DE69733980T2

DE69733980T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausstossen von Flüssigkeit

Info

Publication number: DE69733980T2
Application number: DE69733980T
Authority: DE
Inventors: Yoshie Minamiazumi-gun Asakawa; Takeshi Ohta-ku Okazaki; Toshio Ohta-ku Kashino; Kouichi Ohta-ku Omata; Aya Ohta-ku Yoshihira; Kiyomitsu Ohta-ku Kudo; Masao Ohta-ku Kato; Hitoshi Ohta-ku Tsuboi; Hiroshi Ohta-ku Tajika
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2017-06-07
Also published as: CN1092109C; CN1172012A; AU2480497A; US6252616B1; CA2207236C; DE69733980D1; US6582065B1; ES2243969T3; EP0811490A3; EP0811490A2; EP0811490B1; CA2207236A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausstoß von Flüssigkeit unter Verwendung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes, wobei die Flüssigkeit durch Blasenerzeugung mittels Zufuhr thermischer Energie zur Flüssigkeit ausgestoßen wird.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar bei einer Einrichtung, wie einem Drucker, einem Kopierer, einem Faxgerät mit einem Übertragungssystem, einem Wortprozessor mit einem Druckerabschnitt oder dergleichen und bei einer Industrieaufzeichnungseinrichtung, die mit einer Verarbeitungseinrichtung oder mit verschiedenen Verarbeitungseinrichtungen verbunden ist, wobei eine Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmaterial, wie Papier, Garn, Fasern, Textilien, Leder, Metall, Plastikharzmaterial, Glas, Holz, Keramik und so weiter, bewirkt wird.
In dieser Beschreibung bedeutet "Aufzeichnung" nicht nur das Erzeugen eines Bildes aus Buchstaben, Figuren oder dergleichen mit spezieller Bedeutung, sondern umfaßt auch ein Bild eines Musters, das keine spezielle Bedeutung hat.
Ein Verfahren zur Tintenstrahlaufzeichnung des sogenannten Blasenstrahltyps ist bekannt, bei dem eine plötzliche Zustandsänderung zu einer plötzlichen Volumenänderung (Blasenerzeugung) führt, die durch Energiezufuhr verursacht wird, wie beispielsweise Wärmezufuhr in die Tinte, um diese so aus der Ausstoßöffnung durch die Kraft auszustoßen, die aus der Zustandsänderung resultiert, durch die die Tinte ausgestoßen und auf das Aufzeichnungsmaterial aufgetragen wird, um eine Bilderzeugung zu schaffen. Wie im US-Patent Nummer 4 723 129 offenbart, enthält eine Aufzeichnungseinrichtung, die das Blasenstrahlaufzeichnungsverfahren anwendet, einen Ausstoßöffnung zum Tintenausstoß, einen Tintenfließweg in Flüssigkeitskommunikation mit der Ausstoßöffnung und einen elektrothermischen Umsetzer als Energieerzeugungsmittel, der im Tintenfließweg angeordnet ist.
Mit einem derartigen Aufzeichnungsverfahren ist es vorteilhaft, daß ein hochqualitatives Bild in hoher Geschwindigkeit und bei geringer Geräuschentwicklung aufgezeichnet werden kann, und eine Vielzahl derartiger Ausstoßöffnungen kann in hoher Dichte angeordnet werden, und folglich kann ein kleingebautes Gerät bereitgestellt werden, das mit hoher Auflösung arbeitet, und Farbbilder können leicht erzeugt werden. Das Blasenstrahlaufzeichnungsverfahren ist daher weit verbreitet bei Druckern, Kopierern, Faxgeräten und anderen Büroeinrichtungen sowie bei Industriesystemen, wie Textildruckeineinrichtungen und dergleichen.
Mit dem Anwachsen des Bedarfs nach Geräten der Blasenstrahltechnik sind kürzlich verschiedene Forderungen aufgekommen.
Beispielsweise wird eine Verbesserung der Energieeffizienz gefordert. Um dieser Forderung zu genügen, wird die Optimierung des Wärmeerzeugungselements, wie das Justieren der Dicke des Schutzfilms, untersucht. Dieses Verfahren ist in sofern effektiv, als eine Ausbreitungseffizienz der erzeugten Wärme zur Flüssigkeit verbessert wird.
Um eine hohe Bildqualität zu ermöglichen, sind Ansteuerbedingungen vorgeschlagen worden, durch die die Tintenausstoßgeschwindigkeit erhöht und/oder die Blasenerzeugung stabilisiert wird, um einem besseren Tintenausstoß gerecht zu werden. Vom Standpunkt der Geschwindigkeitserhöhung als ein anderes Beispiel sind verbesserte Flüssigkeitsdurchgangskonfigurationen vorgeschlagen worden, durch die die Flüssigkeitsfüllungsgeschwindigkeit (Nachfüllgeschwindigkeit) in den Flüssigkeitsweg erhöht wird.
Die japanisches offengelegte Patentanmeldung Nummer SHO-63-199972 oder dergleichen offenbart eine Flüssigkeitsdurchgangsstruktur, wie sie in 45 gezeigt ist unter (a), (b). Die Erfindung der Flüssigkeitsdurchgangsstruktur und des Kopfherstellverfahrens, das öffentlich bekannt gegeben wurde, ist insbesondere auf die rückwärtige Flüssigkeit gerichtet, die gemäß der Blasenerzeugung entsteht (der Druck breitet sich von der Ausstoßöffnung weg, nämlich hin zur Flüssigkeitskammer 12). Die Rückwelle ist als Energieverlust bekannt, da sie sich nicht in Ausstoßrichtung ausbreitet.
61(a) und (b) offenbart ein Rohr 10, das von der Erzeugungszone der Blase beabstandet ist, die durch das Wärmeerzeugungselement 2 in einer Richtung weg von der Ausstoßöffnung 11 erzeugt wird.
In 61(b) ist dieses Rohr 10 so aus einer Platte hergestellt, daß es eine Anfangslage hat, bei der eine Verriegelung gegeben ist, so als würde es an der Decke des Fließweges 3 stecken und nach unten in den Fließweg 3 abgelenkt wird, nachdem die Blase erzeugt ist. Somit wird der Energieverlust unterdrückt durch Steuern eines Teils der rückwärts gerichteten Welle durch das Rohr 10.
Wenn jedoch mit dieser Struktur die Zeit berücksichtigt wird, bei der die Blase im Flüssigkeitsweg 3 mit der auszustoßenden Flüssigkeit erzeugt wird, dann ist das Unterdrücken eines Teils der Rückwärtswelle durch das Rohr 10 nicht wünschenswert.
Die Rückwärtswelle an sich trägt nicht zum Ausstoß bei. Zu der Zeit, zu der die Rückwärtswelle im Fließweg 3 erzeugt wird, hat der Druck, der direkt zum Ausstoß beiträgt, bereits die auszustoßende Flüssigkeit aus dem Fließweg 3 entlassen, wie in 61(a) gezeigt. Selbst wenn die Rückwärtswelle unterdrückt ist, wird der Ausstoß daher nicht signifikant beeinflußt, sogar noch weniger, wenn nur ein Teil davon unterdrückt ist.
Beim Blasenstrahlaufzeichnungsverfahren wird andererseits die Wärme mit dem Heizelement wiederholt, das mit der Tinten in Verbindung steht, und folglich wird auf der Oberfläche des Heizelements ein verbranntes Material aufgrund des verbrannten Auftrags der Tinte abgelagert. Die Menge des Auftrags hängt jedoch weitestgehend ab von den Tintenmaterialien. Wenn dies auftritt, wird der Tintenausstoß instabil. Selbst wenn die auzustoßende Flüssigkeit durch die etwas verschlechtert wird oder nicht hinreichend in eine Blase gebildet wird, erfolgt der erwünschte Ausstoß der Flüssigkeit ohne Verschlechterung der Flüssigkeit.
Aus diesem Gesichtspunkt offenbaren die japanische offengelegte Patentanmeldung Nummer SHO-61-69467, die japanische offengelegte Patentanmeldung Nummer SHO-55-81172 und das U.S. Patent Nummer 4 480 259, daß unterschiedliche Flüssigkeiten für die Flüssigkeitserzeugung der Blase durch Wärme (Blasenerzeugungsflüssigkeit) und für die auszustoßende Flüssigkeit (Ausstoßflüssigkeit) verwendet werden. In diesen Veröffentlichungen werden die Tinte als Ausstoßflüssigkeit und die Blasenerzeugungsflüssigkeit vollständig durch einen flexiblen Film aus Silikongummi oder dergleichen voneinander getrennt, um so den direkten Kontakt der Ausstoßflüssigkeit mit dem Wärmeerzeugungselement zu vermeiden, während sich der Druck, der aus der Blasenerzeugung der Blasenerzeugungsflüssigkeit resultiert, zur Ausstoßflüssigkeit durch Deformieren des flexiblen Films ausbreitet. Die Vermeidung des Auftragens von Material auf die Oberfläche des Wärmeerzeugungselements und des Anstiegs der Auswahlbreite der Ausstoßflüssigkeit werden durch eine derartige Struktur erreicht.
Mit dieser Struktur, bei der die Ausstoßflüssigkeit und die Blasenerzeugungsflüssigkeit vollständig voneinander getrennt sind, breitet sich jedoch der Druck der Blasenerzeugung zur Ausstoßflüssigkeit durch die Deformierung durch Ausdehnung-Zusammenziehung des flexiblen Films aus, und folglich wird der Druck durch den flexiblen Film ziemlich hochgradig absorbiert. Darüber hinaus ist die Deformierung des flexiblen Films nicht so groß, und folglich sind die Energienutzungseffizienz und die Ausstoßkraft verschlechtert, obwohl eine gewisse Wirkung durch die Vorkehrung zwischen Ausstoßflüssigkeit und Blasenerzeugungsflüssigkeit vorhanden ist.
Weiterhin hat man herausgefunden, daß vorzugsweise die Wärmeerzeugungszone zur Blasenbildung berücksichtigt werden sollte, beispielsweise die Strukturalelemente, wie ein Bewegungsglied oder ein Flüssigkeitsfließweg, der durch das Wachsen des Blasenstroms nach unten in der Mittellinie beeinflußt wird, die durch die Mitte der Fläche des elektrothermischen Umsetzers fließt, in Hinsicht auf die Fließrichtung der Flüssigkeit stromabwärts von der Mitte zur Fläche in der Oberfläche, die zur Blasenerzeugung beeinflußt wird.
Hinsichtlich derartiger Technik hat der Anmelder dieser Anmeldung die japanische offengelegte Patentanmeldung Nummer Hei-7-4109 niedergelegt.
Druckköpfe, die Einwegrohre enthalten, sind im Dokument US-A-5278585 offenbart, wobei eine flexible Klappe in eine Offenlage durch die sich ausdehnende Blase gebogen wird, und im Dokument EP-A-0436047, welches eine Art Ventil offenbart, das auch zur Rückflußsperre ausgelegt ist.
Das Dokument EP-A-0630752 beschreibt ein Verfahren und ein Gerät zur Tintenstrahlaufzeichnung, bei dem die Wärmeerzeugungselemente von einem Ansteuerimpuls mit einem Vorimpuls und einem Hauptausstoßimpuls angesteuert sind, der vom Vorimpuls um ein Intervall getrennt ist, wobei die Breite des Vorimpulses, die Breite des Hauptausstoßimpulses und die Breite des Intervalls Steuerparameter bilden.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist ein Verfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeit, mit den Verfahrensschritten:
Bereitstellen eines Flüssigkeitsausstoßkopfes mit einem Flüssigkeitsfließweg, der einen Ausstoßauslaß enthält, um Flüssigkeit auszustoßen, und mit einem Wärmeerzeugungselement, um eine Blase in der Flüssigkeit zu erzeugen, wobei eine Innenoberfläche des stromaufwärtsführenden Flüssigkeitsweges vom Wärmeerzeugungselement im wesentlichen bündig oder stufenlos fortgesetzt mit dem Wärmeerzeugungselement verläuft;
Anlegen eines Ansteuerimpulses an das Wärmeerzeugungselement, der unterteilt ist in einen ersten Impuls (P1) und einen nachfolgenden zweiten Impuls (P3) mit einem Zeitintervall (P2) dazwischen, wobei der erste Impuls die Flüssigkeit in einem Ausmaß vorwärmt, das zum Flüssigkeitsausstoß durch den Ausstoßauslaß nicht ausreicht, und der zweite Impuls die Flüssigkeit soweit erwärmt, daß die Blase erzeugt wird, wodurch der Flüssigkeitsausstoß durch den Ausstoßauslaß erfolgt; und
Steuern der Flüssigkeitsmenge durch Ändern der Breite des ersten Impulses oder/und der Dauer des Zeitintervalls zwischen dem ersten und dem zweiten Impuls und durch die Breite des zweiten Impulses,
gekennzeichnet durch
Vorsehen eines Bewegungsgliedes im Flüssigkeitsfließweg an einer vom Wärmeerzeugungselement entfernten Position, wobei ein freies Ende des Bewegungsgliedes zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbar ist, die vom Wärmeerzeugungselement weiter entfernt ist als die erste Position, als Reaktion auf durch Blasenerzeugung entstehenden Druck in einer Blasenerzeugungszone, die sich zwischen dem Bewegungsglied und dem Wärmeerzeugungselement befindet; und
Anliefern von Flüssigkeit an den Ausstoßauslaß aus einer stromaufwärtsführenden Zone auf der Seite des Bewegungsgliedes fern von der Blasenerzeugungszone.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist eine Vorrichtung zum Ausstoßen von Flüssigkeit, mit:
einem Flüssigkeitsausstoßkopf mit einem Flüssigkeitsfließweg, der einen Ausstoßauslaß enthält, um Flüssigkeit auszustoßen, und ein Wärmeerzeugungselement, um eine Blase in der Flüssigkeit zu erzeugen, wobei eine Innenoberfläche des stromaufwärtsführenden Flüssigkeitsweges vom Wärmeerzeugungselement im wesentlichen bündig oder stufenlos fortgesetzt mit dem Wärmeerzeugungselement verläuft;
einem Ansteuermittel zum Anlegen eines Ansteuerimpulses an das Wärmeerzeugungselement, der unterteilt ist in einen ersten Impuls (P1) und einen nachfolgenden zweiten Impuls (P3) mit einem Zeitintervall (P2) dazwischen, wobei der erste Impuls die Flüssigkeit in einem Ausmaß vorwärmt, das zum Flüssigkeitsausstoß durch den Ausstoßauslaß nicht ausreicht, und der zweite Impuls die Flüssigkeit soweit erwärmt, daß die Blase erzeugt wird, wodurch der Flüssigkeitsausstoß durch den Ausstoßauslaß erfolgt; und mit
einem Steuermittel zum Steuern der Flüssigkeitsmenge durch Ändern der Breite des ersten Impulses oder/und der Dauer des Zeitintervalls zwischen dem ersten und dem zweiten Impuls und durch die Breite des zweiten Impulses,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Flüssigkeitsausstoßkopf des weiteren ein Bewegungsglied im Flüssigkeitsfließweg an einer vom Wärmeerzeugungselement entfernten Position enthält, wobei ein freies Ende des Bewegungsgliedes zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbar ist, die vom Wärmeerzeugungselement weiter entfernt ist als die erste Position, als Reaktion auf durch Blasenerzeugung entstehenden Druck in einer Blasenerzeugungszone, die sich zwischen dem Bewegungsglied und dem Wärmeerzeugungselement befindet; und
daß der Flüssigkeitsfließweg eingerichtet ist zur Flüssigkeitslieferung an den Ausstoßauslaß aus einer stromaufwärtsführenden Zone auf der Seite des Bewegungsgliedes fern von der Blasenerzeugungszone.
In dieser Beschreibung sind die Begriffe "stromaufwärts" und "stromabwärts" in Hinsicht auf den allgemeinen Flüssigkeitslauf aus einer Flüssigkeitslieferquelle zur Ausstoßöffnung durch die Blasenerzeugung festgelegt (bewegliches Glied).
Hinsichtlich der Blase an sich ist "stromabwärts" festgelegt als hin zur Seite der Ausstoßöffnung der Blase, der direkt dem Ausstoß des Flüssigkeitströpfchens dient. Genauer gesagt, allgemein bedeutet dies einen Abwärtsstrom von der Mitte der Blase in Hinsicht auf die Richtung des allgemeinen Flüssigkeitslaufs oder einen Abwärtsstrom von der Mitte der Fläche des Wärmeerzeugungselements in Hinsicht auf selbiges.
In dieser Beschreibung bedeutet "im wesentlichen versiegelt" einen Versiegelungszustand in einem solchen Grad, bei dem beim Anwachsen der Blase diese nicht durch einen Spalt (Schlitz) um das bewegliche Glied entweicht, bevor die Bewegung des beweglichen Gliedes erfolgt ist.
In dieser Beschreibung kann "Trennwand" eine Wand bedeuten (die ein Bewegungsglied enthalten kann), die die Zone in direkter Fließverbindung mit der Ausstoßöffnung aus der Blasenerzeugungszone trennt, und bedeutet insbesondere eine Wand, die den Fließweg einschließlich der Blasenerzeugungszone vom Flüssigkeitsfließweg in direkter Flüssigkeitsverbindung mit der Ausstoßöffnung enthält, womit eine Mischung der Flüssigkeiten in den Flüssigkeitswegen vermieden wird.
Diese und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung deutlich.
33 Der Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß 9 ist kein Ausführungsbeispiel der Erfindung, sondern lediglich ein Beispiel für einen weiteren Flüssigkeitsausstoßkopf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein erstes Beispiel eines Flüssigkeitsausstoßkopfes zeigt;
2 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht eines ersten Beispiels eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
3 ist eine schematische Ansicht, die die Druckausbreitung von einer Blase in einem herkömmlichen Kopf zeigt;
4 ist eine schematische Ansicht, die die Druckausbreitung von einer Blase im ersten Beispiel eines Kopfes zeigt;
5 ist eine schematische Ansicht, die den Flüssigkeitsfluß im ersten Beispiel eines Kopfes zeigt;
6 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht eines zweiten Beispiels eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
7 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht eines dritten Beispiels eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
8 ist eine Querschnittsansicht eines vierten Beispiels von einem Flüssigkeitsausstoßkopf;
9 ist eine schematische Querschnittsansicht eines fünften Beispiels eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
10 ist eine Querschnittsansicht eines sechsten Beispiels eines Flüssigkeitsausstoßkopfes (Zwei-Fließweg-Typ);
11 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht eines sechsten Beispiels eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
12 veranschaulicht eine Operation eines Bewegungsgliedes in einem sechsten Beispiel eines Flüssigkeitsausstoßkopfes dar;
13 stellt Strukturen eines Bewegungsgliedes und eines ersten Flüssigkeitsfließwegs eines Flüssigkeitsausstoßkopfes dar;
14 stellt eine Struktur eines Bewegungsgliedes und eines Flüssigkeitsfließwegs eines Flüssigkeitsausstoßkopfes dar;
15 stellt eine weitere Konfiguration eines Bewegungsgliedes vom Flüssigkeitsausstoßkopf dar;
16 zeigt eine Beziehung zwischen einem Wärmeerzeugungselementbereich und einer Tintenausstoßmenge eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
17 zeigt eine Lagebeziehung zwischen einem Bewegungsglied und einem Wärmeerzeugungselement eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
18 zeigt eine Beziehung zwischen einem Abstand zwischen einer Kante eines Wärmeerzeugungselements und einem Drehpunkt und einem Versatz des beweglichen Gliedes in einem Flüssigkeitsausstoßkopf;
19 stellt eine Lagebeziehung zwischen dem Wärmeerzeugungselement und dem beweglichen Glied in einem Flüssigkeitsausstoßkopf dar;
20 ist ein Längsquerschnitt eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
21 ist eine schematische Ansicht einer Konfiguration eines Ansteuerimpulses in einem Flüssigkeitsausstoßkopf;
22 ist eine Querschnittsansicht, die einen Lieferdurchgang in einem Flüssigkeitsausstoßkopf darstellt;
23 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
24 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das ein Herstellverfahren eines Flüssigkeitsausstoßkopfes darstellt;
25 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das ein Herstellverfahren eines Flüssigkeitsausstoßkopfes darstellt;
26 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das ein Herstellverfahren eines Flüssigkeitsausstoßkopfes darstellt;
27 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche;
28 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Flüssigkeitsausstoß;
29 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Flüssigkeitsausstoß;
30 stellt eine Systemstruktur einer Vorrichtung zum Flüssigkeitsausstoß dar;
31 ist eine schematische Ansicht eines Kopfsatzes;
32 ist eine Darstellung einer Flüssigkeitslaufdurchgangsstruktur eines herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopfes;
33 zeigt einen Ansteuerimpuls für einen Flüssigkeitsausstoßkopf, der mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
34 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Ausstoßmenge eines Flüssigkeitsausstoßkopfes und einer Impulsbreite zeigt;
35 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Ausstoßmenge eines Flüssigkeitsausstoßkopfes und einer Kopftemperatur zeigt;
36 zeigt ein spezielles Beispiel eines Ansteuerimpulses für einen Flüssigkeitsausstoßkopf;
37 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Hauptteils von einer Vorrichtung zum Flüssigkeitsausstoß zeigt;
38 ist ein Zeitdiagramm eines jeden Signals in der Struktur gemäß 37;
39 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel von einem Hauptteil einer Vorrichtung zum Flüssigkeitsausstoß zeigt;
40 ist ein Zeitdiagramm für jedes Signal in der in 39 gezeigten Struktur;
41 ist ein Ablaufdiagramm von Verarbeitungsschritten für die in 39 gezeigte Struktur;
42 ist eine Impulswellenform eines weiteren Beispiels eines Ansteuerimpulses eines Flüssigkeitsausstoßkopfes;
43(a) ist eine Darstellung eines Flüssigkeitsausstoßzustands, wenn eine Impulswellenform 1 in 42 das Wärmeerzeugungselement beaufschlagt, und (b) ist eine Darstellung eines Flüssigkeitsausstoßzustands, wenn eine Impulswellenform 1' in 42 das Wärmeerzeugungselement beaufschlagt;
44 ist eine Darstellung einer Beziehung zwischen einer Intervallzeit eines Ansteuerimpulses und einer Ausstoßmenge im Flüssigkeitsausstoßkopf, womit die vorliegende Erfindung verkörpert ist;
45 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils zur Veranschaulichung einer Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) vom Typ 1;
46 ist eine Darstellung einer Temperaturverteilung entlang einer Z-Achse in 45;
47 ist eine Darstellung einer Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) vom Typ 1;
48 ist eine Darstellung einer Beziehung zwischen Temperatur und Flüssigkeitsviskosität;
49 ist eine Darstellung einer Beziehung zwischen Ausstoßmenge und Oberflächenspannung der Flüssigkeit;
50 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils zur Darstellung einer Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) vom Typ 2;
51 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hauptteil zur Darstellung einer Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) vom Typ 3 zeigt;
52 ist eine Darstellung einer Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) vom Typ 3;
53 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils eines Kopfes zum Darstellung der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) vom Typ 4;
54 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils eines weiteren Kopfes zur Darstellung der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) vom Typ 4;
55 ist eine Darstellung einer Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) vom Typ 4;
56 ist eine Darstellung eines Ergebnisses gemäß der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) vom Typ 4;
57 ist eine perspektivische Ansicht einer eingebauten Einrichtung der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) vom Typ 4;
58 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Tintenstrahlkopfes;
59 ist ein Diagramm der Änderung bei der Ausstoßmenge, wenn eine Vorimpulsmodulation unter Verwendung eines Doppelimpulses Verwendung findet, verglichen mit einem herkömmlichen Kopf;
60 ist ein gleiches Diagramm, das eine Änderung der Ausstoßmenge zeigt, wenn die Restdauer im Doppelimpuls moduliert wird;
61 zeigt schematisch eine Wellenform des Doppelimpulses;
62 ist ein Blockdiagramm einer Struktur zur Bitkorrektur unter Verwendung einer Impulsbreitenmodulation für einen Vorheizimpuls; und
63 ist ein Schaltbild einer Einzelheiten einer Vorheizauswahlschaltung und einer Treiberschaltung gemäß 62.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
In diesem Ausstoßsystem werden Ausstoßleistung und Ausstoßeffizienz verbessert durch Steuern der Ausbreitungsrichtung des Drucks, den die Blase zum Ausstoß der Flüssigkeit, sowie der Wachstumsrichtung der Blase.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Flüssigkeitsausstoßkopfes entlang einem Flüssigkeitsfließweg, und 2 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht des Flüssigkeitsausstoßkopfes.
Der Flüssigkeitsausstoßkopf von diesem Beispiel verfügt über ein Kopferzeugungselement 2 (ein Wärmeerzeugungswiderstand von 40 μm × 105 μm in diesem Ausführungsbeispiel) als Ausstoßenergieerzeugungselement zum Liefern thermischer Energie an die Flüssigkeit zum Ausstoß dieser, über ein Elementsubstrat 1, auf dem das Wärmeerzeugungselement 2 vorgesehen ist, und über einen Flüssigkeitsfließweg 10, der über dem Elementsubstrat entsprechend dem Wärmeerzeugungselement 2 gebildet ist. Der Flüssigkeitsfließweg 10 kommuniziert flüssig mit einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 zum Liefern der Flüssigkeit an eine Vielzahl derartiger Flüssigkeitsfließwege 10, die in Flüssigkeitsverbindung mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen 18 stehen.
Über dem Elementsubstrat im Flüssigkeitsfließweg 10 ist ein bewegliches Glied oder eine bewegliche Platte 31 in der Form eines Auslegers aus elastischem Material, wie Metall, vorgesehen in Gegenüberstellung zum Heizerzeugungselement 2. Ein Ende des Bewegungsgliedes ist mit einem Fundament (Stützglied) 34 oder dergleichen befestigt, bereitgestellt durch Mustern lichtempfindlichen Harzmaterials auf der Wand des Flüssigkeitsfließwegs 10 oder dem Elementsubstrat 1. Durch diese Struktur wird das Bewegungsglied gestützt, und ein Drehpunkt ist gechaffen.
Das bewegliche Glied 31 ist so positioniert, daß dessen Drehpunktabschnitt (Drehpunktabschnitt mit befestigtem Ende) 33 in einer Stromabwärtsseite in Hinsicht auf den allgemeinen Fluß der Flüssigkeit aus der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 hin zum Ausstoßauslaß 18 durch das bewegliche Glied 31 verursacht wird vom Ausstoßabschnitt, und daß es ein freies Ende (Freiendabschnitt) 32 in Stromabwärtsseite des Drehpunkts 33 hat. Das Bewegungsglied 31 steht dem Wärmeerzeugungselement 2 in einem Abstand von ungefähr 15 μm gegenüber, damit es das Heizerzeugungselement 2 überdeckt. Eine Blasenerzeugungszone ist gebildet zwischen dem Wärmeerzeugungselement und dem beweglichen Glied. Die Art, Konfiguration oder Lage des Heizungserzeugungsglied oder des Bewegungsglied ist nicht auf die beschriebene beschränkt, sondern kann geändert werden, sofern das Wachsen der Blase und die Druckausbreitung steuerbar sind. Zum Zwecke des besseren Verständnisses vom Fluß der Flüssigkeit, die nachstehend zu beschreiben ist, ist der Flüssigkeitsweg 10 vom beweglichen Glied 31 in einen ersten Flüssigkeitsfließweg 14 unterteilt, der direkt in Verbindung mit dem Ausstoßauslaß 18 steht, und in einen zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 mit der Blasenerzeugungszone 11 und dem Flüssigkeitslieferport 12.
Indem die Wärmeerzeugung des Wärmeerzeugungselements 2 verursacht wird, wird die Wärme der Flüssigkeit in der Blasenerzeugungszone 11 zwischen dem Bewegungsglied 31 und dem Wärmeerzeugungselement 2 zugeführt, wodurch eine Blase durch das Filmsiedephänomen entsteht, wie es im US-Patent Nr. 4 723 129 offenbart ist. Die Blase und der Druck, verursacht durch die Erzeugung der Blase, wirkt hauptsächlich auf den Bewegungsglied, so daß das Bewegungsglied 31 sich bewegt oder versetzt wird zum weit geöffneten Ausstoßauslaßseite über den Drehpunkt 33, wie in 1 gezeigt (b) und (c) oder in 2. Durch den Versatz des Bewegungsgliedes 31 oder den Zustand nach dem Versetzen ist die Druckausbreitung, verursacht durch die Blasenerzeugung und das Wachsen der Blase an sich zum Ausstoßauslaß gerichtet.
Eines der wichtigen Prinzipien dieses Beispiels besteht darin, daß das Bewegungsglied, das der Blase gegenübersteht, von der normalen ersten Position zur versetzten zweiten Position auf der Grundlage des Drucks der Blasenerzeugung oder der Blase an sich versetzt ist, und der Versatz oder das versetzte bewegliche Glied 31 ist effektiv, den Druck, der durch die Erzeugung der Blase und/oder das Wachsen der Blase an sich entsteht, hin zum Ausstoßauslaß 18 zu richten (Stromabwärtsseite).
Eine detailliertere Beschreibung wird unter Vergleich zwischen der herkömmlichen Flüssigkeitsfließdurchgangsstruktur nicht unter Verwendung des beweglichen Gliedes erfolgen (3) und dem vorliegenden Beispiel (4). Die Richtung der Ausbreitung des Drucks hin zum Ausstoßauslaß ist mit V_A aufgezeigt, und die Ausbreitungsrichtung des Drucks hin zur Stromaufwärtsseite ist mit V_B aufgezeigt.
