DE69635216T2 - Flüssigkeitsausstosskopf, und Flüssigkeitsausstossverfahren - Google Patents

Flüssigkeitsausstosskopf, und Flüssigkeitsausstossverfahren Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsausstoßkopf zum Ausstoßen einer gewünschten Flüssigkeit durch Erzeugung einer Blase durch Anlegen von thermischer Energie an die Flüssigkeit, eine Kopfkartusche unter Verwendung des Flüssigkeitsausstoßkopfes, eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung unter Verwendung des Flüssigkeitsausstoßkopfes, ein Herstellverfahren für den Flüssigkeitsausstoßkopf, ein Flüssigkeitsausstoßverfahren, ein Aufzeichnungsverfahren und einen unter Anwendung des Flüssigkeitsausstoßverfahrens hergestellten Druck. Die Erfindung betrifft ferner eine Tintenstrahlkopfbaugruppe, die den Flüssigkeitausstoßkopf enthält.
  • Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf mit einem beweglichen Element, das durch Erzeugung einer Blase bewegbar ist, eine Kopfkartusche unter Verwendung des Flüssigkeitsausstopfkopfes und eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung unter Verwendung des Ausstoßkopfes. Die Erfindung betrifft ferner ein Flüssigkeitsausstoßverfahren und ein Aufzeichnungsverfahren zum Ausstoßen der Flüssigkeit durch Bewegen des beweglichen Elementes durch Erzeugung der Blase.
  • Die vorliegende Erfindung ist beispielsweise anwendbar bei einem Drucker, einem Kopiergerät, einem Faxgerät mit einem Kommunikationssystem, einem Wortprozessor mit einem Druckerabschnitt o.ä. und einer industriellen Aufzeichnungsvorrichtung, die mit einer Prozeßvorrichtung oder mit diversen Prozeßvorrichtungen kombiniert ist, wobei die Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmaterial, wie Papier, Fadenmaterial, Fasermaterial, textilem Material, Leder, Metall, Kunstharzmaterial, Glas, Holz, Keramik etc., durchgeführt wird.
  • In dieser Beschreibung bedeutet „Aufzeichnen" nicht nur die Erzeugung eines Bildes eines Buchstabens, einer Ziffer o.ä., die spezielle Bedeutungen aufweisen, sondern auch die Erzeugung eines Bildes eines Musters, das keine spezielle Bedeutung besitzt.
  • Ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren des sogenannten Bubble-Jet-Typs ist bekannt, bei dem eine momentane Zustandsänderung, die zu einer momentanen Volumenänderung (Blasenerzeugung) führt, durch Aufbringung von Energie, wie Wärme, auf die Tinte verursacht wird, um auf diese Weise die Tinte durch einen Ausstoßauslaß durch die aus der Zustandsänderung resultierende Kraft auszustoßen, wodurch die Tinte ausgestoßen und auf dem Aufzeichnungsmaterial abgeschieden wird, um ein Bild zu erzeugen. Wie in der US-PS 4 723 129 offenbart, umfaßt eine Aufzeichnungsvorrichtung unter Anwendung des Bubble-Jet-Aufzeichnungsverfahrens einen Ausstoßauslaß zum Ausstoßen der Tinte, eine Tintenströmungsbahn, die in Strömungsmittelverbindung mit dem Ausstoßauslaß steht, und einen elektrothermischen Wandler als Energieerzeugungseinrichtung, die in der Tintenströmungsbahn angeordnet ist.
  • Bei einem derartigen Aufzeichnungsverfahren ist vorteilhaft, daß hiermit ein Bild mit hoher Qualität mit hoher Geschwindigkeit und mit geringer Geräuschentwicklung aufgezeichnet und eine Vielzahl von derartigen Ausstoßauslässen mit hoher Dichte angeordnet werden kann. Daher kann eine Aufzeichnungsvorrichtung mit geringer Größe zur Verfügung gestellt werden, die eine hohe Auflösung liefern kann, so daß Farbbilder in einfacher Weise erzeugt werden können. Das Bubble-Jet-Aufzeichnungsverfahren findet daher heutzutage in Druckern, Kopiergeräten, Faxgeräten oder anderen Büromaschinen und für industrielle Systeme, wie Textildruckvorrichtungen o.ä., umfangreiche Anwendung.
  • Mit dem ansteigenden Bedarf nach einerderartigen Bubble-Jet-Technik sind diverse Anstrengungen an diese Technik gestellt worden.
  • Beispielsweise wird eine Verbesserung der Energienutzungseffizienz gefordert. Um dieser Forderung gerecht zu werden, wurde eine Optimierung des Wärmeerzeugungselementes, beispielsweise die Einstellung der Dicke des Schutzfilmes, untersucht. Dieses Verfahren ist wirksam, da hierdurch die Fortpflanzungseffizienz der erzeugten Wärme auf die Flüssigkeit verbessert wird.
  • Um Bilder mit hoher Qualität vorzusehen, sind Antriebsbedingungen vorgeschlagen worden, über die die Tintenausstoßgeschwindigkeit erhöht und/oder die Blasenerzeugung stabilisiert wird, um einen besseren Tintenausstoß zu erzielen. Zur Erhöhung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit sind gemäß einem anderen Beispiel Verbesserungen der Strömungskanalkonfiguration vorgeschlagen worden, über die die Geschwindigkeit der Flüssigkeitseinfüllung (Wiederauffüllung) in die Flüssigkeitsströmungsbahn erhöht wird.
  • Die offengelegte japanische Patentanmeldung SHO-63-199972 schlägt Strömungskanalkonstruktionen vor, wie sie beispielsweise in 1(a) und (b) dargestellt sind.
  • Eine derartige Flüssigkeitsbahn- oder Flüssigkeitskanalkonstruktion sowie ein Herstellverfahren hierfür werden unter Berücksichtigung der rückwärts gerichteten Welle zur Flüssigkeitskammer vorgeschlagen. Diese rückwärts gerichtete Welle wird als Energieverlust angesehen, da sie nicht zum Flüssigkeitsausstoß beiträgt. Es wird ein Ventil 10 vorgeschlagen, das aufstromseitig des Wärmeerzeugungselementes 2 in Bezug auf die Richtung des generellen Flüssigkeitsstromes angeordnet und an der Decke des Kanales montiert ist. Das Ventil nimmt eine Anfangsposition ein, in der es sich entlang der Decke erstreckt. Bei der Blasenerzeugung nimmt es eine Position ein, in der es sich nach unten erstreckt und somit einen Teil der rückwärts gerichteten Welle unterdrückt. Wenn die Ventilwirkung in der Bahn 3 erzeugt wird, ist die Unterdrückung der rückwärts gerichteten Welle praktisch nicht signifikant. Die rückwärts gerichtete Welle trägt nicht direkt zum Ausstoß der Flüssigkeit bei. Wenn eine rückwärts gerichtete Welle in der Bahn auftritt, sorgt bereits der Druck zum direkten Ausstoßen der Flüssigkeit dafür, daß die Flüssigkeit aus dem Kanal ausstoßbar ist.
  • Bei dem Bubble-Jet-Aufzeichnungsverfahren wird das Erhitzen mit dem mit der Tinte in Kontakt stehenden Wärmeerzeugungselement wiederholt, so daß daher verbranntes Material auf der Oberfläche des Wärmeerzeugungselementes infolge einer Kogation der Tinte abgelagert wird. Die Menge des abgelagerten Materiales kann in Abhängigkeit von den Materialien der Tinte groß sein. Wenn dies auftritt, wird der Tintenausstoß unbeständig. Selbst wenn es sich bei der auszustoßenden Flüssigkeit um eine solche handelt, die in einfacher Weise durch die Wärme eine Qualitätsverschlechterung erfährt, oder selbst wenn die Flüssigkeit eine solche ist, mit der keine ausreichende Blasenerzeugung durchgeführt werden kann, sollte sie jedoch ohne Eigenschaftsveränderung korrekt ausgestoßen werden.
  • Die offengelegte japanische Patentanmeldung SHO-61-69467, die offengelegte japanische Patentanmeldung SHO-55-81172 und die US-PS 4 480 259 offenbaren, unterschiedliche Flüssigkeiten zum Erzeugen der Blase durch Wärme (Blasenerzeugungsflüssigkeit) und zum Ausstoßen (Ausstoßflüssigkeit) zu verwenden. Gemäß diesen Veröffentlichungen werden die Tinte als Ausstoßflüssigkeit und die Blasenerzeugungsflüssigkeit durch einen flexiblen Film aus Silikonkautschuk o.ä. vollständig voneinander getrennt, um einen direkten Kontakt der Ausstoßflüssigkeit mit dem Wärmeerzeugungselement zu verhindern, während sich der aus der Blasenerzeugung der Blasenerzeugungsflüssigkeit resultierende Druck durch die Verformung des flexiblen Filmes zur Ausstoßflüssigkeit hin fortpflanzt. Bei einer derartigen Konstruktion werden eine Verhinderung der Ablagerung des Materiales auf der Oberfläche des Wärmeerzeugungselementes und eine Vergrößerung des Auswahlspielraumes in Bezug auf die Ausstoßflüssigkeit erreicht.
  • Mit dieser Konstruktion, mit der die Ausstoßflüssigkeit und die Blasenerzeugungsflüssigkeit vollständig getrennt werden, pflanzt sich jedoch der Druck durch die Blasenerzeugung durch die Expansions-Kontraktions-Verformung des flexiblen Filmes zur Ausstoßflüssigkeit hin fort, so daß daher der Druck durch den flexiblen Film in einem ziemlich großen Ausmaß absorbiert wird. Ferner ist die Verformung des flexiblen Filmes nicht so groß, so daß daher die Energienutzungseffizienz und die Ausstoßkraft verschlechtert werden, obwohl durch die Anordnung des Filmes zwischen der Ausstoßflüssigkeit und der Blasenerzeugungsflüssigkeit ein gewisser Effekt erreicht wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorstehende Erfindung schafft einen Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Ausspritzen einer Flüssigkeit gemäß Anspruch 10.
  • In dieser Beschreibung sind die Begriffe „aufstromseitig" und „abstromseitig" in bezug auf die generelle Flüssigkeitsströmung von einer Flüssigkeitsversorgungsquelle zum Ausstoßauslaß durch den Blasenerzeugungsbereich (bewegliches Element) definiert.
  • Was die Blase als solche betrifft, so ist „abstromseitig" zur Ausstoßauslaßseite der Blase hin definiert, die direkt das Ausstoßen des Flüssigkeitströpfchens bewirkt. Genauer gesagt, gemeint ist hiermit allgemein abstromseitig vom Mittelpunkt der Blase in bezug auf die Richtung der allgemeinen Flüssigkeitsströmung oder abstromseitig vom Mittelpunkt des Bereiches des Wärmeerzeugungselementes relativ hierzu.
  • Mit „im wesentlichen abgedichtet" ist ein abgedichteter Zustand in einem solchen Ausmaß gemeint, daß beim Wachstum der Blase diese nicht durch einen Spalt (Schlitz) um das bewegliche Element vor der Bewegung desselben entweicht.
  • Mit „Trennwand" ist eine Wand (die das bewegliche Element umfassen kann) gemeint, die so angeordnet ist, daß sie den Bereich, der in direkter Strömungsmittelverbindung mit dem Ausstoßauslaß steht, vom Blasenerzeugungsbereich trennt, genauer gesagt eine Wand, die die Strömungsbahn einschließlich des Blasenerzeugungsbereiches vom Flüssigkeitsdurchflußweg in direkter Strömungsmittelverbindung mit dem Ausstoßauslaß trennt und somit ein Vermischen der Flüssigkeiten in den Flüssigkeitsdurchflußwegen verhindert.
  • Der freie Endabschnitt oder freie Endbereich des beweglichen Elementes kann den freien Endrand abstromseitig des beweglichen Elementes oder den freien Endrand und die seitlichen Ränder benachbart zum freien Ende bedeuten.
  • Mit Widerstand gegen die Bewegung des beweglichen Elementes ist der Widerstand infolge der Flüssigkeit selbst oder der Konstruktion des Flüssigkeitskanales, wenn sich das bewegliche Element durch die Erzeugung der Blase vom Blasenerzeugungsbereich weg bewegt, gemeint. Der Widerstand kann verringert werden, indem der Widerstand eines physikalischen Anschlages oder der Widerstand eines virtuellen Anschlages unter Verwendung des Strömungsmittels ausgenutzt wird. Der Widerstand wird hiernach als Widerstand oder Strömungswiderstand bezeichnet.
