrischen Verkabelung durch eine Kabelverbindungstechnik oder ähnlichem verbindbar sind. Jeder Temperatursensor 2 ist angrenzend an den Ausstoßerhitzerabschnitt 3 durch den gleichen Filmablagerungsprozeß ausgebildet, welcher verwendet wird, wenn der Ausstoßerhitzerabschnitt 3 ausgebildet wird. Die 1B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B, der einen Sensor 2 enthält, wobei die Ausstoßerhitzer und die hierfür verwendete Verkabelung mit den Bezugszeichen 5 und 6 gekennzeichnet sind. Da die Sensoren 2 durch den gleichen Filmablagerungsprozeß ausgebildet werden, wie bei der Herstellung der Ausstoßerhitzer und der Verkabelung, und wie ein Filmablagerungsprozeß, welcher bei der Semileitereinrichtungsherstellung verwendet wird, werden sie äußerst genau hergestellt. Sie können aus Aluminium, Titan, Tantal oder ähnlichem mit einer mit der Temperatur variablen elektrischen Konduktivität gefertigt sein, welches für den anderen Teil des Substrats verwendet wird, beispielsweise werden diese Materialien in dem Substrat an den folgenden Teilen verwendet. Aluminium kann für Elektroden verwendet werden, Titan kann zwischen dem elektrothermischen Transduktorelement (wärmeerzeugende Widerstandsschicht) und einer Elektrode verwendet werden, um die Verbindungseigenschaft dazwischen zu erhöhen und Tantal kann dazu verwendet werden, die wärmeerzeugende Widerstandsschicht als eine Schutzschicht gegen Kavitation zu überziehen.
Der gezeigte Sensor 2 hat eine Meanderstruktur zur Schaffung eines insgesamt hohen Widerstandes ohne nachteiligen Einfluß auf die Verkabelung auf dem Substrat. Der Ausgang eines jeden Sensors 2 kann von den Kontakten 4 aufgenommen werden. Das Substrat mit dieser Struktur kann zur Bildung eines Aufzeichnungskopfs verwendet werden, wobei eine Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung (Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung) konstruiert werden kann unter Verwendung des Aufzeichnungskopfs, wie er schematisch in der 2 in einer Perspektivansicht gezeigt wird. In 2 hat eine Kopfkartusche 14 einen Aufzeichnungskopf, der unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Substrats 1 konstruiert ist und einen Tintencontainer als eine Einheit, welche entfernbar an dem Schlitten 15 der Aufzeichnuncsvorrichtung befestigbar ist. Die Kopfkartusche 14 ist entfernbar an dem Schlitten 15 mittels eines Begrenzungsbauteils 41 befestigt. Die Halterung bzw. der Schlitten 15 ist längs der Welle 21 hin und her bewegbar, durch welche die Kopfkartusche 14 ebenfalls hin und her bewegbar ist. Die durch den Aufzeichnungskopf ausgestoßene Tinte erreicht ein Aufzeichnungsmedium 18, welches auf einer Schreibwalze 19 in einem kleinen Abstand von dem Aufzeichnungskopf gelagert ist, wodurch ein Bild auf dem Aufzeichnungsmedium 18 erzeugt wird. Der Aufzeichnungskopf wird mit Ausstoßsignalen, entsprechend der für das aufzuzeichnende Bild repräsentativen Informationen von einer Informationsquelle durch geeignete Kabel 16 und Kontakte 4 (1A) beaufschlagt, welche daran angeschlossen sind. Eine oder mehrere (zwei in 2) Kopfkartuschen 3b können verwendet werden, um die Farben zu erzeugen, in welchen die Bilder aufgezeichnet werden sollen. In der 2 wird ein Schlittenmotor 17 für die Abtast-Hin- und Herbewegung des Schlittens 15 entlang der Welle 21, ein Kabel 22 für das Übertragen der Antriebskraft von dem Motor 17 auf den Schlitten 15 und ein Fördermotor 20 gezeigt, der an die Schreibwalze 19 angeschlossen ist, um das Aufzeichnungsmedium 18 zu befördern. Die 3 zeigt ein Beispiel einer Temperaturerfassungsschaltung, welche den Output des Sensors 2 gemäß der 1A und 1B verwendet. Der Detektor kann auf einer Regelplatte der Vorrichtung befestigt werden und kann durch ein Kabel 16 mit den Kontakten 4 verbunden werden. Wie in der Figur gezeigt wird, ist der Sensor 2 an einen Spannungsteilerwiderstand 7 und an einen Hochspannungskontakt 28 angeschlossen, so dass die Widerstandsänderung des Sensors 2 in eine Spannungsänderung konvertiert wird. Der Spannungsoutput wird mit einer Bezugsspannung, welche durch eine Spannungsquelle 10 erzeugt wird, durch einen Vergleicher 9 verglichen, und wird an eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 11 angelegt, die in 2 nicht gezeigt ist, welche einen Hauptabschnitt der Einrichtung gemäß der 2 darstellt. Die CPU 11 unterscheidet, ob die Substrattemperatur höher oder niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur. Die 4 zeigt mögliche Temperaturänderungen, die durch die Temperatursensoren des Substrates 1 erfaßt werden. Falls die Tinte unter geeigneten Bedingungen ausgestoßen wird, erhöht sich die Temperatur entlang der Kurve 12 um eine Sättigungstemperatur zu erreichen. Falls jedoch Ausstoßfehler infolge eines Verstopfens oder ähnlichem auftritt, staut sich die Wärme an, mit dem Ergebnis, eines steilen Anstiegs der Temperatur gemäß der Kurven 13. Unterschiedliche Kurven 13 zeigen den Temperaturwechsel, wenn die Ausstoßfehler zu unterschiedlichen Zeitpunkten auftreten. Die am meisten links angeordnete Kurve 13 zeigt, dass der Ausstoßfehler von Beginn an auftritt, während die am weitesten rechts liegende Kurve 13 anzeigt, dass der Ausstoßfehler auftritt, wenn die Temperatur des Aufzeichnungskopfsubstrates die Sättigungstemperatur erreicht. Die Referenzspannung VO des Vergleichers 9 ist festgesetzt, um der Sättigungstemperatur zu entsprechen. Wenn dann die Temperatur des Substrates 1 das Niveau TO überschreitet, wird die CPU 11 über diesen Vorfall informiert, worauf die CPU 11 das Auftreten eines Ausstoßfehlers entscheidet. Auf der Basis dieser Entscheidung wird der Ausstoßbetrieb unterbrochen, ein Alarm erzeugt und desweiteren eine Wiedererlangungs- bzw. Erholungsoperation unter Verwendung einer Haube oder ähnlichem begonnen. Die Referenztemperatur TO ist so ausgewählt, dass sie während einem normalen oder geeignetem Tintenausstoßbetrieb nicht erreicht wird, wobei sie kleiner ist als eine den Kopf beschädigende Temperatur. Gemäß vorstehender Beschreibung ist der Temperatursensor in das Substrat eingebaut und ist aus dem gleichen Material gefertigt, wie die Elektrode, welche ein Teil des elektrothermischen Transduktors ist. Der elektrische Widerstand des Sensors ändert sich linear mit Hinsicht auf die Temperaturänderung, so dass ein korrekter Temperaturmeßbetrieb möglich wird. Dies ist insbesondere dann so, wenn Aluminium für das Temperaturerfassungselement verwendet wird.
5 stellt eine andere Temperaturerfassungsschaltung dar. In 5 ist ein Differenzierglied 31 vor dem Vergleicher 9 der Schaltung gemäß der Figur angeordnet, um ein Überwachen der Änderungsrate der Temperatur zu erlauben, die durch den Temperatursensor 2 erfaßt wird. Die 6 zeigt eine Ausgangswellenform der Abschnitte A, B, C und D der 5. Der Output A des Temperatursensors ändert sich plötzlich, sobald der Ausstoßfehler auftritt. Die Änderungsrate erscheint als ein Spannungsniveau des Outputs B des Differenziergliedes 31. Durch Vergleich von diesem mit dem Output C der Referenzspannung 10 wird das Ausstoßfehlersignal auf die CPU 11 übertragen. Die CPU 11 ist in der Lage, im Ansprechen auf den Empfang des Fehlersignals die vorstehend beschriebenen geeigneten Aktionen zu befehlen. In diesem Fall wird die Temperaturänderung überwacht bzw. erfaßt, wodurch der Ausstoßfehler unmittelbar erfaßt werden kann, ohne dass eine Verzögerung erforderlich ist, um darauf zu warten, dass die Temperatur eine vorbestimmte hohe Temperatur erreicht. Zusätzlich wird die nachteilige Einwirkung der Umgebungstemperatur reduziert, wodurch der Aufzeichnungskopf in effektiver Weise geschützt wird.
7 stellt eine Temperaturerhöhungserfassungsschaltung dar, wobei die Änderungsrate der Temperatur des Substrates 1 durch eine von der CPU 11 verwendete Software erfaßt wird. Der Output des Temperatursensors 2 wird durch einen Operationsverstärker 33 verstärkt und an einen A-D Konverter 34 angelegt, an dem ein digitalisiertes Temperaturniveau der CPU 11 eingegeben wird. Die CPU 11 führt ihre Entscheidungssequenz gemäß der 8 als ein Beispiel aus. Die CPU berechnet eine Differenz zwischen der Temperatur Tn, welche in diesem Zeitpunkt gelesen wird (Schritt S1) und der Temperatur Tn-1, die zu einem vorhergehenden Zeitpunkt gelesen wird, d. h., einer vorbestimmten Zeitspanne vorher, wobei auf der Basis dieser Differenz der Ausstoßfehler entschieden wird (Schritt S3). Insbesondere wird die Entscheidung ausgeführt, ob die Temperaturdifferenz (Tn – Tn-1) größer als ein vorbestimmtes Niveau A ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, wird der Ausstoßfehler entschieden, um unmittelbar den Ausstoßbetrieb zu unterbrechen (Schritt S5) und die Erholungsoperation und den Alarm 1 einen möglichen Fall zu befehlen (Schritt S7). Zum Vergleich mit der Schaltung, die in 5 dargestellt ist, ist diese Schaltung hinsichtlich der Verzögerungszeit nachteilig, resultierend aus der zu unterschiedlichen Zeiten verglichenen Temperatur, jedoch ist sie dahingehend vorteilhaft, dass die Referenztemperatur A wie gewünscht bestimmt werden kann. Selbst wenn die Ausstoßleistung gering ist und demzufolge die Temperaturänderung klein ist, kann demnach die Erfassung entsprechend der Ausstoßleistung durchgeführt werden. In anderen Worten ausgedrückt, ist die Regelung für die Erreichung unterschiedlicher Betriebsbedingungen des Aufzeichnungskopfes flexibel. Wie bereits vorstehend beschrieben wurde, ist in diesem Fall der Temperaturerfassungssensor direkt in das Substrat eingebaut, wodurch die Temperaturdifferenz zwischen der tatsächlichen Temperatur des Substrats und der erfaßten Temperatur gering ist, wobei die Erfassungsverzögerung ebenfalls klein ist. Folglich können die Ursachen der Temperaturerhöhung wie beispielsweise der Ausstoßfehler oder ähnliches korrekt und schnell entschieden werden, wodurch eine Beschädigung des Aufzeichnungskopfs vermieden wird. Der Temperatursensor kann aus dem Material gefertigt werden, welches für die Herstellung des anderen Teils des Substrates verwendet wird, wodurch er lediglich durch Hinzuführen von Sensorenmodellen ausgebildet werden kann. Folglich können die Herstellungskosten in bemerkenswerter Weise reduziert werden. Der Sensor 2 kann in der Form einer Diode oder eines Transistors oder ähnliches ausgebildet werden, falls er durch den Filmablagerungsprozeß des Substrats produziert werden kann.
Bezüglich der 9A, 9B, 10, 11A, 11B, 11C, 12 und 13 wird im folgenden eine weitere Temperaturregelanordnung beschrieben, wobei die Temperaturverteilung des Substrates unter Verwendung der Temperatursensoren geregelt wird. Wie in den 9A und 9B gezeigt wird, ist ein Temperaturerhaltungsheizkörper 8 für das Beheizen des gesamten Aufzeichnungskopfs oder des Substrats 1 der Struktur gemäß der 1A und 1B beigefügt. Das Material, welches den Temperaturerhaltungsheizkörper 8 ausbildet, kann das gleiche sein, wie die wärmeerzeugende Widerstandsschicht (HfB₂, zum Beispiel) des Ausstoßerhitzers 5 oder ein anderes Material, welches zahlreiche Elemente oder die Verkabelung auf dem Substrat ausbildet, beispielsweise Aluminium, Tantal, Titan oder ähnliches. Bei der Verwendung eines oder mehrerer dieser Materialien, kann jeder Temperaturerhaltungsheizkörper durch den gleichen Prozeß hergestellt werden, wie er verwendet wird, wenn die zahlreichen Elemente, Verkabelung oder ähnliches auf dem Substrat ausgebildet werden, wodurch die Herstellungskosten nicht erhöht werden. Der Aufzeichnungskopf kann unter Verwendung des in 9A dargestellten Substrats 1 konstruiert werden, wobei die Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung (Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung) gemäß der 2 unter Verwendung eines solchen Aufzeichnungskopf konstruiert werden kann. Die Grundstrukturen des Aufzeichnungskopfs und der Aufzeichnungsvorrichtung sind die gleichen wie jene, die vorstehend beschrieben wurden, weshalb zur Vereinfachung auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
Die 10 zeigt ein Beispiel eines Temperaturregelsystems unter Verwendung des Sensors 2 und des Temperaturerhaltungsheizkörpers 8 gemäß der 9A und 9B. Das Regelsystem kann auf der Regelplatte oder ähnliches montiert werden und kann mit dem Sensor 2 und dem Heizkörper 8 durch die Kontakte 4 durch ein nicht gezeigtes Kabel angeschlossen werden. Ein Microcomputer CPU 11 funktioniert, um die Prozeßschritte durchzuführen, welche im folgenden unter Verweis auf die 12 beschrieben werden. Die CPU hat einen ROM, welcher feste Informationen wie beispielsweise das Programm zur Ausführung der Prozeßschritte speichert. Die CPU 11 kann unabhängig vorgesehen sein, um die Temperaturregelung durchzuführen, oder sie kann gemeinsam mit dem Hauptregelsystem diese Vorrichtung gemäß der 2 verwendet werden. Ein Input-Abschnitt 200 dient dazu, dem Temperatursensor 2 Energie zuzuführen und dessen Output in ein durch die CPU 11 aufnehmbares Signal zu konvertieren und an die CPU 11 anzulegen. Ein Erhitzertreiber 800 funktioniert um Energie an den Temperaturerhaltungsheizkörper 8 anzulegen. Bezüglich der 11 wird eine Beschreibung bezüglich der Temperatur des Substrats und des umgebenden Aufzeichnungskopfs gegeben. Für den Zweck der Ermöglichung, dass die Bildaufzeichnung mit hoher Auflösung erreicht wird, ist das Substrat 1 des Aufzeichnungskopfs mit einer großen Zahl von elektrothermischen Transduktorelementen versehen, welche als Flüssigkeitsausstoß energieerzeugende Elemente funktionieren. Um die Hitze auszustrahlen, ist das Substrat 1 eng mit einer Basisplatte 9 aus Aluminium oder ähnlichem verbunden, welche eine Größe hat, die größer als die des Substrates ist, gemäß der 11A. Mit dieser Struktur entstehen Temperaturdifferenzen, wie sie in der 13 gezeigt werden, unter den Ausstoßerhitzern 5 auf dem Substrat 1, dem anderen Abschnitt des Substrats (der Sensor 2 zum Beispiel) und der Aluminiumplatte 9. Eine Temperatur T_A an der Ausstoßerhitzerposition A, eine Temperatur T_B in dem anderen Abschnitt und eine Temperatur T_C auf der Aluminiumplatte sind derart, dass die Temperaturen T_B und T_C durchaus niedriger sind, als die Temperatur T_A, wie in der 11B gezeigt wird. Darüber hinaus ist die Differenz in Abhängigkeit von der Zeit unterschiedlich, wie in 11C gezeigt wird. Wie zu verstehen ist, zeigen die Temperaturkurven, dass die Temperatur der Aluminiumplatte 9 mit Verzögerung in einen vorübergehenden Zustand wechselt.