In einem herkömmlichen Kopf, wie er in 3 gezeigt ist, gibt es keinerlei Strukturalelement, das zum Regulieren der Ausbreitungsrichtung vom Druck wirksam ist, den das Erzeugen der Blase 40 verursacht. Die Richtung der Druckausbreitung geschieht in der normalen zur Oberfläche der Blase, wie mit V1–V8 aufgezeigt, und ist folglich weitestgehend in den Durchgang gerichtet. Unter diesen Richtungen haben jene der Druckausbreitung aus dem Halbabschnitt der Blase, die enger am Ausstoßauslaß (V1–V4) liegt, die Druckkomponenten in Richtung V_A, die am wirksamsten für den Flüssigkeitsausstoß ist. Dieser Abschnitt ist wichtig, da er direkt zur Flüssigkeitsausstoßeffizienz beiträgt, zum Flüssigkeitsausstoßdruck und zur Ausstoßgeschwindigkeit. Die Komponente V1 ist am nächsten zur Richtung V_A, die weiterhin die Ausstoßrichtung ist, und folglich ist dies am effektivsten, und V4 hat eine relativ geringe Komponente in Richtung V_A.
Im Falle des vorliegenden Beispiels, das in 4 gezeigt ist, ist das Bewegungsglied 31 andererseits effektiv, die Druckausbreitungsrichtungen V1–V4 der Blase in Stromabwärtsrichtung (Ausstoßauslaßseite) zu richten, die andernfalls in verschiedene Richtungen wirkt. Die Druckausbreitungen der Blase 40 sind konzentriert, so daß der Druck der Blase 40 direkt und effizient zum Ausstoß beiträgt.
Die Wachstumsrichtung an sich der Blase ist stromabwärts gerichtet, wie die Druckausbreitungsrichtungen V1–V4 und wachsen mehr in die Stromabwärtsseite als in die Stromaufwärtsseite. Die Wachstumsrichtung an sich von der Blase wird somit vom Bewegungsglied gesteuert, und die Druckausbreitungsrichtung von der Blase wird dadurch gesteuert, so daß die Ausstoßeffizienz, die Ausstoßkraft und die Ausstoßgeschwindigkeit oder dergleichen fundamental verbessert werden.
Nachstehend anhand 1 beschrieben ist die Ausstoßoperation des Flüssigkeitsausstoßkopfes in diesem Beispiel.
1(a) zeigt einen Zustand, bevor die Energie, wie elektrische Energie, das Heizerzeugungselement 2 beaufschlagt, und folglich ist noch keine Wärme erzeugt worden. Angemerkt sei, daß das Bewegungsglied 31 so positioniert ist, daß es wenigstens dem Stromabwärtsabschnitt der Blase gegenüber steht, die durch die Wärmeerzeugung des Wärmeerzeugungselements entsteht. Mit anderen Worten, damit der Stromabwärtsabschnitt der Blase als Bewegungsglied fungiert, ist die Flüssigkeitfließdurchgangsstruktur so eingerichtet, daß sich das Bewegungsglied 31 wenigstens bis zur Position stromabwärts erstreckt (stromabwärts einer Linie, die die Mitte 3 der Fläche vom Wärmeerzeugungselement durchläuft und senkrecht auf der Länge des Fließwegs steht) von der Mitte 3 der Fläche des Wärmeerzeugungselements.
1(b) zeigt einen Zustand, bei dem die Wärmeerzeugung des Wärmeerzeugungselements 2 durch Einbringen von elektrischer Energie zum Wärmeerzeugungselement 2 erfolgt, und ein Teil der Flüssigkeit, die in die Blasenerzeugungszone 11 gefüllt ist, wird von der solchermaßen erzeugten Wärme so erhitzt, daß eine Blase durch Filmsiden entsteht.
Das Bewegungsglied 31 ist zu dieser Zeit von der ersten Stelle zur zweiten Stelle durch den Druck versetzt worden, der durch Erzeugen der Blase 40 entsteht, um so zur Ausbreitung des Drucks hin zum Ausstoßauslaß erfolgt. Angemerkt sei, daß in der zuvor beschriebenen Weise das freie Ende 32 des Bewegungsglieds 31 sich auf der Stromabwärtsseite befindet (Ausstoßauslaßseite), und der Drehpunkt 33 befindet sich auf der Stromaufwärtsseite (Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer), so daß wenigstens ein Teil des Bewegungsgliedes dem Stromabwärtsabschnitt der Blase gegenübersteht, das heißt, dem Stromabwärtsabschnitt des Wärmeerzeugungselements.
1(c) zeigt einen Zustand, bei dem die Blase 40 weiter gewachsen ist. Durch den Druck, der sich aus der Erzeugung der Blase 40 ergibt, wird das Bewegungsglied 31 weiter versetzt. Die erzeugte Blase wächst stromabwärts mehr als stromaufwärts und dehnt sich weitestgehend hinter der ersten Stelle aus (Position gebrochener Linie) vom Bewegungsglied. Somit versteht es sich, daß gemäß dem wachsen der Blase 40 das Bewegungsglied 31 allmählich versetzt wird, wodurch die Druckausbreitungsrichtung der Blase 40, die Richtung, in der die Volumenveränderung leicht ist, nämlich die Wachstumsrichtung der Blase, einheitlich nach unten zum Ausstoßauslaß gerichtet sind, so daß die Ausstoßeffizienz verbessert wird. Wenn das Bewegungsglied die Blase und den Blasenerzeugungsdruck hin zum Ausstoßauslaß führt, behindert das Ausbreiten und Wachsen kaum, und kann in effizienter Weise die Ausbreitungsrichtung des Drucks und die Wachstumsrichtung der Blase gemäß dem Grad des Druckes steuern.
1(c) zeigt einen Zustand, bei dem die Blase 40 weiter angewachsen ist durch den Druck, der sich aus der Erzeugung der Blase 40 ergibt, und das Bewegungsglied 31 wird weiter versetzt. Die erzeugte Blase wächst stromabwärts mehr als stromaufwärts und breitet sich weitestgehend hinter der ersten Stelle aus (Position gebrochener Linie) vom Bewegungsglied. Somit ist es verständlich, daß gemäß dem Wachsen der Blase 40 das Bewegungsglied 31 allmählich versetzt wird, wodurch die Druckausbreitungsrichtung der Blase 40, die Richtung, in der die Volumenbewegung erfolgt, leicht ist, nämlich ist die Wachstumsrichtung der Blase einheitlich hin zum Ausstoßauslaß gerichtet, so daß die Ausstoßeffizienz weiter verbessert wird. Wenn das Bewegungsglied die Blase und den Blasenerzeugungsdruck hin zum Ausstoßauslaß führt, behindert das Ausbreiten und Wachsen kaum und kann in effizienter Weise die Ausbreitungsrichtung des Drucks und die Wachstumsrichtung der Blase gemäß dem Grad des Druckes steuern.
1(d) zeigt die Blase 40 beim Zusammenziehen und Erlöschen durch Abfall des Innendrucks der Blase nach dem Filmsieden.
Das Bewegungsglied 31, das auf die erste Stelle versetzt worden ist, kehrt zur Anfangsposition (erste Stelle) von 2 zurück, (a) durch Wiederherstellen der Kraft, die die Federeigenschaft des Bewegungsgliedes an sich bereitstellt, und durch den negativen Druck auf Grund des Zusammenziehens der Blase. Nach Zusammenbruch der Blase fließt die Flüssigkeit zurück zur gemeinsamen Flüssigkeitskammerseite, wie durch V_D1 und V_D2 aufgezeigt, und von der Ausstoßauslaßseite, wie durch V_c aufgezeigt, um so die Volumenverringerung der Blase in der Blasenerzeugungszone 11, und auch das Volumen der ausgestoßenen Flüssigkeit zu kompensieren.
Im Vorstehenden galt die Beschreibung der Arbeitsweise des Bewegungsgliedes 31 mit der Blasenerzeugung und der Ausstoßoperation der Flüssigkeit. Nun gilt die Beschreibung dem Flüssigkeitsnachfüllen im Flüssigkeitsausstoßkopf.
Nachstehend anhand 1 beschrieben ist der Flüssigkeitsnachliefermechanismus.
Tritt die Blase 40 in den Blasenzusammenbruchsvorgang ein, nachdem das Maximalvolumen derselben überschritten ist ((c) in der Figur) ein, fließt ein hinreichendes Flüssigkeitsvolumen zum Kompensieren des zusammenfallenden Blasenvolumens in die Blasenerzeugungszone aus der Seite des Ausstoßauslasses 18 vom ersten Flüssigkeitsfließweg 14 und von der Seite 13 der gemeinsamen Flüssigkeitskammer vom zweiten Flüssigkeitsfließweg 16. Im Falle der herkömmlichen Flüssigkeitsfließdurchgangsstruktur, die nicht über ein Bewegungsglied 31 verfügt, entspricht die Flüssigkeitsmenge aus der Seite des Ausstoßauslasses zur Blasenzerfallsstelle und die Flüssigkeitsmenge von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer den Fließwiderständen des Abschnitts, der näher am Ausstoßauslaß liegt als die Blasenerzeugungszone und dem Abschnitt, der näher an der gemeinsamen Flüssigkeitskammer liegt (Fließwegwiderstände und Trägheit der Flüssigkeit).
Wenn der Fließwiderstand auf der Seite des Lieferports kleiner als auf der anderen Seite ist, dann fließt folglich eine große Menge der Flüssigkeit in die Blasenzerfallsstelle von der Ausstoßauslaßseite her, mit dem Ergebnis, daß die Meniskusrückziehung groß ist. Wenn die Verringerung des Fließwiderstands im Ausstoßauslaß zum Zwecke des Erhöhens der Ausstoßeffizienz verringert wird, verstärkt sich die Rückziehung des Meniskus M nach dem Zerfall der Blase, mit dem Ergebnis längerer Nachfüllzeitdauer, womit das Hochgeschwindigkeitsdrucken schwierig wird.
Da gemäß diesem Beispiel das Bewegungsglied 31 vorgesehen ist, stoppt die Meniskusrückziehung zur Zeit, wenn das Bewegungsglied auf die Anfangsposition zurückkehrt, nachdem die Blase zerfallen ist, und danach wird die Flüssigkeitslieferung zum Auffüllen eines Volumens W2 bewerkstelligt durch den Fluß V_D2 durch den zweiten Fließweg 16 (W1 ist das Volumen der oberen Seite vom Blasenvolumen W hinter der ersten Stelle des Bewegungsgliedes 31, und W2 ist das Volumen einer Blasenerzeugungsseite 11 davon). Die Hälfte des Volumens vom Blasenvolumen W ist beim Stand der Technik das Volumen der Meniskusrückziehung, aber gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nur etwa eine Hälfte (W1) das Volumen der Meniskusrückziehung.
Die Flüssigkeitslieferung für das Volumen W2 wird forciert, effektiv zu sein, hauptsächlich vom Aufwärtsstrom (V_D2) des zweiten Flüssigkeitsfließweges längs der Oberfläche der Heizerzeugungselementseite des Bewegungsgliedes 31 unter Verwendung des Drucks durch Blasenzerfall, und folglich wird eine schnellere Nachfüllaktion bewerkstelligt.
Wenn das Nachfüllen unter Verwendung des Drucks nach dem Blasenzerfall in einem herkömmlichen Kopf ausgeführt wird, erweitert sich die Vibration vom Meniskus, mit dem Ergebnis der Verschlechterung der Bildqualität. Gemäß diesem Beispiel werden die Flüsse der Flüssigkeit im ersten Flüssigkeitsfließweg 14 auf der Ausstoßauslaßseite und der Ausstoßauslaßseite der Blasenerzeugungszone 11 unterdrückt, so daß die Vibration vom Meniskus verringert ist.
Die Hochgeschwindigkeitsnachfüllung wird gemäß diesem Beispiel bewerkstelligt durch die forcierte Nachfüllung zur Blasenerzeugungszone durch den Flüssigkeitslieferdurchgang 12 vom zweiten Fließweg 16 und durch die Unterdrückung der Meniskusrückziehung und der Vibration. Die Stabilisierung von Ausstoß- und Hochgeschwindigkeitswiederholungsausstößen werden folglich bewerkstelligt, und wenn dies im Gebiet der Aufzeichnung verwendet wird, kann die Verbesserung der Bildqualität und der Aufzeichnungsgeschwindigkeit erreicht werden.
Das Beispiel schafft folgende effektive Funktion. Es ist eine Unterdrückung der Druckausbreitung zur Stromaufwärtsseite (Rückwelle), die bei der Blasenerzeugung entsteht. Der Druck auf Grund der Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 (stromaufwärts) der auf dem Wärmeerzeugungselement 2 erzeugten Blase führt meistens zu einer Kraft, die die Flüssigkeit zurück zur Stromaufwärtsseite schiebt (Rückwelle). Die Rückwelle verschlechtert das Nachfüllen der Flüssigkeit in den Flüssigkeitsfließweg durch den Druck, der auf die Stromaufwärtsseite wirksam ist, die sich ergebende Bewegung der Flüssigkeit und die sich ergebende Trägheitskraft. In diesem Beispiel werden diese Wirkungen auf die Stromaufwärtsseite durch das Bewegungsglied 31 unterdrückt, so daß die Wiederauffülleistung weiter verbessert wird.
Die folgende Beschreibung gilt einem weiteren kennzeichnenden Merkmal der vorteilhaften Wirkung.
Der zweite Flüssigkeitsfließweg 16 dieses Beispiels hat einen Flüssigkeitslieferdurchgang 12 mit einer Innenwand, die im wesentlichen bündig mit dem Wärmeerzeugungselement 2 verläuft (die Oberfläche des Wärmeerzeugungselements ist nicht stark nach unten geneigt) auf der Stromaufwärtsseite des Wärmeerzeugungselements 2. Das Liefern der Flüssigkeit an die Oberfläche des Wärmeerzeugungselements 2 und der Blasenerzeugungszone 11 tritt bei dieser Struktur längs des Bewegungsgliedes 31 an der Stelle auf, die näher an der Blasenerzeugungszone 11 liegt, wie mit V_D2 aufgezeigt. Die Stagnation der Flüssigkeit auf der Oberfläche des Wärmeerzeugungselements 2 wird folglich unterdrückt, so daß ein Abfallen des Gases, das die Flüssigkeit abgibt, unterdrückt wird, und die restlichen Blasen, die nicht verschwunden sind, werden ohne Probleme beseitigt und darüber hinaus wird die Wärmeakkumulation in der Flüssigkeit nicht zu stark. Die stabilisierte Blasenerzeugung kann folglich mit hoher Geschwindigkeit wiederholt werden. In diesem Beispiel hat der Flüssigkeitslieferdurchgang 12 eine im wesentlichen flache Innenwand, aber dieses ist nicht beschränkend, und der Flüssigkeitslieferdurchgang ist hinreichend, wenn er eine Innenwand hat, wie eine derartige Konfiguration, die sich von der Oberfläche des Wärmeerzeugungselements stufenlos glatt erstreckt, so daß die Stagnation der Flüssigkeit auf dem Wärmeerzeugungselement auftritt, und verwirbeltes Fließen wird nicht in nennenswerten Maße beim Anliefern der Flüssigkeit verursacht.
Die Flüssigkeitsanlieferung in die Blasenerzeugungszone kann auftreten, obwohl ein Spalt auf einem Seitenabschnitt des Bewegungsgliedes vorhanden ist (Schlitz 35), wie mit V_D1 aufgezeigt. Um den Druck nach der Blasenerzeugung effektiver auf den Ausstoßauslaß zu dirigieren, kann ein großes Bewegungsglied verwendet werden, das die Gesamtheit der Blasenerzeugungszone abdeckt (Abdecken der Oberfläche vom Wärmeerzeugungselement), wie in 1 gezeigt. Der Fließwiderstand für die Flüssigkeit zwischen der Blasenerzeugungszone 11 und der Zone des ersten Flüssigkeitsfließweges 14 nahe dem Ausstoßauslaß wird dann durch die Wiederherstellung des Bewegungsgliedes auf die erste Position erhöht, so daß der Flüssigkeitsfluß zur Blasenerzeugungszone 11 längs V_D1 unterdrückt werden kann. Gemäß der Kopfstruktur dieses Beispiels gibt es einen wirksamen Fluß zum Liefern der Flüssigkeit an die Blasenerzeugungszone, die Lieferleistung der Flüssigkeit wird weitgehend verbessert, und selbst wenn das Bewegungsglied 31 die Blasenerzeugungszone 11 bedeckt, wird folglich die Ausstoßeffizienz, die Lieferleistung der Flüssigkeit nicht verschlechtert.
Die Lagebeziehung zwischen dem freien Ende 32 und dem Drehpunkt 33 des Bewegungsgliedes 31 ist dergestalt, daß das freie Ende auf einer Stromabwärtsposition des Drehpunkts ist, wie als Beispiel in 5 gezeigt. Mit dieser Struktur kann die Arbeitsweise und Wirkung des Führens der Druckausbreitungsrichtung und des Dirigierens vom Wachsen der Blase zur Ausstoßauslaßseite oder dergleichen in effektiver Weise sichergestellt werden, nachdem die Blase erzeugt ist. Die Lagebeziehung ist darüber hinaus effektiv zum Bewerkstelligen nicht nur der Funktion oder der Wirkung bezüglich des Ausstoßes, sondern auch bei der Verringerung des Fließwiderstands durch den Flüssigkeitsfließweg 10 nach der Lieferung der Flüssigkeit, womit solchermaßen die Hochgeschwindigkeitswiederauffüllung möglich wird. Wenn der Meniskus M durch den Ausstoß zurückgezogen wird, wie in 5 gezeigt, erfolgt die Rückkehr zum Ausstoßauslaß 18 durch Kapillarkraft, oder wenn die Flüssigkeitslieferung zum Kompensieren des Zerfalls der Blase bewirkt wird, werden die Positionen des freien Endes vom Drehpunkt 33 so sein, daß die Flüsse S₁, S₂ und S₃ durch den Flüssigkeitsfließweg 10, aufzeigend den ersten Flüssigkeitsfließweg 14 und den zweiten Flüssigkeitsfließweg 16, nicht behindert wird.
Genauer gesagt, in diesem zuvor beschriebenen Beispiel steht das freie Ende 32 des Bewegungsgliedes 3 dem Stromabwärtsabschnitt der Mitte 3 von der Fläche gegenüber, die das Wärmeerzeugungselement 2 in eine Stromaufwärtszone und in eine Stromabwärtszone unterteilt (die durch die Mitte verlaufende Linie (Zentralposition) der Fläche vom Heizerzeugungselement und senkrecht zur Längsrichtung des Flüssigkeitsfließwegs). Das Bewegungsglied 31 empfängt den Druck und die Blase, die weitestgehend zum Ausstoß der Flüssigkeit auf der Stromabwärtsseite von der Flächenmittenposition 3 des Wärmeerzeugungselements beitragen, und es erfolgt eine Kraftführung zur Seite des Ausstoßauslasses, womit die Ausstoßeffizienz und die Ausstoßkraft fundamental verbessert wird.
Weitere vorteilhafte Wirkungen stehen bereit für die Stromabwärtsseite der Blase, wie zuvor beschrieben.
Weiterhin ist es beabsichtigt, daß die Struktur dieses Beispiels, das die sofortige mechanische Bewegung vom freien Ende des Bewegungsgliedes 31 zum Flüssigkeitsausstoß beiträgt.
6 zeigt ein zweites Beispiel des Flüssigkeitsausstoßkopfes. In 6 zeigt A ein versetztes Bewegungsglied, obwohl eine Blase nicht dargestellt ist, und B zeigt das Bewegungsglied in Ausgangsposition (erste Position), wobei die Blasenerzeugungszone 11 im wesentlichen versiegelt ist bezüglich des Ausstoßauslasses 18. Obwohl nicht dargestellt, gibt es eine Fließdurchgangswand zwischen A und B, um die beiden Wege zu trennen.
Ein Fundament 34 ist auf jeder Seite vorgesehen, und dazwischen ist ein Flüssigkeitslieferdurchgang 12 aufgebaut. Mit dieser Struktur kann die Flüssigkeit längs der Oberfläche des Bewegungsglieds geliefert werden, das der Wärmeerzeugungselementseite gegenüber steht, und vom Flüssigkeitslieferdurchgang mit einer Oberfläche, die im wesentlichen bündig mit der Oberfläche des Wärmeerzeugungselements verläuft, oder stufenlos dort fortgesetzt ist.
Wenn das Bewegungsglied 31 in Ausgangsposition ist (erste Position), ist das Bewegungsglied 31 nahe oder in engem Kontakt mit der Stromabwärtswand 36, die sich stromabwärts vom Wärmeerzeugungselement 2 und von den Wärmeerzeugungselementseitenwänden 37 befindet, die wiederum am Wärmeerzeugungselement vorgesehen sind, so daß die Seite des Ausstoßauslasses 18 der Blasenerzeugungszone 11 im wesentlichen versiegelt ist. Der von der Blase zur Zeit der Blasenerzeugung geschaffene Druck, und speziell der Stramabwärtsdruck der Blase, läßt sich durch die freie Endseite des Bewegungsgliedes konzentrieren, ohne daß der Druck freigegeben wird.
Beim Zerfallsprozeß der Blase kehrt das Bewegungsglied 31 auf die erste Position zurück, und die Ausstoßauslaßseite der Blasenerzeugungszone 31 ist im wesentlichen versiegelt, und folglich wird die Meniskusrückziehung unterdrückt, und die Flüssigkeitslieferung an das Wärmeerzeugungsglied erfolgt mit den zuvor beschriebenen Vorteilen. Hinsichtlich des Nachfüllens können dieselben vorteilhaften Wirkungen wie beim vorherigen Beispiel erzielt werden.
In diesem Beispiel ist das Fundament zum Stützen und Befestigen des Bewegungsgliedes 31 auf einer Stromabwärtsstelle vorgesehen, die vom Wärmeerzeugungselement 2 entfernt ist, wie in 2 und in 6 gezeigt, und das Fundament 34 hat eine Breite, die geringer als der Flüssigkeitsfließweg 10 ist, um die Flüssigkeit zum Flüssigkeitslieferweg 12 zu schaffen. Die Konfiguration des Fundaments 34 ist nicht auf diese Struktur beschränkt, sondern kann eine beliebige sein, wenn durchgehendes Nachfüllen erreicht wird.
In diesem Beispiel beträgt der Abstand zwischen dem Bewegungsglied 31 und dem Wärmeerzeugungselement 2 etwa 15 μm, aber es kann ein anderer Abstand sein, wenn der von der Blase erzeugte Druck in hinreichender Weise auf das Bewegungsglied übertragen wird.
7 zeigt eine Lagebeziehung zwischen Blasenerzeugungszone, Blase und dem Bewegungsglied eines Flüssigkeitsfließwegs zur weiteren Beschreibung des Flüssigkeitsausstoßverfahrens und des Nachfüllverfahrens in diesem Beispiel.
Im zuvor beschriebenen Beispiel konzentriert sich der durch die Blasenerzeugung geschaffene Druck auf das freie Ende des Bewegungsgliedes, um die schnelle Bewegung des Bewegungsgliedes zu bewerkstelligen, und die Konzentration der Bewegung der Blase auf die Ausstoßauslaßseite. Die Blase ist relativ frei, während der Stromabwärtsschnitt der Blase, der auf der Ausstoßauslaßseite liegt, direkt zum Tintenausstoß beiträgt, reguliert wird durch das freie Seitenende des Bewegungsgliedes.
Genauer gesagt, der Vorsprung (gestrichelter Abschnitt), der als Sperre arbeitet und auf dem Wärmeerzeugungselementsubstrat 1 von 2 vorgesehen ist, ist in diesem Beispiel nicht vorhanden. Die freie Endzone und gegenüberliegende Querendzonen des Bewegungsgliedes versiegeln die Blasenerzeugungszone nicht wesentlich bezüglich der Ausstoßauslastzone, sondern öffnen die Blasenerzeugungszone zur Ausstoßauslaßzone.
Das Wachsen der Blase ist auf dem stromabwärtsführenden Endabschnitt der Stromabwärtsabschnitte mit direkter Funktion für den Flüssigkeitströpfchenausstoß möglich, und folglich wird die Druckkomponente in effektiver Weise für den Ausstoß genutzt. Der Aufwärtsdruck im Stromabwärtsabschnitt wirkt darüber hinaus (Komponentenkräfte V_B2, V_B3 und V_B4) so, daß der freie Endseitenabschnitt des Bewegungsgliedes dem Wachsen der Blase am Vorderendabschnitt hinzukommt. Die Ausstoßeffizienz wird gleichermaßen für die vorherigen Beispiele verbessert. Im Vergleich ist dieses Beispiel besser beim Ansprechvermögen zum Ansteuern des Wärmeerzeugungselements.
Die Struktur dieses Beispiels ist einfach, und folglich ist die Herstellung problemlos.
Der Drehabschnitt des Bewegungsglieds 31 von diesem Beispiel ist auf dem Fundament 34 fixiert, das eine geringere Breite als die Oberfläche des Bewegungsgliedes hat. Die Flüssigkeitsanlieferung an die Blasenerzeugungszone nach Zerfall der Blase tritt folglich auf beiden Querseiten des Fundaments auf (durch Pfeil aufgezeigt). Das Fundament kann eine beliebige Form haben, wenn die Flüssigkeitslieferleistung sichergestellt ist.
Im Falle dieses Beispiels ist das Vorhandensein des Bewegungsglieds effektiv zum Steuern des Flusses in die Blasenerzeugungszone vom oberen Teil nach Zerfall der Blase, das Nachfüllen für die Lieferung der Flüssigkeit ist besser als bei der herkömmlichen Blasenerzeugungsstruktur, die nur das Wärmeerzeugungselement hat. Das Rückziehen vom Meniskus ist dadurch verringert.
In einer bevorzugten Abwandlung sind beide Querseiten oder nur eine Querseite im wesentlichen für die Blasenerzeugungszone 11 versiegelt. Mit einer derartigen Struktur wird der Druck, der auf die Querseite des Bewegungsgliedes gerichtet ist, auf die Ausstoßauslaßseite vom Endabschnitt dirigiert, so daß die Ausstoßeffizienz weiter verbessert wird.
Im folgenden Beispiel ist die Ausstoßkraft für die Flüssigkeit durch mechanischen Versatz weiter verbessert. 8 ist eine Querschnittsansicht von diesem vierten Beispiel. In 8 erstreckt sich das Bewegungsglied so, daß die Lage des freien Endes vom Bewegungsglied 31 weiter stromabwärts vom Wärmeerzeugungselement liegt. Die Versatzgeschwindigkeit des Bewegungsgliedes an der freien Endstelle ist weiter erhöht, so daß dadurch die Erzeugung des Ausstoßdrucks durch den Versatz des Bewegungsgliedes weiter verbessert ist.
Das freie Ende liegt näher auf der Ausstoßauslaßseite als im vorherigen Beispiel, und folglich kann darüber hinaus das Blasenwachsen hin zur stabilisierten Richtung konzentriert werden, womit ein besserer Ausstoß möglich wird.
Als Reaktion auf die Wachstumsgeschwindigkeit der Blase am Zentralabschnitt des Blasendrucks wird das Bewegungsglied 31 mit einer Versetzgeschwindigkeit R1 versetzt, das freie Ende 32, welches eine Position weiter vom Drehpunkt 33 entfernt ist, versetzt sich mit höherer Geschwindigkeit R2. Das freie Ende 32 wirkt somit mechanisch auf die Flüssigkeit mit höherer Geschwindigkeit zum Erhöhen der Ausstoßeffizienz.
Die Freiendkonfiguration besteht darin, daß, wie im Beispiel 7, die Kante vertikal zum Flüssigkeitsfluß ist, wodurch der Blasendruck und die mechanische Funktion des Bewegungsglieds effizienter zum Ausstoß beitragen.
9(a), (b) und (c) veranschaulichen ein fünftes Beispiel von einem Ausstoßkopf.
Wie gegenüber dem vorstehenden Beispiel unterschiedlich, steht die Zone in direkter Verbindung mit dem Ausstoßauslaß, nicht in Verbindung mit der Flüssigkeitskammerseite, wodurch die Struktur vereinfacht ist.
Die Flüssigkeit wird nur vom Flüssigkeitslieferdurchgang 12 entlang der Oberfläche der Blasenerzeugungszonenseite vom Bewegungsglied 31 geliefert. Das freie Ende 31 vom Bewegungsglied, die Lagebeziehung des Drehpunkts 33 bezüglich des Ausstoßauslasses 18 und die Struktur der Gegenüberstellung zum Wärmeerzeugungselement 2 gleichen dem zuvor beschriebenen Beispiel.
Gemäß diesem Beispiel werden die vorteilhaften Wirkungen bei Ausstoßeffizienz, Flüssigkeitslieferleistung usw., wie zuvor beschrieben, bewerkstelligt. Speziell wird das Rückziehen des Meniskus unterdrückt, und ein forciertes Nachfüllen wird bewirkt im wesentlichen sorgfältig unter Verwendung des Druckes nach Blasenzerfall.
9(a) zeigt einen Zustand, bei dem die Blasenerzeugung verursacht wird vom Wärmeerzeugungselement 2, und 9(b) zeigt den Zustand, bei dem die Blase sich zusammenzieht. Zu dieser Zeit werden die Rückkehr des Bewegungsglieds 31 auf die Ausgangsstellung und die Flüssigkeitslieferung durch S₃ bewirkt.
In 9(c) wird die geringe Rückziehung M vom Meniskus nach Rückkehr auf die Ausgangsposition vom Bewegungsglied kompensiert zum Wiederauffüllen durch die Kapillarkraft in der Nachbarschaft des Ausstoßauslasses 18.
Die nachstehende Beschreibung gilt einem anderen Beispiel eines Flüssigkeitsausstoßkopfes.
Das Ausstoßprinzip für die Flüssigkeit in diesem Beispiel ist dasselbe wie im vorigen Beispiel. Der Flüssigkeitsfließweg hat eine Mehrdurchgangsstruktur, und die Flüssigkeit (Blasenerzeugungsflüssigkeit) zur Blasenerzeugung durch Wärme und die hauptsächlich ausgestoßene Flüssigkeit sind getrennt.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht in einer Richtung längs des Fließweges des Flüssigkeitsausstoßkopfes von diesem Beispiel.
Im Flüssigkeitsausstoßkopf dieses Beispiels ist ein zweiter Flüssigkeitsfließweg 16 zur Blasenerzeugung auf dem Elementsubstrat 1 vorgesehen, welches ein Wärmeerzeugungselement zum Anliefern thermischer Energie zur Erzeugung der Blase in der Flüssigkeit bereitstellt, und ein erster Flüssigkeitsfließweg 14 für die Ausstoßflüssigkeit in direkter Verbindung mit dem Ausstoßauslaß 18 wird wie oben geschaffen.
Die Stromaufwärtsseite des ersten Flüssigkeitsfließwegs ist eine Flüssigkeitsverbindung mit der ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 15 zum Beliefern der Ausstoßflüssigkeit in eine Vielzahl erster Flüssigkeitsfließwege, und die Stromaufwärtsseite des zweiten Flüssigkeitsfließweges ist in Verbindung mit der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer zum Liefern der Blasenflüssigkeit an eine Vielzahl zweiter Flüssigkeitsfließwege.
Wenn die Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit dieselben Flüssigkeiten sind, kann die Anzahl gemeinsamer Flüssigkeitskammern eine sein.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitsfließweg gibt eine Trennwand 30 aus elastischem Material, wie aus Metall, so daß der erste Flüssigkeitsweg und der zweite Flüssigkeitsweg voneinander getrennt sind. Wenn das Mischen der Blasenerzeugungsflüssigkeit mit der Ausstoßflüssigkeit minimal sein soll, wird der erste Flüssigkeitsweg 14 vom zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 vorzugsweise durch eine Trennwand isoliert. Wenn jedoch das Mischen zu einem gewissen Maß zulässig ist, ist auf vollständige Isolieren verzichtbar.
Ein Abschnitt der Trennwand im Aufwärtsprojektionsraum des Wärmeerzeugungselements (Ausstoßdruckerzeugungszone einschließlich A und B (Blasenerzeugungszone 11) in 10) ist in der Form eines Konsolenbewegungsglieds 31, das durch Schlitze 35 gebildet ist, das einen Drehpunkt 33 bei der Seite einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer (15, 17) hat, und ein freies Ende auf der Ausstoßauslaßseite (stromabwärts in Hinsicht auf den allgemeinen Fluß der Flüssigkeit). Das Bewegungsglied 31 steht der Oberfläche gegenüber und arbeitet folglich zur Öffnung hin zur Ausstoßauslaßseite des ersten Flüssigkeitsfließwegs nach der Blasenerzeugung der Blasenerzeugungsflüssigkeit (Richtung vom Pfeil in der Figur). Auch in einem Beispiel von 11 ist eine Trennwand 30 vorgesehen, die einen Raum zum Bilden eines zweiten Flüssigkeitsfließweges hat, über einem Elementsubstrat 1, das mit einem Wärmeerzeugungswiderstandsabschnitt als Wärmeerzeugungselement 2 versehen ist, und mit Verdrahtungselektroden 5 zum Anlegen eines elektrischen Signals an den Wärmeerzeugungswiderstandsabschnitt.