  • Diese und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich bei Betrachtung der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Hiervon zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht eines Flüssigkeitsdurchflußweges eines herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopfes;
  • 2 eine schematische Schnittansicht eines Beispiels eines Flüssigkeitsausstoßkopfes einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine schematische Ansicht der Druckfortpflanzung von einer Blase in einem herkömmlichen Kopf;
  • 5 eine schematische Ansicht der Druckfortpflanzung von einer Blase in einem Kopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine schematische Ansicht des Flüssigkeitsstromes in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine Schnittansicht eines Flüssigkeitsausstoßkopfes (zwei Strömungswege gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung);
  • 8 eine Darstellung einer Anschlagkonstruktion für den zweiten Flüssigkeitsdurchflußweg gegen das bewegliche Element bei der zweiten Ausführungsform;
  • 9 eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht des Flüssigkeitsausstoßkopfes in dem Abschnitt der 8;
  • 10 einen Längsschnitt eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 11 einen Längsschnitt eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einem modifizierten Beispiel der dritten Ausführungsform;
  • 12 einen Längsschnitt eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 13 eine Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 14 eine Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 15 eine Schnittansicht eines Hauptteiles eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 16 einen Hauptteil des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der fünften Ausführungsform;
  • 17 diverse Konfigurationen des beweglichen Elementes;
  • 18 einen Längsschnitt des Flüssigkeitsausstoßkopfes der vorliegenden Erfindung;
  • 19 ein Diagramm, das die Form der Antriebsimpulse zeigt;
  • 20 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Flüssigkeitsausstoßkopfes der vorliegenden Erfindung;
  • 21 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche;
  • 22 eine perspektivische Ansicht einer Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, wobei deren allgemeine Konstruktion dargestellt ist;
  • 23 ein Blockdiagramm der in 22 dargestellten Vorrichtung;
  • 24 eine perspektivische Ansicht eines Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungssystems; und
  • 25 eine schematische Darstellung einer Kopfbaugruppe.
  • <Ausführungsform 1>
  • In Verbindung mit den Zeichnungen werden nunmehr die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Hierbei nimmt die Beschreibung auf eine Verbesserung der Ausstoßkraft und/oder der Ausstoßeffizienz durch Steuern der Fortpflanzungsrichtung des Drucks, der aus der Erzeugung einer Blase zum Ausstoßen der Flüssigkeit resultiert, und durch Steuern der Richtung des Wachstums der Blase Bezug. 2 ist eine schematische Schnittansicht eines Flüssigkeitsausstoßkopfes entlang des Flüssigkeitsdurchflußweges, der bei dieser Ausführungsform Verwendung findet, und 3 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht des Flüssigkeitsausstoßkopfes.
  • Der Flüssigkeitsausstoßkopf dieser Ausführungsform umfaßt ein Wärmeerzeugungselement 2 (Wärmeerzeugungswiderstand von 40 pm × 105 pm) als Ausstoßenergieerzeugungselement zum Zuführen von thermischer Energie zur Flüssigkeit zum Ausstoßen derselben, ein Elementsubstrat 1, auf dem das Wärmeerzeugungselement 2 vorgesehen ist, und einen Flüssigkeitsdurchflussweg 10, der über dem Elementsubstrat entsprechend dem Wärmeerzeugungselement 2 ausgebildet ist. Der Flüssigkeitsdurchflussweg 10 steht in Strömungsmittelverbindung mit einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 zum Zuführen der Flüssigkeit zu einer Vielzahl von derartigen Flüssigkeitsdurchflusswegen 10, die in Strömungsmittelverbindung mit einer Vielzahl von Ausstoßauslässen 18 stehen.
  • Über dem Elementsubstrat im Flüssigkeitsdurchflussweg 10 ist ein bewegliches Element oder eine Platte 31 in der Form eines Kragarmes aus einem elastischen Material, wie Metall, so vorgesehen, daß es zum Wärmeerzeugungselement 2 weist. Ein Ende des beweglichen Elementes ist an einer Gründung (Lagerelement) 34 o.ä. fixiert, die durch Mustern eines lichtempfindlichen Harzmateriales auf der Wand des Flüssigkeitsdurchflußweg 10 oder des Elementsubstrates erzeugt wurde. Durch diese Konstruktion wird das bewegliche Element gelagert, und es wird ein Drehpunkt bzw. Drehlager (Gelenkabschnitt) gebildet.
  • Das bewegliche Element 31 ist so positioniert, daß es einen Drehpunkt (Gelenkabschnitt, bei dem es sich um ein festes Ende handelt) 33 aufstromseitig in Bezug auf die generelle Strömung der Flüssigkeit von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 zum Ausstoßauslaß 18 durch das bewegliche Element 31, die durch den Ausstoßvorgang verursacht wird, besitzt und ein freies Ende (einen freien Endabschnitt) 32 abstromseitig des Drehpunktes 33 aufweist. Das bewegliche Element 31 ist gegenüber dem Wärmeerzeugungselement 2 mit einem Spalt von etwa 15 pm angeordnet, als ob es das Wärmeerzeugungselement 2 abdecken würde. Ein Blasenerzeugungsbereich ist zwischen dem Wärmeerzeugungselement und dem beweglichen Element ausgebildet. Der Typ, die Konfiguration oder die Position des Wärmeerzeugungselementes oder des beweglichen Elementes ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch verändert werden, solange wie das Wachstum der Blase und die Fortpflanzung des Drucks gesteuert werden können. Um ein einfaches Verständnis der Strömung der Flüssigkeit, die hiernach beschrieben wird, zu ermöglichen, wird hier ausgeführt, daß der Flüssigkeitsdurchflussweg 10 vom beweglichen Element 31 in einen ersten Flüssigkeitsdurchflußweg 14, der in Verbindung mit dem Ausstoßauslaß 18 steht, und einen zweiten Flüssigkeitsdurchflußweg 16, der den Blasenerzeugungsbereich 11 und die Flüssigkeitszuführöffnung 12 aufweist, unterteilt ist.
  • Wenn Wärme vom Wärmeerzeugungselement 2 erzeugt wird, wird diese auf die Flüssigkeit im Blasenerzeugungsbereich 11 zwischen dem beweglichen Element 31 und dem Wärmeerzeugungselement 2 aufgebracht, wodurch eine Blase durch das Filmsiedephänomen, wie in der US-PS 4 723 129 beschrieben, erzeugt wird. Die Blase und der durch die Erzeugung der Blase generierte Druck wirken hauptsächlich auf das bewegliche Element ein, so daß sich das bewegliche Element 31 bewegt oder verschiebt, um sich um den Drehpunkt 33 in Richtung auf den Ausstoßauslaß weit zu öffnen, wie in 2(b) und (c) oder in 3 gezeigt. Durch die Verschiebung des beweglichen Elementes 31 oder den Zustand nach der Verschiebung wird der durch die Erzeugung der Blase und das Wachstum der Blase als solcher verursachte Druck zum Ausstoßauslaß hin gerichtet.
  • Es wird nunmehr eines der fundamentalen Ausstoßprinzipien, das bei der vorliegenden Erfindung Anwendung findet, beschrieben. Eines der wichtigen Prinzipien dieser Erfindung besteht darin, daß das der Blase gegenüberliegende bewegliche Element so angeordnet ist, das es auf der Basis des Drucks der Blasenerzeugung oder der Blase als solcher aus der normalen ersten Position in die verschobene zweite Position verschoben wir und daß das sich verschiebende oder verschobene bewegliche Element 31 den durch die Erzeugung der Blase und/oder das Wachstum der Blase als solcher erzeugten Druck in Richtung auf den Ausstoßauslaß 18 (zum abstromseitigen Bereich hin) lenken kann.
  • Es folgt nunmehr eine detailliertere Beschreibung eines Vergleiches zwischen einem herkömmlichen Flüssigkeitsdurchflußweg, bei dem kein bewegliches Element Verwendung findet (4), und der vorliegenden Erfindung (5). Die Fortpflanzungsrichtung des Drucks zum Ausstoßauslaß hin ist mit VA bezeichnet, und die Fortpflanzungsrichtung des Drucks zum aufstromseitigen Bereich hin ist mit VB bezeichnet.
  • Bei dem in 5 gezeigten herkömmlichen Kopf gibt es kein Element, das die Fortpflanzungsrichtung des durch die Erzeugung der Blase 40 generierten Drucks reguliert. Daher ist die Richtung der Druckfortpflanzung normal zur Oberfläche der Blase, wie mit V1–V8 bezeichnet, und im Kanal breit gestreut. Von diesen Richtungen besitzen die der Druckfortpflanzung vom halben Abschnitt der Blase, der näher zum Ausstoßauslaß hin liegt (V1–V4), Druckkomponenten in V, -Richtung, die für den Flüssigkeitsausstoß besonders wirksam sind. Dieser Anteil ist wichtig, da er direkt zur Flüssigkeitsausstoßeffizienz, zum Flüssigkeitsausstoßdruck und zur Flüssigkeitsausstoßgeschwindigkeit beiträgt. Des weiteren ist die Komponente V1 am nächsten zur Richtung von VA, bei der es sich um die Ausstoßrichtung handelt, und daher besonders wirksam. Demgegenüber besitzt V4 eine relativ kleine Komponente in der Richtung VR.
  • Im Falle der vorliegenden Erfindung, der in 5 gezeigt ist, lenkt das bewegliche Element 31 die Druckfortpflanzungsrichtungen VI–V4 der Blase, die sich sonst in verschiedene Richtungen erstrecken, zum abstromseitigen Bereich (Ausstoßauslaßseite). Somit wird die Druckfortpflanzung der Blase 40 konzentriert, so daß der Druck der Blase 40 auf direkte und wirksame Weise zum Ausstoß beiträgt.
  • Die Wachstumsrichtung der Blase verläuft entsprechend den Druckfortpflanzungsrichtungen V1–V4 zum abstromseitigen Bereich hin, wobei die Blase mehr zum abstromseitigen Bereich als zum aufstromseitigen Bereich hin wächst. Somit wird die Wachstumsrichtung der Blase durch das bewegliche Element gesteuert, wodurch die Druckfortpflanzungsrichtung von der Blase dadurch gesteuert wird, so daß die Ausstoßeffizienz, Ausstoßkraft und Ausstoßgeschwindigkeit o.ä. grundsätzlich verbessert werden.
  • In Verbindung mit 2 wird nunmehr der Ausstoßvorgang des Flüssigkeitsausstoßkopfes dieses Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
  • 2(a) zeigt einen Zustand vor dem Anlegen der Energie, beispielsweise elektrischer Energie, an das Wärmerzeugungselement 2, wobei noch keine Wärme erzeugt worden ist. Das bewegliche Element 31 ist so angeordnet, daß es mindestens dem abstromseitigen Abschnitt der durch die Wärmeerzeugung des Wärmerzeugungselementes generierten Blase gegenüberliegt. Mit anderen Worten, damit der abstromseitige Abschnitt der Blase auf das bewegliche Element einwirkt, ist der Flüssigkeitsdurchflussweg so ausgebildet, daß sich das bewegliche Element 31 mindestens bis zu der Position abstromseitig vom Mittelpunkt 3 des Bereiches des Wärmerzeugungselementes erstreckt (abstromseitig einer sich durch den Mittelpunkt 3 des Bereiches des Wärmeerzeugungselementes und senkrecht zur Länge des Durchfußweges erstreckenden Linie).
  • 2(b) zeigt einen Zustand, in dem die Wärmeerzeugung des Wärmerzeugungselementes 2 durch das Aufbringen der elektrischen Energie auf das Wärmerzeugungselement 2 stattfindet und ein Teil der den Blasenerzeugungsbereich 11 ausfüllenden Flüssigkeit durch diese Wärme erhitzt wird, so daß eine Blase durch das Filmsiedephänomen erzeugt wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird das bewegliche Element 31 durch den durch die Erzeugung der Blase 40 generierten Druck aus der ersten Position in die zweite Position verschoben, um die Fortpflanzung des Drucks zum Ausstoßauslaß hin zu führen. Wie vorstehend beschrieben, ist das freie Ende 32 des beweglichen Elementes 31 abstromseitig (auf der Ausstoßauslaßseite) angeordnet, während der Drehpunkt 33 aufstromseitig (auf der Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer) angeordnet ist, so daß mindestens ein Teil des beweglichen Elementes dem abstromseitigen Abschnitt der Blase, d.h. dem abstromseitigen Abschnitt des Wärmerzeugungselementes, gegenüberliegt.
  • 2(c) zeigt einen Zustand, in dem die Blase 40 durch den aus der Erzeugung der Blase resultierenden Druck weiter gewachsen und das bewegliche Element 31 weiter verschoben worden ist. Die erzeugte Blase wächst mehr in abstromseitiger Richtung als in aufstromseitiger Richtung und expandiert stark über eine erste Position (gestrichelt dargestellte Position) des beweglichen Elementes hinaus.
  • Wenn sich das bewegliche Element 31 allmählich in Abhängigkeit vom vorstehend beschriebenen Wachstum der Blase 40 bewegt, wird die Blase 40 so gesteuert, daß sie in der Richtung wächst, in der der von der Blase 40 erzeugte Druck in einfacher Weise entweichen oder abgebaut werden kann und in der sich die Blase 40 in einfacher Weise volumetrisch verschiebt. Mit anderen Worten, das Wachstum der Blase wird gleichmäßig zum freien Ende des beweglichen Elementes hin gerichtet. Dies trägt ebenfalls zu einer Verbesserung der Ausstoßeffizienz bei.
