DE69531508T2

DE69531508T2 - Verfahren zum tintenstrahldrucken und tintenstrahldruckkopf zur durchführung desverfahrens

Info

Publication number: DE69531508T2
Application number: DE69531508T
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: KR100364263B1; DE69531508D1; CN1066398C; EP0858902A1; EP0858902A4; EP0858902B1; CN1200699A; RU2096183C1; KR19990067096A; JP3553969B2; US6056388A; WO1997015450A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Tintenstrahldruck nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Tintenstrahl-Druckkopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Es ist ein Verfahren für den Tintenstrahldruck bekannt, das das Anordnen eines Informationsträgers gegenüber Düsen, die mit einem flüssigen Verbrauchsdruckmaterial gefüllt sind, und das Erzeugen von Druckimpulsen in diesen Düsen, um das Druckmaterial in Teilen auf den Informationsträger zuzuführen, umfasst (US-A-4 580 148). In dem bekannten Verfahren wird durch Impulserwärmung des flüssigen Druckmaterials in den Düsen ein Druckimpuls erzeugt, was zur Ausbildung von Dampf in der Erwärmungszone, zur schnellen Ausdehnung der Flüssigkeit und zum Ausstoß von Flüssigkeitstropfen aus der Düse führt.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass eine Quelle der Wärmewirkung auf das flüssige Druckmaterial direkt in jeder Düse angeordnet ist und von außen gesteuert wird, was die Realisierung dieses Verfahrens erschwert, wenn es eine große Anzahl von Düsen gibt. Da die Temperatur in einer Düse vor der Erzeugung eines nachfolgenden Druckimpulses gesenkt werden muss, damit der nächste Teil des flüssigen Druckmaterials einströmen kann, ermöglicht dieses Verfahren außerdem nicht, eine hohe Frequenz des Tröpfchenausstoßes zu erhalten.
Ein Tintenstrahl-Druckkopf, der gemäß dem obenerwähnten Patent realisiert ist, umfasst die gleiche Anzahl von Widerständen zum Erwärmen des flüssigen Materials wie es Düsen darin gibt. Jeder Widerstand besitzt eine Leitung, die ihn mit einer Spannungsquelle verbindet. Um die Tröpfchen aus der einen oder anderen Düse auszustoßen, wird der Stromversorgungs-Stromkreis eines entsprechenden Widerstands geschlossen. Wenn durch diesen Widerstand ein Stromimpuls fließt, wird er erwärmt, wobei die flüssige Substanz in der Zone, in der der Widerstand positioniert ist, zu einem Dampfzustand erwärmt wird, im Ergebnis dessen die sich ausdehnende Flüssigkeit einen Stoßimpuls erzeugt, der ein Tröpfchen durch die Düse ausstößt. Nachdem sich die Flüssigkeit daraufhin abgekühlt hat, kann das beschriebene Verfahren wiederholt werden.
Ein Nachteil dieser Köpfe ist ihre strukturelle Kompliziertheit, da die Anzahl der Widerstände der Anzahl der Düsen entsprechen sollte, die mit einem kleinen Abstand dazwischen angebracht sind, und sie mit einem System von Stromleitungen versehen sind; die niedrige Auflösung, da die obenerwähnten Düsen mit Widerständen nicht mit einem kleinen Abstand positioniert werden können; die niedrige Zuverlässigkeit, da die Betriebsart der Mehrfachimpulserwärmung der Widerstände auf eine ausreichend hohe Temperatur ihre beschränkte Lebensdauer vorbestimmt; die niedrige Produktivität, da der nächste Ausstoß von Tröpfchen aus einer Düse erst möglich ist, nachdem die Temperatur darin gesenkt worden ist und ein Einströmen des nächsten Teils des flüssigen Verbrauchsdruckmaterials in sie stattgefunden hat.