Hinsichtlich der Lagebeziehung unter dem Drehpunkt 33 und dem Freiende 32 vom Bewegungsglied 31 und dem Wärmeerzeugungselement ist dies dieselbe wie im vorherigen Beispiel.
Im vorherigen Beispiel galt die Beschreibung der Beziehung zwischen den Strukturen des Flüssigkeitslieferdurchgangs 12 und dem Wärmeerzeugungselement 2. Die Beziehung zwischen dem zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 und dem Wärmeerzeugungselement 2 ist hier dieselbe wie in diesem Beispiel.
Nachstehend anhand 12 beschrieben ist die Arbeitsweise des Flüssigkeitsausstoßkopfes.
Die verwendete Ausstoßflüssigkeit im ersten Flüssigkeitsfließweg 14 und die verwendete Blasenerzeugungsflüssigkeit im zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 waren gleichermaßen wasserbasierende Tinten.
Durch die vom Wärmeerzeugungselement 2 erzeugte Wärme erzeugt die Blasenerzeugungsflüssigkeit in der Blasenerzeugungszone im zweiten Flüssigkeitsfließweg eine Blase 40 durch das Filmsiedephänomen, wie es zuvor beschrieben wurde.
In diesem Beispiel wird der Blasenerzeugungsdruck nicht in drei Richtungen freigegeben, mit Ausnahme der Stromabwärtsseite in der Blasenerzeugungszone, so daß der durch Blasenerzeugung geschaffene Druck sich konzentrisch auf der Seite des Bewegungsglieds 6 im Ausstoßdruckerzeugungsabschnitt ausbreitet, wodurch das Bewegungsglied 6 von der in 12(a) aufgezeigten Position versetzt wird hin zur Seite des ersten Flüssigkeitsfließwegs, wie in 12(b) aufgezeigt, und zwar mit dem Blasenwachsen. Durch die Wirkungsweise des Bewegungsgliedes sind der erste Flüssigkeitsfließweg 14 und der zweite Flüssigkeitsfließweg 16 in Fließverbindung miteinander, und der durch Blasen erzeugte Druck breitet sich hauptsächlich aus hin zum Ausstoßauslaß im ersten Flüssigkeitsfließweg (Richtung A). Durch Ausbreiten des Drucks und mechanischen Versatzes des Bewegungsgliedes wird Flüssigkeit durch den Ausstoßauslaß ausgestoßen.
Mit der Konzentration der Blase kehrt dann das Bewegungsglied 31 auf die Position zurück, die in 12(a) aufgezeigt ist, und entsprechend wird eine Flüssigkeitsmenge gemäß der Ausstoßflüssigkeit vom Aufwärtsstrom im ersten Flüssigkeitsfließweg 14 angeliefert. Die Richtung in diesem Beispiel von der Flüssigkeitslieferung ist mit dem Schließen des Bewegungsgliedes wie beim vorherigen Beispiel gleichgerichtet, das Nachfüllen der Flüssigkeit wird nicht vom Bewegungsglied beeinträchtigt.
Die Hauptfunktionen und Wirkungen hinsichtlich der Ausbreitung der Blasenerzeugungsprozedur mit dem Versatz der beweglichen Wand sind die Richtung des Blasenwachstums, der Vermeidung der Rückwelle usw. in diesem Beispiel dieselben wie beim ersten Ausführungsbeispiel, aber die Zwei-Fluß-Weg-Struktur ist in folgenden Punkten vorteilhafter.
Die Ausstoßflüssigkeit und die Blasenerzeugungsflüssigkeit lassen sich trennen, und die Ausstoßflüssigkeit wird durch Druck ausgestoßen, den die Blasenerzeugungsflüssigkeit erzeugt. Eine hochviskose Flüssigkeit, wie Polyethylenglykol oder dergleichen, womit die Blasenerzeugung und folglich die Ausstoßkraft nicht hinreicht durch Wärmezufuhr, und der Ausstoß nicht in der richtigen Reihenfolge erfolgt, kann vermieden werden. Beispielsweise wird diese Flüssigkeit in den ersten Flüssigkeitsfließweg geliefert, und die Flüssigkeit mit der Blasenerzeugung ist in der richtigen Reihenfolge und wird in den zweiten Weg als Blasenerzeugungsflüssigkeit geliefert. Ein Beispiel dieser Blasenerzeugungsflüssigkeit ist eine Mischflüssigkeit (ungefähr 1–3 cP) von Anol und Wasser (4:6). Indem dies so geschieht, kann die Ausstoßflüssigkeit exakt ausgestoßen werden.
Durch Auswahl als Blasenerzeugungsflüssigkeit bleibt eine Flüssigkeit, mit der das Auftragen, wie die Kogation nicht auf der Oberfläche des Wärmeerzeugungselements zurückbleibt, selbst nach Beaufschlagung mit Wärme, wird die Blasenerzeugung stabilisiert, um genaue Ausstöße sicherzustellen. Die zuvor beschriebenen Wirkungen der vorigen Beispiele werden auch mit diesem Beispiel erricht, die hochviskose Flüssigkeit oder dergleichen lassen sich mit hoher Ausstoßeffizienz und hohem Ausstoßdruck ausstoßen.
Flüssigkeit, die gegenüber Wärme unbeständig ist, läßt sich außerdem ausstoßen. In diesem Falle wird eine derartige Flüssigkeit in den ersten Flüssigkeitsfließweg als Ausstoßflüssigkeit geliefert, und die Flüssigkeit, die nicht leicht in ihrer Eigenschaft durch die Wärme altert, und mit der die Blasenerzeugung in Ordnung geht, wird in den zweiten Flüssigkeitsfließweg geliefert. Dadurch kann die Flüssigkeit ohne thermische Beschädigung und mit hoher Ausstoßeffizienz sowie mit hohem Ausstoßdruck ausgestoßen werden.
Nachstehend beschrieben sind die Hauptteile des Flüssigkeitsausstoßkopfes, die in einer Vorrichtung zum Flüssigkeitsausstoß nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Weitere Einzelheiten der vorigen Beispiele werden nun beschrieben. Die Beschreibung gilt sowohl dem Einzel-Fluß-Weg-Typ als auch dem Zwei-Fluß-Weg-Typ ohne besonderen Kommentar.
33 stellt unterteilte Impulse dar, die in diesem Beispiel Verwendung finden.
In 33 ist V_OP eine Ansteuerspannung; Bezugszeichen P₁ bedeutet eine Impulsbreite eines ersten Impulses (Vorheizimpuls) von den unterteilten Heizimpulsen (Ansteuerimpulse); Bezugszeichen P₂ bedeutet eine Impulsbreite von einer Intervallzeit; Bezugszeichen P₃ bedeutet einen zweiten Impuls (Hauptheizimpuls). Bezugszeichen T₁, T₂ und T₃ bedeuten Zeitvorgaben zur Bestimmung der Breiten P₁, P₂ und P₃. Die Ansteuerspannung V_OP ist eine der elektrischen Energieniveaus, die erforderlich sind zum Erzeugen einer Blase 40 in der Tinte, die das Heizererzeugungselement als elektrothermischer Umsetzer liefert, die mit der Spannung versorgt wird, und wird bestimmt auf der Grundlage der Fläche, des Widerstands, der Filmstruktur vom Heizerzeugungselement 2 und/oder der Flüssigkeitsdurchgangsstruktur vom Aufzeichnungskopf. Im Modulationsverfahren der unterteilten Impulsbreite werden sequentielle Impulse mit den Breiten P₁, P₂ und P₃ angewandt. Der Vorheizimpuls steuert hauptsächlich die Tintentemperatur im Flüssigkeitsdurchgang und wird in diesem Ausführungsbeispiel zur Ausstoßmengensteuerung verwendet. Diese Impulsbreite P₁ vom Vorheizelement ist derart, daß keine Blasenerzeugung in der Tinte auftritt, da die vom Heizerzeugungselement 3 erzeugte thermische Energie hierfür nicht ausreicht.
Die Intervallzeit P₂ ist vorgesehen, um eine Störung zwischen Vorheizimpuls und Hauptheizimpuls zu vermeiden, und um die Temperaturverteilung der Tinte im Tintenflüssigkeitsdurchgang gleich zu halten. Der Hauptheizimpuls erzeugt eine Blase in der Tinte im Flüssigkeitsdurchgang zum Ausstoß der Tinte durch den Ausstoßauslaß 18, und die Impulsbreite P₃ wird bestimmt auf der Grundlage der Fläche, des Widerstands und/oder der Filmstruktur des Heizerzeugungselements 2 und/oder der Struktur des Tintenflüssigkeitsdurchgangs vom Aufzeichnungskopf.
34 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit von der Tintenausstoßmenge nach dem Vorheizimpuls zeigt, wobei V₀ eine Ausstoßmenge mit P₁ = 0 (μs) ist, und der Wert davon bestimmt sich gemäß der Kopfstruktur. In diesem Beispiel ist V₀ = 18,0 ng/Punkt.
Wie durch eine Kurve in 34 gezeigt, steigt die Ausstoßmenge V_d linear mit der Impulsbreite P₁ vom Vorheizimpuls aus der Impulsbreite P₁ zu P_ILMT an.
Innerhalb eines solchen Bereichs, in dem die Änderung der Ausstoßmenge V_d relativ zur Änderung der Impulsbreite P₁ Linearität zeigt, das heißt, innerhalb des Bereichs bis P_ILMT, kann die Ausstoßmenge leicht gesteuert werden, indem man die Impulsbreite P₁ ändert. In diesem durch die Kurve A gezeigten Beispiel ist der Fall von P_ILMT = 1,87 (μs), und die Ausstoßmenge in diesem Fall beträgt V_LMT = 24,0 ng/Punkt. Die Impulsbreite P_IMAX geht bei einer Ausstoßmenge V_d in die Sättigung, P_IMAX = 2,1 μs, und die Ausstoßmenge V_MAX = 25,5 ng/Punkt.
Wenn die Impulsbreite P₁ des Vorheizimpulses größer als die Impulsbreite V_IMAX ist, dann wird die Ausstoßmenge V_d kleiner als V_MAX. Das liegt daran, daß, wenn ein Vorheizimpuls mit einer Impulsbreite in diesem Bereich anliegt, tritt die Erzeugung feiner Blasen auf dem Heizerzeugungselement 2 auf (der Zustand unmittelbar vor dem Filmsieden), und bevor die feine Blase zerfällt, wird der nächste Hauptheizimpuls angelegt, mit dem Ergebnis, daß feine Blasen die Blasenerzeugung des Hauptheizimpulses stören, so daß die Ausstoßmenge verringert ist. Der Bereich wird Vorblasenerzeugungszone genannt, in dem die Ausstoßmengensteuerung unter Verwendung des Vorheizimpulses schwierig ist.
Wenn die Neigung der Linie in den Ausdrucken von der Ausstoßmenge gegenüber der Impulsbreite im Bereich P₁ = 0 – P_ILMT (μs) ist, wird der Vorheizimpulsabhängigkeitskoeffizient zu KP = ΔVdP/ΔP1 ng/μs ×·Punkt
Dieser Koeffizient K_p ist abhängig von der Temperatur und wird bestimmt gemäß der Kopfstruktur, der Ansteuerbedingung, der Tintenreinheit und dergleichen. Die Kurven b, c stellen nämlich einen anderen Aufzeichnungskopf dar, und es ist verständlich, daß dieser sich unterscheidet, wenn der Aufzeichnungskopf ein anderer ist. Ein anderer Aufzeichnungskopf hat eine unterschiedliche Obergrenze P_ILMT der Impulsbreite P₁ vom Vorheizimpuls. Wie nachstehend zu beschreiben ist, wird folglich die Obergrenze für jeden Aufzeichnungskopf bestimmt, um die Ausstoßmengensteuerung zu bewirken. Im Aufzeichnungskopf und der Tinte mit der Reinheit, die durch die Kurve a dargestellt ist, gilt K_p = 3,209 ng/μs × Punkt.
Als andere Faktoren, die die Ausstoßmenge vom Tintenstrahlaufzeichnungskopf bestimmen, gibt es die Temperatur des Aufzeichnungskopfes (Tintentemperatur).
35 ist ein Diagramm, das die Temperaturabhängigkeit der Ausstoßmenge aufzeigt. Wie sich aus der Kurve a von 35 verstehen läßt, steigt die Ausstoßmenge V_d linear mit der Umgebungstemperatur T_R (= Kopftemperatur T_H) vom Aufzeichnungskopf an. Wenn die Neigung dieser Linie als Temperaturabhängigkeitskoeffizient festgelegt ist, dann gilt: KT = ΔVdT/ΔTH (ng/°C·Punkt).
Dieser Koeffizient K_T hängt nicht von der Ansteuerbedingung ab, sondern wird bestimmt durch die Kopfstruktur, die Tinteneigenschaft und dergleichen. In 35 zeigen die Kurven b, c die Eigenschaften der anderen Köpfe auf. Im Aufzeichnungskopf dieses Beispiels ist K_T = 0,3 ng/°C·Punkt.
Durch die Pulsbreitenmodulationssteuerung der Impulsbreite vom Vorheizimpuls wird im Ergebnis die Tintenausstoßmenge positiv gesteuert, wodurch eine Tongradation des Drucks erhöht werden kann, und die Tintenausstoßmenge wird stabilisiert.
Der Vorheizimpuls veranlaßt beispielsweise das Wärmeerzeugungselement 2 zum Erzeugen von Wärme, die nicht zum Flüssigkeitsausstoß reicht, und die Betriebsbedingung des Bewegungsglieds 31 ist verbessert, womit die Ausstoßmenge und die Ausstoßgeschwindigkeit der Flüssigkeit stabilisiert wird. Genauer gesagt, die Flüssigkeit in der Blasenerzeugungszone 11 wird vorgeheizt vom Vorimpuls, so daß die Viskosität sinkt, um die Bedingung herzustellen, unter der die Übertragungseffizienz vom Druck auf das Bewegungsglied 31 hoch ist. Die Anfangsbewegung des beweglichen Gliedes 31 wird folglich sichergestellt und in effizienter Weise ausgeführt, nachdem der Wärmeimpuls angelegt ist, so daß die Zuverlässigkeit des Bewegungsgliedes 31 verbessert ist, mit dem Ergebnis der Verbesserung der Flüssigkeitsausstoßbedingung. Da die Verbesserung des Ausstoßzustands für die Flüssigkeit nur nach dem Ausstoß der Flüssigkeit bewirkt wird, kann der gewünschte Ausstoßzustand (wenn Bilder durch Ausstoß von Tinte gedruckt werden, dem Ausstoßzustand zum Sicherstellen der Tongradation der Bildtongradation) kann mit Sicherheit bereitgestellt werden, selbst wenn die Flüssigkeit fortgesetzt ausgestoßen wird.
Die Impulsbreite vom Vorheizimpuls kann impulsbreitenmodulationsgesteuert werden auf der Grundlage der festgestellten Temperatur, die ein Temperatursensor, wie eine Diode erfaßt, die auf den Kopf montiert ist. In einem solchen Fall ist es wünschenswert, daß die erfaßten Temperaturen gemäß der Temperaturdifferenz gewichtet werden, die sich aus der Lagebeziehung zwischen dem Temperatursensor und dem Wärmeerzeugungselement 2 ergibt, und gemäß dem Ausstoßauslaß 18, der aktiviert ist. Unter Verwendung von Metall und thermisch gut leitendem Material für das Bewegungsglied 31 wird das Vorheizen der Ausstoßflüssigkeit in effizienter Weise bewerkstelligt. Das Bewegungsglied 31 kann darüber hinaus die Wärme aus der Flüssigkeit absorbieren, die das Wärmeerzeugungselement 2 umgibt, welches die Flüssigkeit mit dem Vorheizimpuls oder aufgrund des fortgesetzten Ausstoßes oder dergleichen von der Flüssigkeit erwärmt hat. Im Ergebnis kann die Wärme der Flüssigkeit, die das Wärmeerzeugungselement 2 umgibt, gleichmäßig verteilt werden, so daß der Unterschied zwischen der Temperatur des Wärmeerzeugungselements 2 und der erfaßten Temperatur vom Temperatursensor, der am Kopf vorgesehen ist, minimiert wird, womit die Genauigkeit der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) für den Vorheizimpuls erhöht wird.
Nachstehend beschrieben ist ein spezielles Beispiel der Ansteuerimpulse, die dem Wärmeerzeugungselement 2 zuzuführen sind.
Unter Verwendung der in 36(a) gezeigten Düsenstruktur werden Impulsbreiten t1, t2, t3 folgendermaßen ausgewählt, wie in 36(a) und (b) gezeigt: 1 μs ≤ t1 ≤ 1,4 μs 1,5 μs ≤ t2 ≤ 3 μs 3 μs < t3 ≤ 8 μs(vorzugsweise 5 μs ≤ t3 ≤ 8 μs)
74 Mit diesen Bedingungen wurde die Ausstoßmenge genau gemäß den Konfigurationen des Ansteuerimpulses gesteuert, und die Mehrfachpegeltonerzeugungssteuerung konnte im Druckbild unter Verwendung von Tinte bewerkstelligt werden.
Macht man den Vorheizimpuls ein bißchen länger als 1,5 μs ≤ t1 ≤ 1,8 μs, wodurch die Temperatur der dem Wärmeerzeugungselement 2 benachbarten Flüssigkeit zu einem gewissen Maße ansteigt, wurde die Steuerung der Ausstoßmenge im Bereich unter geringer als ungefähr 10 ng der Flüssigkeit. Wenn die Tinte als Flüssigkeit auf ein transparentes oder halbtransparentes OHP-Blatt ausgestoßen wird, um das Drucken zu bewerkstelligen, wird ein hochdichter Druck in vielen Fällen wünschenswert, obwohl die Korrektur der Variation der Ausstoßmenge ebenfalls wichtig ist. Wenn das Drucken auf dem OHP-Blatt bewirkt wird, erfolgt folglich die Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) gemäß der Aufzeichnungskopftemperatur nicht, und die Impulsbreite P3 ist feststehend. In diesem Falle wird die Impulsbreite P1 soweit wie möglich verlängert, um die Ausstoßmenge zu erhöhen, womit auch die Dichte erhöht wird.
37 ist ein Blockdiagramm, das die Treibersteuerung für den Kopf für das OHP-Blatt veranschaulicht, und 38 ist ein Zeitdiagramm für jedes Signal dafür. Das Muster der Ansteuersignalwellenform für den Kopf ist zuvor im ROM 803 gespeichert worden. Zuerst wird ein Taktsignal an den Zähler 800C in der Steuerung der Aufzeichnungseinrichtung angelegt zu Ausgabezeitvorgaben des Treibersignals für den Kopf. Bei jeder Eingabe des Taktsignals wird das Ausgangssignal vom Zähler um 1 inkrementiert. Dadurch wird der Inhalt vom ROM 803 mit der Adresse des Ausgangssignals vom Zähler abgegeben und als Kopftreibersignal verwendet.
Das Kopfsteuersignal wird abhängig von der Auswahl der PWM-Steuertabelle abgegeben, die die Impulsbreite P₁ für den Vorheizimpuls bei jeder Temperatur speichert. Wie in 38 gezeigt, wird das Kopfansteuersignal mit dem Kopf gemäß der ausgewählten Tabelle abgegeben. Welche Kopftreibersignaltabelle ausgewählt wird, bestimmt sich aus dem PWM-Steuertabellenauswahlsignal, das an den ROM 803 geliefert wird. Wenn das OHP-Blattauswahlsignal H-Pegel hat, dann nehmen alle Eingangssignale für das PWM-Tabellenauswahlsignal zum ROM 803 den H-Pegel an durch die Funktion eines ODER-Glieds 800A, und folglich wird die Tabelle AN + α – 1 ausgewählt, ungeachtet des PWM-Tabellenauswahlsignals, so daß die Impulsbreite P₁ vom Vorheizimpuls, wie oben in 38 gezeigt, auf dem Maximum feststeht. Genauer gesagt, P3 = 4,114 μs, wenn P₁ = 2,618 μs beträgt.
38 zeigt das Kopfansteuersignal, wenn das Druck-EIN-Signal auf H ist, wenn das Drucken erfolgt. Ist das Druck-EIN-Signal auf L (kein Drucken), dann nimmt der Impuls P₃ vom Kopftreibersignal, gezeigt in 38, den L-Pegel an.
Die Ausstoßmengenanstieg wird in diesem Beispiel nur im Zustand fester Impulsbreite P₁ des Vorheizimpulses beim Maximum realisiert. Die Ausstoßmenge kann weiter erhöht werden, indem die Zieltemperatur für den Kopf angehoben wird. Genauer gesagt, die Zieltemperatur wird auf 40°C von normal 25°C angehoben. Ist die Temperatur höher als diese, nähert sich die Temperatur des Aufzeichnungskopfes an die Kopfgrenztemperatur T_LIMIT = 60°C, da der Temperaturanstieg ungefähr 15°C betragen kann, und folglich ist ein derartiger Temperaturanstieg nicht vorteilhaft.
Die Treibersteuerung wird ermöglicht, wenn der OHP-Modus durch Erfassen der Axt des verwendeten Blattes festgestellt ist.
Nachstehend anhand 39 bis 41 beschrieben ist ein weiteres Beispiel der Kopftreibersteuerung. 40 ist ein Zeitdiagramm für jedes Signal der in 39 gezeigten Struktur. Das Bildsignal in 39 wird als Druckdaten im RAM 805 gespeichert. Wird das Bildsignal im RAM 805 gespeichert, dann stellt die CPU800 die Bilddaten in das Schieberegister 800R, um das Erzeugen vom Kopftreibersignal zuzulassen. Einzelheiten sind in Verbindung mit dem Ablaufdiagramm von 41 beschrieben.
In Schritt S1 gemäß 41 ließt die CPU800 die Bilddaten für ein Pixel aus dem RAM 805, und der Betrieb geht dann zu Schritt S2. I Schritt S2 wird herausgefunden, ob die Daten für ein Pixel das Drucken erfordern, das heißt, ob Tinte auszustoßen ist. Wenn das Ergebnis des Herausfindens bestätigend ist, schreitet der Betrieb fort zu Schritt S3, und anderenfalls zu Schritt S9.
In Schritt S3 speichert das Register 12 der CPU800, daß der Pegel in der Periode der im Hauptimpulsbreite P₃ gleich H ist, und der Ablauf schreitet fort zu Schritt S4. In Schritt S4 wird das PWM-Auswahlsignal eingelesen, und die Breite P1 vom H-Pegel wird im Register 12 der CPU 800 gespeichert, und dann schreitet der Ablauf fort zu Schritt S5. In Schritt S5 wird das OHP-Auswahlsignal eingelesen, und wenn der OHP-Modus gewählt ist, geht der Ablauf zu Schritt S6, und anderenfalls geht der Ablauf zu Schritt S7.
In Schritt S6 wird die Breite P₁ vom H-Pegel des Vorheizimpulses, der in Schritt S4 bestimmt wurde, auf die maximal einstellbare Breite gebracht und wird im Register der CPU800 gespeichert, und der Ablauf schreitet dann fort zu Schritt S7. In Schritt 57 wird ein Kopftreibersignal auf der Grundlage der Impulsbreite P₁ des Vorheizimpulses gemäß 40 erzeugt, das im Register der CPU800 gespeichert ist, und von der Information der Impulsbreite P₃ des Hauptimpulses. Dann schreitet der Ablauf fort zu Schritt S8. Das Kopftreibersignal, das das Schieberegister 800R speichert, wird von diesem synchron mit dem Takt abgegeben.
In Schritt S8 wird herausgefunden, ob die im RAM 805 gespeicherten Daten ausgegeben werden, und wenn dem so ist, ist der Vorgang abgeschlossen, und wenn dem nicht so ist, geht der Ablauf zurück zu Schritt S1.
42 zeigt einen Wellenformgraphen von auswählbaren Treiberimpulsen der oben beschriebenen Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung).
Wenn ein übliches Druckblatt, das ein anderes als ein OHP-Blatt ist, und einen Lichtdurchlaßabschnitt hat, zur Anwendung kommt, werden die Wellenformen ausgewählt, die mit 1 bis 11 in 42 aufgezeigt sind, für die Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) gemäß der festgestellten Temperatur oder dergleichen.
Wenn im vorigen Beispiel die Aufzeichnung auf einem OHP-Blatt erfolgt, wird nur der Impuls, der mit 1 in 42 bezeichnet ist, bei der Steuerung verwendet.
Bei der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) unter Verwendung von 1 bis 11 in 42, sind P₁ beziehungsweise P₂ Variable, durch die die Flüssigkeitsausstoßmenge gesteuert wird. Die Flüssigkeitsausstoßmenge kann aber gesteuert werden durch Ändern der Breite vom Intervall P₂. Durch Verlängern des Intervalls, wie durch 1' in diesem Falle in 42 aufgezeigt ist, wird die Wärme aufgrund des Vorheizens hinreichend auf die Blasenerzeugungszone 11 oder auf das Bewegungsglied 31 übertragen, womit die Blasengröße zur Erhöhung der Flüssigkeitsausstoßmenge erhöht wird.
Nachdem die mit 1 bis 11 aufgezeigte Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) und durch 1' in 42, erfolgt eine Führung der aufgeweiteten Blase hin zum Ausstoßauslaß durch Vorsehen eines Bewegungsgliedes 31, so daß eine erhöhte Flüssigkeitsausstoßmenge durch die Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) größer wird als im herkömmlichen Falle, bei dem kein Bewegungsglied vorhanden ist.
43 ist eine Darstellung einer Beziehung zwischen der Impulswellenform, die das Wärmeerzeugungselement 2 beaufschlagt, und dem Flüssigkeitsausstoßzustand, in allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Diese Figur entspricht 1(c), und dieselben Bezugszeichen bedeuten dieselben Teile. 43(a) zeigt einen Flüssigkeitsausstoßzustand, wenn die Impulswellenform 1 das Wärmeerzeugungselement 2 beaufschlagt, und 43(b) zeigt den Fall, wenn die Impulswellenform 1' in Schritt 42 das Wärmeerzeugungselement 2 beaufschlagt. In 43(a) wird ebenfalls die Erzeugung der Blase 40 in effizienter Weise hin zum Ausstoßauslaß gerichtet. Ist die Größe der Blase 40 groß geworden aufgrund der hinreichenden Wärmeübertragung, wie anhand
43(b) beschrieben, dann erhöht sich der Versatz des Bewegungsgliedes 31, und folglich wird das Wachstum der Blase 40 hin zum Ausstoßauslaß verbessert, so daß die Ausstoßmenge größer wird. Dies liegt daran, daß das Bewegungsglied ablenkt zum Richten der Blase hin zum Ausstoßauslaß, so daß die Bewegung und das Wachstum der Blase 40 hin zum Austoßauslaß gerichtet ist, wobei in dieser Richtung ein geringerer Widerstand angetroffen wird als in der Richtung gegen die Federkraft des Bewegungsgliedes 31. Verglichen mit dem herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopf, der das Bewegungsglied 31 nicht hat, gestattet die Verwendung des Bewegungsglieds 31 und die Breitensteuerung des Intervalls P₂ zwischen Vorheizimpuls und Hauptimpuls das Ändern der Rate der Flüssigkeitsausstoßmenge, die Nichtlinearität nicht zu erhöhen, wie sie in der Kurve A in 44 gezeigt ist, anders als beim herkömmlichen Linearanstieg, wie er durch die Kurve B in 44 gezeigt ist, so daß die Steuerbarkeit der Ausstoßmenge verbessert ist. Durch Steuern der Vorheizimpulsbreite P₁ wird auch die Änderungsrate der Ausstoßmenge erhöht, so daß die Steuerbarkeit der Ausstoßmenge verbessert ist.
Typ 1 der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) gemäß der Flüssigkeitszustandsmenge
In dieser Beschreibung umfaßt die Bezeichnung "Zustandsmenge der Flüssigkeit" die physikalische Menge, wie Temperatur, Flüssigkeitsviskosität und Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die die Flüssigkeitsausstoßmenge beeinflussen. Handelt es sich bei der Flüssigkeit um Tinte, dann ist die Tinteneigenart enthalten. Die Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) kann abhängig von der Tintenart sein, wie hiernach beschrieben. Die Tongradationssteuerbarkeit wird verbessert durch Erhöhen der Änderungsrate von der Flüssigkeitsmenge als Ergebnis der Steuerung des Intervalls P2 und durch die Eigenschaft, die die nichtlineare Zone hat. In diesem Beispiel wird die Temperatur T2 der Flüssigkeit (Blasenerzeugungsflüssigkeit) im zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 vom Temperatursensor S1 auf dem Elementsubstrat 1 erfaßt, und die Temperatur T1 der Flüssigkeit (Aufzeichnungsflüssigkeit) im ersten Flüssigkeitsfließweg 14 wird auf der Grundlage der erfaßten Temperatur T2 vorhergesagt. Die Impulsbreite P1 vom Vorheizimpuls in 33 ist impulsbreitenmodulationsgesteuert auf der Grundlage der Vorhersagetemperatur T1, der erfaßten Temperatur T2 und der Temperaturdifferenz dazwischen. Vorzugsweise ist es, die Viskosität ρ1 der Aufzeichnungsflüssigkeit und die Oberflächenspannung ι1 der von der Temperatur beeinflußten Aufzeichnungsflüssigkeit.
46 zeigt eine Temperaturverteilung längs der Z-Achse in 45. In 46 sind die Temperaturverteilung im Elementsubstrat 1 und die Temperaturverteilung in der Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Aufzeichnungsflüssigkeit vernachlässigt. In dieser Figur wird vom Temperatursensor 51 erfaßte Temperatur als die Temperatur T3 des Elementssubstrats 1 angenommen, und die Temperatur T2 der Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Aufzeichnungsflüssigkeitstemperatur T1 werden aus der erfaßten Temperatur T3 (T3 ≥ T2 ≥ T1) vorhergesagt.
47 zeigt ein Beispiel, bei dem die Impulsbreite vom Vorheizimpuls schrittweise gesteuert wird, um so eine Konstantsteuerungsbreite ± ΔV der Ausstoßmenge Vd beizubehalten. Die Aufzeichnungsflüssigkeitstemperatur T1 in diesem Beispiel, die Blasenerzeugungsflüssigkeitstemperatur T2 oder die Temperaturdifferenz dazwischen wird als Flüssigkeitstemperatur TH genommen, und wenn die Flüssigkeitstemperatur TH im Bereich zwischen T0 und TL liegt, wird eine der Tabellen 1-11 gemäß der Flüssigkeitstemperatur TH ausgewählt, wodurch die Impulsbreite P1 des Vorheizimpulses schrittweise geändert wird. In den Tabellen 1-11 werden die Impulsbreiten P1 für den Vorheizimpuls mit feiner Gradation wie in 1-10 in 42 eingesetzt. Die Temperatur T0 wird auf 25°C als Beispiel gesetzt, und wenn die Temperatur geringer als diese ist, dann wird die Temperaturjustierung für den Kopf mit der Zieltemperatur von 25°C bewirkt. Der Bereich der Flüssigkeitstemperatur TH, der TL oder höher ist, liegt außerhalb eines Normaldruckbereichs, und folglich wird ein derartiger Bereich nicht oft benutzt. Wenn jedoch der Kopf mit einem 100%igen Einschaltverhältnis aktiviert ist, kann die Temperatur in diesen Bereich kommen. In diesem Bereich wird von P1 = 0 (μs) Gebrauch gemacht, um das Drucken mit dem Einzelimpuls des Hauptheizimpulses allein zu bewirken, um so den Eigentemperaturanstieg zu minimieren. Falls erforderlich, kann eine Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) für einen Einzelimpuls zum Unterdrücken des Temperaturanstiegs verwendet werden. Mit TC bezeichnet ist eine übliche Kopftemperaturgrenze.
48 zeigt die Beziehung zwischen Flüssigkeitstemperatur und Flüssigkeitsviskosität, wobei ρA (TA) und ρB (TB) Viskositäten sind, deren jeweilige Viskosität relativ hoch ist bei einer Temperatur TA, und die Viskositäten bei der Temperatur TB (> TA) sind ρA (TA) beziehungsweise ρB (TB).
Die Oberflächenspannung der Flüssigkeit läßt sich für die Flüssigkeitsausstoßmenge beeinflussen und als Beispiel ist die Oberflächenspannung und die Ausstoßmenge mit der in 49 gezeigten Beziehung behaftet. 49 hat zu tun mit dem Fall, bei dem die Flüssigkeitsausstoßmenge eine geringe Oberflächenspannung hat, wie bei ultrahochpermeabler Tinte unter derselben Bedingung, die erhöht wird, und wobei die Ausstoßmenge der Flüssigkeit B eine große Oberflächenspannung aufweist, wie die Verarbeitungsflüssigkeit, die zur Verbesserung der Bildqualität zuvor ausgestoßen wird, nach oder bevor oder nach dem Tintenausstoß mit Absenkung.
Ein spezielles Beispiel der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) mit Verwendung der Temperaturen T1, T2 ist nachstehend beschrieben. Bei der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) wird entweder die Impulsbreite P1 des Vorheizimpulses, die Intervallzeit P2 oder die Impulsbreite P3 des Hauptheizimpulses gesteuert, oder diese werden alle gemeinsam gesteuert. In der folgenden Beschreibung wird die Impulsbreite P1 vom Vorheizimpuls gesteuert.

