DE2954680C2

DE2954680C2 - Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE2954680C2
Application number: DE2954680T
Authority: DE
Inventors: Toshitami Hara; Yasushi Sato; Yasushi Takatori; Yoshiaki Shirato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-10-26
Filing date: 1979-10-25
Publication date: 1996-07-18
Anticipated expiration: 1999-10-26
Also published as: US4707705A; DE2943164C2; DE2954692T; US4296421A; DE2943164A1; DE2954680T1; US4376945A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät ist aus der US 3,179,042 bekannt. Dabei umfaßt die Wärmeerzeugungseinrichtung zwei Elektroden, die in die Tinte hineinragen und bei gewünschter Aufzeichnung mit einer Spannung beaufschlagt werden. Hierbei stellt sich ein die Tinte durchquerender und diese aufheizender Stromfluß ein, so daß die Tinte in Form von Tröpfchen ausgestoßen wird.

Allerdings bewirkt ein auf diese Weise hervorgerufener Tintentröpfchenausstoß eine Veränderung der chemischen und physikalischen Tinteneigenschaften und beeinträchtigt die durch das Tintenstrahl- Aufzeichnungsgerät erzielbare Aufzeichnungsqualität. Zudem erfolgt die Vorerwähnung der Tinte im Tintenvorratsbehälter, das heißt, relativ weit von den elektrothermischen bzw. bestrahlbaren Wandlern entfernt.

Aus der DE-OS 21 64 614 ist es bekannt, die Tintenflüssigkeit mittels eines Heizwiderstandes direkt zu beheizen, damit Dampf entsteht, der zu einem kurzzeitigen Druckanstieg führt, so daß Tintentröpfchen ausgestoßen werden. Eine Vorerwärmung der Tinte ist allerdings nicht vorgesehen.

In der DE-OS 26 47 939 ist ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät beschrieben, bei dem die Tintenausstoßung durch im wesentlichen simultane Erregung zweier elektromechanischer Druckwandler bewirkt wird, deren Druckwellen sich an der Ausstoßöffnung überlagern. Der Einsatz elektromechanischer Druckwandler führt allerdings zu Beschränkungen des minimalen Abstands, mit dem benachbarte Tintenpfade bzw. Ausstoßöffnungen angeordnet werden können, da einerseits die elektromechanischen Wandler nicht - bei Sicherstellung ausreichender Druckwellenerzeugung - stark verkleinert werden können und zudem bei zu dichter Packung Übersprecherscheinungen, das heißt, Auwirkungen der Oberflächenschwingungen auf benachbarte Tintenpfade, auftreten können. Auch fertigungstechnisch ist die dichte Packung von elektromechanischen Schwingern problematisch.

Gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät die Ansprechfrequenz bei der Tintentröpfchenbildung zu vergrößern, ohne dabei den Energieaufwand wesentlich erhöhen zu müssen, so daß auch bei hoher Aufzeichnungsgeschwindigkeit und im Dauerbetrieb stets eine Aufzeichnung von gleichbleibend hoher Qualität erzeugbar ist.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Insbesondere wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Tinte, die sich in dem den Tintenbehälter und die Ausstoßöffnung verbindenden Tintenpfad befindet, außer durch den elektrothermischen oder bestrahlbaren Wandler, der den Tintentröpfchenausstoß bewirkt, durch eine Vorheizeinrichtung aufheizbar ist.

Die Aufheizung der jeweils im Tintenpfad befindlichen Tinte bietet den Vorteil, daß die vorgeheizte Tinte nur einen relativ geringen Weg bis zur Wärmeerzeugungseinrichtung zurückzulegen hat. Dieses wiederum ermöglicht, daß die Tinte infolge der relativ geringen Abkühlung auf dem Weg zur Wärmeerzeugungseinrichtung mit relativ geringem Energieaufwand vorheizbar ist, daß die Tintentemperatur beim Vorheizen vergleichsweise niedrig gehalten werden kann, und daß der Zeitraum vom Einschalten des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts bis zu dessen voller Betriebsbereitschaft relativ kurz ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 und 2 Ausführungsbeispiele des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts, und

