DE2843064A1

DE2843064A1 - Verfahren und vorrichtung zur fluessigkeitsstrahl-aufzeichnung

Info

Publication number: DE2843064A1
Application number: DE19782843064
Authority: DE
Inventors: Ichiro Endo; Takashi Nakagiri; Shigeru Ohno; Seiji Saito; Yasushi Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1977-10-03
Filing date: 1978-10-03
Publication date: 1979-04-12
Also published as: GB2060500A; HK89787A; FR2404531A1; GB2060499A; US4849774A; AU4034878A; US4723129A; GB2060499B; HK89987A; GB2060498B; GB2007162A; HK89887A; FR2404531B1; GB2060500B; AU525509B2; US5159349A; HK89687A; US5122814A; CA1127227A; US5521621A

Description

Tn \£ Patentanwälte:

IEDTKE - DÜHLING - IVlNNF. Dipl.-Ing. H.Tiedtke

Gv* Dipl.-Chem. G. Bühling

RUPE - TELLMANN Dipl.-Ing. R. Kinne

Dipl.-Ing. R Grupe -19- Dipl.-Ing. B. Pellmann

28^3064 Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2

Tel.: 089-5396 53

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

3. Oktober 1973 B 9234/ canon case

Canon Kabushiki Kaisha

Tokyo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnung .

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnung und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei welchen eine Aufzeichnungsflüssigkeit in einem Tröpfchen-Zustand zu einer Flugbewegung gebracht bzw. bewegt wird.

In der letzten Zeit haben sog. anschlaglose Aufzeichnungsverfahren öffentliche Aufmerksamkeit gefunden, da bei diesen die Geräuschentwicklung während der Aufzeichnung auf eine vernachlässigbare Größenordnung verringerbar ist. Von diesen Verfahren ist insbesondere das sog. Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren wichtig, das eine schnelle Aufzeichnung bzw. Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit auf gewöhnlichem Papier ohne besondere Fixierbehandlung zuläßt; auf diesem Gebiet wurden unterschiedliche Vorgehen einschließlich schon im Handel verwerteter oder noch in Entwicklung stehender Lösungen vorgeschlagen.

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Deutsche Bank (München) KIo. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Poslschuck iMunchcni Kto 670-43-804

Diese Tintenstrahl-Aufzeichnungen, bei welchen zur Erzielung der Aufzeichnung Tröpfchen eines flüssigen Aufzeichnungsstoffes, der üblicherweise Tinte genannt wird, in eine Plugbewegung versetzt und auf einem Auf-Zeichnungsempfangsmaterial abgelagert werden, können im Hinblick auf das Verfahren zur Erzeugung der Tröpfchen und ferner auf das Verfahren zur Steuerung der Flugrichtung der Tröpfchen in unterschiedliche Verfahren klassifiziert werden.

Ein erstes Verfahren ist beispielsweise in der US-PS 3 060 429 beschrieben (Teletype-Verfahren); bei diesem Verfahren werden die Flüssigkeitströpfchen durch elektrostatische Zugkraft erzeugt und die auf diese Weise erzeugten Tröpfchen je nach Erfordernis mit oder ohne Steuerung der Flugrichtung durch ein elektrisches Feld an einem Aufzeichnungsmaterial abgelagert.

Im einzelnen erfolgt die Elektrofeld-Steuerung durch Anlegen eines elektrischen Felds zwischen der in einer Düse mit einer Drossel- bzw. Düsenöffnung enthaltenen Flüssigkeit und einer Beschleunigungselektrode, so daß dadurch die Flüssigkeit aus der Düsenöffnung abgegeben und zwischen x-y-Ablenkelektroden zum Flua gebracht wird, die so ausgelegt sind, daß mit ihnen ein elektrische Feld entsprechend der Aufzeichnungssignale steuerbar ist; auf diese Weise wird wahlweise die Flugrichtung der Tröpfchen in Übereinstimmung mit einer Änderung der Stärke des elektrischen Felds gesteuert, um dadurch **0 die Ablagerung an gewünschten Stellen zu erzielen.

Ein zweites Verfahren ist beispielsweise in der US-PS 3 5 96 275 (Sweet-Verfahren) und der US-PS 3 2 98 030 (Lewis- und Br_Ov/n-Verfahren) beschrieben. Bei diesen Verfahren wird durch kontinuierliche Vibration

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_ ₂₁ _ 284306A ein Strom von Flüssigkeitsteilchen mit gesteuerten elektrischen Ladungen erzeugt und zwischen Ablenkungselektroden hindurchbewegt bzw. "geschossen", zwischen denen ein gleichförmiges elektrisches Feld gebildet ist, um damit eine Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmaterial zu erzielen.

Im einzelnen ist bei diesen Verfahren eine Aufzeichnungssignale empfangende Ladeelektrode vor und in einem gewissen Abstand von der'Düsenöffnung einer Düse angeordnet, die einen Teil eines Aufzeichnungskopfs bildet, welcher mit einem Piezo-Schwingelement ausgestattet ist; in die Düse wird Flüssigkeit unter Druck gefördert, während an das Piezo-Schwingelement ein elektrisches Signal einer bestimmten Frequenz angelegt wird, um eine mechanische Schwingung der Düse herbeizuführen; dadurch gibt die Düsenöffnung einen Strom von Flüssigkeitströpfchen ab. Da die abgegebene Flüssigkeit durch elektrostatische Ladung mittels der vorangehend genannten Ladeelektrode geladen wird, erhält ein jedes-Tröpfchen eine Ladung, das dem Aufzeichnungssignal entspricht. Die auf diese Weise mit gesteuerten Ladungen versehenen Tröpfchen werden während des Flugs in dem gleichförmigen elektrischen Feld zwischen den Ablenkelektroden einer der Größe der Ladungen entsprechenden Ablenkung unterzogen, so daß nur diejenigen an dem Aufzeichnungsmaterial abgelagert werden, die Aufzeichnungssignale tragen.

Ein drittes Verfahren ist beispielsweise in der US-PS 3 416 153 beschrieben (Hertz-Verfahren); bei diesem Verfahren wird zwischen eine Düse und eine ringförmige Ladeelektrode ein elektrisches Feld angelegt, um durch kontinuierliche Vibration eine Wolke bzw. einen Nebel von Flüssigkeitströpfchen zu erzeugen. Bei diesem Ver-" fahren wird die Stärke des zwischen der Düse und der Lade-

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elektrode angelegten elektrischen Felds in Übereinstimmung mit den Aufzeichnungssignalen moduliert, um so die Pulverisierung bzw. Zerstäubung der Flüssigkeit zu steuern und dadurch eine Tönung bei dem Aufzeichnungs-

c bild zu erzielen.

Ein viertes Verfahren ist beispielsweise in der US-PS 3 747 120 beschrieben (Stemme-Verfahren); dieses Verfahren beruht auf einem Prinzip, das grundsätzlich von jQ dem bei den vorangehenden drei Verfahren verwendeten Prinzipien unterschiedlich ist.

Im Gegensatz zu diesen drei Verfahren, bei welchen die Aufzeichnung durch elektrische Steuerung der aus der Düse abgegebenen Flüssigkeitströpfchen während ihres Flugs und auf diese Weise selektives Auftragen nur der die Aufzeichnungssignale tragenden Tröpfchen an dem Aufzeichnungsmaterial erfolgt, weist-das Stemme-Verfahren als Merkmal auf, daß die Erzeugung und die Bewegung der Tröpfchen nur dann erfolgt, wenn sie für die Aufzeichnung notwendig sind.

Im einzelnen werden bei diesem Verfahren elektrische Aufzeichnungssignale an ein Piezo-Schwingelement angelegt, das an einem Aufzeichnungskopf mit einer Flüssigkeitsabgabe-Düsenöffnung angebracht ist; dadurch werden die Aufzeichnungssignale in mechanische Schwingungen des Piezo-Elements umgesetzt, entsprechend welchen die Flüssigkeit ströpfchen aus der Düsenöffnung abgegeben und auf einem Aufzeichnungsmaterial abgelagert werden.

Obgleich die vorangehend genannten vier Verfahren jeweilige Vorteile haben, sind sie jedoch mit Nachteilen behaftet, die unvermeidbar sind oder die unterbunden werden müssen.

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Das vorangehend genannte erste der drei Verfahren beruht auf der elektrischen Energie für die Erzeugung der Tröpfchen bzw. des Tröpfchenstroms des flüssigen Aufzeichnungsmittels und ferner auf einem elektrischen Feld zur Steuerung der Ablenkung dieser Tröpfchen. Aus diesem Grund ist bei diesem ersten Verfahren, obgleich es im Aufbau einfach ist, eine hohe Spannung für die Tröpfchenerzeugung notwendig, und das Verfahren ist nicht für schnelle Aufzeichnung bzw. Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit geeignet, da ein Aufzeichnungskopf mit mehreren Düsenöffnungen schwierig herzustellen ist.

Obgleich das zweite Verfahren für schnelle Aufzeichnung geeignet ist, da ein Aufbau des Aufzeichnungskopfs mit mehreren Düsenöffnungen denkbar ist, ergibt das zweite Verfahren unvermeidbar einen komplizierten Aufbau sowie ferner weitere Nachteile wie beispielsweise dadurch, daß eine genaue und schwierige elektrische Steuerung zur Regelung der Plugrichtung der Tröpfchen notwendig ist und eine Tendenz zur Bildung von Streuflecken bzw. Nebenflekken an dem Aufζexchnungselement besteht.

Obgleich das dritte Verfahren dahingehend vorteilhaft ist, daß eine Aufzeichnung verbesserter Tönung bzw. Gradation durch die Zerstäubung der abgegebenen Tröpfchen erzielbar ist, bestehen bei dem dritten Verfahren die Nachteile, daß die Steuerung des Zerstäubungszustands schwierig ist, eine Hintergrundschwärzung im Aufzeichnungsbild auftritt und das Verfahren für schnelle Aufzeichnung ungeeignet ist, da Schwierigkeiten hinsichtlich der Herstellung eines Aufzeichnungskopfs mit mehreren Düsenöffnungen bestehen.

Im Vergleich zu den vorangehend genannten drei Verfahren ergibt das vierte Verfahren verhältnismäßig wich-

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tige Vorteile hinsichtlich eines einfachen Aufbaues, eines Fehlens eines Flussigkeits-Rückgewinnungssystems, da im Gegensatz zu den vorangehenden drei Verfahren, bei denen die nicht beitragenden Tröpfchen zurückgewonnen werden müssen, die Tröpfchen nur bei Bedarf aus der Düsenöffnung der Düse abgegeben werden, und einen größeren Freiheitsgrad hinsichtlich der Wahl der das flüssige Aufzeichnungsmittel bildenden Stoffe, da im Gegensatz zum ersten und zweiten Verfahren, bei welchen das Mittel leitend zu sein hat, keine Elektroleitfähigkeit erforderlich ist. Andererseits bestehen bei dem vierten Verfahren wieder Nachteile wie die Schwierigkeit, einen kleinen Kopf oder einen Kopf mit mehreren Düsenöffnungen zu erhalten, da das mechanische Bearbeiten des Kopfes schwierig ist und ferner auch ein kleines Piezo-Schwingelement einer gewünschten Frequenz schwierig zu erzielen ist, und die Untauglichkeit für schnelle Aufzeichnung, da die Abgabe und die Flugbewegung der Flüssigkeitströpfchen durch die mechanische Schwingenergie des Piezo-Elements herbeigeführt werden.