1) Wenn T1 = T2
a) Wenn die Aufzeichnungsflüssigkeit A und die Blasenerzeugungsflüssigkeit B dieselbe Tinte sind: Die Mengen der Zustände der Flüssigkeiten A und B sind dieselben, das heißt, ΦA(ρ1, η1) = ΦB(ρ1, η2), und folglich wird die Impulsbreite P1 vom Vorheizimpuls auf der Grundlage der Temperatur T2 (= T1) gesteuert, um nur das erzeugte Blasenvolumen der Blasenerzeugungsflüssigkeit B zu steuern.
b) wenn die Aufzeichnungsflüssigkeit A und die Blasenerzeugungsflüssigkeit B unterschiedliche Tinten sind: Wenn beispielsweise die Flüssigkeiten A, B Viskositäten (ρ1 < ρ2) haben, sind die Zustandsmengen dieser unterschiedlich, nämlich ΦA(ρ1, ρ1) ≠ ΦB(ρ2, ρ2). Ein derartiger Zustand tritt auf, wenn die Druckoperation nach einer langen Ruhedauer beginnt, oder wenn die Druckoperation nach einer ausreichenden Temperatursteuerung beginnt, die für den Kopf ausgeführt wurde. Selbst wenn die Temperaturen der Flüssigkeiten A, B dieselben sind, ist die Viskosität ρ1 der Aufzeichnungsflüssigkeit höher als die Viskosität ρ2 der Blasenerzeugungsflüssigkeit B, und wenn folglich die Impulsbreite P1 des Vorheizimpulses auf der Grundlage der Temperatur T2 (= T1) gesteuert wird, um so nur das erzeugte Blasenvolumen der Blasenerzeugungsflüssigkeit B wie bei a) zu steuern, wird der Blasenerzeugungsdruck der Blasenerzeugungsflüssigkeit B zur Aufzeichnungsflüssigkeit A mit dem Ergebnis des Absinkens vom Ausstoßdruck übertragen. Die beabsichtigte Ausstoßmenge Vd wird folglich nicht bereitgestellt, so daß die Druckdichte geringer wird. Die Impulsbreite P1 und der Vorheizimpuls werden folglich länger als im Falle von a) gemacht, um das Absinken der Ausstoßmenge zu vermeiden.
2) Wenn T1 < T2 ist
c) Wenn die Aufzeichnungsflüssigkeit A und die Blasenerzeugungsflüssigkeit B dieselbe Tinte sind: Normalerweise ist die Temperatur der Blasenerzeugungsflüssigkeit B höher als die der Aufzeichnungsflüssigkeit A, und zwar aufgrund des Temperaturanstiegs vom Kopf durch den Druckbetrieb. Folglich tritt der obige Zustand während der Normaldruckoperation auf. Die Viskositäten ρ1, ρ2 der Flüssigkeit A, B sind von den Temperaturen T1, T2 abhängig, und folglich sind die Zustandsmengen unterschiedlich, so daß die Viskosität ρ1 von der Aufzeichnungsflüssigkeit A höher als die Viskosität ρ2 der Blasenerzeugungsflüssigkeit B ist. Ebenso im Falle von b) sinkt der Ausstoßdruck aufgrund der Übertragung vom Blasenerzeugungsdruck der Blasenerzeugungsflüssigkeit B zur Aufzeichnungsflüssigkeit A, so daß die beabsichtigte Ausstoßmenge Vd nicht sichergestellt werden kann, mit dem Ergebnis, daß die Druckdichte sinkt. Die Impulsbreite P1 des Vorheizimpulses wird entsprechend länger gemacht als bei a), um den Abfall der Ausstoßmenge zu vermeiden. Wünschenswert ist es, daß die Differenz ΔT zwischen den Temperaturen T1 und T2 bestimmt wird, und die Ausstoßmengendifferenz entsprechend ΔT wird experimentell gemessen, und die Impulsbreite P1 wird für die Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) erzielt. P1 = P1(0) + ΔP(T) + ΔP(ΔT)wobei P1(0) eine Bezugsimpulsbreite ist; ΔP(T) ist ein Temperaturkorrekturbetrag als Funktion der Temperatur T1 oder T2; und ΔP(ΔT) ist eine Ausstoßmengendifferenz entsprechend der Temperaturdifferenz ΔT. Beispielsweise ist P1(0) = 2,0 μs, ΔP(T) = 0–2,0 μs, ΔP(ΔT) = 0–1,0 μs.
d) Wenn die Aufzeichnungsflüssigkeit A und die Blasenerzeugungsflüssigkeit B unterschiedliche Tinten sind: Wird die Aufzeichnung bewirkt auf glattem Papier, ist es möglich, daß die Aufzeichnungsflüssigkeit A eine ultrahochpermeable Tinte ist, die eine extrem niedrige Oberflächenspannung ι1, und die Blasenerzeugungsflüssigkeit B hat eine normale Oberflächenspannung ρ2 (> ρ1) zum Zwecke des Stabilisierens der Blasenerzeugung. In einem solchen Falle kann die Variation der Ausstoßmenge aufgrund der Temperaturdifferenz, Temperatur T1, T2, gelöst werden mit demselben Verfahren wie c), aber die Variation der Ausstoßmenge aufgrund der Differenz der Oberflächenspannungen ρ1, ρ2 der Tinten können nicht gelöst werden. Da die Oberflächenspannungen ρ1, ρ2 temperaturunabhängig sind, kann die Eigenschaft der Tinte abhängig von der ID des Kopfes erkannt werden, und der Bezugsimpuls P1 (0) kann entsprechend der Oberflächenspannungen ρ1, ρ2 korrigiert werden. Wenn die Impulsbreite P1 vom Vorheizimpuls nur auf der Grundlage des Temperaturanstiegs gesteuert wird, um nur das erzeugte Blasenvolumen der Blasenerzeugungsflüssigkeit B, wie im vorigen Falle a), variiert die Ausstoßmenge Vd der Tinte als Ergebnis der Differenz in der Weise, daß die Tinte abhängig von der Oberflächenspannung tropft. Im allgemeinen neigt die Ausstoßmenge Vd bei sinkender Oberflächenspannung zur Erhöhung.