Fig. 3(a), 3(b), 3(c) und 4 schematische Ansichten des Hauptteils eines bei den gemäß den Fig. 1 und 2 erläuterten Ausführungsbeispielen verwendeten Aufzeichnungskopfes.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem das Tintentröpfchen- Ausstoß-Ansprechverhalten verbessert und eine Hochgeschwindigkeits- Aufzeichnung ermöglicht ist, wobei die Tinte über eine Ausstoßdüse unter der Wirkung von Wärmeenergie ausgestoßen wird, wird die Tinte vorerwärmt (Vorwärmung). Aufgrund der Vorwärmung der Tinte dient ein in Wärmeenergie umgesetztes Aufzeichnungssignal wirkungsvoll nur zur Bildung der Tintentröpfchen, wodurch der Wirkungsgrad bei der Tintentröpfchen-Bildung, der Energie-Wirkungsgrad, das Ausstoß-Ansprechvermögen und dgl. in einem hohen Ausmaß verbessert werden, so daß eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann. Ferner kann selbst dann, wenn die Umweltbedingungen bei der Ausführung der Aufzeichnung Änderungen unterliegen, die Ausstoß-Gleichmäßigkeit über eine lange Zeitdauer kontinuierlichen Aufzeichnens beibehalten werden.

Bei dem in Fig. 1 in einem schematischen Querschnitt gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Aufzeichnungskopf 109 mit einem elektrothermischen Wandler (Heizwiderstand) 111 wie einem sog. Thermokopf in einer vorbestimmten Lage an einer Flüssigkeitskammer (Tintenpfad) 110 versehen. Die Tinte 114 wird von einem Tintenzufuhr-Abschnitt 112 mittels einer Zwischen-Bearbeitungsvorrichtung 113 wie einer Pumpe oder einem Filter, die die Tinte unter Druck setzt, in die Flüssigkeitskammer 110 eingeführt. Zur Einstellung der Strömung der Tinte 114 zur Flüssigkeitskammer 110 dient ein Ventil 115. Ein wichtiges Merkmal dieses Aufzeichnungsgeräts besteht darin, daß um die Flüssigkeitskammer 110 herum eine Vorheizvorrichtung 116 zum Vorwärmen der Tinte 114 angebracht ist. Diese Vorheizvorrichtung 116 wird mittels einer Steuereinrichtung 117 betrieben, die eine Temperaturfühlereinrichtung, eine Stromversorgung usw. aufweist. Wenn an eine Signalverarbeitungseinrichtung 118 (wie beispielsweise einen Impulsumsetzer) ein Aufzeichnungssignal SN angelegt wird, setzt die Signalverarbeitungseinrichtung 118 das Signal SN in ein Impulssignal um, das an den elektrothermischen Wandler 111 angelegt wird. Beim Anlegen dieses Impulssignals erzeugt der elektrothermische Wandler sofort Wärme, so daß die sich ergebende Wärmeenergie auf die Tinte 114 in der Umgebung wirkt. Dadurch entsteht eine Zustandsänderung der Tinte 114 (wie beispielsweise eine Volumenausdehnung oder eine Erzeugung von Bläschen), so daß eine Druckänderung herbeigeführt wird. Diese Druckänderung wird in Richtung einer Ausstoßdüse 119 übertragen, so daß über diese Tintentröpfchen 120 ausgestoßen werden und an einem Aufzeichnungs-Empfangsmaterial 121 haften.

Im allgemeinen erfolgt eine derartige, durch die von einem elektrothermischen Wandler hervorgerufene Wärmeenergie verursachte Zustandsänderung der Tinte innerhalb einer beachtlich kurzen Zeitdauer. Insbesondere dann, wenn die Tinte nicht vorgewärmt wird, wird die auf diese Weise erzeugte Wärmeenergie aufgebracht, ohne daß sie zum Ausstoß der Tintentröpfchen beiträgt. Das heißt, die Wärmeenergie wird sowohl zu der nicht zu verdampfenden Umgebungs-Tinte als auch zu der direkt mittels des elektrothermischen Wandlers zu erwärmenden und zu verdampfenden Tinte übertragen. Daher ist das Tintentröpfchen-Ausstoß-Ansprechvermögen des Aufzeichnungskopfs nicht zufriedenstellend.

Eine Gegenmaßnahme zur Verbesserung einer derartigen Unzulänglichkeit besteht darin, die elektrische Leistung der Signalimpulse (dem elektrothermischen Wandler zugeführte elekrische Leistung) zu steigern, jedoch ist dieses nicht zweckdienlich.