  • Wenn sich daher mit dem Wachstum der Blase 40 das bewegliche Element 31 allmählich verschiebt, wird die Druckfortpflanzungsrichtung der Blase 40, d.h. die Richtung, in der eine Volumenbewegung einfach ist, nämlich die Wachstumsrichtung der Blase, einheitlich zum Ausstoßauslaß hin gelenkt, so daß die Ausstoßeffizienz verbessert wird. Wenn das bewegliche Element die Blase und den Blasenerzeugungsdruck zum Ausstoßauslaß hin führt, werden die Fortpflanzung und das Wachstum kaum behindert, und die Fortpflanzungsrichtung des Drucks sowie die Wachstumsrichtung der Blase können in Abhängigkeit vom Grad des Drucks auf wirksame Weise gesteuert werden.
  • 2(d) zeigt einen Zustand, in dem sich die Blase 40 durch einen Abfall des Drucks in der Blase, der ebenfalls auf das Filmsiedephänomen zurückzuführen ist, zusammenzieht und verschwindet.
  • Das in die zweite Position verschobene bewegliche Element 31 kehrt durch die von den Federeigenschaften des beweglichen Elementes als solchem zur Verfügung gestellte Rückstellkraft und den negativen Druck infolge der Kontraktion der Blase in die Ausgangsposition (erste Position) der 2(a) zurück. Beim Zusammenfallen der Blase strömt die Flüssigkeit von der Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer, wie durch VD1 und VD2 angedeutet, und von der Seite der Ausstoßöffnung, wie durch V, angedeutet, zurück, um die Volumenverringerung der Blase im Blasenerzeugungsbereich 11 und das Volumen der ausgestoßenen Flüssigkeit zu kompensieren.
  • Vorstehend wurde die Funktionsweise des beweglichen Elementes in Verbindung mit der Erzeugung der Blase und dem Ausstoßvorgang der Flüssigkeit beschrieben. Nunmehr wird das Wiederauffüllen der Flüssigkeit im Flüssigkeitsausstoßkopf unter Anwendung der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • In Verbindung mit 2 wird der Flüssigkeitszuführmechanismus beschrieben.
  • Wenn bei der Blase 40 nach ihrem Maximalvolumen nach dem Zustand von 2(c) der Blasenzusammenfallprozeß beginnt, strömt ein Flüssigkeitsvolumen, das zum Kompensieren des zusammengefallenen Blasenvolumens ausreicht, an der Seite des Ausstoßauslasses 18 des ersten Flüssigkeitsdurchflußweges 14 und vom Blasenerzeugungsbereich des zweiten Flüssigkeitsdurchflußweges 16 in den Blasenerzeugungsbereich.
  • Im Falle einer herkömmlichen Flüssigkeitsdurchflusswegausführungsform ohne das bewegliche Element 31 sind die Flüssigkeitsmengen von der Ausstoßauslaßseite in die Blasenzusammenfallposition und von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer in diese Position von den Strömungswiderständen des Abschnittes, der näher am Ausstoßauslaß als der Blasenerzeugungsbereich liegt, und des Abschnittes, der näher an der gemeinsamen Flüssigkeitskammer liegt, abhängig.
  • Wenn daher der Strömungswiderstand auf der Zuführöffnungsseite geringer ist als auf der anderen Seite, strömt eine große Flüssigkeitsmenge von der Austossauslassseite in die Blasenzusammenfallposition, was zur Folge hat, daß der Meniskusrückzug groß ist. Mit der Verringerung des Strömungswiderstandes im Ausstoßauslaß zum Zwecke der Erhöhung der Ausstoßeffizienz nimmt der Rückzug des Meniskus M beim Zusammenfallen der Blase zu, was eine längere Wiederauffüllzeit zur Folge hat, so daß ein Drucken mit hoher Geschwindigkeit schwierig wird.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform stoppt aufgrund der Anordnung des beweglichen Elementes 31 der Meniskusrückzug zu dem Zeitpunkt, an dem das bewegliche Element beim Zusammenfallen der Blase in die Anfangsposition zurückkehrt. Danach wird die Flüssigkeitszufuhr zum Füllen des Volumens W2 durch den Strom VD2 durch den zweiten Durchflussweg 16 bewerkstelligt (W1 ist das Volumen der Oberseite des Blasenvolumens W über die erste Position des beweglichen Elementes 31 hinaus, und W2 ist das Volumen auf der Seite des Blasenerzeugungsbereiches 11). Beim Stand der Technik entspricht die Hälfte des Volumens des Blasenvolumens W dem Volumen des Meniskusrückzuges. Bei dieser Ausführungsform entspricht jedoch nur etwa eine Hälfte (W1) dem Volumen des Meniskusrückzuges.
  • Ferner wird bewirkt, daß die Flüssigkeitszufuhr für das Volumen W2 hauptsächlich vom aufstromseitigen Bereich (VD2) des zweiten Flüssigkeitsdurchflussweges entlang der Oberfläche der Wärmeerzeugungselementseite des beweglichen Elementes 31 durch den Druck beim Zusammenfallen der Blase erfolgt, so daß daher ein rascherer Wiederauffüllvorgang erreicht wird.
  • Wenn das Auffüllen unter Ausnutzung des Drucks beim Zusammenfallen der Blase bei einem herkömmlichen Kopf durchgeführt wird, nimmt die Vibration des Meniskus zu, was eine Verschlechterung der Bildqualität zur Folge hat. Bei dieser Ausführungsform werden jedoch die Flüssigkeitsströme im ersten Flüssigkeitsdurchflussweg 14 auf der Ausstoßauslaßseite und der Ausstoßauslaßseite des Blasenerzeugungsbereiches 11 unterdrückt, so daß die Vibration des Meniskus verringert wird.
  • Somit wird mit dieser Ausführungsform eine Wiederauffüllung mit hoher Geschwindigkeit durch das erzwungene Wiederauffüllen des Blasenerzeugungsbereiches durch den Flüssigkeitszuführkanal 12 des zweiten Durchflussweges 16 und durch die Unterdrückung des Meniskusrückzuges und der Meniskusvibration erreicht. Daher werden eine Stabilisierung des Ausstoßes und wiederholte Ausstöße mit hoher Geschwindigkeit erzielt. Wenn diese Ausführungsform zur Aufzeichnung verwendet wird, kann eine Verbesserung der Bildqualität und der Aufzeichnungsgeschwindigkeit erreicht werden.
  • Bei dieser Ausführungsform wird auf wirksame Weise eine Unterdrückung der Fortpflanzung des Drucks zum aufstromseitigen Bereich (rückwärts gerichtete Welle), der durch die Erzeugung der Blase generiert wird, erzielt. Der Druck infolge der Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 (aufstromseitig) der auf dem Wärmeerzeugungselement 2 generierten Blase führt hauptsächlich zu einer Kraft, die die Flüssigkeit zum aufstromseitigen Bereich zurückdrückt (rückwärts gerichtete Welle). Diese rückwärts gerichtete Welle verschlechtert das Wiederauffüllen der Flüssigkeit in die Flüssigkeitsströmungsbahn durch den Druck am aufstromseitigen Bereich, die resultierende Bewegung der Flüssigkeit und die resultierende Trägheitskraft. Bei dieser Ausführungsform werden diese Auswirkungen auf den aufstromseitigen Bereich vom beweglichen Element 31 unterdrückt, so daß das Wiederauffüllverhalten weiter verbessert wird.
  • Es werden nunmehr ein weiteres kennzeichnendes Merkmal und dessen vorteilhafte Wirkung beschrieben.
  • Die zweite Flüssigkeitsströmungsbahn 16 dieser Ausführungsform hat einen Flüssigkeitszuführkanal 12 mit einer Innenwand, die im wesentlichen mit dem Wärmeerzeugungselement 2 (die Oberfläche des Wärmeerzeugungselementes ist nicht stark abgestuft) im aufstromseitigen Bereich des Wärmeerzeugungselementes 2 bündig ist. Mit dieser Konstruktion findet die Zufuhr der Flüssigkeit zur Oberfläche des Wärmeerzeugungselementes 2 und zum Blasenerzeugungsbereich 11 entlang der Oberfläche des beweglichen Elementes 31 an einer Stelle statt, die näher am Blasenerzeugungsbereich 11 liegt, wie durch VD2 angedeutet. Daher wird eine Stagnation der Flüssigkeit auf der Oberfläche des Wärmeerzeugungselementes 2 unterdrückt, so daß eine Ausfällung des in der Flüssigkeit gelösten Gases unterdrückt wird und die nicht verschwundenen restlichen Blasen ohne Schwierigkeiten entfernt werden. Ferner ist die Wärmeansammlung in der Flüssigkeit nicht zu groß. Daher kann eine stabilisierte Blasenerzeugung mit hoher Geschwindigkeit wiederholt werden. Bei dieser Ausführungsform besitzt der Flüssigkeitszuführkanal 12 eine im wesentlichen ebene Innenwand. Dies ist jedoch nicht einschränkend. Es ist vielmehr ausreichend, wenn der Flüssigkeitszuführkanal eine Innenwand aufweist, die sich kontinuierlich aus von der Oberfläche des Wärmeerzeugungselementes erstreckt, so daß eine Stagnation der Flüssigkeit auf dem Wärmeerzeugungselement und Wirbelströme bei der Zuführung der Flüssigkeit nicht in signifikanter Weise bewirkt werden.
  • Die Zufuhr der Flüssigkeit in den Blasenerzeugungsbereich kann durch einen Spalt am Seitenabschnitt des beweglichen Elementes (Schlitz 35) erfolgen, wie durch VD, angeordnet. Um den Druck bei der Blasenerzeugung weiter in wirksamer Weise auf den Ausstoßauslaß zu richten, kann ein großes bewegliches Element Verwendung finden, das den gesamten Blasenerzeugungsbereich abdeckt (die Oberfläche des Wärmeerzeugungselementes abdeckt), wie in 2 gezeigt. Dann wird der Strömungswiderstand für die Flüssigkeit zwischen dem Blasenerzeugungsbereich 11 und dem Bereich des ersten Flüssigkeitsdurchflussweges 14 benachbart zum Ausstoßauslaß durch die Rückführung des beweglichen Elementes in die erste Position erhöht, so daß ein Flüssigkeitsstrom zum Blasenerzeugungsbereich 11 entlang VD unterdrückt werden kann. Bei der Kopfkonstruktion dieser Ausführungsform gibt es jedoch eine Strömung, die auf wirksame Weise die Flüssigkeit zum Blasenerzeugungsbereich führt, so daß die Flüssigkeitszufuhr stark erhöht und damit, selbst wenn das bewegliche Element 31 den Blasenerzeugungsbereich 11 abdeckt, um die Ausstoßeffizienz zu verbessern, das Zufuhrverhalten der Flüssigkeit nicht verschlechtert wird.
  • Die Lagebeziehung zwischen dem freien Ende 32 und dem Drehpunkt 33 des beweglichen Elementes 31 ist derart, daß sich das freie Ende abstromseitig vom Drehpunkt befindet, wie beispielsweise mit 6 in der Figur angedeutet. Mit dieser Konstruktion können die Funktion und der Effekt der Führung der Druckfortpflanzungsrichtung und der Wachstumsrichtung der Blase zur Ausstoßauslaßseite o.ä. bei der Blasenerzeugung auf wirksame Weise sichergestellt werden. Ferner kann mit dieser Lagebeziehung nicht nur eine Funktion oder ein Effekt in Bezug auf den Ausstoß, sondern auch eine Verringerung des Strömungswiderstandes durch den Flüssigkeitsdurchflussweg 10 bei der Zufuhr der Flüssigkeit erreicht werden, so daß eine hohe Wiederauffüllgeschwindigkeit erzielt wird. Wenn der durch den Ausstoß zurückgezogene Meniskus M, der in 6 gezeigt ist, durch Kapillarkraft zum Ausstoßauslaß 18 zurückkehrt oder wenn eine Flüssigkeitszufuhr zum Kompensieren des Zusammenfallens der Blase verwirklicht wird, sind die Positionen des freien Endes und des Drehpunktes 33 derart, daß die Durchflüsse S1, S2 und S3 durch den Flüssigkeitsdurchflussweg 10 einschließlich des ersten Flüssigkeitsdurchflussweges 14 und des zweiten Flüssigkeitsdurchflussweges 16 nicht behindert werden.
  • Genauer gesagt, liegt bei dieser Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, das freie Ende 32 des beweglichen Elementes 3 einer abstromseitigen Position des Mittelpunktes 3 des Bereiches gegenüber, der das Wärmeerzeugungselement 2 in einen aufstromseitigen Bereich und einen abstromseitigen Bereich unterteilt (eine Linie, die durch den Mittelpunkt (Mittelabschnitt) der Fläche des Wärmeerzeugungselementes dringt und senkrecht zur Längsrichtung des Flüssigkeitsdurchflussweges verläuft). Das bewegliche Element 31 empfängt den Druck und die Blase, was hauptsächlich auf den Ausstoß der Flüssigkeit abstromseitig der Mittelposition 3 des Wärmeerzeugungselementes zurückzuführen ist, und führt die Kraft zur Ausstoßauslaßseite, so daß die Ausstoßeffizienz oder die Ausstoßkraft grundsätzlich verbessert wird.