Wie im vorstehenden erläutert ist, haben die herkömmlichen Verfahren jeweils Vorteile und Nachteile in Verbindung mit dem Aufbau, der Verwendbarkeit für schnelle Aufzeichnung, der Herstellung von Aufzeichnungsköpfen insbesondere mit mehreren Düsenöffnungen, der Entstehung von "Sateliten"- bzw. Nebenflecken und der Entstehung von Hintergrund-Schwärzung; die Verfahren sind daher auf die Anwendungsgebiete beschränkt, bei welchen die Vorteile genutzt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnung zu schaffen, bei welchen die Verwendung eines einfachen Aufbaues, eine einfache Herstellung von Mehr-

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fach-Düsenöffnungen und Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit möglich sind und die ein klares Bild ohne Nebenflekken oder Hintergrundschwärzung ergeben. Mit der Erfindung soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnung mit Flüssigkeitströpfchen angegeben werden, bei welchen folgende Verfahrensschritte bzw. Funktionsschritte vorgesehen sind:

Ausstoß einer Flüssigkeit aus einer mit einer Erwärmungs-

IQ kammer in Verbindung stehenden Düsenöffnung unter Unterdruckhalten der Flüssigkeit, um dadurch einen Strom der Flüssigkeit zu bilden, der zu einer Fläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials hin gerichtet ist; Zuführen von Wärmeenergie, die entsprechend elektrischer Eingabesignale erzeugt wird, zu der in der Erwärmungskammer enthaltenen Flüssigkeit mittels eines mit der Erwärmungskammer verbundenen elektrothermisehen Wandlers in der Weise, daß die Wärmeenergie an die in die Erwärmungskammer enthaltene Flüssigkeit übertragen wird, wodurch in der Flüssigkeit sofort Bläschen gebildet werden, und Anlagen einer periodischen Kraft, die sich aus einer periodischen Zustandsänderung ergibt, die mit der momentanen Volumensänderung der Bläschen verbunden ist, an den Flüssigkeitsstrom, um dadurch den Strom in eine Folge von in gleichen Abständen gleichmäßig abgesonderter Tröpfchen aufzubrechen; und

wahlweises elektrisches Laden der Tröpfchen in der Folge und entweder Ablenken oder Abfangen der Tröpfchen, um dadurch eine wahlweise Ablagerung auf dem Aufzeichnungsempfangsmaterial zu bewirken.

Weiterhin soll mit der Erfindung ein Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Aufzeichnung mit Flüssigkeitströpfchen und eine Vorrichtung hierfür mit fol-

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genden Schritten geschaffen werden:

Jedesmal, wenn aus einer mit einer Erwärmungskammer in Verbindung stehenden Düsenöffnung ein Tröpfchen zu einer Fläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials hin auszustoßen ist, wird an eine in der Erwärmungskammer enthaltene Flüssigkeit eine entsprechend einem Momentanwert elektrischer Eingangssignale erzeugte Wärmeenergie-Menge mittels eines mit der Wärmekammer verbundenen elektrothermischen Wandlers so angelegt, daß die Wärmeenergie zu der in der Erwärmungskammer enthaltenen Flüssigkeit übertragen wird, wodurch sich momentan Bläschen in der Flüssigkeit bilden, und auf diese Weise eine Kraft, die sich aus einer Zustandsänderung einschließlich einer momentanen Volumensänderung der Bläschen ergibt und die dafür ausreicht, das Flüssigkeit^tröpfchen gegen die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Düsenöffnung aus der Düsenöffnung heraus auszustoßen, an die Flüssigkeit zwischen der Erwärmungskammer und der Düsenöffnung angelegt und

die Erwärmungskammer mit der Flüssigkeit aus einem Behälter hierfür nachgefüllt, wenn die Kraft nach dem Ausstoßen des Tröpfchens aus der Düsenöffnung momentan abgeschwächt ist.

Weiterhin sollen erfindungsgemäß ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnung mit Flüssigkeitströpfchen angegeben werden, bei welchen folgende Verfahrensschritte auftreten:

Ausstoß einer Flüssigkeit aus einer mit einer Erwärmungskammer in Verbindung stehenden Düsenöffnung unter Halten der Flüssigkeit unter Druck, wodurch ein zu einer Fläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials gerichteter

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Strom der Flüssigkeit gebildet wird;

Zuführen von Wärmeenergie, die entsprechend optischen Eingabesignalen mittels eines mit einer Erwärmungskammer verbundenen photothermischen Wandlers erzeugt wird, an die in der Erwärmungskammer enthaltene Flüssigkeit in der Weise, daß die Wärmeenergie auf die in der Erwärmungskammer enthaltene Flüssigkeit übertragen wird, wodurch momentan Bläschen in der Flüssigkeit gebildet werden, und Anlegen einer periodischen Kraft, die sich aus einer periodischen Zustandsänderung einschließlich einer momentanen bzw. augenblicklichen Volumensänderung der Bläschen ergibt, an den Flüssigkeitsstrom, wodurch der Strom in eine Folge unter gleichmäßigem Abstand verteilter gleichförmig abgesonderter Tröpfchen aufgebrochen wird, und wahlweises elektrisches Laden der Tröpfchen in der Folge und entweder Ablenken oder Abfangen der Tröpfchen, um dadurch die wahlweise Ablagerung an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial zu bewirken.

Ferner soll mit der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnung mit Flüssigkeitströpfchen angegeben werden, bei welchen folgende Schritte auftreten:

Jedesmal, wenn ein Tröpfchen aus einer mit einer Erwärmungskammer in Verbindung stehenden Düsenöffnung zu einer Fläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials hin ausgestoßen werden soll, wird thermische Energie, die entsprechend einem Momentanwert optischer Eingangssignale mittels eines mit der Erwärmungskammer in Verbindung stehenden photοthermischen Wandlers erzeugt wird, an eine in der Erwärmungskammer enthaltene Flüssigkeit in der Weise herangebracht, daß die Wärmeenergie auf die in der Erwärmungskammer enthaltene Flüssigkeit übertra-

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gen wird, um dadurch momentan bzw. sofort Bläschen

in der Flüssigkeit zu bilden, und auf diese Weise eine Kraft, die sich aus einer mit momentaner Volumensänderung der Bläschen verknüpften Zustandsänderung erg gibt und die ausreichend dafür ist, das Flüssigkeitströpfchen gegen die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Düsenöffnung aus der Düsenöffnung heraus auszustoßen, an die Flüssigkeit zwischen der Kammer und der Düsenöffnung angelegt, und die Erwäritiungskammer jQ . mit der Flüssigkeit aus einem Behälter hierfür dann wieder aufgefüllt, wenn die Kraft nach dem Ausstoß des Tröpfchens aus der Düsenöffnung momentan abgeschwächt ist.

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

Die Fig. 1 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung des Prinzips des Aufzeichnungs

verfahrens .

Fig. 2 bis 5 sind schematische Ansichten von Ausführungsbeispielen der Aufzeichnungsvorrichtung.

Fig. 6 und 7 sind schematische Ansichten von Ausführungsbeispielen eines Aufzeichnungskopfs, der einen Hauptbestandteil der Aufzeichnungsvorrichtung bildet.

Fig. 8(a), (b) und (c) sind schematische Schnittansichten von Düsen weiterer Ausführungsbeispiele von Aufzeichnungsköpfen. 35

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Fig. 9 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Mehrfach-Düsenöffnungs-Aufzeichnungskopfs, wobei die Fig. 9a, b und c c eine Vorderansicht, eine Seitenansicht bzw.

eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 9b sind.

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung eines weijQ teren Ausführungsbeispiels eines Mehrfach-Düsen-

öffnungs-Aufzeichnungskopfs, wobei die Fig. 10a eine schematische perspektivische Ansicht ist, während die Fig. 10b eine Schnittansicht entlang der Linie X¹-Y¹ in Fig. 10a ist.

Fig. 11 bis 14 sind Ansichten eines weiteren Aus-

führungsbeispiels eines Mehrfach-Düsenöffnungs-Aufzeichnungskopfes, wobei die Fig. 11 eine schematische perspektivische Ansicht ist, ^die Fig. 12 eine schematische Vorderansicht

ist, die Fig. 13 eine Teilschnittansicht entlang der Linie X1-Y1 in Fig. 11 ist und den Innenaufbau zeigt und die Fig. 14 eine Teilschnittansicht entlang der Linie X2-Y2 in Fig. 13 ist.

Fig. 15 ist eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Energieübertragung und der Temperaturdifferenz A T zwischen der Oberflächentemperatur eines Heizelements und der

Siedetemperatur einer Flüssigkeit.

Fig. 16 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels eines

Steuermechanismus zur Verwendung bei der Aufzeichnung mit dem in Fig. 6 gezeigten Aufzeich

nungskopf .

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j Fig. 17 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels

für den Steuerungsmechanismus zur Verwendung bei der Aufzeichnung mit dem in Fig. 11 gezeigten Aufzeichnungskopf.

Fig. 18 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die

Pufferfunktion einer in Fig. 17 gezeigten Pufferschaltung zeigt.

JQ Fig. 19 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das ein

Beispiel der Zeitsteuerung von Signalen zeigt, die an in Fig. 17 gezeigte elektrothermische Wandler anzulegen sind.

Fig. 20 ist eine Ansicht eines Beispiels für den

bei dem vorstehend genannten Fall erzielbaren Ausdruck.

Fig. 21 ist ein Blockschaltbild eines weiteren Beispiels für den Steuermechanismus zur Ver

wendung bei der Aufzeichnung mit dem in Fig. 11 gezeigten Aufzeichnungskopf.

Fig. 22 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die Pufferfunktion einer in Fig. 21 gezeigten

Zeilen-Pufferschaltung zeigt.

Fig. 23 ist ein ZeitSteuerungsdiagramm, das ein

Beispiel für die Zeitsteuerung von Signalen zeigt, die im Falle des Steuerungsmechanis

mus nach Fig. 21 an elektrothermische Wandler anzulegen sind.

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Fig. 24 ist eine Ansicht eines Beispiels für den

Ausdruck, der bei dem vorstehend genannten Fall erzielbar ist.

Fig. 25 bis 27 sind schematische perspektivische

Ansichten weiterer Ausführungsformen der Aufzeichnungsvorrichtung.

Fig. 28 ist eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines Auf

zeichnungskopfes , der einen Hauptteil der Aufzeichnungsvorrichtung bildet.

Fig. 29 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X"-Y" in Fig. 28.

Das Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren ist insofern vorteilhaft, als es leicht einen sehr gedrängten Mehrfach-Düsenöffnungs-Aufbau zuläßt, der ein ultraschnelles Aufzeichnen erlaubt, als es ein klares Bild verbesserter Qualität ohne Nebenflecken oder Hintergrundschwärzung ergibt und als es ferner eine beliebige Steuerung sowohl der Menge ausgestoßener Flüssigkeit als auch der Dimensionen der Tröpfchen durch Steuerung der je Zeiteinheit zugeführten Wärmeenergie bzw. thermischen Energie erlaubt. Ferner ergibt die Aufzeichnungsvorrichtung für das Aufzeichnungsverfahren einen außerordentlich einfachen Aufbau, was leicht eine sehr kleine bzw. sehr präzise Bearbeitung erlaubt und daher eine beträchtliehe Größenverringerung eines Aufzeichnungskopfs selbst ermöglicht, der einen wichtigen Teil der Vorrichtung bildet; ferner ist aufgrund des einfachen Aufbaues und der leichten mechanischen Bearbeitung leicht ein sehr gedrängter Mehrfach-Düsenöffnungs-Aufbau zu erreichen, der

für schnelle Aufzeichnung unerläßlich ist; weiterhin be-

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steht Konstruktionsfreiheit hinsichtlich der Anordnung der Düsenöffnungen in irgendeiner gewünschten Form bei der Herstellung eines Aufzeichnungskopfs mit mehreren Düsenöffnungen, di_e leicht die Erzielung eines Au^- zeichnungskopfs in Form einer Vollzeilenschiene bzw. Vollzeilenanordnung ermöglicht.

Die Grundzüge des Verfahrens werden im folgenden anhand der Fig. 1 beschrieben, die eine erläuternde Ansieht für das Grundprinzip des Verfahrens ist.

Einer Düse 1 wird eine Flüssigkeit 3 unter einem vorbestimmten Druck P zugeführt, der durch eine geeignete Druckvorrichtung wie eine Pumpe hervorgerufen ist, wobei der Druck entweder dafür ausreicht, die Flüssigkeit über eine Düsenöffnung 2 gegen d,iß Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Düsenöffnung auszustoßen, oder aber für einen derartigen Ausstoß nicht ausreichend ist. Wenn thermische Energie bzw. Wärmeenergie der Flüssigkeit 3a zugeführt wird, die in einem Abschnitt einer Breite Δ 1 (Erwarmungskammerabschnitt) vorhanden ist, der in der Düse 1 in einem Abstand 1 von der Düsenöffnung derselben entfernt liegt, bewirkt eine starke Zustandsänderung dieser Flüssigkeit 3a, daß die in der Strecke der Düse 1 enthaltene Flüssigkeit 3b teilweise oder im wesentlichen zur Gänze entsprechend der Menge zugeführter Wärmeenergie aus der Düsenöffnung 2 ausgestoßen wird und zu einem Aufζeichnungsempfangsmaterial 4 hin fliegt, um auf diesem in ainer vorbestimmten Lage abgelagert

zu werden.