Die Ausstoßmenge Vd variiert mit der Temperatur, der Viskosität und anderen Zuständen (Eigenschaften) der Tinte, wie der Oberflächenspannung, die Faktoren, die die Änderung der Ausstoßmenge Vd beeinflussen, werden experimentell analysiert, und die Ergebnisse werden zur Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) herangezogen.
Typ 2 der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) gemäß der Flüssigkeitszustandsmenge
In diesem in 50 gezeigten Beispiel wird die Temperatur T2 der Flüssigkeit (Blasenerzeugungsflüssigkeit) im zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 festgestellt von einem Temperatursensor S1 auf dem Elementsubstrat 1, und die Temperatur T1 der Flüssigkeit (Aufzeichnungsflüssigkeit) im ersten Flüssigkeitsfließweg 14 wird vom Temperatursensor S2 festgestellt, der auf der Trennwand 30 vorgesehen ist. Auf der Grundlage der festgestellten Temperatur T1, der festgestellten Temperatur T2 oder der Temperaturdifferenz zwischen diesen wird die Impulsbreite P1 vom Vorheizimpuls impulsbreitenmodulationsgesteuert. Vorzugsweise werden die Viskosität ρ1 der Aufzeichnungsflüssigkeit und die Oberflächenspannung ι1 der Aufzeichnungsflüssigkeit von der Temperatur beeinflußt, berücksichtigt.
Typ 3 der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) entsprechend der Flüssigkeitszustandsmenge
In diesem Beispiel werden die Temperatur T2 der Flüssigkeit im zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 und die Temperatur T1 der Flüssigkeit im ersten Flüssigkeitsfließweg 14 auf der Grundlage der Bilddaten vorhergesagt, die dem zu schaffenden Bild auf dem Druckmedium entsprechen, durch Ausstoß der Tinte als Flüssigkeit. Genauer gesagt, die Temperaturen T1, T2 der Flüssigkeit werden aus der Temperaturänderung des Kopfes vorhergesagt, beeinflußbar zur Häufigkeit der Operation des Kopfes. Die Impulsbreite P1 vom Vorheizimpuls in 33 wird impulsbreitengesteuert auf der Grundlage der vorhergesagten Temperaturen T1, T2 oder der Temperatur zwischen diesen. In diesem Falle ist es vorzuziehen, daß die Viskosität ρ1 der Aufzeichnungsflüssigkeit und die Oberflächenspannung ι1 von der Aufzeichnungsflüssigkeit, die beeinfluß wird, mit berücksichtigt wird.
Der Ansteuerimpuls für das Wärmeerzeugungselement 2 kann selektiv entsprechend der Vorhersagetemperatur T1, T2 oder der Temperaturdifferenz dazwischen geändert werden. In einem solchen Falle kann der in 52(A) gezeigte Einzelimpuls oder der in 52(B) gezeigte Doppelimpuls selektiv ausgewählt werden. Mit dem Einzelimpuls ist die Impulsanstiegszeitvorgabe T3 feststehend, und die Abfallzeitvorgabe T4 ist halbfeststehend, so daß sie gemäß der speziellen Eigenschaft des Kopfes einstellbar ist. Durch Anlegen derartiger Impulse wird eine relativ kleine Tintenmenge (20 pl) ausgestoßen, womit die Eignung für den Farbmodus gegeben ist. Mit dem Doppelimpuls ist die Intervallzeit P2 vom Vorheizimpuls P1 feststehend, und die Abfallzeitvorgabe T4 vom Hauptheizimpuls P3 ist halbfeststehend, so daß die Einstellung gemäß der speziellen Kopfeigenschaft möglich ist. Durch Anlegen des Impulses wird eine relativ große Tintenmenge (30 pl) ausgestoßen, geeignet für einen letzteren Druckmodus oder dergleichen. Durch Vorsehen eines Unterheizelements, wie in 51 gezeigt, und durch Kombinieren der Temperatursteuerung unter Verwendung derselben wird die Tongradationsaufzeichnung des Bildes bewerkstelligt.
Typ 4 der Impulsbreitenmodulationsteuerung (PWM-Steuerung) entsprechend der Flüssigkeitszustandsmenge
In diesem Beispiel wird Verwendung gemacht von den Heizerzeugungselementen 2-1, 2-2, die unterschiedliche Heizwerte bereitstellen. Diese Wärmeerzeugungselemente 2-1, 2-2 sind longitudinal angeordnet, wie in 53 gezeigt, oder sie sind lateral angeordnet, wie in 54 gezeigt, und die Wärmeerzeugungselemente 2-1, 2-2 werden in selektiver Weise angesteuert, oder sie werden simultan angesteuert, so daß die Ausstoßmenge schrittweise (10 pl, 20 pl, 30 pl) bei großer Gradation geändert werde kann. Ebenso wie beim vorigen Typ 3 werden die Temperatur T2 der Flüssigkeit im zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 und die Temperatur T1 von der Flüssigkeit im ersten Flüssigkeitsfließweg 14 auf der Grundlage der Bilddaten entsprechend dem zu druckenden Bild auf das Druckmedium vorhergesagt, das durch Ausstoß der Tinte als Flüssigkeit erfolgt. Das heißt, die Temperatur T1, T2 der Flüssigkeit wird aus der Temperaturänderung des durch die Betriebshäufigkeit beeinflußten Kopfes geändert. Auf der Grundlage der vorhergesagten Temperaturen T1, T2 oder der Temperaturdifferenz dazwischen werden die Ansteuerimpulse der Wärmeerzeugungselemente 2-1, 2-2 durch Impulsbreitenmodulation gesteuert.
Beim Vorhersagen der Temperaturen T1, T2 wird der Heizwert der Wärmeerzeugungselemente 2-1, 2-2 bis jetzt hin mit berücksichtigt. Der Heizwert kann aus der Ausstoßmengengeschichte der Flüssigkeit hergeleitet werden. Genauer gesagt, aus der Häufigkeit des Ansteuerns der Wärmeerzeugungselemente 2-1, 2-2, der Einflusses der Wärme auf die Flüssigkeit wird erkannt, und durch Berücksichtigen dieser können die Temperaturen T1, T2 genau vorhergesagt werden. 55 zeigt ein Steuerbeispiel, bei dem eine Impulsbreite P1(S) oder P1(L) des Ansteuerimpulses für einen oder alle Heizerzeugungselemente 2-1 S einen relativ geringen Heizwert erzeugen, und ein Wärmeerzeugungselement 2-2 L, das einen relativ hohen Heizwert erzeugt.
Wenn nur P1(S) gesteuert wird, kann die Ausstoßmenge Vd0(S) der Flüssigkeit im wesentlichen konstant beibehalten werden, nämlich innerhalb einer Steuerbreite ± ΔV. Genauer gesagt, die Temperatur T1, T2 oder die Temperaturdifferenz dazwischen wird als Flüssigkeitstemperatur TH angenommen, und die Impulsbreite P1(S) wird schrittweise geändert durch Auswählen aus dem Bereich zwischen P1(S) max und P1(S) min gemäß der Flüssigkeitstemperatur TH innerhalb des Bereichs der Flüssigkeitstemperatur TH von T0 bis Tmax. Wenn die Flüssigkeitstemperatur TH die Temperatur T0 oder weniger hat, dann wird die Kopftemperatur mit der Zieltemperatur T0 gesteuert. Ist die Flüssigkeitstemperatur TH höher als Tmax, wird der Hauptimpuls allein als Ansteuerimpuls verwendet. Der Hauptimpuls kann durch Impulsbreitenmodulation gemäß der Flüssigkeitstemperatur TH gesteuert werden.
Wird nur P1(L) gesteuert, dann wird die Ausstoßmenge Vd0(L) der Flüssigkeit im wesentlichen konstant beibehalten, nämlich innerhalb einer Steuerbreite ± ΔV. Genauer gesagt, die Temperatur T1, T2 oder die Temperatur dazwischen wird als Flüssigkeitstemperatur TH herangezogen, und die Impulsbreite P1(S) wird schrittweise geändert durch Auswählen aus dem Bereich zwischen P1(S)max und P1(S)min gemäß der Flüssigkeitstemperatur TH innerhalb des Bereichs der Flüssigkeitstemperatur TH von T0 bis Tmax. Ist die Flüssigkeitstemperatur TH die Temperatur T0 oder niedriger, dann wird die Kopftemperatur mit der Zieltemperatur T0 gesteuert. Ist die Flüssigkeitstemperatur TH höher als Tmax, dann wird der Hauptimpuls allein als Ansteuerimpuls verwendet. Der Hauptimpuls kann durch Impulsbreitenmodulation gemäß der Flüssigkeitstemperatur TH gesteuert werden.
Wenn sowohl P1(S) als auch P1(L) gesteuert werden, dann wird die Ausstoßmenge Vd0 (S + L) der Flüssigkeit konstant in der Steuerungsbreite ± ΔV beibehalten. Genauer gesagt, die Temperatur T1, T2 oder die Temperaturdifferenz dazwischen wird als Flüssigkeitstemperatur TH herangezogen, und die Impulsbreite P1(S + L) wird schrittweise geändert durch Auswahl des Bereichs zwischen P1(S + L)max und P1(S + L)min gemäß der Flüssigkeitstemperatur TH innerhalb des Bereichs der Flüssigkeitstemperatur TH von T0 bis Tmax. Wenn die Flüssigkeitstemperatur TH die Temperatur T0 oder einer niedrigere ist, dann wird die Kopftemperatur mit der Zieltemperatur T0 gesteuert. Ist die Flüssigkeitstemperatur TH höher als Tmax, dann wird der Hauptimpuls allein als Ansteuerimpuls verwendet. Der Hauptimpuls kann durch Impulsbreitenmodulation gemäß der Flüssigkeitstemperatur TH gesteuert werden.
56 zeigt ein Beispiel, bei dem eine derartige 3-Schritt-Stabilisierungssteuerung (Ausstoßmenge Vd0(S), Vd0(L), Vd0(S + L) zur Bewirkung des Schwarzdruckens (Bk) und des Farbdruckens (Col) verwendet. In diesem Beispiel ist die Aufzeichnungseinrichtung eine Maschine mit serieller Abtastung, wie in 57 gezeigt. Die Aufzeichnungseinrichtung hat einen Schlitten 601, der auf einer Führung 601 hin und her zu bewegen ist, worauf die Kartusche C montiert ist. Der Schlitten 601 wird abtastend von einem Gurt 603 hin- und herbewegt, und zwar unter Verwendung eines nicht dargestellten Motors. Die Kartusche C hat eine Kopfkartusche, die integral einen Schwarztintenausstoßkopf und einen Schwarztintenbehälter enthält, und hat eine Kopfkartusche, die integral Farbtintenausstoßköpfe und Farbtintenbehälter enthält. Mit Bezugszeichen 604 bis 607 versehen sind Walzen zum Zuführen eines Blattes P als Aufzeichnungsmaterial; Bezugszeichen 608 bedeutet eine Kappe entsprechend einem jeden der Köpfe in der Kartusche C. Durch Saugen im Inneren der Kappe unter Verwendung einer Pumpeinheit 609 wird das Verkleben eines jeden Kopfes vermieden. Mit Bezugszeichen 610, 611 bezeichnet sind erste und zweite Klingen, die als Wischer arbeiten; Bezugszeichen 612 bedeutet einen Klingenreiniger des Absorptionsmaterials, das die erste Klinge 610 reinigt.
In diesem Beispiel wird der Schwarztintenkopf schrittweise vom Wärmeerzeugungselement S, das einen niedrigen Wärmewert hat, und von einem Wärmeerzeugungselement L gesteuert, das einen hohen Wärmewert hat, genauer gesagt, in 3 Schritten (Ausstoßmengen Vd0(S), Vd0(L) und Vd0(S + L) (25:45:70)). Der Farbtintenkopf wird schrittweise vom Wärmeerzeugungselement 5, das einen niedrigen Wärmewert hat, und von einem Wärmeerzeugungselement L gesteuert, das einen hohen Wärmewert hat, genauer gesagt, in 3 Schritten (Ausstoßmengen Vd0(S), Vd0(L) und Vd0(S + L) (15:25:40)).
Der Druckermodus "schnell" in 56 ist ein Hochgeschwindigkeitsdruckermodus bei der Aufzeichnungsdichte von 360 dpi, wobei sowohl beim Schwarzdrucken (Bk) als auch beim Farbdrucken (Col) ein Punkt für ein Pixel durch eine Einrichtungsabtastung des Schlittens 602 gedruckt wird. Zum Schwarzdrucken ist die Tintenausstoßmenge Vd0(S + L), und das Ausstoßmengeverhältnis beträgt 70. Zum Farbdrucken ist die Tintenausstoßmenge Vd0(S + L), und das Ausstoßmengenverhältnis beträgt 40.
Der Druckermodus "Norm" in 56 ist ein Normalaufzeichnungsmodus bei einer Aufzeichnungsdichte von 360 dpi, wobei sowohl beim Schwarzdrucken (Bk) als auch beim Farbdrucken (Col) Binäraufzeichnung und Ternäraufzeichnung selektiv verwendbar sind. Beim Schwarzdrucken mit Binäraufzeichnung wird ein Punkt für ein Pixel mit einem Ausstoßmengenverhältnis von 70 gedruckt, das heißt, Vd0(S + L) durch zwei Abtastung in einer Richtung des Schlittens 602. Bei der Ternäraufzeichnung wird die Tinte der Ausstoßmenge Vd0(L), dem Ausstoßmengenverhältnis 45 mit zwei Abtastungen in einer Richtung mit Abweichung eines halben Pixels ausgestoßen. Bei der Binäraufzeichnung zum Farbdrucken wird andererseits ein Punkt für ein Pixel mit einem Ausstoßmengenverhältnis von 40 gedruckt, das heißt, Vd0(S + L) durch zwei bidirektionale Abtastungen des Schlittens 602. Bei der Ternäraufzeichnung ist die Ausstoßmenge der Tinte Vd0(L) (das Ausstoßmengenverhältnis von 25), und zwei bidirektionale Abtastungen werden mit Abweichung eines halben Pixels verwendet.
Der Druckermodus "HQ" in 56 ist ein Hochauflösungsmodus bei einer Aufzeichnungsdichte von 360 dpi, und eine Quinäraufzeichnung wird sowohl beim Schwarzdrucken (Bk) als auch beim Farbdrucken (Col) ausgeführt. Beim Schwarzdrucken werden vier unidirektionale Abtastungen des Schlittens 602 mit einer Abweichung von einem halben Pixel verwendet, und die Tintenausstoßmenge beträgt Vd0(S) (Ausstoßmengenverhältnis gleich 25). Beim Farbdrucken werden andererseits vier unidirektionale Abtastungen des Schlittens 602 mit Abweichung eines halben Pixels verwendet, und die Tintenausstoßmenge beträgt Vd0(S) (Ausstoßmengenverhältnis von 15).
96 Nachstehend beschrieben sind andere Flüssigkeitsausstoßköpfe. Im Folgenden wird entweder ein Einzelfließwegtyp oder ein Doppelfließwegtyp herangezogen, aber ein beliebiges Beispiel kann ebenfalls für beide verwendet werden, wenn nicht anders dargelegt.
Flüssigkeitsfließweg-Deckenkonfiguration
13 ist eine Querschnittsansicht entlang des Fließwegs von einem Beispiel eines Flüssigkeitsausstoßkopfes.
Rillen zum Bilden der ersten Flüssigkeitsfließwege 14 (oder Flüssigkeitsfließwege 10 in 1) sind im Rillenglied 50 auf einer Trennwand 30 gebildet. In diesem Beispiel ist die Höhe der Fließwegdecke, die an das freie Ende 32 der Position des Bewegungsgliedes angrenzt, größer, um einen größeren Operationswinkel θ vom Bewegungsglied zu ermöglichen. Der Betriebsbereich des Bewegungsgliedes wird bestimmt unter Berücksichtigung der Struktur des Flüssigkeitsfließweges, der Festigkeit des Bewegungsgliedes und der Blasenerzeugungsleistung oder dergleichen. Wünschenswert ist es, daß die Winkelbereichsweite weit genug beweglich ist und den Winkel der Lage des Ausstoßauslasses umfaßt.
Das Versatzniveau vom freien Ende des Bewegungsgliedes ist höher als der Durchmesser des Ausstoßauslasses, wie in dieser Figur gezeigt, wodurch ein hinreichender Ausstoßdruck übertragen wird. Wie aus der Figur ersichtlich, ist die Höhe der Flüssigkeitsfließwegdecke an der Stelle des Drehpunkts 33 vom Bewegungsglied niedriger als diejenige der Flüssigkeitsfließwegdecke an der Stelle des freien Endes 32 vom Bewegungsglied, so daß die Freigabe der Druckwelle auf die Stromabwärtsseite aufgrund des Versatzes vom Bewegungsglied weiterhin effizient vermieden werden kann.
Lagebeziehung zwischen zweitem Flüssigkeitsfließweg und Bewegungsglied
14 ist eine Darstellung der Lagebeziehung zwischen dem zuvor beschriebenen Bewegungsglied 31 und dem zweiten Flüssigkeitsfließweg 16, und (a) ist die Ansicht der Lage des Bewegungsglieds 31 der Trennwand 30, wenn man dies von oben sieht, und (b) ist eine Ansicht des zweiten Flüssigkeitsfließwegs 16, wenn man dies von oben sieht, aber ohne die Trennwand 30. 14(c) ist eine schematische Ansicht der Lagebeziehung zwischen dem Bewegungsglied 6 und dem zweiten Flüssigkeitsfließweg 16, wobei sich die Elemente überlagern. In diesen Figuren ist das Untere eine Vorderseite mit den Ausstoßauslassen.
Der zweite Flüssigkeitsfließweg 16 von diesem Beispiel hat einen Halsabschnitt 19 stromaufwärts vom Wärmeerzeugungselement 2 in Hinsicht auf den allgemeinen Fluß der Flüssigkeit aus der Seite der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer zum Ausstoßauslaß durch die Wärmeerzeugungselementposition, die Bewegungsgliedposition längs des ersten Fließwegs, um so einen Raum bereitzustellen (Blasenerzeugungsraum), der zum Unterdrücken einer einfachen Freigabe wirksam ist, und zwar hin zur Stromaufwärtsseite des Druckes, nachdem die Blasenerzeugung im zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 erfolgt ist.
Im Falle des herkömmlichen Kopfes, bei dem der Fließweg, bei dem die Blasenerzeugung auftritt, und der Fließweg, von dem die Flüssigkeit ausgestoßen wird, dieselben sind, kann der Halsabschnitt zur Vermeidung der Druckfreigabe vorgesehen sein, der vom Wärmeerzeugungselement hin zur Flüssigkeitskammer erzeugt wird. In einem solchen Fall sollte die Querschnittsfläche des Halsabschnitts in Hinsicht auf eine ausreichende Flüssigkeitsnachfüllung nicht zu klein sein.
Bei diesem Beispiel wird jedoch viel oder das meiste der ausgestoßenen Flüssigkeit aus dem ersten Flüssigkeitsfließweg kommen, und von der Blasenerzeugungsflüssigkeit im zweiten Flüssigkeitsfließweg, der das Wärmeerzeugungselement hat, wird nicht viel verbraucht, so daß die Füllmenge der Blasenerzeugungsflüssigkeit zur Blasenerzeugungszone 11 klein bleiben kann. Die Öffnung vom Halsabschnitt 19 kann folglich sehr klein gestaltet sein, beispielsweise in der Größe von mehreren μm bis zu mehreren Zehn μm, so daß die Freigabe des im zweiten Flüssigkeitsfließweg erzeugten Drucks weiterhin unterdrückt und weiter zur Seite des Bewegungsgliedes hin konzentriert werden kann. Der Druck kann verwendet werden als Ausstoßdruck durch das Bewegungsglied 31, und folglich können die hohe Ausstoßenergieverwendungseffizienz und der Ausstoßdruck geschaffen werden. Die Konfiguration vom zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 ist nicht auf die oben beschriebene beschränkt, sondern kann eine beliebige sein, wenn der vom Blasenerzeugungsabschnitt erzeugte Druck effektiv auf die Seite des Bewegungsglieds übertragen wird.
Wie in 14(c) gezeigt, bedecken die Querseiten des Bewegungsglieds 31 jeweilige Teile der Wand, die den zweiten Flüssigkeitsfließweg bildet, so daß das Fallen vom Bewegungsglied 31 in den zweiten Flüssigkeitsfließweg vermieden wird. Indem dies so gemacht wird, läßt sich die oben beschriebene Trennung zwischen der Ausstoßflüssigkeit und der Blasenerzeugungsflüssigkeit weiter verbessern. Die Freigabe der Blase durch den Schlitz kann weiterhin so unterdrückt werden, daß der Ausstoßdruck und die Ausstoßeffizienz weiter ansteigen. Die zuvor beschriebene Wirkung des Nachfüllens aus der Stromaufwärtsseite durch Druck nach Zusammenbruch der Blase kann darüber hinaus weiter verbessert werden.
In 12(b) und in 13 erstreckt sich ein Teil der in der Blasenerzeugungszone erzeugten Blase vom zweiten Flüssigkeitsfließweg 4 mit dem Versatz des Bewegungsglieds 6 zur Seite des ersten Flüssigkeitsfließwegs 14 in die Seite des ersten Flüssigkeitsfließwegs 14. Durch Wahl der Höhe vom zweiten Fließweg wird die Ausstoßkraft weiter verbessert, um eine derartige Blasenausdehnung zuzulassen, verglichen mit dem Fall, bei dem keine derartige Blasenausdehnung erfolgt. Um eine derartige Blasenausdehnung in den ersten Flüssigkeitsfließweg 14 hinein zu schaffen, wird die Höhe vom zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 vorzugsweise niedriger als die Höhe der Maximalblase eingerichtet, genauer gesagt, die Höhe beträgt beispielsweise vorzugsweise mehrere μm bis 30 μm. In diesem Beispiel beträgt die Höhe 15 μm.
Bewegungsglied und Trennwand
15 zeigt ein weiteres Beispiel vom Bewegungsglied 31, wobei Bezugszeichen 35 einen Schlitz bedeutet, der in der Trennwand gebildet ist, und der Schlitz dient der Bereitstellung des Bewegungsglieds 31. In 15(a) hat das Bewegungsglied eine rechtwinklige Konfiguration, und in 15(b) ist es näher an der Seite des Drehpunkts, um eine erhöhte Mobilität des Bewegungsglieds zuzulassen, und in 15(c) ist eine breitere Drehpunktseite vorgesehen, um die Festigkeit des Bewegungsglieds zu erhöhen. Die angenäherte und an die Seite des Drehpunkts angewinkelte Konfiguration ist wünschenswert, wie in 14(a) gezeigt, da sowohl die Leichtigkeit der Bewegung als auch die Festigkeit befriedigend sind. Die Konfiguration vom Bewegungsglied ist nicht auf die oben beschriebene beschränkt, sondern kann eine beliebige sein, wenn sie nicht in die Seite des zweiten Flüssigkeitsfließwegs eintritt und die Bewegung licht und hoher Festigkeit erfolgt.
Die Platte oder das Filmbewegungsglied 31 und die Trennwand 5 in den vorstehenden Beispielen, die das Bewegungsglied besitzen, sind aus Nickel mit einer Dicke von 5 μm hergestellt, aber es gibt keine Beschränkung hierauf, sondern es kann ein beliebiges Material sein, sofern es eine Antilösungseigenschaft gegenüber der Blasenerzeugungsflüssigkeit und der Ausstoßflüssigkeit hat, die Elastizität hinreichend ist, um den Betrieb des Bewegungsglieds zuzulassen, und sofern der erforderte Feinschlitz geschaffen werden kann.
Bevorzugte Beispiele der Materialien für das Bewegungsglied umfassen haltbare Materialien, wie die Metalle Silber, Nickel, Gold, Eisen, Titan, Aluminium, Platin, Tantal, Edelstahl, Phosphorbronze oder dergleichen, deren Legierungen, oder Harzmaterial der Nytrilgruppe wie Acrylonitril, Butadien, Stylen und dergleichen, Harzmaterial mit der Amidgruppe wie Polyamide und dergleichen, Harzmaterial mit Carboxyl wie Polykarbonat oder dergleichen, Harzmaterial mit der Aldehydgruppe, wie Polyacetal oder dergleichen, Harzmaterial der Sulfongruppe wie Polysulfon, Harzmaterial wie flüssiges Kristallpolymer oder dergleichen, oder chemische Komponenten dieser; oder Materialien mit einer Festigkeit gegenüber Tinte, wie die Metalle Gold, Wolfram, Tantal, Nickel, Edelstahl, Titan, Legierungen dieser, Materialien, die mit einem derartigen Metall beschichtet sind, Harzmaterial der Amidgruppe wie Polyamide, Harzmaterial mit der Aldehydgruppe wie Polyacetal, Harzmaterial der Ketongruppe wie Polyetherketone, Harzmaterial mit Amidgruppe wie Polyimid, Harzmaterial mit der Hydroxylgruppe wie Phenolharz, Harzmaterial mit der Ethylgruppe, wie Polyethylen, Harzmaterial mit der Alkylgruppe wie Polypropylen, Harzmaterial mit der Epoxygruppe wie Epoxydharzmaterial, Harzmaterial mit der Aminogruppe wie Melaminharzmaterial, Harzmaterial mit der Methylolgruppe, wie Xylenharzmaterial, chemische Verbindungen dieser, Keramikmaterial wie Siliziumdioxid oder eine chemische Verbindung dieser.
Bevorzugte Beispiele der Trenn- oder Teilwand enthalten Harzmaterial mit hoher Wärmebeständigkeit, mit ausgeprägter Unlöslichkeitseigenschaft und mit ausgeprägter Isolationseigenschaft, genauer gesagt, neuere technische Plastikharzmaterialien wie Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyethylen Teraphthalat, Melaminharzmaterial, Phenolharz, Epoxyharzmaterial, Polybutadin, Polyurethan, Polyetheretherketone, Polyethersulfon, Polyallylat, Polyimid, Polysulfon, Flüssigkristallpolymer (LCP) oder deren chemische Verbindungen, oder Material wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Nickel, Gold, Edelstahl, Legierungen dieser, chemische Verbindungen dieser oder Materialien, die mit Titan oder Gold beschichtet sind.
Die Stärke der Trennwand wird bestimmt abhängig von verwendeten Material und der Konfiguration vom Standpunkt hinreichender Festigkeit der Wand und hinreichender Operationsfähigkeit als Bewegungsglied, und im allgemeinen sind ungefähr 0,5 μm–10 μm wünschenswert.
Die Breite des Schlitzes 35 zum Bereitstellen des Bewegungsglieds 31 beträgt in diesen Beispielen 2 μm. Wenn die Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit unterschiedliche Materialien sind und wenn die Mischung der Flüssigkeiten zu vermeiden ist, dann wird der Spalt so bestimmt, daß er einen Meniskus zwischen den Flüssigkeiten bildet, womit deren Vermischung vermieden werden kann. Wenn beispielsweise die Blasenerzeugungsflüssigkeit eine Viskosität von etwa 2 cP hat und wenn die Ausstoßflüssigkeit eine Viskosität von wenigstens 100 cP hat, dann ist ein Schlitz von ungefähr 5 μm hinreichend, um die Flüssigkeitsvermischung zu vermeiden, aber vorzugsweise ist er nicht größer als 3 μm.
Wenn die Ausstoßflüssigkeit und die Blasenerzeugungsflüssigkeit getrennt sind, dann arbeitet das Bewegungsglied als Trennung zwischen diesen. Eine kleine Menge der Blasenerzeugungsflüssigkeit wird jedoch unter die Ausstoßflüssigkeit gemischt. Im Falle des Flüssigkeitsausstoßes zum Drucken wird das Prozentverhältnis der Mischung praktisch kein Problem sein, wenn der Prozentsatz geringer als 20% ist. Der Prozentsatz der Mischung läßt sich nach der vorliegenden Erfindung steuern durch genaue Auswahl der Viskositäten der Ausstoßflüssigkeit und der Blasenerzeugungsflüssigkeit.
Wenn der Prozentsatz klein gewünscht ist, läßt er sich beispielsweise reduzieren auf 5% unter Verwendung von 5 CPS oder weniger für die Blasenerzeugungsflüssigkeit und 20 CPS oder weniger für die Ausstoßflüssigkeit.
Das Bewegungsglied in diesem Beispiel hat eine Dicke in der Größenordnung von μm als bevorzugte Dicke, und ein Bewegungsglied mit einer Dicke in der Größenordnung von cm wird in üblichen Fällen nicht angewandt. Wenn ein Schlitz im Bewegungsglied mit einer Dicke in der Größenordnung von μm gewählt wird und wenn der Schlitz die Breite (W/μm) in Größenordnung der Dicke vom Bewegungsglied hat, ist es wünschenswert, die Variationen bei der Herstellung zu berücksichtigen.
Wenn die Dicke des dem freien Ende gegenüberstehenden Gliedes und/oder der durch einen Schlitz gebildeten Seitenkante vom Bewegungsglied äquivalent zur Dicke des Bewegungsglieds (12, 13 oder dergleichen) ist, dann ist die Beziehung zwischen der Schlitzbreite und der Dicke vorzugsweise die folgende unter Berücksichtigung der Herstellvariation, um die Flüssigkeitsvermischung zwischen der Blasenerzeugungsflüssigkeit und der Ausstoßflüssigkeit stabil zu unterdrücken. Wenn die Blasenerzeugungsflüssigkeit eine Viskosität von nicht mehr als 3 cp hat und wenn die Höhe der viskosen Tinte (5 cp, 10 cp oder dergleichen) als Ausstoßflüssigkeit Verwendung findet, kann die Vermischung der 2 Flüssigkeiten für eine lange Dauer unterdrückt werden, wenn der Beziehung W/t ≤ genügt ist.
Der Schlitz, der die "wesentliche Versiegelung" bereitstellt, hat vorzugsweise eine Breite von mehreren μm, da die Vermeidung einer Flüssigkeitsmischung sichergestellt ist.
Im Falle, daß die Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit als unterschiedlich arbeitende Flüssigkeiten verwendet werden, arbeitet das Bewegungsglied im wesentlichen als Trennung oder als Trennglied zwischen den Flüssigkeiten. Wenn sich das Bewegungsglied mit der Blasenerzeugung verschiebt, kann eine kleine Menge der Blasenerzeugungsflüssigkeit in die Ausstoßflüssigkeit eintreten (Vermischung). Bei der Tintenstrahlaufzeichnung beträgt der Farbmaterialinhalt der Ausstoßflüssigkeit im allgemeinen ungefähr 3% bis 5%, und folglich führt dies zu keiner signifikanten Dichteänderung, wenn der Prozentsatz der Blasenerzeugungsflüssigkeit, die in das Ausstoßtröpfchen vermischt wird, nicht mehr als 20% beträgt. Das vorliegende Beispiel deckt folglich den Fall ab, bei dem das Mischungsverhältnis der Blasenerzeugungsflüssigkeit nicht mehr als 20% beträgt.
Bei der zuvor beschriebenen Struktur wurde das Mischungsverhältnis der Blasenerzeugungsflüssigkeit mit fast 15% gewählt, selbst wenn die Viskosität verändert war. Wenn die Viskosität der Blasenerzeugungsflüssigkeit nicht mehr als 5 cP betrug, dann war das Mischverhältnis ungefähr maximal 10%, obwohl es abhängig von der Ansteuerhäufigkeit abhängig ist.
Wenn die Viskosität der Ausstoßflüssigkeit nicht mehr als 20 cP ist, kann die Flüssigkeitsvermischung verringert werden (auf nicht mehr als 5% als Beispiel).
Nunmehr gilt die Beschreibung der Lagebeziehung zwischen dem Wärmeerzeugungselement und dem Bewegungsglied im Kopf. Die Konfiguration, Abmessung und Anzahl der Bewegungsglieder und Wärmeerzeugungselemente sind nicht auf das nachfolgende Beispiel beschränkt. Durch Optimalanordnung vom Wärmeerzeugungselement und vom Bewegungsglied kann der Druck nach Blasenerzeugung vom Wärmeerzeugungselement in effizienter Weise als Ausstoßdruck genutzt werden.
Beim herkömmlichen Blasenstrahlerzeugungsverfahren wird Energie, wie Wärme, der Tinte zugeführt, um eine plötzliche Volumenänderung in der Tinte hervorzurufen (Blasenerzeugung), so daß die Tinte durch einen Ausstoßauslaß auf das Aufzeichnungsmaterial zum Herbeiführen des Drucks ausgestoßen wird. Die Fläche vom Wärmeerzeugungselement und die Tintenausstoßmenge in diesem Falle sind einander proportional. Eine Nichtblasenerzeugungszone S kann jedoch nicht zum Tintenausstoß beitragen. Diese Tatsache wird durch die Beobachtung der Kogation oder des Brennens von Tinte auf dem Wärmeerzeugungselement bestätigt, das heißt, die Nichtblasenerzeugungszone S erstreckt sich im Grenzbereich des Wärmeerzeugungselements. Es versteht sich, daß die Grenze mit ungefährer Breite von 4 μm nicht zur Blasenerzeugung beiträgt.
Um in effizienter Weise den Blasenerzeugungsdruck zu nutzen, ist es vorzuziehen, daß der Bewegungsbereich vom Bewegungsglied die effektive Blasenerzeugungszone vom Wärmeerzeugungselement abdeckt, nämlich die Innenfläche hinter der Grenze mit ungefähr 4 μm Breite. In diesem Beispiel beträgt die effektive Blasenerzeugungszone etwa 4 μm und weniger, aber dies unterscheidet sich vom Wärmeerzeugungselement und vom Erzeugungsverfahren.
17 ist eine schematische Ansicht von oben gesehen, wobei Verwendung gemacht wird vom Wärmeerzeugungselement 2 mit 58 × 150 μm, und einem Bewegungsglied 301 in 17(a) und einem Bewegungsglied 302 in 17(b), welche eine andere Gesamtfläche haben.
Die Abmessung vom Bewegungsglied 301 beträgt 53 × 145 μm und ist kleiner als die Fläche vom Wärmeerzeugungselement 2, hat aber eine der effektiven Blasenerzeugungszone vom Wärmeerzeugungselement 2 äquivalente Fläche, und das Bewegungsglied 301 ist vorgesehen zur Bedeckung der effektiven Blasenerzeugungszone. Die Abmessung des Bewegungsglieds 302 beträgt andererseits 53 × 220 μm und ist damit größer als die Fläche vom Wärmeerzeugungselement 2 (die Breitenabmessung ist dieselbe, aber die Abmessung zwischen Drehpunkt und beweglicher Führungskante ist größer als die Länge des Wärmeerzeugungselements), wie auch beim Bewegungsglied 301. Es ist vorgesehen zur Bedeckung der effektiven Blasenerzeugungszone. Die Tests sind ausgeführt worden mit den beiden Bewegungsgliedern 301 und 302, um die Haltbarkeit und die Ausstoßeffizienz zu überprüfen. Die Bedingungen waren die folgenden:
Blasenerzeugungsflüssigkeit: wäßrige Ethanollösung (40%)
Ausstoßtinte: Farbarttinte
Spannung: 20,2 V
Frequenz: 3 kHz
Die Experimentsergebnisse zeigen, daß das Bewegungsglied 301 am Drehpunkt beschädigt wurde, wenn 1 × 10⁷ Impulse angelegt waren. Das Bewegungsglied 302 wurde selbst nach 3 × 10⁸ Impulsen nicht beschädigt. Die Ausstoßmenge bezüglich der zugeführten Energie und der kinetischen Energie, bestimmt durch die Ausstoßgeschwindigkeit, wurden zusätzlich ungefähr um das 1,5- bis 2,5-Fache verbessert.
Aus diesen Ergebnissen ist verständlich, daß ein Bewegungsglied, das eine größere Fläche als diejenige des Wärmeerzeugungselements hat und das sich zum Abdecken des Abschnitts rechts über der effektiven Blasenerzeugungszone des Wärmeerzeugungselements befindet, vom Standpunkt der Haltbarkeit und der Ausstoßeffizienz vorzuziehen ist.
19 zeigt eine Beziehung zwischen einem Abstand zwischen der Kante vom Wärmeerzeugungselement und dem Drehpunkt des Bewegungsgliedes und dem Versatz des Bewegungsgliedes. 20 ist eine Querschnittsansicht von der Seite her, die eine Lagebeziehung zwischen dem Wärmeerzeugungselement 2 und dem Bewegungsglied 31 darstellt. Das Wärmeerzeugungselement 2 hat die Abmessung von 40 × 105 μm. Es versteht sich, daß der Versatz größer wird, wenn der Abstand von 1 von der Kante des Wärmeerzeugungselements 2 und dem Drehpunkt 33 des Bewegungsgliedes 31 größer wird. Folglich ist es wünschenswert, die Position vom Drehpunkt des Bewegungsglieds auf der Grundlage des Optimalversatzes zu bestimmen, der abhängig ist von der erforderlichen Tintenausstoßmenge, der Fließdurchgangsstruktur, der Wärmeerzeugungselementkonfiguration und so weiter.
Wenn der Drehpunkt vom Bewegungsglied rechts über der effektiven Blasenerzeugungszone vom Wärmeerzeugungselement ist, wird der Blasenerzeugungsdruck direkt auf den Drehpunkt übertragen, zusätzlich zu der Belastung aufgrund des Versatzes vom Bewegungselement, und folglich verringert sich die Haltbarkeit des Bewegungsgliedes. Die Experimente der Erfinder haben offenbart, daß, wenn der Drehpunkt rechts über der effektiven Blasenerzeugungszone vorgesehen ist, die Bewegungswand nach Beaufschlagen von 1 × 10⁶ Impulsen beschädigt wird, das heißt, die Haltbarkeit ist verringert. Durch Anordnen des Drehpunkts vom Bewegungsglied außerhalb der Position rechts oben von der effektiven Blasenerzeugungszone des Wärmeerzeugungselements kann folglich ein Bewegungsglied einer Konfiguration und/oder eines Materials, das keine hohe Haltbarkeit bereitstellt, praktisch verwendet werden. Selbst wenn der Drehpunkt rechts über der effektiven Blasenerzeugungszone liegt, ist es andererseits praktisch verwendbar, wenn die Konfiguration und/oder das Material gut ausgewählt ist. Indem dies geschieht, kann ein Flüssigkeitsausstoßkopf mit hoher Ausstoßenergienutzungseffizienz und langer Haltbarkeit bereitgestellt werden.
Elementsubstrat
110 Nachstehend beschrieben ist die Struktur des Elementsubstrats, das mit dem Wärmeerzeugungselement zum Aufheizen der Flüssigkeit vorgesehen ist.
20 ist ein Längsabschnitt des Flüssigkeitskopfs.
Auf dem Elementsubstrat 1 ist ein Rillenglied 50 montiert, das Glied 50 hat zweite Flüssigkeitsfließwege 16, Trennwände 30, erste Flüssigkeitsfließwege 14 und Rillen zum Bilden des ersten Flüssigkeitsfließwegs.
Das Elementsubstrat 1 hat, wie in 11 gezeigt, eine gemusterte Drahtelektrode (0,2–1,0 μm stark) aus Aluminium oder dergleichen und eine gemusterte elektrische Widerstandsschicht 105 (0,01–0,2 μm stark) aus Hafniumborid (HfB₂), Tantalnitrid (TaN), Tantalaluminium (TaAl) oder dergleichen, womit das Wärmeerzeugungselement auf einem Siliziumoxidfilm oder einem Siliziumnitridfilm 106 hergestellt wird, um zum Isolieren und zur Wärmeakkumulation, welches wiederum auf dem Substrat 107 aus Silizium oder dergleichen ist. Eine Spannung beaufschlagt die Widerstandsschicht 105 über die beiden Drahtelektroden 104, um durch die Widerstandsschicht einen Strom fließen zu lassen, damit Wärme erzeugt wird. Zwischen der Verdrahtungselektrode ist eine Schutzschicht aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder dergleichen in einer Stärke von 0,1–2,0 μm auf der Widerstandsschicht vorgesehen, und darüber hinaus ist eine Antikavitationsschicht aus Tantal oder dergleichen (0,1–0,6 μm dick) gebildet, um die Widerstandsschicht 105 vor verschiedenen Flüssigkeiten, wie beispielsweise Tinte zu schützen.
Die Druck- und Schockwelle, erzeugt nach Blasenbildung und Zerfall ist so stark, daß die Haltbarkeit vom Oxidfilm relativ zerbrechlich und verschlechtert ist. Metallmaterial, wie beispielsweise Tantal (Ta) oder dergleichen wird daher als Antikavitationsschicht verwendet.
Die Schutzschicht kann entfallen, abhängig von der Flüssigkeitszusammensetzung, der Flüssigkeitsfließwegstruktur und dem Widerstandsmaterial. Eines dieser Beispiele ist in 4(b) gezeigt. Das Material der Widerstandsschicht erfordert keine Schutzschicht und enthält beispielsweise eine Iridium-Tantal-Aluminium-Legierung oder dergleichen. Die Struktur vom Wärmeerzeugungselement in den vorstehenden Ausführungsbeispielen kann die Widerstandsschicht enthalten (Wärmeerzeugungsabschnitt) oder kann eine Schutzschicht enthalten, um die Widerstandsschicht zu schützen.
Im Beispiel hat das Wärmeerzeugungselement einen Wärmeerzeugungsabschnitt mit der Widerstandsschicht, die als Reaktion auf das elektrische Signal Wärme erzeugt. Das ist nicht einschränkend gedacht und wird hinreichend sein, wenn eine Blase, die zum Ausstoß der Ausstoßflüssigkeit geeignet ist, in der Blasenerzeugungsflüssigkeit entsteht. Der Wärmeerzeugungsabschnitt kann beispielsweise die Form eines photothermischen Umsetzers haben, der Wärme erzeugt, nachdem Licht, beispielsweise aus einem Laser, empfangen wurde, oder Wärme wird nach Aufnahme einer Hochfrequenzwelle erzeugt.
Auf dem Elementsubstrat 1 können auch Funktionselemente, wie ein Transistor, eine Diode, ein Zwischenspeicher, ein Schieberegister usw. zum selektiven Auswählen der Ansteuerung des elektrothermischen Umsetzelements integral eingebaut sein, zusätzlich zu der Widerstandsschicht 105, die den Wärmeerzeugungsabschnitt bildet, und der elektrothermische Umsetzer, gebildet aus der Verdrahtungselektrode 104 zum Anlegen des elektrischen Signals an die Widerstandsschicht.
Um Flüssigkeit durch Ansteuern des Wärmeerzeugungsabschnitts vom elektrothermischen Umsetzer auf dem zuvor beschriebenen Elementsubstrat 1 anzusteuern, wird die Widerstandsschicht durch die Verdrahtungselektrode 104 mit einem Rechteckimpuls beaufschlagt, wie er in 21 gezeigt ist, um die unmittelbare Wärmeerzeugung in der Widerstandsschicht 105 zwischen der Verdrahtungselektrode zu bewirken. Im Falle von Köpfen der vorigen Beispiele hat die zugeführte Energie eine Spannung von 24 V, eine Impulsbreite von 7 μs, einen Strom von 150 mA und eine Frequenz von 6 kHz, um das Wärmeerzeugungselement anzusteuern, wodurch die Flüssigtinte durch den Ausstoßauslaß durch den zuvor beschriebenen Prozeß ausgestoßen wird. Die Ansteuersignalbedingungen sind jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern können beliebige sein, sofern die Blasenerzeugungsflüssigkeit genau zur Blasenerzeugung paßt.
Kopfstruktur von Fließwegstruktur 2
Nachstehend gilt die Beschreibung der Struktur des Flüssigkeitsausstoßkopfes, mit dem die unterschiedlichen Flüssigkeiten separat in einer ersten und in einer zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer untergebracht sind, und die Anzahl der Teile läßt sich reduzieren, um so die Herstellkosten günstiger zu machen.
22 ist eine schematische Ansicht eines solchen Flüssigkeitsausstoßkopfs. Dieselben Bezugszeichen wie im vorigen Beispiel bedeuten dieselben Elementen mit den entsprechenden Funktionen, und detaillierte Beschreibungen dieser sind hier zur Vereinfachung fortgelassen.
In diesem Beispiel hat ein Rillenglied 50 eine Öffnungsplatte 51 mit einem Ausstoßauslaß 18, eine Vielzahl von Rillen zum Aufbauen einer Vielzahl erster Flüssigkeitsfließwege 14 und eine Vertiefung zum Bilden einer ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 15 zum Anliefern der Flüssigkeit (Ausstoßflüssigkeit) an die Vielzahl der Flüssigkeitsfließwege 14. Eine Trennwand 30 befindet sich oben auf dem Rillenglied 50, wodurch eine Vielzahl erster Flüssigkeitsfließwege 14 gebildet sind. Ein derartiges Rillenglied 50 hat einen ersten Flüssigkeitslieferdurchgang 20, der sich von der oberen Stelle zur ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 15 erstreckt. Das Rillenglied 50 hat auch einen zweiten Flüssigkeitslieferdurchgang 21, der sich von der oberen Stelle zur zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 17 durch die Trennwand 30 erstreckt.
Wie mit Pfeil C in 22 aufgezeigt, wird die erste Flüssigkeit (Ausstoßflüssigkeit) durch den ersten Flüssigkeitslieferdurchgang 20 geliefert und die erste gemeinsame Flüssigkeitskammer 15 zum ersten Flüssigkeitsfließweg 14, und die zweite Flüssigkeit (Blasenerzeugungsflüssigkeit) wird an den zweiten Flüssigkeitsfließweg 16 durch den zweiten Flüssigkeitslieferdurchgang 21 und die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer 17 geliefert, wie mit Pfeil D in 21 aufgezeigt.
Der zweite Flüssigkeitslieferdurchgang 21 erstreckt sich in diesem Beispiel parallel zum ersten Flüssigkeitslieferdurchgang 20, dies ist aber keine Beschränkung auf die Darstellung, sondern kann beliebig sein, wenn die Flüssigkeit zur zweiten Flüssigkeitslieferkammer 17 durch die Trennwand 30 außerhalb der ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 15 geliefert wird.
Der Durchmesser des zweiten Flüssigkeitslieferdurchgangs 21 ist bestimmt unter Berücksichtigung der Liefermenge von der zweiten Flüssigkeit. Die Konfiguration des zweiten Flüssigkeitslieferdurchgangs 21 ist nicht auf kreisförmig oder rund beschränkt, sondern kann rechteckig oder ähnlich sein.
Die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer kann durch Rillen gebildet werden durch eine Trennwand 30. Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung, wie in 23 gezeigt, womit eine perspektivische Explosionsdarstellung geliefert wird, sind ein gemeinsamer Flüssigkeitsrahmen und eine zweite Flüssigkeitsdurchgangswand auf einem Trockenfilm gebildet, und eine Kombination eines Rillengliedes 50 mit der Trennwand, die da befestigt ist, und dem Elementsubstrat 1 sind gebondet, womit die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer 17 gebildet wird, sowie der zweite Flüssigkeitsfließweg 16.
In diesem Beispiel ist das Elementsubstrat 1 aufgebaut durch Bereitstellen des Stützglieds 70 aus Metall, wie Aluminium, mit einer Vielzahl elektrothermischer Umsetzelemente als Wärmeerzeugungselemente, um die Wärme zur Blasenerzeugung aus der Blasenerzeugungsflüssigkeit durch Filmsieden zu erzeugen.
Oberhalb des Elementsubstrats angeordnet ist die Vielzahl von Rillen, die den Flüssigkeitsfließweg 16 bilden für die zweiten Flüssigkeitsdurchgangswände, die Vertiefung zum Aufbauen der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer (gemeinsame Blasenerzeugungsflüssigkeitskammer) 17, die in Fließverbindung mit der Vielzahl von Blasenerzeugungsflüssigkeitsfließwegen steht, um die Blasenerzeugungsflüssigkeit zu den Blasenerzeugungsflüssigkeitsdurchgängen zu liefern, und die Trenn- oder Teilwände 30, die die Bewegungswände 31 haben.
Mit Bezugszeichen 50 versehen ist ein Rillenglied. Das Rillenglied ist mit Rillen versehen, um die Ausstoßflüssigkeitsfließwege (erste Flüssigkeitsfließwege) 14 zu bilden durch Montieren der Trennwände 30, einer Vertiefung zur Bildung der ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer (gemeinsame Ausstoßflüssigkeitskammer) 15 zum Liefern der Ausstoßflüssigkeit an die Ausstoßflüssigkeitsfließwege, den ersten Lieferdurchgang (Ausstoßflüssigkeitslieferdurchgang) 20 zum Liefern der Ausstoßflüssigkeit zur gemeinsamen ersten Flüssigkeitskammer und der zweite Lieferdurchgang (Blasenerzeugungsflüssigkeitslieferdurchgang) 21 zum Liefern der Blasenerzeugungsflüssigkeit zum zweiten Lieferdurchgang (Blasenerzeugungsflüssigkeitslieferdurchgang) 21. Der zweite Lieferdurchgang 21 ist mit einem Flüssigkeitsverbindungsweg in Flüssigkeitsverbindung mit der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 17 verbunden, die durch die Trennwand 30 dringt und außerhalb der ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 15 ist. Durch Bereitstellen des ersten Flüssigkeitsweges kann die Blasenerzeugungsflüssigkeit an die zweite gemeinsame Flüssigkeitskammer 15 ohne Vermischung mit der Ausstoßflüssigkeit geliefert werden.
Die Lagebeziehung zwischen Elementsubstrat 1, Trennwand 30, Rillenoberplatte 50 ist der Gestalt, daß die Bewegungsglieder 31 entsprechend den Wärmeerzeugungselementen auf dem Substrat 1 angeordnet sind, und daß die Ausstoßflüssigkeitsfließwege 14 entsprechend den Bewegungsgliedern 31 angeordnet sind. Ein zweiter Lieferdurchgang in diesem Beispiel ist für das Rillenglied vorgesehen, es können aber auch eine Vielzahl entsprechend der Liefermenge sein. Die Querschnittsfläche des Fließwegs vom Ausstoßflüssigkeitslieferdurchgang 20 und dem Blasenerzeugungsflüssigkeitslieferdurchgang 21 können im Verhältnis zur Liefermenge bestimmt werden. Die Optimierung der Querschnittsfläche vom Fließweg können die Abmessungen der Teile, die das Rillenglied 50 oder dergleichen bilden, verringert werden.
Wie zuvor in diesem Beispiel beschrieben, kann der zweite Lieferdurchgang zum Anliefern der zweiten Flüssigkeit zum zweiten Flüssigkeitsfließweg und der erste Lieferdurchgang zum Anliefern der ersten Flüssigkeit zum ersten Flüssigkeitsfließweg durch eine einzelne Rillenoberplatte bewerkstelligt werden, so daß die Teilezahl verringert wird, und folglich auch die Herstellschritte, und damit verringern sich die Herstellkosten. Das Anliefern der zweiten Flüssigkeit zur zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer in Fließverbindung mit dem zweiten Flüssigkeitsfließweg wird des weiteren bewirkt durch den zweiten Flüssigkeitsfließweg, der in die Trennwand eindringt, um die erste Flüssigkeit von der zweiten Flüssigkeit zu trennen, und folglich ist ein Bondierungsschritt ausreichend zum Bondieren der Trennwand, des Rillenglieds und des Wärmeerzeugungselementsubstrats, so daß die Herstellung vereinfacht ist und die Genauigkeit des Bondierens verbessert.
Da die zweite Flüssigkeit zur zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer geliefert wird, die in die Trennwand eindringt, ist die Anlieferung der zweiten Flüssigkeit zum zweiten Flüssigkeitsfließweg sichergestellt, und folglich ist die Liefermenge hinreichend, so daß der stabilisierte Ausstoß erreicht wird.
Flüssigkeitsausstoß und Blasenerzeugungsflüssigkeit
Wie im vorigen Beispiel beschrieben, kann durch die Struktur mit dem ebenfalls zuvor beschriebenen Bewegungsglied die Flüssigkeit mit höherer Ausstoßkraft oder Ausstoßeffizienz ausgestoßen werden, als dies beim herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopf der Fall ist. Wird dieselbe Flüssigkeit für die Blasenerzeugungsflüssigkeit und auch für die Ausstoßflüssigkeit verwendet, dann ist es möglich, daß die Flüssigkeit nicht verschlechtert wird und daß das Auftragen auf das Wärmeerzeugungselement aufgrund der Wärme verringert werden kann. Eine reversible Zustandsänderung wird folglich bewerkstelligt durch Wiederholen der Vergasung und der Kondensation. So werden verschiedene Flüssigkeiten verwendbar, wenn die Flüssigkeit eine ist, die den Flüssigkeitsfließdurchgang, das Bewegungsglied oder die Trennwand oder dergleichen nicht verschlechtert.
Unter derartigen Flüssigkeiten kann die eine mit der Ingredienz, wie sie bei der herkömmlichen Blasenstrahlvorrichtung verwendet wird, auch hier als Aufzeichnungsflüssigkeit zum Einsatz kommen.
Wenn die Doppelfließwegstruktur des vorliegenden Beispiels verwendet wird, deren Ausstoßflüssigkeit und Blasenerzeugungsflüssigkeit sich unterscheidet, wird die Blasenerzeugungsflüssigkeit mit der zuvor beschriebenen Eigenschaft verwendet, genauer gesagt, die Beispiele enthalten: Methanol, Ethanol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-n-Hexan, n-Heptan, n-Oktan, Toluen, Xylen, Methylenchlorid, Trichloräthylen, Freon, TF, Freon BF, Äthyläther, Dioxan, Cyclohexan, Methylacetat, Äthylacetat, Aceton, Methyläthylketon, Wasser oder dergleichen sowie eine Mischung dieser.
Hinsichtlich der Ausstoßflüssigkeit sind verschiedene Flüssigkeiten verwendbar, ohne daß man dem Grad der Blasenerzeugungseigenschaft oder thermischen Eigenschaft Aufmerksamkeit widmen muß. Die Flüssigkeiten, die konventionell nicht verwendet werden wegen geringer Blasenerzeugungseigenschaft und/oder leichter Eigenschaftsveränderung aufgrund von Wärme sind verwendbar.
Jedoch ist es wünschenswert, daß die Ausstoßflüssigkeit selbst oder durch Reaktionen mit der Blasenerzeugungsflüssigkeit keine Verschlechterung beim Ausstoß auftritt, der Blasenerzeugung oder der Arbeitsweise des Bewegungsgliedes und dergleichen.
Hinsichtlich der Aufzeichnungsausstoßflüssigkeit ist Tinte höherer Viskosität oder dergleichen einsetzbar. Hinsichtlich anderer Ausstoßflüssigkeiten, Arzneimitteln und Parfum oder dergleichen, die die Eigenschaft haben, sich leicht unter Einfluß von Wärme zu verschlechtern, sind ebenfalls verwendbar.
Die Tinte folgender Ingredienzien wurde als Aufzeichnungsflüssigkeit verwendet, die sowohl für die Ausstoßflüssigkeit als auch für die Blasenflüssigkeit geeignet sind, und die Aufzeichnungsoperation wurde ausgeführt. Da die Ausstoßgeschwindigkeit der Tinte erhöht ist, wird die Schußgenauigkeit der Flüssigkeitströpfchen verbessert, und folglich wurden sehr wünschenswerte Bilder erzeugt. Farbarttintenviskosität von 2 cp:

(C. I. Schwarz 2) Farbstoff 3 Gewichts-%

Diethylenglykol 10 Gewichts-%

Thiodiglykol 5 Gewichts-%

Ethanol 5 Gewichts-%

Wasser 77 Gewichts-%

Aufzeichnungsoperationen erfolgten unter Verwendung folgender Flüssigkeitskombination für die Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit. Im Ergebnis wurde die Flüssigkeit mit 10 und mehreren cps Viskosität, die zuvor nicht ausgestoßen werden konnten, sauber ausgestoßen, und selbst eine Flüssigkeit mit 150 cps wurde genau ausgestoßen, um ein hochqualitatives Bild zu schaffen. Blasenerzeugungsflüssigkeit 1:

Ethanol	40 Gewichts-%
Wasser	60 Gewichts-%

Blasenerzeugungsflüssigkeit 2:

Wasser

100 Gewichts-%

Blasenerzeugungsflüssigkeit 3:

Isopropylalkohol	20 Gewichts-%
Wasser	90 Gewichts-%

Ausstoßflüssigkeit 1: (Pigmenttinte, ungefähr 15 cp)

Kohle schwarz	5 Gewichts-%
Styren-Akrylat-Akrylat-Ethyl Copolymer Harzmaterial 1	1 Gewichts-%
Dispersionsmaterial (Oxid 140, durchschnittliches Molekulargewicht) Mono-Ethanolamine	0,25 Gewichts-%
Glycelin	69 Gewichts-%
Thiodiglycol	5 Gewichts-%
Ethanol	3 Gewichts-%
Wasser	16,75 Gewichts-%

Ausstoßflüssigkeit 2 (55 cp):

Polyethylenglykol 200

100 Gewichts-%

Ausstoßflüssigkeit 3 (150 cp):