  • Weitere vorteilhafte Effekte werden unter Ausnutzung des aufstromseitigen Bereiches der Blase erreicht, wie vorstehend beschrieben.
  • Ferner trägt bei der Konstruktion dieser Ausführungsform die momentane mechanische Bewegung des freien Endes des beweglichen Elementes 31 zum Ausstoß der Flüssigkeit bei.
  • <Ausführungsform 1>
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem ein erster Flüssigkeitsdurchflussweg und ein zweiter Flüssigkeitsdurchflussweg durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel anwendbar.
  • 7 zeigt eine erste Ausführungsform. In 7 ist mit A ein aufwärts verschobenes bewegliches Element bezeichnet, obwohl die Blase nicht dargestellt ist, und B zeigt das bewegliche Element in der Ausgangsposition (ersten Position), in der der Blasenerzeugungsbereich 11 relativ zum Ausstoßauslaß 18 im wesentlichen abgedichtet ist. Obwohl nicht gezeigt, ist eine Durchflusskanalwand zwischen A und B vorhanden, um die Durchflusswege zu trennen.
  • Beim Flüssigkeitsausstoßkopf dieser Ausführungsform ist ein zweiter Flüssigkeitsdurchflussweg 16 für die Blasenerzeugung auf dem Elementsubstrat 1 vorgesehen, das mit einem Wärmeerzeugungselement 2 zur Zuführung von thermischer Energie zur Erzeugung der Blase in der Flüssigkeit versehen ist, und ein erster Flüssigkeitsdurchflussweg 14 für die Ausstoßflüssigkeit, der in direkter Verbindung mit dem Ausstoßauslaß 18 steht, ist darüber ausgebildet.
  • Der aufstromseitige Bereich des ersten Flüssigkeitsdurchflussweges steht in Strömungsmittelverbindung mit einer ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 15 zur Zuführung der Ausstoßflüssigkeit in eine Vielzahl von ersten Flüssigkeitsdurchflusswegen, und der aufstromseitige Bereich des zweiten Flüssigkeitsdurchflussweges steht in Strömungsmittelverbindung mit der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer zur Zuführung der Blasenerzeugungsflüssigkeit zu einer Vielzahl von zweiten Flüssigkeitsdurchflusswegen.
  • Die Konstruktion des ersten Durchflußweges ist derart, daß dessen Höhe allmählich zum Ausstoßauslaß hin zunimmt, um eine einfachere Bewegung des freien Endes zu ermöglichen.
  • Wenn die Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit identisch sind, kann die Zahl der gemeinsamen Flüssigkeitskammern eine betragen.
  • Zwischen dem ersten und zweiten Flüssigkeitsdurchflussweg befindet sich eine Trennwand 30 aus einem elastischen Material, wie Metall, so daß der erste Durchflussweg und der zweite Durchflussweg voneinander getrennt sind. In dem Fall, in dem die Vermischung der Blasenerzeugungsflüssigkeit mit der Ausstoßflüssigkeit minimal sein sollte, sind der erste Flüssigkeitsdurchflussweg 14 und der zweite Flüssigkeitsdurchflussweg 16 vorzugsweise durch die Trennwand voneinander isoliert. Wenn jedoch ein Vermischen in einem gewissen Ausmaß zulässig ist, ist eine vollständige Isolation nicht unbedingt erforderlich.
  • Ein Abschnitt der Trennwand im aufwärts vorstehenden Raum des Wärmeerzeugungselementes (Ausstoßdruckerzeugungsbereich einschließlich A und B (Blasenerzeugungsbereich 11) in 7) besitzt die Form eines freitragenden beweglichen Elementes 31, das durch Schlitze 35 gebildet ist und einen Drehpunkt 33 auf der Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer (15, 17) und ein freies Ende auf der Ausstoßauslaßseite (abstromseitig in bezug auf die generelle Strömungsrichtung der Flüssigkeit) besitzt. Das bewegliche Element 31 weist zur Oberseite und öffnet sich daher zur Ausstoßauslaßseite des ersten Flüssigkeitsdurchflussweges bei der Erzeugung einer Blase in der Blasenerzeugungsflüssigkeit (Richtung des Pfeiles in der Figur). Da somit der freie Endabschnitt leichter bewegbar ist, wird die Blase ohne Probleme zum Ausstoßauslaß gerichtet. Eine Trennwand 30 ist mit einem Raum zur Ausbildung eines zweiten Flüssigkeitsdurchflussweges über einem Elementsubstrat 1 angeordnet, das mit einem Wärmeerzeugungswiderstandsabschnitt als Wärmeerzeugungselement 2 und mit Leitungselektroden (nicht gezeigt) zum Anlegen eines elektrischen Signales an den Wärmeerzeugungswiderstandsabschnitt versehen ist.
  • Was die Lagebeziehung zwischen dem Drehpunkt 33 und dem freien Ende 32 des beweglichen Elementes 31 und dem Wärmeerzeugungselement anbetrifft, so ist diese die gleiche wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel.
  • Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wurde die Beziehung zwischen dem Flüssigkeitsdurchflusskanal 12 und dem Wärmeerzeugungselement 2 erläutert. Bei dieser Ausführungsform ist die Beziehung zwischen dem zweiten Flüssigkeitsdurchflußweg 16 und dem Wärmeerzeugungselement 2 die gleiche.
  • <Ausführungsform 2>
  • Die 8 und 9 sind schematische Längsschnitte des wesentlichen Abschnittes des Flüssigkeitsausstoßkopfes dieser zweiten Ausführungsform und eine teilweise weggeschnittene schematische Ansicht desselben. Sie zeigen eines der Hauptkonzepte der vorliegenden Erfindung sowie deren Eigenschaften.
  • 8 zeigt schematisch die Anordnung des beweglichen Elementes 31 im Flüssigkeitskanal. Das bewegliche Element 31 ist direkt über dem Blasenerzeugungsbereich 11 des zweiten Flüssigkeitskanales 16 angeordnet. 9 ist eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Flüssigkeitsausstoßkopfes, der dem der 8 entspricht.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die Höhe des ersten Flüssigkeitskanales von der jeweiligen Stelle abhängig. Sie ist direkt über dem freien Ende des beweglichen Elementes 31 größer als direkt über dem Lagerabschnitt des beweglichen Elementes 31 oder benachbart hierzu. Der Deckenabschnitt 53 des ersten Flüssigkeitskanales direkt über dem freien Ende des beweglichen Elementes 31 ist höher als der Deckenabschnitt des ersten Flüssigkeitskanales direkt über dem Lagerabschnitt des beweglichen Elementes 31 oder benachbart hierzu.
  • Mit anderen Worten, die Form des ersten Flüssigkeitskanales 16 ist derart, daß dessen Widerstand gegen die Bewegung des Elementes in der Nähe des freien Endes 32 des beweglichen Elementes 31 geringer ist als in der Nähe des Lagerabschnittes 33 des beweglichen Elementes 31.
  • Daher wird die Bewegung des freien Endes des beweglichen Elementes 31, das sich infolge des im Blasenerzeugungsbereich 11 erzeugten Drucks der Blase 40 bewegt, nicht behindert. Auf diese Weise wird der Druck von der Blase 40 wirksam zum Ausstoßauslaß 18 hin übertragen, ferner wird auch das Wachstum der Blase 40 wirksam zum Ausstoßauslaß 18 hin gelenkt.
  • Die Form des ersten Flüssigkeitskanales 14 dieser Ausführungsform ist derart, daß dessen Decke graduell mindestens an einem Teil zwischen einer zum freien Ende weisenden Position und einer zum Drehpunkt weisenden Position niedriger ist als an der zum freien Ende weisenden Position.
  • Wenn daher der freie Endabschnitt des beweglichen Elementes 31 benachbart zum Schrägabschnitt 53 der Decke bewegt wird, d.h. der freie Endabschnitt des beweglichen Elementes 31 sich dem Deckenabschnitt 54 über dem Lagerabschnitt nähert, der niedriger ist als der Deckenabschnitt auf der Seite des freien Endes, nimmt der Strömungswiderstand zwischen dem beweglichen Element und der Decke zu, wodurch die Bewegung des beweglichen Elementes 31 zur Decke hin reguliert wird.
  • Selbst wenn daher ein gewisses Ausmaß an Ungleichmäßigkeit zwischen den beweglichen Elementen 31 infolge von Herstellfehlern existiert, d.h. selbst wenn die Ausstoßeigenschaften infolge eines Unterschiedes in der Form oder im Material des beweglichen Elementes 31, eines Unterschiedes in der Lagebeziehung zwischen dem beweglichen Element 31 und dem Blasenerzeugungsbereich 11 oder eines Unterschiedes in der Blasenerzeugung, die durch das Wärmeerzeugungselement 2 verursacht wird, variieren, wird die Größe der Verschiebung des beweglichen Elementes durch die Deckenform bei dieser Ausführungsform gleichgemacht. Auf diese Weise wird der Ausstoß drastisch stabilisiert.
  • Darüber hinaus kann in dem Fall, in dem ein Kopf mehrere Kanäle für die auszustoßende Flüssigkeit besitzt, die erfindungsgemäße Konstruktion die Gleichmäßigkeit der Ausstoßeigenschaften unter den mehreren Flüssigkeitskanälen weiter verbessern. Insbesondere dann, wenn es bekannt ist, daß die Eigenschaften des Flüssigkeitskanales auf beiden Seiten des Ausstoßkopfes verschieden sind, kann die vorliegende Erfindung nur bei diesen speziellen Bereichen Anwendung finden.
  • Selbst wenn ein ungleichmäßiger Ausstoß infolge der Instabilität der Blasenerzeugung o.ä. Faktoren stattfindet, kann bei der Ausstoßwiederholung die Verwendung der erfindungsgemäßen Konstruktion die Ausstoßeigenschaften stabilisieren.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird bei dieser Ausführungsform der Widerstand gegen die Bewegung des beweglichen Elementes durch die Flüssigkeit auf der Seite geringer gemacht, die näher am freien Ende 32 des beweglichen Elementes 31 liegt, als auf der Seite, die näher am Lagerabschnitt 33 liegt, d.h. der Widerstand gegenüber der Aufwärtsbewegung des freien Endabschnittes des beweglichen Elementes wird relativ kleiner. Auf diese Weise wird der Ausstoß zuverlässig stabilisiert. Die Dauer des sich wiederholenden Ausstoßes wird wesentlich gleichmäßiger, und auch die Ausstoßeigenschaften werden über die Vielzahl der Flüssigkeitskanäle besonders gleichmäßig gemacht. Wenn somit ein Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der vorliegenden Erfindung als Aufzeichnungskopf verwendet wird, kann das Auftreten von Bildanomalien weiter verringert werden, so daß die Bildqualität drastisch verbessert wird.
  • Bei dieser Ausführungsform wird der Strömungswiderstand auf der Seite des freien Endes im Vergleich zu dem auf der Seite des Lagerabschnittes verringert, indem die Deckenkonstruktion des ersten Flüssigkeitskanales modifiziert wird. Der Strömungswiderstand kann jedoch auch durch andere Mittel reduziert werden, beispielsweise durch Modifikation der Konstruktionen der Seitenwände des ersten Flüssigkeitskanales. Beispielsweise kann ein Abschnitt mit geringerem Strömungswiderstand erzeugt werden, indem die Flüssigkeitskanalbreite größer gemacht wird als die Breite des beweglichen Elementes, und ein Abschnitt mit höherem Strömungswiderstand kann erzeugt werden, indem die Breite des Flüssigkeitskanales geringer gemacht wird als die Breite des beweglichen Elementes.
  • Als nächstes werden die anderen Funktionen der in 8 gezeigten Konstruktion sowie deren Wirkungen erläutert.
  • Die in 8 dargestellte Konstruktion ist so ausgebildet, daß bei einer Bewegung des beweglichen Elementes 31 dieses mit der Decke des ersten Flüssigkeitskanales in Kontakt tritt, und zwar mindestens über einen Teil des freien Endabschnittes 32 desselben. Durch die Anordnung einer derartigen Konstruktion kann der Flüssigkeitsausstoß stabilisiert werden, wie vorstehend beschrieben, und mechanische Beschädigungen des beweglichen Elementes, die durch eine übermäßig starke Bewegung des beweglichen Elementes 31 verursacht werden, können verringert werden, wodurch die Haltbarkeit des beweglichen Elementes 31 verbessert wird.
  • <Ausführungsform 3>
  • 10 ist ein schematischer Schnitt des Hauptabschnittes des Flüssigkeitsausstoßkopfes, der die gleichen Effekte wie die vorhergehende Ausführungsform bietet, wobei die spezielle Flüssigkeitskanalkonstruktion des Kopfes dargestellt ist. Die Konstruktion dieser Ausführungsform ist grundsätzlich die gleiche wie die der Fig. B. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Deckenhöhe h1 auf der Seite des freien Endes des beweglichen Elementes 31 größer als die Deckenhöhe h2 auf der Seite des Lagerabschnittes des beweglichen Elementes 31, und der Deckenabschnitt zwischen dem hohen und niedrigen Abschnitt besitzt eine geradlinige Schräge. Mit einer derartigen Konstruktion wird die Bewegung des freien Endabschnittes 32 des beweglichen Elementes 31, die durch das Wachstum der Blase 40 verursacht wird, wie in 10(b) gezeigt, glatter, wodurch das Ausstoßverhalten stabilisiert wird.