In dem mit dem Temperatursensor, versehenen konventionellen Kopf, wird ein Heißleiter am häufigsten verwendet. Der Heißleiter wird für gewöhnlich auf der Aluminiumplatte 9 montiert, da er einen relativ großen Raum in Anspruch nimmt. Wie nunmehr aus der 11B zu entnehmen ist, ist in diesem Fall die erfaßte Temperatur erheblich unterschiedlich angrenzend an den Ausstoßerhitzer 6, was unmittelbar auf die Ausstoßeigenschaft Einfluß nimmt, so dass eine gute Erfassung mit ausreichend hoher Genauigkeit für die Erreichung einer guten Aufzeichnung schwierig wird. In diesem Fall ist der Temperatursensor 2 an einer Position entsprechend der Position B in 11A angeordnet, insbesondere sind die Temperatursensoren eng an die gegenüberliegenden Längsenden des Feldes des Ausstoßerhitzer angeordnet, wie aus der 9A zu entnehmen ist. Dies ermöglicht, dass eine sehr hochgenaue Erfassung erreicht wird.
Die Temperaturänderungen an den Positionen A, B und C entstehen mit Verstreichen der Zeit wenn die Temperatur in Abhängigkeit von den Regelschritten geregelt wird, die in 12 dargestellt sind. Durch den Betrieb entsprechend der Flußkarte in 12, wird die Temperatur T_A an der Position A, wo die Ausstoßerhitzer vorgesehen sind, innerhalb eines Bereichs zwischen einer Temperatur T₃ und einer Temperatur T₄ (T₃ < T₄) eingeregelt. Der Prozeß, welcher in der 12 gezeigt wird, kann an einer gewünschten Zeit gestartet werden. Nachdem er gestartet worden ist, wird der Output eines jeden Sensors 2 im Schritt S1 eingelesen, wobei eine Bestimmung ausgeführt wird, ob er höher ist, als eine Temperatur T₂ oder nicht, wobei die Temperatur T₂ eine Temperatur ist, die kleiner ist als die Temperatur T₃. Falls nicht, wandert die Sequenz zum Schritt S₅, wo die Entscheidung ausgeführt wird, ob die durch den Sensor 2 erfaßte Temperatur kleiner ist als eine Temperatur T₁ oder nicht, wobei die Temperatur T₁ eine Temperatur kleiner als die Temperatur T₂ ist. Wenn das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S₅ negativ ist oder wenn die Entscheidung im Schritt S3 bejahend ist, wird die Erregung des Erhitzers 8 im Schritt S7 gestoppt. Wenn das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S5 bejahend ist, wird der Erhitzer im Schritt S9 erregt. In dieser Weise wird die Temperatur in der Position A innerhalb des Bereichs zwischen T3–T4 eingeregelt. Wie zu verstehen ist, wird das Erregen des Temperaturerhaltungszheizkörpers 8, betrieben durch den Erhitzertreiber, so geregelt, dass die Temperatur in der Position B, welche durch den Temperatursensor erfaßt wird, innerhalb des Bereichs zwischen T₁ und T₂ ist, welche niedriger sind, als die Temperatur T₄. Die Eigenschaft des Flüssigkeitsausstoßes in dem Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungssystem wird durch die Temperatur beeinflußt, wodurch das Konstanthalten der Temperatur in der Position A vorteilhaft ist, um die Ausstoßcharakteristiken und folglich die Qualität der Aufzeichnung zu stabilisieren, wobei die Position A der Position entspricht, wobei die thermische Energie, welche für den Ausstoß der Tinte wirksam ist, auf die Tinte einwirkt. Es ist zu verstehen, dass die Temperaturänderung in der Position A innerhalb des Bereichs zwischen den Temperaturen T₃ und T₄ beschränkt wird, falls die Temperatur an der Position B durch den Temperatursensor 2 erfaßt wird, und der Temperaturerhaltungsheizkörper 8 entregt und erregt wird, wenn die Temperatur T₂ erreicht bzw. wenn die Temperatur T₁ erreicht wird. In diesem Fall ist der Temperaturerhaltungsheizkörper und der Temperatursensor sind jeweils auf dem gleichen Substrat und insbesondere sind sie angrenzend an die gegenüberliegenden Enden des Feldes von Ausstoßerhitzern angeordnet, wie in 9 gezeigt wird, wobei die Genauigkeit der Temperaturregelung in signifikanter Weise verbessert wird. Da eine enge Beziehung in der Temperatur zwischen der Position A und der Position B besteht, kann dieses Regelsystem auf verhältnismäßig einfache Weise den in dem Substrat 1 erzeugten Temperaturgradienten erreichen. Im Gegensatz hierzu spricht die Temperaturänderung in der Position C gemäß der 13 nicht schnell an, wodurch sie nicht proportional wie die Temperatur in der Position B ist.
Die Beschreibung wird bezüglich des Herstellungsverfahrens für den Aufzeichnungskopf angegeben. Zuerst wird ein monokristallines Silikonsubstrat vorbereitet, wobei Dioden für das Verhindern eines irrigen Betriebs der Ausstoßerhitzer auf dem Substrat ausgebildet werden. Die Oberfläche des Substrates, welches nunmehr die Dioden aufweist, wird Hitze oxidiert, um eine Silikonoxidschicht auszubilden, die als eine Hitzeansammlungsschicht und eine Isolatinsschicht funktioniert, wobei Kontaktlöcher durch Ätzen ausgebildet werden. Anschließend wird eine Hafniumboridschicht, welche als hitzeerzeugende Widerstandsschicht funktioniert, durch Spluttern ausgebildet. Hierauf wird desweiteren eine Aluminiumschicht für das Ausbilden einer Signalverkabelung, eines Temperatursensors und eines Temperaturerhaltungsheizkörpers ausgebildet, wobei er dann in geeigneter Weise gemustert wird. Als ein Ergebnis hiervon werden eine Anzahl von Ausstoßerhitzern (elektrothermischen Transduktoren), eine Signalverkabelung aus Aluminium, Temperatursensoren aus Aluminium und einen temperaturerhaltenden Heizkörper aus Aluminium ausgebildet.
Anschließend wird eine Silikonoxidschicht auf der gesamten Oberfläche durch ein CVD Verfahren ausgebildet, wobei die Schicht als eine Isolationsschutzschicht auf den vorstehend beschriebenen Elementen und Verkabelungen funktioniert. Des weiteren wird auf dieser Schicht eine Ta Schicht, welche als eine Anti-Kavitationsschicht funktioniert sowie eine photosensitive Harzschicht, welche als eine Schutzschicht gegen Tinte funktioniert, teilweise ausgebildet. Schließlich wird eine Oberplatte mit zurückgesetzten Abschnitten für die Ausbildung von Tintenausstoßauslässen und Tintenkanälen montiert, so dass der Aufzeichnungskopf fertiggestellt ist. Wie vorstehend beschrieben sind die Temperaturerfassungssensoren und Temperaturerhaltungsheizkörper integral auf dem Substrat an den gewünschten Positionen ausgebildet, wodurch die Temperaturdifferenz und die Erfassungsverzögerung reduziert werden, so dass die Temperaturregelung schnell und genau wird. Durch diese Maßnahme kann die ungleichemäßige Dichte in dem Bild und der Tintenausstoßfehler, welcher einer ungeeigneten Temperaturregelung zuzuschreiben ist, eliminiert werden. Da die Materialien des Temperatursensors und des Temperaturerhaltungsheizkörpers die gleichen sind, wie eine oder mehrere der Materialien, welche in dem Filmablagerungsprozeß für das Substrat verwendet werden, werden sie auf einfache Weise durch Hinzufügen der Modelle entsprechend dieser Elemente ausgebildet. Die Herstellungskosten werden in signifikanter Weise verbessert. Auch die Positionen und Anzahl jener Elemente können freier ausgewählt werden. Jedoch ist es vorteilhaft, wenn die Temperatursensoren wie in den 1A und 9A gezeigt angeordnet sind, wobei die Erhitzer außerhalb (entfernt von den Ausstoßerhitzern) der jeweiligen Sensoren angeordnet sind. Gemäß der 14 ist das wärmeempfindliche Element 2, ähnlich zum Erhitzer 5 des wärmeerzeugenden Elementes unter Verwendung der Elektrode 1d verkabelt, und elektrisch mit der bedruckten Platte 6 durch eine Kabelverbindungstechnik oder ähnlichem verbunden. Das wärmeempfindliche Element 2 kann an einer präzisen Position unter Verwendung einer Photolithographie ausgebildet werden. Der Filmablagerungsprozeß und die Filmablagerungsvorrichtung können vereinfacht werden, wenn das Material des wärmeempfindlichen Elements 2 das gleiche ist, wie jenes des wärmeerzeugenden Elements 5. Darüber hinaus ist die Wärmekapazität des dünnfilmigen Temperatursensors extrem klein, wodurch das thermische Ansprechen sehr schnell ist, so dass die Temperaturregelung des Kopfes mit hoher Genauigkeit bewirkt werden kann zusammen mit dem korrekten Positionieren des Temperatursensors durch die Photolithographie.
In dem vorstehend beschriebenen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf ist jedes als Temperatursensor funktionierendes wärmeempfindliches Element 2 auf dem Substrat 1A für das Ausstoßerhitzerelement ausgebildet, d. h., auf dem gleichen Substrat, wie die wärmeerzeugenden Elemente 5. Aus diesem Grund kann eine Temperaturmessung an einer Position näher zu einem zu messenden Abschnitt ausgeführt werden. Da darüber hinaus jeder Temperatursensor durch die Dünnfilmtechnik ausgebildet wird, ist die thermische Kapazität eines jeden Sensors seinerseits extrem klein mit dem Ergebnis eines sehr schnellen thermischen Ansprechens. Das wärmeempfindliche Element 2 und das wärmeerzeugende Element 5 sind mit einer Schutzschicht (nicht gezeigt) für den Schutz vor Flüssigkeit (welches nachfolgend beschrieben wird) überzogen, wobei das Material der Schutzschicht ein Oxid wie beispielsweise SiO₂, Ta₂O₅, Al₂O₃, ein Nitrid wie beispielsweise Si₃N₄ oder A1N, ein Karbid wie beispielsweise AlC oder ein Carbon in der Form eines Diamanten sein. Jedes wärmeempfindliche Element 2 kann ein elektrischer Widerstand mit einer Funktion einer Temperaturerfassung sein. Er zeigt in vorteilhafter Weise eine Eigenschaft des Widerstandes, welche in signifikanter Weise mit der Erhöhung der Temperatur verringert wird, unter Verwendung eines, als dessen Hauptmaterial, Oxids von Ni oder Co. Mit der Vergrößerung der Anzahl an Ausstoßerhitzern oder Flüssigkeitskanälen für das Zurückhalten und Zuführen von Flüssigkeit pro Einheitsbereich, verringert sich die Größe der Verkabelungsleitungen des Rahmens, wobei eine Anzahl von Verkabelungsleitungen sich erhöht, aus diesem Grund wird die Anzahl von Rahmenverkabelungsleitungen und die Anzahl von Anschlußflächen des Substrats (Erhitzerplatte) vorzugsweise so klein wie möglich. Da jedoch das Substrat integral einen Temperaturerhaltungsheizkörper und einen Temperatursensor enthält, werden daher Rahmenverkabelungen und Anschlußflächen zusätzlich erforderlich. Unter Bezugnahme der 15, 16A, 16B, 16C und 16D ist ein Substrat und ein Kopf dargestellt, wobei die Verkabelung für den Temperaturerhaltungsheizkörper und den Temperatursensor in geeigneter Weise auf der Heizplatte unter Berücksichtigung des vorstehenden angeordnet ist, um die Verkabelung auf der Heizplatte und dem Aufzeichnungskopf, welcher den gleichen verwendet, zu vereinfachen und deren Baugröße zu reduzieren. Folglich wird ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungssubstrat oder Kopf bereitgestellt, welcher die folgenden Bauteile hat: Ein energiererzeugendes Element, für die Erzeugung von Energie zum Ausstoß von Flüssigkeit, sowie eine Anzahl von Funktionslementen, welche Funktionen unterschiedlich zu jener des energieerzeugenden Elements ausführen, wobei das energieerzeugende Element und die Funktionselemente auf ein und dem gleichen Substrat ausgebildet werden und einseitige Verkabelungsleitungen der Anzahl an Funktionselementen gemeinschaftlich auf dem Substrat sind. Entsprechend dieser Struktur ist die eine der Verkabelungen des einen der Anzahl von Funktionselementen (Temperatursensor und der Temperaturerhaltungsheizkörper zum Beispiel) gemeinschaftlich mit den anderen ausgebildet. Beispielswiese wird die Erdungsverkabelung als gemeinsame Leitung ausgebildet, wodurch die Anzahl der Elektrodenkontakte für einen externen Anschluß reduziert werden kann. Ähnlich zu der 9B kann der Temperaturerhaltungsheizkörper 8 gemäß der 15 aus dem gleichen Material wie die wärmeerzeugende Widerstandsschicht des Ausstoßerhitzers 5 gefertigt sein (HfB₂ zum Beispiel). Gemäß der 15 ist er jedoch aus einem anderen Material wie beispielsweise Aluminium, Tantal oder Titan gefertigt. Die Elektrodenverkabelung an einem Ende ist als die Elektrodenverkabelung an einem Ende des Sensors 2 angeschlossen. Dies wird in den 16A, 16C und 16D gezeigt. Die Anordnung gemäß der 16A wird im Vergleich mit der Anordnung der 16B insbesondere in der Anzahl der Anschlußflächen betrieben. Die 16A zeigt ein Hauptteil eines anderen Beispiels von einer Heizplatte, wobei die gedruckte Erdungsverkabelung gemeinschaftlich für die Temperatursensoren 2 am linken und rechten des Ausstoßerhitzerabschnitts 3 und für den Temperaturerhaltungsheizkörper 8 ist. Gemäß dieser Figur sind gedruckte Kabel 2A und 8A vorgesehen, um Energie zu dem Temperatursensor 2 und dem Temperaturerhaltungsheizkörper 8 zuzuführen. Die hierfür vorgesehenen Anschlußflächen sind mit den Bezugszeichen 2C und 8C gekennzeichnet. Das gedruckte Erdungskabel 28B ist gemeinschaftlich. Die Anschlußflächen 28G sind für das Erdungskabel ausgebildet. Ein durch das Bezugszeichen 30 gekennzeichneter Bereich enthält Ausstoßerhitzer 3 und zugehörige Verkabelung, Treiber sowie Elektrodenanschlußflächen. Im Gegensatz zu der Anordnung gemäß der 16B, worin die Erdungskabel 2B und 8B nicht gemeinschaftlich sind, und die Elektrodenanschlußflächen 2G und 8G für die jeweiligen Kabel ausgebildet sind, wird die Anzahl der Anschlußflächen, welche für die Sensoren und Temperaturerhaltungsheizkörper erforderlich sind, auf drei in jeder Seite, sechs insgesamt auf beiden Seiten reduziert. Aus diesem Grund wird der Verbindeschritt mit dem Bleirahmen vereinfacht und die Größe der Heizplatte 1 reduziert. Wenn die vorstehende Struktur dazu verwendet wird, die Temperatur zu erfassen oder die Temperatur der Heizplatte 1 zu halten, werden sie in Betrieb genommen oder erregt zu unterschiedlichen Zeitpunkten beispielsweise in einer Zeitaufteilungsweise.