Aus JP-A-02-147 346 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Tintenstrahldruck bekannt, bei denen ein Informationsträger gegenüber Tintendüsen positioniert wird, die mit einem flüssigen Druckmaterial gefüllt sind, wobei ein Laserstrahl auf dieses Material fokussiert wird. Der Laserstrahl wird durch eine Objektivlinse auf eine Absorptionsschicht fokussiert. Die Absorptionsschicht ist durch eine Schutzschicht von dem Druckmaterial in einer Flüssigkeitskammer getrennt. Die Objektivlinse wird durch eine Stellantriebsschaltung bewegt, wodurch die Lage des Brennpunkts in der Absorptionsschicht geändert wird.
Aus JP 61 118 273A sind ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Tintenstrahldruck bekannt, bei denen ein Informationsträger gegenüber mit einem flüssigen Verbrauchsdruckmaterial gefüllten Düsen positioniert wird, wobei unter Verwendung von Düsen, die an der dem Ort des Informationsträgers gegenüberliegenden Seite ein verschlossenes Ende haben, ein Laserstrahl auf dieses flüssige Material fokussiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Kopf für den Tintenstrahldruck zu schaffen, die die Anordnung einer Quelle von Stoßimpulsen zum Ausstoßen eines Tröpfchens von Farbflüssigkeit aus seinen Düsen direkt in dem Kopf vermeiden, die Konstruktion des Kopfs vereinfachen, die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer verbessern und die Auflösung und die Geschwindigkeit erhöhen.
Somit betrifft die Erfindung ein Verfahren für den Tintenstrahldruck, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Bei einem solchen Verfahren befindet sich die Quelle der Stoßwirkung auf das flüssige Verbrauchsdruckmaterial außerhalb der Düse, was die Möglichkeit seiner Realisierung vereinfacht, wenn es eine große Anzahl von Düsen gibt.
Vorteilhaft wird der Strahl des Quantengenerators unter einem Winkel zu der Oberfläche des flüssigen Druckmaterials in der Düse zwischen dem Ende der Düse und dem Informationsträger gelenkt.
Bei einem solchen Verfahren ist der Ausstoß der Materialtröpfchen aus der Düse entlang ihrer Achse unabhängig vom Einfallswinkel des Lichtstrahls von dem Quantengenerator auf die Oberfläche des flüssigen Materials in der Düse sichergestellt, was ermöglicht, dass sich der Träger und die Düse annähern und dass der Lichtstrahl von dem Quantengenerator zwischen ihnen auf die Düse gelenkt wird.
Vorteilhaft wird ein Träger verwendet, der für die von dem Quantengenerator ausgestrahlte vorgegebene Wellenlänge durchlässig ist, und wird der Lichtstrahl von dem Quantengenerator durch ihn zu dem flüssigen Druckmaterial in der Düse gelenkt.
Bei einem solchen Verfahren ist eine maximale Annäherung zwischen dem Träger und den Düsen mit flüssigem Druckmaterial sichergestellt und wird seine Realisierung vereinfacht.
Außerdem betrifft die Erfindung einen Tintenstrahl-Druckkopf, wie er in Anspruch 4 definiert ist.
Bei einer solchen Realisierung des Tintenstrahl-Druckkopfs ist seine Konstruktion vereinfacht, da in den Düsen des Kopfs keine Elemente für die Stoßwirkung auf das flüssige Material vorhanden sind; ist wegen der Vereinfachung der Konstruktion und des Entfernens von Teilen daraus, die in einer Betriebsart heftiger Temperaturunterschiede arbeiten, die Zuverlässigkeit seines Betriebs erhöht; ist die Auflösung des Kopfs erhöht, da der Durchmesser der Düsen auf den Durchmesser des Lichtstrahls des Quantengenerators verringert sein kann, wobei außerdem der Abstand zwischen den Düsen in der Praxis auf eine Größe verringert ist, die den Durchmesser der Düsen etwas übersteigt, d. h. nähert sich die Auflösung des Kopfs dem theoretisch möglichen Wert an; ist die Geschwindigkeit erhöht, da Zeilen von Düsen, die bereits mit dem flüssigen Verbrauchsdruckmaterial gefüllt sind, wegen der Drehung der Trommel mit den Düsen aufeinander folgend zugeführt werden, so dass sie von dem Lichtstrahl des Quantengenerators beeinflusst werden.