  • <Modifizierte Ausführungsform>
  • Bei dieser Ausführungsform werden Flüssigkeitskanäle beschrieben, die sich in ihrer Konstruktion von den vorstehend beschriebenen Kanälen unterscheiden, jedoch die gleiche Funktion besitzen. Die 11(a), (b) und (c) zeigen derartige Flüssigkeitskanäle.
  • Wie in 11(a) gezeigt, bildet der Deckenabschnitt zwischen dem Deckenabschnitt 52 auf der Seite des freien Endes und dem Deckenabschnitt 54 auf der Seite des Lagerabschnittes eine konvexe Schräge, die von der Seite des freien Endes zur Seite des Lagerabschnittes abfällt.
  • Diese konvexe Ausbildung des Schrägabschnittes der Flüssigkeitskanaldecke dient dazu, eine Durchbiegung des beweglichen Elementes entlang der Kontur der Decke zu ermöglichen. Durch das Vorhandensein einer derartigen Schräge können die gleichen Effekte wie vorstehend beschrieben erreicht werden, selbst wenn die Steifigkeit des beweglichen Elementes 31 relativ gering und daher das bewegliche Element durchgebogen ist, d.h. der freie Endabschnitt des beweglichen Elementes 31 weiter nach oben gebogen ist. Der Schrägabschnitt der Decke des Flüssigkeitskanales kann konkav gemacht werden, wenn es sich bei dem beweglichen Element 31 um ein solches Element handelt, das sich in einer Richtung entgegengesetzt zu der vorstehend beschriebenen Richtung verformt.
  • 11(b) zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Winkel des Schrägabschnittes der 10 steiler ist.
  • 11(c) zeigt ein Beispiel, bei dem der Schrägabschnitt der Flüssigkeitskanaldecke abgestuft ist. Diese Konstruktion kann in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß das mit Rillen zu versehende Element (das Element, das den Deckenabschnitt o.ä. des ersten Flüssigkeitskanales bildet) diverse Male geätzt wird, so daß daher die Herstellung einfacher ist.
  • <Ausführungsform 4>
  • Als nächstes wird in Verbindung mit den 12, 13 und 14 die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Da die Basiskonstruktion dieser Ausführungsform die gleiche ist wie die der 10 und 11, wird auf eine Beschreibung von gleichen Teilen verzichtet.
  • Mit der Konstruktion dieser Ausführungsform wird die nutzbare Lebensdauer des beweglichen Elementes drastisch erhöht, indem das bewegliche Element so ausgebildet ist, daß es mit der Decke des ersten Flüssigkeitskanales physikalisch in Eingriff oder in Kontakt tritt, um eine übermäßige Verschiebung des beweglichen Elementes 31 zu verhindern.
  • Bei der in 12(a) gezeigten Modifikation ist der Strömungswiderstand im Flüssigkeitskanal auf der Seite des freien Endes geringer als auf der Seite des Lagerelementes, und das bewegliche Element wird mit dem abgestuften Abschnitt 55 der Decke in Eingriff oder in Kontakt gebracht. Somit werden die Ausstoßeigenschaften vergleichmäßigt, und es wird eine übermäßige Bewegung des beweglichen Elementes 31 verhindert, wodurch dessen Haltbarkeit verbessert wird.
  • Im Falle der in 12(b) gezeigten Modifikation steht ein Vorsprung 56 von der Flüssigkeitskanalwand 22 in den ersten Flüssigkeitskanal 14 vor, so daß daher bei einer Bewegung des beweglichen Elementes dieses mit diesem Vorsprung 56 in Eingriff oder in Kontakt tritt und dadurch an einer Weiterbewegung gehindert wird, d.h. an einer übermäßigen Bewegung gehindert wird. Bei dieser Konstruktion kann eine übermäßige Bewegung des beweglichen Elementes 31 verhindert werden, während die Querschnittsfläche des ersten Flüssigkeitskanales 14 erhöht werden kann, um die Wiederauffülleffizienz des Flüssigkeitskanales zu verbessern.
  • Im Falle der in 12(c) gezeigten Modifikation ist ein Eingriffsabschnitt 57 vorgesehen, der die Aufwärtsbewegung des beweglichen Elementes 31 reguliert, indem er mit dem freien Endabschnitt 32 des beweglichen Elementes 31 in Kontakt tritt, wenn sich das bewegliche Element 31 bewegt. Durch die Anordnung dieses Eingriffsabschnittes 57 wird eine zuverlässigere Regulierung des freien Endabschnittes 32 sichergestellt. Ferner wird die Haltbarkeit des beweglichen Elementes verbessert.
  • 13(a) ist ein Längsschnitt durch die Flüssigkeitsausstoßköpfe gemäß der vorliegenden Erfindung, und 13(b) ist ein Querschnitt derselben, von der Ausstoßöffnungsseite her gesehen. In beiden Figuren ist das bewegliche Element bewegt worden. Wie aus 13(b) deutlich wird, ist der Querschnitt des ersten Flüssigkeitskanales 14 trapezförmig, so daß daher die Bewegung des beweglichen Elementes 31 durch die Seitenwände des Flüssigkeitskanales an den Punkten reguliert wird, über denen der Abstand zwischen den Seitenwänden geringer wird als die Breite des freien Endabschnittes des beweglichen Elementes 31. Auf diese Weise wird eine übermäßige Aufwärtsbewegung verhindert.
  • 14(a) ist ein Längsschnitt der Flüssigkeitsausstoßköpfe gemäß der vorliegenden Erfindung, und 14(b) ist ein Querschnitt derselben, von der Seite der Ausstoßöffnung her gesehen. In beiden Figuren ist das bewegliche Element bewegt worden. Wie aus 14(b) deutlich wird, ist auf jeder Seitenwand 22 des ersten Flüssigkeitskanales 14 ein abgestufter Abschnitt 57 vorgesehen. Durch die Anwesenheit dieser abgestuften Abschnitte 22 wird die Breite des ersten Flüssigkeitskanales 14 über diesen abgestuften Abschnitten 22 geringer als die Breite des beweglichen Elementes, wodurch eine übermäßige Bewegung des beweglichen Elementes 31 verhindert wird.
  • Durch die Anordnung der Konstruktion zum Verhindern einer übermäßigen Bewegung des beweglichen Elementes, die vorstehend beschrieben wurde, kann die Haltbarkeit des beweglichen Elementes drastisch verbessert werden. Selbst wenn das bewegliche Element eine relativ geringe Steifigkeit besitzt, kann es daran gehindert werden, sich übermäßig durchzubiegen. Daher wird verhindert, daß die Blase in Richtungen (zur Decke oder in aufstromseitiger Richtung) wächst, die sich von der Richtung zur Ausstoßöffnung hin unterscheiden. Ferner wird verhindert, daß der Druck von der Blase in Richtungen übertragen wird, die sich von der Richtung zur Ausstoßöffnung hin unterscheiden. Damit ist es möglich, einen Verlust an Ausstoßeffizienz zu verhindern.
  • <Ausführungsform 5>
  • Die 15(a), 15(b) und 15(c) zeigen die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 15(a) zeigt den Querschnitt des ersten Flüssigkeitskanales 14, von der Seite der Ausstoßöffnung aus gesehen, und zeigt ferner eine Ansicht des beweglichen Elementes 31, von der Seite der Ausstoßöffnung her gesehen, das in den ersten Flüssigkeitskanal 14 bewegt worden ist, wie in 15(b) gezeigt. Wie aus 15(a) hervorgeht, ist die Kontur des Querschnittes des Flüssigkeitskanales 14 der Kontur der Projektionsansicht des beweglichen Elementes 31 ähnlich, d.h. beide sind trapezförmig. Die trapezförmige Kontur der Projektionsansicht des beweglichen Elementes 31 wird verwirklicht, indem sich das bewegliche Element 31 zum freien Ende hin verjüngt, wie in 15(c) gezeigt.
  • Durch die Anordnung einer derartigen Konstruktion wird soweit wie möglich verhindert, daß die vom Heizelement 2 erzeugte Blase durch die zwischen dem freien Endrand und den seitlichen Rändern des beweglichen Elementes sowie der entsprechenden Wände gebildeten Spalte entweicht. Daher kann die Effizienz, mit der die Blase auf das bewegliche Element einwirkt, verbessert werden, während der Widerstand gegenüber einer Aufwärtsbewegung des beweglichen Elementes 31 verringert wird. Dadurch wird die Ausstoßeffizienz verbessert.
  • 16 zeigt eine Modifikation der fünften Ausführungsform. Bei dieser Modifikation sind die Kontur des Querschnittes des Flüssigkeitskanales und die Kontur der Projektionsansicht des beweglichen Elementes von der Seite der Ausstoßöffnung gesehen insofern ähnlich, als daß beide rechteckig oder quadratisch ausgebildet sind. Die Querschnittsform des Flüssigkeitskanales und die entsprechende Form des beweglichen Elementes sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Formen beschränkt. Sie können auch beispielsweise dreieckförmig ausgebildet sein.
  • <Andere Ausführungsformen>
  • Vorstehend wurden die Hauptteile des Flüssigkeitsausstoßkopfes und des Flüssigkeitsausstoßverfahrens gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. Es werden nunmehr weitere detaillierte Ausführungsformen, die in Verbindung mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendbar sind, erläutert. Die nachfolgenden Beispiele sind sowohl bei einem Durchflussweg als auch bei zwei Durchflusswegen verwendbar, ohne daß hier speziell darauf hingewiesen wird.
  • <Bewegliches Element und Trennwand>
  • 17 zeigt ein anderes Beispiel des beweglichen Elementes 31, wobei mit 35 ein in der Trennwand ausgebildeter Schlitz bezeichnet ist. Dieser Schlitz bildet das bewegliche Element 31 aus. In 16(a) hat das bewegliche Element eine rechteckige Gestalt und in 16(b) ist es schmaler auf der Drehpunktseite, um eine erhöhte Mobilität des beweglichen Elementes zu erreichen. In 16(c) besitzt es eine breitere Drehpunktseite, um die Haltbarkeit des beweglichen Elementes zu erhöhen. Auf der Drehpunktseite ist eine Konfiguration wünschenswert, wenn diese nicht in die Seite des zweiten Flüssigkeitsdurchflussweges eindringt. Auf diese Weise ist eine einfache Bewegung mit hoher Haltbarkeit möglich.
  • Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurden die Platte oder das bewegliche Filmelement 31 sowie die Trennwand 5, die mit diesem beweglichen Element versehen ist, aus Nickel mit einer Dicke von 5 pm hergestellt. Dies stellt jedoch keine Beschränkung dar. Es kann irgendein Material verwendet werden, wenn dieses in Bezug auf die Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit Antilösungseigenschaften besitzt und wenn die Elastizität ausreicht, um eine Funktionsweise des beweglichen Elementes zu ermöglichen, und wenn der erforderliche feine Schlitz ausgebildet werden kann.
  • Bevorzugte Beispiele der Materialien für das bewegliche Element sind haltbare Materialien, wie Metall, Silber, Nickel, Gold, Eisen, Titan, Aluminium, Platin, Tantal, rostfreier Stahl, Phosphorbronze o.ä., Legierungen hiervon oder Harzmaterialien mit einer Nitrilgruppe, wie Acrylnitril, Butadien, Styrol o.ä., Harzmaterialien mit einer Amidgruppe, wie Polyamid o.ä., Harzmaterialien mit einer Carboxylgruppe, wie Polycarbonat o.ä., Harzmaterialien mit einer Aldehydgruppe, wie Polyacetal o.ä., Harzmaterialien mit einer Sulfongruppe, wie Polysulfon, Harzmaterialien, wie Flüssigkristallpolymer o.ä., oder chemische Verbindungen hiervon, oder Materialien, die gegenüber der Tinte haltbar sind, wie Metalle, beispielsweise Gold, Wolfram, Tantal, Nickel, rostfreier Stahl, Titan, Legierungen hiervon, mit einem derartigen Metall beschichtete Materialien, Harzmaterialien mit einer Amidgruppe, wie Polyamid, Harzmaterialien mit einer Aldehydgruppe, wie Polyacetat, Harzmaterialien mit einer Ketongruppe, wie Polyetheretherketon, Harzmaterialien mit einer Imidgruppe, wie Polyimid, Harzmaterialien mit einer Hydroxylgruppe, wie Phenolharz, Harzmaterialien mit einer Ethylgruppe, wie Polyethylen, Harzmaterialien mit einer Alkylgruppe, wie Polypropylen, Harzmaterialien mit einer Epoxygruppe, wie Epoxydharzmaterial, Harzmaterialien mit einer Aminogruppe, wie Melaminharzmaterial, Harzmaterialien mit einer Methylolgruppe, wie Xylolharzmaterial, chemische Verbindungen hiervon, keramisches Material, wie Siliciumdioxid, oder chemische Verbindungen hiervon.