In dieser Anordnung kann die Verkabelung des weiteren so angeordnet werden, dass das Erdungskabel an beiden Seiten als das Einzelkabel 28G gemeinschaftlich wird. Wenn dies so gemacht wird, kann die Anzahl der Anschlußflächen nochmals verringert werden. Durch eine geeignete Auswahl der Zeitpunkte, können die zwei Sensoren und Temperaturerhaltungsheizkörper separat betrieben werden. In diesem Beispiel ist das Erdungskabel gemeinschaftlich, jedoch kann die Versorgungsseite gemeinschaftlich gemacht werden, während die Erdungsseiten getrennt voneinander erzeugt werden. In diesem Fall sind Schalter in den Erdungsleitungen zum Regelsystem vorgesehen, wobei die Schalter wahlweise geschlossen oder geöffnet werden, um die Temperatursensoren 2 und die Temperaturerhaltungsheizkörper 8 in selektiver Weise zu betreiben oder zu erregen. Die 16C und 16D zeigen zusätzliche Weiterentwicklungen. In der 16C, sind die für die linken und rechten Temperatursensoren gedruckten Erdungskabel 2B gemeinschaftlich hergestellt, wobei eine einzelne Elektrodenanschlußfläche 2G' vorgesehen ist. In der 16D ist die für die Temperaturerhaltungsheizkörper 8 gedruckte Erdungsverkabelung 8G gemeinschaftlich ausgebildet, wobei eine einzelne Elektrodenanschlußfläche 8G' hierfür ausgebildet ist. Die Zahl der Elektrodenanschlußflächen kann durch eines zum Vergleich mit der Struktur gemäß der 16B reduziert werden. Die linken und rechten Temperatursensoren 2 und die Temperaturerhaltungsheizkörper 8 können gleichzeitig betrieben werden oder können separat voneinander zu unterschiedlichen Zeitpunkten betrieben werden. In den Beispielen, wie sie vorstehend in Verbindung mit der 16A beschrieben wurden, sind die Leistungsversorgungsseiten gemeinschaftlich ausgebildet, während die Erdungsseiten separat ausgebildet sind. In diesem Fall also werden Schalter in den Erdungsleitungen zu dem Regelsystem vorgesehen. Die Schalter werden in geeigneter Weise geschlossen und geöffnet, um wahlweise die linken und rechten Temperatursensoren und die Temperaturerhaltungsheizkörper zu betreiben oder zu erregen. In einer Konstruktion der Heizplatte kann die Struktur gemäß der 16C mit einer gemeinschaftlichen gedruckten Verkabelung für die linken und rechten Temperatursensoren 2 jeder Seite und die Struktur gemäß der 16D mit einer gemeinschaftlich gedruckten Verkabelung für die Temperaturerhaltungsheizkörper 8 jeder Seite miteinander kombiniert werden. Des weiteren können mit Blick auf die Struktur gemäß der 16C die Temperaturerhaltungsheizkörper 8 und die Verkabelung außerhalb der Heizplatte angeordnet sein. Mit Blick auf die Struktur gemäß der 16D können die Temperatursensoren 2 und deren Verkabelung außerhalb der Heizplatte ausgebildet sein.
Die in Verbindung mit den 15–16D beschriebenen Substrate und Heizplatten sind anwendbar, wenn die Anzahl von Funktionselementen mit einer Funktion oder Funktionen unterschiedlich zu jener der ausstoßenergiererzeugenden Elemente auf dem gleichen Substrat ausgebildet sind, wie die ausstoßenergieerzeugenden Elemente. Als ein Beispiel eines anderen Funktionselements ist ein Peletiereffektelement oder ähnliches zur Kühlung der Heizplatte zu nennen. In dem vorstehend beschriebenen Aufzeichnungskopf sind die elektrothermischen Transduktorelemente und andere mit diesen in Verbindung stehenden Funktionselementen in hoher Dichte angeordnet, wodurch die Hitze, welche in dem Matrizenverkabelungsabschnitt und dem Diodenabschnitt erzeugt wird, gespeichert oder übertragen. Bezüglich der 17 und 22 wird ein Aufzeichnungskopf gezeigt, welcher in vorteilhafter Weise diese Hitze dazu verwendet, die Flüssigkeit vorläufig zu erhitzen. In diesem Fall ist der Bereich, in dem die elektrothermischen Transduktorelemente angeordnet sind, und der Bereich, in dem die Funktionselemente angeordnet sind voneinander getrennt, wobei die Tintenkammer ausgedehnt wird, um den Matrizenverkabelungsabschnitt außer dem Abschnitt, wo die elektrothermischen Transduktoren auf dem Substrat angeordnet sind zu überdecken und zumindest ein Teil des Abschnitts, wo die Funktionselemente angeordnet sind zu überdecken, wodurch der Einfluß der durch die elektrothermischen Transduktoren erzeugten Hitze auf die Funktionselemente abgeschwächt wird. Auf dem Substrat sind die elektrothermischen Transduktorelemente, die Verkabelung und die Funktionselemente in der Reihenfolge bezeichnend von einem Ende angeordnet, wobei die gemeinsame Tintenkammer (gemeinsam für die jeweiligen Ausstoßdüsen) über die elektrothermischen Transduktorelemente hinaus sich erstreckt. Die gemeinsame Kammer ist des weiteren vorzugsweise unmittelbar vor dem Bereich ausgedehnt, wo die Funktionselemente angeordnet sind. Mit dieser Struktur wird der Einfluß auf die Funktionselemente durch einen Teil der durch die elektrothermischen Transduktoren erzeugten Hitze reduziert, wobei die Wärmeansammlung in einem Aufzeichnungskopf durch die Hitze durch die Wärmeabsorbtion durch die Tinte und die Wärmeabgabe durch den Ausstoß der Tinte reduziert wird. Bezüglich der 17 und 18 wird eine Explosionsperspektivansicht und einen Längsquerschnitt des Aufzeichnungskopfs gezeigt. Die Heizplatte, welche generell durch ein Bezugszeichen 101 gekennzeichnet ist, ist mit nicht gezeigten Temperaturerhaltungsheizkörpern und Temperaturerfassungssensoren versehen, wie sie vorstehend beschrieben worden sind. Er hat ein Substrat bzw. einen Träger 102, einen Tintenausstoßauslaß 103, elektrothermischen Transduktorelemente für die Erzeugung von Wärme, welche für die Ausbildung von Bubbels in der darin enthaltenen Flüssigkeit erforderlich ist, eine Verkabelungselektrode 105, wärmeerzeugende Widerstände 106, eine Matrizenverkabelung 107, eine Treiberschaltung 108, die eine Anzahl von Funktionselementen hat, welche in einem Feld angeordnet sind, Elektrodenanschlußflächen 109, eine obere Platte 110, Tintenkanäle 111, eine gemeinsame Tintenkammer für alle Tintenkanäle und eine Tintenversorgungsöffnung oder Öffnungen 113. Wie aus dieser Figur zu entnehmen ist, ist der Aufzeichnungskopf durch Verbinden der Heizplatte 101 und der oberen Platte 110 ausgebildet, die Heizplatte 101 ist im wesentlichen durch den elektrothermischen Transduktor ausmachenden Abschnitt 114 gebildet, wobei eine Anzahl von elektrothermischen Transduktorelementen 104 in einem Feld angeordnet sind, ein Treiberschaltungsabschnitt 108, der die Funktionselemente beinhaltet, für die jeweiligen elektrothermischen Transduktorelemente 104 vorgesehen ist, und ein Matrizenverkabelungsabschnitt 107, wobei die Verkabelung in der Form einer Matrize die Verbindung zwischen jedem der elektrothermischen Transduktorelemente 104 und einer entsprechenden Treiberschaltung 108 errichtet. Diese Abschnitte werden auf einem Substrat 102 ausgebildet, welches aus Silikon oder ähnlichem gefertigt ist. Die obere Platte 110 ist mit einer entsprechenden Anzahl von Nuten und einem gemeinsamen Rücksprung versehen, der mit allen Nuten verbunden ist, die vorbestimmte Konfigurationen und Abmessungen aufweisen, um Tintenkanäle 111 auszubilden, um Tinte zu dem das elektrothermische Transduktorelement ausmachenden Abschnitt und eine gemeinsame Tintenkammer 112 zu fördern. Die Nuten der oberen Platte sind in den gleichen Intervallen ausgebildet, wie jene der elektrothermischen Transduktorelemente 104. Durch diese Maßnahme werden die Heizplatte 101 und die obere Platte 110 so verbunden, dass die Nuten gegenüber den jeweiligen elektrothermischen Transduktorelementen 104 zu liegen kommen, wobei eine Anzahl von Tintenkanälen 111 mit einem wärmeeinwirkenden Abschnitt 115 an deren einem Teil und eine gemeinsame Tintenkammer 112 für die Zuführung der Tinte zu den Tintenkanälen 111 ausgebildet werden. An dem Oberteil der oberen Platte 110 ist ein Tintenversorgungsanschluß vorgesehen, der eine Tintenversorgung der gemeinsamen Kammer 112 erlaubt. Die elektrothermischen Transduktorelemente 104 auf der Heizplatte 101 umfassen eine gemeinsame Elektrode, welche gemeinschaftlich für alle Elemente ist, eine Elektrode 105, die an einen Kollektor des Transistors angeschlossen ist, um als das Funktionselement zu funktionieren, welches eine Treiberschaltung 108 bildet, sowie einen wärmeerzeugenden Widerstand 106, der zwischen der gemeinsamen Elektrode und der Elektrode 105 angeschlossen ist, um die Tinte mit Hitze zu beaufschlagen. Des weiteren ist eine elektrisch isolierende Schutzschicht (nicht gezeigt) über dem gesamten Oberflächenbereich des das elektrothermische Transduktorelement ausmachenden Abschnitts 114 vorgesehen, wobei eine Antikavitationsschicht (nicht gezeigt) darauf vorgesehen ist. In dem Treiberschaltungsabschnitt 108 sind Transistoren (Funktionselemente) in dem Oberflächenabschnitt des Substrats 102 angeordnet. In der vorstehend beschriebenen Struktur sind die elektrothermischen Transduktorelemente in selektiver Weise in Übereinstimmung mit den Signalen betrieben, welche zu den Funktionselementen des Treiberschaltungsabschnitts 108 in Übereinstimmung mit den Aufzeichnungsinformationen zugeführt werden, wobei im Ansprechen dieser Signale die Tinte ausgestoßen wird. Auf der Heizplatte 101 sind die Ausstoßauslässe 103, der das elektrothermische Transduktorelemt ausmachende Abschnitt 114, der Matrizenverkabelungsabschnitt 107, der Treiberschaltungsabschnitt 108 sowie die Elektrodenanschlußflächen vorgesehen, die in der von der Tintenausstoßseite bezeichnenden Reihenfolge angeordnet sind, wobei eine Struktur vorgesehen wird, in der die elektrothermischen Transduktorelemente und der Treiberschaltungsabschnitt voneinander getrennt sind. Infolge dieser Anordnung wird der Einfluß von der Hitze auf die Funktionselemente, die durch das elektrothermische Transduktorelement erzeugt wird, verringert. Die gemeinsame Kammer 112 erstreckt sich zu dem Matrizenverkabelungsabschnitt, wobei die Tinte in der Kammer dazu benutzt wird, Hitzeansammlung in dem Aufzeichnungskopf (wie nachfolgenden noch beschrieben wird) zu verringern. Wie zu verstehen ist, erstreckt sich die Tintenkammer zu dem hinteren Abschnitt des Matrizenvekabelungsabschnitts, und zu jenem, vor dem Treiberschaltungsabschnitt, wodurch die Menge an Tinte in der Tintenkammer ausreichend ist, einen Hitzeabgabeeffekt in einem solchen Maße zu erzielen, dass die Erhitzeransammlung auf der Heizplatte nicht einflußreich ist auf die jeweiligen Funktionselemente, wodurch die Aufzeichnung mit einer guten Aufzeichungsqualität und mit einer hohen Zuverlässigkeit über einen langen Aufzeichnungszeitraum ausgeführt werden kann. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass kein zusätzliches Mittel für die Verringerung der Hitzeansammlung notwendig wird, wodurch die Herstellungskosten des Aufzeichnungskopfs nicht erhöht werden. Die 19A und 19B sind Schnittansichten, zur vergleichsweisen Darstellung des Hitzeansammlungsreduziereffekts, wenn die Größe der Tintenkammer unterschiedlich ist. In der 19A ist die Tintenkammer kleiner als in 18. In dieser Struktur ist die Verringerung der Hitzeansammlung in dem Aufzeichnungskopf infolge der Hitze, welche durch die elektrothermischen Transduktorelemente erzeugt wird, manchmal unzureichend, wenn die Aufzeichnung über einen langen Zeitraum hinweg fortgesetzt wird, mit dem Ergebnis, dass die Funktionselemente in nachteiliger Weise durch die Hitze angegriffen werden und, dass die Vorrichtung fehlerhaft betrieben werden kann. Aus diesem Grund ist diese Anordnung verwendbar in einer niedrigen Geschwindigkeitsaufzeichnungsvorrichtung oder einer low class Aufzeichnungsvorrichtung. In der 19B erstreckt sich die Tintenkammer weiter, um den Treiberschaltungsabschnitt zu überdecken. Mit dieser Struktur wird die Abschwächung der Hitzeansammlung und die Abgabewirkungen an Wärme ausreichend. Es sollte jedoch daran erinnert werden, dass in dem Treiberschaltungsabschnitt die Verkabelung mit hoher Dichte verkompliziert wird, wobei der Schritt, Abdeckung der Schutzschicht, schwierig wird, wodurch die Defekte der Schutzschicht leichter auftreten können, als bei den anderen Abschnitten. Aus diesem Grunde ist die gemäß der 19B gezeigte Anordnung möglich ohne Probleme, wenn die Schutzschicht sehr gut ist. In dem Fall einer fehlenden Schutzschicht oder einer mit niedrigen Kosten hergestellten Schutzschicht jedoch, sollte man darauf achten, die Möglichkeit eines Kurzschlusses zu vermeiden, welcher zwischen den Elektroden durch die Tinte auftreten kann. Aus dem vorstehenden läßt sich entnehmen, dass die am meisten vorzugsweise Ausdehnung der Flüssigkeitskammer wie in der 18 gezeigt wird, ist. In der vorstehenden Beschreibung wurde das den Treiberschaltungsabschnitt bildende Funktionselement als ein Transistor mit einer Schaltfunktion beschrieben. Das Funktionselement kann jedoch ein Diodenfeld sein, das mit einem Signalverstärkermittel ausgerüstet ist und durch ein bekanntes Verfahren erzeugt wird. Die 20 zeigt ein Substrat, wobei die Anordnung unter Berücksichtigung der Temperatur und der thermischen Bedingungen des Aufzeichnungskopfs bestimmt wird. In diesem Fall wird ein Diodensensor anstelle des Temperatursensors 2 gemäß der 9A verwendet. Ein schraffierter Bereich 110 ist der Bereich, wo die gemeinschaftliche Kammer