DE69622621T2

DE69622621T2 - Flüssigkeitsausstosskopf, Flüssigkeitsausstossvorrichtung und Flüssigkeitsausstossverfahren

Info

Publication number: DE69622621T2
Application number: DE69622621T
Authority: DE
Inventors: Tadayoshi Inamoto; Makiko Kimura; Yoshie Nakata; Hiroshi Sugitani
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-04-14
Filing date: 1996-04-15
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2016-04-16
Also published as: CN1145854A; EP0737581B1; TW446639B; CN1090089C; CA2174181C; ATE221461T1; AU5066396A; EP0737581A2; MX9601407A; KR100230161B1; SG48138A1; JPH0952364A; US6270199B1; EP0737581A3; DE69622621D1; KR960037292A; JP3696967B2; CA2174181A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsausstoßkopf zum Ausstoßen einer gewünschten Flüssigkeit durch Bläschenerzeugung beim Aufbringen von Wärmeenergie auf die Flüssigkeit, einen Kopfschlitten zur Aufnahme des Flüssigkeitsausstoßkopfes, eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, ein Flüssigkeitsausstoßverfahren und ein Aufzeichnungsverfahren. Diese Erfindung betrifft außerdem eine mit dem Flüssigkeitsausstoßkopf bestückte Tintenstrahlkopfeinheit.
Genauer ausgedrückt, die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsausstoßkopf mit einem beweglichen Element, welches bei der Bläschenerzeugung ausgelenkt wird, eine mit dem Flüssigkeitsausstoßkopf bestückte Kopfkartusche und eine mit der Kopfkartusche bestückte Flüssigkeitsausstoßvorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Flüssigkeitsausstoßverfahren und ein Aufzeichnungsverfahren zum Ausstoßen der Flüssigkeit durch Auslenken des beweglichen Elements infolge der Bläschenerzeugung.
Die vorliegende Erfindung kann bei einem Drucker zum Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungsmedium z. B. in Form von Papier, Zwirn, Fasern, Gewebe, Leder, Metall, Plast, Glas, Holz oder Keramik, bei einem Kopierer, einem Faxgerät mit Kommunikationssystem, einem Textautomaten mit einer Druckeinheit und einem aus verschiedenen Verarbeitungsvorrichtungen zusammengesetzten industriell eingesetzten Aufzeichnungsgerät realisiert werden.
Der in dieser Spezifikation verwendete Begriff "Aufzeichnen" bezieht sich nicht nur auf die Erzeugung eines Bildes mit spezifischer Bedeutung, zum Beispiel eines Buchstabens oder eines grafischen Musters, sondern auch auf die Erzeugung eines Bildes ohne eine spezifische Bedeutung, zum Beispiel eines Musters.

Stand der Technik

Als Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren ist das sogenannte Bläschenstrahlverfahren bekannt, bei weichem durch Aufbringen von Energie in Form von Wärme auf die Tinte eine momentane Zustandsänderung in Form einer momentanen Volumenänderung (Bläschenerzeugung) in dieser ausgelöst und durch die daraus resultierende Kraft Tinte aus der Ausstoßöffnung des Kopfes auf ein Aufzeichnungsmedium zur Erzeugung eines Bildes ausgestoßen wird. Wie im US-Patent 4,723, 129 offenbart, weist eine nach dem Bläschenstrahlverfahren arbeitende Aufzeichnungsvorrichtung eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinte, einen mit der Ausstoßöffnung in Verbindung stehenden Flüssigkeitskanal und einen im Flüssigkeitskanal angeordneten elektrothermischen Wandler als Wärmeerzeugungsvorrichtung auf.
Der Vorteil eines solchen Aufzeichnungsverfahrens besteht darin, daß bei hoher Geschwindigkeit und geringem Lärm ein qualitativ hochwertiges Bild erzeugt werden kann, mehrere der genannten Ausstoßöffnungen in hoher Dichte angeordnet werden können und dadurch ein kleines Aufzeichnungsgerät mit hohem Auflösungsvermögen zur Erzeugung von Farbbildern bereitgestellt werden kann.
Demzufolge wird das Bläschenstrahlverfahren bei Druckern, Kopierern, Fax- oder anderen Bürogeräten und in industriellen Systemen wie zum Beispiel in einer Gewebedruckvorrichtung oder einer ähnlichen Vorrichtung weltweit angewendet.
Da die Bläschenstrahltechnik bei Erzeugnissen unterschiedlicher Art weltweit angewendet wird, werden mehr und mehr Forderungen an dieses gestellt.
Eine dieser Forderungen ist die Verbesserung der Energieausnutzung. Um dieser Forderung gerecht zu werden, wird die Möglichkeit einer Optimierung des Wärme erzeugenden Elements dahingehend untersucht, die Schutzfilmdicke entsprechend auszulegen. Durch Optimierung der Schutzfilmdicke ist ein effektives Übertragen der erzeugten Wärme auf die Flüssigkeit möglich.
Zur Erzeugung qualitativ hochwertige Bilder wurden Bedingungen vorgeschlagen, unter welchen die Tintenausstoßgeschwindigkeit erhöht und/oder zur Verbesserung des Tintenausstoßens die Bläschenerzeugung stabilisiert werden kann. Ein Beispiel zur Erhöhung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit ist die Verbesserung der Flüssigkeitskanalkonfiguration, durch welche die Menge der in den Flüssigkeitskanal nachfließenden Flüssigkeit vergrößert wird.
Die Fig. 1A und 1B zeigen die Konfiguration des Flüssigkeitskanals, welche in der Anmeldung des japanischen Offenlegungspatentes 63-199972 und in anderen Patenten offenbart ist. Bei der in dieser Publikation offenbarten Kanalkonfiguration und dem darin ebenfalls offenbarten Kopfherstellungsverfahren wurde die Gegenwelle (Druckfortpflanzung entgegen der Ausstoßöffnung, das heißt in Richtung Flüssigkeitskammer 12) in Betracht gezogen. Diese Gegenwelle wird als Energieverlust angesehen, weil die darin gespeicherte Energie sich nicht in Ausstoßrichtung fortpflanzt.
Die in den Fig. 1A und 1B dargestellte Erfindung offenbart ein Ventil 10, welches in Flüssigkeitsfließrichtung gesehen vor der Bläschenerzeugungsfläche des Wärme erzeugenden Elements 2 und somit etwas entfernt vor der Ausstoßöffnung 11 angeordnet ist.
Wie Fig. 1B zeigt, ist das Ventil 10 aus einem Blättchen oder einem ähnlichen Element gefertigt und an der Decke des Flüssigkeitskanals 3 befestigt und wird bei der Erzeugung eines Bläschens nach unten in der Flüssigkeitskanal 3 gedrückt. Die in dieser Erfindung offenbarte Technik dient dazu, mit dem Ventil 10 die genannte Gegenwelle zu steuern und dadurch Energieverlust zu vermeiden.
Bei diesem Aufbau des die auszustoßende Flüssigkeit zuführenden Kanals 3 kann durch das Ventil 10 ein Teil der Gegenwelle für das Ausstoßen der Flüssigkeit praktisch jedoch nicht genutzt werden.
Wie bereits beschrieben, ist die Gegenwelle selbst nicht direkt am Ausstoßen der Flüssigkeit beteiligt.
Wie Fig. 1A zeigt, trägt ein Teil des beim Erzeugen eines Bläschens und damit der Gegenwelle im Flüssigkeitskanal 3 erzeugten Drucks direkt zum Ausstoßen der Flüssigkeit bei. Daraus ist aber auch zu erkennen, daß das Unterdrücken eines Teils der Gegenwelle das Ausstoßen nicht wesentlich beeinflußt.
Beim Bläschenstrahlaufzeichnungsverfahren wird das Erwärmen der Flüssigkeit durch das mit dieser in Berührung stehende Wärme erzeugende Element wiederholt und durch Verbrennen von Tinte dadurch verbranntes Material auf diesem abgelagert. In Abhängigkeit von der Art der verwendeten Tinte kann eine große Menge dieses Materials abgelagert werden. In einem solchen Fall wird das Ausstoßen der Tinte instabil. Auch wenn Tinte verwendet wird, welche sich durch Wärme leicht verschlechtert oder unzureichende Bläschenerzeugungseigenschaft aufweist, muß von dieser ausreichende Ausstoßfähigkeit ohne Eigenschaftsänderung erwartet werden.
In den Anmeldungen der japanischen Offenlegungspatente 61- 69467 und 55-81172 und im US-Patent 4,480,259 wird offenbart, daß als Flüssigkeit zur Bläschenerzeugung durch Wärme (Bläschenerzeugungsflüssigkeit) und als auszustoßende Flüssigkeit (Ausstoßflüssigkeit) unterschiedliche Flüssigkeiten verwendet werden. Wie aus diesen Publikationen hervorgeht, sind die als Ausstoßflüssigkeit verwendete Tinte und die Bläschenerzeugungsflüssigkeit durch einen flexiblen Film aus Silikongummi oder einem ähnlichen Material vollständig voneinander getrennt, um einen direkten Kontakt zwischen der Ausstoßflüssigkeit und dem Wärme erzeugenden Element zu verhindern, wenn der aus der Bläschenbildung in der Bläschenerzeugungsflüssigkeit resultierende Druck sich durch Verformung des flexiblen Films fortpflanzt. Bei einem solchen Aufbau wird ein Ablagern von verbranntem Material auf der Oberfläche des Wärme erzeugenden Elements verhindert oder der Freiheitsgrad zum Auswählen der Ausstoßflüssigkeit erhöht.
Bei diesem Aufbau mit vollständiger Trennung zwischen der Ausstoßflüssigkeit und der Bläschenerzeugungsflüssigkeit wird der bei der Bläschenbildung erzeugte Druck durch die Expansions-/Kontraktionsverformung des flexiblen Films auf die Ausstoßflüssigkeit übertragen, doch zu einem nicht unerheblichen Teil von diesem absorbiert.
Der flexible Film wird aber nicht sehr stark verformt, so daß die Energieeffizienz und die Ausstoßkraft verringert werden, obwohl durch das Trennen der beiden Flüssigkeiten voneinander der gleiche Effekte eintritt.
Als Gradationsaufzeichnen offenbart die japanische Patentveröffentlichung 62-48585 ein Verfahren, bei welchem durch unabhängiges Ansteuern mehrerer in einem Flüssigkeitskanal angeordneter Wärme erzeugender Elemente in einer bestimmten Taktfolge die Größe eines auszustoßenden Tintentröpfchens verändert wird. In dieser Veröffentlichung wird auf unabhängiges Ansteuern von zwei in einem Flüssigkeitskanal angeordneten Wärme erzeugenden Elementen Bezug genommen. Wenn in diesem Fall die Elemente gleichzeitig angesteuert werden, erreicht das erzeugte Bläschen das Maximalvolumen. Erfolgt das Ansteuern dieser Elemente nicht zum gleichen Zeitpunkt, entsteht ein Bläschen mit einem kleineren Volumen. Durch Veränderung der Größe eines Tintentröpfchens kann Gradation realisiert werden.
Das Dokument JP-A-62 261452 offenbart einen herkömmlichen Kopf zur Durchführung des Gradationsaufzeichnens durch Verwendung mehrerer Heizelemente in einem Flüssigkeitskanal, wobei die Größe des Zurückziehens des Bläschens durch die aus der Bläschenerzeugung und dem nachfolgenden Flüssigkeitsausstoß resultierende Gegenwelle sich mit der Größe des ausgestoßenen Tröpfchens vergrößert, so daß mit zunehmender Größe des ausgestoßenen Tröpfchens die Auffüllfrequenz sinkt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Beim Analysieren des gegenwärtigen Standes der Technik auf dem Gebiet des Gradationsaufzeichnens haben die Erfinder sich besonders auf Bilder aus relativ großen und relativ kleinen Punkten konzentriert. Theoretisch müßten die gewünschten Punkte an bestimmten Stellen erzeugt werden. In der Praxis ist bei einem Bild eine kleine, aber noch erkennbare "Versetzung" oder eine bei 50-facher Vergrößerung erkennbare "Punktstörung" vorhanden.
Als die Erfinder eine Glättungstechnik unter Verwendung von relativ großen und relativ kleinen Punkten untersuchten, fanden sie sowohl eine "Versetzung" als auch eine "Punktstörung".
Bei der Analyse der bei der herkömmlichen Erzeugung großer und kleiner Punkte auftretenden grundlegenden Instabilitätsfaktoren fanden die Erfinder die nachfolgend beschriebenen Probleme.
Das erste Problem besteht darin, daß bei der Erzeugung von Bläschen relativ unterschiedlicher Größe durch elektrothermische Wandler (z. B. mehrere Heizvorrichtungen) Störungen auftreten und bei Änderung der Bedingungen in der Umgebung des Bläschenerzeugungsbereichs das Volumen der ausgestoßenen Flüssigkeit (des Ausstoßtröpfchens) sich ebenfalls ändert.
Das zweite Problem besteht darin, daß bei einer Veränderung des Ausstoßzustandes (besonders der Ausstoßgeschwindigkeit) der ausgestoßenen Flüssigkeit (des Tröpfchens) zur Erzeugung eines Bildes aufgrund der beim ersten Problem auftretenden Ursachen die Tintenauftreffgenauigkeit verschlechtert und dadurch ein Bild geringerer Qualität erzeugt wird. Das zweite Problem ist das grundlegende Problem beim Gradationsaufzeichnen und Glätten bei Verwendung großer und kleiner oder großer, mittlerer und kleiner Punkte und ist besser bekannt als das erste Problem.
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes und eines Verfahrens, welche Aufzeichnen mit hohem Gradationsgrad ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das erste Problem zu lösen, einen Kopf mit einem beweglichen Element als charakteristisches Merkmal bereitzustellen, welches dem Bläschenerzeugungsbereich einer Bläschenerzeugungsheizvorrichtung zum selektiven Erzeugen von Bläschen unterschiedlicher Größe gegenüber angeordnet ist und in Flüssigkeitsfließrichtung gesehen vorn ein Stützelement und zur Ausstoßöffnung hin ein freies Ende aufweist, um auf der Grundlage des Gleichgewichts zwischen dem Bläschenwachstum und dem Auslenken des beweglichen Elements das Volumen eines ausgestoßenen Tröpfchens zu stabilisieren, selbst wenn die Umgebungsbedingungen am Bläschenerzeugungsbereich sich leicht ändern, und ein Verfahren und ein mit einem solchen Kopf bestücktes Gerät verfügbar zu machen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das zweite Problem zu lösen. Wenn von der Bläschenerzeugungsheizvorrichtung Bläschen unterschiedlicher Größe erzeugt werden sollen, bietet das bewegliche Element die besten Voraussetzungen dafür. Das heißt, das bewegliche Element fördert das Wachsen des Bläschens und stabilisiert dadurch das Volumen der ausgestoßenen Flüssigkeit. Außerdem kann die Flüssigkeitsausstoßgeschwindigkeit erhöht und stabil gehalten werden.
Demzufolge ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Kopfes, welcher durch Stabilisierung von Bläschen unterschiedlicher Größe eine Erhöhung der Ausstoßeffizienz und der Ausstoßgeschwindigkeit und Ausstoßen eines gewünschten Flüssigkeitsvolumens auf eine gewünschte Stelle mit hoher Genauigkeit ermöglicht, und eines Verfahrens und eines mit einem solchen Kopf bestückten Gerätes.
Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu erkennen.
Unter einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Unter einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Flüssigkeitsausstoßverfahren gemäß Anspruch 27 bereitgestellt.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2-26 und 28-42 definiert.
Wie bereits beschrieben, können nach diesem Ausstoßverfahren, durch Nutzung weiterer Merkmalen der vorliegenden Erfindung und mit einem solchen Flüssigkeitsausstoßkopf, bei welchem in einem Flüssigkeitskanal mehrere Wärme erzeugende Elemente und bewegliche Elemente angeordnet sind, bei hoher Stabilität und präzisem Richtungsausstoß qualitativ hochwertige Gradationsbilder erzeugt werden.
Außerdem ist durch Ausstoßmengenänderung Gradationsaufzeichnen möglich und es können ausgezeichnete Ausstoßeigenschaften wie z. B. schnelles Nachfließen von Flüssigkeit erhalten werden.
Die genannten Effekte ermöglichen die Erzeugung von Bildern mit gekrümmten, schrägen und geraden Linien und verbessern die Qualität von Bildern in Form von Buchstaben und grafischen Mustern.
Da durch diese Effekte auch die Ausstoßstabilität verbessert werden kann, ist die Durchführung von nur wenigen Vorausstoßvorgängen vor dem eigentlichen Drucken erforderlich.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen zu erkennen.
Der in dieser Spezifikation benutzte Begriff "Flüssigkeitsfließrichtung" kennzeichnet das Fließen der Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle über den Bläschenerzeugungsbereich (das bewegliche Element) zur Ausstoßöffnung oder das Fließen entsprechend der Konfigurationsrichtung.
Auf das Bläschen selbst bezogen bedeutet "in Flüssigkeitsfließrichtung hinter" die zur Ausstoßöffnung gerichtete und das Ausstoßen von Flüssigkeitströpfchen bewirkende Seite desselben. Genauer ausgedrückt bezieht dieser Begriff sich auf den in Flüssigkeitsfließrichtung gesehen hinter der Bläschenmitte liegenden Teil des Bläschens oder auf ein Bläschen, welches auf einer hinter der Mitte des Wärme erzeugenden Elements liegenden Fläche erzeugt wird.
Der in dieser Spezifikation verwendete Begriff "im wesentlichen abgedichtet" bedeutet allgemein einen abgedichteten Zustand, in welchem ein Bläschen wächst und erst dann aus den um das bewegliche Element vorhandenen Spalt (Schlitz) austreten kann, wenn das bewegliche Element ausgelenkt wird.
Der in dieser Spezifikation verwendete Begriff "Trennwand" bezieht sich auf eine zwischen dem Bläschenerzeugungsbereich und dem mit der Ausstoßöffnung direkt in Verbindung stehenden Bereich angeordnete Wand (einschließlich bewegliches Element), genauer ausgedrückt, auf eine Wand, welche den Kanalabschnitt mit dem Bläschenerzeugungsbereich von dem mit der Ausstoßöffnung direkt in Verbindung stehenden Kanalabschnitt trennt, um ein Vermischen der Flüssigkeiten in den entsprechenden Bereichen zu verhindern.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Fig. 1A und 1B zeigen die Konfiguration des Flüssigkeitskanals eines herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopfes.
Die Fig. 2A bis 2D zeigen Schnittansichten des Flüssigkeitskanals und das Prinzip des Ausstoßens von Flüssigkeit.
Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung und teilweise geschnitten den in den Fig. 2A bis 2D dargestellten Flüssigkeitsausstoßkopf.
Fig. 4 zeigt die Schnittansicht des Flüssigkeitskanals eines herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopfes und die Fortpflanzung des in bei der Bläschenbildung erzeugten Drucks.
Fig. 5 zeigt die Schnittansicht eines mit einem beweglichen Element versehenen Flüssigkeitskanals und die Fortpflanzung des bei der Bläschenbildung erzeugten Drucks.
Fig. 6 zeigt die Schnittansicht eines Flüssigkeitskanals und das Fließen der Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsausstoßkopf.
Fig. 7 zeigt den Längsschnitt eines Flüssigkeitsausstoßkopfes.
Die Fig. 8A und 8B zeigen in Schnittansichten ein Beispiel der Anordnung eines beweglichen Elements und von zwei Wärme erzeugenden Elementen in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 bis 11 zeigen die Schnittansicht eines Flüssigkeitsausstoßkopfes der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Ansteuerzuständen.
Die Fig. 12 zeigt im Diagramm die Beziehung zwischen der Ausstoßmenge und der Reflexionsdichte.
Die Fig. 13A und 13B zeigen die Flüssigkeitsausstoßrichtung bei einem herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopf.
Die Fig. 14A und 14B zeigen Schnittansichten eines Beispiels der Anordnung eines beweglichen Elements und von drei Wärme erzeugenden Elementen in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 15A und 15B zeigen Schnittansichten eines Beispiels der Anordnung mehrerer beweglicher Elemente und mehrerer Wärme erzeugender Elemente in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 16A und 16B zeigen Schnittansichten eines weiteren Beispiels der Anordnung mehrerer beweglicher Elemente und mehrerer Wärme erzeugender Elemente in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 17A und 17B zeigen Schnittansichten noch eines weiteren Beispiels der Anordnung mehrerer beweglicher Elemente und mehrerer Wärme erzeugender Elemente in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 18A und 18B zeigen Schnittansichten eines Beispiels der Anordnung mehrerer beweglicher Elemente, mehrerer Wärme erzeugender Elemente und einer Trennwand in der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 19A bis 19C zeigen den mit der vorliegenden Erfindung erreichbaren Glättungseffekt.
Fig. 20 zeigt den Flußplan der Vorausstoßfolge bei der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 21A bis 21C zeigen die positionelle Beziehung zwischen einem beweglichen Element und Wärme erzeugenden Elementen.
Die Fig. 22A bis 22C zeigen Formen von beweglichen Elementen.
Die Fig. 23A und 23B zeigen Längsschnitte des Flüssigkeitsausstoßkopfes der vorliegenden Erfindung.
Fig. 24 zeigt schematisch die Wellenform eines Steuerimpulses.
Fig. 25 zeigt den Flüssigkeitszuführkanal im Flüssigkeitsausstoßkopf der vorliegenden Erfindung.
Fig. 26 zeigt in Perspektiv- und Explosivdarstellung den Flüssigkeitsausstoßkopf der vorliegenden Erfindung.
Fig. 27 zeigt in Explosivdarstellung eine Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche.
Fig. 28 zeigt in perspektivischer Darstellung den Aufbau einer Flüssigkeitsausstoßvorrichtung.
Fig. 29 zeigt das Blockschaltbild der Vorrichtung.
Fig. 30 zeigt ein Flüssigkeitsausstoßsystem.
Fig. 31 zeigt schematisch eine Kopfeinheit.
Anzumerken ist, daß die Fig. 1-7 und die entsprechende Beschreibung dazu entweder den Stand der Technik offenbaren oder Beispiele zum Verstehen der Erfindung zeigen.

KURZBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

< Wirkungsprinzip>

Nachfolgend wird in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen das Wirkungsgrundprinzip der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Fig. 2A bis 2D zeigen schematisch Schnittansichten eines Flüssigkeitsausstoßkopfes entlang dem darin vorhandenen Flüssigkeitskanal und Fig. 3 zeigt diesen Flüssigkeitsausstoßkopf in perspektivischer Darstellung und teilweise geschnitten.
Der in der Fig. 2A bis 2D dargestellte Flüssigkeitsausstoßkopf weist ein Wärme erzeugendes Element 2 (Wärme erzeugender Widerstand mit der Abmessungen 40 um · 105 um) als Ausstoßenergie erzeugendes Element zum Beliefern der auszustoßenden Flüssigkeit mit Wärmeenergie, ein Elementsubstrat 1 mit dem darauf vorhandenen Wärme erzeugenden Element 2 und einen über dem Elementsubstrat 1 entsprechend dem Wärme erzeugenden Element 2 vorhandenen Flüssigkeitskanal 10 auf. Der Flüssigkeitskanal ist mit mehreren Ausstoßöffnungen 18 und einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 zum Zuführen von Flüssigkeit zu den genannten Flüssigkeitskanälen 10 verbunden. Von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer wird dem Flüssigkeitskanal Flüssigkeit in einer Menge entsprechend der aus den Ausstoßöffnungen 18 ausgestoßenen Menge zugeführt.
Im Flüssigkeitskanal 10 über dem Elementsubstrat 1 ist dem Wärme erzeugenden Element 2 gegenüber ein bewegliches Element oder ein bewegliches Blättchen 31 in Form eines Auslegers aus elastischem Material wie Metall angeordnet. Ein Ende des beweglichen Elements 31 ist an einem Stützelement 34 oder einem ähnlichen Element befestigt, welches durch Bemustern der Wand des Flüssigkeitskanals 10 oder des Elementsubstrats 1 mit einem fotoempfindlichen Kunstharz erzeugt wurde. Der Befestigungspunkt des beweglichen Elements ist auch dessen Auslenkpunkt 33.
Das bewegliche Element 31 ist so positioniert, daß in Flüssigkeitsfließrichtung von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 über das bewegliche Element zur Ausstoßöffnung 18 gesehen der Auslenkpunkt (festes Ende) 33 hinter der gemeinsamen Flüssigkeitskammer und dessen freies Ende 32 hinter dem Auslenkpunkt 33 liegt. Das bewegliche Element 31 hat zum Wärme erzeugenden Element 2 eine Abstand von etwa 15 um und überdeckt dieses. Der Bläschenerzeugungsbereich befindet sich zwischen dem Wärme erzeugenden Element und dem beweglichen Element. Art, Form oder Lage des Wärme erzeugenden Elements oder des beweglichen Elements sind nicht auf die genannten beschränkt und können verändert werden, müssen aber das Steuern des Bläschenwachstums und der Druckfortpflanzung ermöglichen. Um das nachfolgend beschriebene Fließen der Flüssigkeit zu verstehen, wird durch das bewegliche Element 31 der Flüssigkeitskanal 10 in einen mit der Ausstoßöffnung 18 in Verbindung stehenden ersten Flüssigkeitskanal 14 und einen den Bläschenerzeugungsbereich 11 und den Kanalabschnitt 12 einschließenden zweiten Flüssigkeitskanal 16 unterteilt.
Die vom Wärme erzeugenden Element 2 erzeugte Wärme wird auf die im Bläschenerzeugungsbereich 11 zwischen diesem und dem beweglichen Element 31 vorhandene Flüssigkeit übertragen und dabei auf der Grundlage des im US-Patent 4,723,129 offenbarten Filmkochens ein Bläschen erzeugt. Das Bläschen und der in diesem herrschende Druck wirken überwiegend auf das bewegliche Element 31 und lenken dieses um den Umlenkpunkt 33 aus, wobei der Kanal zur Ausstoßöffnung 18 hin weit geöffnet wird, wie die Fig. 2B und 2C oder Fig. 3 zeigen. Durch das ausgelenkte bewegliche Element 31 oder den nach dem Auslenken entstandene Zustand werden der bei der Bläschenbildung erzeugte Druck und das Wachsen des Bläschens auf die Ausstoßöffnung gerichtet.
Nachfolgend wird eines der bei der vorliegenden Erfindung angewendeten Ausstoßgrundprinzipien beschrieben. Dieses Prinzip basiert darauf, daß durch den bei der Bläschenbildung erzeugten Druck oder durch das Bläschen selbst das bewegliche Element 31 von einer ersten Stellung als Wartestellung in eine zweite Stellung ausgelenkt wird und das bewegliche Element dabei den Druck und/oder das Bläschen selbst zur Ausstoßöffnung 18 richtet.
Bei der weiteren detaillierten Beschreibung wird ein Vergleich zwischen einem herkömmlichen Flüssigkeitskanal ohne bewegliches Element (Fig. 4) und einem Flüssigkeitskanal gemäß der vorliegenden Erfindung (Fig. 5) angestellt. Die auf die Ausstoßöffnung gerichtete Druckfortpflanzung ist mit dem Bezugszeichen VA gekennzeichnet, die entgegen der Flüssigkeitsfleißrichtung mit dem Bezugszeichen VB.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten herkömmlichen Kopf ist kein Element vorhanden, welches die Fortpflanzungsrichtung des in einem Bläschen 40 erzeugten Drucks bestimmt. Das heißt, die Druckfortpflanzungsrichtungen des Bläschens 40 verlaufen im rechten Winkel zur gekrümmten Bläschenoberfläche, gekennzeichnet durch die Bezugszeichen V1-V8. Von diesen Richtungen haben die hinter der Bläschenmitte zur Ausstoßöffnung hin verlaufenden (V1-V4) die Druckkomponente VA, welche bezüglich des Flüssigkeitsausstoßes die effektivste Komponente ist. Diese Komponente beeinflußt die Flüssigkeitsausstoßeffizienz, die Flüssigkeitsausstoßkraft und die Ausstoßgeschwindigkeit direkt und ist deshalb von Bedeutung. Die Komponente V1 ist die nächstliegende zur Richtung VA, d. h. zur Ausstoßrichtung und dadurch die effektivste, während die Komponente V4 nur eine relativ geringe Wirkung in Richtung VA ausübt.
Wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, lenkt das im Flüssigkeitskanal gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnete bewegliche Element 31 die Druckfortpflanzungskomponenten V1-V4 des Bläschens nicht in verschiedene Richtung, sondern in Richtung auf die Ausstoßöffnung. Das heißt, die Fortpflanzung des vom Bläschen 40 erzeugten Drucks wird in eine Richtung konzentriert, so daß diese direkt und effizient zum Ausstoßen der Flüssigkeit beiträgt.
Das Wachsen des Bläschens selbst erfolgt ähnlich wie die Druckfortpflanzung in den Richtungen V1-V4, das heißt mehr in Flüssigkeitsfleißrichtung als entgegen dieser. Demzufolge wird sowohl die Fortpflanzungsrichtung des vom Bläschen erzeugten Drucks als auch die Wachstumsrichtung des Bläschens selbst vom beweglichen Element gesteuert und das führt zu einer grundlegenden Verbesserung der Ausstoßeffizienz, zu einer Vergrößerung der Ausstoßkraft, zu einer Erhöhung der Ausstoßgeschwindigkeit usw.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 2A bis 2D die Wirkungsweise des genannten Flüssigkeitsausstoßkopfes detailliert beschrieben.
Fig. 2A zeigt den Zustand vor dem Aufbringen von Energie in Form von Elektroenergie auf das Wärme erzeugende Element 2 und demzufolge vor dem Erzeugen von Wärme. An dieser Stelle sollte angemerkt werden, daß das bewegliche Element 31 mindestens den hinteren Teil des auf dem Wärme erzeugenden Element gebildeten Bläschens berührt. Mit anderen Worten, der Flüssigkeitskanal ist so konfiguriert, daß das bewegliche Element 31 sich mindestens bis zu einer Stelle hinter die Mitte 3 (im rechten Winkel zum Flüssigkeitskanal gezogene Flächenmittellinie) des Wärme erzeugenden Elements 2 erstreckt, damit der hintere Bläschenabschnitt auf das bewegliche Element wirken kann.
Fig. 2B zeigt den Zustand, in welchem beim Aufbringen von Elektroenergie auf das Wärme erzeugende Element 2 von diesem Wärme erzeugt und ein Teil der im Bläschenerzeugungsbereich 11 vorhandenen Flüssigkeit durch die erzeugte Wärme erwärmt wird, um durch Filmkochen ein Bläschen in der Flüssigkeit zu erzeugen.
Durch den bei der Erzeugung des Bläschens 40 in diesem entstehenden Druck wird das bewegliche Element 31 von der ersten Stellung in die zweite Stellung ausgelenkt und somit der Druck auf die Ausstoßöffnung gerichtet. Wie bereits beschrieben, liegt in Flüssigkeitsfließrichtung gesehen das freie Ende 32 des beweglichen Elements 31 vor der Ausstoßöffnung und dessen Auslenkpunkt 33 hinter der gemeinsamen Flüssigkeitskammer, so daß mindestens ein Teil des beweglichen Elements den hinteren Bereich des Bläschens berührt, das heißt über den hinteren Bereich des Wärme erzeugenden Elements sich erstreckt.
Fig. 2C zeigt den Zustand, in welchem das Bläschen 40 weiter gewachsen ist. Durch den vom Bläschen 40 erzeugten Druck wird das bewegliche Element 31 weiter ausgelenkt. Das erzeugte Bläschen wächst mehr in Flüssigkeitsfließrichtung als entgegen dieser und dehnt sich weit über die durch die gestrichelte Linie gekennzeichnete erste Stellung des beweglichen Elements hinaus aus. Mit anderen Worten, das bewegliche Element 31 wird in Übereinstimmung mit dem Wachsen des Bläschens 40 allmählich ausgelenkt, wodurch der Druck sich in die Richtung gleichmäßig fortpflanzt, in welche die Volumenänderung und damit das Wachsen des Bläschens 40, das heißt zur Ausstoßöffnung hin erfolgt und somit eine Verbesserung der Ausstoßeffizienz erreicht werden kann. Das bewegliche Element lenkt das Bläschen und den Bläschenerzeugungsdruck zur Ausstoßöffnung hin und behindert dadurch die Druckfortpflanzung und das Bläschenwachstum nicht, sondern kann beides in Übereinstimmung mit der Größe des erzeugten Drucks steuern.
Fig. 2D zeigt den Zustand, in welchem durch das Absinken des beim Filmkochen erzeugten Drucks das Bläschen sich zusammenzieht und verschwindet.
Durch die Federwirkung des beweglichen Elements und den beim Zusammenziehen des Bläschens entstehenden Unterdruck schwenkt das in die zweite Stellung ausgelenkte bewegliche Element 31 in die in Fig. 2A dargestellte Ausgangsstellung (erste Stellung) zurück. Beim Zusammenziehen des Bläschens fließt aus der gemeinsamen Flüssigkeitskammer in die durch die Bezugszeichen VD1 und VD2 gekennzeichnete Richtung und von der Ausstoßöffnungsseite in die durch das Bezugszeichen VC gekennzeichnete Richtung Flüssigkeit in den Bläschenerzeugungsbereich 11 nach, um den beim Ausstoßen von Flüssigkeit darin entstehenden Flüssigkeitsverlust auszugleichen.
Im vorhergehenden Abschnitt wurden die Wirkungsweise des beweglichen Elements bei der Bläschenerzeugung und das Ausstoßen von Flüssigkeit beschrieben. Nachfolgend wird auf das Wiederauffüllen des Flüssigkeitsausstoßkopfes dieser Erfindung mit Flüssigkeit näher eingegangen.
Wenn das Bläschen 40 aus dem in Fig. 2C dargestellten Zustand in sich zusammenfällt (Fig. 2C), fließt von der Ausstoßöffnungsseite des ersten Flüssigkeitskanals 14 und vom zweiten Flüssigkeitskanal 16 Flüssigkeit in einer dem Maximalvolumen des Bläschens entsprechenden Menge in den Bläschenerzeugungsbereich nach. Bei einem herkömmlichen Flüssigkeitskanal ohne bewegliches Element 31 wird die von der Ausstoßöffnungsseite und die von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer in den Bläschenkontraktionsbereich nachfließende Flüssigkeitsmenge vom Fließwiderstand des näher an der Ausstoßöffnung als am Bläschenerzeugungsbereich liegenden Kanalabschnitts bzw. des näher an der gemeinsamen Flüssigkeitskammer liegenden Kanalabschnitts und vom Flüssigkeitsträgheitsmoment bestimmt.
Wenn der Fließwiderstand auf der Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer kleiner ist als der auf der anderen Seite, fließt von der Ausstoßöffnungsseite eine große Flüssigkeitsmenge in den Bläschenkontraktionsbereich, wodurch der Meniskus zurückgezogen wird. Das heißt, daß bei einer Verringerung des Fließwiderstandes in der Ausstoßöffnung zwecks Erhöhung der Ausstoßeffizienz die Größe des Meniskusrückzugs beim Zusammenfallen des Bläschens sich vergrößert, dadurch die Auffüllzeit länger und somit Hochgeschwindigkeitsdrucken schwierig wird.
Durch das im Flüssigkeitskanal gemäß der vorliegenden Erfindung vorhandene bewegliche Element 31 wird das Zurückziehen des Meniskus zum dem Zeitpunkt gestoppt, zu dem beim Zusammenfallen des Bläschens das bewegliche Element in die Ausgangsstellung zurückgeschwenkt ist, worauf dann durch den zweiten Flüssigkeitskanal 16 in der mit dem Bezugszeichen VD2 gekennzeichneten Richtung Flüssigkeit in einer dem Volumen W2 entsprechenden Menge nachfließt. Bei einem nach dem Stand der Technik gefertigten Kopf entspricht der Meniskusrückzug dem halben Volumen W des Bläschens, bei dieser Ausführungsform aber nur dem halben Volumen W1, welches kleiner ist als das halbe Volumen W.
Die Flüssigkeitszufuhr in der dem Volumen M2 entsprechenden Menge erfolgt hauptsächlich durch den zweiten Flüssigkeitskanal in Flüssigkeitsfließrichtung (VD2) entlang der dem Wärme erzeugenden Element gegenüberliegenden Oberfläche des beweglichen Elements 31 unter Nutzung des beim Zusammenfallen des Bläschens entstehenden Unterdrucks, wodurch die Auffüllgeschwindigkeit steigt.
Wenn bei einem herkömmlichen Kopf das Wiederauffüllen unter Nutzung des beim Zusammenfallen des Bläschens entstehenden Unterdrucks erfolgt, tritt ein stärkeres Schwingen des Meniskus ein, welches die Bildqualität verschlechtert. Bei dieser Ausführungsform wird das Fließen von Flüssigkeit im ersten Flüssigkeitskanal 14 von der Ausstoßöffnungsseite und von der zur Ausstoßöffnung gerichteten Seite des Bläschenerzeugungsbereichs 11 her unterdrückt und dadurch das Schwingen des Meniskus minimiert.
Gemäß dem genannten, auf die vorliegende Erfindung zutreffenden Aufbau wird Hochgeschwindigkeitsauffüllen durch das über den Kanalabschnitt 12 des zweiten Flüssigkeitskanal 16 ablaufende Zwangsauffüllen des Bläschenerzeugungsbereichs und durch Unterdrücken des Zurückziehens und Schwingens des Meniskus möglich. Dadurch wird das Ausstoßen stabil und wiederholtes Hochgeschwindigkeitsausstoßen gewährleistet, und bei Verwendung eines Aufzeichnungskopfes dieser Ausführungsform zum Aufzeichnen kann die Bildqualität verbessert und eine hohe Aufzeichnungsgeschwindigkeit erreicht werden.
Dieser Aufbau bewirkt die nachfolgend genannten Effekte. Der erste Effekt besteht darin, daß die Fortpflanzung des bei der Bläschenbildung erzeugten Drucks entgegen Flüssigkeitsfließrichtung (Gegenwelle) unterdrückt wird. Bei einem herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopf hat der in allen erzeugten Bläschen vorhandene Druck eine auf die gemeinsame Flüssigkeitskammer 13 gerichtete Komponente, welche die Flüssigkeit in die gleiche Richtung drückt (Gegenwelle). Diese Gegenwelle beeinflußt den Druck entgegen Flüssigkeitsfließrichtung, die Größe der daraus resultierenden Flüssigkeitsbewegung und die Trägheit der Flüssigkeitsbewegung und verschlechtert dadurch das Nachfließen von Flüssigkeit in den Flüssigkeitskanal. Bei dieser Ausführungsform werden solche Aktionen entgegen Flüssigkeitsfließrichtung durch das bewegliche Element 31 unterdrückt, wodurch die Nachfließeffektivität weiter verbessert wird.
Nachfolgend werden weitere charakteristische Merkmale und positive Effekte beschrieben.
Der zweite Flüssigkeitskanal 16 hat einen Abschnitt 12, dessen Innenwand vor dem Wärme erzeugenden Element 2 im wesentlichen bündig mit diesem verläuft (die Oberfläche des Wärme erzeugenden Elements ist nur ganz geringfügig zurückgesetzt). Bei dieser Kanalkonstruktion wird der Oberfläche des Wärme erzeugenden Elements 2 und dem Bläschenerzeugungsbereich 11 entlang der Oberfläche des beweglichen Elements 31 in der mit dem Bezugszeichen VD2 gekennzeichneten Richtung Flüssigkeit zugeführt. Dadurch werden Stagnieren der Flüssigkeit auf der Oberfläche des Wärme erzeugenden Elements 2 und Austreten des in der Flüssigkeit gelösten Gases unterdrückt und verbliebende Restbläschen ohne Schwierigkeit beseitigt; außerdem wird keine übermäßige Wärme in der Flüssigkeit akkumuliert. Somit kann stabile Bläschenerzeugung bei hoher Geschwindigkeit wiederholt werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Innenwand des Kanalabschnitts 12 eben gestaltet, aber nicht auf diese Konfiguration beschränkt, muß aber einen glatten Übergang zur Oberfläche des Wärme erzeugenden Elements gewährleisten, um Stagnieren der Flüssigkeit auf dem Wärme erzeugenden Element und Turbulenzen in der Flüssigkeitszufuhr zu verhindern.
Dem Bläschenerzeugungsbereich wird durch den Spalt 35 am hinteren Ende des beweglichen Elements aus der mit dem Bezugszeichen VD1 gekennzeichneten Richtung Flüssigkeit zugeführt. Um den bei der Bläschenbildung erzeugten Druck effektiv zur Ausstoßöffnung zu lenken, kann ein großes, den gesamten Bläschenerzeugungsbereich (die Oberfläche des Wärme erzeugenden Element) überdeckendes bewegliches Element verwendet werden (Fig. 2A bis 2D). Da beim Zurückschwenken des beweglichen Elements in die erste Stellung der Flüssigkeitsfließwiderstand zwischen dem Bläschenerzeugungsbereich 11 und dem in der Nähe der Ausstoßöffnung liegende Bereich des ersten Flüssigkeitskanals 14 vergrößert wird, kann ein Nachfließen von Flüssigkeit in den Bläschenerzeugungsbereich 11 entlang VD1 unterdrückt werden. Da bei dieser Kopfkonfiguration das Fließen der Flüssigkeit zum Bläschenerzeugungsbereich entlang VD1 effektiv erfolgt, wird die Flüssigkeitszufuhr stark verbessert, so daß selbst dann, wenn zur Verbesserung der Ausstoßeffizienz das bewegliche Element 31 den Bläschenerzeugungsbereich 11 vollständig bedeckt, keine Verschlechterung der Flüssigkeitszufuhr eintritt.
Ein Beispiel der positionellen Beziehung zwischen dem freien Ende 32 und dem Auslenkpunkt 33 des beweglichen Elements 31 zeigt Fig. 6, bei welchem in Flüssigkeitsfließrichtung gesehen das freie Ende hinter dem Auslenkpunkt liegt. Bei einer solchen Gestaltung kann die Druckfortpflanzung und das Bläschenwachstum effektiv auf die Ausstoßöffnung gelenkt werden. Außerdem wird der Fließwiderstand der durch den Kanalabschnitt 10 fließenden Flüssigkeit verringert und dadurch Hochgeschwindigkeitsnachfließen ermöglicht. Wenn der nach dem Ausstoßen zurückgezogene Meniskus (Fig. 6) durch Kapillarwirkung oder Nachfließen von Flüssigkeit zum Ausgleichen des Volumens beim Zusammenfallendes Bläschens zur Ausstoßöffnung 18 zurückkehrt, beeinflussen das freie Ende 32 und der Auslenkpunkt 33 des beweglichen Elements 31 die Flüssigkeitsströme S&sub1;, S&sub2; und S&sub3; durch den Flüssigkeitskanal 10 einschließlich den ersten Kanal 14 und den zweiten Kanal 16 nicht.
Genauer ausgedrückt, bei der beschriebenen Konfiguration liegt das freie Ende 32 des beweglichen Elements 31 hinter der das Wärme erzeugende Element in zwei Bereiche teilenden Mittellinie 3 (durch die Mitte (den Mittelabschnitt) der Fläche des Wärme erzeugenden Elements und im rechten Winkel zur Längsrichtung des Flüssigkeitskanals gezogene Linie) Der hinter der Mittellinie 3 liegende Bereich des vom Bläschen erzeugte Drucks und der des Bläschens selbst legen sich gegen das bewegliche Element 31, werden von diesem auf die Ausstoßöffnung gerichtet, tragen dadurch wesentlich zum Ausstoßen bei und verbessern somit die Ausstoßeffizienz oder erhöhen die Ausstoßkraft.
Durch Nutzung auch des bereits beschriebenen vorderen Bläschenbereichs werden weitere vorteilhafte Effekte erzielt.
Außerdem wird angenommen, daß bei dieser Konfiguration die momentane mechanische Bewegung des freien Endes des beweglichen Elements 31 zum Ausstoßen von Flüssigkeit beiträgt.