Wenn beispielsweise die Impulsspannung des Signals gesteigert wird, wird die Lebensdauer des elektrothermischen Wandlers verringert und im Aufzeichnungskopf eine große Wärmemenge angesammelt, so daß die Eigenschaften des Aufzeichnungskopfs verschlechtert werden. Wenn im Gegensatz dazu die Impuls-Zufuhrzeit verlängert wird, um damit die Leistungsmenge zu steigern, kann die Frequenz nicht gesteigert weerden, so daß dadurch die Aufzeichnungsgeschwindigkeit herabgesetzt wird.

Wenn jedoch die Tinte vorerwärmt wird, wird die durch den Signalimpuls hervorgerufene Wärmeenergie nicht in diesem Ausmaß für eine Tinten-Erwärmung verbraucht, die noch keine Zustandsveränderung hervorruft. Daher ergibt selbst ein Signalimpuls geringer Energie ein gutes Tintentröpfchen-Ausstoß-Ansprechvermögen und eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit.

Die Vorwärmungstemperatur bewegt sich vorzugsweise in dem Bereich von der Raumtemperatur (untere Grenze) bis zu der Temperatur, bei der eine plötzliche und starke Zustandsänderung auftritt (Siedepunkt des Tinten-Lösugsmittels) (obere Grenze).

Zur Verbesserung des Tintentröpfchen-Ausstoß-Ansprechvermögens wird die Vorwärmtemperatur vorzugsweise so hoch wie mögich gewählt, jedoch ist bei Erwärmung der Tinte auf eine Temperatur nahe dem Siedepunkt die Temperatur unstabil, da es schwierig ist, die Tintenverbrauchsmenge mit der erzeugten Wärmemenge auszugleichen bzw. in Übereinstimmung zu bringen; dabei entstehen manchmal unnötige Zustandsänderungen und unnötige Tinten-Ausstöße. Daher wird die Temperatur normalerweise in einem Bereich von der Raumtemperatur an bis zu einer Temperatur eingeregelt, die um 2 bis 3°C niedriger als der Siedepunkt des Tinten-Lösungsmittels ist.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Vorwärmvorrichtung 116 innerhalb der Flüssigkeitskammer 110 angeordnet ist. Diese Vorwärmvorrichtung 116 kann in direkter Berührung mit der Tinte 114 sein, jedoch ist es vorzuziehen, eine Beschichtung an der Heizfläche (indirekte Heizung) vorzusehen, um zu verhindern, daß die Tinte an der Heizfläche chemisch reagiert und eine Ablagerung bildet.

Weitere Ausführungsbeispiele bestehen darin, einen elektrothermischen Wandler mit einer Vorwärmvorrichtung unter Überschichtung zu überdecken, den elektrothermischen Wandler und die Vorwärmvorrichtung nebeneinander anzuordnen, die Vorwärmvorrichtung über die ganze Länge der Flüssigkeitskammer anzuordnen, die Vorwärmvorrichtung in dem Tintenzufuhrrohr anzubringen.

Zur Vereinfachung der Erläuterung ist in den Fig. 1 und 2 eine Ausführung mit einer einzelnen Düse erläutert, bei der gleichfalls eine Verbesserung des Tintentröpfchen-Ausstoß-Ansprechvermögens erreicht wird, während bei einer Mehrfachanordnungs-Düsen- Aufzeichnungsvorrichtung die Erzielung einer Aufzeichnung mit höherer Geschwindigkeit erreichbar iat.

Wenn eine mit einer Temperatursteuereinrichtung versehene Vorwärmvorrichtung verwendet wird, ist es möglich, auf Änderungen der Umweltbedingungen wie der Temperatur, der Feuchtigkeit und dgl. beruhende Änderungen der physikalischen Eigenschaften der Tinte zu unterdrücken, so daß dadurch über eine lange Zeitdauer kontinuierlich eine gleichmäßige Aufzeichnung erzielt werden kann.

Ferner ist es möglich, durch Steuerung der Temperatur einen Temperaturzustand zu wählen, der unter den gegebenen Bedingungen die besten Aufzeichnungseigenschaften ergibt.