Wenn im einzelnen die in dem Erwarmungskammerabschnitt Δ 1 vorhandene Flüssigkeit 3a der Wärmeenergie ausgesetzt wird, bewirkt dies eine momentane bzw. sofortige °" Zustandsänderung durch Bildung von Bläschen an der die

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Wärmeenergie aufnehmenden Seite der Flüssigkeit, wodurch aufgrund der sich aus dieser Zustandsänderung ergebenden Kraft die Flüssigkeit 3b auf dem Abstand bzw. der Strecke 1 teilweise oder im wesentlichen zur Gänze aus der Düsenöffnung 2 ausgestoßen wird. Auf das Beenden der Zuführung von Wärmeenergie hin oder auf sofortiges Nachfüllen von Flüssigkeit in einer der ausgestoßenen Menge entsprechenden Menge werden die in der Flüssigkeit 3a gebildeten Bläschen sofort verkleinert und verschwinden oder ziehen sich zu einem vernachlässigbaren Ausmaß zusammen.

Durch die Volumenszusammenziehung bzw. räumliche Zusammenziehung der Bläschen oder aber durch aufgezwungenen Druck bzw. Zwangszusammenpressung wird in die Düse 1 die Flüssigkeit in einer der ausgestoßenen Menge entsprechenden Menge nachgefüllt.

Die Ausmaße von über die Düsenöffnung 2 ausgestossenen Tröpfchen 5 hängt von der Menge der zugeführten Wärmeenergie, der Breite 41 des Erwärmungskammerabschnitts mit der Flüssigkeit 3a, die in der Düse 1 der Wärmeenergie ausgesetzt ist, dem Innendurchmesser d der Düse 1, dem Abstand 1 von der Düsenöffnung 2 bis zu dem Ort der Einwirkung der Wärmenergie, dem Druck P der Flüssigkeit sowie der spezifischen Wärme, der Wärmeleitfähigkeit und dem Wärmeausdehnu^r -skoeffizienten der Flüssigkeit ab. Es ist daher auf einfache Weise möglich, die Dimensionen der Tröpfchen 5 durch Änderung eines oder zweier dieser Faktoren zu steuern und auf diese Weise einen gewünschten Durchmesser der Tröpfchen bzw. der Flecken oder Punkte an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial 4 zu erzielen. Insbesondere ermöglicht eine Änderung des Abstands 1 , nämlich des Orts der Einwirkung der Wärmeenergie während der Aufzeichnung eine beliebige

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Steuerung der Größe der aus der Düsenöffnung 2 ausgestoßenen Tröpfchen 5 ohne Änderung der je Zeiteinheit zugeführten Wärmeenergiemenge, so daß dadurch in einfacher Weise ein Bild mit Gradation bzw. Tönung erzielt werden kann.

Bei dem Verfahren kann die an die in dem Erwärmungskammerabschnitt Λ 1 der Düse 1 vorhandene Flüssigkeit 3a zuzuführende Wärmeenergie entweder zeitlich kontinuierlieh oder impulsweise intermittierend sein.

Im Falle der impulsweisen Zuführung ist es außerordentlich einfach, durch geeignete Wahl der Frequenz, der Amplitude und der Breite von Impulsen die Größe der Tröpfchen und die je Zeiteinheit erzeugte Anzahl derselben zu steuern.

Auch im Falle einer zeitlich nicht kontinuierlichen Energiezufuhr kann die zuzuführende Wärmeenergie mit der aufzuzeichnenden Information moduliert werden. Durch entsprechend der Aufzeichnungsinformationssignale impuls förmiges Zuführen der Wärmeenergie ist es nämlich möglich, zu bewirken, daß alle aus der Düsenöffnung 2 ausgestoßenen Tröpfchen Aufzeichnungsinformatxonen tragen, und auf diese Weise durch Ablagerung aller dieser Tröpfchen auf dem Aufzeichnungsempfangsmaterial 4 die Aufzeichnung zu erzielen.

Andererseits wird im Falle der nicht kontinuierlichen Energiezufuhr ohne Modulation mittels der Aufzeichnungsinformation die Wärmeenergie vorzugsweise wiederholt mit einer bestimmten festgelegten Frequenz zugeführt.

In einem solchen Fall wird die Frequenz in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Art und der physikali-

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sehen Eigenschaften der zu verwendenden Flüssigkeit, der Form der Düse, des in der Düse enthaltenen Flüssigkeitsvolumens, der Flüssigkeitszufuhrgeschwindigkeit in die Düse, des Durchmessers der Düsenöffnung, der Aufzeichnungsgeschwindigkeit usw. gewählt und üblicherweise innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 1.000 kHz, vorzugsweise von 1 bis 1.000 kHz und am günstigsten von 2 bis 500 kHz gewählt.

Der an die Flüssigkeit 3 in diesem Fall angelegte Druck kann entweder auf einen Wert gewählt werden, bei dem selbst bei Fehlen der Wirkung der Wärmeenergie ein Ausstoß der Flüssigkeit 3 über die Düsenöffnung 2 verursacht wird, oder auf einen Wert, bei dem ohne die Wärmeenergie kein derartiger Ausstoß erfolgt. In jedem Fall ist es möglich, durch wiederholte. Volumensänderungen, die sich aus der Bläschenbildung der Flüssigkeit 3a in dem Erwärmungskammerabschnitt Δ 1 unter Einwirkung der Wärmeenergie ergeben, oder durch eine Vibration bzw. Schwingung, die sich aus wiederholten Volumensänderungen bei den auf diese Weise ausgebildeten Bläschen ergibt, den Ausstoß einer Folge von Tröpfchen mit einem gewünschten Durchmesser b_ei einer gewünschten Frequenz bzw. Häufigkeit zu bewirken.

Zur Erzielung der Aufzeichnung werden die auf die vorstehend erläuterte Weise ausgestoßenen Flüssigkeitströpfchen einer der Aufzeichnungsinformation entsprechenden Steuerung durch elektrische Ladung, ein elektrisches •™ Feld oder eine Luftströmung unterzogen.

Im Falle der zeitlich kontinuierlichen Wärmeenergiezufuhr konnte bei dem Aufzeichnungsverfahren festgestellt werden, daß die Größe der Tröpfchen und die je Zeitein- **** heit erzeugte Anzahl derselben hauptsächlich durch die

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je Zeiteinheit zugeführte Wärmeenergiemenge, den auf die Flüssigkeit in der Düse 1 ausgeübten Druck P, die spezifische Wärme, den Wärmeausdehungskoeffizienten und die Wärmeleitfähigkeit dieser Flüssigkeit sowie durch die zum Ausstoß der Tröpfchen aus der Düsenöffnung 2 erforderliche Energie bestimmt sind. Es ist daher möglich, die Größe und die Anzahl der Tröpfchen dadurch zu steuern, daß von den vorstehend genannten Faktoren die Menge der Wärmeenergie je Zeiteinheit und/oder der Druck P gesteuert werden.

Bei dem Aufzeichnungsverfahren wird die der Flüssigkeit 3 zugeführte Wärmeenergie durch Speisung eines thermischen bzw. Wärme-Wandlers mit geeigneter Energie erzeugt. Diese Energie kann irgendeine beliebige Form haben, solange sie in thermische Energie bzw. Wärmeenergie umsetzbar ist, jedoch ist im Hinblick auf eine leichte Zufuhr, Übertragung und Steuerung die Form elektrischer Energie oder im Hinblick auf Vorteile wie hohen Umsetzwirkungsgrad, Möglichkeit der Konzentration hoher Energie auf ein kleines Zielgebiet, die Möglichkeit einer Aufbau-Miniaturisierung und einfache Zufuhr, Übertragung und Steuerung die Form von Energie aus einem Laser bzw. Laserstrahl vorzuziehen.

Im Falle der Verwendung elektrischer Energie ist der vorstehend genannte Wandler ein elektrothermischer Wandler, der entweder in direkter Berührung oder über ein Material hoher Wärmeleitfähigkeit an der Innenwand oder der Außenwand des Erwärmungskammerabschnitts Δ 1 der Düse 1 in der Weise angebracht ist, daß die Flüssigkeit 3a wirkungsvoll der Wärmeenergie ausgesetzt werden kann, die mittels dieses elektrothermischen Wandlers erzeugt wird, der zumindest an einem Teilbereich der Innenwand oder der Außenwand des Erwärmungskammerabschnitts ange-

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- 37 1 bracht ist.

Im Falle der Verwendung von Laserenergie kann der vorstehend genannte Wandler entweder die Flüssigkeit 3 selbst oder ein anderes an der Düse 1 angebrachtes Element sein.

Beispielsweise absorbiert eine Flüssigkeit 3, die ein Material enthält, das auf Absorption von Laserenergie bzw. Laserstrahlenergie Wärme erzeugt, die Laserstrahlenergie direkt, so daß durch die sich ergebende Wärme eine Zustandsänderung verursacht wird, wodurch der Ausstoß der Tröpfchen aus der Düse 1 erfolgt. Als weiteres Beispiel überträgt eine Schicht, die auf die Absorption von Laserstrahlenergie Wärme erzeugt, bei ihrem Anbringen an der Außenfläche der Düse 1 die durch die Laserstrahlenergie erzeugte Wärme über die Düse 1 auf die Flüssigkeit 3, wodurch in dieser eine Zustandsänderung verursacht wird und auf diese Weise Tröpfchen aus der Düse 1 ausgestoßen werden.

Das zur Verwendung bei der Aufzeichnungsvorrichtung bzw. dem Aufzeichnungsverfahren geeignete Aufzeichnungsempfangsmaterial 4 kann irgendein Material sein, das gewöhnlich auf dem technischen Gebiet der Aufzeichnung verwendet wird.

Beispiele für ein derartiges Aufzeichnungsempfangsmaterial sind Papier, Kunststoffblätter, Metallblätter und Schicht- bzw. Laminations-Materialien derselben, jedoch ist im Hinblick auf die Aufzeichnungseigenschaften, die Kosten und die Handhabung besonders Papier vorzuziehen. Derartiges Papier kann beispielsweise gewöhnliches Papier, reines Papier, leichtes beschichtetes Papier, beschichtetes Papier, Kunstdruckpapier oder der-

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gleichen sein.

Nachstehend werden nun Ausführungsbeispiele der Aufzeichnungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung in Einzelheiten erläutert.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels, das für eine Aufzeichnung mit Tröpfchen nach Bedarf bzw. Erfordernis unter Verwendung elektrischer Energie als Wärmeenergiequelle geeignet ist; bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Aufzeichnungskopf 6 an einem festen Ort an einer Düse 7 mit einem elektrothermisehen Wandler 8 wie beispielsweise einem sog. thermischen bzw. Thermokopf oder Erwärmungskopf versehen, der den Erwärmungskammerabschnitt umgibt. Die Düse 7 wird aus einem Flüssigkeitsbehälter 9 unter einem vorbestimmten Druck, nötigenfalls über eine Pumpe 10, mit einem flüssigen Aufzeichnungsmittel bzw. einer Flüssigkeit 11 gespeist.

Zur Steuerung der Durchflußrate der Flüssigkeit 11 oder zur Unterbrechung der Strömung der Flüssigkeit zu der Düse 7 ist ein Ventil 12 vorgesehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der elektrothermische Wandler 8 in einem vorbestimmten Abstand von dem vorderen Ende der Düse 7 und in enger Berührung mit der Außenwand derselben angebracht, wobei diese Berührung dadurch wirksamer gestaltet werden kann, daß ein Material hoher Wärmeleitfähigkeit zwischengesetzt wird oder daß die Düse selbst aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der elektrothermische Wandler 8 fest an der Düse 7 angebracht;

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es ist jedoch aber auch möglich, die Größe der aus der Düse 7 ausgestoßenen Tröpfchen der Flüssigkeit 11 in geeigneter Weise dadurch zu steuern, daß der Wandler auf der Düse 7 verschiebbar gemacht wird oder daß an anderen Stellen zusätzliche elektrothermisch^ Wandler angebracht werden.

Die Aufzeichnung bei dem in Pig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt dadurch, das Aufzeichnungsinformationssignale einer Signalverarbeitungsvorrichtung 14 zugeführt und dort diese Signale in Impulssignale umgesetzt werden, wonach die auf diese Weise erzielten Impulssignale an den elektrothermischen Wandler 8 angelegt werden.