mit dem Substrat 1 in Kontakt ist, insbesondere entspricht er einem Querschnitt einer vertikalen (senkrecht zur Zeichnungsebene) Wand der gemeinschaftlichen Kammer. Eine Gruppe 3G von flüssigkeitsausstoßender, thermischer Energie erzeugenden Elementen wird durch acht elektrothermische Transduktoren 2 gebildet, wobei deren acht Gruppen in dem Ausstoßerhitzerbereich 3 angeordnet sind, so dass 64 elektrothermische Transduktorelemente verwendet werden. Ein Treiberdiodenschaltungsabschnitt 624G ist zum Zwecke eines Zeitaufteilungsantriebs der 64 elektrothermischen Transduktoren vorgesehen, in welchem eine Diode einem der elektrothermischen Transduktoren entspricht. Die Verkabelung ist in dieser Figur nicht gezeigt, sie ist jedoch ähnlich zu jener gemäß der 17. In der Figur werden acht horizontale elektrische Leitungen gezeigt, welche ein horizontaler Teil der Matrizenverkabelung gemäß der 17 sind. An die erste Leitung (1) sind die am weitesten links angeordneten elektrothermischen Transduktoren von acht Gruppen 3G angeschlossen, an die zweite Leitung ist der zweite von den linken Transduktoren der acht Gruppen 3G angeschlossen, wobei die dritte bis achte Leitung in ähnlicher Weise angeschlossen sind. Die Kontakte sind teilweise in dieser Figur durch die Bezugszeichen 105C gekennzeichnet. In einem durch das Bezugszeichen 109G gekennzeichneten Bereich sind eine Anzahl von Anschlußflächen mit einer Struktur wie eines derjenigen, gemäß der 16A, 16B, 16C, 16D und 17 angeordnet. Bezüglich des Kontaktbereiches 110 ist die Innenseite der vertikalen Wand so angeordnet, dass die den Ausstoßerhitzerbereich 3 umschließt. Der Kontaktbereich 10 wird in der Mitte durch einen Parallelabschnitt gebildet, welcher parallel ist zu den zentralen elektrothermischen Transduktoren 32 in dem Ausstoßerhitzerbereich 3, wobei sich Seitenabschnitte zum Anschlußlfächenbereich 109 erstrecken, und geneigte Abschnitte die zwei vorstehend genannten Abschnitte in einem Winkel verbinden. Folglich überdeckt die gemeinsame Kammer, welche durch den Kontaktbereich 110 definiert ist, den größten Teil des Matrizenverkabelungsabschnitts 107. Der Rest des Verkabelungsabschnitts 107 ist unter dem Kontaktbereich 110 (Querschnitt der vertikalen Wand), wodurch die durch den gesamten Verkabelungsabschnitt 107 erzeugte Hitze im wesentlichen durch die gemeinsame Kammer und die darin enthaltene Flüssigkeit absorbiert wird, so dass die vorteilhaften Wirkungen der Anordnung gemäß der 18 erreicht werden. Die Wand der gemeinsamen Kammer ist im allgemeinen aus synthetischem Harzmaterial oder Glas (SiO₂) gefertigt, wodurch der Überdeckungseffekt auf den Kontaktbereich 110 verbessert wird. Die vertikale Wand wird durch Aufbringen von Bindemittel von der Außenseite der Wand aus verbunden, wobei es sich bestätigt hat, dass obgleich eine geringe Menge an Flüssigkeit in den unvermeidbaren Spalt zwischen dem Boden der vertikalen Wand und dem Oberteil des Substrates eindringt, keine elektrische Lekage auftritt (das Bindemittel, welches von außerhalb der vertikalen Wand aufgetragen wird, würde sich nicht vollständig zu der Innenseite der vertikalen Wand erstrecken), wobei die gleichen Effekte wie in der Anordnung gemäß der 18 erreicht wurden.
Gemäß der 20 sind die Dioden-Temperatursensoren und die Substraterhitzer 8 in dem Substrat 1 eingebaut, wodurch eine korrekte Temperaturerfassung und eine effiziente Erhitzung gewährleistet wird. In diesem Fall sind diese Elemente teilweise vom Kontaktbereich 110 zwischen der gemeinsamen Kammer und dem Substrat überlappt, wobei sie jedoch als ganzes sich außerhalb der gemeinsamen Kammer befinden. D. h., dass die Flüssigkeit nicht oberhalb dieser Elemente existiert, so dass diese Elemente im wesentlichen auf dem Substrat einwirken. Es ist hinzuzufügen, dass dann, wenn zumindest einer der Temperatursensoren und der Substraterhitzer dieser Lagebeziehung entsprechen, die entsprechenden vorteilhaften Wirkungen erzielt werden. Bezüglich der 21 ist der Sensor 2 und der Erhitzer 8 innerhalb der laminierten Struktur des Substrats, so dass sie durch ihre obere und untere Wärmeisolationsschichten überdeckt werden, wodurch die Temperaturmessung und die Erhitzungsvorgänge nicht gestört werden. Bezüglich der 20 hat die gemeinsame Kammer eine derartige Konfiguration, dass die Quantität an Flüssigkeit entsprechend der zentralen elektrothermischen Transduktoren und dem Matrizenverkabelungsabschnitt größer ist als jene an den beiden Seiten, so dass die Wärmeübertragung von dem Zentralabschnitt aus verbessert werden kann. An den Seitenabschnitten ist auf der anderen Seite die Quantität an Flüssigkeit relativ klein (die Distanz von dem Transduktorelement und der Innenseite der vertikalen wand der gemeinsamen Kammer ist verhältnismäßig klein), die Temperaturerhöhungsrate durch den Erhitzer 8 wird verbessert. Aus diesem Grunde ist diese Anordnung insbesondere effektiv, wenn sie mit der Wärmeregelung verwendet wird, welche in Verbindung mit den 28 bis 40 beschrieben wird. Die Zahl der elektrothermischen Transduktorelemente in einer Gruppe und die Zahl der Gruppen können wie aus der 20 zu entnehmen ist erhöht werden. Mit erneutem Bezug auf die 21 zeigt deren linker Teil (A) die laminierte Struktur der elektrothermischen Transduktoren im einzelnen (effektiv zur Ausbildung eines bubbels durch Filmsieden) des Ausstoßerhizterbereichs 3 und der Substraterhitzer 8 für das Erhitzen des Substrates 1, und der rechte Abschnitt (B) zeigt die laminierte Struktur des Diodensensors 2 gemäß der 20 und eines der Dioden in dem Treiberdiodenschaltungsabschnitt 624G. Wie aus dieser Figur zu entnehmen ist, hat das Substrat 1 drei Schichten, nämlich eine erste Isolationsschicht 203, eine zweite Isolationsschicht 201 und eine dritte Isolationsschicht 200, die aus einem elektrischen Isolationsmaterial wie beispielsweise SiO₂ auf einer Si Materialfilmschicht gefertigt ist, welche als die Grundlage dient. Die Dicke dieser Schichten T₁, T₂ und T₃ erfüllen die Bedingung T₁ > T₂ > T₃, wobei die Gesamtdicke 2,0 bis 4,5 μm beträgt. In dem Bereich A ist die elektrische Widerstandsschicht HfB2 eine Widerstandsschicht für den Ausstoßerhitzer 5 oder den substraterhitzenden Erhitzer B. Auf der Widerstandsschicht HfB₂ ist ein Paar von Auluminiumelektroden A1 montiert, um elektrische Signale daran anzulegen. Das Paar von Elektroden kann eine Schicht unter der Widerstandsschicht sein. In jedem Fall sind das Paar von Elektroden A1 und die Widerstandsschicht HfB₂ zwischen der zweiten Isolationsschicht 201 und der dritten Isolationsschicht 200 sandwichartig angeordnet, so dass die dort erzeugte Hitze auf beide Schichten 200 und 201 übertragen wird. Mit Bezug auf den Ausstoßerhitzer 5 ist die thermische Übertragung auf die untere Schicht 201 dazu bestimmt, in effizienter Weise ein Filmsieden in der Flüssigkeit (Tinte) auf der Schicht 200 durch die thermische Energie zu erzeugen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Erhitzer 8 auf der Schicht 201 angeordnet, wobei die thermische Energie in geeigneter Weise zu der Schicht 201 gefördert wird, wodurch die thermische Verteilung auf eine gewünschte Weise stabilisiert wird. Die Erhitzer 5 und 8 können in der gleichen Struktur und durch den gleichen Filmablagerungsprozeß an einer gewünschten Position erzeugt werden, wodurch die vorstehend genannten vorteilhaften Wirkungen gewährleistet werden. Die Struktur der im (B)-Teil gemäß der 21 gezeigten Diode ist gleich zu der Schaltdiode 624, die an den Ausstoßerhitzer 5 und an einen unabhängigen Diodensensor 2 angeschlossen ist. Die Diode ist unter der zweiten und dritten Isolationsschicht 201 und 200 angeordnet, um die Si Basisschicht und ein dünner Abschnitt (Dicke beträgt T₄, welches kleiner ist als T₁) der ersten Isolationsschicht 203 zu verwenden. Da die Isolationsschichten 201 und 200 sich über der Sensordiode befinden, kann er die Temperatur der Si Basisschicht im wesentlichen ohne thermischer Beeinflussung durch die Umgebungszustände umfassen. Aus diesem Grund spricht der Diodensensor in linearer Weise selbst auf eine geringe Temperaturänderung an. Wenn der Temperatursensor durch einen Temperatursensor eines Elektrodentyps gemäß vorstehender Beschreibung in Bezug auf die 1B und die 9B gebildet wird, bildet die Elektrode A1 in dem Teil (A) den Sensor und die zweite Isolationsschicht, so dass eine korrekte Erfassung möglich wird. In jedem Fall enthält der Temperatursensor die gesamte oder einen Teil der Struktur der elektrothermischen Transduktoren und der Schaltdiode oder des Transistors, welche bereits in dem Substrat enthalten sind, wodurch eine exzellente Temperaturerfassung erreicht wird. Wenn der A1 Temperatursensor und die Diode oder der Transistorsensor verglichen werden, ist der letzte dahingehend vorteilhaft, dass er näher zu der Si Basisschicht des Substrates liegt, vom Standpunkt der Herstellungsvereinfachung und der Regelwirkung.
Die Temperaturerfassung unter Verwendung der Diode wird im folgenden beschrieben. Eine Diode zeigt einen Vorwärtsspannungsabfall V_F. Für gewöhnlich ist der Vorwärtsspannungsabfall V_F von der Temperatur abhängig, wobei er sich mit der Temperatur ändert. Unter Nutzung dieser Änderung kann die Temperaturänderung erfaßt werden. Der Vorwärtsspannungsabfall V_F ist desweiteren von der Dichte des Stromes abhängig, welcher durch die Diode strömt. Falls der Strom konstant ist, ist der Vorwärtsspannungsabfall der Diode 34 lediglich von der Temperatur abhängig. d. h., es existiert die folgende Beziehung zwischen dem Spannungsabfall V_F und der Temperatur: VF = (KT/g)ln(IF/IS) (1)wobei K eine Wellenanzahl ist, und q eine elektrische Ladung, wobei diese Werte konstant sind; und I_S eine Stromkonstante ist, die durch eine Bereich der p-n Verbindung geschaffen wird, I_F der Vorwärtsstrom ist und T die absolute Temperatur ist. Aus diesem Grund ist der Vorwärtsstrom I_F der Diode fest, wobei der Vorwärtsspannungsabfall V_F eine Funktion lediglich von der Temperatur T ist, d. h.: VF = cT (2) c = (K/g)ln(IF/IS)
22 zeigt einen Aufzeichnungskopf, der die gemeinschaftliche Kammer mit der gleichen Struktur hat, die vorstehend in Verbindung mit den 17 bis 20 beschrieben wurde. Auf einem Basisbauteil 620 sind ein Erhitzerabschnitt 601, welcher elektrothermische Transduktorelemente hat, ein Matrizenverkabelungsabschnitt 630 und ein Diodenabschnitt 624 (Funktionselemente) ausgebildet. Das Basisbauteil 620 kann bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem p-typischen Silikonsubstrat oder einem n-typischen Silikonsubstrat gefertigt sein, auf welches eine p-Typ- oder eine n- Typbeschichtung durch Epitaxie ausgebildet ist, oder kann aus einem p-Typ-Silikonsubstrat gefertigt sein, auf der eine p-Typ oder eine n-Typbeschichtung durch Epitaxie ausgebildet ist, oder kann aus einem p-Typ-Silikonsubstrat gefertigt sein, auf der eine p-Typ- oder eine n-Typbeschichtung durch Expitaxie ausgebildet ist. Bei dem Basisbauteil 620 ist für den Bereich, in welchem der Erhitzerabschnitt 601, der Matrizenverkabelungsabschnitt 630 und der Diodenabschnitt 624 ausgebildet sind, es erwünscht, dass er einen hohen Widerstand unter Beachtung der Haltbarkeit auf die Treiberspannung für den Erhitzerabschnitt 601 hat. Wenn der Bereich durch Epitaxie ausgebildet wird, kann der elektrische Widerstand (Widerstandswert) beispielsweise durch Regelung der Menge an darin enthaltenen Fremdstoffen verändert werden. Die Fremdstoffe sind beispielsweise diese Materialien, welche der dritten Gruppe der Periodentafel angehören, wie beispielsweise B oder Ga, falls ein p-Typ gewünscht wird oder jene Materialien, welche der fünften Gruppe der Periodentafel angehören, wie beispielsweise P oder As, falls ein n-Typ gewünscht wird. Der Fremdstoffgehalt beträgt vorzugsweise 1 × 10¹²–1 × 10¹⁶ cm^–3, desweiteren vorzugsweise 1 × 10¹² – 1 × 10¹⁵. Das Material der Wärmeansammlungsschicht 603-1 und 602-2 unterhalb des Erhitzers 601 wird in geeigneter Weise von den Materialien ausgewählt, welche gute Wärmespeicherungs- und Isolationseigenschaften zeigen. Die Beispiele von verwendbaren Materialien sind Oxide von Silikon, Titan, Vanadium, Niobium, Molybdän, Tantal, Tungsten, Chrom, Zirkonium, Hafnium, Lanthanum, Yttrium, Mangan, Aluminium, Kalzium, Strontium, Barium, Hochwiderstandsnitride von Silikon, Aluminium, Boron und Tantal. Zusätzlich zu diesen anorganischen Materialien, sind organische Materialien verwendbar, wie beispielsweise Epoxyd-Harzmaterial, Silikon-Harzmaterial, Flur-Harzmaterial, Polymide, Polyethylen-Terephtal oder photosensitives Harzmaterial. Sie werden in eine einfache oder eine Anzahl von Schichten ausgebildet. Unter diesen ist ein Silikonoxid (SiO₂, zum Beispiel) oder ein Silikonnitrid (Si₃N₄, zum Beispiel) vorteilhaft. Der Erhitzer 601 ist aus einer gemusterten Struktur, die eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht und ein Paar von Elektroden hat, wobei er auf der Isolationsschicht ausgebildet ist. Die Anzahl an wärmeerzeugenden Schichten entspricht der Anzahl an Bildelementen, welche aufgzeichnet werden, wobei sie beispielsweise gleich der Anzahl von Ausstoßöffnungen ist (N × M; N und M sind Integer-Zahlen nicht kleiner als 2).