(Ausführungsformen)

Fig. 7 zeigt die Schnittansicht des Flüssigkeitskanals eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 8A zeigt die Schnittansicht des in Fig. 7 dargestellten Flüssigkeitskanals entlang der Schnittlinie 8A-8A von A aus gesehen. Fig. 8B zeigt die Schnittansicht des in Fig. 7 dargestellten Flüssigkeitskanals entlang der Schnittlinie 8B-8B von B aus gesehen.
Wie aus den Fig. 7 bis 8B zu erkennen ist, weist der Flüssigkeitsausstoßkopf der vorliegenden Erfindung ein Elementsubstrat 1 auf, welches mit mehreren (zwei bei dieser Ausführungsform) elektrothermischen Wandlern (nachfolgend Wärme erzeugende Elemente genannt) 2-1 und 2-2 und Verdrahtungselektroden 5-1, 5-2 und 5-3 bestückt ist. Die "Heizvorrichtung" weist mehrere Wärme erzeugende Elemente für eine Ausstoßöffnung auf. Das gilt auch für weitere Ausführungsformen, auf weiche später näher eingegangen wird. Die Wärme erzeugenden Elemente sind in Richtung der Reihe Ausstoßöffnungen angeordnet und werden zum Aufbringen von Wärmeenergie auf eine Flüssigkeit zwecks Erzeugung von Bläschen verwendet. Von diesen Wärme erzeugenden Elementen kann mindestens eins unabhängig von den anderen angesteuert werden. Die Verdrahtungselektroden dienen dazu, elektrische Signale an die Wärme erzeugenden Elemente zu senden. Über dem Elementsubstrat 1 ist ein zweiter Flüssigkeitskanal (Bläschenerzeugungskanal) 16 und über diesem ein mit einer Ausstoßöffnung 18 direkt in Verbindung stehender erster Flüssigkeitskanal (Ausstoßflüssigkeitskanal) 14 angeordnet. Der erste Flüssigkeitskanal 14 steht auch mit einer ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 15 in Verbindung, welche alle vorhandenen ersten Flüssigkeitskanäle 14 mit Ausstoßflüssigkeit versorgt. Der zweite Flüssigkeitskanal 16 steht mit einer zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 17 in Verbindung, welche alle zweiten Flüssigkeitskanäle 16 mit Bläschenerzeugungsflüssigkeit versorgt. Zwischen dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitskanal ist eine aus elastischem Material wie Metall gefertigte und mit einem beweglichen Element 31 versehene Trennwand 30 angeordnet, welche die im ersten Flüssigkeitskanal 14 vorhandene Ausstoßflüssigkeit von der im zweiten Flüssigkeitskanal 16 vorhandenen Bläschenerzeugungsflüssigkeit trennt. Wenn die Ausstoßflüssigkeit und die Bläschenerzeugungsflüssigkeit nicht miteinander vermischt werden sollen, kann durch eine solche Trennwand der erste Flüssigkeitskanal 14 so gut wie möglich vom zweiten Flüssigkeitskanal 16 getrennt werden. Wenn als Ausstoßflüssigkeit und als Bläschenerzeugungsflüssigkeit die gleiche Flüssigkeit verwendet wird oder wenn ein Vermischen bis zu einem bestimmten Grad kein Problem verursacht, muß eine solche Trennwand keine vollständiges Trennen gewährleisten. Wie Fig. 7 zeigt, sind die Wand des ersten Flüssigkeitskanals 14 und die Ausstoßöffnung 18 integraler Teil eines genuteten Bauteils 50. Das genutete Bauteil 50, das Elementsubstrat 1 und die Trennwand 30 bilden zusammen den Flüssigkeitsausstoßkopf.
Ein Teil der im erweiterten Raum (nachfolgend als Ausstoßdruck erzeugender Bereich bezeichnet, d. h. ein Bereich A und ein Bereich B als Bläschenerzeugungsbereich 11) über der Oberfläche des Wärme erzeugenden Elements 2-1 und der des Wärme erzeugenden Elements 2-2 liegenden Trennwand ist mit einem Schlitz 35 versehen, um das bewegliche Element 31 in Form eines Auslegers zu erzeugen, dessen freies Ende 32 vor der Ausstoßöffnung 18 und dessen Auslenkpunkt 33 hinter der gemeinsamen Flüssigkeitskammer (15, 17) sich befindet. Da dieses bewegliche Element 31 dem Bläschenerzeugungsbereich 11(B) gegenüber angeordnet ist, wird es bei der Bläschenerzeugung in die mit dem Pfeil (Fig. 7) gekennzeichnet Richtung in den ersten Flüssigkeitskanal 14 ausgelenkt. Durch Veränderung der Ansteuerbedingungen für die Wärme erzeugenden Elemente 2-1 und 2-2 werden der Zustand des von den beiden Wärme erzeugenden Elementen erzeugten Bläschens und der Auslenkweg des beweglichen Elements verändert, so daß dadurch die Flüssigkeitsausstoßmenge verändert werden kann.
Die strukturelle Beziehung zwischen dem Flüssigkeitskanal 12 und dem Wärme erzeugenden Element 2 wurde bereits beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist diese strukturellen Beziehung die gleiche wie die wischen dem zweiten Flüssigkeitskanal 16 und dem Wärme erzeugenden Element 2. Bei dieser Ausführungsform hat der zweite Flüssigkeitskanal 16 hintere den Wärme erzeugenden Elementen keinen Ausgang.
Nachfolgend wird in Verbindung mit den Fig. 9 bis 11 die Wirkungsweise dieses Kopfes beschrieben. Eines der charakteristischen Merkmale der Wirkungsweise des Kopfes dieser Ausführungsform ist die Gradationssteuerung.
Um diese Erfindung besser zu verstehen, wird als Ausstoßflüssigkeit, welche dem ersten Flüssigkeitskanal 14 zugeführt werden soll, die gleiche Tinte auf Wasserbasis und eine dem zweiten Flüssigkeitskanal 16 zuzuführende Bläschenerzeugungsflüssigkeit verwendet.
Fig. 9 zeigt den Zustand, in welchem die beiden Wärme erzeugenden Elemente 2-1 und 2-2 ausgeschaltet sind. In diesem Fall unterliegt das auf der Trennwand 30 erzeugte bewegliche Element 31 keiner Verformung und die Ausstoßmenge ist Null.
Fig. 10 zeigt den Zustand, in welchem beim Senden eines Steuersignals (Impuls) mit einer Spannung von 24 V und einer Impulsbreite von 5 us nur das Wärme erzeugende Element 2-1 angesteuert wird. Das in der japanischen Patentveröffentlichung 61-59914 offenbarte Filmkochen wird durch die vom Wärme erzeugenden Element 2-1 erzeugte und auf die Bläschenerzeugungsflüssigkeit im zweiten Flüssigkeitskanal 16 übertragene Wärme ausgelöst, um ein Bläschen in dieser zu erzeugen. Die in diesem Moment vorhandene Bläschenerzeugungsenergie (Druck) lenkt das bewegliche Element 31 so weit aus, daß dessen freies Ende um die Größe H1 in den ersten Flüssigkeitskanal 14 ragt. Durch den dabei gebildeten und der Größe H1 entsprechenden Spalt dringt das Bläschen in den mit der Ausstoßflüssigkeit gefüllten ersten Flüssigkeitskanal 14 ein. Durch dieses Eindringen wird die Bläschendruckwelle hauptsächlich in Richtung Ausstoßöffnung fortgepflanzt und dabei Tinte in einer Menge V1 ausgestoßen.
Fig. 11 zeigt den Zustand, in welchem durch Senden des gleichen Steuersignals an beide Wärme erzeugenden Elemente 2-1 und 2-2 die Tinte erwärmt und dabei ein Bläschen erzeugt wird. In diesem Fall ist die Bläschenerzeugungsenergie größer als in dem in Fig. 10 gezeigten Fall. Das heißt, das bewegliche Element wird hier so weit ausgelenkt, daß dessen freies Ende um die Größe H2 in den ersten Flüssigkeitskanal ragt. Das ist die maximal mögliche Auslenkgröße. Durch den dabei gebildeten und der Größe H2 entsprechender Spalt dringt das im Bläschenerzeugungsbereich erzeugte Bläschen in den mit Ausstoßflüssigkeit gefüllten ersten Flüssigkeitskanal 14 ein und bewirkt das Ausstoßen von Tinte mit einem Volumen V2, welches dem Maximalvolumen entspricht.
Wenn die Heizflächengröße der Wärme erzeugenden Elemente 2-1 und 2-2 verändert wird, was in keiner der genannten Figuren dargestellt ist, und nur das Wärme erzeugende Element 2-2 zur Erzeugung eines Bläschens dient, kann durch die daraus resultierende Auslenkgröße des beweglichen Elements, welche weder H1 noch H2 entspricht, eine andere Flüssigkeitsmenge als V1 oder V2 ausgestoßen werden.
Wie bereits beschrieben, wird durch Veränderung der Anzahl oder der Lage der anzusteuernden Wärme erzeugenden Elemente der Auslenkzustand, d. h. die Auslenkgröße des beweglichen Elements 31 verändert, so daß Tintentröpfchen mit unterschiedlichem Volumen ausgestoßen werden.
Im Vergleich mit einem herkömmlichen Kopf kann bei der vorliegenden Erfindung durch das beschriebene Prinzip, über ein ausgelenktes bewegliches Element ein erzeugtes Bläschen auf die Ausstoßöffnung zu richten, und durch den dabei erreichten Synergieeffekt die Tinte mit einer höheren Ausstoßenergieeffizienz und einem höheren Druck ausgestoßen werden.
Wie bereits erwähnt, kann durch Anordnen mehrerer Wärme erzeugender Elemente für eine Düse oder ein bewegliches Element und durch selektives Ansteuern der entsprechenden Wärme erzeugenden Elemente das Auslenken des beweglichen Elements 31 gesteuert werden.
Dadurch kann die Ausstoßmenge der im ersten Flüssigkeitskanal 14 vorhandenen Tinte gesteuert werden. Das ermöglicht Gradationsaufzeichnen von Informationen.
Gradationsaufzeichnen kann somit durch Ansteuern mehrerer Wärme erzeugender Elemente realisiert werden.
Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen der Ausstoßmenge und dem Ansteuern entsprechender Wärme erzeugender Elemente des Kopfes dieser Ausführungsform.
Der bei dieser Ausführungsform verwendete Flüssigkeitsausstoßkopf entspricht dem in den Fig. 7 bis dargestellten. Dieser Kopf ist mit mehreren in einem Abstand von 70,5 um zueinander angeordneten Ausstoßöffnungen mit einem Durchmesser von je 34 um versehen. Die Wärme erzeugenden Elemente 2- 1 und 2-1 haben die Gleiche Größe 18 um · 100 um. Bei den mit diesem Kopf durchgeführten Versuchen lagen folgende Ansteuerbedingungen zugrunde: Spannung 24 V, Impulsbreite 5 us, Ansteuerfrequenz 200 Hz. Um bei diesen Versuchen einen Durchschnittswert der Ausstoßmenge zu erhalten, wurde die bei 20.000-maligem Ansteuern jedes Wärme erzeugenden Elements ausgestoßene Flüssigkeitsgesamtmenge durch die Anzahl der Ausstöße geteilt. Bei dieser Ausführungsform wurde als Ausstoßflüssigkeit und als Bläschenerzeugungsflüssigkeit die gleiche Wasserbasis-Tinte verwendet. Tabelle 1
(a) Als beide Wärme erzeugenden Elemente 2-1 und 2-2 auf AUS geschaltet waren, betrug die Auslenkung des beweglichen Elements 31 Null und demzufolge auch die Ausstoßmenge Null.
(b) Als nur das Wärme erzeugende 2-1 auf AN geschaltet war, betrug die Ausstoßmenge 40 ng.
(c) Als beide Wärme erzeugenden Elemente 2-1 und 2-2 auf AN geschaltet waren, wurde das bewegliche 31 weiter ausgelenkt als im Fall (b) und die Ausstoßmenge betrug 80 ng.
Wie Fig. 12 zeigt, werden die bei solchen Ausstoßmengen erzeugten Bilder durch die Reflexionsdichten repräsentiert.
Da die Reflexionsdichte proportional der Tintenausstoßmenge ist, können bei Veränderung der Tintenausstoßmenge in vier Stufen durch Kombinieren des AN/AUS-Schaltens der beiden Wärme erzeugenden Elemente Reflexionsdichten entsprechend der vier Gradationslevel erhalten werden, wie aus Fig. 12 zu erkennen ist.
Da bei der vorliegenden Erfindung mit dem beweglichen Element die Flüssigkeitsausstoßeffizienz höher und die Ausstoßkraft größer ist als bei dem beschriebenen herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopf, können durch Veränderung der Ausstoßmenge beim Gradationsaufzeichnen auch bei wiederholtem Ausstoßen kleiner Tröpfchen stabile Ausstoßverhältnisse geschaffen werden.
Da durch Auslenken des beweglichen Elements Hochgeschwindigkeitsnachfließen erreicht wird, kann der Flüssigkeitsausstoßkopf der vorliegenden Erfindung bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden. Wenn bei einem herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopf die Wärme erzeugenden Elemente unabhängig voneinander angesteuert werden, kann eine Änderung der Ausstoßrichtung eintreten. Die Fig. 13A und 13B zeigen einen solchen Zustand. Fig. 13A zeigt den Fall, in welchem in bezug auf die Ausstoßöffnung das rechte Wärme erzeugende Element 2-1 angesteuert wird. In diesem Fall wird die Flüssigkeit nach links aus der Ausstoßöffnung ausgestoßen. Wenn, wie Fig. 13B zeigt, in bezug auf die Ausstoßöffnung das linke Wärme erzeugende Element 2-2 angesteuert wird, tritt die Flüssigkeit nach rechts aus der Ausstoßöffnung aus. Beim Flüssigkeitsausstoßkopf mit dem beweglichen Element 31 gemäß der vorliegenden Erfindung wird selbst bei unabhängigem Ansteuern der Wärme erzeugenden Elemente die Bläschenerzeugungskraft auf die Mitte der Ausstoßöffnung gerichtet und dadurch das Ausstoßen der Flüssigkeit hinsichtlich Ausstoßrichtung stabilisiert, unabhängig von der Lage des Wärme erzeugenden Elements im Flüssigkeitskanal. Da gemäß der vorliegenden Erfindung kleine Tröpfchen bei hoher Ausstoßfrequenz stabil ausgestoßen werden können, ist Hochqualitätsgradationsaufzeichnen bei hoher Geschwindigkeit möglich.
Die Fig. 14A und 14B zeigen Schnittansichten des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der gleichen Richtung wie in den Fig. 18A und 18B (auf die Darstellung der Verdrahtungselektroden wurde hier verzichtet). Um bei der zweiten Ausführungsform auch kleinere Tröpfchen ausstoßen zu können, sind die beiden Wärme erzeugenden Elemente im Gegensatz zur ersten Ausführungsform unterschiedliche gestaltet. Bei dieser Ausführungsform hat bezüglich der Ausstoßöffnung das rechte Wärme erzeugende Element 2-1 die Größe 13 um · 100 um und das linke Wärme erzeugende Element 2-1 die Größe 23 um · 100 um. Das heißt, das linke Wärme erzeugende Element ist größer als das rechte. Die Größe des Wärme erzeugenden Elements ist 40 um · 210 um.
Bei dieser Konfiguration wird neben den Effekten der ersten Ausführungsform ein weiterer Effekt dahingehend erreicht, daß beim Ansteuern nur des Wärme erzeugenden Elements 2-1 die Ausstoßmenge sich verringert und dadurch kleinere Tröpfchen ausgestoßen werden können. Da der Unterschied zwischen der bei einem Wärme erzeugenden Element mit einer größeren Fläche erreichten Ausstoßmenge und der bei einem Wärme erzeugenden Element mit kleinerer Fläche erreichten groß ist, kann eine größere Gradationsabstufung realisiert werden.