Die Herstellung eines Aufzeichnungskopfs wird im folgenden erläutert:

Gemäß der Darstellung in den Fig. 3(a), (b) und (c) werden eine Heizelement-Grundplatte und eine Nuten- Grundplatte hergestellt.

Eine Aluminium-Grundplatte 122 (26 mm × 10 mm) von 5 mm Dicke wird aufeinanderfolgend durch Aufsprühen mit einer SiO₂-Schicht 123 (mit 4 µm Dicke), einer ZrB₂- Schicht 124 (mit 800 nm Dicke) und einer Aluminiumschicht (mit 500 nm Dicke) versehen, wonach die Aluminiumschicht selektiv durch Photoätzung zur Bildung eines Heizbereichs 124′ (einer ZrB₂-Schicht von 200 µm × 200 µm mit 70 Ohm Widerstand), einer gemeinsamen Elektrode 125a und einer getrennten Wähl-Elektrode 125b (einer Aluminiumschicht von 200 µm × 15 nm) entfernt wird. Auf diese Weise wird ein elektrothermischer Wandler hergestellt. Danach wird durch Aufsprühen eine SiO₂-Schicht 126 (mit 1 µm Dicke) als Schutzschicht aufgelagert. Der Querschnitt der sich ergebenden Heizelement- Grundplatte 127 ist in Fig. 3(a) gezeigt, während in Fig. 3(b) eine Schrägansicht gezeigt ist, wobei in dieser Figur die Schutzschicht 126 nicht dargestellt ist.

Andererseits wird eine mit Nuten versehene Grundplatte 129 aus einer Glasplatte (15 mm × 10 mm) mit 1 mm Dicke mit Nuten 128 von 300 µm Breite und 150 µm Tiefe (Dichte von 2 Linien je mm) hergestellt, welche mittels eines Diamantschneiders geformt werden; die sich ergebende Nuten-Grundplatte 129 wird an die vorstehend genannte Heizelement-Grundplatte 127 angeklebt.

Danach werden eine Ausstoßdüsen-Platte 130 mit Öffnungen von 80 µm Durchmessr eine Flüssigkeits-Zuführkammer 131, ein Einführungsrohr 132 usw. angeklebt, um einen Aufzeichnungskopf gemäß der Darstellung in Fig. 4 herzustellen. Dem Einführungsrohr 132 wird über ein Zuführungsrohr 134 Aufzeichnungsflüssigkeit aus einem Flüssigkeits-Vorratsbehälter 133 zugeführt. Hinter der Flüssigkeitszufuhr-Kammer 131 ist eine Zuleitungs-Grundplatte 136 mit Zuleitungen 135a und 135b angebracht, die jeweils mit der gemeinsamen Elektrode 125a bzw. der Wähl-Elektrode 125b verbunden sind. Um die Flüssigkeitszufuhr- Kammer 131 herum ist eine Vorheizeinrichtung 137 für die Vorwärmung angeordnet.

Der vorstehend beschriebene Aufzeichnungskopf wird mittels eines Signals SN angesteuert, das mittels einer Signalverarbeitungseinrichtung 139 einer Impulswandlung unterzogen wurde, während die Tinte im voraus auf eine konstante Temperatur mittels der Vorheizeinrichtung 137 aufgewärmt wird, das an den Steuerabschnitt 138 angeschlossen ist, welches eine Stromversorgung und eine Temperaturfühler- Einrichtung aufweist. Die Tinte ist hauptsächlich aus n-Propanol (mit dem Siedepunkt 98°C) gebildet. Bei verschiedenen Vorwärmtemperaturen und einer Signalimpulsbreite von 20 µs wurden die für den Tintenausstoß notwendigen Spannungen und die Ansprech-Frequenzen verglichen. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle gezeigt:

Wenn ein Signalimpuls eine konstante Spannung von 28 V hat und die Impulsbreite verändert wird, entspricht die Ansprech-Frequenz der in der folgenden Tabelle gezeigten:

Im Hinblick auf die vorstehenden Ergebnisse dient die Vorwärmung dazu, die Spannung der Signalimpulse herabzusetzen, das Ausstoß-Ansprechvermögen zu verbessern und eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen. Unter veränderten Umgebungstemperaturen kann ein kontinuierliches Aufzeichnen über eine lange Zeitdauer ausgeführt werden, wobei gute Ergebnisse erzielt werden können.