  • Bevorzugte Beispiele der Materialien für die Trennwand sind Harzmaterialien mit hoher Hitzefestigkeit, hohen Antilösungseigenschaften und gutem Formvermögen, insbesondere neuere Kunstharzmaterialien, wie Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyethylenterephthalat, Melaminharzmaterial, Phenolharz, Epoxidharzmaterial, Polybutadien, Polyurethan, Polyetheretherketon, Polyethersulfon, Polyallylat, Polyimid, Polysulfon, Flüssigkristallpolymer (LCP), oder chemische Verbindungen hiervon, oder Metalle, wie Siliciumdioxid, Siliciumnitrid, Nickel, Gold, rostfreier Stahl, Legierungen hiervon, chemische Verbindungen hiervon oder Materialien, die mit Titan oder Gold beschichtet sind.
  • Die Dicke der Trennwand wird in Abhängigkeit vom verwendeten Material und der Konfiguration ausgewählt, da die Wand eine ausreichende Festigkeit und eine ausreichende Funktionsfähigkeit als bewegliches Element besitzen muß. Normalerweise sind etwa 0,5 pm–10 pm wünschenswert.
  • Die Breite des Schlitzes 35 zum Vorsehen des beweglichen Elementes 31 beträgt bei diesen Ausführungsformen 2 pm. Wenn es sich bei der Blasenerzeugungsflüssigkeit und der Ausstoßflüssigkeit um unterschiedliche Materialien handelt und ein Vermischen der Flüssigkeiten vermieden werden soll, wird der Spalt so festgelegt, daß ein Meniskus zwischen den Flüssigkeiten gebildet und auf diese Weise ein Vermischen derselben vermieden wird. Wenn beispielsweise die Blasenerzeugungsflüssigkeit eine Viskosität von etwa 2 cP und die Ausstoßflüssigkeit eine Viskosität von nicht weniger als 100 cP besitzt, ist ein Schlitz von etwa 5 pm ausreichend, um ein Vermischen der Flüssigkeiten zu verhindern. Es sind nicht mehr als 3 pm wünschenswert.
  • Wenn die Ausstoßflüssigkeit und die Blasenerzeugungsflüssigkeit getrennt werden sollen, wirkt das bewegliche Element als Trennwand hierzwischen. Eine geringe Menge der Blasenerzeugungsflüssigkeit vermischt sich jedoch hierbei mit der Ausstoßflüssigkeit. Im Falle eines Flüssigkeitsausstoßes zum Drucken stellt der sich vermischende Anteil praktisch kein Problem dar, wenn dieser weniger als 20% ausmacht. Der Anteil des Vermischens kann bei der vorliegenden Erfindung durch geeignetes Auswählen der Viskositäten der Ausstoßflüssigkeit und der Blasenerzeugungsflüssigkeit gesteuert werden.
  • Wenn der Anteil klein sein soll, kann er beispielsweise auf 5% reduziert werden, indem 5 CPS oder weniger für die Blasenerzeugungsflüssigkeit und 20 CPS oder weniger für die Ausstoßflüssigkeit verwendet werden.
  • Bei dieser Erfindung besitzt das bewegliche Element eine Dicke im pm-Bereich als bevorzugte Dicke. Ein bewegliches Element mit einer Dicke im cm-Bereich wird im Normalfall nicht verwendet. Wenn ein Schlitz im beweglichen Element mit einer Dicke im pm-Bereich ausgebildet ist und der Schlitz eine Breite (W pm) in der Größenordnung der Dicke des beweglichen Elementes hat, ist es wünschenswert, entsprechende Veränderungen bei der Herstellung durchzuführen.
  • Wenn die Dicke des Elementes, das dem freien Ende und/oder seitlichen Rand des durch einen Schlitz gebildeten beweglichen Elementes gegenüberliegt, der Dicke des beweglichen Elementes entspricht (13, 14 o.ä.), ist die Beziehung zwischen der Schlitzbreite und der Dicke unter Berücksichtigung der Änderung bei der Herstellung vorzugsweise die folgende, um auf beständige Weise eine Flüssigkeitsvermischung zwischen der Blasenerzeugungsflüssigkeit und der Ausstoßflüssigkeit zu unterdrücken. Wenn die Blasenerzeugungsflüssigkeit eine Viskosität von nicht mehr als 3 cp besitzt und eine hochviskose Tinte (5 cp, 10 cp o.ä.) als Ausstoßflüssigkeit verwendet wird, kann ein Vermischen der beiden Flüssigkeiten über einen langen Zeitraum unterdrückt werden, wenn die Ungleichung W/t <_1 erfüllt wird. Der Schlitz, der eine "wesentliche Abdichtung" vorsieht, besitzt vorzugsweise eine Breite von einigen pm, da hierdurch eine Verhinderung der Flüssigkeitsvermischung sichergestellt wird.
  • <Elementsubstrat>
  • Es wird nunmehr die Konstruktion des Elementsubstrates, das mit dem Wärmeerzeugungselement zum Erhitzen der Flüssigkeit versehen ist, beschrieben.
  • 18 ist ein Längsschnitt des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Auf dem Elementsubstrat 1 ist ein Rillenelement 50 montiert, das zweite Flüssigkeitsdurchflusswege 16, Trennwände 30, erste Flüssigkeitsdurchflusswege 14 und Rillen zur Ausbildung der ersten Flüssigkeitsdurchflusswege besitzt.
  • Das Elementsubstrat 1 ist mit einer gemus terten Leitungselektrode (0,2–1,0 pm dick) aus Aluminium o.ä. und einer gemusterten elektrischen Widerstandsschicht 105 (0,01–0,2 pm dick) aus Hafniumborid(HfB2), Tantalnitrid(TaN) Tantalaluminium (TaAI) o.ä. versehen, die das Wärmeerzeugungselement auf einem Siliciumoxidfilm oder einem Siliciumnitridfilm 106 zur Isolation und Wärmeansammlung bildet, der sich wiederum auf dem Substrat 107 aus Silicium o.ä. befindet. Eine Spannung wird an die Widerstandsschicht 105 über die beiden Leitungselektroden 104 gelegt, damit ein Strom durch die Wiederstandsschicht fließt und Wärme erzeugt. Zwischen der Leitungselektrode ist eine Schutzschicht aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid o.ä. mit einer Dicke von 0,1–2,0 pm auf der Widerstandsschicht vorgesehen. Ferner ist eine Antikavitationsschicht aus Tantal o.ä. (0,1–0,6 pm) dick darauf ausgebildet, um die Widerstandsschicht 105 gegenüber diversen Flüssigkeiten, wie Tinte, zu schützen.
  • Der Druck und die Schockwelle, die bei der Erzeugung und bei dem Zusammenfallen der Blase erzeugt werden, sind so stark, daß die Haltbarkeit des Oxidfilmes, der relativ zerbrechlich ist, verschlechtert wird. Daher findet metallisches Material, wie beispielsweise Tantal (Ta) o.ä., als Antikavitationsschicht Verwendung.
  • In Abhängigkeit von der Kombination aus der Flüssigkeit, der Flüssigkeitsdurchflußwegkonstruktion und dem Widerstandsmaterial kann die Schutzschicht auch weggelassen werden. Ein solches Beispiel zeigt 19(b). Das Material der Widerstandsschicht, die keine Schutzschicht benötigt, umfasst beispielweise eine Iridium-Tantal-Aluminium-Legierung o.ä. Somit kann die Konstruktion des Wärmeerzeugungselementes bei den vorhergehenden Ausführungsformen nur die Widerstandsschicht (Wärmeerzeugungsabschnitt) oder auch eine Schutzschicht zum Schützen der Widerstandsschicht aufweisen.
  • Bei dieser Ausführungsform besitzt das Wärmeerzeugungselement einen Wärmeerzeugungsabschnitt mit einer Widerstandsschicht, die Wärme in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal erzeugt. Dies stellt keine Beschränkung dar. Es reicht aus, wenn eine Blase, die stark genug ist, um die Ausstoßflüssigkeit auszustoßen, in der Blasenerzeugungsflüssigkeit erzeugt wird. Beispielsweise kann der Wärmeerzeugungsabschnitt in der Form eines fotothermischen Wandlers ausgebildet sein, der Wärme beim Empfang von Licht erzeugt, wie beispielsweise ein Laser, oder der Wärme beim Empfang von Hochfrequenzwellen erzeugt.
  • Auf dem Elementsubstrat 1 können des weiteren zusätzlich zur Widerstandsschicht 105, die den Wärmeerzeugungsabschnitt bildet, und dem elektrothermischen Wandler, der von der Leitungselektrode 104 gebildet wird, um das elektrische Signal der Widerstandsschicht zuzuführen, Funktionselemente auf integrierte Weise eingebaut sein, wie ein Transistor, eine Diode, eine Verriegelung, ein Shiftregister etc.
  • Um die Flüssigkeit durch Betreiben des Wärmeerzeugungsabschnittes des elektrothermischen Wandlers auf dem vorstehend beschriebenen Elementsubstrat 1 auszustoßen, wird die Widerstandsschicht 105 über die Leitungselektrode 104 mit Rechteckimpulsen versorgt, wie in 18 gezeigt, um eine sofortige Wärmeerzeugung in der Widerstandsschicht 105 zwischen der Leitungselektrode zu bewirken. Bei den Köpfen der vorhergehenden Ausführungsformen besitzt die angelegte Energie eine Spannung von 24 V, eine Impulsbreite von 7 psec, eine Stromstärke von 150 mA und eine Frequenz von 6 kHz, um das Wärmeerzeugungselement zu betreiben, wodurch die flüssige Tinte über den vorstehend beschriebenen Prozeß durch den Ausstoßauslaß ausgestoßen wird. Die Bedingungen des Antriebssignales sind jedoch nicht auf die vorstehend angegebenen Werte beschränkt. Sie können vielmehr beliebiger Natur sein, wenn die Blasenerzeugungsflüssigkeit in geeigneter Weise eine Blasenerzeugung durchführen kann.
  • <Ausstoßflüssigkeit und Blasenerzeugungsflüssigkeit>
  • Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben, kann erfindungsgemäß durch die mit dem beweglichen Element versehene Konstruktion die Flüssigkeit mit einer höheren Ausstoßkraft oder einer höheren Ausstoßeffizienz als bei einem herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopf ausgestoßen werden. Wenn die gleiche Flüssigkeit als Blasenerzeugungsflüssigkeit und Ausstoßflüssigkeit verwendet wird, ist es möglich, daß die Flüssigkeit keine Qualitätsverschlechterung erfährt und eine Ablagerung auf dem Wärmeerzeugungselement durch das Erhitzen verringert werden kann. Daher wird durch Wiederholung der Vergasung und Kondensation eine reversible Zustandsveränderung erreicht. Es sind diverse Flüssigkeiten verwendbar, wenn diese Flüssigkeiten den Flüssigkeitsströmungskanal, das bewegliche Element oder die Trennwand o.ä. nicht nachteilig beeinflussen.
  • Von diesen Flüssigkeiten kann eine solche als Aufzeichnungsflüssigkeit verwendet werden, die die Bestandteile enthält, die bei einer herkömmlichen Bubble-Jet-Vorrichtung Verwendung finden.
  • Wenn die zwei Durchflusswege aufweisende Konstruktion der vorliegenden Erfindung mit unterschiedlicher Ausstoßflüssigkeit und Blasenerzeugungsflüssigkeit eingesetzt wird, findet die Blasenerzeugungsflüssigkeit mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften Anwendung. Beispiele hiervon sind: Methanol, Ethanol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-n-Hexan, n-Heptan, n-Octan, Toluol, Xylol, Methylendichlorid, Trichloroethylen, Freon TF, Freon BF, Ethylether, Dioxan, Cyclohexan, Methylacetat, Ethylacetat, Aceton, Methylethylketon, Wasser o.ä. sowie Gemische hiervon.
  • Was die Ausstoßflüssigkeit anbetrifft, so sind diverse Flüssigkeiten verwendbar, ohne auf das Blasenerzeugungsvermögen oder die thermischen Eigenschaften achten zu müssen. Auch die Flüssigkeiten sind einsetzbar, die in herkömmlicher Weise wegen des geringen Blasenerzeugungsvermögens und/oder ihrer einfachen Eigenschaftsveränderungen infolge von Wärme nicht einsetzbar waren.
  • Es ist jedoch wünschenswert, daß die Ausstoßflüssigkeit selbst oder durch Reaktion mit der Blasenerzeugungsflüssigkeit den Ausstoß, die Blasenerzeugung oder die Funktionsfähigkeit des beweglichen Elementes o.ä. nicht behindert.
  • Was die Aufzeichnungsausstoßflüssigkeit anbetrifft, so sind hochviskose Tinten o.ä. verwendbar. Als andere Ausstoßflüssigkeit können pharmazeutische Mittel und Parfüm o.ä., die durch Wärme leicht eine Qualitätsverschlechterung erfahren, verwendet werden.