Polyethylenglykol 600

100 Gewichts-%

Im Falle der Flüssigkeit, die nicht leicht ausgestoßen wird, ist die Ausstoßgeschwindigkeit gering, und folglich wird die Variation der Ausstoßrichtung aufgeweitet auf dem Aufzeichnungspapier mit dem Ergebnis der schlechten Zielgenauigkeit. Darüber hinaus tritt die Variation der Ausstoßmenge aufgrund der Ausstoßinstabilität auf, womit das Aufzeichnen hochqualitativer Bilder verhindert wird. Gemäß den Ausführungsbeispielen ermöglicht jedoch die Verwendung der Blasenerzeugungsflüssigkeit, die hinreichend und stabilisiert ist, das Erzeugen der Blase. Die Verbesserung der Zielgenauigkeit vom Flüssigkeitströpfchen und die Stabilisierung der Tintenmenge kann somit bewerkstelligt werden, womit die Bildaufzeichnungsqualität bemerkenswert verbessert ist.
Flüssigkeitsausstoßkopfherstellung
Nachstehend beschrieben sind die Herstellungsschritte des Flüssigkeitsausstoßkopfes für eine Vorrichtung zum Flüssigkeitsausstoß nach der vorliegenden Erfindung.
Im Falle des Flüssigkeitsausstoßkopfes, wie er in 2 gezeigt ist, wird ein Fundament 34 zum Montieren des Bewegungsgliedes 31 gemustert und auf dem Elementsubstrat 1 erzeugt, und das Bewegungsglied 31 wird gebondet oder gelötet, und zwar auf das Fundament 34. Dann werden ein Rillenglied mit einer Vielzahl von Rillen zum Bilden der Flüssigkeitswege 10, Ausstoßauslaß 18 und eine Vertiefung zum Bilden der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 zum Elementsubstrat mit den Rillen und den Bewegungsgliedern montiert, die untereinander ausgerichtet sind. Die Beschreibung gilt nun einem Herstellschritt für den Flüssigkeitsausstoßkopf mit der Zwei-Fließweg-Struktur, wie in 10 und in 23 gezeigt.
Wände für die zweiten Flüssigkeitsfließwege 16 sind auf dem Elementsubstrat 1 gebildet, und Trennwände 30 sind darauf montiert, und dann wird ein Rillenglied 50 mit den Rillen zum Bilden der ersten Flüssigkeitsfließwege 14 weiter darauf montiert. Oder die Wände für die zweiten Flüssigkeitsfließwege 16 werden gebildet, und ein Rillenglied 50 mit den Trennwänden 30 wird darauf montiert.
Die Beschreibung gilt nun dem Herstellverfahren für den zweiten Flüssigkeitsfließweg.
24(a)–(e) sind eine schematische Querschnittsansicht zum Darstellen eines Herstellverfahrens für das erste Beispiels eines Flüssigkeitsausstoßkopfes.
Wie in 24(a) gezeigt, haben Elemente zur elektrothermischen Umsetzung Wärmeerzeugungselemente 2 aus Hafniumborid, Tantalnitrid oder dergleichen, die unter Verwendung einer Herstelleinrichtung erzeugt werden, wie bei der Halbleiterherstellung auf Elementsubstrat (Siliziumwafer) 1, und danach wird die Oberfläche des Elementsubstrats 1 zum Zwecke der Verbesserung der Klebfähigkeit oder Kontaktfähigkeit mit dem lichtempfindlichen Harzmaterial im nächsten Schritt gereinigt. Um die Klebfähigkeit und Kontaktfähigkeit weiter zu verbessern, wird die Oberfläche vom Elementsubstrat mit Ultraviolettbestrahlozon oder dergleichen behandelt.
Dann wird eine Flüssigkeit mit einem Silankoppelwirkstoff, beispielsweise A189, erhältlich von NIPPON UNICA, durch Ethylalkohol auf 1 Gewichtsprozent verdünnt, auf die verbesserte Oberfläche durch Schleuderbeschichtung aufgetragen.
Danach wird die Oberfläche gereinigt, wie in 24(b) gezeigt und ein ultravioletter strahlungsempfindlicher Harzfilm (Trockenfilm Ordyl SY-318, erhältlich von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) DF wird auf das Substrat 1 laminiert, das die solchermaßen verbesserte Oberfläche hat.
Wie in 24(c) gezeigt wird dann eine Photomaske PM auf dem Trockenfilm DF plaziert, und die Abschnitte vom Trockenfilm DF, die als zweite Fließdurchgangswand übrigbleiben, werden mit Ultraviolettstrahlen durch die Photomaske PM belichtet. Der Belichtungsvorgang wurde ausgeführt unter Verwendung von MPA-600 (erhältlich von CANON KABUSHIKI KAISHA), und die Belichtungsmenge war ungefähr 600 mJ/cm².
Dann wurde der Trockenfilm DF mit Entwicklungsflüssigkeit entwickelt, wie in 24(d) gezeigt, welches eine Mischflüssigkeit aus Xylen und Butyl-Cellosolve-Azetat (BMRC-3, erhältlich von Tokyo Ohka Kogyo Co. Ltd.), um die nichtbelichteten Abschnitte zu lösen, während die belichteten und gehärteten Abschnitte als Wände für die zweiten Flüssigkeitsfließwege 16 übrigbleiben. Die Reste, die auf der Oberfläche vom Elementsubstrat 1 übrigbleiben, werden des weiteren durch eine Sauerstoffplasmaphotoschicht-Ablöseeinrichtung (MAS-800, erhältlich von Alcan-Tech Co. Inc.) für etwa 90 Sekunden beseitigt, und dann erfolgte eine Belichtung durch Ultraviolettbestrahlung für 2 Stunden bei 150°C mit einer Dosis von 100 mJ/cm², um die belichteten Abschnitte vollständig auszuhärten.
Die zweiten Flüssigkeitsfließwege können mit diesem Verfahren mit hoher Genauigkeit auf einer Vielzahl von Heizplatten (Elementsubstraten) ausgehärtet werden, die aus dem Siliziumsubstrat ausgeschnitten wurden. Das Siliziumsubstrat wird in jeweilige Heizplatten 1 mit einer Schneidemaschine geschnitten, die eine Diamantklinge in einer Stärke von 0,05 mm hat (AWD-4000, erhältlich von Tokyo Seimitsu). Die getrennten Heizplatten 1 werden auf der Aluminiumgrundplatte 70 mit einem Klebematerial (SE4400, erhältlich von Toray) gemäß 19 befestigt. Dann wird die mit der Aluminiumgrundplatte 70 zuvor verbundene gedruckte Platine 71 mit der Heizplatte 1 durch Aluminiumdraht (nicht dargestellt) mit einem Durchmesser von 0,05 mm verbunden.
Wie in 24(e) gezeigt, wurde ein Anschlußglied des Rillengliedes 50 und der Trennwand 30 positioniert und mit der Heizplatte 1 verbunden. Genauer gesagt, das Rillenglied mit der Trennwand 30 und die Heizplatte 1 werden positioniert und in Eingriff gebracht und von einer Begrenzungsfeder fixiert. Danach wird das Tinten- und Blasenerzeugungsflüssigkeitslieferglied 80 auf der Tinte fixiert. Der Spalt unter dem Aluminiumdraht, dem Rillenglied 50, der Heizplatte 1 und dem Tinten- und Blasenerzeugungsflüssigkeitslieferglied 80 werden dann mit einem Silikonversiegelungsmittel TSE399, erhältlich von Toshiba silicone, versiegelt.
Durch Bilden des zweiten Flüssigkeitsfließweges nach der Herstellverfahren können genaue Fließwege ohne Lageabweichung bezüglich der Heizelemente der Heizplatte geschaffen werden. Durch Koppeln des Rillenglieds 50 mit der Trennwand 30 im vorherigen Schritt wird die Lagegenauigkeit zwischen dem ersten Flüssigkeitsfließweg 14 und dem Bewegungsglied 31 verbessert.
Diese hochgenaue Herstelltechnik bewirkt die Ausstoßstabilisierung und verbessert die Druckqualität. Da diese alle gemeinsam auf einem Wafer untergebracht sind, ist die Massenherstellung kostengünstig möglich.
Die Verwendung in diesem Beispiel erfolgt mit einem durch Ultraviolettstrahlung gehärteten Trockenfilm für die Bildung des zweiten Flüssigkeitsfließwegs. Ein Harzmaterial mit einem Absorptionsband, das speziell 248 nm benachbart ist (außerhalb des Ultraviolettbereichs) kann jedoch laminiert sein. Es wird gehärtet, und derartige Abschnitte werden die zweiten Flüssigkeitsfließwege und werden direkt durch einen Excimerlaser beseitigt.
25(a)–(d) ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung des Herstellungsverfahrens vom zweiten Beispiel eines Flüssigkeitsausstoßkopfes.
Wie in 25(a) gezeigt, wird ein Photolack 101 mit einer Dicke von 15 μm in der Gestalt des zweiten Flüssigkeitsfließwegs auf dem SUS-Substrat 100 gemustert.
Wie dann in 25(b) gezeigt, wird das SUS-Substrat 20 mit einer 15 μm dicken Nickelschicht 102 auf dem SUS-Substrat 100 durch Elektrolyse beschichtet. Die Elektrolyselösung, die hier verwendet wird, ist Nickelamidosulfatnickel, ein spannungsmilderndes Material (zero ohru, erhältlich von World Metal Inc.), Borsäure, Porenverhinderungsmaterial (NP-APS, erhältlich von World Metal Inc.) und Nickelchlorid. Hinsichtlich des elektrischen Feldes nach der Elektrolyseauftragung wird eine Elektrode anodenseitig verbunden, und das SUS-Substrat 100, das bereits gemustert ist, wird mit der Kathode verbunden, und die Temperatur der Galvanisierlösung beträgt 50°C, und die Stromdichte beträgt 5 A/cm².
Wie dann in 25(c) gezeigt, wird das SUS-Substrat 100, das dem Galvanisieren unterzogen wurde, der Ultraschallbehandlung zugeführt, um die Nickelschicht 102 aus Abschnitten vom SUS-Substrat 100 zu beseitigen, um den zweiten Flüssigkeitsfließweg zu schaffen.
Die Heizplatte mit den Elementen für die elektrothermische Umsetzung wird andererseits auf einem Siliziumwafer durch eine Herstelleinrichtung gebildet, die bei der Halbleiterherstellung Verwendung findet. Der Wafer wird wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel von einer Schneidemaschine in Heizplatten geschnitten. Die Heizplatte 1 wird auf die Aluminiumgrundplatte 70 montiert, die bereits eine gedruckte Platte 104 auf sich trägt, und die gedruckte Platte 7 und der Aluminiumdraht (nicht dargestellt) werden verbunden, um die elektrische Leitung einzurichten. Auf einer derartigen Heizplatte 1 ist der durch den vorherigen Vorgang geschaffene zweite Flüssigkeitsfließweg befestigt, wie in 25(d) gezeigt. Diese Befestigung kann nicht so fest sein, wenn nach dem Zusammenfügen der oberen Platte keine Lageabweichung auftritt, da die Fixierung durch eine Begrenzungsfeder mit der oberen Platte bewerkstelligt wird, die die Trennwand aufweist, die im letzteren Schritt hierauf befestigt wurde, wie im ersten Beispiel.
Für die Positionierung und Befestigung wird Gebrauch gemacht von einem Klebematerial des durch ultraviolette Bestrahlung aushärtbaren Typs (Amicon UV-300, erhältlich von GRACE JAPAN) und von einer Ultraviolettstrahlprojektionseinrichtung, die mit einer Belichtungsmenge von 100 mJ/cm² für ungefähr 3 Sekunden betrieben wird, um das Fixieren abzuschließen.
Gemäß dem Herstellverfahren dieses Beispiels können die zweiten Flüssigkeitsfließwege ohne Lageabweichung bezüglich der Wärmeerzeugungselemente bereitgestellt werden, und da die Fließdurchgangswände aus Nickel sind, besteht Haltbarkeit gegenüber alkalischen Flüssigkeiten, so daß sich eine hohe Zuverlässigkeit ergibt.
26(a)–(d) ist eine schematische Querschnittsansicht zum Darstellen eines Herstellungsverfahrens vom dritten Beispiel des Flüssigkeitsausstoßkopfes.
Wie in 25(a) gezeigt, wird der Photolack 103 auf beide Seiten des SUS-Substrats 100 in einer Stärke von 15 μm aufgetragen, und es ist ein Ausrichtloch oder eine Markierung 100a vorgesehen. Der hier verwendete Photolack war PMERP-AR900, erhältlich von Tokyo Ohka Kogyo Co. Ltd.).
Die Belichtungsoperation wurde danach unter Ausrichtung mit dem Ausrichtloch 100a des Elementsubstrats 100 ausgeführt, wie unter (b) gezeigt, unter Verwendung der Belichtungseinrichtung (MPA-600, erhältlich von CANON KABUSHIKI KAISHA, JAPAN), um die Abschnitte des Photolacks 103 zu beseitigen, die den zweiten Flüssigkeitsfließweg bilden sollen. Die Belichtungsmenge betrug 800 mJ/cm².
Das SUS-Substrat 100 mit dem gemusterten Photolack 103 zu beiden Seiten wurde danach in eine Ätzflüssigkeit (wäßrige Lösung aus Eisenchlorid oder aus Kupferchlorid) getaucht, wie in (c) gezeigt, um die aus dem Photolack 103 hervorragenden Abschnitte zu ätzen, womit der Photolack beseitigt ist.
Dann wird wie im vorherigen Beispiel des Herstellungsverfahrens, das in (d) gezeigt ist, das dem Ätzen unterzogene SUS-Substrat 100 auf der Heizplatte 1 positioniert und fixiert, womit der Flüssigkeitsausstoßkopf mit den zweiten Flüssigkeitsfließwegen 4 fertiggestellt ist.
Gemäß dem Herstellungsverfahren dieses Beispiels können die zweiten Flüssigkeitsfließwege 4 ohne Lageabweichung bezüglich der Heizelemente bereitgestellt werden, und da die Fließwege SUS sind, ist die Beständigkeit gegenüber saurer und alkalischer Flüssigkeit hoch, so daß ein hochzuverlässiger Flüssigkeitsausstoßkopf geschaffen wird.
Wie beim vorherigen Herstellungsverfahren beschrieben, werden durch Aufbau der Wände vom zweiten Flüssigkeitsfließweg auf dem Elementsubstrat im vorherigen Schritt die elektrothermischen Umsetzer und die zweiten Flüssigkeitsfließwege mit hoher Präzision untereinander ausgerichtet. Da mehrere zweite Flüssigkeitsfließwege gleichzeitig auf dem Substrat geschaffen werden, bevor das Schneiden erfolgt, ist eine Massenproduktion kostengünstig möglich.
Der mit diesem Herstellungsverfahren geschaffene Flüssigkeitsausstoßkopf hat den Vorteil, daß die zweiten Flüssigkeitsfließwege und die Wärmerzeugungselemente hochpräzise ausgerichtet sind, und folglich kann der Druck der Blasenerzeugung mit hoher Effizienz aufgenommen werden, so daß die Ausstoßeffizienz hervorragend ist.
Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche
Nachstehend beschrieben ist eine Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche mit Flüssigkeitsausstoßkopf des vorherigen Beispiels.
27 ist eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung einer Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche mit dem zuvor beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopf, und die Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche verfügt über einen Ausstoßkopf abschnitt 201 und einen Flüssigkeitsbehälter 80, wie allgemein üblich.
Der Flüssigkeitsausstoßkopfabschnitt 201 umfaßt ein Elementsubstrat 1, eine Trennwand 30, ein Rillenglied 50, eine Begrenzungsfeder 78, ein Flüssigkeitslieferglied 90 und ein Stützglied 70. Das Elementsubstrat 1 ist versehen mit einer Vielzahl von Wärmeerzeugungswiderständen, um der Blasenerzeugungsflüssigkeit Wärme zuzuführen, wie schon zuvor beschrieben. Ein Blasenerzeugungsflüssigkeitsdurchgang ist zwischen dem Elementsubstrat 1 und der Trennwand 30 gebildet, die die bewegliche Wand enthält. Durch Kopplung zwischen der Trennwand 30 und der Rillenoberplatte 50 wird ein Ausstoßfließweg (nicht dargestellt) für Flüssigkeitsverbindung mit der Ausstoßflüssigkeit gebildet.
Die Begrenzungsfeder 78 arbeitet so, daß sie das Rillenglied 50 auf das Elementsubstrat 1 drückt, und ist wirksam zum genauen Integrieren des Elementsubstrats 1, der Trennwand 30, des Rillen- und Stützglieds 70, die nachstehend zu beschreiben sind.
Das Stützglied 70 arbeitet zum Stützen eines Elementsubstrats 1 oder dergleichen, und das Stützglied 70 trägt eine Schaltungsplatine 71, die mit dem Elementsubstrat 1 verbunden ist, um dort das elektrische Signal zu liefern, und Kontaktkissen 72 zur elektrischen Signalübertragung zwischen der Einrichtungsseite, wenn die Kartusche auf das Gerät gesetzt ist.
Der Flüssigkeitsbehälter 90 enthält auf getrennter Weise die Ausstoßflüssigkeit, wie die zum Flüssigkeitsausstoßkopf zu liefernde Tinte und die Blasenerzeugungsflüssigkeit für die Blasenerzeugung. Das Äußere des Flüssigkeitsbehälters 90 ist mit einem Positionierungsabschnitt 94 versehen, um ein Verbindungsglied, das den Flüssigkeitsausstoßkopf mit dem Flüssigkeitsbehälter verbindet, und einen feststehenden Schaft 95 zum Fixieren des Verbindungsabschnitts zu montieren. Die Ausstoßflüssigkeit wird zum Ausstoßflüssigkeitslieferdurchgang 81 eines Flüssigkeitsliefergliedes 80 durch einen Lieferdurchgang 84 des Verbindungsgliedes vom Ausstoßflüssigkeitslieferdurchgang 92 des Flüssigkeitsbehälters geliefert, und wird weiterhin an eine erste gemeinsam Flüssigkeitskammer durch die Ausstoßflüssigkeitslieferdurchgänge 83, 71 und 21 der Glieder geliefert. Die Blasenerzeugungsflüssigkeit wird gleichermaßen an den Blasenerzeugungsflüssigkeitslieferdurchgang 82 des Flüssigkeitsliefergliedes 80 durch den Lieferdurchgang des Verbindungsglieds vom Lieferdurchgang 93 des Flüssigkeitsbehälters geliefert, und weiterhin erfolgt ein Liefern an die zweite Flüssigkeitskammer durch die Blasenerzeugungsflüssigkeitslieferdurchgänge 84, 71, 22 der Glieder. Selbst in einer solchen Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche die Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit unterschiedliche Flüssigkeiten sind, werden die Flüssigkeiten in guter Reihenfolge geliefert. Im Falle, daß die Ausstoßflüssigkeit und die Blasenerzeugungsflüssigkeit dieselben sind, ist der Lieferweg für die Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit nicht notwendigerweise getrennt.
Nachdem die Flüssigkeit aufgebraucht ist, können die Flüssigkeitsbehälter mit den jeweiligen Flüssigkeiten beliefert werden. Um diese Anlieferung zu erleichtern, ist der Flüssigkeitsbehälter vorzugsweise mit einem Flüssigkeitsinjektionsport versehen. Der Flüssigkeitsausstoßkopf und der Flüssigkeitsbehälter können integral miteinander oder getrennt voneinander untergebracht sein.
Flüssigkeitsausstoßvorrichtung
28 zeigt schematisch eine Struktur einer Flüssigkeitsausstoßvorrichtung mit dem zuvor beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopf 201. In diesem Beispiel ist die Ausstoßflüssigkeit Tinte. Die Vorrichtung ist eine Tintenausstoßaufzeichnungsvorrichtung. Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung verfügt über einen Schlitten HC, an dem die Kopfkartusche mit dem Flüssigkeitsbehälterabschnitt 90 und dem Flüssigkeitsausstoßkopfabschnitt 201 befestigt ist, die miteinander lösbar verbunden sind. Der Schlitten HC wird in einer Breitenrichtung des Aufzeichnungsmaterials 150 hin- und herbewegt, wie ein Aufzeichnungsblatt oder dergleichen, das von einem Aufzeichnungsmaterialtransportmittel zugeführt wurde.
Wenn ein Ansteuersignal an das Flüssigkeitsausstoßmittel auf dem Schlitten von einem nicht dargestellten Ansteuersignalliefermittel geliefert wird, wird die Aufzeichnungsflüssigkeit auf das Aufzeichnungsmaterial vom Flüssigkeitsausstoßkopf 201 als Reaktion auf dieses Signal ausgestoßen.
Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels verfügt über einen Motor 181 als Ansteuerquelle zum Antrieb des Aufzeichnungsmaterialtransportmittels und des Schlittens, Getriebe 182, 183 zum Übertragen der Kraft aus der Ansteuerquelle auf den Schlitten, und über eine Schlittenwelle 185 und so weiter. Durch die Aufzeichnungseinrichtung und das Flüssigkeitsausstoßverfahren kann ein befriedigender Druck auf verschiedenen Aufzeichnungsmaterialien geschaffen werden.
29 ist ein Blockdiagramm der Gesamtheit der Einrichtung zum Ausführen der Tintenausstoßaufzeichnung unter Verwendung des Flüssigkeitsausstoßkopfes und des Flüssigkeitsausstoßverfahrens, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird.
Die Aufzeichnungsvorrichtung empfängt Druckdaten in Form eines Steuersignals aus einem Hostrechner 300. Die Druckdaten werden zeitweilig in einer Eingangsschnittstelle 301 der Druckervorrichtung gespeichert und werden zur selben Zeit umgesetzt in verarbeitbare Daten, die einer CPU 302 einzugeben sind, die als Mittel zum Liefern eines Kopfansteuersignals verdoppelt. Die CPU 302 verarbeitet die zuvor genannten Daten, die der CPU 302 eingegeben wurden, in druckbare Daten (Bilddaten) durch Verarbeiten dieser unter Verwendung von Periphereinheiten, wie RAM 304 oder dergleichen, die Steuerprogrammen folgen, die in einem ROM 303 gespeichert sind.
Um die Bilddaten in einen passenden Fleck auf einem Aufzeichnungsblatt aufzuzeichnen, erzeugt die CPU 302 Ansteuerdaten zum Ansteuern eines Antriebsmotors, der das Aufzeichnungsblatt und den Aufzeichnungskopf synchron mit den Bilddaten bewegt. Die Bilddaten und die Motoransteuerdaten werden an einen Kopf 200 und an einen Antriebsmotor 306 durch einen Kopftreiber 307 beziehungsweise durch einen Motortreiber 305 geliefert, die die genauen Zeitvorgaben zum Erzeugen eines Bildes steuern.
Wenn die Ausstoßleistungswiederherstelloperation wie nach Ruhe des Kopfes angefordert wird, liefert die CPU 302 Wiederherstelloperationsbefehle an die Wiederherstelleinrichtung 310, die die Saugwiederherstelleinrichtung 200 enthält. Die Wiederherstellrichtung 310, die die Ausstoßleistungswiederherstellbefehle empfängt, führt die Operationsserien für die Wiederherstellung der Ausstoßleistung des Kopfes auf der Grundlage von Saug- oder Druckwiederherstellsequenzen aus.
Hinsichtlich des Aufzeichnungsmediums, auf dem eine Flüssigkeit wie Tinte klebt und das mit einer Aufzeichnungsvorrichtung verwendbar ist, wie der zuvor beschriebenen, kann Folgendes aufgelistet werden: verschiedene Papierblätter; OHP-Blätter; Plastikmaterial, das zur Herstellung von Kompaktdisks, Ornamentplatten oder dergleichen verwendet wird; Kunststoff; Metallmaterial wie Aluminium, Kupfer oder dergleichen; Ledermaterial wie Kuhhaut, Schweinehaut, Synthetikleder oder dergleichen; Holzmaterial wie Hartholz, Sperrholz und dergleichen; Bambusmaterial; Keramikmaterial wie Ziegel; und Material wie ein Schwamm, der eine dreidimensionale Struktur hat.
Die zuvor beschriebene Aufzeichnungsvorrichtung verfügt über eine Druckvorrichtung für verschiedene Papierblätter oder für ein OHP-Blatt, eine Aufzeichnungsvorrichtung für Plastikmaterial wie Plastikmaterial, das man zum Herstellen einer CD oder dergleichen verwendet, eine Aufzeichnungsvorrichtung für eine Metallplatte oder dergleichen, eine Aufzeichnungsvorrichtung für Ledermaterial, eine Aufzeichnungsvorrichtung für Holz, eine Aufzeichnungsvorrichtung für Keramikmaterial, eine Aufzeichnungsvorrichtung für ein dreidimensionales Aufzeichnungsmedium wie Schwamm oder dergleichen, wie ein Schwamm oder dergleichen, eine Textildruckvorrichtung zum fabrikmäßigen Aufzeichnen von Bildern und dergleichen Aufzeichnungsvorrichtungen.
Hinsichtlich der zu verwendenden Flüssigkeit mit diesen Vorrichtungen zum Flüssigkeitsausstoß sind beliebige Flüssigkeiten verwendbar, sofern die Kompatibilität mit dem verwendeten Aufzeichnungsmedium und den Aufzeichnungsbedingungen gegeben ist.
Als nächstes beschrieben ist ein exemplarisches Tintenstrahlaufzeichnungssystem, mit dem Bilder auf ein Aufzeichnungsmedium unter Verwendung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes als Aufzeichnungskopf verwendet wird, bei dem die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt.
30 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungssystems, das den zuvor beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopf 201 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet und dessen generelle Struktur darstellt. Der Flüssigkeitsausstoßkopf in diesem Beispiel ist ein Vollzeilenkopf, der über eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen verfügt, die in einer Dichte von 360 dpi ausgerichtet sind, um so den gesamten Aufzeichnungsbereich des Aufzeichnungsmediums 150 abzudecken. Enthalten sind vier Köpfe, die entsprechend den vier Farben eingerichtet sind: gelb (Y), Magenta (M), Cyan (C), und schwarz (Bk). Diese vier Köpfe sind von einer Halterung 1202 fest gestützt, parallel zueinander und in vorbestimmten Intervallen. Diese Köpfe werden angesteuert entsprechend den Signalen, die ein Kopftreiber 307 liefert, der das Mittel zum Anliefern eines Ansteuersignals für jeden Kopf bildet.
Jede der vier Farbtinten (Y, M, C und Bk) wird an einen Kopf aus einem Tintenbehälter 1204a, 1204b, 1204c oder 1204d geliefert. Bezugszeichen 1204e bedeutet einen Blasenerzeugungsflüssigkeitsbehälter, aus dem die Blasenerzeugungsflüssigkeit an jeden Kopf geliefert wird.
Zwischen dem Container und einem jeden Kopf ist die Röhre vorgesehen, mit einer Druckwiederherstelleinrichtung 311e, 311a, 311b, 311c oder 311d, wie in der Figur dargestellt. Die Treibermittel für die Druckwiederherstelleinrichtung ist eine Druckpumpe, und wenn die Wiederherstellung Ausstoßleistung vom Kopf erforderlich ist, erzeugt die CPU302, die in 29 gezeigt ist, Druckwiederherstellbefehle, und die Operationsserie der Wiederherstellung der Ausstoßleistung des Kopfes erfolgt auf der Grundlage der vorbestimmten Druckwiederherstellsequenz.
Unter jedem Kopf befindet sich eine Kopfkappe 203a bis 203d mit einem Tintenabsorptionsglied, wie beispielsweise mit einem Schwamm, der die Ausstoßauslässe eines jeden Kopfes abdeckt, wenn die Aufzeichnungsoperation nicht erfolgt, um den Kopf zu schützen.
Mit Bezugszeichen 206 versehen ist ein Transportgurt, der ein Zuführmittel zum Zuführen von Aufzeichnungsmaterial bedeutet, wie schon beschrieben. Der Transportgurt 206 erstreckt sich längs eine vorbestimmten Weges unter Verwendung verschiedener Walzen, und wird angetrieben von einer Antriebswalze, die mit dem Motorantrieb 305 verbunden ist.
Das Tintenstrahlaufzeichnungssystem in diesem Ausführungsbeispiel verfügt über eine Vordruckverarbeitungsvorrichtung 1251 und eine Nachdruckverarbeitungsvorrichtung 1252, die sich auf der Seite stromaufwärts beziehungsweise auf der Seite stromabwärts befinden, und zwar von der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung entlang dem Weg des Aufzeichnungsmediumtransports. Diese Verarbeitungsvorrichtungen 1251 und 1252 verarbeiten das Aufzeichnungsmedium in verschiedener Weise, vor beziehungsweise nach der Aufzeichnung.
Die Vordruckverarbeitung und die Nachdruckverarbeitung variieren abhängig von der Art des Aufzeichnungsmediums oder der Art der Tinte. Wenn beispielsweise ein Aufzeichnungsmedium aus metallischem Material besteht, aus Plastikmaterial, aus Keramikmaterial oder dergleichen, die hier zur Verwendung kommen, wird das Aufzeichnungsmedium mit Ultraviolettstrahlen und Ozon belichtet, bevor der Druck erfolgt, womit die Oberfläche aktiviert wird.
Im Aufzeichnungsmaterial, das dazu neigt, elektrische Ladung aufzunehmen, wie beim Plastikharzmaterial, neigt Staub dazu, sich auf der Oberfläche abzulagern, durch statische Elektrizität. Der Staub kann die gewünschte Aufzeichnung beeinträchtigen. Die Verwendung erfolgt in diesem Falle mit einem Ionisator, um die statische Aufladung des Aufzeichnungsmaterials zu beseitigen, womit der Staub vom Aufzeichnungsmaterial entfernt wird. Ist ein Textil das Aufzeichnungsmaterial, dann wird vom Standpunkt der Faserungsvermeidung und der Verbesserung des Fixierens oder dergleichen eine Vorverarbeitung bewirkt, bei der eine Substanz mit alkalischer Eigenschaft, eine Substanz mit wasserlöslicher Eigenschaft, eine polymerische Zusammensetzung, ein Metallsalz mit wasserlöslicher Eigenschaft, Urethan oder Theourea beim Textil aufgetragen. Die Vorverarbeitung ist nicht darauf beschränkt, und kann eine sein, die das Aufzeichnungsmaterial bei genauer Temperatur sauber hält.
Die Nachverarbeitung ist andererseits ein Vorgang des Verleihens dem Aufzeichnungsmaterial die Aufnahme von Tinte, eine Wärmebehandlung, ein Ultraviolettbestrahlungsschutz zum Befördern des Fixierens der Tinte oder Reinigen und Beseitigen von Verarbeitungsmaterial, das bei der Vorbehandlung verwendet und übrig geblieben ist wegen fehlender Reaktion.
140 In diesem Beispiel ist der Kopf ein Vollzeilenkopf, aber die Erfindung ist tatsächlich nicht auf einen solchen beschränkt, sondern auch ein serieller Typ kann verwendet werden, bei dem der Kopf entlang der Breite des Aufzeichnungsmaterials bewegt wird.
Kopfsatz
Nachstehend beschrieben ist ein Kopfsatz, der mit einem Flüssigkeitsausstoßkopf verwendet werden kann. 31 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels von einem Kopfsatz, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt wird. Er verfügt über einen Kopf 510 mit einem Tintenausstoßabschnitt 511 zum Ausstoß der Tinte, einem Tintenbehälter 520 (Flüssigkeitsbehälter), der auswechselbar oder nicht auswechselbar bezüglich des Kopfes ist, Tintennachfüllmittel zum Beinhalten der Tinte für das Füllen in den Tintenbehälter, und einen Satzcontainer 501, der alle diese enthält.
Wenn die Tinte aufgebraucht ist, wird ein Einfügemittel (Injektionsnadel oder dergleichen) 531 vom Tintenfüllmittel eingefügt in ein Entlüftungsloch 521 des Tintenbehälters oder in ein Loch oder dergleichen, das in einer Wand des Containers gebildet ist, oder in einen Verbindungsabschnitt bezüglich des Kopfes, und die Tinte im Tintenfüllmittel wird in den Tintenbehälter gefüllt.
Der Flüssigkeitsausstoßkopf der vorliegenden Erfindung, der Tintenbehälter, das Tintenfüllmittel oder dergleichen sind untergebracht im Satzbehälter, so daß somit, wenn die Tinte aufgebraucht ist, diese ohne Schwierigkeiten in den Tintenbehälter gefüllt werden kann.
Im Kopfsatz dieses Beispiels ist das Tintenfüllmittel enthalten, aber der Kopfsatz kann auch ohne Tintenfüllmittel auskommen, und statt dessen kann der Satzbehälter 510 einen vollen Tintenbehälter haben, der wie auch der Kopf austauschbar ist. In 31 gezeigt ist nur ein Tintenfüllmittel zum Auffüllen der Tinte für den Tintenbehälter, aber der Satzcontainer kann auch ein Blasenerzeugungsflüssigkeitsfüllmittel zum Auffüllen der Blasenerzeugungsflüssigkeit in den Blasenerzeugungsflüssigkeitsbehälter sowie den Tintenbehälter enthalten.
58 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer schematischen Struktur eines Beispiels vom Tintenstrahlkopf.
In 58 verfügt jede Heizplatte (Elementsubstrat) 701 über 128 elektrothermische Umsetzelemente 702 (Wärmeerzeugungselemente), die in einer Zeile mit der Dichte von 360DPI angeordnet sind. Die Heizplatte 701 ist auch versehen mit Signalkissen zum Aufnehmen externer elektrischer Signale zum Ansteuern der Wärmeerzeugungselemente 702 zur vorgegebenen Zeit und mit einem Kissen 1403, das elektrische Stromversorgungskissen enthält, um die elektrische Leistung für die Ansteuerung der Wärmeerzeugungselemente oder dergleichen zuzuführen. Über jeder Heizplatte 701 vorgesehen ist eine Abtrennung 772, um den zweiten Flüssigkeitsfließweg zu bilden, der nachstehend zu beschreiben ist, und eine Trennwand 730, die die Abtrennung verbindet. Die Trennwand 730 ist versehen mit einem Bewegungsglied 731 entsprechend dem Wärmeerzeugungselement 702, wodurch der Blasendruck im zweiten Flüssigkeitsfließweg erzeugt wird und in effizienter Weise zum ersten Flüssigkeitsfließweg übertragen wird, der mit dem Tintenausstoßauslaß vorgesehen ist. Elf Heizplatten 1 sind vorgesehen und in der Richtung der Anordnung der Wärmeerzeugungselemente 702 auf der Grundplatte 770 angeordnet aus Aluminium als Stützsubstrat. Der Tintenstrahlkopf von diesem Beispiel hat somit 1408 Heizerzeugungselemente.
Ein Verdrahtungssubstrat 1400 ist mit der Grundplatte 770 gebondet, ebenso wie mit der Heizplatte 1. Die Kissen 1403 auf der Heizplatte 1 und die Signal- und elektrischen Leistungszuführkissen 1401 auf dem Verdrahtungssubstrat 1400 sind in vorbestimmter Lagerbeziehung angeordnet. Das Verdrahtungssubstrat 1400 ist mit Steckern 1402 versehen, um die externen Aufzeichnungssignale und die elektrische Antriebsleistung zu anzuliefern zu können.
Eine obere Platte 750 hat eine Integralöffnungsplatte, in der Tintenauslasse 718 gebildet sind, und ist versehen mit Rillen, um die zweiten Flüssigkeitsfließwege zu bilden, wie hiernach zu beschreiben ist. Die obere Platte 750 ist so verbunden, daß eine vorbestimmte Lagebeziehung bezüglich des Bewegungsgliedes 731 der Trennwand 730 eingerichtet wird. Hinsichtlich des Verbindungsverfahrens kann Gebrauch gemacht werden von mechanischer Begrenzung mit einer Feder oder dergleichen oder mit einem Klebematerial oder mit einer Kombination dieser.
Die Beschreibung gilt nun der Ausstoßmengenkorrektur (Bitkorrektur) für alle Ausstoßauslässe im zuvor beschriebenen Tintenstrahlkopf.
Die Bitkorrektur in diesem Beispiel moduliert die Impulsbreite oder dergleichen vom Ansteuerimpuls (Ansteuersignal), das dem Wärmeerzeugungselement zuzuführen ist. Der Ansteuerimpuls enthält nämlich einen Vorimpuls zum Erzeugen von thermischer Energie, die zur Blasenerzeugung nicht ausreicht, und einen Hauptimpuls, der mit einem Restintervall nach dem Anlegen des Vorimpulses wirksam wird. In diesem Beispiel moduliert die Impulsbreite oder dergleichen vom Vorimpuls das Restintervall oder die Restperiode zum Ändern der Ausstoßmenge. Dadurch kann die Größe vom Punkt auf dem Aufzeichnungsmaterial geändert werden, so daß die Größen des Punkt, den der jeweilige Ausstoßauslaß druckt, einheitlich gemacht werden.
Nachstehend beschrieben ist das Anwenden der Bitkorrektur bezüglich des Tintenstrahlkopfes in diesem Beispiel, verglichen mit der Anwender desselben bei einem herkömmlichen sogenannten Blasenstrahlsystem.
59 zeigt Ausstoßmengenänderung A in einem Kopf entsprechend diesem Beispiel, wenn die Impulsbreite P1 des Vorimpulses und des Ansteuerimpulses (61) moduliert ist, und gezeigt ist die Ausstoßmengenänderung B in einem herkömmlichen Kopf.
60 zeigt die Ausstoßmengenänderung A in einem Kopf gemäß diesem Beispiel, wenn die Restperiode P2 moduliert ist (61), und zeigt auch die Ausstoßmengenänderung B in einem herkömmlichen Kopf. Wie sich aus 59 und aus 60 ersehen läßt, wird sowohl im Kopf dieses Beispiels als auch beim herkömmlichen Kopf die Ausstoßmenge im wesentlichen durch dieselbe Vorimpulsbreite P1 (ungefähr 2 μs) bereitgestellt, und durch dieselbe Ruheperiode P2 (ungefähr 4 μs), ungeachtet der Tatsache, ob die Vorimpulsbreite P1 oder die Ruheperiode P2 moduliert ist. Jedoch sei angemerkt, daß die Ausstoßmenge per se, die die Maximalausstoßmenge enthält, in diesem Beispiel größer ist, und die Änderung derselben ist in diesem Ausführungsbeispiel auch größer. Wenn im Ergebnis die Bitkorrektur für den Kopf dieses Beispiels verwendet wird, kann die größere Korrektur erreicht werden. Mit anderen Worten, selbst in einem Kopf, der eine relativ breite dichte Ungleichförmigkeit aufweist, kann die Bitkorrektur dieses Beispiels vorteilhaft angewandt werden.
Als Grund hierfür wird folgendes angesehen.
Das Wachstum stromaufwärts vom Flüssigkeitsfließweg in einem herkömmlichen Kopf wird von der durch Ansteuern des Wärmeerzeugungselements erzeugte Blase nicht vom Bewegungsglied begrenzt, so daß eine geringere Kraft der Stromaufwärtstinte zukommt, wohingegen bei den exemplarischen Köpfen die von der Blasenerzeugung erzeugte Kraft weitestgehend daran gehindert ist, stromaufwärts zu entweichen, und zwar durch das Bewegungsglied. Selbst wenn im herkömmlichen Kopf die gelieferte Energie zum Erzeugen der Blase erhöht wird, um das erzeugte Blasenvolumen zu erhöhen, wird auch der Blasenerzeugungsdruck stromaufwärts in entsprechend größerem Umfang entweichen, mit dem Ergebnis, daß die Erhöhung des erzeugten Blasenvolumens zu einem Anstieg der gelieferten Energie keinen direkten Niederschlag in der Ausstoßmengenerhöhung findet. Im Falle der zu diesen Beispielen beschriebenen Köpfe kann jedoch das Stromaufwärtsentweichen genau unterdrückt werden, und folglich kann die Ausstoßmenge in größere Entsprechung zum Anstieg des erzeugten Blasenvolumens geändert werden, was zu einem Anstieg der angelieferten Energie führt.
Mit der Kopfstruktur dieses Beispiels wird das Verhalten des Ausstoßes weniger beeinflußt durch die Struktur oder dergleichen von der Stromaufwärtsstruktur des Wärmeerzeugungselements aus demselben Grund, so daß die Ausstoßmenge oder dergleichen hauptsächlich durch die Genauigkeit der Stromabwärtsstruktur bestimmt wird (Ausstoßauslaßseite) vom Wärmeerzeugungselement. Wenn die Genauigkeit hinreichend im Stromabwärts ist (hauptsächlich Ausstoßauslaßseite), kann die Variation der Ausstoßmenge aufgrund von Herstellfehlern verringert werden, selbst wenn ein langer Kopf hergestellt wird. Gemäß diesen Beispielen werden solche Vorteile synergetisch mit dem Vorteil der Bitkorrektur wirken, um die dichte Ungleichförmigkeit zu verringern.
62 zeigt eine Vorheizauswahlschaltung oder dergleichen, die auf der Heizplatte 1001 für die Bitkorrekt im Beispiel der Tintenstrahleinrichtung gebildet ist. Die in 62 gezeigte Struktur ist für jede der elf Heizplatten (58) vom Tintenstrahlkopf vorgesehen. Wie in 62 gezeigt, wird die Ausstoßmengeninformation für jeden im ROM 1003 gespeicherte Ausstoßauslaß ausgelesen von einer nicht dargestellten CPU des Hauptgeräts der Einrichtung zu einer vorbestimmten Zeit nach dem Start der Aufzeichnungsoperation oder dergleichen. Die CPU bewirkt die Steueroperation so, daß das Vorheizauswahlsignal gemäß der Ausstoßmengeninformation für jeden Ausstoßauslaß zur Vorheizauswahlschaltung 1001 geliefert wird. In diesem Beispiel wird die Ausstoßmenge moduliert durch Steuern der Impulsbreite vom Vorheizimpuls, und folglich entspricht einer der vier Vorheizbreiten den vier schrittweisen Ausstoßmengen. Vier Arten von Vorheizsignalen PH1* bis PH4* werden an die Vorheizauswahlschaltung 1001S geliefert.
63 zeigt ein Schaltbild, das eine detaillierte Struktur einer Vorheizauswahlschaltung 1001S und einer Treiberschaltung 1001d darstellt.
Die Treiberschaltung 1001d enthält Schalttransistoren 2201d zum Ansteuern der jeweiligen Wärmeerzeugungselemente 2-1 to 2-128 und UND-Glied und ODER-Glied zum Anliefern von Ansteuersignalen gemäß den Steuersignalen. Die UND-Glieder werden mit dem Blockaktivierungssignal BENB0 bis BENB2 für blockunterteilte Ansteuerung (jeder Block enthält 16 Wärmeerzeugungselemente), zum Aktivierungssignal ODD, EVEN für direktes Ansteuern der ungeradzahligen Wärmeerzeugungselemente und der geradzahligen Wärmeerzeugungselemente, und Hauptwärmeaktivierungssignal MHENB* zum Anlegen der Hauptimpulse an die Wärmeerzeugungselemente.
Das Schieberegister 1105S in der Vorheizauswahlschaltung 1001S wird mit dem Vorheizauswahlsignal beliefert, und zwar in der Form eines Satzes von 1 oder 0 gemäß der Ausstoßmengeninformation für jeden Ausstoßauslaß in Serie, und diese werden zwischen einem Abschnitts-A-Zwischenspeicher und einem Auswahl-B-Zwischenspeicher als Reaktion auf Zwischenspeichersignale LATA* beziehungsweise LATB* zeitweilig gespeichert. Die Auswahlschaltung 1101S wählt eines der vier Vorheizsignale PH1* bis PH4* aus und gibt das ausgewählte Signal gemäß der Kombination vom Vorheizauswahlsignal für jedes Wärmeerzeugungselement ab. Die Auswahl ist möglich, weil die vier Arten von Kombinationen des Auswahlsignals "1" und "0" auf die Vorheizsignale PH1* bis PH4* bezogen sind. In diesem Beispiel wird das Ansteuersignal für jedes Wärmeerzeugungselement ausgewählt, dies ist aber nicht beschränkend, und das Ansteuersignal kann für jedes der Vielzahl von Wärmeerzeugungselementen ausgewählt werden.
Entsprechend der Struktur der Treiberschaltung und der Auswahlschaltung von 63 wird der Vorheizimpuls an das Wärmeerzeugungselement aus den Ausstoßdaten unabhängig angelegt, nämlich ungeachtet des Ausstoßes oder Nichtausstoßes. Das Auftreten einer großen Temperaturdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsfließweg kann vermieden werden.
Mit der vorstehenden Struktur wird ein langer Vorimpuls mit großer Impulsbreite an das Wärmeerzeugungselement für den Ausstoßauslaß angelegt, mit einer geringen Ausstoßmenge, so daß die Mengen der Ausstoßauslässe gleichförmig sind.
Die Information über die Ausstoßmenge der Ausstoßauslässe in diesem Beispiel wird aus einem ROM gelesen. Es ist alternativ möglich, daß die Dichteungleichförmigkeit von einem Kundendiensttechniker oder von einer Kundendiensttechnikerin für jeden Drucker gemessen wird, und die Information über die Ausstoßmengen können neu geschrieben werden, und in diesem Falle wird ein RAM benutzt.
Wie vorstehend beschrieben, sind synergetische Wirkungen durch die Kombination des Flüssigkeitsausstoßsystems unter Verwendung des Bewegungsgliedes bereitgestellt, so daß die dem Ausstoßauslaß benachbarte Flüssigkeit in effizienter Weise ausgestoßen werden kann, und folglich wird die Ausstoßeffizienz verbessert.
Die Ungleichförmigkeit der Ausstoßmenge des Kopfes aufgrund von Herstellfehlern kann somit verringert werden durch Auswählen des Ansteuersignals für jedes Wärmeerzeugungselement oder für alle Wärmeerzeugungselemente, und selbst wenn zusätzlich der Kopf selber in die Ungleichförmigkeit bei der Ausstoßmenge einbezogen ist, können die Ausstoßmengen in weitem Bereich korrigiert werden, und folglich kann die Dichteungleichförmigkeit, die man früher nicht korrigieren konnte, nunmehr korrigiert werden. Somit wird ein genauer Flüssigkeitsausstoß bewerkstelligt.
Selbst wenn nach der vorliegenden Erfindung der Drucker für eine lange Zeit unter niedriger Temperatur und niedriger Luftfeuchtigkeit belassen wird, können Ausstoßfehler vermieden werden. Selbst wenn der Ausstoßfehler aufgetreten ist, läßt sich der Normalzustand schnell wiederherstellen durch einen Auffrischvorgang geringen Umfangs, wie Vorlaufsausstoß oder Saugwiederherstellung. Für die in den Beispielen beschriebenen Druckköpfe kann die für die Wiederherstellung erforderliche Zeit verkürzt werden, und der Flüssigkeitsverlust durch die Wiederherstelloperation ist verringert, so daß die laufenden Kosten sinken.
Darüber hinaus wird die Nachfülleigenschaft verbessert, und folglich werden die Ansprechfähigkeit während des fortgesetzten Ausstoßes und das stabilisierte Blasenwachstum sowie die Tröpfchenstabilisierung erreicht. Somit wird eine Hochgeschwindigkeit und eine hohe Bildqualitätaufzeichnung erreicht.
Mit dem Kopf der Zwei-Fließ-Wege-Struktur wird die Auswahlbreite der Ausstoßflüssigkeit breit, da die Blasenerzeugungsflüssigkeit eine solche sein kann, mit der die Blasenerzeugung leicht ist und mit der das Auftragungsmaterial (Brennrückstände oder dergleichen) leicht entstehen. Die Flüssigkeiten, die nach dem herkömmlichen Blasenstrahlausstoßverfahren nicht leicht ausgestoßen werden können, wie bei hochviskosen Flüssigkeiten, bei denen die Blasenerzeugung schwierig ist, oder bei einer Flüssigkeit, die dazu neigt, Brennrückstände auf dem Heizelement zu erzeugen, lassen sich in richtiger Reihenfolge vermeiden.
Während die Erfindung hier unter Bezug auf Strukturen offenbart ist, wird doch beabsichtigt, Einzelheiten fortzusetzen und die Abwandlungen oder Änderungen innerhalb des Umfangs der folgenden Patentansprüche abzudecken.