Es ist vorteilhaft, wenn die Oberfläche der Wärmeerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Wärmeenergie für die Herbeiführung eines wärmebedingten Zustandswechsels der Tinte im wesentlichen mit der inneren Wandungsfläche der Flüssigkeitskammer einschließlich mindestens eines Teilbereichs, an dem die mittels der Wärmeerzeugungseinrichtung Wärmeenergie auf die Tinte einwirkt, ausgefeuchtet wird oder diese Oberfläche der Wärmeerzeugungseinrichtung von der Tinte um einen Abstand von höchstens 100 µm entfernt ist. Beispielsweise ist dadurch immer die Größe der Tintentröpfchen selbst dann im wesentlichen gleichförmig, wenn über eine lange Zeitdauer kontinuierlich aufgezeichnet wird. Wenn ferner die Wärmeerzeugungseinrichtung in einem hohen Ansteuerungsfrequenzbereich betrieben wird, können entsprechend der Ansteuerungsfrequenz des Heizelements die Tintentröpfchen mit hoher Frequenz geformt werden, so daß daher unter gleichmäßigen Bedingungen über eine lange Zeitdauer mit hoher Geschwindgikeit aufgezeichnet werden kann und ferner die erzielte Aufzeichnung der Originalinformation getreu ist.

Der Schutzfilm auf den Elektroden ist nicht immer notwendig, jedoch dahingehend vorteilhaft, daß eine Isolation zwischen der Tinte und der Wärmeerzeugungseinrichtung sowie den Elektroden gebildet wird und daß die Wärmefestigkeit der Wärmeerzeugungseinrichtung verbessert wird.

Die Wärmeerzeugungseinrichtung kann sowohl ein Heizelement in Dickfilm-Ausführung wie beispielsweise aus Pd-Ag als auch ein Heizelement in Dünnfilm-Ausführung wie beispielsweise aus einem Metall-Borid wie ZrB₂ oder auch beispielsweise Ta₂N, W, Ni-Cr usw. sein. Hinsichtlich des Erwärmungs-Ansprechvermögens ist das Dünnfilm-Heizelement vorzuziehen. Die Elektroden werden üblicherweise aus Al, Au oder dgl. gebildet.

Hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit ist es am günstigsten, wenn der Abstand zwischen der Tinte und der Wärmeerzeugungseinrichtung sich 0 µm nähert. In einigen Fällen ist jedoch beispielsweise zusätzlich zu den Fällen der Bildung der Isolierung und der Verbesserung der Wärmebeständigkeit des Heizelements gemäß den vorstehenden Ausführungen zum Verbessern der mechanischen Festigkeit, zur Erleichterung der Herstellungsschritte oder zur Vereinfachung einer Mehrfachanordnung der Düsenöffnungen die Tinte notwendigerweise über den Schutzfilm in Abstand von dem Heizelement. Auch in diesen Fällen beträgt der Abstand zwischen der Tinte und dem Heizelement vorzugsweise 10 µm oder darunter, mit einer oberen Grenze von 100 µm; die Tinte und das Heizelement werden vorzugsweise aus Stoffen gebildet, die eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit haben. Zur Verbesserung der Frequenz-Eigenschaften werden ferner an der Seite der Wärmeerzeugungseinrichtung die der der Tinte gegenüberstehenden Seite gegenüberliegt, zwei Schichten, d. h. ein dünner Film geringer Wärmeleitfähigkeit mit 1 bis 10 µm Dicke und ein Wärmeabgabeelement mit hoher Wärmeleitfähigkeit angebracht.

Wenn die Wärmeerzeugungseinrichtung in der Tinte angebracht und in diese eingetaucht ist, ist der Wärmeleit-Wirkungsgrad der Wärmeerzeugungseinrichtung zu der Tinte hoch, so daß bei dem Ausstoß der Tinten-Tröpfchen das Wärme-Ansprechvermögen der Tinte hervorragend ist. Daher ist auch der Wirkungsgrad bei der Formung der Tinten-Tröpfchen sehr gut, so daß eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit bei geringem Energieaufwand möglich wird.