Die Beispiele für Materialien, welche für die wärmeerzeugende Widerstandsschicht verwendbar sind, sind beispielsweise Tantal, Nichrom, Hafnium, Lanthanum, Zirkonium, Titan, Tungsten, Aluminium, Molybdän, Niobium, Chrom oder Palladium, eine Legierung von diesem oder ein Borid von diesen. Der Matrizenverkabelungsabschnitt 630 hat N Gemeinschaftssignal-Auswahlleitungen 602-3, die auf der Hitzespeicherungsschicht 603-1 ausgebildet sind, eine Wärmespeicherungsschicht 603-2 die auf den N-gemeinsamen Signalauswahlleitungen 602-3 ausgebildet ist und als eine Isolationsschicht zwischen den Schichten funktioniert, N × M individuelle Signalleitungen 602-1 und N × M individuelle Signalauswahlleitungen 602-2, die auf der Isolationsschicht 603-2 ausgebildet sind. Er besitzt eine Multischichtverkabelungsstruktur. Die individuelle Signalsauswahlleitung 602-2 ist an eine der Elektroden einer der elektrothermischen Transduktorelemente angeschlossen, wobei sie an eine der gemeinsamen Signalauswahlleitungen 602-3 durch das Kontaktloch angeschlossen ist, welches in der Wärmespeicherungsschicht 603-2 ausgebildet wird. Die individuelle Signalleitung 602-1 ist an die andere Elektrode der einen der elektrothermischen Transduktoren angeschlossen und ist an einer Anodenelektrode des Diodenabschnitts durch das Kontaktloch angeschlossen, welches in der Wärmespeicherungsschicht 603-2 ausgebildet ist. Durch eine dreidimensionale Anordnung der Überbrückungsleitungen, kann der durch die Verkabelung in Anspruch genommene Bereich verkleinert werden. Die gleiche Anzahl wie die Anzahl der Erhitzer 601 (N × M9 an Dioden sind auf dem Basisbauteil 620 ausgebildet. In dieser Beschreibung wird ein Element als "auf dem Basisbauteil oder Substrat ausgebildet oder erzeugt" selbst dann bezeichnet, wenn es innerhalb des Basisbauteils oder Substrates ausgebildet ist. Durch eine derartige Anordnung wird vermieden, dass dann, wenn eines der M-Gruppen ausgewählt wird, der elektrische Strom in fehlerhafter Weise durch den Erhitzer in die Gruppe fließt, welche nicht betrieben werden soll. Die Diode dieses Ausführungsbeispiels hat einen p-Typ-Hochwiderstandsbereich (p-Bereich) 621, der einen niedrigen Fremdstoffgehalt hat, einen p-Typ Nieder-Widerstandsbereich (p + Bereich) 622, der in dem p-Bereich 621 vorgesehen ist, in ohmscher Kontakt mit der Anodenelektrode 602-c ist und einen hohen Gehalt an Fremdstoffen hat. Diese Bereiche bilden einen Anodenbereich. Die Diode hat desweiteren eine n-Typ Niedrig-Widerstandsbereich (n⁺-Bereich) 623, der in dem p-Bereich 621 vorgesehen ist, eine hohen Gehalt an Fremdstoffen hat und als ein Kathodenbereich funktioniert. Diese Bereiche bilden eine Einheitszelle. Die Polarität der Diode wird bestimmt durch die Polarität der Signale, welche an den Erhitzer 601 angelegt werden, wobei es ausreichend ist, wem sie eine gleichgerichtete Eigenschaft zeigt. In der Anordnung gemäß der 22, ist der atrizenverkabelungsabschnitt 630 zwischen dem Erhitzerabschnitt 601 und dem Diodenabschnitt 624 angeordnet (Funktionselementabschnitt), wodurch die Distanz zwischen dem Erhitzerabschnitt und dem Diodenabschnitt in geeigneter Weise bestimmt werden kann, um eine Einfluß von Hitze zu vermeiden. In der Dickenrichtung des Substrats wird die Wärmespeicherschicht als die elektrische Isolationsschicht zwischen den Schichten in dem Matrizenverkabelungsabschnitt verwendet, wodurch sie durch den gleichen Prozeß erzeugt werden können, so dass die gesamte Schichtstruktur nicht verkompliziert wird. Da zusätzlich die Metallverkabelung (Leitungsschicht) zwischen den Schichten von dem wärmeerzeugenden Bereich (die wärmeerzeugende Widerstandsschicht) bis zu der Diode existieren, wird die Hitze in geeigneter Weise und gleichmäßig verbreitet, wodurch die Wärmeübertragungscharakteristiken gut werden. Zusätzlich wird die untere Schichtvekabelung des Matrizenverkabelungsabschnitts in der Wärmespeicherungsschicht ausgebildet, so dass die Wärme beaufschlagende Oberfläche d. h., die Oberfläche, welche den Tintenkanal bildet, in geringer Weise abgestuft ist, d. h., glatter ist, so dass ein einfacheres Ausgestalten des Kanals ermöglicht wird. Die effiziente Verwendung des Bereichs auf dem teueren Monokrystallinen-Silikonsubstrat fördert die Verringerung der Baugröße des Aufzeichnungskopfs, die Vereinfachung der Struktur und die Verringerung der Herstellungskosten. Auf der Oberfläche des Basisbauteils, welches den Erhtizerabschnitt, den Matrizenverkabelungsabschnitt und den Diodenabschnitt umfaßt, ist eine Schutzschicht 604 ausgebildet, welche eine gute elektrische Isolationseigenschaft und eine gute thermische Konduktivität aufweist. Auf der Schutzschicht 604 angrenzend an den Erhitzer 601 ist eine Antikavitationsschicht 608 vorgesehen. In ähnlicher Weise ist oberhalb des Matrizenverkabelungsabschnitts und des Diodenabschnitts eine obere Schicht 607 vorgesehen. Die Materialien der Schutzschicht 604 und der oberen Schicht 607 können die gleichen sein, wie jene für die Wärmespeicherschicht. Bei Verwendung unterschiedlicher Materialien für die Schutzschicht 604 gegenüber der oberen Schicht 607, wird eine Funktionstrennung erreicht. Beispiele für Materialien, welche für die Antikavitationsschicht 608 verwendbar sind, sind Materialien wie beispielsweise Ti, Zr, Hf, Ta, V, Nb, Cr, Mo, W, Fe, Co, Ni, Legierungen von diesen, oder Carbide, Boride, Silizide oder Nitride von diesen Materialien.
Mit Bezug auf die 23A, 23B und 24 wird ein weiteres Beispiel des Temperatursensors 2 gezeigt, wobei eine Anzahl von Dioden in Serie geschaltet sind. In der 23 A hat der Temperatursensor 5 der Dioden gemäß der 21. Aluminiumelektroden sind zwischen dem p-Bereich und dem n-Bereich der Dioden 624a–624d angeschlossen, um eine serielle Verbindung zwischen diesen Dioden zu schaffen, wobei die Kontakte für die externen Leitungen hergestellt werden. Eine Isolationsschicht 203 ist aus SiO₂ gefertigt und ist auf der Oberseite des Aufzeichungskopfsubstrats 1 ausgebildet, um eine elektrische Isolation unter den Elektroden zu bewirken. Wie hieraus zu entnehmen ist, sind die fünf Dioden 624a–624d durch die Aluminiumelektroden 105 in Serie miteinander verbunden. Die 23B zeigt eine äquivalente Schaltung von der Anordnung gemäß der 23A. Wie aus dieser Figur zu entnehmen ist, ist der gesamte Vorwärtsspannungsabfall VF V₁ – V₂ = V_Fa + V_Fb + V_Fc + V_Fd + V_Fe, wobei V_Fa, V_Fb, V_Fc, V_Fd und V_e Vorwärtssapannungsabfälle durch die Diode 3a, 3b, 3c, 3d und 3e jeweils sind.
Die 24 zeigt die Messungsergebnisse der Temperaturänderung auf der Basis des Vorwärtsspannungsabfalls V_F, wenn der vorstehend beschriebene Temperatursensor in dem Aufzeichnungskopf eingesetzt ist. Wenn die Temperatur des Aufzeichnungskopfs wie aus dieser Figur zu entnehmen ist, innerhalb des Bereichs zwischen 0––50°C variiert, dann verändert sich der Spannungsabfall V_F zwischen 3,0–2,5 V d. h., die Spannungsänderung ist so groß wie 0,5 V. Folglich schafft die Verwendung einer Mehrzahl von Dioden, welche in Serie zueinander geschaltet sind, eine größere Spannungsänderung. Die 25 zeigt die Prozeßschritte für die Herstellung des Diodenfeldes gemäß der 23A auf einen n-Typ-Silikonsubstrat, obgleich lediglich eine Diode in dieser Figur gezeigt wird. In Schritt 2 wird eine Isolationsschicht 92 aus SiO₂ auf dem n-Typ-Silikonsubstrat 23 ausgebildet. In den Schritten (3), (4) und (5) wird eine gut verteilte p-Schicht 93 durch Verwendung einer Widerstandsnachbildungstechnik gedopt, wobei eine p⁺ Schicht 94 und eine n⁺ Schicht 95 in der p-5chicht 93 gedopt wird. Im Schritt (6) wird eine Isolationsschicht 96 auf dem so erzeugten Halbleiter nachgebildet. In den letzten Schritten (7) wird die Aluminiumelektrodenverkabelung 105 nachgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel werden fünf Dioden ausgewählt, wobei jedoch die Anzahl der Elektroden nicht beschränkt ist. Durch Verbindung zwei oder mehrerer Elektroden, kann entsprechend die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden. Die 26 ist eine Perspektivenansicht eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfs 500 der Kartuschenart, der einen Aufzeichnungskopf und einen Tintencontainer als eine Einheit beeinhaltet. In diesem Fall wird ein Substrat 501 (Silikonbasisplatte 501) mit zahlreichen Elementen 502 mit einer oberen Platte 502 integral gebildet, um zusammen mit dem Substrat 510 Flüssigkeitskanäle und eine gemeinsame Kammer in einer Einheit auszubilden. Die Einheit ist in der Kartusche befestigt, wodurch die Anschlußflächen des Substrats für die elektrische Verbindung mit den entsprechenden Anschlußflächen der Kartusche verbunden werden. Die Kartusche ist mit den Eingangskontakten 504 verkabelt, welche in einem Rücksprung der Kartusche ausgebildet sind. Das Bezugszeichen 505 kennzeichnet den Bereich, in dem thermische Energie durch die elektrothermischen Transduktoren einwirkt und 503 kennzeichnet die Gruppe von Flüssigkeitsauslässen. Mit Bezug auf die 27 ist die Kartusche 500 des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfs gemäß der 26 in einer Aufzeichnungs- oder Druckervorrichtung montiert. Die Vorrichtung hat, wie in dieser Fig. gezeigt wird, einen Schlitten 50, eine Schlittenführungsschiene 51, ein flexibles Kabel 53 für die Zuführung elektrischer Signale und Spannungen von der Hauptmontagegruppe der Aufzeichnungsvorrichtung, eine Abdeckeinrichtung 54, eine Kappe 55, ein Ansaugrohr 56, eine Ansaugpumpe 57, eine Schreibwalze 52. Das Bezugszeichen P bezeichnet ein Aufzeichnungspapier. Durch die Tatsache, dass die Kopfkartusche 500 an einer Stelle auf dem Schlitten 50 montiert ist, wird die mechanische Positionierung erreicht und des weiteren die elektrischen Verbindung zwischen den Eingangskontakten 504 und den entsprechenden Kontakten auf dem Schlitten 50 hergestellt. Der Schlitten 50 wird durch ein nicht gezeigtes Antriebsmittel entlang der Schiene 51 hin und her bewegt.
Die Beschreibung richtet sich nunmehr auf ein Beispiel eines Wiederherstellungsbetriebs im Ansprechen auf die Erfassung, welche vorstehend in Verbindung mit den 1A und 1B beschrieben wurde. Es wird auch auf die 27 Bezug genommen. Das Abdeckmittel 54 hat die Kappe 55, welche automatisch den Flüssigkeitsausstoßauslaß der Kopfkartusche durch die Kappe 55 abdeckt, wenn die Kopfkartusche 500 durch die Bewegung des Schlittens 50 in einer Abdeckposition kommt. Wenn in diesem abgedeckten Zustand die Saugpumpe 57 betrieben wird, wird die Tinte durch die Ausstoßauslässe der Kopfkartusche 500 gesaugt, wobei die angesaugte Tinte in ein Ansaugrohr 56 strömt, wodurch die Funktion der Kopfkartusche wieder hergestellt oder beibehalten wird. Die Struktur der Kopfkartusche ist nicht auf jene beschränkt, welche den Tintencontainer in dieser Weise aufweist, sondern der Aufzeichnungskopf kann auf einfache Weise auf dem Schlitten 702 befestigt werden, wobei die Tinte von dem Tintencontainer durch ein Tintenversorgungsrohr zugeführt wird. Andere Modifikationen sind innerhalb des Bereichs der Erfindung möglich. Die Abdeckeinrichtung funktioniert, um Tinte anzusaugen, jedoch ist dieses nicht darauf beschränkt, und kann von einer anderen Struktur sein, falls sie die Funktion des Kopfes und dessen Befreiung von Ausstoßfehlern oder ungeeignetem Ausstoß aufrechterhalten kann. Eine Abdeckeinrichtung ist nicht in jedem Fall notwendig. Um jedoch eine korrekte Aufzeichnung zu gewährleisten, ist eine Abdeckeinrichtung vorteilhaft. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme der 28 –40 beschrieben, das den vorstehend beschriebenen Aufzeichnungskopf 500 verwendet. Zunächst unter Bezug auf die 28–30 wird die Referenztemperatur To, die in Verbindung mit den 3 und 5 beschrieben wurde auf 60°C gesetzt, wodurch die Bezugsspannung Vo festgesetzt wird, um die Temperatur gleich oder größer als 60°C zu erfassen. In dem normalen Aufzeichnungsmodus, worin die Tinte ausgestoßen wird, existiert eine vorbestimmte Beziehung zwischen der Ausstoßleistung und der Rate V_T der Temperaturänderung wie in der 28 gezeigt wird. Bei der normalen Aufzeichnung ist es möglich, eine Durchschnittsleistung für eine Einzeilen-Aufzeichnung auf der Basis der Informationen zu bestimmen, welche in einem Zeilenpuffer enthalten sind, welche die Daten für eine Zeile speichert. Wenn eine geeignete Tafel in einem ROM oder ähnlichem abgespeichert wird, kann die normale Temperaturänderung V_T entsprechend der Durchschnittsleistung bestimmt werden. Anschließend wird das normale V_T Niveau und der Output B (5) miteinander verglichen. Wenn der letztere größer ist als das 1,5-fache des vorhergehenden (bei Betrachtung des möglichen Fehlers), wird die Fehlfunktion unterschieden. Im Ansprechen hierauf wird der Notfallbetrieb gestartet, welcher im nachfolgenden beschrieben wird.