  • Eine Tinte mit den nachfolgend aufgeführten Bestandteilen wurde als Aufzeichnungsflüssigkeit sowohl für die Ausstoßflüssigkeit als auch für die Blasenerzeugungsflüssigkeit eingesetzt, und es wurde ein Aufzeichnungsvorgang durchgeführt. Da die Ausstoßgeschwindigkeit der Tinte erhöht wird, wird die Schussgenauigkeit der Tintentröpfchen verbessert, so daß daher besonders wünschenswerte Bilder aufgezeichnet werden. Farbige Tinte mit einer Viskosität von 2 cp
    (C. I. food black 2) Farbstoff 3 Gew.-%
    Diethylenglykol 10 Gew.-%
    Thiodiglykol 5 Gew.-%
    Ethanol 5 Gew.-%
    Wasser 77 Gew.-%
  • Unter Verwendung der folgenden Kombination von Flüssigkeiten als Blasenerzeugungsflüssigkeit und Ausstoßflüssigkeit wurden Aufzeichnungsvorgänge durchgeführt. Dabei ergab sich, daß die Flüssigkeit mit einer Viskosität von 10 und einigen cps, die bislang nicht ausgestoßen werden konnte, korrekt ausgestoßen wurde. Selbst eine Flüssigkeit mit 150 cps wurde korrekt ausgestoßen und ergab ein Bild hoher Qualität. Blasenerzeugungsflüssigkeit 1:
    Ethanol 40 Gew.-%
    Wasser 60 Gew.-%
    Blasenerzeugungsflüssigkeit 2:
    Wasser 100 Gew.-%
    Blasenerzeugunsflüssikeit 3
    Isopropylalkohol 10 Gew.-%
    Wasser 90 Gew.-%
    Ausstoßflüssigkeit 1: (Pigmenttinte etwa 15 cp)
    Ruß 5 Gew.-%
    Styrol-Acrylat-Acrylatethyl-Copolymerharzmaterial 1 Gew.-%
    Dispersionsmaterial (Oxid 140, Gewichtsgemitteltes Molekulargewicht) 0,25 Gew.-%
    Mono-Ethanolamin Glycerin 69 Gew.-%
    Thiodiglycol 5 Gew.-%
    Ethanol 3 Gew.-%
    Wasser 16,75 Gew.-%
    Ausstoßflüssigkeit 2 (55 cp):
    Polyethylenglykol 200 100 Gew.-%
    Ausstoßflüssigkeit 3 (150 cp):
    Polyethylenglykol 600 100 Gew.-%
  • Im Falle der Flüssigkeit, die nicht in einfacher Weise ausgestoßen werden konnte, ist die Ausstoßgeschwindigkeit gering, so daß sich daher Variationen in der Ausstoßrichtung auf dem Aufzeichnungspapier zeigen und sich eine schlechte Schussgenauigkeit ergibt. Ferner entstehen Änderungen der Ausstoßmenge aufgrund der Ausstoßinstabilität, so daß eine zu einer hohen Bildqualität führende Aufzeichnung verhindert wird. Die Verwendung der Blasenerzeugungsflüssigkeit führt jedoch zu einer ausreichenden und stabilisierten Blasenerzeugung. Somit können eine Verbesserung der Schussgenauigkeit der Tintentröpfchen und eine Stabilisierung der Tintenausstoßmenge erreicht werden, wodurch die Qualität der aufgezeichneten Bilder beträchtlich verbessert wird.
  • <Konstruktion des mit zwei Flüssigkeitskanälen versehenen Kopfes>
  • 20 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Flüssigkeitsausstoßkopfes mit zwei Flüssigkeitskanälen, wobei dessen generelle Konstruktion dargestellt ist.
  • Das vorstehend erwähnte Elementsubstrat 1 ist auf einem Lagerelement 70 aus Aluminium o.ä. angeordnet. Die Wand 72 des zweiten Flüssigkeitskanales und die Wand 71 der zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 17 sind auf diesem Substrat 1 angeordnet. Die Trennwand 30, von der ein Teil ein bewegliches Element 31 bildet, ist auf der Oberseite hiervon angeordnet. Auf dieser Trennwand 30 ist ein gerilltes Element 50 angeordnet, das umfasst: mehrere Rillen, die erste Flüssigkeitskanäle 14 bilden, eine erste gemeinsame Flüssigkeitskammer 15, einen Zuführkanal 20 zum Zuführen der ersten Flüssigkeit zur ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 15 und einen Zuführkanal 21 zum Zuführen der zweiten Flüssigkeit zur zweiten gemeinsamen Flüssigkeitskammer 17.
  • <Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche>
  • Es wird nunmehr eine Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche beschrieben, die mit einem Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist.
  • 21 ist eine schematische auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche, die den vorstehend beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopf aufweist. Die Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche umfasst generell einen Flüssigkeitsausstoßkopfabschnitt 200 und einen Flüssigkeitsbehälter 80.
  • Der Flüssigkeitsausstoßkopfabschnitt 200 weist ein Elementsubstrat 1, eine Trennwand 30, ein gerilltes Element 50, eine Feder 70, ein Flüssigkeitszuführelement 90 und ein Lagerelement 70 auf. Das Elementsubstrat 1 ist mit einer Vielzahl von Wärmeerzeugungswiderständen zur Zuführung von Wärme zur Blasenerzeugungsflüssigkeit versehen, wie vorstehend beschrieben. Ein Blasenerzeugungsflüssigkeitskanal ist zwischen dem Elementsubstrat 1 und der Trennwand 30, die mit der beweglichen Wand versehen ist, ausgebildet. Durch die Verbindung der Trennwand 30 mit der gerillten Deckplatte 50 ist eine Ausstoßströmungsbahn (nicht gezeigt) für eine Strömungsmittelverbindung mit der Ausstoßflüssigkeit geformt.
  • Die Feder 70 drückt das gerillte Element 50 gegen das Elementsubstrat 1 und integriert auf diese Weise das Elementsubstrat 1, die Trennwand 30 sowie das gerillte und Lagerelement 70, wie hiernach beschrieben.
  • Das Lagerelement 70 lagert ein Elementsubstrat 1 o.ä. und weist darauf eine Schaltungsplatte 71, die mit dem Elementsubstrat 1 verbunden ist, zur Zuführung von elektrischen Signalen zum Substrat und Kontaktpunkte 72 für die elektrische Signalübertragung von einer Vorrichtung auf, wenn die Kartusche an der Vorrichtung montiert ist.
  • Der Flüssigkeitsbehälter 90 enthält die Ausstoßflüssigkeit, wie Tinte, die dem Flüssigkeitsausstoßkopf zuzuführen ist, und getrennt hiervon die Blasenerzeugungsflüssigkeit zur Blasenerzeugung. Die Außenseite des Flüssigkeitsbehälters 90 ist mit einem Positionierungsabschnitt 94 zur Montage eines Verbindungselementes zum Verbinden des Flüssigkeitsausstoßkopfes mit dem Flüssigkeitsbehälter und einem festen Schaft 95 zum Fixieren des Verbindungsabschnittes versehen. Die Ausstoßflüssigkeit wird dem Ausstoßflüssigkeitszuführkanal 81 eines Flüssigkeitszuführelementes 80 durch einen Zuführkanal 81 des Verbindungselementes vom Ausstoßflüssigkeitszuführkanal 92 des Flüssigkeitsbehälters und zu einer ersten gemeinsamen Flüssigkeitskammer durch den Ausstoßflüssigkeitszuführkanal 83 der Elemente zugeführt. Die Blasenerzeugungsflüssigkeit wird in entsprechender Weise dem Blasenerzeugungsflüssigkeitszuführkanal 82 des Flüssigkeitszuführelementes 80 durch den Zuführkanal des Verbindungselementes vom Zuführkanal 93 des Flüssigkeitsbehälters und der zweiten Flüssigkeitskammer durch den Blasenerzeugungsflüssigkeitszuführkanal 84, 71, 22 der Elemente zugeführt.
  • Selbst wenn es sich bei einer derartigen Flüssigkeitsausstoßkopfkartusche bei der Blasenerzeugungsflüssigkeit und der Ausstoßflüssigkeit um unterschiedliche Flüssigkeiten handelt, werden die Flüssigkeiten korrekt zugeführt. In dem Fall, in dem die Ausstoßflüssigkeit und die Blasenerzeugungsflüssigkeit identisch sind, muß die Zuführbahn für die Blasenerzeugungsflüssigkeit und die Ausstoßflüssigkeit nicht unbedingt getrennt sein.
  • Nachdem die Flüssigkeit verbraucht worden ist, können die Flüssigkeitsbehälter mit den entsprechenden Flüssigkeiten versorgt werden. Um diese Zufuhr zu erleichtern, ist der Flüssigkeitsbehälter auf wünschenswerte Weise mit einer Flüssigkeitseinspritzöffnung versehen. Der Flüssigkeitsausstoßkopf und der Flüssigkeitsbehälter können untrennbar oder trennbar ausgebildet sein.
  • <Flüssigkeitsausstoßvorrichtung>
  • 22 ist eine schematische Darstellung einer Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, die mit dem vorstehend beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopf Verwendung findet. Bei dieser Ausführungsform ist die Ausstoßflüssigkeit Tinte, und bei der Vorrichtung handelt es sich um eine Tintenausstoßaufzeichnungsvorrichtung. Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung umfasst einen Schlitten HC, an dem die Kopfkartusche montierbar ist, die einen Flüssigkeitsbehälterabschnitt 90 und einen Flüssigkeitsausstoßkopfabschnitt 200, die lösbar miteinander verbindbar sind, aufweist. Der Schlitten HC ist in Breitenrichtung des Aufzeichnungsmateriales 150, beispielsweise eines Aufzeichnungsblattes o.ä., das von einer Aufzeichnungsmaterialfördereinrichtung zugeführt wird, hin- und her bewegbar.
  • Wenn ein Antriebssignal der Flüssigkeitsausstoßeinrichtung auf dem Schlitten von einer nicht gezeigten Antriebssignalzuführeinrichtung zugeführt wird, wird die Aufzeichnungsflüssigkeit vom Flüssigkeitsausstoßkopf in Abhängigkeit von diesem Signal auf das Aufzeichnungsmaterial ausgestoßen.
  • Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung dieser Ausführungsform umfaßt einen Motor 111 als Antriebsquelle zum Antreiben der Aufzeichnungsmaterialfördereinrichtung und des Schlittens, Zahnräder 112, 113 zur Übertragung der Antriebskraft von der Antriebsquelle auf den Schlitten und einen Schlittenschaft 115 etc. mit der Aufzeichnungsvorrichtung und dem Flüssigkeitsausstoßverfahren unter Verwendung dieser Aufzeichnungsvorrichtung können durch Ausstoßen der Flüssigkeit auf diverse Aufzeichnungsmaterialien gute Drucke erzielt werden.
  • 23 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der generellen Funktionsweise einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die von dem Flüssigkeitsausstoßverfahren und dem Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der vorliegenden Erfindung Gebrauch macht.
  • Die Aufzeichnungsvorrichtung erhält Druckdaten in der Form eines Steuersignales von einem Wirtcomputer 300. Diese Druckdaten werden zeitweise in einer Eingangsschnittstelle 301 der Druckvorrichtung gespeichert und gleichzeitig in verarbeitbare Daten überführt, die einer CPU 302 zugeführt werden, die als Einrichtung zum Zuführen eines Kopfantriebssignales dient. Die CPU 302 verarbeitet die vorstehend erwähnten eingegebenen Daten zu druckfähigen Daten (Bilddaten) durch Verarbeitung derselben mit Hilfe von peripheren Einheiten, wie RAMs 304 o.ä., gemäß in einem ROM 303 gespeicherten Steuerprogrammen.
  • Um die Bilddaten auf einem geeigneten Punkt auf einem Aufzeichnungsblatt aufzuzeichnen, erzeugt die CPU 302 Antriebsdaten zum Antreiben eines Antriebsmotors, der das Aufzeichnungsblatt und den Aufzeichnungskopf synchron zu den Bilddaten bewegt. Die Bilddaten und die Motorantriebsdaten werden einem Kopf 200 und einem Antriebsmotor 306 über einen Kopftreiber 307 und einen Motortreiber 305 zugeführt, die mit den geeigneten Zeiten zur Erzeugung eines Bildes gesteuert werden.
  • Was das Aufzeichnungsmedium anbetrifft, an dem die Flüssigkeit, wie Tinte, haftet und das mit einer Aufzeichnungsvorrichtung, wie beispielsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung, verwendbar ist, so können die folgenden Materialien verwendet werden: verschiedenartige Papierbögen, OHP-Bögen, Kunststoffmaterial, das für die Herstellung von CDs verwendet wird, Ornamentplatten o.ä., Gewebe, metallisches Material, wie Aluminium, Kupfer o.ä., Ledermaterial, wie Rindleder, Schweinsleder, synthetisches Leder o.ä., Holz, wie Massivholz, Sperrholz u.ä., Bambus, keramisches Material, wie Fliesen, und Material, wie Schwamm, das eine dreidimensionale Struktur besitzt.