Vorteilhaft sind die verschlossenen Grundflächen der Düsen kugelförmig hergestellt.
Eine solche Realisierung des Kopfs fördert einen effektiveren Ausstoß der Materialtröpfchen auf den Träger, nachdem der Lichtstrahl des Quantengenerators in die Düse eingetreten ist.
Vorteilhaft umfassen die Mittel zum Zuführen des flüssigen Verbrauchsdruckmaterials in die Düsen ein Bad mit diesem Material, eine Antriebsrolle, die das Material aus dem Bad auf die Oberfläche der Trommel überträgt, wenn sie sich dreht, um die Düsen zu füllen, sowie eine Klinge, die überflüssige Tinte von der Oberfläche der Trommel entfernt.
Eine solche Realisierung der Trommel ermöglicht, die Düsen schnell und leicht zu füllen, und schließt die Abhängigkeit der Zufuhr von flüssigem Material darin von der Temperatur in den Düsen nach Ausstoß der Tröpfchen aus.
Vorteilhaft wird der Lichtstrahl von dem Quantengenerator unter einem Winkel auf die Oberfläche des flüssigen Druckmaterials in einer Düse zwischen dem Ende der Düse und dem Informationsträger gelenkt.
Eine solche Realisierung des Kopfs ermöglicht, den Ausstoß der Materialtröpfchen aus der Düse entlang ihrer Achse unabhängig vom Einfallswinkel des Lichtstrahls des Quantengenerators auf die Oberfläche des flüssigen Materials in einer Düse sicherzustellen und seine Konstruktion zu vereinfachen.
Vorteilhaft wird der Informationsträger für eine von dem Quantengenerator ausgestrahlte vorgegebene Wellenlänge durchlässig gemacht und in dem Weg seines Lichtstrahls zur Oberfläche des flüssigen Verbrauchsdruckmaterials in einer Düse angeordnet.
Eine solche Realisierung des Druckkopfs ermöglicht, den Träger und die Düse in einem maximalen Grad anzunähern und eine kompakte Konstruktion hiervon zu erzeugen.
Die Erfindung wird weiter durch eine Beschreibung konkreter, nicht einschränkender Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und durch die beigefügten Zeichnungen erläutert.
1 zeigt das vorgeschlagene Verfahren für den Tintenstrahldruck mit dem Lichtstrahl eines Quantengenerators, der unter einem Winkel auf die Oberfläche des flüssigen Materials in einer Düse gelenkt wird.
2 zeigt das vorgeschlagene Verfahren für den Tintenstrahldruck, bei dem der Lichtstrahl eines Quantengenerators durch einen Träger, der in Bezug auf die Wellenlänge des Strahls durchlässig ist, zu der Oberfläche des flüssigen Materials in einer Düse verläuft.
3 zeigt eine allgemeine Ansicht des vorgeschlagenen Tintenstrahl-Druckkopfs. Die punktierte Linie zeigt eine der möglichen Varianten des Durchgangs des Lichtstrahls des Quantengenerators zu den Düsen mit flüssigem Material.
4 zeigt eine Ansicht längs des Schnitts II-II in 3.
Das vorgeschlagene Verfahren für den Tintenstrahldruck wird auf folgende Weise ausgeführt.
Ein Informationsträger C (1) wird gegenüber einer Düse B angeordnet, die mit einem flüssigen Verbrauchsdruckmaterial gefüllt ist. Daraufhin wird ein Lichtstrahl eines Quantengenerators E auf das flüssige Druckmaterial fokussiert. In Übereinstimmung mit der Entdeckung des "lichthydraulischen Effekts" (Diplom Nr. 65 des BI Nr. 19, 1969) wird ein Stoßimpuls erzeugt, wenn ein Lichtstrahl eines Quantengenerators in einer Flüssigkeit absorbiert wird. Unter Verwendung dieses Effekts wird direkt in der mit einem flüssigen Druckmaterial gefüllten Düse B ein Stoßimpuls erzeugt, infolgedessen Flüssigkeitströpfchen aus der Düse fliegen und auf den Informationsträger auftreffen.