Bei dieser Ausführungsform werden zwei Wärme erzeugenden Elemente verwendet, es ist aber auch möglich, entlang der Anordnungsrichtung der Ausstoßöffnungen drei oder mehr Wärme erzeugende Element zu installieren. Die Fig. 15A und 15B zeigen die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher in Flüssigkeitsfließrichtung gesehen und bezüglich des beweglichen Elements 31 im Flüssigkeitsausstoßkopf zwei Wärme erzeugende Elemente hintereinander angeordnet sind. Die in Fig. 15A gezeigte Schnittansicht ist äquivalent der in Fig. 14A gezeigten und die in Fig. 15B gezeigte äquivalent der in Fig. 14A gezeigten. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden unabhängig voneinander ansteuerbaren Wärme erzeugenden Elemente mit der gleichen Größe 40 um · 50 um und das bewegliche Element 31 mit der Größe 40 um · 210 um im gleichen Flüssigkeitskanal angeordnet. Bei dieser Ausführungsform weist die Wärmeerzeugungsvorrichtung ebenfalls mehrere Wärme erzeugende Elemente auf. Auch bei dieser Ausführungsform kann durch Kombination des AN/AUS- Schaltens der entsprechenden Wärme erzeugenden Elemente die Auslenkgröße des beweglichen Elements 31 und dadurch die Tintenausstoßmenge gesteuert werden. Das heißt, die aufgezeichneten Informationen können graduiert ausgedrückt werden. Bei dieser Ausführungsform sind in Flüssigkeitsfließrichtung gesehen die Wärme erzeugenden Elemente hintereinander angeordnet. Durch diese Anordnung kann hochdichtes Gradationsaufzeichnen bei hoher Geschwindigkeit selbst dann realisiert werden, wenn die Breite des Flüssigkeitskanals mit dem Ansteigen der Dichte in diesem sich verringert. Wenn bei dieser Ausführungsform die Wärme erzeugenden Elemente unterschiedlich konfiguriert werden, ist es möglich, den Unterschied zwischen der maximalen und der minimalen Ausstoßmenge zu vergrößern und dadurch den Gradationsausdruckbereich zu erweitern.
Auch bei dieser Ausführungsform werden zwei Wärme erzeugende Elemente verwendet. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt, denn es können auch drei oder mehr Wärme erzeugende Elemente hintereinander angeordnet werden.
Die Fig. 16A und 16B zeigen die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher für einen ersten Flüssigkeitskanal und eine Ausstoßöffnung mehrere bewegliche Elemente 31 angeordnet sind. Die in Fig. 16A gezeigte Schnittansicht ist äquivalent der in Fig. 15A gezeigten und die in Fig. 16B gezeigte äquivalent der in Fig. 15B gezeigten. Bei dieser Ausführungsform sind zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Wärme erzeugende Elemente mit der Größe 18 um · 100 um parallel zueinander und entsprechend diesen zwei bewegliche Elemente 31 mit der Größe 20 um · 210 um als Auslenkelemente angeordnet. Bei dieser Ausführungsform weist die Wärmeerzeugungsvorrichtung ebenfalls mehrere Wärme erzeugende Elemente auf. Außerdem ist in einem zweiten Flüssigkeitskanal eine Trennwand angeordnet, um den Bläschenerzeugungsbereich des Wärme erzeugenden Elements 2-1 von dem des Wärme erzeugenden Elements 2-2 zu trennen und dadurch den zweiten Flüssigkeitskanal in einen Kanal 16-1 und einen Kanal 16-2 zu unterteilen. Wenn durch Ansteuern des Wärme erzeugenden Elements 2-1 im zweiten Flüssigkeitskanal ein Bläschen gebildet wird, erfolgt durch den dabei erzeugten Druck ein starkes Auslenken des beweglichen Elements 31-1 in den ersten Flüssigkeitskanal. Durch das daraus resultierend Wachsen des Bläschens in Richtung Ausstoßöffnung und die Druckübertragung in den ersten Flüssigkeitskanal wird aus der Ausstoßöffnung eine bestimmte Flüssigkeitsmenge ausgestoßen. Erfolgt aber ein simultanes Ansteuern der beiden Wärme erzeugenden Elemente 2-1 und 2-2, kann gegenüber dem Fall, in welchem nur das Wärme erzeugende Element 2-1 angesteuert wird, etwa die doppelte Flüssigkeitsmenge ausgestoßen werden.
Tabelle 2 zeigt die unter den nachfolgend genannten Bedingungen mit dem Flüssigkeitsausstoßkopf der zweiten Ausführungsform erhaltenen durchschnittlichen Ausstoßmengen.
Steuersignal: Spannung 24 V
Impulsbreite 5 us
Steuerfrequenz 200 Hz
bei Verwendung der gleichen Wasserbasistinte als Ausstoßflüssigkeit und auch als Bläschenerzeugungsflüssigkeit.
Um einen Durchschnittswert der Ausstoßmenge zu erhalten, wurde die bei 20.000 Ausstößen im Modus des Ansteuerns jedes Wärme erzeugenden Elements insgesamt ausgestoßene Tintenmenge durch die Anzahl der Ausstöße dividiert. Tabelle 2
Bei dieser Ausführungsform war es im Vergleich zum Stand der Technik möglich, zwei verschiedene Flüssigkeitsmengen stabil auszustoßen und bei hoher Geschwindigkeit dreifaches Gradationsaufzeichnen mit guter Gradationscharakteristik durchzuführen.
Da bei dieser Ausführungsform der zweite Flüssigkeitskanal in die beiden Kanäle 16-1 und 16-2 unterteilt ist, kann beim unabhängigen Ansteuern der Wärme erzeugenden Elemente ein Ausweichen des Bläschendrucks in Richtung Rand des zweiten Flüssigkeitskanals (zwei Seiten) verhindert werden, wodurch das Auslenken der beweglichen Elemente 31-1 und 31-2 effektiver erfolgt. Demzufolge kann die Ausstoßeffizienz weiter verbessert und die Ausstoßkraft vergrößert werden. Das führt auch zu einer Verbesserung der Gradationsstabilität.
Da der Bläschenerzeugungsbereich eines Wärme erzeugenden Element durch die Trennwand 38 von dem eines anderen getrennt wird, ist eine gegenseitige Beeinflussung der von den einzelnen Wärme erzeugenden Elementen ausgelösten Bläschenbildung nicht zu erwarten. Aus diesem Grund kann beim simultanen Ansteuern der beiden Wärme erzeugenden Elemente ein durch eine leichte Taktabweichung (hervorgerufen durch Bläschenerzeugung/-zerfall im Bläschenstrahlschema der Druckerhöhung/-verringerung in der Größenordnung von einigen bis mehreren us) in der Bläschenerzeugung verursachter Verlust an Bläschenerzeugungsdruck verringert und die Gleichmäßigkeit der Ausstoßcharakteristik zwischen den Düsen oder beim Ausstoßen aus jeder einzelnen Düse verbessert werden.
Bei dieser Ausführungsform haben die beiden Wärme erzeugenden Elemente die gleiche Größe, können aber auch unterschiedliche Größe haben.
Bei dieser Ausführungsform haben auch die beiden beweglichen Elemente die gleiche Größe, können aber auch unterschiedliche Größe haben.
Bei dieser Ausführungsform sind die beweglichen Element und die Wärme erzeugenden Elemente im gleichen Abstand zur Ausstoß Öffnung angeordnet, können aber auch in unterschiedlichen Abständen zu dieser angeordnet werden.
Die Fig. 17A und 17B zeigen die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher in einem Flüssigkeitskanal und für eine Ausstoßöffnung mehrere bewegliche Elemente 31 und in Flüssigkeitsfließrichtung zur Ausstoßöffnung gesehen zwei Wärme erzeugende Elemente hintereinander und in Übereinstimmung mit dem entsprechenden beweglichen Element angeordnet sind. Die in Fig. 17A gezeigte Schnittansicht ist äquivalent der in Fig. 16A gezeigten, die in Fig. 17B gezeigte äquivalent der in Fig. 16B gezeigten. Bei dieser Ausführungsform sind in Flüssigkeitsfließrichtung zur Ausstoßöffnung gesehen die beiden beweglichen Elemente mit der gleichen Größe 20 um · 210 um parallel zueinander und die zwei paarigen Wärme erzeugenden Elemente mit der gleichen Größe 18 um · 50 um in Übereinstimmung mit dem entsprechenden beweglichen Element angeordnet.
Zwischen den beiden beweglichen Elementen ist eine Trennwand 38 zum Trennen der paarig angeordneten Wärme erzeugenden Elemente (2-1 und 2-2 sowie 2-3 und 2-4) voneinander angeordnet und ein gemeinsamer Schlitz vorhanden.
Ähnlich wie bei der vierten Ausführungsform kann beim Ansteuern jedes Wärme erzeugenden Elements ein Ausweichen des Drucks in Richtung Wand (zwei Seiten) des zweiten Flüssigkeitskanals verhindert werden. Demzufolge ist beim simultanen Ansteuern der entsprechenden Wärme erzeugenden Elemente ein durch eine Taktverschiebung in der Bläschenerzeugung · verursachter Druckverlust nicht zu erwarten und demzufolge ein stabileres und effektiveres Auslenken der beweglichen Elemente 31-1 und 31-2 möglich.
Durch das paarige Anordnen der Wärme erzeugenden Elemente in bezug auf das entsprechende bewegliche Element kann auch eine bessere Gradationscharakteristik erhalten werden.
Durch den gemeinsamen Schlitz zwischen den entsprechenden beweglichen Elementen können diese in hoher Dichte angeordnet und auf einfachere Weise erzeugt werden.
Bei dieser Ausführungsform werden die beiden Wärme erzeugenden Elemente zusammen mit dem entsprechenden beweglichen Element verwendet. Es können aber auch drei und mehr Wärme erzeugende Elemente verwendet werden. Das heißt, die Anzahl der Wärme erzeugenden Elemente für das entsprechende bewegliche Element kann bei Bedarf verändert werden.
Die Fig. 18A und 18B zeigen die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher in einem Flüssigkeitskanal und für eine Ausstoßöffnung ein bewegliches Element angeordnet ist und zwei Wärme erzeugende Elemente durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. Die in Fig. 18A gezeigte Schnittansicht ist äquivalent der in Fig. 17A gezeigten und die in Fig. 18B gezeigte äquivalent der in Fig. 17B gezeigten. Bei dieser Ausführungsform ist für zwei parallel zueinander angeordnete Wärme erzeugende Elemente mit der gleichen Größe 18 um · 100 um ein bewegliches Element mit einer Größe von 40 um · 210 um vorgesehen. Im zweiten Flüssigkeitskanal ist außerdem eine Trennwand angeordnet, welche die beiden Wärme erzeugenden Elemente 2-1 und 2- 2 voneinander trennt und den zweiten Flüssigkeitskanal in die Kanäle 16-1 und 16-2 unterteilt.
Wenn bei dieser Ausführungsform, welche im Aufbau dem der vierten Ausführungsform ähnlich ist, jedes Wärme erzeugende Element angesteuert wird, kann das Ausweichen des Druckes in Richtung Wand des zweiten Flüssigkeitskanals (zwei Seiten) verhindert werden. Durch diesen Effekt und ähnliche Effekte kann jedes bewegliche Element 31 effizient und stabil ausgelenkt werden.
Durch das bewegliche Element 31 wird selbst bei unabhängigem Ansteuern der Wärme erzeugenden Elemente die Bläschenerzeugungskraft auf die Mitte der Ausstoßöffnung gerichtet und dadurch das Ausstoßen der Flüssigkeit in die gewünschte Richtung stabilisiert.
Bei jeder dieser sechs Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Flüssigkeitsausstoßkopf in Zweikanalkonstruktion verwendet, das heißt, es ist ein erster und ein zweiter Flüssigkeitskanal vorhanden. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Konstruktion beschränkt. Es ist augenscheinlich, daß die vorliegende Erfindung auch bei einem Flüssigkeitsausstoßkopf in Einkanalkonstruktion angewendet werden kann, bei welcher, wie in den Fig. 2A bis 2D, 3, 5 oder 6 gezeigt, eine Trennwand zum Unterteilen des Flüssigkeitskanals nicht vorhanden ist.
Beim Flüssigkeitsausstoßkopf jeder der sechs Ausführungsformen ist die Ausstoßeffizienz höher und die Ausstoßkraft größer als bei einem herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopf. Ein solcher Kopf ist auch durch eine stabile Ausstoßcharakteristik gekennzeichnet und gewährleistet ein präzises Ausstoßen der Flüssigkeit in die gewünschte Richtung. Dieser Effekt wird zum Glätten des Aufzeichnungsvorgangs genutzt, um speziell beim Zeilenaufzeichnen eine höhere Qualität der Bilder durch das bessere Glätten zu erhalten. Fig. 19A zeigt eine bei gleicher Ausstoßmenge aufgezeichnete gerade Linie. Die Fig. 19B und 19C zeigen gerade Linien, welche mit zwei verschiedenen Ausstoßmengen (große und kleine Pünktchen bzw. drei verschiedenen Ausstoßmengen (große, mittlere und kleine Pünktchen) aufgezeichnet wurden. Durch Ausstoßen von zwei und drei verschiedenen Flüssigkeitsmengen können besser geglättete gerade Linien aufgezeichnet/erzeugt werden. Bei Verwendung eines herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopfes ist es schwierig, auf gewünschte Stellen kleine Tröpfchen stabil und in geeigneter Weise auszustoßen. Mit einem Flüssigkeitsausstoßkopf der vorliegenden Erfindung können unterschiedliche Flüssigkeitsmengen stabil und präzis auf gewünschte Stellen ausgestoßen werden. Das heißt, mit einem solchen Kopf ist effektives Glätten möglich.
Durch diesen Effekt können zur Verbesserung der Druckqualität Buchstabenkanten und Kanten grafischer Muster glatt und zuverlässig reproduziert werden.
Da ein solcher Flüssigkeitsausstoßkopf mit einem Aufbau gemäß jeder der sechs Ausführungsformen mit mehreren Wärme erzeugenden Elementen bestückt ist, kann zur Verbesserung der Druckzuverlässigkeit das Vorausstoßen vor dem eigentlichen Drucken effektiv durchgeführt werden. Fig. 20 zeigt im Flußplan den Ablauf vom Druckbeginn bis zum Druckende bei Verwendung des Flüssigkeitsausstoßkopfes der ersten Ausführungsform. Wenn im Wartezustand ein Druckstartsignal gesendet wird, erfolgt die Durchführung eines Vorausstoßvorgangs. Danach wird mit dem Drucken begonnen. Um ein Verstopfen momentan nicht genutzter Düsen zu verhindern, wird auch während des Druckens ein Vorausstoßvorgang durchgeführt. Das Vorausstoßen wird entsprechend der vorherrschenden Umgebungsbedingungen mehrmals, in manchen Fällen mehrere tausendmal bei Steuerfrequenzen von mehreren 100 Hz bis zu mehreren kHz durchgeführt. Bei der vorliegenden Erfindung werden während des Vorausstoßens die Wärme erzeugenden Elemente 2-1 und 2-1 simultan angesteuert, um selbst bei weniger Ausstoßvorgängen als beim Stand der Technik üblich ist zuverlässiges Drucken ohne Ausstoßmängel oder andere Mängel zu realisieren. Demzufolge kann ständig eine gute Druckqualität erreicht werden.
Wie bereits beschrieben, können gemäß dem Ausstoßverfahren, bei Verwendung des Flüssigkeitsausstoßkopfes und bei Nutzung weiterer Effekte der vorliegenden Erfindung durch Anordnen mehrerer Wärme erzeugender Elemente und beweglicher Elemente in einem Flüssigkeit und gemäß dem auf dem neuen Ausstoßprinzip basierenden Aufbau qualitativ hochwertige Gradationsbilder bei hoher Stabilität und Richtungsgenauigkeit des Ausstoßens aufgezeichnet werden.
Durch die Ausstoßmengenregulierung wird Gradation realisiert und außerdem können ausgezeichnete Ausstoßeigenschaften wie das Nachlaufen von Flüssigkeit erhalten werden.
Durch die genannten Effekte können auch gekrümmte und schräge Linien in geglätteter Form aufgezeichnet werden, so daß die Bildqualität von Buchstaben und grafischen Mustern verbessert wird.
Da auch die Ausstoßzuverlässigkeit verbessert werden kann, reicht es aus, in ganz kurzer Zeit nur wenige Vorausstoßvorgänge unmittelbar vor dem Drucken durchzuführen.