Sowohl bei einem Einzelkopf als auch bei einem Aufzeichnungskopf mit einer Mehrfachanordnung von Düsenöffnungen können vorteilhafte Ergebnisse dadurch erzielt werden, daß die Innen-Querschnittsfläche S_H der Flüssigkeitskammer an der Wärmeerzeugungs-Wirkzone, an der die Wärmeenergie für die Herbeiführung eines wärmebedingten Zustandswechsels der Tinte wirksam ist, nicht übermäßig groß im Vergleich zur Fläche S₀ der Düsenöffnung gestaltet wird, gleichartig wie im Falle eines Einzelkopfs. Das heißt, das beste Frequenz- Ansprechvermögen wird erzielt, wenn der Wert von S₀/S_H nahe an "1" liegt, während verhältnismäßig gute Ergebnisse erzielt werden, wenn S₀/S_H im Bereich von 1/4 bis 4 liegt. Wenn S₀/S_H 1/10 oder darunter bzw. 10 oder darüber ist, werden die Tintentröpfchen nur in unstabilem bzw. ungleichmäßigem Zustand oder kaum ausgestoßen.

Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Aufzeichnungskopf beschrieben, das eine Aufzeichnung mit sparsamem Energieaufwand ermöglicht und bei dem ein Ablenken bzw. Vorspritzen oder Abtropfen der Tinte verhindert ist.

In einem Aufzeichnungskopf- Bereich steht Tinte unter einem Druck, so daß sie einen Meniskus an einer Stelle bildet, die von einer Ausstoßdüsenöffnung weg zum Inneren des Kopfs hin um eine bestimmte Strecke entfernt ist. Die zwischen der Düsenöffnung und der von der Düsenöffnung um die Strecke entfernten Stelle gebildete Fläche wird nachstehend als Stegbereich bezeichnet, der einer Wasserabstoß-Behandlung oder -Beschichtung, wenn die Tinte Wasser als Hauptlösungmsittel enthält, oder einer Ölabstoß-Behandlung oder -Beschichtung unterzogen wird, wenn die Tinte verschiedenerlei organische Verbindungen als Hauptösungsmittel enthält. Der Druck kann entweder mittels einer Vorrichtung wie einer Pumpe oder dgl. oder durch die Schwerkraft der Tinte selbst aufgebracht werden. Eine Wärmeerzeugungseinrichtung wird in einem Bereich ausgebildet der vorzugsweise nahe an dem Stegbereich liegt. Wenn nun ein elektrisches Signal an das Heizelement angelegt wird, erfährt die Tinte an dem Beriech der Wärmeerzeugungseinrichtung eine plötzliche Druckänderung, die den Meniskus zerstört, wodurch die Tinte ausgestoßen wird. Dabei wird die Tinte nicht "verspritzt", sondern in Form gesonderter Tröpfchen ausgestoßen, was auf das Vorhandensein des Stegbereichs mit ausreichender Länge zurückzuführen ist. Die auf diese Weise ausgestoßenen Tintentröpfchen werden auf ein Aufzeichnungsmaterial aufgebracht, wodurch die Aufzeichnung herbeigeführt wird.

Bei einer Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels ist an einem Teil des Außenumfangs oder an dem ganzen Außenumfang eines zylindrischen Materials aus Glas oder einem keramischen Werkstoff eine Wärmeerzeugungseinrichtung geformt. Der Abschnitt ist aus einem Heizwiderstand, Elektroden, einem Schutzfilm und einer Oxidationsschutzschicht gebildet. Ein Stegbereich und eine Ausstoßdüse werden mit einer Behandlungs- bzw. Vergütungs- Material-Schicht bedeckt, die durch Wasserabstoß- oder Ölabstoß-Beschichtung geformt wird. Die Tinte wird unter Druck in das Zylindermaterial bzw. den Zylinder so eingefüllt, daß sie mit der Schicht in Berührung kommt und einen Meniskus bildet. Wenn an die Elektroden ein elektrisches Signal angelegt wird, erfolgt in der Wärmeerzeugungseinrichtung eine Wärmeerzeugung in der Weise, daß plötzlich Bläschen in der Tinte geformt werden, die in einer Flüssigkeitskammer mit einer Fläche in Berührung ist, an der die Wärmeerzeugungseinrichtung ausgebildet ist. Der sich ergebende Druckvorgang läßt den Ausstoß der Tinte in Form von Tröpfchen zu. Die Tintentröpfchen werden nach vorne zu ausgestoßen und zur Fertigstellung der Aufzeichnung auf ein Aufzeichnungsmaterial aufgebracht.