Die CPU 110 ist in der Form eines Microcomputers, welcher des weiteren für die Hauptsteuerung verwendet wird. Ein Temperaturzustandserfassungsabschnitt 510 umfaßt die Temperaturerfassungsschaltung, welche in Verbindung mit den 3 und 5 beschrieben wurde. In der Struktur gemäß der 3 wird das Fehlfunktionserfassungssignal erzeugt, wenn T ≥ 60°C ist. In der Struktur gemäß der 5 wird die Temperaturänderungsrateninformation erzeugt. Ein ROM 520 speichert ein Programm für die Prozeßschritte, welche nachfolgend mit Bezug auf die 30 beschrieben werden und Festinformationen, wie beispielsweise die Tafel, welche die Information gemäß der 28 repräsentiert, wenn der Temperaturdetektor 510 in der Struktur gemäß der 5 ausgebildet ist. Ein RAM 530 umfaßt einen Informationsbereich zur Speicherung einer Einseiten-Information welche aufgezeichnet werden soll oder für das Anordnen einer Einzeilen-Information einen Arbeitsbereich, der für das Rechnen und Steuern verwendbar ist. Durch das Bezugszeichen 540 wird eine Ausstoßwiederherstellungseinrichtung gekennzeichnet, die für gewöhnlich außerhalb des Aufzeichnungsbereiches angeordnet ist. Sie kann den Ansaugmechanismus gemäß der 27 oder ein Druckbeaufschlagungsmechanismus für die Beaufschlagung von Druck auf das Tintenzuführsystem des Aufzeichnungskopfs 500 enthalten, um Tinte auszulassen. Eine Alarmeinrichtung 550 kann eine Anzeige wie beispielsweise eine LED Anzeige enthalten oder eine Tonerzeugungseinrichtung wie beispielsweise eine Summe oder beides enthalten. Ein Hauptabtastmechanismus 560 funktioniert, um in abtastender Weise den Schlitten 50 während der Aufzeichnung zu bewegen. Er enthält einen Motor oder ähnliches. Ein Nebenabtastmechanismus 570 umfaßt ein Motor 20 für das Fördern des Aufzeichnungsmediums P. Bezüglich der 30 werden im folgenden die Prozeßabschritte des Betriebs der Einrichtung gemäß der 29 beschrieben. Gemäß dieser Figur ist die Flußkarte (A) die im wesentlichen gesamte Prozeßkarte, wobei die Flußkarte (B) die Flußkarte für den Wiederherstellungsprozeß ist, der von geeigneten Schritten der Flußkarte (A) verwertbar ist.
Wenn gemäß der Flußkarte (A) die Aufzeichnungsinstruktion erzeugt wird, beispielsweise wird ein vorläufiger Ausstoßschritt in dem Aufzeichnungskopf 500 in Schritt S1 ausgeführt. Während dieses Schrittes wird der Aufzeichnungskopf 500 durch die Abdeckungsvorrichtung der Ausstoßwiedererlangungseinrichtung 540 abgedeckt, wobei die Flüssigkeit oder Tinte in ähnlicher Weise ausgestoßen wird, wie bei der Aufzeichnung, um die Tinte in dem Tintenkanal aufzufrischen. Anschließend wird der Aufzeichnungsprozeß (Schritt SA3) in Ansprechen auf die Daten, welche aufzuzeichnen sind, Zeile für Zeile durchgeführt, während der Schlitten 50 hin- und her bewegt wird. Der Aufzeichnungsprozeß wird bis zum Ende der Aufzeichnung (Schritt SA5) wiederholt. Der Aufzeichnungsprozeß gemäß der Flußkarte (B) kann während des vorläufigen Ausstoßprozesses (Schritt SA1) in der Flußkarte (A) durchgeführt werden, unmittelbar nach dem vorläufigen Ausstoßschritt, während der Einzeilen-Aufzeichnung (Schritt SA3) oder unmittelbar nach dem Aufzeichnungsschritt. Nachdem der Wiederherstellungsprozeß gestartet wurde, wird in Schritt SB1 zuerst eine Entscheidung getroffen, ob eine Fehlfunktion aufgetreten ist oder nicht. Die Entscheidung wird beispielsweise anhand des Vorliegens oder der Abwesenheit des Signals von dem Vergleicher 9 getroffen, falls die Struktur gemäß der 3 verwendet wird. Falls die Struktur gemäß der 5 verwendet wird, kann die Entscheidung auf der Basis der Temperaturerhöhungsrate getroffen werden, welche durch den Output des A-D Konverters 32 repräsentiert wird. Wenn der Wiederherstellungsprozeß gestartet wurde, in Verbindung mit dem vorläufigen Ausstoßprozeß, wird die Tafel dem ROM 520 unter Verwendung der Ausstoßleistung zum Zeitpunkt des vorläufigen Ausstoßes eingelesen; und wenn der Wiederherstellungsprozeß gestartet wird, in Verbindung mit dem Aufzeichnungsprozeß, dann wird die Tafel unter Verwendung des Ausstoßleistungsdurchschnitts für eine Zeile eingelesen. Anschließend wird die erfaßte Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit mit der entsprechenden Geschwindigkeit verglichen. Falls keine Fehlfunktion entschieden wird, wird der Prozeß zu Ende geführt. Bei Erfassung werden die Prozeßschritte SB3 und die nachfolgenden Schritte ausgeführt. Bei Schritt SB3 werden zahlreiche Prozesse für das Ausführen der nachfolgenden Wiederherstellungsoperationen durchgeführt. Beispielsweise wird der Aufzeichnungkopf 500 mit der Überdeckungseinrichtung vereinigt. Falls während der Einzeilen-Aufzeichnung der Wiederherstellungsprozeß gestartet wird, wird der Aufzeichnungsbetrieb unterbrochen. Bei Schritt SB5 wird als nächstes der Alarm 550 in Betrieb gesetzt, um den Betreiber über die Fehlfunktion zu informieren. Bei Schritt SB7 wird der Ausstoßwiederherstellungsprozeß ausgeführt, um die Ursache oder die Ursachen der Fehlfunktion zu beseitigen. Anschließend wird bei Schritt SB9 der vorläufige Ausstoß durchgeführt, wobei die Entscheidung getroffen wird, ob die Fehlfunktion während dieses vorläufigen Ausstoßes bei Schritt SB11 bereinigt ist oder nicht. Falls nicht werden die Schritte SB7 bis SB11 wiederholt. Falls ja, werden die Schritte SB13 für das Beenden des Wiedererlangungsprozesses beispielsweise das Wiederaufnehmen der Aufzeichnung durchgeführt. Anschließend wird der Wiederherstellungsprozeß beendet. Durch diesen Wiederherstellungsprozeß kann das Auftreten einer Ursache der Ausstoßfehlfunktion oder eines ungenauen Ausstoßes auf korrekte und schnelle Weise erfaßt werden, so dass der Alamier- und Wiederherstellungsbetrieb auf geeignete und schnelle Weise durchgeführt werden kann. In dem vorstehenden Beispiel wird die Fehlfunktion in Verbindung mit sowohl dem vorläufigen Ausstoß wie auch mit dem Aufzeichnungsausstoß erfaßt. Jedoch kann diese auch in Verbindung mit lediglich einem von diesem ausgeführt werden. Beispielsweise wird die Fehlfunktion jedes mal nach einer vorbestimmten Menge an Aufzeichnungen durchgeführt oder lediglich in Verbindung mit dem vorläufigen Ausstoß, welcher unmittelbar vor dem Start der Aufzeichnung durchgeführt wird, u den Prozeß gemäß der 30 auszuführen. Der in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Aufzeichnungskopf hat die Struktur gemäß den 1A, 9A oder 20, wobei die Temperatursensoren 2 an gegenüberliegenden Enden des Substrats 1 angeordnet sind, wodurch die Temperaturverteilung auf dem Substrat in Feldrichtung der elektrothermischen Transduktorelemente 5 von den Ausgängen der Sensoren 2 bestimmt werden kann. Zusätzlich werden die Temperaturerhaltungserhitzer 8 angrenzend an die Temperatursensoren 2 angeordnet, wobei die Sensoren 2 schnell auf die Änderung der Temperatur durch das Erhitzen der Erhitzer 8 ansprechen. Bei Verwendung dieser Elemente wird die Temperaturverteilung auf dem Substrat in der folgenden Weise konstant gehalten. Die 31 zeigt ein Beispiel einer Schaltung für die Durchführung der Temperaturregelung in dieser Weise. In dieser Figur bezeichnen die Bezugszeichen S1 und S2 Temperaturerfassungsabschnitte, welche den zwei Temperatursensoren 2 auf dem Substrat 1 jeweils entsprechen. Erhitzungsabschnitte H1 und H2 entsprechen den Temperaturerhaltungserhitzern 8, welche angrenzend an die jeweiligen Temperatursensoren 2 angeordnet sind. In der Schaltung gemäß dieser Figur können die Heizabschnitt H1 und H2 den Temperaturerhaltungserhitzern 8 plus mehreren Ausstoßerhitzern 5 angrenzend an die gegenüberliegenden Enden des Substrates entsprechen, falls es für ein vorläufiges Erhitzen des Substrates verwendet wird. Die Schaltung hat Umkehrverstärkerschaltungen A1 und A2, die an die Ausgangsteile der Temperatursensoren S1 und S2 angeschlossen sind, Vergleicher A1 und A4 für das Vergleichen des Outputs der Schaltung A1 und der Schaltung A3 mit einer Bezugsspannung sowie Schalttransistoren Q1 und Q2 für das Erregen oder Entregen der Erhitzer H1 und H2 im Ansprechen auf die Outputs der Vergleicher A2 und A4. Ein Output des einen S1 der Temperatursensoren wird durch den Verstärker A1 verstärkt, wobei der Vergleicher A1 den Erhitzer H1 angrenzend an den Temperatursensor S1 erregt oder entregt. In ähnlicher Weise wird auf der Basis der Temperaturerfassung durch den anderen Temperatursensor S2 der Erhitzer H2 geregelt. Folglich werden in dieser Struktur zwei Temperaturen unabhängig voneinander erfaßt. Wenn eine erfaßte Temperatur höher ist als die Bezugstemperatur, dann wird die Energieversorgung des Erhitzers angrenzend an den Sensor verringert, um das Beheizen zu verringern, und falls die erfaßte Temperatur geringer ist als die andere Bezugstemperatur, dann wird die Energieversorgung des Erhitzers angrenzend an den Sensor vergrößert, um die Temperatur anzuheben. Diese Temperaturregelung kann für alle der Sensoren durchgeführt werden. Durch diese Regelung wird die Menge an Wärmeerzeugung durch die Temperaturerhaltungserhitzer (H1, H2), welche angrenzend an die gegenüberliegenden Enden des Substrates angeordnet sind, unabhängig voneinander geregelt, so dass die Temperatur auf dem gesamten Substrat 1 vorzugsweise die Temperatur angrenzend an die Ausstoßauslässe gleichförmig aufrechterhalten werden kann. Folglich hat dieses Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass der Substraterhitzer 9, welcher den Teil der Ausstoßerhitzer enthält, teilweise geregelt und erregt werden kann, wobei die mögliche Ungleichmäßigkeit des Substrates, welche einer unvermeidbaren Natur des aufzuzeichnenden Bildes zuzuschreiben ist, insbesondere die ungleichförmige Auswahl der Ausstoßerhitzer 5 für die Bilderzeugung, eliminiert werden kann, um die gleichförmige Temperaturverteilung zu erzielen. Durch diese Tatsache können die auf den flüssigkeitsausstoßeinflußreichen Bedingungen über das gesamte Ausstoßerhitzerfeld 3 gleichförmig sein. Gemäß der 31 ist es möglich, dass die Temperatur an einer Seite des Substrates 1 in wohlüberlegter Weise höher ausgeführt wird, als jene auf der anderen Seite, d. h., in anderen Worten, der Temperaturgradient wird absichtlich erzeugt. Dies kann durchgeführt werden in Abhängigkeit von der Natur des aufzuzeichnenden Bildes, beispielsweise ist die Menge an ausgestoßener Tinte auf einer Seite größer als auf der anderen. Oder er ist wirksam, falls die Verwendungsfrequenz der Ausstoßerhitzer nicht gleichmäßig ist. Um dies zu erreichen, wird die Größe der Verstärkung der Verstärker A1 und A3 unterschiedlich ausgeführt. Insbesondere wird R₂/R₁ nicht gleich zu R₆/R₅ ausgeführt, wobei die Grenzniveaus der Vergleicher A2 und A4 unverändert bleiben. Im Gegensatz hierzu können die Grenzniveaus der Vergleicher A2 und A4 unterschiedlich ausgeführt werden, wobei die Größe der Verstärkung unverändert bleibt. Beides kann erreicht werden durch geeignetes Auswählen der Kombinationen der Widerstände R₃ und R₄ und der Widerstände R₇ und R₈, welche in 31 in geeigneter Weise ausgewählt sind. In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird der Aufzeichnungsbetrieb durchgeführt, während die Temperatur auf dem Substrat 1 geregelt wird. Wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist, oder wenn die gleichförmige Temperaturverteilung oder ein gewünschter Temperaturgradient in einem Abschnitt des Ausstoßerhitzerabschnitts 3 unmittelbar nach der Betätigung des Hauptschalters der Aufzeichnungsvorrichtung nicht erzeugt wird, wird ein geeigneter der Ausstoßerhitzer 5 mit einer geringen Energie erregt, welche nicht ausreichend, um Tinte auszustoßen, wodurch der Abschnitt des Substrates 1 mit niedriger Temperatur erhitzt wird, um die Temperaturverteilung zu korrigieren.