< Andere Ausführungsformen>

Die vorangegangene Beschreibung bezog sich auf die Hauptteile des Flüssigkeitsausstoßkopfes und das Flüssigkeitsausstoßverfahren als Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Nachfolgend werden auf der Grundlage der beschriebenen Ausführungsformen weitere Details näher beleuchtet. Die hierbei genannten Beispiele treffen sowohl auf die Einkanalkonstruktion als auch auf die Zweikanalkonstruktion zu, sofern nicht anders spezifiziert.

< Positionelle Beziehung zwischen dem zweiten Flüssigkeitskanal und dem beweglichen Element>

Die Fig. 21A bis 21C zeigen die positionelle Beziehung zwischen dem beschriebenen beweglichen Element 31 und dem zweiten Flüssigkeitskanal 16, wobei Fig. 21A in der Draufsicht die Lage des beweglichen Elements 31 in der Trennwand 30, Fig. 21B in der Draufsicht den zweiten Flüssigkeitskanal 16 ohne die Trennwand 30 zeigt. Fig. 21C zeigt schematisch die positionelle Beziehung zwischen dem beweglichen Element 31 und dem zweiten Flüssigkeitskanal 16, wobei die einzelnen Elemente übereinanderliegend dargestellt sind. In diesen Fig. 21A bis 21C ist die untere Seite die mit den Ausstoßöffnungen versehene Vorderseite des Ausstoßkopfes.
Der zweite Flüssigkeitskanal 16 dieser Ausführungsform ist in Flüssigkeitsfließrichtung gesehen vor dem Wärme erzeugenden Element 2-2 als Drosselabschnitt 19 ausgeführt, um eine Kammer (Bläschenerzeugungskammer) zu erzeugen und ein Entspannen des Drucks im zweiten Flüssigkeitskanal 16 entgegen Flüssigkeitsfließrichtung effektiv zu verhindern. Eine ähnliche Konfiguration zeigt die bereits beschriebene Fig. 17, wobei der Drosselabschnitt 19 auch bei der in den Fig. 14 bis 20 dargestellten Ausführungsform vorhanden ist.
Bei einem herkömmlichen Kopf, bei welchem der Bläschenerzeugungsbereich im Flüssigkeitsausstoßkanal liegt und ebenfalls ein Drosselabschnitt vorhanden ist, um ein Entspannen des vom Wärme erzeugenden Element erzeugten Drucks in Richtung Flüssigkeitskammer zu verhindern, sollte der Querschnitt dieser Drossel nicht zu klein gewählt werden, damit ausreichend Flüssigkeit nachfließen kann.
Bei dieser Ausführungsform kann die Hauptmenge der auszustoßenden Flüssigkeit aus dem ersten Flüssigkeitskanal kommen, damit nur wenig Bläschenerzeugungsflüssigkeit in dem mit den Wärme erzeugenden Elementen bestückten zweiten Flüssigkeitskanal verbraucht wird und deshalb nur wenig von dieser in den Bläschenerzeugungsbereich 11 nachfließen muß. Das heißt, der Drosselabschnitt 19 kann sehr klein ausgeführt werden, z. B. einige um bis mehrere 10 um, um ein Entspannen des im zweiten Flüssigkeitskanal erzeugten Drucks entgegen Flüssigkeitsfließrichtung weiter zu unterdrücken und diesen in Richtung bewegliches Element zu konzentrieren. Dadurch kann über das bewegliche Element 31 der Druck direkt in eine hohe Ausstoßkraft umgewandelt und eine hohe Ausstoßeffizienz erzielt werden. Der zweite Flüssigkeitskanal 16 ist aber nicht auf die beschriebene Form beschränkt, sondern kann beliebig konfiguriert werden, sofern die Kanalform ein effektives Übertragen des bei der Bläschenbildung erzeugten Drucks auf das bewegliche Element gewährleistet.
Wie Fig. 21C zeigt, überdecken die Seiten des beweglichen Elements 31 die entsprechenden Abschnitte der den zweiten Flüssigkeitskanal bildenden Wände, um ein Hineinziehen des beweglichen Elements 31 in den zweiten Flüssigkeitskanal zu verhindern. Dadurch wird auch eine bessere Trennung zwischen der Ausstoßflüssigkeit und der Bläschenerzeugungsflüssigkeit erreicht und das Austreten des Bläschens durch den Schlitz verhindert, wodurch die Ausstoßkraft und die Ausstoßeffizienz steigen. Der beschriebene Effekt bewirkt durch den beim Zusammenfallen des Bläschens erzeugten Unterdruck auch ein besseres Nachfließen von Flüssigkeit Ton der Zuführseite her.
Wie die Fig. 10 und 11 zeigen, wird durch das Auslenken des beweglichen Elements 31 in den ersten Flüssigkeitskanal 14 ein Teil des im Bläschenerzeugungsbereich des zweiten Flüssigkeitskanals 16 erzeugten Bläschens ebenfalls in den ersten Flüssigkeitskanal 14 gedrückt. Bei entsprechender Auslegung der Höhe des zweiten Flüssigkeitskanals, welche das Eindringen des Bläschens in den ersten Flüssigkeitskanal ermöglicht, kann die Ausstoßkraft weiter vergrößert werden. Um das Eindringen des Bläschens in den ersten Flüssigkeitskanal 14 zu ermöglichen, muß die Höhe des zweiten Flüssigkeitskanals 16 kleiner ausgeführt werden als die Maximalhöhe des Bläschens beträgt, z. B. die Größenordnung von vorzugsweise einigen um bis 30 um haben. Bei dieser Ausführungsform beträgt diese Höhe 15 um.

< Bewegliches Element und Trennwand>

Die Fig. 22A bis 22C zeigen weitere Beispiele des beweglichen Elements 31, wobei das Bezugszeichen 35 einen in der Trennwand vorhandenen Schlitz kennzeichnet, durch welchen das bewegliche Element 31 erzeugt wird. In Fig. 22A hat das bewegliche Element Rechteckform, in Fig. 22B ist das bewegliche Element am Auslenkpunkt schmaler ausgeführt, um das Auslenken zu erleichtern, in Fig. 22C dagegen breiter, um dessen Standzeit zu verbessern. Bevorzugt wird aber die in Fig. 21A dargestellte Form, da durch die gekrümmt ausgeführte Einschnürung das Auslenken erleichtert und die Standzeit erhöht wird. Die Konfiguration des beweglichen Elements ist jedoch nicht auf die beschriebene beschränkt, sondern kann beliebig variiert werden, sofern diese ein Hineinziehen des beweglichen Elements in den zweiten Flüssigkeitskanal verhindert, ein leichtes Auslenken des beweglichen Elements ermöglicht und eine hohe Standzeit desselben gewährleistet.
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen wurde für die Fertigung der Trennwand 30 und somit für das in dieser erzeugte bewegliche Element 31 ein Nickelplättchen oder Nickelfilm mit einer Dicke von 5 um verwendet, doch die Trennwand ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern kann aus irgendeinem Material gefertigt werden, sofern dieses in der Ausstoßflüssigkeit und der Bläschenerzeugungsflüssigkeit nicht aufgelöst wird, das Einbringen des feinen Schlitzes ermöglicht und die für eine hohe Standzeit des erzeugten beweglichen Elements benötigte Elastizität aufweist.
Bevorzugte Werkstoffe für das bewegliche Element sind standfeste Metalle wie Silber, Nickel, Gold, Eisen, Titan, Aluminium, Platin, Tantal, nichtrostender Stahl oder Phosphorbronze und Legierungen aus diesen, Kunstharz mit einer Nitrilgruppe wie Akrylonitril, Butadien oder Styrol, Kunstharz mit einer Amidgruppe wie Polyamid, Kunstharz mit einer Karboxylgruppe wie Polykarbonat, Kunstharz mit einer Aldehydgruppe wie Polyazetal, Kunstharz mit einer Sulfongruppe wie Polysulfon, Kunstharz wie Flüssigkristallpolymer und einer Verbindung daraus und Werkstoffe mit einer hohen Tintenbeständigkeit wie Gold, Wolfram, Tantal, Nickel, nichtrostender Stahl oder Titan, einer Legierung daraus, Werkstoffe, welche mit einem solchen Metall beschichtet sind, Kunstharz mit einer Amidgruppe wie Polyamid, Kunstharz mit einer Aldehydgruppe wie Polyazetal, Kunstharz mit einer Ketongruppe wie Plyätherätherketon, Kunstharz mit einer Imidgruppe wie Polyimid, Kunstharz mit einer Hydroxylguppe wie Phenolharz, Kunstharz mit einer Äthylgruppe wie Polyäthylen, Kunstharz mit einer Alkylgruppe wie Polypropylen, Kunstharz mit einer Epoxydgruppe wie Epoxydharz, Kunstharz mit einer Aminogruppe wie Melaminharz, Kunstharz mit einer Methylolgruppe wie wie Xylolharz, eine Verbindung daraus, Keramik wie Siliziumdioxid und eine Verbindung daraus.
Bevorzugte Werkstoffe für die Trenn- oder Teilungswand sind Kunstharze mit hoher Hitze- und Auflösungsbeständigkeit und guter Gießeigenschaft, besonders aber die kürzlich entwickelten Plaste wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyamid, Polyäthylenterephthalat, Melaminharz, Phenolharz, Epoxydharz, Polybutadien, Polyuräthan, Polyätherätherketon, Polyäthersulfon, Polyakrylat, Polyimid, Polysulfon, Flüssigkristallpolymer, eine Verbindung daraus, Metalle wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Nickel, Gold, nichtrostender Stahl, eine Legierung daraus, eine Verbindung daraus und ein mit Titan oder Gold beschichtetes Material.
Die Dicke der Trennwand wird in Abhängigkeit vom verwendeten Werkstoff, von der Form in Hinsicht auf geeignete Festigkeit der Wand und hohe Standzeit des beweglichen Elements bestimmt und beträgt im allgemeinen etwa 0,5 um bis 10 um. Die Breite des zur Erzeugung des beweglichen Elements 31 erforderlichen Schlitzes 35 beträgt bei diesen Ausführungsformen 2 um. Wenn die Bläschenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit sich voneinander unterscheiden und ein Vermischen der beiden Flüssigkeiten verhindert werden soll, sollte der Spalt so ausgelegt werden, daß zwischen den Flüssigkeiten ein Meniskus zum Unterbinden des Vermischens gebildet wird. Wenn die Bläschenerzeugungsflüssigkeit eine Viskosität von etwa 2 cP und die Ausstoßflüssigkeit eine Viskosität von 100 cP und mehr hat, reicht ein Spalt von etwa 5 um aus, ein Vermischen der beiden Flüssigkeiten zu verhindern, obwohl 3 um oder weniger wünschenswert sind.
Wenn bei der vorliegenden Erfindung ein Schlitz in der Größe von mehreren um zum Erreichen eines im wesentlichen abgedichteten Zustandes ausgewählt wird, ist eine größere Zuverlässigkeit der Konstruktion zu erwarten.