Auf den Empfang der den Aufzeichnungsinformations-Signalen entsprechenden Impulssignale hin erzeugt der elektrothermische Wandler 8 momentan bzw. sofort Wärme, die der Flüssigkeit 11 in dem mit dem Wandler 8 gekoppelten Erwärmungskammerabschnitt zugeführt wird. Unter Einwirkung der Wärmeenergie unterliegt die Flüssigkeit 11 momentan bzw. sofort einer Zustandsänderung, die bewirkt, daß die Flüssigkeit 11 in Form von Tröpfchen 13 aus einer Düsenöffnung 15 der Düse 7 ausgestoßen und auf einem Auf-Zeichnungsempfangsmaterial 16 abgelagert wird.

Die Größe der über die Düsenöffnung 15 ausgestoßenen Tröpfchen 13 hängt von dem Durchmesser der Düsenöffnung 15, der Menge der in der Düse 7 und vor dem Ort des elektrothermischen Wandlers 8 vorhandenen Flüssigkeit, den physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit 11 und der Größe der elektrischen Impulssignale ab.

Auf das Ausstoßen der Tröpfchen 13 aus der Düsenöffnung 15 der Düse 7 hin wird aus dem Flüssigkeits-

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behälter 9 die Düse 7 mit der Flüssigkeit in einer Menge wieder aufgefüllt, die der ausgestoßenen Menge entspricht. In diesem Fall muß die für dieses Nachfüllen erforderliche Zeit kürzer als das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden elektrischen Impulsen sein.

Nachdem auf die übertragung der Wärmeenergie von dem Wandler 8 auf die Flüssigkeit 11 ein Teil der Flüssigkeit oder im wesentlichen die ganze Flüssigkeit zwischen dem Ort des elektrothermischen Wandlers 8 und dem vorderen Ende der Düse 7 durch eine Zustandsänderung in dem Erwärmungskammerabschnitt aus der Düse ausgestoßen ist und gleichzeitig mit der sofortigen Nachfüllung der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 9 über ein Rohr nimmt die Fläche in der Umgebung bzw. Nachbarschaft des elektrothermischen Wandlers 8 bis zum Anlegen eines nächsten elektrischen Impulssignals an den Wandler 8 wieder den ursprünglichen thermisch stationären Zustand ein.

Falls der Aufzeichnungskopf 6 gemäß der Darstellung in Fig. 2 aus einem Einzelkopf gebildet ist, kann die Abtastung bzw. Ablenkung für die Aufzeichnung dadurch erzielt werden, daß die Versetzungsrichtung des Aufzeichnungskopfs 6 senkrecht zum Aufzeichnungsempfangsmaterial 1 6 in der Ebene desselben gewählt wird; auf diese Weise ist es möglich, eine Aufzeichnung an der ganzen Fläche des Aufzeichnungsempfangsmaterials 16 zu erzielen. Ferner kann durch Verwendung eines später erläuterten Mehrfach-Düsenaufbaues bzw. Aufbaues mit mehreren Düsenöffnungen bei dem Aufzeichnungskopf 6 die Aufzeichnungsgeschwindigkeit gesteigert werden und die Versetzung des Aufzeichnungskopfs 6 während der Aufzeichnung dadurch entfallen, daß ein Vollzeilen-Schienenaufbau bzw. -Stangenaufbau verwendet wird, bei dem eine Anzahl von Düsen in einer Zeile über die für die Aufzeichnung an dem Auf-

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- ⁴¹ - 2843Q64 zeichnungsempfangsmaterial 16 erforderliche Breite angeordnet ist.

Der elektrothermische Wandler 8 kann nahezu jeder beliebige Wandler sein, der zur Umsetzung elektrischer Energie in Wärmeenergie geeignet ist, jedoch ist ein sog. Thermokopf besonders geeignet, wie er in der letzten Zeit auf dem Gebiet der Wärmeempfindlichkeits-Aufzeichnung verwendet wurde.

Derartige elektrothermische Wandler können einfach

auf den Empfang eines elektrischen Stroms hin Wärme erzeugen, jedoch ist eine wirkungsvollere Ein-Aus-Wirkung der Wärmeenergie an dem Aufzeichnungsmaterial entsprechend dem Aufzeichungsinformationssignalen dadurch zu erwarten, daß elektrothermische Wandler verwendet werden, die den

ι *

sog. Peltier-Effekt zeigen, nämlich Wandler, die durch einen Strom in einer Richtung eine Wärmeabgabe und durch einen Strom in der Gegenrichtung eine Wärmeabsorption ergeben.

Beispiele für derartige elektrothermische Wandler sind ein Verbindungselement aus Bi und Sb und ein Verbindungselement aus (Bi-Sb)₃Te₃ und Bi₂(Te"Se) 25

Ferner ist als elektrothermischer Wandler auch die Kombination eines Thermokopfs und eines Peltier-Effekt-Elements wirkungsvoll.

Gemäß Fig. 3, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsvorrichtung zeigt, ist ein Aufzeichnungskopf 17 auf ähnliche Weise wie gemäß der Darstellung in Fig. 2 an einer Düse 18 mit einem elektrothermischen Wandler 19 so versehen, daß dieser den Erwärmungskammerabschnitt umgibt, wobei die Düse 18 mit einer

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Düsenöffnung 20 eines vorbestimmten Durchmessers für den Ausstoß einer Flüssigkeit 21 ausgestattet ist.

Der Aufzeichnungskopf 17 ist an einen Flüssigkeitsbehälter 22 über eine Pumpe 23 und ein Rohr angeschlossen, um auf die in der Düse 18 enthaltene Flüssigkeit 21 einen gewünschten Druck auszuüben und dadurch einen Strom 24 von Flüssigkeit über die Düsenöffnung 20 zu einer Fläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials 26 hin auszustoßen.

Eine elektrische Betätigungsvorrichtung bzw. Schaltvorrichtung 25, die elektrische Impulssignale zur Ansteuerung des elektrothermischen Wandlers 19 abgibt, ist an diesen angeschlossen, um dadurch mit einem vorbestimmten Zeitintervall Flüssigkeitströpfchen 27 zu bilden.

Zwischen dem Aufzeichnungskopf 17 und dem Aufzeichnungsempfangsmaterial 26 und in geringem Abstand vom vorderen Ende der Düse 18 sind eine Ladelektrode 28 für die Ladung der auf diese Weise gebildeten Tröpfchen und Ablenkungselektroden 30 zur Ablenkung der Flugrichtung der Tröpfchen 27 entsprechend der Ladungsmenge derselben angebracht, wobei die Elektroden so angebracht sind, daß ihre Mitte mit der Mittelachse der Düse übereinstimmt. Ferner ist in einer vorbestimmten Lage zwischen den Ablenkungselektroden 30 und dem Aufzeichnungsempfangsmaterial 26 eine Ablaufrinne 31 für die Wiedergewinnung von Tröpfchen 29 angebracht, die nicht zur Aufzeichnung verwendet werden. Die in der Ablaufrinne 31 rückgewonnenen Tröpfchen werden zur Wiederverwendung über ein Filter 32 zu dem Flüssigkeitsbehälter zurückgebracht, wobei das Filter 32 dafür vorgesehen ist, aus dem mittels der Ablaufrinne 31 zurückgewonnenen Auf-

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Zeichnungsmittel Fremdkörper zu entfernen, die die Aufzeichnung beispielsweise durch Verstopfung der Düse 18 beeinträchtigen könnten.

Die Ladelektrode 28 ist an eine Signalverarbeitungsvorrichtung 33 zum Verarbeiten von Eingangsinformationssignalen und Anlegen von auf diese Weise erhaltenen AusgangsSignalen an die Ladeelektrode 28 angeschlossen.

IQ Auf die Aufnahme elektrischer Impulssignale einer gewünschten Frequenz aus der elektrischen Betätigungsbzw. Schaltvorrichtung 25 hin führt der elektrothermische Wandler 19 dementsprechend Wärmeenergie der in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit zu, um in dieser periodisch eine plötzliche bzw. momentane Zustandsänderung zu verursachen, wobei eine sich daraus ergebende periodische Kraft auf den vorstehend genannten Strom der Flüssigkeit 24 ausgeübt wird. Als Folge davon wird der Strom in eine Folge in gleichem Abstand ausgestoßener Tröpfchen mit gleichförmigem Durchmesser aufgebrochen bzw. aufgeteilt. In dem Moment der Trennung von dem Strom 24 wird ein jedes Tröpfchen mittels der Ladeelektrode 28 selektiv entsprechend den Aufzeichnungssignalen geladen. Die auf diese Weise bei Vorbeilaufen an der Ladelektrode 28 geladenen Tröpfchen 27 fliegen zu dem Aufzeichnungsempfangsmaterial 26 hin, wobei sie bei Durchlaufen des Raums zwischen den Ablenkungselektroden 30 durch ein zwischen den Ablenkungselektroden 30 mittels einer Hochspannungsquelle 34 ge- bildetes elektrisches Feld entsprechend ihrer Ladung abgelenkt werden, wodurch zur Erzielung der gewünschten Aufzeichnung nur die für die Aufzeichnung notwendigen Tröpfchen auf das Aufzeichnungsempfangsmaterial 26 aufgebracht werden.

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Durch geeignete Steuerung der Zeitgabe für die Tröpfchenbildung und der Zeitgabe für das Anlegen von Signalspannungen an die Ladeelektrode 28 können die auf das Aufzeichnungsempfangsmaterial 26 aufgebrachten Tröpfchen diejenigen sein, die elektrostatische Ladung tragen, oder aber diejenigen, die keine Ladung tragen.

Falls die zur Aufzeichnung verwendeten Tröpfchen diejenigen ohne Ladung sind, ist es vorzuziehen, wenn die Tröpfchen in Richtung der Schwerkraft ausgestoßen werden und die anderen zusätzlichen Vorrichtungen dementsprechend angeordnet werden.

Die Fig. 4 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsvorrichtung, die grundsätzlich gleich dem in Fig. 2 gezeigten mit der Ausnahme ist, daß als Quelle für die Wärmeenergie die Energie von Laserlicht verwendet wird und ein sich daraus ergebender unterschiedlicher Aufbau verwendet wird.

Ein mittels eines Laseroszillators 40 erzeugter Laserstrahl, wird in einem Strahlmodulator 41 entsprechend den AufzeichnungsinformationsSignalen impulsmoduliert, die zuvor elektrisch in einer Modulatorbetätigungs- bzw. Treiberschaltung 42 verarbeitet wurden. Der auf diese Weise modulierte Laserstrahl gelangt über eine Abtastbzw. Ablenkvorrichtung 43 und wird mittels einer Kondensorlinse 44 an einer vorbestimmten Stelle einer Düse 36 fokussiert, die einen Teil eines Aufzeichnungskopfs 35 bildet; der Laserstrahl erwärmt die bestrahlte Stelle der Düse 36 und/oder direkt die in der Düse 36 enthaltene Flüssigkeit 45.

Im Falle des Fokussierens des Laserstrahls an der

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Wand der Düse 36 und Zuführens der auf diese Weise erzeugten Wärmeenergie zu der in der Düse 36 enthaltenen Flüssigkeit 45 zum Erzielen einer Zustandsänderung ist es vorteilhaft, die bestrahlte Stelle der Düse 36 aus einem Material zu bilden, das das Laserlicht wirkungsvoll zur Erzeugung von Wärme absorbiert, oder die Außenfläche der Düse 36 mit einem derartigen Material zu beschichten oder zu umwickeln.

Die bestrahlte Stelle der Düse 36 kann beispielsweise mit einem Material beschichtet werden, das Infrarotstrahlen absorbiert und Wärme erzeugt, wie beispielsweise Ruß in Verbindung mit einem geeigneten Harzbindemittel.

Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel zeichnet sich besonders dadurch aus, daß durch Ändern der Laserstrahl-Bestrahlungsstelle mit Hilfe der Ablenkvorrichtung 43 die Größe von aus der Düse 36 ausgestoßenen Tröpfchen 46 beliebig gesteuert werden kann, wodurch die Dichte des auf dem Aufzeichnungsempfangsmaterial 39 ausgebildeten Bilds beliebig steuerbar ist.

Ein weiterer Vorteil liegt in dem Umstand, daß die Aufzeichnung nicht durch eine eventuelle Ladung an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial 3 9 beeinträchtigt wird, die sich aus der Verschiebung desselben ergibt, und zwar deshalb, weil die Tröpfchen 46 aus der Düsenöffnung 37 entsprechend den Informationssignalen ausgestoßen werden und ohne Zwischenladung auf das Aufzeichnungsempfangsmaterial 39 aufgebracht werden. Dieser Vorteil ist in ähnlicher Weise bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erzielbar.