Auf ähnliche Weise treffen Flüssigkeitströpfchen auf den Informationsträger auf, wenn der Lichtstrahl durch einen Träger, der in Bezug auf die Wellenlänge des Strahls durchlässig ist, auf die Oberfläche des flüssigen Materials in der Düse B verläuft (2).
Aus der oben gegebenen Beschreibung des vorgeschlagenen Verfahrens ist offensichtlich, dass die Quelle der Auftreffwirkung auf das flüssige Material außerhalb der Düse liegt, was ermöglicht, die Qualität des Drucks dadurch zu verbessern, dass der Durchmesser der Tröpfchen verringert wird, während die Dichte, mit der sie auf dem Informationsträger angeordnet werden, erhöht wird.
Um das vorgeschlagene Verfahren für den Tintenstrahldruck auszuführen, muss sichergestellt sein, dass die Düsen mit dem flüssigen Verbrauchsdruckmaterial gefüllt sind und dass der Lichtstrahl des Quantengenerators über die offenen Endflächen der Düsen abgelenkt wird. Dies wird mittels des in 3 gezeigten Tintenstrahl-Druckkopfs ausgeführt.
Der vorgeschlagene Tintenstrahl-Druckkopf umfasst Zeilen von Düsen jeweils mit einem verschlossenen Ende, die in dem Körper einer Trommel 2 ausgebildet sind, die mit einem (in der Zeichnung nicht gezeigten) Drehantrieb versehen ist. Die offenen Enden der Düsen 1 sind in Zeilen auf der Oberfläche der Trommel 2 positioniert. Die Achse jeder Düse ist an dem Auslasspunkt auf der Oberfläche der Trommel 2 auf einer Tangente zu ihr angeordnet. Die verschlossenen Grundflächen der Düsen 1 sind kugelförmig ausgebildet. Die Mittel 3 zum Zuführen von flüssigem Verbrauchsdruckmaterial zu den Düsen 1 sind mit der Möglichkeit versehen, sie durch das offene Ende zu befüllen, und umfassen ein Bad 4 mit diesem Material, eine Antriebsrolle 5, die in das Material in dem Bad 4 getaucht ist und gegen die Oberfläche der Trommel 2 drückt, und eine Klinge 6. Die Mittel 7 zum Erzeugen eines Druckimpulses in den Düsen 1 umfassen einen Quantengenerator 8 eines Lichtstrahls 9 mit einer Vorrichtung 10 zum Fokussieren dieses Strahls auf das flüssige Verbrauchsdruckmaterial von der Seite der offenen Enden der Düsen 1, vor denen ein Träger 11 angeordnet ist, und eine Vorrichtung 12 zum Ablenken des Lichtstrahls 9 über diese Enden.
Der vorgeschlagene Tintenstrahl-Druckkopf arbeitet auf folgende Weise. Wenn sich die Trommel 2 und die Rolle 5 drehen, füllt das flüssige Verbrauchsdruckmaterial die Düsen 1 durch ihre offenen Enden. Die Zeilen der Düsen 1, die mit dem flüssigen Material gefüllt sind, treten in die Zone ein, in der der Träger 11 positioniert ist. In Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Programm wird der Strahl 9 des Quantengenerators 8 mittels der Vorrichtung 10 aus der Richtung der offenen Enden der entsprechenden Düsen einer konkreten Zeile auf das flüssige Material fokussiert. Wenn der Lichtstrahl 9 in der Flüssigkeit der entsprechenden Düsen 1 absorbiert wird, wird ein lichthydraulischer Effekt erzeugt, infolgedessen ein Stoßimpuls erzeugt wird, der durch die Kugel der verschlossenen Enden dieser Düsen verstärkt wird, wobei Flüssigkeitströpfchen von diesen Düsen auf den Träger 11 übertragen werden. Daraufhin bringt die rotierende Trommel 2 die nächste Zeile der Düsen 1 unter die Abtastung des Strahls 9, wobei das beschriebene Verfahren wiederholt wird, bis auf dem Träger während der gemeinsamen Bewegung des Trägers 11 und der Drehung der Trommel 2 eine Kombination von Punkten erscheint, die ein Text oder ein Bild aufweist.