< Elementsubstrat>

Nachfolgend wird die Konfiguration des mit dem Wärme erzeugenden Element zum Erwärmen der Flüssigkeit bestückten Elementsubstrats beschrieben.
Die Fig. 23A und 23B zeigen den Längsschnitt des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei zeigt Fig. 23A einen Kopf mit Schutzschicht (worauf später eingegangen wird) und Fig. 23B einen Kopf ohne Schutzschicht.
Die Fig. 23A und 23B zeigen den Längsschnitt der in den Fig. 8A und 8B dargestellten Ausführungsform, wobei in diesem Längsschnitt nur eins der zahlreichen Wärme erzeugenden Elemente dargestellt ist.
Auf dem Elementsubstrat 1 ist ein genutetes Bauteil 50 befestigt, welches zweite Flüssigkeitskanäle 16, Trennwände 30, erste Flüssigkeitskanäle 14 und Nuten zur Erzeugung der ersten Flüssigkeitskanäle aufweist.
Das Elementsubstrat 1 ist mit Anschlußelektroden (0,2-1,0 um dick) 104 aus Aluminium oder einem ähnlichen Material und einem das Wärme erzeugende Element bildenden Widerstand 105 (0,01-0,2 um dick) aus Hafniumborid (HfB&sub2;) Tantalnitrid (TaN), Tantalaluminium (TaAl) oder einem ähnlichen Material bemustert, wobei zwischen dem Widerstand und dem eigentlichen Substrat 107 ein Siliziumoxid- oder Siliziumnitridfilm 106 als Isolier- und Wärmedämmschicht vorhanden ist. Beim Anlegen einer Spannung an die Widerstandsschicht 105 über die Anschlußelektroden 104 fließt Strom durch die Widerstandsschicht und erzeugt dabei Wärme. Auf der Widerstandsschicht ist zwischen den Verdrahtungselektroden eine 0,1- 2,0 um dicke Schutzschicht aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder einem ähnlichen Material und darauf eine 0,1-0,6 um dicke Antikavitationsschicht aus Tantal (Ta) vorhanden, um die Widerstandsschicht 105 gegen verschiedene Flüssigkeiten wie zum Beispiel Tinte zu schützen.
Die bei der Bläschenbildung und beim Zusammenfallen des Bläschens erzeugte Druck- und Stoßweile ist so stark, daß durch diese die Haltbarkeit des relativ zerbrechlichen Oxidfilms verschlechtert wird. Aus diesem Grund wird ein metallischer Werkstoff wie Tantal (Ta) oder ein ähnlicher Werkstoff für die Antikavitationsschicht verwendet.
In Abhängigkeit von der Flüssigkeit, von der Konfiguration des Flüssigkeitskanals und dem Widerstandsmaterial als Einheit kann auf diese Schutzschicht verzichtet werden. Fig. 23B zeigt ein solches Beispiel. Wenn eine solche Schutzschicht nicht vorhanden ist, wird als Material für die Widerstandsschicht z. B. eine Iridium-Tantal-Aluminium-Legierung oder eine ähnliche Legierung verwendet. Bei den vorhergehenden Ausführungsformen kann zum Wärme erzeugenden Element nur die Widerstandsschicht (Wärme erzeugender Abschnitt) oder die Widerstandsschicht und eine zusätzliche Schutzschicht für diese gehören.
Bei dieser Ausführungsform hat das Wärme erzeugende Element einen separaten Wärme erzeugenden Abschnitt, auf welchem die Widerstandsschicht zur Erzeugung von Wärme bei Empfang eines elektrischen Signals aufgebracht ist. Das Wärme erzeugende Element ist aber nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt, sondern kann auch anders ausgeführt sein, muß aber die Erzeugung eines Bläschens in der Bläschenerzeugungsflüssigkeit zum Ausstoßen der Ausstoßflüssigkeit gewährleisten. Der Wärme erzeugende Abschnitt kann auch als fotothermischer Wandler gestaltet sein, welcher beim Auftreffen von Licht in Form eines Laserstrahls zum Beispiel oder bei Empfang einer Hochfrequenzwelle Wärme erzeugt.
Im Elementsubstrat 1 können außer der den Wärme erzeugenden Abschnitt bildenden Widerstandsschicht 105 und den durch die Anschlußelektrode 104 zur Übertragung eines elektrischen Signals an die Widerstandsschicht gebildeten elektrothermischen Wandler auch noch Funktionselemente wie zum Beispiel ein Transistor, eine Diode, eine Verriegelung und ein Schieberegister zum selektiven Ansteuern des elektrothermischen Wandlers integriert sein.
Um das Ausstoßen von Flüssigkeit durch Ansteuern des Wärme erzeugenden Abschnitts des auf dem Elementsubstrat 1 vorhandenen elektrothermischen Wandlers zu bewirken, werden über die Anschlußelektrode 104 rechteckige Impulse wie in Fig. 24 dargestellt an die Widerstandsschicht 105 gesendet, damit in der Widerstandsschicht 105 zwischen der Anschlußelektrode sofort Wärme erzeugt wird. Bei Köpfen der vorhergehenden Ausführungsformen hat die auf das Wärme erzeugende Element aufgebrachte Elektroenergie eine Spannung von 24 V, eine Impulsbreite von 7 us, eine Stromstärke von 150 mA und eine Frequenz von 6 kHz, durch welche nach dem beschriebenen Verfahren die flüssige Tinte durch die Ausstoßöffnung ausgestoßen wird.
Die Fig. 23A und 23B zeigen, wie beim Erzeugen eines Bläschens durch die genannte Bläschenerzeugungsvorrichtung das bewegliche Element ausgelenkt wird.
Durch selektives Ansteuern der Wärme erzeugenden Elemente 2- 1 und 2-2 kann das bewegliche Element unterschiedlich weit ausgelenkt werden, wie aus den mit den Bezugszeichen 31a und 31b gekennzeichneten Stellungen zu erkennen ist. Dadurch kann der Ausstoßzustand wie zum Beispiel die Ausstoßmenge verändert werden. Der Ausstoßzustand kann auch durch Veränderung der genannten Ansteuerbedingungen, d. h. der Spannung und der Impulsbreite bis zu einem bestimmten Grad verändert werden.

< Kopf mit zwei Flüssigkeitskanälen>

Nachfolgend wird ein Flüssigkeitsausstoßkopf beschrieben, bei welchem in einer ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer und in einer zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer unterschiedliche Flüssigkeiten separat untergebracht sind und die Anzahl an Einzelelementen verringert wurde.
Fig. 25 zeigt schematisch einen solchen Flüssigkeitsausstoßkopf. Die bei den vorhergehenden Ausführungsformen verwendeten Bezugszeichen wurden bei dieser Ausführungsform für gleiche Elemente wieder verwendet, so daß auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Bei dieser Ausführungsform weist das genutete Bauteil 50 eine mit einer Ausstoßöffnung 18 versehene Platte 51, mehrere Nuten zur Erzeugung der ersten Flüssigkeitskanäle 14 und eine die erste gemeinsame Flüssigkeitskammer 15 bildende Vertiefung zum Zuführen der Flüssigkeit (Ausstoßflüssigkeit) zu den einzelnen ersten Flüssigkeitskanälen 14 auf. Am Boden des genuteten Bauteils 50 ist eine Trennwand 30 angeordnet, welche die zahlreichen ersten Flüssigkeitskanäle 14 erzeugt. Ein solches genutetes Bauteil 50 ist mit einem von dessen Oberseite nach unten in die erste gemeinsame Flüssigkeitskammer 15 sich erstreckenden ersten Flüssigkeitszuführkanal 20 und einem von dessen Oberseite nach unten durch die Trennwand 30 in eine zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer 177 sich erstreckenden zweiten Flüssigkeitszuführkanal 21 versehen.
Wie Fig. 25 zeigt, kennzeichnet der Pfeil C das Zuführen der ersten Flüssigkeit (Ausstoßflüssigkeit) durch den ersten Flüssigkeitszuführkanal 20 und die erste gemeinsame Flüssigkeitskammer 15 zum ersten Flüssigkeitskanal 14 und der Pfeil D das Zuführen der zweiten Flüssigkeit (Bläschenerzeugungsflüssigkeit) durch den zweiten Flüssigkeitszuführkanal 21 und die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer 17 zum zweiten Flüssigkeitskanal 16.
Bei diesem Beispiel verläuft der zweite Flüssigkeitszuführkanal 21 parallel zum ersten Flüssigkeitszuführkanal 20, doch es kann auch ein Verlauf dieses Kanals gewählt werden, welcher der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 17 durch die Trennwand 30 außerhalb der ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 15 Flüssigkeit zuführt.
Der Durchmesser des zweiten Flüssigkeitszuführkanals 21 wird von der Menge der zuzuführenden zweiten Flüssigkeit bestimmt. Der zweite Flüssigkeitszuführkanal 21 muß nicht kreisförmig oder rund sein, sondern kann auch Rechteckform oder eine andre Form haben.
Die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer 17 kann durch Teilen des genuteten Bauteils mittels einer Trennwand 30 erzeugt werden. Fig. 26 zeigt in Perspektiv- und Explosivdarstellung, daß der Rahmen einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer und die Wand eines zweiten Flüssigkeitszuführkanals aus einem Trockenfilm gefertigt sind und wie das genutete Bauteil 50 mit daran befestigter Trennwand 30 auf dem Elementsubstrat 1 positioniert wird, um die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer 17 und den zweiten Flüssigkeitskanal 16 zu erzeugen.
Bei diesem Beispiel wird das Elementsubstrat 1 von einem Stützelement 70 aus Metall wie zum Beispiel Aluminium gebildet, welches mit mehreren elektrothermischen Wandlern als Wärme erzeugende Elemente zur Erzeugung von Bläschen in der Bläschenerzeugungsflüssigkeit durch Filmkochen bestückt ist.
Über dem Elementsubstrat 1 sind mehrere Nuten als zweite Flüssigkeitskanäle 16, ein die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer (für die Bläschenerzeugungsflüssigkeit) 17 bildende und mit den Kanälen für das Zuführen von Bläschenerzeugungsflüssigkeit in Verbindung stehende Vertiefung und Trenn- oder Teilungswände 30 mit den beweglichen Elementen 31 angeordnet.
Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet das genutete Bauteil. Dieses Bauteil ist mit Nuten, welche nach dem Einsetzen der Trennwand 30 die Ausstoßflüssigkeitskanäle (erste Flüssigkeitskanäle) 14 bilden, mit einer Vertiefung als erste gemeinsame Flüssigkeitskammer (gemeinsame Kammer für die Ausstoßflüssigkeit) 15 zum Zuführen von Ausstoßflüssigkeit zu den Ausstoßflüssigkeitskanälen, mit dem ersten Flüssigkeitszuführkanal (Ausstoßflüssigkeitszuführkanal) 20 zum Zuführen der Ausstoßflüssigkeit zur ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer und mit dem zweiten Flüssigkeitszuführkanal 21 zum Zuführen der Bläschenerzeugungsflüssigkeit zur zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 17 versehen ist, wobei der zweite Flüssigkeitszuführkanal 21 sich durch die außerhalb der ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 15 angeordnete Trennwand 30 in die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer 17 erstreckt. Dadurch kann die Bläschenerzeugungsflüssigkeit ohne Vermischen mit der Ausstoßflüssigkeit der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer zugeführt werden.
Das Elementsubstrat 1, die Trennwand 30 und die genutete Abdeckplatte 50 sind so konfiguriert, daß die beweglichen Elemente 31 über den auf dem Elementsubstrat 1 vorhandenen Wärme erzeugenden Elementen und die Ausstoßflüssigkeitskanäle 14 über den beweglichen Elementen 31 liegen. Bei dieser Ausführungsform ist das genutete Bauteil mit einem zweiten Flüssigkeitszuführkanal versehen, es ist aber auch möglich, mehrer solche Zuführkanäle entsprechend der zuzuführenden Flüssigkeitsmenge vorzusehen. Die Querschnittsfläche des Ausstoßflüssigkeitszuführkanals 20 und die des Kanals 21 zum Zuführen der Bläschenerzeugungsflüssigkeit können proportional der jeweiligen Flüssigkeitszuführmenge festgelegt werden. Durch Optimierung dieser Querschnittsflächen können die Einzelteile, aus welchen das genutete Bauteil 50 besteht, kleiner ausgeführt werden.
Wie bereits beschrieben, können bei dieser Ausführungsform der zweite Zuführkanal zum Zuführen der zweiten Flüssigkeit zum zweiten Flüssigkeitskanal und der erste Zuführkanal zum Zuführen der ersten Flüssigkeit zum ersten Flüssigkeitskanal in einer einzigen genuteten Abdeckplatte erzeugt werden, um die Anzahl an Einzelteilen und somit die Fertigungsschritte und die Fertigungskosten zu verringern.
Das Zuführen der zweiten Flüssigkeit zur zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer erfolgt durch den zweiten Flüssigkeitszuführkanal, welcher die Trennwand zum Trennen der ersten Flüssigkeit von der zweiten Flüssigkeit durchdringt, wodurch nur ein einziger Fertigungsschritt erforderlich ist, die Trennwand, das genutete Bauteil und das Substrat mit den darauf vorhandenen Wärme erzeugenden Elementen miteinander zu verbinden, und somit die Fertigung erleichtert und die Verbindungsgenauigkeit verbessert wird.
Durch das Zuführen der zweiten Flüssigkeit zur zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer über den die Trennwand durchdringender zweiter Flüssigkeitszuführkanal wird ausreichende Flüssigkeitszufuhr für stabiles Ausstoßen gewährleistet.

< Ausstoßflüssigkeit und Bläschenerzeugungsflüssigkeit>

Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereits beschrieben, kann durch die Konfiguration mit dem beweglichen Element die Flüssigkeit mit einer größeren Ausstoßkraft oder Ausstoßeffizienz als bei einem herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopf ausgestoßen werden. Wenn bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen als Ausstoßflüssigkeit und als Bläschenerzeugungsflüssigkeit die gleiche Flüssigkeit verwendet wird, tritt möglicherweise keine Verschlechterung bei dieser ein und das Ablagern von Partikeln auf dem Wärme erzeugenden Element durch das Erwärmen der Flüssigkeit kann verringert werden. Durch wiederholte Gasbildung und Kondensation wird eine reversible Zustandsänderung erreicht. Demzufolge können verschiedene Flüssigkeiten verwendet werden, wenn diese sich nicht negativ auf das Fließen im Flüssigkeitskanal, das bewegliche Element oder die Trennwand auswirken.
Zu diesen Aufzeichnungsflüssigkeiten zählt auch die bei einer herkömmlichen Bläschenstrahlvorrichtung verwendete Tinte.
Wenn die Zweikanalkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt, kann die Ausstoßflüssigkeit sich von der Bläschenerzeugungsflüssigkeit unterscheiden. Durch Nutzung der in der Bläschenerzeugungsflüssigkeit erzeugten Bläschen ist es möglich, auch eine schwer auszustoßende Flüssigkeit auszustoßen. Wenn die Ausstoßflüssigkeit sich von der Bläschenerzeugungsflüssigkeit unterscheidet, wird als Bläschenerzeugungsflüssigkeit eine Flüssigkeit mit den genannten Eigenschaften verwendet, das heißt zum Beispiel Methanol, Äthanol, n-Propanol" Isopropanol, n-Hexan, n- Heptan, n-Oktan, Toluol, Xylen, Methylendichlorid, Trichloräthylen, Freon TF, Freon BF, Äthyläther, Dioxan, Zyklohexan, Methylazetat, Äthylatetat, Azeton, Methyläthylketon, Wasser und ein Gemisch aus diesen.
Als Ausstoßflüssigkeit können verschiedene Flüssigkeiten verwendet werden, ohne daß der Bläschenerzeugungseigenschaft oder der thermischen Eigenschaft große Bedeutung beigemessen werden muß. Das heißt, als eine solche Flüssigkeit kann eine Flüssigkeit verwendet werden, welche wegen schlechter Bläschenerzeugungseigenschaft und/oder leichter Eigenschaftsänderung bei Wärme bisher nicht verwendet werden konnte.
Die Ausstoßflüssigkeit selbst oder diese mit der Bläschenerzeugungsflüssigkeit vermischt sollte jedoch das Ausstoßen, die Bläschenerzeugung, das Auslenken des beweglichen Elements oder ähnliche Vorgänge nicht beeinträchtigen.
Als Ausstoßaufzeichnungsflüssigkeit eignet sich eine stark viskose oder ähnliche Tinte, aber auch pharmazeutische Mittel, Parfüme oder ähnliche Mittel, deren Eigenschaften sich bei Wärmeeinfluß leicht verschlechtern, können dafür verwendet werden.
Bei den durchgeführten Versuchen wurde als Ausstoßflüssigkeit und auch als Bläschenerzeugungsflüssigkeit für das Aufzeichnen eine Tinte mit den nachfolgend genannten Bestandteilen verwendet. Durch die höhere Tintenausstoßgeschwindigkeit wurde die Auftreffgenauigkeit der Flüssigkeitströpfchen und dadurch die Bildqualität verbessert.
Verwendet wurde eine Farbtinte mit einer Viskosität von 2 cP und folgenden Bestandteilen:
Farbstoff (Nahrungsmittelfarbstoff Schwarz 2) 3 Gew.-%
Diäthylenglykol 10 Gew.-%
Thiodiglykol 5 Gew.-%
Äthanol 3 Gew.-%
Wasser 77 Gew.-%
Aufzeichnungsvorgänge wurden auch mit den nachfolgend genannten Kombinationen von Bläschenerzeugungsflüssigkeit und Ausstoßflüssigkeit durchgeführt. Bei diesen Versuchen konnte auch eine bisher für das Ausstoßen unbrauchbare Flüssigkeit mit einer Viskosität von 10 cP und mehr effektiv verwendet werden und selbst eine Flüssigkeit mit einer Viskosität von 150 cP brachte qualitativ hochwertige Bilder.

Bläschenerzeugungsflüssigkeit 1:

Äthanol 40 Gew.-%
Wasser 60 Gew.-%

Bläschenerzeugungsflüssigkeit 2:

Wasser 100 Gew.-%

Bläschenerzeugungsflüssigkeit 3:

Isopropylalkohol 10 Gew.-%
Wasser 90 Gew.-%

Ausstoßflüssigkeit 1: (Pigmenttinte mit etwa 15 cP)

Kohleschwarz 5 Gew.-%
Styrolakrylsäureakrylatäthylcopolymer (Oxidation 140, durchschnittliches Molekulargewicht 8000) 1 Gew.-%
Dispersionsmaterial (Oxid 140, mittl. Molek.Gewicht Monoäthanolamin 0,25 Gew.-%
Glyzerin 69 Gew.-%
Thiodiglykol 5 Gew.-%
Äthanol 3 Gew.-%
Wasser 16,75 Gew.-%

Ausstoßflüssigkeit 2 (55 cP):

Polyäthylenglykol 200 100 Gew.-%

Ausstoßflüssigkeit 3 (150 cP):

Polyäthylenglykol 600 100 Gew.-%
Bei einer schlecht auszustoßenden Flüssigkeit ist die Ausstoßgeschwindigkeit gering, so daß die Ausstoßrichtung verändert und somit die Punktauftreffgenauigkeit verschlechtert wird. Außerdem ergeben sich infolge Ausstoßinstabilität Abweichungen in der Ausstoßmenge, welche zu einer schlechten Bildqualität führen. Die bei den beschriebenen Ausführungsformen verwendete Bläschenerzeugungsflüssigkeit gewährleistet ausreichende und stabile Bläschenerzeugung. Das heißt, bei Verwendung einer solchen Tinte wird die Auftreffgenauigkeit der Flüssigkeitströpfchen verbessert und die Tintenausstoßmenge stabilisiert und dadurch die Bildqualität wesentlich verbessert. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist gutes Gradationsaufzeichnen auch bei Verwendung einer Flüssigkeit möglich, welche sich auf herkömmliche Weise nur schwer ausstoßen läßt.

< Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche>

Nachfolgend wird eine mit dem Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestückte Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche beschrieben.
Fig. 27 zeigt schematisch in Perspektiv- und Explosivdarstellung eine mit dem beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopf bestückte Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche, welche im allgemeinen eine Flüssigkeitsausstoßkopfeinheit 200 und einen Flüssigkeitsbehälter 90 aufweist.
Die Flüssigkeitsausstoßkopfeinheit 200 weist ein Elementsubstrat 1, eine Trennwand 30, ein genutetes Bauteil 50, eine Arretierfeder 70, ein Flüssigkeitszuführelement 80 und ein Stützelement 70 auf. Wie bereits beschrieben, ist das Elementsubstrat 1 mit mehreren Wärme erzeugenden Widerständen zum Erzeugen und Zuführen von Wärme zur Bläschenerzeugungsflüssigkeit bestückt. Der Kanal zum Zuführen der Bläschenerzeugungsflüssigkeit befindet sich zwischen dem Elementsubstrat 1 und der mit dem beweglichen Element versehenen Trennwand 30. Beim Befestigen der Trennwand 30 an der genuteten Abdeckplatte 50 entsteht ein Kanal (nicht dargestellt) für die Ausstoßflüssigkeit.
Die Arretierfeder 70 preßt das genutete Bauteil 50 auf das Elementsubstrat 1 und fügt somit das Elementsubstrat 1, die Trennwand 30, das genutete Bauteil 50 und das später näher beschriebene Stützelement 70 zu einer Einheit zusammen.
Das Stützelement 70, welches das Elementsubstrat 1 stützt, ist mit einer Schaltung 71 zum Übertragen elektrischer Signale an dieses und mit Kontaktstellen 72 zur Übertragung elektrischer Signale vom Gerät an die eingesetzte Kartusche versehen.
Der Flüssigkeitsbehälter 90 enthält die dem Flüssigkeitsausstoßkopf zuzuführende Ausstoßflüssigkeit in Form von Tinte und getrennt von dieser die Bläschenerzeugungsflüssigkeit. An der Außenseite des Flüssigkeitsbehälters 90 sind ein Positionierzapfen 94 für ein Verbindungselement zum Verbinden des Flüssigkeitsausstoßkopfes mit dem Flüssigkeitsbehälter und ein Befestigungszapfen 95 zum Befestigen des Verbindungselements angeordnet. Vom Flüssigkeitsbehälter gelangt die Ausstoßflüssigkeit durch den darin vorhandenen Kanal 92 über die Schaltungsleiterplatte 71 zunächst in das am Flüssigkeitszuführelement 80 angeordnete Zuführröhrchen 81 und von dort durch die Kanäle 83 und 20 weiter zur ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer des genuteten Bauteils 50. Die ebenfalls im Flüssigkeitsbehälter vorhandene Bläschenerzeugungsflüssigkeit gelangt über den in diesem vorhandenen Kanal 93 und die Schaltungsleiterplatte 71 in das am Flüssigkeitszuführelement 80 angeordnete Zuführröhrchen 82 und von dort durch die Kanäle 84 und 21 zur zweiten gemeinsamen Flüssigkammer des genuteten Bauteils 50.
Bei einer solchen Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche werden sowohl die Ausstoßflüssigkeit als auch die Bläschenerzeugungsflüssigkeit dem Kopf problemlos zugeführt. Wenn die Ausstoßflüssigkeit und die Bläschenerzeugungsflüssigkeit gleich sind, wird der Flüssigkeitskanal für die Bläschenerzeugungsflüssigkeit nicht zwangsläufig von dem für die Ausstoßflüssigkeit getrennt.
Nach dem vollständigen Verbrauch der Tinten im Flüssigkeitsbehälter kann dieser wieder gefüllt werden. Das Wiederauffüllen des Flüssigkeitsbehälters mit der entsprechenden Flüssigkeit erfolgt über eine in diesem vorhandene Einfüllöffnung. Flüssigkeitsausstoßkopf und Flüssigkeitsbehälter können entweder als untrennbare oder als trennbare Einheit konstruiert sein.

< Flüssigkeitsausstoßvorrichtung>

Fig. 28 zeigt schematisch eine mit dem beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopf bestückte Flüssigkeitsausstoßvorrichtung. Bei dieser Ausführungsform wird als Ausstoßflüssigkeit Tinte und als Gerät ein Tintenausstoßaufzeichnungsgerät verwendet. Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung weist einen Schlitten HC auf, an welchem die aus dem Flüssigkeitsbehälter 90 und der Flüssigkeitsausstoßkopfeinheit 200 trennbar zusammengesetzte Kopfkartusche befestigt werden kann. Der Schlitten HC kann über die Breite des von einer Aufzeichnungsmaterialtransportvorrichtung zugeführte Aufzeichnungsmaterials 150 in Form eines Aufzeichnungsblattes oder in ähnlicher Form hin und her bewegt werden.
Wenn von einer nicht dargestellten Steuersignalsendevorrichtung an die am Schlitten vorhandene Flüssigkeitsausstoßvorrichtung ein Steuersignal gesendet wird, erfolgt als Reaktion auf dieses Signal das Ausstoßen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsausstoßkopf auf das Aufzeichnungsmaterial.
Das Flüssigkeitsausstoßgerät dieser Ausführungsform weist einen Motor 111 als Antriebsquelle für die Aufzeichnungsmaterialtransportvorrichtung und den Schlitten, Zahnräder 112, 113 zum Übertragen der Antriebsleistung auf den Schlitten und einen Schlittenholm 115 auf. Mit der Aufzeichnungsvorrichtung in Verbindung mit dem Flüssigkeitsausstoßverfahren können durch Ausstoßen von Flüssigkeit auf verschiedene Aufzeichnungsmaterialien qualitativ gute Bilder gedruckt werden.
Fig. 30 zeigt den allgemeinen Signalfluß in dem mit dem Flüssigkeitsstrahlkopf bestückten und nach dem Flüssigkeitsausstoßverfahren arbeitenden Tintenstrahlaufzeichnungsgerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Das Aufzeichnungsgerät erhält von einem Hauptrechner 300 die Druckdaten in Form eines Steuersignals. Die Druckdaten werden vorübergehend in einer Eingangsschnittstelle 301 des Druckgerätes gespeichert und gleichzeitig in verarbeitbare und in eine ZVE 302 einzugebende Daten umgewandelt, welche auch als Vorrichtung zum Senden von Kopfteuersignalen dient. Von der ZVE 302 und mit Hilfe peripherer Einheiten wie zum Beispiel eines RAM 304 oder einer ähnlichen Einheit werden entsprechend den in einem ROM 303 gespeicherten Steuerprogrammen die eingegebenen Daten zu Druckdaten (Bilddaten) verarbeitet.
Zum Aufzeichnen der Bilddaten auf einem entsprechenden Punkt auf einem Aufzeichnungsblatt erzeugt die ZVE 302 Steuerdaten zum Steuern eines Antriebsmotors, welcher synchron mit den Bilddaten das Aufzeichnungsblatt und den Aufzeichnungskopf bewegt. Die Bilddaten und die Motorsteuerdaten werden über einen Kopftreiber 307 bzw. Motortreiber 305 an einen Kopf 200 und einen Antriebsmotor 306 gesendet, um diese zum Erzeugen eines Bildes in einem entsprechenden Takt zu steuern. Anzumerken ist, daß zur Realisierung des Gradationsaufzeichnens von der ZVE 302 über den Kopftreiber 307 auch ein Signal an den Kopf 200 gesendet wird, welches eine spezifische Kombination mehrerer Wärme erzeugender Elemente repräsentiert.
Zum Aufzeichnungsmedium, welches bei einem Aufzeichnungsgerät wie dem beschriebenen verwendet und auf welches Flüssigkeit in Form von Tinte z. B. ausgestoßen wird, zählen verschiedene Papierarten, OHP-Blätter, Plaste, welche zur Herstellung von Kompaktdisketten verwendet werden, Ornamentplatten oder ähnliche Platten, Gewebe, Materialien aus Metall wie Aluminium oder Kupfer, Leder wie Rinds- oder Schweinsleder, synthetisches Leder, Nutzholz wie Massivholz oder Sperrholz, Bambus, Keramik wie Fliesen und dreidimensionale Materialien wie Schwamm.
Zum Aufzeichnungsgerät zählen folgende Geräte: ein Drucker für verschiedene Papiersorten oder OHP-Blätter, ein Aufzeichnungsgerät für Plaste, welche zum Beispiel zur Herstellung von Kompaktdisketten oder ähnlichen Bild- und Tonträgern verwendet werden, ein Aufzeichnungsgerät für Metallplatten oder ähnliche Platten, ein Aufzeichnungsgerät für Leder, ein Aufzeichnungsgerät für Nutzholz, ein Aufzeichnungsgerät für Keramik, ein Aufzeichnungsgerät für dreidimensionale Materialien wie Schwamm, ein Textildruckgerät zum Aufzeichnen von Bildern auf Gewebe und ähnliche Geräte.
Bei diesen Flüssigkeitsausstoßgeräten kann jede Flüssigkeit verwendet werden, wenn diese mit dem eingesetzten Aufzeichnungsmedium kompatibel ist und den Aufzeichnungsbedingungen genügt.

< Aufzeichnungssystem>

Nachfolgend wird exemplarisch ein Tintenstrahlaufzeichnungssystem beschrieben, welches auf einem Aufzeichnungsmedium Bilder aufzeichnet und in welchem als Aufzeichnungskopf der Flüssigkeitsausstoßkopf in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 30 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung den allgemeinen Aufbau eines Tintenstrahlaufzeichnungssystem mit einem Flüssigkeitsausstoßkopf 201 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird als Flüssigkeitsausstoßkopf ein Ganzzeilenkopf verwendet, welcher den gesamten Aufzeichnungsbereich des Aufzeichnungsmediums 150 überdeckende Ausstoßöffnungen aufweist, die in einer Dichte von 17/mm angeordnet sind. Dieser Kopf setzt sich aus vier den Farben Gelb (y), Magenta (M), Zyan (C) und Schwarz (Bk) entsprechenden Einzelköpfen zusammen. Diese vier Köpfe sind in einem bestimmten Abstand hintereinander angeordnet an einer Haltevorrichtung 202 befestigt.
Die Einzelköpfe werden entsprechend den vom Kopftreiber 307 als Steuersignalsendeeinheit gesendeten Signalen gesteuert.
Die vier Tinten (Y), (M), (C) und (Bk) werden vom entsprechenden Tintenbehälter 204a, 204b, 204c bzw. 204d zugeführt. Das Bezugszeichen 204e kennzeichnet den Behälter für die jedem Kopf zuzuführende Bläschenerzeugungsflüssigkeit.
Unter jedem der vier Köpfe ist eine entsprechende Kopfabdeckkappe 203a, 203b, 203c bzw. 203d angeordnet, welche ein Tintenabsorptionselement in Form eines Schwamms zum Beispiel aufweist. Diese Abdeckkappen bedecken die Ausstoßöffnungen des entsprechenden Kopfes, schützen die Köpfe und halten diese in druckfreien Zeiten einsatzbereit.
Das Bezugszeichen 206 kennzeichnet einen Transportriemen zum Transportieren der bei den vorhergehenden Ausführungsformen genannten verschieden Aufzeichnungsmedien. Dieser Riemen 206 wird über mehrere Rollen gespannt von einer durch den Motortreiber 305 gesteuerten Antriebsrolle angetrieben.
Das Tintenstrahlaufzeichnungssystem dieser Ausführungsform weist eine vor dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät angeordnete Vorbehandlungsvorrichtung 251 und eine hinter diesem angeordnete Nachbehandlungsvorrichtung 252 auf, welche das Aufzeichnungsmedium vor bzw. nach dem Drucken auf verschiedenen Weise behandeln.
Die Vorbehandlung und die Nachbehandlung variieren in Abhängigkeit von der Art des Aufzeichnungsmedium und der Tintensorte. Im Falle der Verwendung von Metall, Plast, Keramik oder ähnlichem Material als Aufzeichnungsmaterial wird dieses vor dem Drucken einer Behandlung mit UV-Strahlen und Ozon unterzogen, um dessen Oberfläche zu aktivieren und dadurch die Tintenhafteigenschaften zu verbessern.
Bei Verwendung eines aus Kunststoff hergestellten Aufzeichnungsmediums, welches zum elektrischen Aufladen neigt, wird durch die statische Elektrizität Staub auf dessen Oberfläche abgelagert. Dieser Staub beeinträchtigt den Aufzeichnungsvorgang. Aus diesem Grund kann bei der Vorbehandlung eine Ionisiervorrichtung verwendet werden, um die statische Ladung des Aufzeichnungsmaterials und dadurch die Staubablagerungen von diesem zu entfernen. Wenn Textilien als Aufzeichnungsmedium verwendet werden, reicht es aus, diese einer Vorbehandlung mit einem alkalischen Mittel, einem wasserlöslichen Mittel, einem synthetischen Polymer, einem wasserlöslichen Metallsalz, Harnstoff oder Thioharnstoff zu unterziehen, um Federbildung zu verhindern und die Hafteigenschaften zu verbessern. Die Vorbehandlung ist nicht auf die beschriebene begrenzt, sondern kann auch ein Vorwärmen des Aufzeichnungsmaterials sein.
Zur Nachbehandlung gehören eine Wärmebehandlung des mit Tinte beschriebenen Aufzeichnungsmediums, ein Fixierprozeß zum Fixieren der Tinte durch UV-Strahlen oder auf ähnliche Weise, eine Reinigungsbehandlung zum Entfernen von Behandlungsmaterial, welches bei der Vorbehandlung keine Reaktion eingegangen und auf dem Aufzeichnungsmedium verblieben ist, und ähnliche Prozesse.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Ganzzeilenkopf verwendet. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt, sondern auch bei einem kleinen Kopf wie dem oben beschriebenen anwendbar, welcher über die Breite des Aufzeichnungsmaterials bewegt wird. <

Kopfeinheit>

Nachfolgend wird eine Kopfeinheit beschrieben, welche den Flüssigkeitsausstoßkopf in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufweist. Eine solche Kopfeinheit ist in Fig. 31 schematisch dargestellt. Diese Kopfeinheit 500 setzt sich zusammen aus einem Kopf 510 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, welcher den Tintenausstoßabschnitt 511 zum Ausstoßen von Tinte aufweist, einem Tintenbehälter 520, das heißt einem vom Kopf abnehmbaren oder mit diesem fest verbundenen Flüssigkeitsbehälter und einer Tintenfüllvorrichtung 530, welche die in den Tintenbehälter 520 zu füllende Tinte enthält.
Nach dem vollständigen Entleeren des Tintenbehälters 520 wird die Spitze (in Form einer Injektionsnadel) 531 der Tintenfüllvorrichtung in eine am Tintenbehälter oder an der Verbindungsstelle zwischen dem Tintenbehälter und dem Kopf vorhandene Entlüftungsbohrung 521 oder eine in die Tintenbehälterwand eingebrachte Bohrung eingeführt und die in der Füllvorrichtung vorhandene Tinte durch diese Spitze 531 in den Tintenbehälter gedrückt.
Wenn der Flüssigkeitsausstoßkopf, der Tintenbehälter, die Tintenfüllvorrichtung usw. als eine Einheit zusammengesetzt sind, kann der entleerte Tintenbehälter auf die beschriebene einfache Weise wieder mit Tinte gefüllt und mit dem Aufzeichnen schnell wieder begonnen werden.
Bei dieser Ausführungsform ist die Tintenfüllvorrichtung in der Kopfeinheit integriert. Die Tintenfüllvorrichtung muß aber nicht unbedingt Bestandteil der Kopfeinheit sein, denn die Kopfeinheit kann sich auch aus einem mit Tinte gefüllten Austauschbehälter und einem Kopf zusammensetzen.
Obwohl in Fig. 31 nur die Tintenfüllvorrichtung zum Füllen des Tintenbehälters mit Drucktinte dargestellt ist, kann außer dieser auch eine Vorrichtung zum Befüllen eines separat angeordneten Behälters mit Bläschenerzeugungsflüssigkeit zur Kopfeinheit gehören.
Gemäß dem beschriebenen Flüssigkeitsausstoßverfahren, dem Ausstoßkopf und, weiterer Merkmale der vorliegenden Erfindung kann auf der Grundlage des die beweglichen Elemente nutzenden neuartigen Ausstoßprinzips ein Synergieeffekt aus einem erzeugten Bläschen und dem von diesem ausgelenkten beweglichen Element erzielt und dadurch Flüssigkeit effektiv aus der Ausstoßöffnung ausgestoßen werden. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Bläschenstrahlausstoßverfahren und Ausstoßkopf kann die Ausstoßkraft vergrößert und die Ausstoßeffizienz verbessert werden. Demzufolge können auch Tröpfchen mit kleinem Ausstoßvolumen stabil ausgestoßen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind für ein bewegliches Element mehrere unabhängig voneinander ansteuerbare Wärme erzeugende Elemente oder mehrere bewegliche Elemente in einem Flüssigkeitskanal (erster Flüssigkeitskanal) angeordnet. Bei einem solchen Aufbau kann die Flüssigkeitsausstoßmenge gesteuert und ein Flüssigkeitströpfchen mit dem gewünschten Volumen ausgestoßen werden. Außerdem kann das Ausstoßen kleiner Tröpfchen, welches bei einem Aufbau gemäß dem Stand der Technik schwierig ist, bei hoher Frequenz stabil durchgeführt werden. Demzufolge ist hochgradiges Gradationsaufzeichnen bei hoher Geschwindigkeit möglich.
Gemäß einem charakteristischen Merkmal der vorliegenden Erfindung können selbst dann, wenn der Flüssigkeitsausstoßkopf längere Zeit nicht benutzt wurde und niedriger Temperatur und geringer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt war, Ausstoßfehler verhindert werden. Sollte ein Ausstoßfehler trotzdem auftreten, kann durch wenige Vorausstoß- oder Saugvorgänge der Kopf schnell wieder regeneriert und in den Normalzustand gebracht werden. Demzufolge kann die Regenerierzeit verkürzt und der Flüssigkeitsverlust durch das Regenerieren verringert werden, so daß eine merkliche Senkung der Betriebskosten eintritt.
Mit einem Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher die Auffülleigenschaft verbessert, können eine gute Ansprechempfindlichkeit in einem kontinuierlichen Ausstoßprozeß, ein stabiles Bläschenwachstum und ein stabiler Tröpfchenausstoß erzielt werden, wodurch Hochgeschwindigkeitsaufzeichnen auf der Grundlage eines schnellen Flüssigkeitsausstoßes oder Hochqualitätsaufzeichnen möglich ist.
Wenn in einem Flüssigkeitsausstoßkopf mit Zweikanalkonstruktion eine zur Bläschenerzeugung neigende Flüssigkeit oder eine Flüssigkeit, welche auf dem Wärme erzeugenden Element kaum Ablagerungen (verbranntes Material) hinterläßt, als Bläschenerzeugungsflüssigkeit verwendet wird, steigt der Freiheitsgrad bezüglich der Auswahl der Ausstoßflüssigkeit. Demzufolge kann der Kopf gemäß der vorliegenden Erfindung auch eine Flüssigkeit ausstoßen, welche sich nach dem herkömmlichen Bläschenstrahlausstoßverfahren nur mit Schwierigkeit ausstoßen läßt, zum Beispiel eine hochviskose Flüssigkeit, bei welcher Bläschenerzeugung schwierig ist, eine Flüssigkeit, welche zwar leicht Bläschen erzeugt, aber auch Material auf einem Wärme erzeugenden Element ablagert, oder eine Flüssigkeit, welche nicht zum Ablagern von Material (zum Erzeugen von Brandflecken) auf einem Wärme erzeugenden Element neigt.
Außerdem kann eine wärmeempfindliche Flüssigkeit ausgestoßen werden, ohne daß diese von Wärme beeinflußt wird.
Wenn ein Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der vorliegenden Erfindung als Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf verwendet wird, kann ein Bild in besserer Qualität aufgezeichnet werden.
Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Flüssigkeitsausstoßkopf, eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung oder ein Flüssigkeitsausstoßsystem bereitgestellt werden, mit welchen die Flüssigkeitsausstoßeffizienz weiter verbessert wird.
Bei Verwendung der Kopfkartusche und der Kopfeinheit gemäß der vorliegenden Er findung kann der Kopf schnell wieder einsatzfähig gemacht werden.