Ein weiterer Vorteil liegt in dem Umstand, daß der

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Aufzeichnungskopf 35 außerordentlich einfach und billig aufgebaut werden kann, da die Laserstrahlenergie, die tatsächlich eine elektromagnetische Energie ist, ohne irgendeine mechanische Berührung der Düse 36 und/öder der Flüssigkeit 45 zugeführt werden kann. Dieser Vorteil gilt besonders im Falle der Verwendung eines Mehrfach-Düsenöffnungs-Aufzeichnungskopfes bzw. Aufzeichnungskopfes 35 mit mehreren Düsenöffnungen.

Bei einem derartigen Mehrfach-Düsenöffnungs-Aufzeichnungskopf ist dieses Ausführungsbeispiel auch besonders für die Wartung des Kopfs vorteilhaft, da anstelle der Schaffung komplizierter elektrischer Schaltungen für eine jede einer Mehrzahl von Düsen die Wärmeenergie einfach durch Bestrahlen einer jeweiligen der Düsen mit einem Laserstrahl der Flüssigkeit in einer jeden Düse zugeführt werden kann.

Als Strahlmodulator 41 können unterschiedliche Modulatoren verwendet werden, wie sie gewöhnlich auf dem Gebiet der Laserstrahlaufzeichnung verwendet werden, jedoch sind für schnelle Aufzeichnung besonders akustooptische Modulatoren (AOM) und elektro-optische Modulatoren (EOM) geeignet. Diese Modulatoren können als externer Modulator oder interner Modulator verwendet werden, wobei der Modulator außerhalb bzw. innerhalb des Laseroszillators angeordnet ist, wobei beide Ausführungen bei der Aufzeichnungsvorrichtung verwendbar sind.

Die Abtast- bzw. Ablenkvorrichtung 43 kann eine mechanische oder eine elektronische Ablenkvorrichtung sein und in geeigneter Weise entsprechend der Aufzeichnungsgeschwindigkeit gewählt werden.

Beispiele für derartige mechanische Ablenkvorrich-

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tungen sind ein Galvanometer, ein elektrostriktives Element oder ein magnetostriktives Element in Verbindung mit einem Spiegel und ein schnellumlaufender Motor in Verbindung mit einem Polygonal-Drehspiegel, einer Linse oder einem Hologramm; die ersteren und die letzteren sind jeweils für Aufzeichnung mit geringer bzw. mit hoher Geschwindigkeit geeignet.

Beispiele für derartige elektronische Ablenkvorrichtungen sind ein akusto-optisches Element, ein elektro-optisches Element, eine Photo-Integrier-Schalt.ungs element oder dergleichen.

Die Fig. 5 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsvorrichtung, das grundsätzlich dem in Fig. 3 gezeigten mit der Ausnahme entspricht, daß als Wärmeenergiequelle die Energie von Laserlicht verwendet wird und das Ausführungsbeispiel im Aufbau damit zusammenhängende Unterschiede zeigt; das Ausführungsbeispiel hat jedoch die unterschiedlichen Vorteile, wie sie im Zusammenhang mit dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel aufgezählt worden sind.

In Fig. 5 ist ein Aufzeichnungskopf 47 aus einer Düse 48 gebildet, die mit einer Düsenöffnung 49 zum

Ausstoß eines flüssigen Aufzeichnungsmittels bzw. einer Flüssigkeit 50 versehen ist, welche dem Aufzeichnungskopf 47 aus einem Behälter 51 unter einem vorbestimmten Druck mittels einer Pumpe 52 zugeführt wird. 30

Die Aufzeichnung mit der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung kann dadurch erzielt werden, daß ein mittels eines Laseroszillators 54 erzeugter Laserstrahl mittels eines Strahlmodulators 55 zu Lichtimpulsen einer gewünschten Frequenz moduliert wird und die Lichtimpulse mit-

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- ⁴⁸ - 284306A tels einer Ablenkvorrichtung 56 und einer Kondensorlinse 57 auf eine vorbestimmte Stelle (Erwärmungskammerabschnitt) des Aufzeichnungskopfes 47 fokussiert werden.

Auf die Wärmeerzeugung durch Absorption der Laserstrahlenergie hin bildet die in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltene Flüssigkeit 50 sofort bzw. momentan Bläschen, wodurch die Flüssigkeit periodisch eine Zu-Standsänderung erfährt, -bei der eine Volumensänderung der Bläschen miteingeschlossen ist, und eine sich daraus ergebende periodische Kraft an einen aus der Düsenöffnung 49 unter dem vorangehend genannten Druck ausgestoßenen Flüssigkeits-Strom mit einer vorbestimmten Frequenz angelegt wird, wodurch dieser Strom in eine Folge in gleichem Abstand stehender Tröpfchen mit gleichförmigem Durch-messer aufgeteilt wird.

Im Augenblick der Trennung eines jeden Tröpfchens von dem Strom 53 aufgrund der Kraft, die sich aus der Zustandsänderung der Flüssigkeit 50 ergibt, die durch die Wärmeeinwirkung des Laserstrahls verursacht ist, wird ein jedes Tröpfchen mittels einer Ladeelektrode 58 entsprechend den Aufzeichnungsinformationssignalen geladen.

Die Menge der Ladung an dem Tröpfchen wird durch ein Signal bestimmt, das durch Verarbeitung der Aufzeichnungsinformationssignale in einer Signalverarbeitungsvorrichtung 59 erzielt wird und der Ladeelektrode 58 zugeführt wird. Nach dem Austreten aus der Ladeelektrode 58 wird das Tröpfchen entsprechend der daran sitzenden Ladung beim Durchlaufen eines Raums zwischen Ablenkelektroden 60 mit Hilfe eines zwischen diesen mittels einer Hochspannungsguelle 61 erzeugten elektri-

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j sehen Felds abgelenkt.

In Fig. 5 werden die mittels der Ablenkungselektroden 60 abgelenkten Tröpfchen auf ein Aufzeichnungsempfangsc material 63 aufgebracht, während die nicht abgelenkten Tröpfchen auf eine Ablaufrinne 62 treffen und zur Wiederverwendung rückgewonnen werden.

Das in der Ablaufrinne 62 eingefangene AufzeichnungsjQ mittel bzw. die dort aufgefangene Flüssigkeit wird nach Entfernung von Fremdkörpern mittels eines Filters 64 zu dem Behälter 51 zurückgebracht.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es nach Wunsch auch möglich, den mittels des Laseroszillators 54 erzeugten Laserstrahl unter Weglassen des Strahlmodulators 55, der Ablenkvorrichtung 56 und der Kondensorlinse 57 direkt zu einer vorbestimmten Stelle des Aufzeichnungskopfs 47 zu führen. Ferner kann der Laseroszillator 54 entweder ein ständig schwingender oder ein impulsförmig schwingender Oszillator sein.

Die Fig. 6 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsvorrichtung, bei welchem ein Aufzeichnungskopf 65 mit einer Düsenöffnung 66 für den Ausstoß eines flüssigen Aufzeichnungsmittels, einer öffnung 67 für das Einführen dieses Aufzeichnungsmittels und einem elektrothermisehen Wandler 69 an der Außenfläche einer Wand 70 eines Erwärmungskammerabschnxtts 68 versehen ist, an dem das flüssige Aufzeichnungsmittel bzw. die Aufzeichnungsflüssigkeit unter Einwirkung der Wärmeenergie eine Zustandsänderung erfährt.

Der elektrothermische Wandler 69 ist im wesentlichen aus einem Wärmeerzeugungs-Widerstand 71, der an der Außenfläche der Wand 70 angebracht ist, Elektroden 72

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und 73, die zur Stromversorgung an jeweiligen Enden des Widerstands 71 angebracht sind, einer Antioxidations- bzw. Oxidationsschutzschicht 74 als an den Widerstand

zum Verhindern der Oxidation desselben angebrachte ο

Schutzschicht und eventuell einer Abriebs- bzw. Verschließschutzschicht 75 zum Verhindern von sich aus mechanischem Abrieb bzw. Verschleiß ergebenden Schaden gebildet, falls diese notwendig ist.

Beispiele für zur Bildung des Wärmeerzeugungs-Widerstands 71 geeignetes Material sind: Tantalnitrid, Nichrom, Silber-Palladium-Legierung, Silicium-Halbleiter und Boride von Metallen wie Hafnium, Lanthan, j- Zirkonium, Titan, Tantal, Wolfram, Molybdän, Niob, Chrom oder Vanadium.

Von den vorstehend genannten Materialien sind insbesondere Metallboride vorzuziehen, wobei sich die 2Q vorzugsweise Verwendung in folgender absteigender Ordnung ergibt:Hafniumborid, Zirkoniumborid, Lanthanumborid, Tantalborid, Vanadiumborid und Niobborid.

Der Widerstand 71 kann aus den vorstehend genannten 2ß Materialien beispielsweise durch Elektronenstrahlaufdämpfung oder -aufsprühung hergestellt werden.

Die Dicke des Widerstands 71 wird in bezug auf seine Oberfläche, das Material, die Form und Abmessung des Erwärmungskammerabschnitts Δ 1/ den tatsächlichen Leistungsverbrauch usw. so bestimmt, daß eine gewünschte Wärmeerzeugung je Zeiteinheit erzielt wird, wobei die Dicke allgemein in einem Bereich von 0,001 bis 5 um und vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 1 μπι liegt.

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Die Elektroden 72 und 73 können aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden, die gewöhnlich für die Ausbildung derartiger Elektroden verwendet werden, wie beispielsweise Metalle wie Al, Ag, Au, Pt, Cu usw.; die Elektroden können beispielsweise durch Aufdampfung mit gewünschter Größe, Form und Dicke an einer gewünschten Stelle hergestellt werden.

Die Oxidationsschutzschicht 74 kann beispielsweise aus SiO„ gebildet werden·und beispielsweise durch Aufsprühen hergestellt werden.

Die Verschleißschutzschicht bzw. Abriebschutzschicht 75 kann beispielsweise aus Ta₃O₅ gebildet werden und gleichfalls beispielsweise durch Aufsprühen hergestellt werden .

Die Düse 76 kann aus nahezu jedem Material gebildet sein, das wirkungsvoll die thermische Energie von dem elektrothermisehen Wandler 69 zu der in der Düse 76 enthaltenen Flüssigkeit 80 überträgt, ohne daß es durch die Wärmeenergie eine irreversible Verformung erfährt. Typische Beispiele für derartige vorzugsweise zu wählende Materialien sind Keramikmaterialien, Glas, Metalle, wärmebeständige Kunststoffe und dergleichen. Insbesondere Glas ist vorzuziehen, da es leicht zu bearbeiten ist und geeigneten Wärmewiderstand, einen geeigneten Wärmeausdehnungskoeffizienten und geeignete Wärme leitfähigkeit hat.

Für einen wirkungsvollen Ausstoß des flüssigen Aufzeichnungsmittels bzw. der Flüssigkeit aus der Düsenöffnung 66 sollte das die Düse 76 bildende Material vorzugsweise einen verhältnismäßig kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben.

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j Der elektrothermische Wandler 69 kann beispielsweise dadurch gebildet werden, daß eine vorbehandelte Glasdüse mit ZrBr₂ in einer Dicke von 80 nm besprüht wird, um einen Wärmeerzeugungs-Widerstand zu bilden,

c danach durch Masken-Bedampfung Aluminiumelektroden in einer Stärke von 500 um gebildet werden und dann eine SiO„-Schutzschicht in einer Dicke von 2 um und mit einer Breite von 2 mm zur Abdeckung des Widerstands aufgesprüht wird.

Bei diesem Beispiel ist die Düse 76 durch einen

Glasfaserzylinder mit einem Außendurchmesser von 100 um und einer Dicke von 10 um gebildet, jedoch braucht gemäß späterer Erläuterungen die Düse nicht unbedingt jg zylindrisch zu sein.

Die Düsenöffnung 66 mit einem Durchmesser von 60 um wird einstückig mit der Düse 76 durch Wärmeschmelzen derselben gebildet, jedoch kann die Düsenöffnung auch durch Bohren einer Glasplatte mit einem Elektronenstrahl oder einem Laserstrahl als gesondertes Teil hergestellt und dann mit der Düse 76 verbunden werden. Ein derartiges Verfahren ist dann vorteilhaft, wenn ein Kopf mit mehreren Erwärmungskanunerabschnitten und mehreren Düsenöffnungen hergestellt wird.