Die 32 zeigt ein weiteres Beispiel der Regelschaltung für die Temperaturregelung des Substrates 1. In diesem Beispiel ist jeder der Temperatursensoren S1 und S2 aus einem NTC Sensor wie beispielsweise ein NTC Heißleiter gefertigt, welcher negative Temperaturcharakteristiken zeigt, wobei jeder der Erhitzer H1 und H2 aus einem PTC Heißleiter gefertigt ist, welcher positiver Temperaturcharakteristiken zeigt. In dieser Regelschaltung sind Transistoren R_S1 und R_S2 an die Temperatursensoren oder NTC Sensoren fest angeschlossen. Eine Spannung wird quer zu diesen angelegt, um Teilspannungen durch den NTC Sensor und den fixierten Widerstand zu erzeugen, wobei sie in unterschiedliche Verstärker in A5 und A6 eingeleitet werden, so dass der Unterschied in den Teilspannungen verstärkt wird. Die Differenzspannung wird an die Basis von Transistoren Q3 und Q4 angelegt, welche dazu fähig sind, einen großen Strom anzunehmen, wodurch die Emitterströme der Heißleiter verändert werden. Durch diesen Vorgang wird die Energieversorgung zu den PTC Erhitzer H1 und H2 geregelt. Da der Widerstand des NTC Sensors in Abhängigkeit von der Temperatur sich verändert, werden die Widerstände RS1 und RS2 so ausgewählt, dass sie genauso sind wie die Widerstände der Sensoren S1 und S2 entsprechend des Zieltemperaturniveaus an der Stelle der Sensoren S1 und S2. Wenn durch diese Auswahl sich die Temperatur von dem Ziel um eine große Distanz unterscheidet, wird das Ausgangssignal des Differenzialverstärkers groß, so dass in diesem Fall ein großer Strom zu dem Temperaturerhaltungserhitzer geleitet wird, d. h., dem PTC Erhitzer H1 und H2. Wenn auf der anderen Seite die Temperatur nahe dem Zielniveau ist, ist der Output des Differenzialverstärkers klein, wobei im Ansprechen auf dieses die Energieversorgung zu dem PTC Erhitzer H1 und H2 unterdrückt wird. Wenn die Temperatur das Zielniveau überschreitet, kehrt sich die Polarität des Outputs des Differenzialverstärkers A5 oder A6 um, worauf der Energieversorgungsregeltransistor Q3 oder Q4 nicht betätigt wird, wodurch der PTC Erhitzer H1 oder H2 nicht erregt wird, so dass eine weitere Temperaturerhöhung unterdrückt wird. Da die Erhitzer H1 und H2 PTC Erhitzer sind, erhöht sich der Widerstand der PTC Erhitzer mit der Erhöhung der Temperatur, wodurch der Strom, welcher durch den PTC Erhitzer H1 oder H2 fließt, mit Erhöhung der Temperatur kleiner wird, so dass die vorstehend erwähnte Regelung noch effizienter ausgeführt wird. Wenn in der Schaltung gemäß der 32 die Temperatursensoren S1 und S2 NTC Sensoren mit den gleichen Charakteristiken sind und wenn die Widerstände RS1 und RS2 die gleichen sind, kann die Temperaturverteilung auf dem Substrat 1 so geregelt werden, dass sie gleichförmig ist. Falls die Widerstände RS1 und RS3 unterschiedlich sind, ist die Temperaturregelung derart, dass der Temperaturgradient auf dem Substrat 1 erhalten wird. Die vorstehend beschriebene Temperaturregelung kann nicht nur durch die Hardware gemäß der 31, 32 und 33 ausgeführt werden, sondern auch durch eine Software, welche nachfolgend beschrieben wird.
Die 33 ist ein Blockdiagramm, welches das Software-Temperaturregelsystem darstellt. In der Struktur gemäß dieser Figur werden die Outputs der Temperatursensoren 2 (Temperaturerfassungsabschnitte S1 und S2) auf dem Substrat 1 durch die Verstärker 71 und 72 jeweils verstärkt. Anschließend werden sie in digitale Niveaus T1 und T2 durch A/D Konverter 73 und 74 konvertiert, welche durch die CPU 70 in Form eines Microcomputers akzeptiert werden können. Die CPU 70 führt die Temperaturregelungen aus, um die Temperaturverteilung gemäß der 34 zum Beispiel zu schaffen, und zwar auf der Basis der Information des digitalen Temperaturniveaus T1 und T2. Die CPU 70 ist mit einem ROM 70A verbunden, welcher ein Programm für die Durchführung der Prozeßschritte gemäß der 35 speichert. Unter Verwendung dieses Programms werden die für die Regelung erforderlichen Informationen zur Hitzeerzeugung durch die Erhitzer H1 und H2 berechnet, wobei sie als digitale Informationen P1 und P2 erzeugt werden. Die Informationen P1 und P2 werden durch D/A Konverter 75 und 76 in Regelsignale für die Regelung der Energiezufuhr zu den Erhitzern H1 und H2 konvertiert. Die Regelsignale werden unabhängig voneinander zu dem Erhitzer H1 und zu dem Erhitzer H2 durch die jeweiligen Energieversorgungsschaltungen 77 und 78 zugeführt.
Des weiteren wird mit Bezug auf diese Struktur eine Beschreibung des Programms für die Erzeugung des Temperaturgradienten auf der Erhitzerplatte (Substrat) gemäß der 34 unter Bezugnahme auf die Flußkarte gemäß der 35 gegeben.
Bei Schritt ST1 wird eine Entscheidung getroffen, ob die Temperaturregelung durchgeführt werden soll oder nicht. Ist das Ergebnis Ja, dann geht das Programm zum Schritt ST2. Falls Nein, endet der Vorgang. Bei Schritt ST2 wird eine Entscheidung getroffen, ob die erfaßte Temperatur T1 an der Position S1 gleich einer eingestellten Temperatur T_A für diese Position S1 ist. Wenn sie gleich ist, ist keine Energiezufuhr zu den Temperaturerhaltungserhitzern notwendig, wodurch der Vorgang zu einem Schritt ST4 vorrückt, wo die Information T1 und T2 auf „0" zurückgesetzt wird. Anschließend wird bei Schritt ST10 eine Entscheidung getroffen, ob die Temperaturregelung weitergeführt werden soll oder nicht. Falls Ja, geht das Programm zurück zu Schritt ST2, und falls Nein, ist der Prozeß beendet. Wenn bei Schritt ST2 die Temperatur T1 nicht gleich zur Temperatur T_A ist, wird bei Schritt ST3 eine Entscheidung getroffen, ob T1 größer ist als T_A oder nicht. Wenn sie größer ist, bedeutet dies, dass die Substrattemperatur höher ist als das Zielniveau, so dass es nicht notwendig ist, den Temperaturerhaltungserhitzer zu erregen. Anschließend wird der Schritt ST4 ausgeführt. Wenn auf der anderen Seite T1 kleiner ist als T_A, bedeutet dies, dass die Substrattemperatur kleiner ist als die Zieltemperatur, so dass der Temperaturerhaltungserhitzer erregt wird, um die Temperatur des Substrats zu erhöhen. Anschließend wird der Schritt ST5 ausgeführt, um die Höhe der Energiezufuhr zum Temperaturerhaltungerhitzer zu bestimmen. Auf der Basis der Differenz zwischen der Information T1 (T2), welche durch den Temperatursensor S1 (S2) erfaßt wird und dem Zielniveau T_A (T_B) an der Position des Sensors S1 (S2) wird bei Schritt ST5 der Regelungsbetrag T1 (T2) zum Temperaturerhaltungserhitzer H1 (H2) unabhängig voneinander bestimmt, um eine Proportinalregelung zu schaffen. In diesem Fall sind M1 und M2 Proportionalbänder für die Regelung der Erhitzer H1 und H2 und TO ist der Regelungsbetrag, welcher für die minimale Hitzeerzeugung für die Erhitzer H1 und H2 erforderlich ist. Folglich werden bei Schritt S5 die Regelungsbträge für die Erhitzer H1 und H2 lediglich auf der Basis der Tatsache bestimmt, dass die Substratemperatur T1 kleiner ist als das Zielniveau und der Position des Sensors S1. Jedoch ist der Schritt ST6 und die nachfolgenden Schritte nutzbar, um den Betrag der Regelungen P1 und P2 in Abhängigkeit von den Temperaturdifferenzen zwischen T1 und T2 zu bestimmen, so dass die Regelung ausgeführt werden kann, um de Temperaturgradienten über das gesamte Substrat zu erhalten. Bei Schritt ST6 wird eine Entscheidung getroffen, ob die Differenz zwischen T1 und T2 gleich einer Differenz zwischen T_A und T_B ist oder nicht. Wenn Ja sind die Regelungsbeträge T1 und T2, welche bei Schritt ST5 bestimmt wurden korrekt, so dass der Schritt ST10 durchgeführt wird. Falls die Entscheidung bei Schritt ST6 negativ ausfällt, wird der Schritt ST7 ausgeführt, um die Regelungsbeträge T1 und T2 zu modifizieren, um den Temperaturgradienten auf dem Substrat zu erhalten. Bei Schritt ST7 wird eine Entscheidung getroffen, ob die erfaßte Temperaturdifferenz T1 – T2 kleiner ist als die gesetzte Temperaturdifferenz T_A – T_B oder nicht. Wenn sie kleiner ist, bedeutet dies, dass die Temperatur T1 geringfügig höher ist als die Temperatur T1, wobei der Regelungsbetrag T2 für den Erhitzer H2 notwendigerweise um den Prozentsatz dieser Differenz verringert wird. Um dies zu erreichen wird der Schritt ST8 durchgeführt, um diese Korrektur auszuführen. Anschließend wird der Schritt ST10 ausgeführt. Falls bei Schritt ST7 die Temperaturdifferenz T1 – T2 größer ist als die Temperaturdifferenz T_A – T_B, bedeutet dies, dass die Temperatur T1 geringfügig höher ist als die Temperatur T2, so dass der Regelungsbetrag T1 notwendigerweise entsprechend reduziert wird. Aus diesem Grunde wird der Schritt ST9 für die Korrektur durchgeführt und anschließend der Schritt ST10 ausgeführt. Bei Schritt ST10 wird desweiteren eine Entscheidung getroffen, ob die Berechnungsfolgen wiederholt werden sollen oder nicht. Wenn ja, geht das Programm zurück auf Schritt ST2, um die Berechnungen zu wiederholen. Falls die Wiederholung nicht durchgeführt werden muß, endet das Programm hier. In der vorstehend beschriebenen Weise können die Regelungsbeträge T1 und T2 für die Temperaturerhaltungserhitzer H1 und H2 durch die Proportionalregelung bestimmt werden, um die Temperaturverteilung auf dem Substrat wie in 34 gezeigt wird auf der Basis der Temperaturerfassungen T1 und T2 durch die Temperatursensoren S1 und S2 bestimmt werden. In dem Prozeß gemäß 34 ist die Regelung derart, dass der Temperaturgradient zu jeder Zeit erhalten bleibt, und folglich der Temperaturgradient nicht umgekehrt wird, so dass die Regelung hinsichtlich ihres Ansprechverhaltens sehr gut ist. 36 stellt ein Beispiel dar, bei dem die vorliegende Erfindung in einem thermischen Kopf 39 eingebaut wird zur Verwendung mit einem Tintenblatt. Ein thermischer Kopf 39 hat ein Substrat 38, wärmeerzeugende Elemente 35, einen Temperaturerhaltungserhitzer 37 und NTC-Heißleiter 36 (Temperaturerfassungsmittel). Der gleiche Regelprozeß wie vorstehend beschrieben kann bei dem thermischen Kopf diese Typs durchgeführt werden. Die 37 zeigt ein Beispiel eines Regelungssystems, wenn die Temperatursensoren 2 und die Temperaturerhaltungerhitzer 80 gemäß der 9 verwendet werden. Die zahlreichen Teile, welche in dieser Figur als mit den Sensoren 2 und den Erhitzern 80 verbunden gezeigt werden, können auf einer Regelplatte oder ähnlichem der Hauptvorrichtung vorgesehen sein, wobei eine elektrische Verbindung durch ein Kabel 16 unter Verwendung der Kontakte 4 hergestellt wird. In der 37 ist eine CPU 11 in der Form eines Microcomputers vorgesehen, um die im nachfolgenden beschriebenen Prozeßschritt durchzuführen. Er umfaßt desweiteren ein ROM oder ähnliches zur Speicherung fixierter Informationen wie beispielsweise ein Programm zur Durchführung der Prozeßschritte. Die CPU 11 kann dafür vorgesehen werden, unabhängig die Temperaturregelung gemäß diesem Beispiel durchzuführen oder sie kann auch für eine Hauptregelung der Vorrichtung gemäß 36 verwendet werden. Ein Eingangsabschnitt 2A gemäß der 37 ist wirksam, die erfaßte Temperatur durch Inbetriebnahme des Temperatursensors 2 einzulesen und die erfaßte Temperatur in ein für die CPU 11 akzeptierbares Signal zu konvertieren. Ein Erhitzertreiber 80A funktioniert, um dem Temperaturerhaltungserhitzer 80 Energie zuzuführen. Ein Treiber 500A dient dazu, den Aufzeichnungskopf 500 zu betreiben. Die Temperaturregelung gemäß diesem Beispiel wird im folgenden beschrieben.
Bezüglich der 38A wird eine Temperaturverteilung auf dem Substrat gezeigt, wenn lediglich ein Temperaturerhaltungserhitzer 2 verwendet wird. Bei der Struktur mit den Temperturerhaltungserhitzern an gegenüberliegenden Seiten, ist die Temperaturverteilung derart, dass die Temperatur in dem Mittelabschnitt des Substrats 1 geringer ist. Dann können die Eigenschaften der Tinte (Viskosität, Oberflächenspannung oder ähnliches) bei geringer Temperatur mit dem möglichen Ergebnis eines ungleichförmigen Betrags an Tintenausstoß unterschiedlich werden. Es ist möglich, dass das hieraus sich ergebende Aufzeichnungsbild eine ungleichförmige Bilddichte aufweist, welches nicht wünschenswert ist. Angesichts dieses Umstandes wird in diesem Ausführungsbeispiel solche Energie, die nicht ausreichend ist, um einen Bubble auszubilden, welche in einem Tintenausstoß resultiert, durch die Ausstoßerhitzer 5 zu der Düse entsprechend der einen oder mehrere von Düsen geführt, wo die Temperatur gering ist. Durch diese Maßnahme wird das Substrat in diesem Abschnitt erhitzt. Dies wird als „vorläufige Erhitzung" bezeichnet. Die Energieregelung für diesen Zweck kann auf der Basis der Pulsweite der Pulsenergie, welche zu dem Ausstoßerhitzer oder Erhitzern 5 geleitet wird, auf der Basis der Treiberfrequenz und/oder deren Treiberspannung durchgeführt werden. Die Bedingungen der vorläufigen Erhitzung sind abhängig von der Konfiguration der Erhitzer 5 der Größe oder anderer Parameter. Falls das Substrat 1 in der Weise gemäß 9A konstruiert ist, sind die Energiebedingungen während der Aufzeichnung und während der vorläufigen Erhitzung so, wie sie in der GB2, 159, 465A, GB2, 169, 855A, 2, 169, 856A oder US Patentnummer 4,112,172 offenbart sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Pulsweite (PW) der zum Zwecke der vorläufigen Erhitzung zugeführten Pulsenergie, vorzugsweise gleich oder kleiner als jener während des Aufzeichnungsbetriebs, insbesondere 1–1/20 von dieser Temperatur. Die angelegte Spannung (Vop) ist in ähnlicher Weise gleich oder kleiner als jene während der Aufzeichnung. In diesem Ausführungsbeispiel ist PW = 2 Mikrosek., Vop = 24 V und die Treiberfrequenz Fop = 7 KHz.