Die Arbeitsweise des vorgeschlagenen Kopfs hängt nicht davon ab, ob der Strahl 9 des Quantengenerators 8 unter einem Winkel zwischen dem Träger 11 und der Oberfläche dieser Flüssigkeit in der Düse oder durch einen Träger 11, der in Bezug auf die Wellenlänge des Strahls durchlässig ist, auf die Flüssigkeit in der Düse 1 auftrifft.

Claims

Verfahren für den Tintenstrahldruck, bei dem ein Informationsträger (11) gegenüber Düsen (1) angeordnet ist, die mit einem füssigen Verbrauchsdruckmaterial gefüllt sind, und ein Laserstrahl (9) auf dieses flüssige Material fokussiert ist, wobei Düsen (1) verwendet werden, die auf der Seite, die sich gegenüber dem Ort des Informationsträgers (11) befindet, ein verschlossenes Ende besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (9) auf das flüssige Material aus der Richtung offener Enden der Düsen (1) fokussiert wird, wobei der Laserstrahl (9) in dem flüssigen Material einen lichthydraulischen Effekt erzeugt und Stoßimpulse hervorruft, um Flüssigkeitstropfen auf den Informationsträger (11) auszustoßen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (9) unter einem Winkel zu der Oberfläche des flüssigen Materials in der Düse (1) zwischen dem Ende der Düse (1) und dem Informationsträger (11) gelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Informationsträger (11) verwendet wird, der für den Laserstrahl (9) durchlässig ist, und der Laserstrahl (9) durch den Informationsträger (11) auf das flüssige Material in der Düse (1) gerichtet wird.
Tintenstrahl-Druckkopf, der eine Reihe von Düsen (1), die in einem drehbaren Trommelkörper (2) ausgebildet sind und in die Oberfläche des Trommelkörpers (2) münden, wobei die Achse jeder Düse (1) senkrecht durch die Achse des Trommelkörpers (2) verläuft, Mittel (3) zum Befüllen der Düsen (1) mit einem flüssigen Verbrauchsdruckmaterial durch Befüllen der Düsen durch die offenen Enden, Mittel (7) zum Erzeugen eines Druckimpulses in den Düsen (1), um das Material in Teilen auf einen Informationsträger (C) zu befördern, wobei die Erzeugungsmittel einen Quantengenerator (8) für die Erzeugung eines Laserstrahls (9) enthalten und eine Vorrichtung (10) zum Fokussieren des Laserstrahls (9) auf eine Düse (1) besitzen, und eine Vorrichtung (12) zum Ablenken des Laserstrahls (9) über der Reihe von Düsen (1) umfaßt, wobei die Düsen (1) jeweils ein verschlossenes Ende im Trommelkörper (2) besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Quantengenerator (8) so konfiguriert ist, daß er in dem Druckmaterial in den Düsen (1) einen lichthydraulischen Effekt erzeugt und die Vorrichtung (10) zum Fokussieren auf das Druckmaterial durch die offenen Enden der Düsen (1) gerichtet ist.
Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (9) unter einem Winkel zu der Oberfläche des flüssigen Materials in der Düse (1) zwischen dem Ende der Düse (1) und dem Informationsträger (11) gelenkt wird.
Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger (11) für die von dem Quantengenerator (8) ausgestrahlte Wellenlänge durchlässig ist und in dem Weg des Laserstrahls (9) zu der Oberfläche des flüssigen Materials in der Düse (1) angeordnet ist.