Um zu verhindern, daß das flüssige Mittel bzw. die Flüssigkeit aus der Düsenöffnung austritt und die Außenfläche der Düse 76 benetzt, sollte der Umfang der Düsenöffnung 66 und insbesondere die Außenfläche um diese herum vorzugsweise einer Wasserabstoßungs- bzw. ölabstoßungs-Behandlung unterzogen werden, wenn jeweils die Flüssigkeit bzw. das flüssige Aufzeichnungsmittel wäßrig odür nicht-wäßrig ist.

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Das Material für eine derartige Behandlung kann auf geeignete Weise entsprechend dem Material der Düse und der Art des flüssigen Aufzeichnungsmittels gewählt werden, wobei zu diesem Zweck unterschiedliche im Handel erhältliche Materialien wirkungsvoll angewandt werden .. können. Beispiele für derartige Materialien sind die Mittel FC-721 und FC-706 der SM-Company.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt IQ sich die hintere Öffnung 67 um 10 mm nach hinten zu von der Mitte des Wärmeerzeugungs-Widerstands weg und ist an ein Rohr 79 zum Zuführen der Flüssigkeit 80 aus einem Behälter 78 angeschlossenr die hintere öffnung 67 kann jedoch auch verengte Form mit einem Querschnitt haben, der kleiner als derjenige des Erwärmungskainmerabschnitts ist, um eine rückwärtsgerichtete Druckübertragung zu vermindern.

Auf das Anlegen einer mittels einer Betätigungsschaltung 77 für die elektrische Ansteuerung des elektrothermischen Wandlers 69 erzeugten Impulsspannung zwischen die Elektroden 72 und 73 hin erzeugt der Widerstand 71 Wärme, die über die Wand 70 auf das der Düse 76 über das Rohr 79 aus dem Behälter 78 zugeführte flüssige Aufzeichnungsmittel bzw. die Flüssigkeit 80 übertragen wird.

Durch die Aufnahme der Wärmeenergie erreicht die Flüssigkeit bzw. das flüssige Aufzeichnungsmittel in dem Erwärmungskammerabschnitt 68 zumindest die innere GasL ldungstemperatur, so daß in dem Erwärmungskammerabschnitt Bläschen entstehen. Die plötzliche bzw. momentane Volumensvergrößerung der Bläschen übt von der Seite dieses Abschnitts her einen Druck aus, der die Oberflächenspannung des Mittels bzw. der Flüssigkeit an der Düsenöffnung übersteigt, wodurch das Mittel bzw. die Flüssigkeit aus der Düsenöffnung 66 in Form von Tröpfchen ausgestoßen wird. An dem Widerstand 71 endet gleichzeitig mit dem

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Abfallen der Impulsspannung die Wärmeerzeugung, wodurch eine Volumensverringerung und ein Verschwinden der Bläschen entstehen und der Erwärmungskammerabschnitt 68 mit dem flüssigen Nachfüll-Mittel bzw. der Nachfüllflüssigkeit gefüllt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Ausbildung und das Verschwinden der Bläschen in dem Abschnitt 68 unter wiederholtem Ausstoß von Tröpfchen aus der Düsenöffnung 66 dadurch zu wiederholen, daß in Aufeinanderfolge durch die Betatigungsschaltung 77 erzeugte Impulsspannungen an die Elektroden 72 und 73 angelegt werden.

Im Falle der Befestigung des elektrothermischen Wandlers 69 an der Düse 76 wie bei dem in Fig. 6 gezeigten Aufzeichnungskopf 65 können an der Außenfläche der Düse 76 mehrere Wandler angebracht werden, um eine Änderung der Wirkungslage der Wärmeenergie zu ermöglichen. Ferner ermöglicht es die Verwendung eines Aufbaues mit einem Widerstand 71, der in mehrere Teilbereiche unterteilt ist und mit entsprechenden mehreren Zuleitungselektroden versehen ist, eine geeignete Wärmeleistungs- bzw. Wärmeenergieverteilung durch Einspeisung elektrischen Stroms an mindestens zwei geeignet gewählte Elektroden zu erzielen und dadurch nicht nur das Ausmaß und die Lage der Wirkungsfläche der Wärmeenergie zu verändern, sondern auch die Wärmeerzeugungsleisturig .bzw. -fähigkeit zu regeln.

Obgleich in Fig. 6 der elektrothermische Wandler 69 nur an einer Seite der Düse 76 angebracht ist, kann er auch an beiden Seiten oder entlang des ganzen ümfangs der Düse 76 angebracht sein.

Wenn der auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Aufzeichnungskopf 65 gemäß Fig. 6 in einer Vorrichtung verwendet wird, die als Blockschaltbild in Fig. 16

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gezeigt ist, kann ein klares Bild dadurch erzielt werden, daß den Bildsignalen entsprechende Impulssignale an den elektrothermischen Wandler angelegt werden, während die Zufuhr des flüssigen Aufzeichnungsmittels bzw. der Flüssigkeit unter einem Druck einer Größe erfolgt, die kein Ausstoßen der Flüssigkeit aus der Düsenöffnung 66 verursacht, wenn der Widerstand 71 keine Wärme erzeugt.

Gemäß Fig. 16, die das Blockschaltbild der vorstehend JQ genannten Vorrichtung zeigt, empfängt ein beispielsweise durch eine Photodiode gebildeter Eingabesensor 119 BiIdinformcitionssignale, die nach Verarbeitung in einer Verarbeitungsschaltung 120 einer Treiberschaltung 121 zugeführt werden, welche durch Änderung der Breite, der Amplitude und der Frequenz der Impulse entsprechend den Eingangssignalen den Aufzeichnungskopf 65 ansteuert.

Bei der einfachsten Aufzeichnung unterscheidet beispielsweise die Verarbeitungsschaltung 120 "Schwarz" und "Weiß" bei den Eingabebildsignalen und führt die Ergebnisse der Treiberschaltung 121 zu, die Signale mit einer gesteuerten Frequenz zur Erzielung einer gewünschten Tröpfchendichte und einer Impulsbreite und Impulsamplitude zur Erzielung einer passenden Tröpfchengröße erzeugt, durch die der Aufzeichnungskopf 65 gesteuert wird.

Im Falle einer Aufzeichnung, bei der Tönung bzw. Gradation miteingeschlossen ist, ist es auch möglich, gemäß den folgenden Erläuterungen die Tröpfchengröße oder die Anzahl der Tröpfchen zu modulieren.

Im Falle-der Aufzeichnung mit veränderbarer Tröpfchengröße ist die Treiberschaltung 121 mit mehreren Schaltkreisen versehen, die jeweils Ansteuerungs-Impulssignale einer vorbestimmten Breite und Amplitude entsprechend

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einer vorbestimmten Tröpfchengröße erzeugen, während die Verarbeitungsschaltung 120 die mittels des Eingabesensors 119 empfangenen Bildsignale verarbeitet und von den mehreren Schaltkreisen einen zu verwendenden Schaltkreis bestimmt. Ferner setzt bei der Aufzeichnung mit einer veränderbaren Anzahl von Tröpfchen die Verarbeitungsschaltung 120 die von dem Eingangssensor empfangenen Eingangssignale in digitale Signale um, gemäß welchen die Treiberschaltung 121 den AufzeichnungsjQ kopf 65 in der Weise ansteuert, daß das Signal für die Anzahl von Tröpfchen je Eingabeeinheit veränderbar ist.

Bei der Aufzeichnung mit einer gleichartigen Vorrichtung wurde ferner festgestellt, daß Tröpfchen mit einer der angelegten Frequenz entsprechenden Anzahl beständig mit gleichförmigem Durchmesser dadurch ausgestoßen werden konnten, daß wiederholt Impulsspannungen an den elektrothermischen Wandler 69 angelegt wurden, während die Flüssigkeit 80 dem Aufzeichnungskopf 65 unter einem Druck zugeführt wurde, der ein überlaufen der E'lüssigkeit aus der Drosselöffnung 66 bewirkte, wenn der Widerstand 71 keine Wärme erzeugte.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß der in Fig. gezeigte Aufzeichnungskopf 65 als außerordentlich wirkungsvoll für kontinuierlichen Tröpfchen-Ausstoß mit hoher Frequenz anzusehen ist.

Darüber hinaus kann der Aufzeichnungskopf, der in Fig. 6 gezeigt ist und einen Hauptteil der Aufzeichnungsvorrichtung bildet, aufgrund seiner sehr geringen Ausmaße leicht zu einer Einheit mit mehreren Düsen ausgebildet werden, wodurch ein Aufzeichnungskopf mit mehreren Düsenöffnungen für Aufzeichnung hoher Dichte bzw. Informationsdichte erzielt wird. In diesem Fall braucht die

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Flüssigkeitszufuhr nicht mittels mehrerer einzeln den Düsen entsprechender Vorrichtungen zu erfolgen, sondern kann mittels einer allen diesen Düsen dienenden gemeinsamen Vorrichtung vorgenommen werden.

Die Fig. 7 zeigt schematisch ein grundlegendes

Ausführungsbeispiel eines Aufzeichnungskopfs für die Verwendung bei Anwendung der Energie eines Laserstrahls als Wärmeenergiequelle.

·

Ein Aufzeichnungskopf 81 ist an der Außenfläche

einer Düse 82 mit einem photothermischen Wandler 83 versehen, der durch Absorption von Laserstrahlenergie Wärmeenergie erzeugt und diese einer in der Düse 82 enthaltenen Flüssigkeit zuführt. Dieser photothermische Wandler oder umsetzer 83 ist für den Fall vorgesehen, daß die Flüssigkeit keine für das Ausstoßen der Flüssigkeit aus einer Düsenöffnung 84 ausreichende Zustandsänderung auf die Wärmeerzeugung durch Absorption der Laserstrahlenergie durch die Flüssigkeit selbst ermöglicht, oder daß an der Flüssigkeit keine oder nahezu keine 'Laserstrahlenergie-Absorption und Wärmeerzeugung gemäß der vorstehenden Erläuterung entsteht; der photothermische Wandler bzw. Umsetzer 83 kann daher weggelassen werden, wenn die Flüssigkeit selbst durch Aufnahme der Laserstrahlenergie Wärme erzeugen kann, so daß sie einer Zustandsänderung unterliegt, die für den Ausstoß der Flüssigkeit aus der Düsenöffnung 84 ausreicht.

Im Falle der Verwendung eines Infrarot-Lasers bzw. Laserstrahls als Laserstrahlenergiequelle kann beispielsweise der photothermische Wandler 83 aus einem infrarot-absorbierenden wärmeerzeugenden Material gebildet sein, das bei ausreichenden Filmbildungs- und Haftungseigenschaften direkt auf einen vorbestimmten Abschnitt

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an der Außenwand der Düse 82 aufgeschichtet werden kann oder im Falle des Fehlens derartiger Eigenschaften nach Dispersion in einem geeigneten wärmebeständigen Bindemittel mit derartigen Filmbildungs- und Haftungseigenschäften aufgeschichtet werden kann. Als Infrarotstrahlen absorbierendes Material können die im vorstehenden als Zusatz zur Flüssigkeit genannten Materialien zur Absorption von Infrarotstrahlen verwendet werden. Vorzugsweise gewählte Beispiele für die genannten Binde-JO mittel sind wärmebeständige fluorierte Harze wie Polytetrafluoräthylen, Polyfluoräthylenpropylen, durch Tetrafluoräthylenperfluoralkoxy-Gruppen substituiertes Perfluorvinyl-Copolymerisat usw., und andere wärmebeständige Kunstharze.

Die Dicke des photothermischen Wandlers 83 wird in geeigneter Weise in bezug auf die Stärke der verwendeten Laserstrahl-Energie, den Wärmeerzeugungswirkungsgrad des zu bildenden photothermischen Wandlers, die Art der verwendeten Flüssigkeit usw. bestimmt und allgemein in einem Bereich von 1 bis lOOOum und vorzugsweise von 10 bis 500 um gewählt.