Claims

Verfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeit, mit den Verfahrensschritten: Bereitstellen eines Flüssigkeitsausstoßkopfes mit einem Flüssigkeitsfließweg (10), der einen Ausstoßauslaß (18) enthält, um Flüssigkeit auszustoßen, und mit einem Wärmeerzeugungselement (2), um eine Blase (40) in der Flüssigkeit zu erzeugen, wobei eine Innenoberfläche des stromaufwärtsführenden Flüssigkeitsweges vom Wärmeerzeugungselement im wesentlichen bündig oder stufenlos fortgesetzt mit dem Wärmeerzeugungselement verläuft; Anlegen eines Ansteuerimpulses an das Wärmeerzeugungselement, der unterteilt ist in einen ersten Impuls (P1) und einen nachfolgenden zweiten Impuls (P3) mit einem Zeitintervall (P2) dazwischen, wobei der erste Impuls die Flüssigkeit in einem Ausmaß vorwärmt, das zum Flüssigkeitsausstoß durch den Ausstoßauslaß nicht ausreicht, und der zweite Impuls die Flüssigkeit soweit erwärmt, daß die Blase erzeugt wird, wodurch der Flüssigkeitsausstoß durch den Ausstoßauslaß erfolgt; und Steuern der Flüssigkeitsmenge durch Ändern der Breite des ersten Impulses oder/und der Dauer des Zeitintervalls zwischen dem ersten und dem zweiten Impuls und durch die Breite des zweiten Impulses, gekennzeichnet durch Vorsehen eines Bewegungsgliedes (31) im Flüssigkeitsfließweg an einer vom Wärmeerzeugungselement entfernten Position, wobei ein freies Ende des Bewegungsgliedes zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbar ist, die vom Wärmeerzeugungselement weiter entfernt ist als die erste Position, als Reaktion auf durch Blasenerzeugung entstehenden
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die ausgestoßene Flüssigkeitsmenge mit der Verlängerung des Zeitintervalls zwischen dem ersten und zweiten Impuls nichtlinear anwächst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem durch beim Erzeugen der Blase (40) hervorgerufener Druck das Bewegungsglied (31) verschiebt, um die Ausdehnung der Blase ausgeprägter auf der Stromabwärtsseite näher am Ausstoßauslaß (18) als auf der Stromaufwärtsseite zu ermöglichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Flüssigkeitsweg (10) einen mit dem Ausstoßauslaß (18) kommunizierenden ersten Flüssigkeitsfließweg (14) und einen zweiten Flüssigkeitsfließweg (16) mit dem Wärmeerzeugungselement (2) enthält und bei dem zum ersten Flüssigkeitsfließweg gelieferte Flüssigkeit dieselbe ist wie die zum zweiten Flüssigkeitsfließweg gelieferte Flüssigkeit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Flüssigkeitsfließweg (10) einen mit dem Ausstoßauslaß (18) kommunizierenden ersten Flüssigkeitsfließweg (14) und einen zweiten Flüssigkeitsfließweg (16) mit dem Wärmeerzeugungselement (2) enthält und bei dem die an den ersten Flüssigkeitsfließweg gelieferte Flüssigkeit sich von der an den zweiten Flüssigkeitsfließweg gelieferten Flüssigkeit unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Flüssigkeitsfließweg (10) einen mit der Ausstoßauslaß (18) kommunizierenden ersten Flüssigkeitsfließweg (14) und einen zweiten Flüssigkeitsfließweg (16) mit dem Wärmeerzeugungselement (2) enthält und bei dem die zum zweiten Flüssigkeitsfließweg gelieferte Flüssigkeit entweder eine geringere Viskosität, eine höhere Blasenerzeugungsgenauigkeit oder eine höhere thermische Stabilität aufweist als die zum ersten Flüssigkeitsfließweg gelieferte Flüssigkeit.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Impulsbreite der Intervalldauer abhängig von der Temperatur des Flüssigkeitsausstoßkopfes geändert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Bilden der Blase durch Filmsieden der Flüssigkeit erfolgt.
Vorrichtung zum Ausstoßen von Flüssigkeit, mit: einem Flüssigkeitsausstoßkopf mit einem Flüssigkeitsfließweg (10), der einen Ausstoßauslaß (18) enthält, um Flüssigkeit auszustoßen, und ein Wärmeerzeugungselement (2), um eine Blase (40) in der Flüssigkeit zu erzeugen, wobei eine Innenoberfläche des stromaufwärtsführenden Flüssigkeitsweges vom Wärmeerzeugungselement im wesentlichen bündig oder stufenlos fortgesetzt mit dem Wärmeerzeugungselement verläuft; einem Ansteuermittel zum Anlegen eines Ansteuerimpulses an das Wärmeerzeugungselement, der unterteilt ist in einen ersten Impuls (P1) und einen nachfolgenden zweiten Impuls (P3) mit einem Zeitintervall (P2) dazwischen, wobei der erste Impuls die Flüssigkeit in einem Ausmaß vorwärmt, das zum Flüssigkeitsausstoß durch den Ausstoßauslaß nicht ausreicht, und der zweite Impuls die Flüssigkeit soweit erwärmt, daß die Blase erzeugt wird, wodurch der Flüssigkeitsausstoß durch den Ausstoßauslaß erfolgt; und mit einem Steuermittel zum Steuern der Flüssigkeitsmenge durch Ändern der Breite des ersten Impulses oder/und der Dauer des Zeitintervalls zwischen dem ersten und dem zweiten Impuls und durch die Breite des zweiten Impulses, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsausstoßkopf des weiteren ein Bewegungsglied (31) im Flüssigkeitsfließweg an einer vom Wärmeerzeugungselement entfernten Position enthält, wobei ein freies Ende des Bewegungsgliedes zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbar ist, die vom Wärmeerzeugungselement weiter entfernt ist als die erste Position, als Reaktion auf durch Blasenerzeugung entstehenden Druck in einer Blasenerzeugungszone (11), die sich zwischen dem Bewegungsglied und dem Wärmeerzeugungselement befindet; und daß der Flüssigkeitsfließweg eingerichtet ist zur Flüssigkeitslieferung an den Ausstoßauslaß aus einer stromaufwärtsführenden Zone auf der Seite des Bewegungsgliedes (31) fern von der Blasenerzeugungszone.
Vorrichtung nach Anspruch 9, deren Steuermittel so eingerichtet ist, daß die ausgestoßene Flüssigkeitsmenge mit der Verlängerung des Zeitintervalls zwischen dem ersten und zweiten Impuls nichtlinear anwächst.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, die so eingerichtet ist, daß der beim Erzeugen der Blase (40) hervorgerufene Druck das Bewegungsglied (31) verschiebt, um die Ausdehnung der Blase ausgeprägter auf der stromabwärtsführenden Seite näher am Ausstoßauslaß (18) als auf der Stromstromaufwärtsseite zu ermöglichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, deren Flüssigkeitsweg (10) einen mit dem Ausstoßauslaß (18) kommunizierenden ersten Flüssigkeitsfließweg (14) und einen zweiten Flüssigkeitsfließweg (16) mit dem Wärmeerzeugungselement (2) enthält und bei dem zum ersten Flüssigkeitsfließweg gelieferte Flüssigkeit dieselbe ist wie die zum zweiten Flüssigkeitsfließweg gelieferte Flüssigkeit.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, deren Flüssigkeitsfließweg (10) einen mit dem Ausstoßauslaß (18) kommunizierenden ersten Flüssigkeitsfließweg (14) und einen zweiten Flüssigkeitsfließweg (16) mit dem Wärmeerzeugungselement (2) enthält und bei dem die an den ersten Flüssigkeitsfließweg gelieferte Flüssigkeit sich von der an den zweiten Flüssigkeitsfließweg gelieferten Flüssigkeit unterscheidet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, deren Flüssigkeitsfließweg (10) einen mit dem Ausstoßauslaß (18) kommunizierenden ersten Flüssigkeitsfließweg (14) und einen zweiten Flüssigkeitsfließweg (16) mit dem Wärmeerzeugungselement (2) enthält und bei dem die zum zweiten Flüssigkeitsfließweg gelieferte Flüssigkeit entweder eine geringere Viskosität, eine höhere Blasenerzeugungsgenauigkeit oder eine höhere thermische Stabilität aufweist als die zum ersten Flüssigkeitsfließweg gelieferte Flüssigkeit.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, die weiterhin einen Temperaturdetektor zur Temperaturmessung des Flüssigkeitsausstoßkopfes enthält, wobei das Steuermittel entweder die Breite des ersten Impulses oder/und die Intervalldauer gemäß einem Ausgangssignal des Temperaturerfassungsmittels steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, deren Blase durch Filmsieden der Flüssigkeit entsteht.