Mit Blick auf die Auswahl der Ausstoßerhitzer, welche zum Zwecke der vorläufigen Erhitzung betrieben werden, kann dies auf der Basis der Temperaturverteilung gemäß 38A erreicht werden. Die 38B zeigt die Temperaturverteilung, wenn die vorläufige Erhitzung ausgeführt wird, unter Verwendung geeigneter Ausstoßerhitzer 5, welche die Zentralabschnittserhitzer umfassen. Durch diese Maßnahme ist die Temperaturverteilung derart, dass die Temperatur in dem Mittelabschnitt höher und an den Randabschnitten niedriger ist. Aus diesem Grunde kann durch Verbinden der Verteilung, wenn lediglich die Temperaturerhaltungserhitzer 8 gemäß 38A verwendet werden, die gleichförmige Temperaturverteilung gemäß 38C erzeugt werden. Die Anzahl der Ausstoßerhitzer, welche für die vorläufige Erhitzung betrieben werden, wird auf der Basis der Temperaturverteilung bestimmt, welche erzeugt wird, wenn lediglich die Temperaturerhaltungserhitzer 80 verwendet werden. Solch eine Temperaturverteilung kann im voraus gemessen werden und auf der Basis der Temperaturverteilung kann sie als feste Information in dem ROM gespeichert werden, welche verwendet wird, wenn eine Temperaturregelung ausgeführt wird. Um eine gleichförmige Temperaturverteilung zu erzeugen, werden alle Ausstoßerhitzer 5, die in dem geeigneter Weise bestimmten Bereich enthalten sind, unter gleichförmigen vorläufigen Erwärmungsbedingungen betrieben. Es ist eine mögliche Alternative, dass die Betriebsbedingungen ungleichförmig gemacht werden, um eine gewünschte Temperaturverteilung zu erzeugen. Alternativ hierzu kann lediglich jeder andere Erhitzer betrieben werden.
Die 39 zeigt die Prozeßschritte der Temperaturregelung dieses Ausführungsbeispiels. Sie enthält eine Teilflußkarte, mit den Schritten, die unmittelbar nach Betätigung des Hauptschalters und zum Startzeitpunkt der Aufzeichnung durchlaufen werden. Zum Zeitpunkt der Betätigung des Hauptschalters werden zahlreiche Teile initialisiert und die Temperaturerhaltungserhitzer 80 erregt. Des weiteren werden ausgewählte Ausstoßerhitzer 5 zum Zwecke einer vorläufigen Erhitzung unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen betrieben. Anschließend wird die Entscheidung getroffen, ob die T°C eine vorbestimmte T1°C überschrettet oder nicht und zwar auf der Basis des Outputs der Temperatursensoren 2. Falls ja, wird die Energiezufuhr zu den Temperaturerhaltungserhitzern 8 und den für die vorläufige Erhitzung zuständigen Ausstoßerhitzern 5 gestoppt. Durch die Ausführung dieser Prozeßschritte wird die Temperaturverteilung auf dem Substrat 1 wie in 38C gezeigt. In dem Prozeß gemäß der 38B wird zuerst die Entscheidung getroffen, ob der Aufzeichnungsbetrieb ausgeführt werden soll oder nicht und insbesondere ob das Aufzeichnungsstartsignal bei Schritt SB1 gegeben werden soll oder nicht. Falls ja, wird bei Schritt SB3 dann die Entscheidung getroffen, ob die Substrattemperatur T°C die vorbestimmte Temperatur T2°C überschreitet oder nicht. Falls nein, wird der Schritt SB5 durchgeführt, worin der Temperaturerhitzer 80 und die für die vorläufige Erhitzung zuständigen Ausstoßerhitzer 5 erregt werden, nachdem die Entscheidung bei Schritt SB3 bejaht wurde. Wenn die Entscheidung bei Schritt SB3 ja ist, wird der Schritt SB7 ausgeführt, bei dem die Temperaturerhaltungserhitzer 80 und die für die vorläufige Erhitzung zuständigen Ausstoßerhitzer 5 entregt werden und anschließend der Aufzeichnungsbetrieb unter Verwendung der Ausstoßerhitzer 5 bei Schritt SB9 gestartet wird. Durch die vorstehend beschriebenen Prozeßschritte erhält der Ausstoßerhitzerabschnitt 3 des Substrats eine gleichförmige Temperaturverteilung (gemäß 38C) über das gesamte Feld, so dass die Bilddichte des aufgezeichnetes Bildes wie durch eine durchgezogene Linie in 40 angezeigt ist gleichförmig wird. Wenn auf der anderen Seite lediglich die Temperaturerhaltungserhitzer 8 verwendet werden., wird die Temperaturverteilung in dem Bereich (gemäß 38A) ungleichförmig, wobei die Bilddichte wie durch eine gestrichelte Linie in 40 angezeigt ist ungleichförmig wird. In den vorhergehend beschriebenen Prozeßschritten können die vorbestimmten Niveaus T1 und T2 gleich oder ungleich sein. Zum Beispiel kann das Niveau T1 (39) geringfügig kleiner sein als T2, wobei gemäß 39 das Niveau T2 höher gesetzt werden kann, als das Niveau T1, da der Aufzeichnungsvorgang unmittelbar ausgeführt wird. Um im Gegensatz hierzu ein unmittelbares Starten der Aufzeichnung selbst nach einer bestimmten Verweilzeit zu erlauben, wird die Temperatur T1 geringfügig höher festgesetzt, wobei in dem Prozeß gemäß der 39 die Temperatur T2 einen unteren Limit des Temperaturbereichs angeglichen sein kann, welcher fähig ist, den Aufzeichnungsbetrieb auszuführen. Anstelle der vorstehend beschriebenen Schritte wird die Heizplatte so geregelt, dass der für eine Aufzeichnung geeignete Temperaturbereich selbst währen der Verweilzeit gehalten wird. In der vorherstehenden Beschreibung hat der Aufzeichnungskopf, auf welchen sich die vorliegende Erfindung bezieht, einen solchen Kopf, wie er für einen seriellen Drucker verwendet wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung auch bei sogenannten „full-multi-type"-Aufzeichnungsköpfe anwendbar, welche bei einem Zeilendrucker mit den gleichen guten Vorteilen verwendbar sind, in welchem die Ausstoßauslässe über die gesamte Aufzeichnungsbreite angeordnet sind. Die 41 zeigt schematisch elektrische Verbindungen zwischen einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät 100 und einem Substrat 1004 einer Aufzeichnungskopfpatrone.
Ähnlich zu jenen Teilen gemäß vorstehender Beschreibung umfaßt das Substrat der Aufzeichnungskopfpatrone 64 Ausstoßerhitzer 5 in der Form einer Mehrzahl von Gruppen, welche in einer Zeitaufteilungsweise betrieben werden, wobei jedoch in dieser Figur lediglich 8 Erhitzer 5 (eine Gruppe) sowie ein linksseitiger Temperaturerhaltungserhitzer 8 und ein linksseitiger Temperatursensor 624G gezeigt werden. In diesem Fall ist der Sensor 624G in der Form der Diode entsprechend der Schaltdiode 624 wie in den 20 und 21 gezeigt ist, ausgebildet, wobei die Ausstoßerhitzer 5 sowie die Temperaturerhaltungserhitzer 8 die gleiche Filmstruktur aufweisen, wie in den 20 und 21 gezeigt ist. Wie vorstehend beschrieben ist, um zu verhindern, dass die Ausstoßerhitzer 5 permanent mit einer Spannung beaufschlagt werden, eine Schaltdiode 624 zwischen der gemeinsamen Elektrode (Kissen 5a) und dem Ausstoßerhitzer 5 vorgesehen. In diesem Beispiel ist jedoch die Diode 624 zwischen der Auswahlelektrode und dem Ausstoßerhitzer 5 angeordnet, obgleich die erstgenannte Anordnung praktisch vorzuziehen ist.
In dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät 100 ist das Substrat 1004 lösbar in der Hauptbaugruppe des Geräts montierbar. Um die notwendigen Elektrodenverbindungen zwischen der Hauptbaugruppe und dem Substrat 1004 durch das Montieren des Substrats 1004 zu erlangen, sind Kissen in dem Bereich 1003 der Hauptbaugruppe ausgeformt. In diesem Fall hat eine der Elektroden jedes der gleichen Funktionselemente das gleiche Kissen, wobei dessen andere Elektrode ein anderes Kissen hat (unterschiedlich hinsichtlich der Position und/oder Konfiguration). Zusätzlich sind die Kissen die gleichen, wenn die Funktionselemente die gleichen sind, wobei sie unterschiedlich sind, falls die Funktionselemente ebenfalls unterschiedlich sind. Sämtliche Kissen sind an einer Seite des Substrats 1004 konzentriert. Insbesondere ist das Kissen 5A für die gemeinsame Elektrode der Ausstoßerhitzer 5 maximal einseitig angeordnet, wobei das Kissen 5b der Hauptbaugruppe, die daran anschließbar ist, hinsichtlich Größe und Konfiguration zu diesem gleich ist. Es erzeugt ein positives Potential. Die Kissen 624A für die Auswahlelektroden der Ausstoßerhitzer 5 sind bauklein und in einer Reihe angeordnet, wobei die entsprechenden Kissen 624B der Hauptbaugruppe ebenfalls klein sind. Zwei Kissen 1A und 624GA für das Anlegen der Spannung an den Diodensensor 624G sind an unterschiedlichen Positionen und an Positionen unterschiedlich zu den Kissen 5a und 624A vorgesehen. Zusätzlich sind die Kissen 8A und 8C für das Anlegen der Spannung an den Temperaturerhaltungserhitzer 8 hinsichtlich ihrer Position und Größe unterschiedlich und sind an Positionen unterschiedlich zu jenen der Kissen 5a, 824A, 1a und 624GA angeordnet. Durch das Unterscheiden unter den Kissenpositionen ist die Herstellung des Kopfs einfach, wobei ein fehlerhaftes Montieren der Patrone verhindert werden kann. Die Hauptbaugruppe 100 umfaßt ein Interface 1001 sowie eine CPU 1002. In diesem Beispiel ist die Hauptbaugruppe 100 der Hauptteil des Aufzeichnungsgeräts, wobei dieses Beispiel anwendbar ist, wenn es durch die Patrone gemäß der 26 mit einem integralen Tintencontainer besetzt wird. Der Aufzeichnungskopf gemäß der vorliegenden Erfindung kann die vorstehend beschriebene Struktur aufweisen, wobei der Strömungskanal linear ist und Flüssigkeit ausgestoßen wird in einer Richtung von einer Kante des Erhitzers zu der anderen Kante; oder eine Struktur, bei der der Flüssigkeitskanal an der Stelle des elektrothermischen Transduktors gebogen ist, um die Flüssigkeit in einer Richtung senkrecht zur Fläche des elektrothermischen Transduktorelements auszustoßen; oder eine Struktur, worin der Kanal um einen Winkel ungleich 90° gebogen ist, wie in der US-Patentnummer 4,558,333; 4,459,600 offenbart ist. Des weiteren ist die vorliegende Erfindung für eine Struktur anwendbar, wie sie in der Japanischen Anmeldungsschrift 123670/1984 offenbart ist, wobei ein gemeinsamer Schlitz ausgebildet ist, um Ausstoßabschnitte relativ zur Mehrzahl von elektrothermischen Transduktoren zu schaffen oder für die Struktur, wie sie in der Japanischen Anmeldungsschrift 138461/1984 offenbart ist, wobei die durch die thermische Energie erzeugte Druckwelle durch eine Öffnung absorbiert wird, welche für den Ausstoßauslaß geschaffen ist. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls anwendbar bei einem Aufzeichnungssubstrat, einem Aufzeichnungskopf und einer Aufzeichnungsvorrichtung für Mehrfach- oder Vollcoloraufzeichnungsvorrichtungen, wobei eine Mehrzahl von Aufzeichnungsköpfen in Kombination oder als eine Einheit verwendet werden. Während die Erfindung mit Bezug auf die hierbei offenbarten Strukturen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die einzelnen Details beschränkt, wobei mit dieser Anmeldung beabsichtigt ist, alle in den Schutzumfang der folgenden Ansprüche fallenden Modifikationen abzudecken.

Claims

Aufzeichnungsgerät zum Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungsmedium, wobei das Aufzeichnungsgerät folgende Elemente aufweist: einen Aufzeichnungskopf, der eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen (5) zum Erzeugen thermischer Energie hat, um den Ausstoß von Aufzeichnungsflüssigkeit zu bewirken und hat außerdem einen Erhitzer (8, 80) zum Erhitzen des Aufzeichnungskopfs, der Aufzeichnungskopf ist gekennzeichnet, durch eine Steuereinrichtung (11) zum wahlweisen Steuern eines oder mehrerer der wärmeerzeugenden Elemente, um für ein Bewirken des Ausstoßes von Aufzeichnungsflüssigkeit unzureichende thermische Energie zu erzeugen, um im Aufzeichnungskopf eine Temperaturverteilung zu erzeugen, die einheitlicher ist als jene, die durch alleinige Verwendung des Erhitzers erreicht werden würde.
Gerät gemäß Anspruch 1, wobei der Erhitzer (8, 80) so angeordnet ist, dass er nach der Betätigung des Netzteils des Geräts und/oder bei einem Aufzeichnungsstartzustand in Betrieb ist.
Gerät gemäß Anspruch 2, das des Weiteren eine Erfassungseinrichtung (2) zum Ermitteln einer Temperaturverteilung des Aufzeichnungskopfs aufweist, wobei die Betätigung der wärmeerzeugenden Elemente (5) und/oder des Erhitzers (8, 80) auf der Basis einer Ausgabe der Erfassungseinrichtung (2) bewirkt wird.
Steuerverfahren für ein Aufzeichnungsgerät zum Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungsmedium, wobei das Aufzeichnungsgerät einen Aufzeichnungskopf aufweist, der eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Elementen (5) zum Erzeugen thermischer Energie hat, um den Ausstoß von Aufzeichnungsflüssigkeit zu bewirken, außerdem hat er einen Erhitzer (8, 80) zum Erhitzen von dem Aufzeichnungskopf, das Verfahren ist gekennzeichnet, durch wahlweises Steuern eines oder mehrerer der wärmeerzeugenden Elemente, um für ein Bewirken des Ausstoßes von Aufzeichnungsflüssigkeit unzureichende thermische Energie zu erzeugen, um im Aufzeichnungskopf eine Temperaturverteilung zu erzeugen, die einheitlicher ist als jene, die durch alleinige Verwendung des Erhitzers erreicht werden würde.
Steuerverfahren gemäß Anspruch 4, das weiter einen Schritt aufweist zum Erhitzen des Aufzeichnungskopfs nach der Betätigung des Netzteils des Geräts und/oder beim Erhitzen des Aufzeichnungskopfs bei einem Rufzeichnungsstartzustand.
Verfahren gemäß Anspruch 5, das weiter einen Schritt aufweist zum Ermitteln einer Temperaturverteilung des Aufzeichnungskopfs und zum Betätigen der wärmeerzeugenden Elemente (5) und/oder des Erhitzers (8, 80) auf der Basis des Erfassungsschritts.