Wenn dieser photothermische Wandler angebracht werden soll, muß die Düse aus einem Material mit geeigneter Wärmeleitfähigkeit und geeignetem Wärmeausdehungskoeffizienten hergestellt sein; die Düse wird vorzugsweise so ausgelegt, daß beispielsweise durch dünne Wandgestaltung im wesentlichen die ganze erzeugte Wärmeenergie zu dem direkt unter dem mit der Laserstrahlenergie bestrahlten Abschnitt befindlichen Aufzeichnungsmittel übertragbar ist.

Die Fig. 8 zeigt in Querschnitten weitere Aufzeichnungsköpfe, die zur Anwendung bei der Aufzeichnungsvorrichtung geeignet sind. Bei einem in Fig. 8(a) gezeigten

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Aufzeichnungskopf 85 sind innerhalb einer Düse 86 mehrere Hohlrohre 87 wie beispielsweise Fiberglasrohre vorgesehen, wobei jedes Rohr mit der Flüssigkeit versorgt wird. Dieser Aufzeichnungskopf 85, der die Steuerung der Größe

c der aus der Düsenöffnung der Düse 86 auszugebenden Tröpfchen im Ansprechen auf das Ausmaß der zugeführten Wärmeenergie ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, daß er durch Steuerung des Ausmaßes der zuzuführenden Wärmeenergie entsprechend den Aufzeichnungsinformationssignalen ein j0 aufgezeichnetes Bild mit hervorragender Gradation ergibt.

Die aus der Düsenöffnung der Düse 86 ausgestoßene Flüssigkeit wird über einen Teil der Hohlrohre 87 in der Düse 86 zugeführt, wenn die Menge der zugeführten Wärmeenergie klein ist, während die in allen Hohlrohren 87 enthaltene Flüssigkeit aus der Düse 86 ausgestoßen wird, wenn die Menge der zugeführten Wärmeenergie ausreichend groß ist.

Obgleich in Fig. 8(a) die Düse 86 einen kreisförmigen Querschnitt hat, besteht keinerlei Einschränkung auf diese Form, sondern es können vielmehr andere Querschnittsformen wie Quadratform, Rechteckform oder Halbkreisform verwendet werden. Insbesondere dann, wenn an der Außenfläche der Düse 86 ein thermischer bzw. Wärmewandler angebracht ist, sollte die Außenfläche vorzugsweise mit einem ebenen Abschnitt zumindest an der Stelle des Wandlers versehen sein, um die Anbringung desselben zu erleichtern.

Der in Fig. 8(b) gezeigte Aufzeichnungskopf 88 ist im Unterschied zu dem in Fig. 8(a) gezeigten mit mehreren vollen Rund-Stäben 90 innerhalb einer Düse 89 versehen. Dieser Aufbau erlaubt eine Steigerung der mechanischen Festigkeit der Düse 88, wenn diese aus verhältnismäßig zerbrechlichem Material wie Glas hergestellt ist.

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Bei dem Aufzeichnungskopf 88 wird das flüssige Aufzeichnungsmittel in die Zwischenräume 91 innerhalb der Düse 89 geführt und von dort auf die Aufnahme der Wärmeenergie hin ausgestoßen.

Der in Fig. 8(c) gezeigte Aufzeichnungskopf 92

ist aus einem Teil 93, in dem beispielsweise durch Ätzen eine vertiefte Nut ausgebildet ist, und einem thermischen Wandler 94 gebildet, der den Öffnungsbereich der Nut abdeckt. Dieser Aufbau ermöglicht eine Verringerung der Wärmeenergie, da diese direkt vom Wandler dem Aufzeichnungsmittel bzw. der Flüssigkeit zugeführt wird.

Es ist anzumerken, daß der in Fig. 8(c) gezeigte Querschnittsaufbau nicht zur Gänze gleich dem dargestellten zu sein braucht, solange der Bereich des Aufzeichnungskopfs 92 für die Anbringung des Wandlers 94 gemäß der Darstellung gestaltet ist. Das heißt, in der Umgebung der Düsenöffnung des Aufzeichnungskopfs 92 für die Abgabe des flüssigen Aufzeichnungsmittels kann der Teil 93 statt in Rinnenform mit einer rechteck igen oder kreisförmigen Hohlform ausgestaltet sein.

Der Aufzeichnungskopf der Aufzeichnungsvorrichtung und insbesondere derjenigen mit Laserstrahlenergie als Wärmeenergiequelle,.der wesentlich einfacher als der Aufbau von herkömmlichen Aufzeichnungsköpfen ist, erlaubt unterschiedliche Ausgestaltungen des Aufzeichnungskopfs und der Düsen hierfür, was eine Verbesserung der Qualität des aufgezeichneten Bilds ergibt.

Insbesondere ist es bei der Aufzeichnungsvorrichtung außerordentlich einfach, einen Mehrfachdüsen-Aufzeichnungskopf mit einfachem Aufbau zu erzielen, was hinsichtlich der

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j mechanischen Bearbeitung und der Massenherstellung außerordentlich vorteilhaft ist.

Die Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Aufg zeichnungskopfs mit vielen Düsenöffnungen, wobei die Fig. 9a, b und c jeweils eine schematische Vorderansicht der Düsenöffnungsseite für den Ausstoß des flüssigen Aufzeichnungsmittels bei einem Aufzeichnungskopf . 95, eine schematische Seitenansicht desselben bzw. jQ eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 9b sind.

Der Aufzeichnungskopf 95 ist mit 15 Düsen versehen, die gemäß der Darstellung in Fig. 9c in einer Linie bzw. Zeile im Bereich X-Y angeordnet sind, deren Düsenöffnungen jedoch in drei Zeilen zu fünf Spalten (al, a2, a3, b1, „.., el, e2, e3) gemäß der Darstellung in Fig. 9a angeordnet sind. Der Aufzeichnungskopf mit diesem Aufbau ist besonders für schnelles Aufzeichnen geeignet, da die Aufzeichnung mit einer verhältnismäßig geringen Versetzung bzw. Verstellung des Kopfs erzielt werden kann, oder sogar ohne irgendeine Verstellung des Kopfes, wenn die Anzahl der Düsen weiter gesteigert wird.

Ferner zeichnet sich dieser Aufzeichnungskopf dadurch aus, daß das Anbringen von 15 elektrothermischen Wandlern 97 an den Düsen erleichtert ist, da die Düsen in einer Linie bzw. Zeile im Bereich der Schnittlinie X-Y angeordnet sind.

Während die Anbringung der elektrothermischen Wandler an den Düsen schwierig ist, wenn die die Wandler aufnehmenden Düsen gemäß der Darstellung in Fig. 9a angeordnet sind, und der komplizierte Aufbau ein Problem hinsichtlich der Herstellungstechnologie selbst dann er-

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gibt, wenn die Anbringung selbst möglich'ist, erlaubt die ausgerichtete Anordnung an dem Bereich X-Y der Düsen gemäß der Darstellung in Fig. 9c die Anbringung von elektrothermischen Wandlern A1, A2, ..., Β1, ..·, C1, ..., D1, ..., E1, ... an den Düsen mit einer technischen Leichtigkeit, die gleichartig zu derjenigen im Falle der Herstellung eines Einzeldüsen-Aufzeichnungskopfs ist.

Ferner kann die elektrische Verdrahtung der elektrothermischen Wandler 97 im wesentlichen auf die gleiche Weise wie bei einem Einzeldüsen-Aufzeichnungskopf erfolgen.

Bei dem in Fig. 9 gezeigten Aufbau des Aufzeichnungskopfs 95 sind die Düsen in dem X7Y-Bereich für die Aufnahme der elektrothermischen Wandler 97 in der Reihenfolge al, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3, d1 , d2, d3, el, e2 und e3 entsprechend der Anordnung der in Fig. 9a gezeigten Düsenöffnungen angeordnet, jedoch ist es auch möglich, eine Anordnung in der Reihenfolge al, b1, c1, a2, b2, c2, a3, b3, c3, a4, b4, c4, a5, b5 und c5 vorzunehmen. Die Anordnungsreihenfolge der Düsen kann daher in geeigneter Weise entsprechend dem bei der Aufzeichnung verwendeten Abtast- bzw. Ablenkverfahren gewählt werden.

Falls der Abstand zwischen den Düsen in dem Bereich X-Y sehr klein ist und eine Möglichkeit eines "Ubersprechens" zwischen benachbarten Düsen besteht, nämlich eine Einwirkung der mittels eines elektrothermischen Wandlers entwickelten Wärmeenergie auf die benachbarte Düse, ist es möglich, in jeden Zwischenraum zwischen benachbarten Düsen und Wandlern einen Wärmeisolator einzusetzen. Auf diese Weise erhält jede Düse nur die von einem daran angebrachten elektrothermischen Wandler

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erzeugte Wärmeenergie, so daß es möglich ist, ein verbessert aufgezeichnetes Bild ohne sog. Schleierbildung zu erhalten.

Obgleich für die Düsenöffnungen des in Fig. 9 gezeigten Aufzeichnungskopfs 95 eine "Schachbrett"-Anordnung verwendet ist, ist es ferner möglich, andere Anordnungen hierfür zu treffen, wie beispielsweise eine versetzte Gitteranordnung oder eine Anordnung, bei der die Anzahl von Düsen in .einer jeden Zeile verschieden ist.

Die Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aufzeichnungskopfs, der für die Aufzeichnungsvorrichtung geeignet ist; dabei ist die Fig. 10a eine schematische perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungskopfs 98, während die Fig. 10L· eine schematische Schnittansicht entlang der strichpunktierten Linie X'-Y¹ in Fig. 10a ist.

Der Aufzeichnungskopf 98 hat einen Aufbau mit vielen Düsenöffnungen aus einer linearen bzw. geradlinigen Zusammensetzung mehrerer Aufzeichnungsköpfe mit einer Düsenöffnung, die jeweils eine Düse 99 mit einer Düsenöffnung 100, eine mit der Düsenöffnung 99 verbundene Wärmekammer bzw. Erwärmungskammer 101, einen Zuführungskanal 102 für das Einleiten des flüssigen Aufzeichnungsmittels bzw. der Flüssigkeit in die Düse 99 und einen elektrothermischen Wandler 103 haben. Der elektrothermische Wandler des jeweiligen Aufzeichnungskopfs mit einer Düsenöffnung, die den Aufzeichnungskopf 98 bilden, wird jeweils mit Energie gespeist, um den Ausstoß von Tröpfchen des Aufzeichnungsmittels aus der jeweiligen Düsenöffnung herbeizuführen.

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Der Aufzeichnungskopf 98 zeichnet sich durch das Vorliegen der Wärmekammer 101 aus, deren Volumen verhältnismäßig größer als dasjenige der Düse 99 ist und die an der Rückfläche mit dem elektrothermischen Wandler

*j 103 versehen ist, wodurch das Ansprechen verbessert ist, da das einer Zustandsänderung unter Einfluß der Wärmeenergie unterzogene Volumen des Aufzeichnungsmittels größer wird.

jQ Im Falle der Verwendung von Laserstrahlenergie als Wärmeenergiequelle wird der vorstehend genannte elektrothermische Wandler natürlich durch einen photothermischen Wandler ersetzt. Es ist jedoch möglich, auch ohne photothermischen Wandler eine Zustandsänderung dadurch herbeizuführen, daß die Wärmekammer an der Rückfläche derselben mit einem Laserstrahl angestrahlt wird, um dadurch dem in der Wärmekammer 101 enthaltenen flüssigen Aufzeichnungsmittel bzw. der Flüssigkeit darin die Wärmeenergie direkt zuzuführen.

Anhand der Fig. 11 bis 14 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des Aufzeichnungskopfs beschrieben, der einen Hauptteil der Aufzeichnungsvorrichtung bildet; dabei ist die Fig. 11 eine schematische perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungskopfs 104 mit vielen Düsenöffnungen, die Fig. 12 eine schematische Seitenansicht des Aufzeichnungskopfs, die Fig. 13 eine Schnitteilansicht entlang der Linie X1-Y1 in Fig. 11, wobei der Innenaufbau des Aufzeichnungskopfs gezeigt ist, und die Fig. 14 eine teilweise weggeschnitten dargestellte Schnittansicht entlang der Linie X2-Y2 in Fig. 13 zur Erläuterung des Flächenaufbaues von bei dem Aufzeichnungskopf gemäß der Darstellung in Fig. 11 verwendeten elektrothermischen Wandlern.