Claims

1. Flüssigkeitsausstoßkopf zum Ausstoßen von Flüssigkeiten unterschiedlicher Art, welcher aufweist:

eine Ausstoßöffnung (18) zum Ausstoßen der Flüssigkeit, einen Flüssigkeitskanal zum Zuführen der Flüssigkeit zur Ausstoßöffnung (18),

mehrere Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen (2-1, 2-2), welche quer über den Flüssigkeitskanal angeordnet sind, wobei diese Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen selektiv angesteuert werden, um Bläschen unterschiedlicher Größe zu erzeugen, und

einen beweglichen Mechanismus mit einem beweglichen Element (31), welcher im Flüssigkeitskanal angeordnet ist, wobei das bewegliche Element (31) dem im Flüssigkeitskanal von der Bläschenerzeugungsheizvorrichtung (1-2, 2-2) gebildeten Bläschenerzeugungsbereich gegenüberliegt, in Flüssigkeitsfließrichtung gesehen vor einem der Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen mit einem Stützelement versehen ist und dessen freies Ende (32) hinter diesem sich erstreckt,

wobei das bewegliche Element (31) in Übereinstimmung mit der Größe des von einer der Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen erzeugten Bläschens vom Bläschenerzeugungsbereich weg ausgelenkt werden kann und beim Betreiben des Kopfes durch gleichzeitiges oder selektives Ansteuern der Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen (2-1, 2-2) Gradationsaufzeichnen möglich ist.

2. Kopf gemäß Anspruch 1, wobei die Bläschenerzeugungsheizvorrichtung mehrere Wärme erzeugende Elemente (2-1, 2-2) aufweist, von denen mindestens eins unabhängig von den anderen angesteuert werden kann.

3. Kopf gemäß Anspruch 2, wobei in bezug auf die Flüssigkeitsfließrichtung zur Ausstoßöffnung (18) hin die Wärme erzeugenden Elemente (2-1, 2-2) hintereinander angeordnet sind.

4. Kopf gemäß Anspruch 2, wobei die Wärme erzeugenden Elemente (2-1, 2-2) nebeneinander und im wesentlichen im gleichen Abstand zur Ausstoßöffnung (18) angeordnet sind.

5. Kopf gemäß Anspruch 2, wobei der bewegliche Mechanismus mehrere bewegliche Elemente (31) aufweist, welche nebeneinander und im wesentlichen im gleichen Abstand zur Ausstoßöffnung (18) angeordnet sind.

6. Kopf gemäß Anspruch 4, welcher außerdem eine Trennwand aufweist, welche sich zwischen den nebeneinander angeordneten Wärme erzeugenden Elemente (2-1, 2-2) befindet, um ein seitliches Ausweichen des Druckes zu unterbinden.

7. Kopf gemäß Anspruch 2, wobei die Wärme erzeugenden Elemente unterschiedliche Fläche haben.

8. Kopf gemäß Anspruch 2, wobei die Wärme erzeugenden Elemente im wesentlichen die gleiche Fläche haben.

9. Kopf gemäß Anspruch 2, wobei in Flüssigkeitsfließrichtung gesehen das freie Ende (32) des beweglichen Elements (31) hinter der Mitte des erzeugten Bläschens liegt.

10. Kopf gemäß Anspruch 2, wobei der Flüssigkeitskanal einen Zuführabschnitt aufweist, welcher sich entlang des Wärme erzeugenden Elements erstreckt und in Flüssigkeitsfließrichtung diesem Flüssigkeit zuführt.

11. Kopf gemäß Anspruch 10, wobei der Flüssigkeitskanal (14) als Zuführkanal dient und in Flüssigkeitsfließrichtung gesehen vor dem Wärme erzeugenden Element (2-1, 2-2) eine im wesentlichen ebene oder glatte Innenwand aufweist, entlang welcher dem Wärme erzeugenden Element (2-1, 2-2) Flüssigkeit zugeführt Wird.

12. Kopf gemäß Anspruch 2, welcher außerdem einen Flüssigkeitskanal (16) aufweist, der sich über die nahe dem Wärme erzeugenden Element (2-1, 2-2) verlaufende Fläche des beweglichen Elements (31) erstreckt und in Flüssigkeitsfleißrichtung gesehen dem Wärme erzeugenden Element Flüssigkeit zuführt.

13. Kopf gemäß Anspruch 2, wobei der Flüssigkeitskanal einen mit der Ausstoßöffnung (18) in Verbindung stehenden ersten Kanalabschnitt (14) und einen mit dem Wärme erzeugenden Element (2-1, 2-2) zur Flüssigkeitserwärmung und damit Bläschenerzeugung versehenen zweiten Kanalabschnitt (16) aufweist und das bewegliche Element (31) zwischen dem ersten Kanalabschnitt (14) und dem zweiten Kanalabschnitt (16) angeordnet ist.

14. Kopf gemäß Anspruch 1, wobei das bewegliche Element (31) plattenähnliche Form hat.

15. Kopf gemäß Anspruch 13, wobei das bewegliche Element (31) einen Teil der zwischen dem ersten Kanalabschnitt (14) und dem zweiten Kanalabschnitt (16) verlaufenden Trennwand darstellt.

16. Kopf gemäß Anspruch 15, wobei die Trennwand aus einem Material wie Metall, Kunstharz oder Keramik gefertigt ist.

17. Kopf gemäß Anspruch 13, welcher außerdem eine erste gemeinsame Flüssigkeitskammer zum Zuführen einer ersten Flüssigkeit zu den einzelnen ersten Kanalabschnitten (14) und eine zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer zum Zuführen einer zweiten Flüssigkeit zu den einzelnen zweiten Kanalabschnitten (16) aufweist.

18. Kopf gemäß Ansprüch 13, welcher das Zuführen der gleichen Flüssigkeit zum ersten Kanalabschnitt (14) und zum zweiten Kanalabschnitt (16) aufweist.

19. Kopf gemäß Anspruch 13, welcher das Zuführen unterschiedlicher Flüssigkeiten zum ersten Kanalabschnitt (14) und zum zweiten Kanalabschnitt (16) aufweist.

20. Kopf gemäß Anspruch 2, wobei das Wärme erzeugende Element (2-1, 2-1) einen elektrothermischen Wandler mit einem Wärme erzeugenden Widerstand (105) zur Erzeugung von Wärme bei Empfang eines elektrischen Signals aufweist.

21. Kopf gemäß Anspruch 20, wobei auf einem Substrat ein Verdrahtungsmuster (104) zum Übertragen eines elektrischen Signals an den elektrothermischen Wandler und ein Funktionselement zum selektiven Senden eines elektrischen Signals an den elektrothermischen Wandler vorhanden sind.

22. Kopf gemäß Anspruch 13, wobei der zweite Kanalabschnitt (16) an der Stelle, an welcher das Wärme erzeugende Element (2-1, 2-1) angeordnet ist, kammerähnliche Form hat.

23. Kopf gemäß Anspruch 13, wobei der zweite Kanalabschnitt (16) vor dem Wärme erzeugenden Element (2-1, 2-2) Drosselform hat.

24. Kopf gemäß Anspruch 13, wobei der Abstand zwischen der Oberfläche des Wärme erzeugenden Elements (2-1, 2-2) und dem beweglichen Element nicht größer als 30 um ist.

25. Kopf gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem Tinte als die aus der Ausstoßöffnung (18) auszustoßende Flüssigkeit verwendet wird.

26. Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß Anspruch 1, wobei zum Flüssigkeitskanal ein erster Kanalabschnitt (14) zum Zuführen der Flüssigkeit zur Ausstoßöffnung (18) und ein mit der Bläschenerzeugungsheizvorrichtung versehenen zweiten Kanalabschnitt (16) gehört, wobei mindestens ein bewegliche Element dem im zweiten Kanalabschnitt (16) von den Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen (2-1, 2-2) gebildeten Bläschenerzeugungsbereich gegenüberliegt und wobei in Übereinstimmung mit der Größe des erzeugten Bläschens dieses Bläschen das beweglich Element (31) so weit auslenkt, daß dessen freies Ende (32) den ersten Kanalabschnitt (14) im wesentliche absperrt und den Bläschenerzeugungsbereich zur Ausstoßöffnung (18) hin öffnet.

27. Flüssigkeitsausstoßverfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeit bei der Erzeugung eines Bläschens, welches folgende Schritte aufweist:

Verwendung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes, welcher einen Flüssigkeitskanal mit Ausstoßöffnung (18) zum Ausstoßen von Flüssigkeit, mehrere quer über den Flüssigkeitskanal angeordnete Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen (2-1, 2-2) zur selektiven Erzeugung von Bläschen unterschiedlicher Größe in der Flüssigkeit und ein den Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen (2-1, 2-2) gegenüber angeordnetes bewegliches Element (31) aufweist, wobei das bewegliche Element (31) hinter einem der Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen (2-1, 2-2) ein freies Ende (32) hat und vor diesem mit einer Stütze versehen ist und von einer ersten Stellung in eine von den Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen weiter als die erste Stellung entfernte zweite Stellung ausgelenkt werden kann, und Auslenken des beweglichen Elements (31) durch den bei der Bläschenerzeugung erzeugten Druck und durch Ausdehnung des Bläschens mehr zur Ausstoßöffnung (18) als zur Flüssigkeitszuführseite hin, wobei das Auslenken in Übereinstimmung mit der Größe des erzeugten Bläschens erfolgt und dadurch die Flüssigkeitsausstoßmenge verändert wird.

28. Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei der Auslenkungszustand des beweglichen Elements sich in Übereinstimmung mit der Anzahl der bezüglich des beweglichen Elements angesteuerten Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen ändert.

29. Flüssigkeitsausstoßverfahren gemäß Anspruch 27, bei welchem als Flüssigkeitsausstoßkopf ein Kopf verwendet wird, welcher mit mehreren quer über einen einzigen Flüssigkeitskanal paarig angeordneten und selektiv ansteuerbaren Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen (2-1, 2-1) zur Erzeugung von Bläschen unterschiedlicher Größe und mit mehreren, den paarig angeordneten Bläschenerzeugungsheizvorrichtung gegenüber angeordneten beweglichen Elementen (31) bestückt ist, wobei in Übereinstimmung mit der Größe des erzeugten Bläschens jedes bewegliche Element (31) entsprechend ausgelenkt und durch Veränderung der Anzahl der auszulenkenden beweglichen Elemente (31) die Flüssigkeitsausstoßmenge verändert wird.

30. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei durch die vom Wärme erzeugenden Element erzeugte und auf die Flüssigkeit übertragene Wärme und das daraus resultierende Filmkochen ein Bläschen in der Flüssigkeit gebildet wird.

31. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 27 bis 30, wobei Flüssigkeit auf ein Wärme erzeugendes Element gebracht wird, welches eine Bläschenerzeugungsheizvorrichtung entlang einer vor dem Wärme erzeugenden Element vorhandenen ebenen oder glatten Innenwand aufweist.

32. Verfahren gemäß Anspruch 27 zur Durchführung eines Vorausstoßvorgangs am Flüssigkeitsausstoßkopf, welches folgende Schritte aufweist:

Auslenken des beweglichen Elements (31) in Richtung weg vom Bläschenerzeugungsbereich,

Erzeugung des größten Bläschens aller von den einzelnen Bläschenerzeugungsheizvorrichtungen erzeugbaren Bläschen und Lenken des größten Bläschens durch das bewegliche Element (31) zur Ausstoßöffnung (18) und dabei Durchführung eines Vorausstoßvorgangs aus der Ausstoßöffnung (18).

33. Verfahren gemäß Anspruch 27 zur Durchführung des Gradationsaufzeichnens, welches den Schritt aufweist, das bewegliche Element (31) in Richtung weg vom Bläschenerzeugungsbereich auszulenken, damit dieses die erzeugten Bläschen zur Ausstoßöffnung lenkt, um dort Tröpfchen unterschiedlicher Größe entsprechend der Größe der erzeugten Bläschen zu bilden, wobei das bewegliche Element (31) in Übereinstimmung mit der Größe eines erzeugten Bläschens entsprechend ausgelenkt und dadurch das Gradationsaufzeichnen durchgeführt wird.

34. Verfahren gemäß Anspruch 27 zur Durchführung eines Glättungsvorgangs, welcher den Schritt aufweist, in Übereinstimmung mit jedem der erzeugten Bläschen unterschiedlicher Größe das bewegliche Element (31) in Richtung weg vom Bläschenerzeugungsbereich entsprechend auszulenken, damit dieses die erzeugten Bläschen zur Ausstoßöffnung (18) lenkt, um Tröpfchen unterschiedlicher Größe entsprechend der Größe der erzeugten Bläschen zu bilden, diese an eine Grenzfläche zwischen einem Bildabschnitt und einen bildfreien Abschnitt zu transportieren und dadurch einen Glättungsvorgang durchzuführen.

35. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, welche aufweist:

einen Flüssigkeitsausstoßkopf in Übereinstimmung mit einem der Ansprüche 1 bis 19, 22 bis 24 oder 26,

einen Montageabschnitt zum Montieren des Flüssigkeitsausstoßkopfes und

eine Auswahlsteuereinheit (307) zum Senden eines elektrischen Signals an die jeweilige Bläschenerzeugungsheizvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Aufzeichnungssignal entsprechend der auszustoßenden Flüssigkeit.

36. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei die Bläschenerzeugungsheizvorrichtung mehrere elektrothermische Wandler aufweist.

37. Kopfkartusche, welche

einen Flüssigkeitsausstoßkopf (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 26,

einen Flüssigkeitsbehälter (90) zur Aufnahme der an den Flüssigkeitsausstoßkopf zu liefernden Flüssigkeit und ein Kartuschengehäuse zur Aufnahme des Flüssigkeitsausstoßkopfes und des Flüssigkeitsbehälters aufweist.

38. Kopfkartusche gemäß Anspruch 37, wobei der Flüssigkeitsausstoßkopf vom Flüssigkeitsbehälter getrennt werden kann.

39. Kopfkartusche gemäß Anspruch 37, wobei in den Flüssigkeitsbehälter Flüssigkeit nachgefüllt werden kann.

40. Flüssigkeitsausstoßgerät, welches aufweist:

einen Schlitten (HC) zur Aufnahme einer Kopfkartusche, einen abnehmbar an der Kopfkartusche befestigten Flüssigkeitsausstoßkopf (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 26 und

eine Treibersignalsendevorrichtung (307) zum Senden eines Treibersignals an den Flüssigkeitsausstoßkopf für die Durchführung des Ausstoßens von Flüssigkeit.

41. Aufzeichnungssystem zum Aufzeichnen eines Bildes auf einem Aufzeichnungsmaterial, welches

eine Vorrichtung zum Halten des Aufzeichnungsmaterials, ein Flüssigkeitsausstoßgerät gemäß Anspruch 40 zum Liefern von Flüssigkeit für die Durchführung des Aufzeichnens des Bildes auf dem Aufzeichnungsmaterial und

eine Nachverarbeitungsvorrichtung zur Unterstützung des Fixierens der auf das Aufzeichnungsmaterial ausgestoßenen Flüssigkeit aufweist.

42. Aufzeichnungssystem zum Aufzeichnen eines Bildes auf einem Aufzeichnungsmaterial, welches

eine Vorverarbeitungsvorrichtung zur Unterstützung des Fixierens der auf das Aufzeichnungsmaterial ausgestoßenen Flüssigkeit aufweist.