Gemäß der vorstehenden Erläuterung wird der die Ausstoßdüse enthaltende Flüssigkeitskammer-Bereich, nämlich insbesondere der Stegbereich und die Düse einer Wasserabstoß- oder Ölabstoß-Behandlung unterzogen, wodurch es möglich ist, die Energie für den Ausstoß der Tintentröpfchen zu verringern und einen Aufzeichnungsvorgang mit hoher Geschwindgikeit zu erzielen. Ferner wird die Tinte in Form gesonderter Tröpfchen ausgestoßen, ohne daß ein "Verspritzen" oder "Abtropfen" auftritt; dadurch ist eine gute Aufzeichnung ohne Schleierbildung bzw. Verschmierung erzielbar.

Die Wasserabstoß- oder Ölabstoß-Beschichtung erfolgt durch Eintauchen des schon hergestellten Aufzeichnungskopfs in eine Behandlungs- bzw. Vergütungs-Flüssigkeit, durch Aufsprühen einer flüssigen Dispersion von Teflon auf den Kopf oder durch ein ähnliches Verfahren. Bei dem Eintauchverfahren wird im Falle der wasserabstoßenden Beschichtung eine Lösung eines Siliconharzes in Toluol verwendet, während im Falle der ölabstoßenden Beschichtung eine wäßrige Lösung von Gummiarabicum und Phosphorsäure verwendet wird.

Claims

1. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit
einem Tintenbehälter zur Aufnahme eines Tintenvorrats,
einer Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinte,
einem mit dem Tintenbehälter und der Ausstoßöffnung in Verbindung stehenden Tintenpfad,
einer Wärmeerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Wärmeenergie für die Herbeiführung eines wärmebedingten Zustandswechsels der Tinte, und
eine Vorheizeinrichtung zum Erzeugen von Wärmeenergie für eine Vorerwärmung der Tinte,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärmeerzeugungseinrichtung als ein elektrisch ansteuerbarer Heizwiderstand (111) oder ein bestrahlbarer Wandler ausgebildet ist, und
die Vorheizeinrichtung (116, 137) derart angeordnet ist, daß die jeweils im Tintenpfad befindliche Tinte aufheizbar ist.

2. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Heizwiderstand zur Erzeugung von Wärmeenergie für die Herbeiführung eines wärmebedingten Zustandswechsels der Tinte eine Wärmeerzeugungs- Widerstandsschicht und elektrisch mit der Wärmeerzeugungs- Widerstandsschicht verbundene Elektroden aufweist.

3. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Wärmeerzeugungs- Widerstandsschicht und der Tinte nicht größer als 100 µm ist.

4. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Wärmeerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Wärmeenergie für die Herbeiführung eines wärmebedingten Zustandswechsels der Tinte und der Tinte nicht mehr als 60 µm und vorzugsweise nicht mehr als 10 µm beträgt.

5. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Heizwiderstand zur Erzeugung von Wärmeenergie für die Herbeiführung eines wärmebedingten Zustandswechsels der Tinte und/oder die Vorheizeinrichtung eine Schutzschicht aufweist.

6. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorheizeinrichtung (116, 137) ein Heizelement umfaßt, das den Tintenpfad zumindest teilweise umgibt.

7. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorheizeinrichtung an der Außenfläche des Tintenpfads angeordnet ist.

8. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorheizeinrichtung (116) in dem Tintenpfad angeordnet ist.

9. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorheizeinrichtung (116) in die Tinte im Tintenpfad eingetaucht ist.

10. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Öffnungsfläche der Ausstoßöffnung zur inneren Querschnittsfläche des Tintenpfads senkrecht zur Tinten-Fließrichtung in dem Teilbereich, an dem die Wärmeerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Wärmeenergie für die Herbeiführung einens wärmebedingten Zustandswechsels der Tinte jeweils angebracht ist, im Bereich von 1/10 bis 10/1 liegt.

11. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen der Ausstoßöffnung und dem Bereich, an dem die Wärmeerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Wärmeenergie für die Herbeiführung eines wärmebedingten Zustandswechsels der Tinte jeweils angeordnet ist, liegender Teilbereich der Tintenpfad-Wandung einer wasser- oder ölabstoßenden Behandlung unterzogen ist.