  • Die vorstehend erwähnte Aufzeichnungsvorrichtung besitzt eine Druckvorrichtung für diverse Papier- oder OHP-Bögen, eine Aufzeichnungsvorrichtung für Kunststoffmaterial, wie Kunststoffmaterial, das für die Herstellung einer CD o.ä. verwendet wird, eine Aufzeichnungsvorrichtung für eine Metallplatte o.ä., eine Aufzeichnungsvorrichtung für Ledermaterial, eine Aufzeichnungsvorrichtung für Holz, eine Aufzeichnungsvorrichtung für Keramik, eine Aufzeichnungsvorrichtung für ein dreidimensionales Aufzeichnungsmedium, wie Schwamm o.ä., eine Textildruckvorrichtung zur Aufzeichnung von Bildern auf Gewebe und entsprechende Aufzeichnungsvorrichtungen.
  • Was die mit diesen Flüssigkeitsausstoßvorrichtungen verwendbare Flüssigkeit anbetrifft, so kann jede beliebige Flüssigkeit verwendet werden, solange diese mit dem verwendeten Aufzeichnungsmedium und mit den Aufzeichnungsbedingungen kompatibel ist.
  • <Aufzeichnungssystem>
  • Als nächstes wird ein beispielhaftes Tintenstrahlaufzeichnungssystem beschrieben, das unter Verwendung des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung als Aufzeichnungskopf Bilder auf einem Aufzeichnungsmedium aufzeichnet.
  • 24 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungssystems, das den vorstehend erwähnten Flüssigkeitsausstoßkopf 201 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, wobei dessen generelle Konstruktion dargestellt ist. Der Flüssigkeitsausstoßkopf dieser Ausführungsform ist ein Kopf vom Vollzeilentyp, der eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen aufweist, die mit einer Dichte von 360 dpi ausgerichtet sind und den gesamten aufzeichnungsfähigen Bereich des Aufzeichnungsmediums 150 abdecken. Er umfasst vier Köpfe, die den vier Farben Gelb (Y), Magenta (M), Cyan (C) und Schwarz (Bk) entsprechen. Diese vier Köpfe werden von einem Halter 1202 parallel zueinander und mit vorgegebenen Intervallen fest gelagert.
  • Diese Köpfe werden in Abhängigkeit von den Signalen angetrieben, die von einem Kopftreiber 307 zugeführt werden, der eine Einrichtung zum Zuführen eines Antriebssignales zu jedem Kopf bildet.
  • Jede der vier farbigen Tinten (Y, M, C und Bk) wird dem entsprechenden Kopf von einem Tintenbehälter 204a, 204b, 204c oder 204d zugeführt. Mit 204e ist ein Blasenerzeugungsflüssigkeitsbehälter bezeichnet, von dem die Blasenerzeugungsflüssigkeit jedem Kopf zugeführt wird.
  • Unter einem jeden Kopf ist eine Kopfkappe 203a, 203b, 203c oder 203d angeordnet, die ein Tintenabsorptionselement enthält, das aus einem Schwamm o.ä. besteht. Diese Absorptionselemente decken die Ausstoßöffnungen der entsprechenden Köpfe ab, schützen diese und halten die Funktion der Köpfe während einer aufzeichnungsfreien Periode aufrecht.
  • Mit 206 ist ein Förderband bezeichnet, das eine Einrichtung zum Fördern der verschiedenen Aufzeichnungsmedien, wie sie in den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben sind, bildet. Das Förderband 206 ist über diverse Rollen entlang einer vorgegebenen Bahn geführt und wird von einer Antriebsrolle angetrieben, die mit einem Motorantrieb 305 in Verbindung steht.
  • Das Tintenstrahlaufzeichnungssystem dieser Ausführungsform umfasst eine Vordruckbehandlungsvorrichtung 251 und eine Nachdruckbehandlungsvorrichtung 252, die aufstromseitig und abstromseitig der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung entlang dem Förderweg des Aufzeichnungsmediums angeordnet sind. Diese Behandlungsvorrichtungen 251 und 252 behandeln das Aufzeichnungsmedium auf diverse Weise vor oder nach der Durchführung der Aufzeichnung.
  • Der Vordruckprozeß und der Nachdruckprozeß hängen von der Art des Aufzeichnungsmediums oder vom Typ der Tinte ab. Wenn beispielsweise das Aufzeichnungsmedium aus metallischem Material, Kunststoff, keramischem Material o.ä. besteht, wird das Aufzeichnungsmedium vor dem Druck UV-Strahlen und Ozon ausgesetzt, um seine Oberfläche zu aktivieren.
  • Bei einem Aufzeichnungsmaterial, das dazu neigt, elektrische Ladungen anzusammeln, wie einem Kunstharzmaterial, besteht die Neigung, daß sich Staub durch statische Elektrizität auf der Oberfläche ablagert. Dieser Staub kann die gewünschte Aufzeichnung behindern. In einem solchen Fall findet ein Ionisator Verwendung, um die statische Aufladung des Aufzeichnungsmateriales zu beseitigen und somit den Staub vom Aufzeichnungsmaterial zu entfernen. Wenn ein textiles Material als Aufzeichnungsmaterial verwendet wird, kann zur Verhinderung eines Verlaufens und zur Verbesserung der Fixierung o.ä. eine Vorbehandlung durchgeführt werden, bei der eine Substanz mit alkalischen Eigenschaften, eine wasserlösliche Substanz, ein Polymermaterial, ein wasserlösliches Metallsalz, Harnstoff oder Thioharnstoff auf das textile Material aufgebracht wird. Die Vorbehandlung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Behandlungen beschränkt. Es kann auch eine solche Anwendung finden, bei der das Aufzeichnungsmaterial auf die richtige Temperatur gebracht wird.
  • Bei der Nachbehandlung handelt es sich um einen Prozeß, um das Aufzeichnungsmaterial, das die Tinte aufgenommen hat, mit einer Wärmebehandlung, UV-Strahlen zur Förderung der Fixierung der Tinte oder einer Reinigung zur Entfernung des für die Vorbehandlung verwendeten und wegen keiner Reaktion zurückbleibenden Prozessmateriales zu versehen.
  • Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem Kopf um einen Vollzeilentyp. Die vorliegende Erfindung ist jedoch natürlich auch bei einem seriellen Typ anwendbar, bei dem der Kopf über die Breite des Aufzeichnungsmateriales bewegt wird.
  • <Kopfbaugruppe>
  • Hiernach wird eine Kopfbaugruppe beschrieben, die den Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der Erfindung aufweist. 25 ist eine schematische Ansicht einer derartigen Kopfbaugruppe. Diese Kopfbaugruppe hat die Form einer Kopfbaugruppenpackung 501 und enthält: einen Kopf 510 gemäß der vorliegenden Erfindung, der einen Tintenausstoßabschnitt 511 zum Ausstoßen von Tinte umfaßt, einen Tintenbehälter 510, bei dem es sich um einen Flüssigkeitsbehälter handelt, der vom Kopf trennbar oder nicht trennbar ist, und eine Tinteneinfülreinrichtung 530, die die in den Tintenbehälter 520 einzufüllende Tinte enthält.
  • Wenn die Tinte im Tintenbehälter 520 vollständig entleert ist, wird eine Spitze 530 (in der Form einer hypodermischen Nadel o.ä.) der Tinteneinfülleinrichtung in eine Belüftungsöffnung 521 des Tintenbehälters, die Verbindung zwischen dem Tintenbehälter und dem Kopf oder ein Loch, das durch die Tintenbehälterwand gebohrt ist, eingesetzt, und die Tinte innerhalb der Tinteneinfülleinrichtung wird durch diese Spitze 531 in den Tintenbehälter eingefüllt.
  • Wenn der Tintenausstoßkopf, der Tintenbehälter, die Tinteneinfülleinrichtung u.ä. in der Form einer Baugruppe, die in der Baugruppenpackung enthalten ist, zur Verfügung steht, kann die Tinte in einfacher Weise in den leeren Tintenbehälter eingefüllt werden, wie vorstehend beschrieben. Daher kann eine Aufzeichnung rasch wiederbegonnen werden.
  • Bei dieser Ausführungsform enthält die Kopfbaugruppe die Tinteneinfülleinrichtung. Es ist jedoch nicht zwingend, daß die Kopfbaugruppe die Tinteneinfülleinrichtung enthält. Die Baugruppe kann vielmehr auch einen mit Tinte gefüllten Tintenbehälter vom austauschbaren Typ und einen Kopf aufweisen.
  • Obwohl 28 nur die Tinteneinfülleinrichtung zum Einfüllen der Drucktinte in den Tintenbehälter zeigt, kann die Kopfbaugruppe zusätzlich zur Drucktintenauffülleinrichtung auch eine Einrichtung zum Einfüllen der Blasenerzeugungsflüssigkeit in den Blasenerzeugungsflüssigkeitsbehälter enthalten.

Claims (10)

  1. Flüssigkeitsausstosskopf für ein Ausstossen einer Flüssigkeit durch Erzeugen einer Blase, wobei der Kopf Folgendes aufweist: eine Flüssigkeitsströmungsbahn (14), die mit einem Ausstossauslass (18) des Kopfes in Verbindung steht; einer Wärme erzeugenden Fläche (2) für ein Erzeugen von Wärme für eine Verwendung beim Erzeugen einer Blase in einem Blasenerzeugungsbereich (11); ein bewegliches Element (31), das dem Blasenerzeugungsbereich (11) zugewandt ist und einen Drehpunkt (33) und ein freies Ende (32) hat, wobei das bewegliche Element (31) von einer ersten zu einer zweiten Position durch einen Druck bewegbar ist, der durch das Erzeugen einer Blase zum Bewirken eines Flüssigkeitsausstossens erzeugt wird; dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf einen Abschnitt (53–57) aufweist, der so betreibar ist, dass er als ein Anschlag fungiert, um eine Bewegung des beweglichen Elementes zu begrenzen.
  2. Kopf gemäß Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitsströmungsbahn einen Abschnitt mit niedriger Höhe hat, der als der Anschlag zum Begrenzen der Bewegung des beweglichen Elements fungiert.
  3. Kopf gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Wärme erzeugendes Element für ein Erzeugen der Blase dem beweglichen Element zugewandt angeordnet ist, und der Blasenerzeugungsbereich zwischen dem beweglichen Element und dem Wärme erzeugenden Element ausgebildet ist.
  4. Kopf gemäß Anspruch 3, wobei die Flüssigkeitsströmungsbahn einen Lieferkanal hat, um die Flüssigkeit zu den Wärme erzeugenden Element von einem Ort stromaufwärtig von diesem entlang des Wärme erzeugenden Elementes zu liefern.
  5. Kopf gemäß Anspruch 4, wobei die Flüssigkeit zu dem Wärme erzeugenden Element entlang einer Innenwand geliefert wird, die im Wesentlichen flach oder sanft gekrümmt ist.
  6. Kopf gemäß Anspruch 3, 4 oder 5, der des Weiteren eine weitere Strömungsbahn aufweist, um die Flüssigkeit zu dem Wärme erzeugenden Element von einem Ort stromaufwärtig von diesem entlang einer Fläche zu liefern, die nahe zu den Wärme erzeugenden Element ist.
  7. Kopf gemäß Anspruch 6, wobei das bewegliche Element ein Teil einer Trennwand zwischen der Strömungsbahn und der weiteren Strömungsbahn ist.
  8. Kopf gemäß Anspruch 6 oder 7, der des Weiteren eine erste Gemeinschaftsflüssigkeitskammer aufweist, um eine erste Flüssigkeit zu einer Vielzahl von derartigen ersten Flüssigkeitsströmungsbahnen zu liefern, und eine zweite Gemeinschaftsflüssigkeitskammer aufweist, um eine zweite Flüssigkeit zu einer Vielzahl von derartigen zweiten Flüssigkeitsströmungsbahnen zu liefern.
  9. Kopf gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei das Wärme erzeugende Element einen elektrothermischen Wandler hat, der einen Wärme erzeugenden Widerstand hat, um Wärme bei elektrischer Anregung zu erzeugen.
  10. Verfahren zum Ausstossen einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Flüssigkeitsausstosskopfes mit einer Flüssigkeitsströmungsbahn (14), die mit einem Ausstossauslass (18) in Verbindung steht, einer Wärme erzeugenden Fläche (2) für ein Erzeugen von Wärme, um eine Blase in einen Blasenerzeugungsbereich (11) zu erzeugen, und einem beweglichen Element (31), das dem Blasenerzeugungsbereich (11) zugewandt angeordnet ist und einen Drehpunkt (13) hat, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bewirken, dass die Wärme erzeugende Fläche (2) Wärme erzeugt, um die Erzeugung einer Blase zu bewirken, die einen Druck produziert, um das bewegliche Element aus einer ersten Position zu einer zweiten Position zu bewegen, um ein Flüssigkeitsausstossen zu verursachen, und Begrenzen einer Bewegung des beweglichen Elementes durch einen Abschnitt (53–57), der als ein Anschlag fungiert.
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