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In Fig. 11 ist der Aufzeichnungskopf 104 mit sieben Düsenöffnungen 105 versehen, was jedoch nur der Verdeutlichung gilt, wobei aber die Anzahl der Düsenöffnungen nicht darauf beschränkt ist und beliebig auf eine ge-

g wünschte Anzahl gewählt werden kann. Ferner kann der

Mehrfachdüsanöffnungs-Aufzeichnungskopf eine Mehrreihenanordnung von Düsenöffnungen anstelle der in Fig. 11 gezeigten Exnzelreihenanordnung erhalten.

IQ Der in Fig. 11 gezeigte Aufzeichnungskopf 104 ist aus einer Grundplatte 106 und einer Deckplatte 107 zusammengesetzt, welche mit sieben Nuten versehen ist und deren genutete Fläche an einem vorderen Endbereich der Grundplatte 106 so befestigt ist, daß sieben Düsen und dementsprechend sieben am Vorderende liegende Düsenöffnungen 105 gebildet sind.

108 ist ein Versorgungskammerdeckel, der in Zusammenwirkung mit der Deckplatte 107 eine gemeinsame Versorgungskammer 118 für die Zufuhr des flüssigen Aufzeichnungsmittels zu den sieben Düsen bildet, wobei die Versorgungskammer 118 mit einem Rohr 109 für die Aufnahme der Flüssigkeit aus einem (nicht gezeigten) äußeren Flüssigkeitsbehälter versehen ist.

An der Oberfläche des hinteren Rands der Grundplatte 106 sind zur Verbindung mit äußeren elektrischen Vorrichtungen Zuleitungskontakte angebracht, die mit einer gemeinsamen Elektrode 110 und Wählelektroden 111 von elektrothermisehen Wandlern verbunden sind, welche jeweils an den sieben Düsen angebracht sind.

An der hinteren Fläche der Grundplatte 106 ist ein Kühlkörper 112 zur Verbesserung des Ansprechens der elektrothermischen Wandler angebracht, der jedoch wegge-

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lassen werden kann, wenn die Grundplatte 106 selbst diese Funktion ausführt.

Die Fig. 12 zeigt den Aufzeichnungskopf 104 nach Fig. 11 in Seitenansicht, um insbesondere die Anordnung der Ausstoß-Düsenöffnungen 105 zu verdeutlichen.

Bei dem Aufzeichnungskopf 104 können die Düsenöffnungen 105, obgleich sie als ungefähr halbkreisförmig IQ dargestellt sind, auch andere Formen wie Rechteckform oder Kreisform und dergleichen haben, wobei die Form in geeigneter Weise entsprechend der Zweckdienlichkeit bei der mechanischen Bearbeitung gewählt wird.

Der Aufzeichnungskopf 104 der Aufzeichnungsvorrichtung erlaubt es, auf einfache Weise einen Mehrdüsenöffnungen-Aufbau mit hoher Dichte bzw. Gedrängtheit zu erzielen, da die einfc.che Gestaltung die Anwendung von Ültra-Mikrobearbeitungstechnologie zur Minimalisierung der Abmessungen der Düsenöffnungen 105 und der Abstände dazwischen zuläßt. Folglich ist es auf leichte Weise möglich, eine hohe Auflösung des Aufzeichnungskopfs und dementsprechend des aufgezeichneten Bilds zu erzielen. Beispielsweise kann mit bestimmten Köpfen, die bisher auf diese Weise hergestellt wurden, eine Auflösung von zehn Zeilenpunkten je mm erzielt werden.

Die Fig. 13 ist eine Teilquerschnittsansicht entlang der Linie X1-Y1 in Fig. 11 und zeigt den Innenaufbau des Aufzeichnungskopfs 104, und insbesondere den Aufbau eines elektrothermischen Wandlers 113 und des Flüssigkeits-Strömungswegs im Aufzeichnungskopf.

Der elektrothermische Wandler 113 ist im wesentlichen aus einem Wärmeerzeugungs-Widerstand 115, der an einer

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gegebenenfalls beispielsweise durch Aufdampfung oder Plattierung an der Grundplatte 106 angebrachten Wärmeansammlungs-Schicht 114 angebracht ist, und einer gemeinsamen Elektrode 110 sowie einer Wählelektrode 111 gebildet, die beide zur Stromversorgung des Widerstands 115 dienen, wobei auf dem Wandler nötigenfalls unter Umständen eine Schutzisolierschicht 116 angebracht ist, die einen elektrischen Leckstrom zwischen den Elektroden über die Flüssigkeit, eine Verschmutzung der Elektroden 110 und 111 sowie des Widerstands 115 durch die Flüssigkeit 117 und/oder eine Oxidation des Widerstands 115 verhindert.

Die in dem von der Deckplatte 107, dem Versorgungskammerdeckel 108 und der Grundplatte 106 eingeschlossenen Raum gebildete Versorgungskammer 118 steht in Verbindung mit einer jeden der durch die Grundplatte 106 und die Deckplatte 107 gebildeten sieben Düsen und weiter mit dem Rohr 109, über das von außen zugeführte Flüssigkeit zu einer jeden der Düsen geführt wird. Die Versorgungskammer 118 soll ferner mit einem derartigen Volumen und einer derartigen Form ausgelegt sein, daß sie dann, wenn eine in dem Erwärmungskammerabschnitt Δ1 einer jeweiligen Düse entwickelte Rückwärtswelle nicht innerhalb der jeweiligen Düse abgeschwächt werden kann und zur Versorgungskammer übertragen wird, gegenüber einer derartigen Rückwärtswelle einen ausreichenden Widerstand hat, um eine wechselseitige Störung bei den Ausstoßen aus verschiedenen Düsen zu verhindern.

Obgleich bei dem dargestellten Aufzeichnungskopf die Versorgungskammer 118 durch den von der Deckplatte 107, den Deckel 108 und der Grundplatte 106 umschlossenen Raum gebildet ist, kann die Versorgungskammer auch durch den von dem Kammer-Deckel 108 und der Grundplatte 106

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umgebenen Raum oder einen ausschließlich von dem Kammer-Deckel 108 umgebenen Raum gebildet sein.

Im Hinblick auf die einfache Bearbeitung und den einfachen Zusammenbau sowie auch die erwünschte Bearbeitungsgenauigkeit ist jedoch der Aufzeichnungskopf 104 mit dem in Fig. 11 gezeigten Aufbau vorzuziehen.

Die Fig. 14 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie X2-Y2 in Fig. .13 und zeigt den ebenen Aufbau bzw. Flächenaufbau der bei dem Aufzeichnungskopf 104 verwendeten elektrothermischen Wandler 113.

An der Grundplatte 106 sind jeweils den sieben Düsen entsprechend sieben elektrothermische Wandler 113-1, 113-2, ..., 113-7 einer vorbestimmten Größe und Form angebracht; die gemeinsame Elektrode 110 ist an einem Teil der Düsen am Düsenöffnungs-Ende in jeweiligem elektrischen Kontakt mit den sieben Widerständen 115-1, 115-2, ..., 115-7 angebracht und umgibt mit einem Kontaktzuführungsbereich die sieben parallelen Düsen, um dadurch den elektrischen Anschluß an eine externe Schaltung zu ermöglichen.

Die sieben Widerstände 115 sind jeweils mit den Wählelektroden 111-1, 111-2, ..., 111-7 entlang des Flüssigkeits-Strömungswegs versehen.

Die elektrothermischen Wandler 113, die bei dem dargestellten Aufzeichnungskopf 104 an der Grundplatte

106 angebracht sind, können stattdessen an der Deckplatte

107 angebracht sein. Ferner können die Nuten zur Bildung der Düsen, die bei dem dargestellten Aufbau in der Deckplatte 107 ausgebildet sind, stattdessen in der Grundplatte 106 oder sowohl in der Deckplatte 107 als auch in

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Grundplatte 106 ausgebildet sein. Wenn die Nuten in der Grundplatte 106 ausgebildet sind, werden zur einfachen Herstellung die elektrothermischen Wandler vorzugsweise an der Deckplatte 107 angebracht.

Gemäß Fig. 13 beginnt auf das Anlegen einer Impulsspannung zwischen den Elektroden 110 und 111 der Widerstand 115 Wärme zu erzeugen, die über die Schutzschicht 116 zu der in dem Erwärmungskammerabschnitt Λ 1 enthaltenen Flüssigkeit übertragen wird. Durch die Aufnahme der Wärmeenergie erreicht die Flüssigkeit zumindest eine Temperatur der internen Gasbildung, so daß Bläschen in den Erwärmungskammerabschnitt Al erzeugt werden. Die sich aus der Bläschenbildung ergebende Volumenssteigerung legt einen Druck an die näher an der Düsenöffnung liegende Flüssigkeit an, der größer als die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Düsenöffnung 105 ist; dadurch erfolgt ein Ausstoß von Tröpfchen aus der Düsenöffnung 105. Zugleich mit dem Abfallen der Impulsspannung beendet der Widerstand 115 die Wärmeerzeugung, so daß die erzeugten Bläschen sich in ihrer Größe zusammenziehen und verschwinden, während die ausgestoßene Flüssigkeit durch neu zugeführte Flüssigkeit ersetzt bzw. nachgefüllt wird. Die Bildung und das Verschwinden der Bläschen wird in dem Erwärmungskammerabschnitt Δ1 im Ansprechen auf aufeinanderfolgendes Anlegen von Impulsspannungen zwischen die Elektroden 110 und 111 auf die vorstehend beschriebene Weise wiederholt, wodurch ein Ausstoß von Tröpfchen aus der Düsenöffnung 105 entsprechend einem jeweiligen Anlegen der Impulsspannung erzielt wird.

Die Schutzschicht 116 braucht nicht unbedingt isolierend zu sein, wenn die Flüssigkeit 117 einen elektrischen Widerstand hat, der beträchtlich höher als derjenige d_es Widerstands 115 ist, und daher selbst dann keinen

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elektrischen Leckstrom zwischen den Elektroden 110 und 111 verursacht, wenn die Flüssigkeit zwischen den Elektroden ist; die Schutzschicht braucht dann nur andere Erfordernisse erfüllen, von welchen die wichtigste die Eigenschaft ist, die wirksame übertragung der mittels des Widerstands 115 erzeugten Wärme zu dem Erwärmungskammerabschnitt Δ 1 auf ein Maximum zu bringen.

Das Material und die Stärke der Schutzschicht werden jQ so gewählt, daß die den vorangehend genannten Erfordernissen zusätzlich zu der vorstehend erläuterten Eigenschaft entsprechenden Eigenschaften erzielt werden.

Beispiele für brauchbares Material zur Ausbildung der Schutzschicht 116 sind Siliciumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Tantaloxid, Zirkoniumoxid usw., die in Form einer Schicht beispielsweise durch Elektronenstrahlaufdampfung oder -besprühung abgelagert werden können. Ferner kann die Schicht einen Mehrschichtenaufbau mit zwei oder mehr Schichten haben. Die Dicke der Schicht wird durch unterschiedliche Faktoren wie das verwendete Material, das Material, die Form und die Abmessung des Widerstands 115, das Material der Grundplatte 106, die Wärmeübertragung vom Widerstand 115 zu der in dem Erwärmungskammerabschnitt Al enthaltenen Flüssigkeit, den für den Widerstand 115 erforderlichen Oxidationsschutz, den für den Widerstand 115 notwendigen Schutz gegen Eindringen von Flüssigkeit, die elektrische Isolation usw. bestimmt und wird üblicherweise in einem Bereich von 0,01 bis 10 μπι, vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 5 μπι und am günstigsten in einem Bereich von 0,1 bis 3 μπι gewählt.

Für eine wirkungsvollere Zuführung der mittels des Widerstands entwickelten Wärmeenergie zu der in dem

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Erwärmungskammerabschnitt ΔΙ enthaltenen Flüssigkeit und dadurch zur Verbesserung des Ansprechens, sowie ferner für einen beständigen kontinuierlichen Ausstoß der Flüssigkeit für eine lange Zeitdauer und für ein Erzielen einer zufriedenstellenden Übereinstimmung des Flüssigkeitsausstoßes selbst bei Ansteuerung des Widerstands 115 mit einer hohen Ansteuerungsfrequenz werden die Wärmeansammlungsschicht 114 und die Grundplatte zur weiteren Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Wärmeerzeugungs-Widerstands 115 vorzugsweise in folgender Weise gestaltet:

Die Fig. 15 zeigt den allgemeinen Zusammenhang zwischen der Differenz A T zwischen der Oberflächentemperatur TR des Widerstands und dem Siedepunkt Tb der Flüssigkeit in Auftragung auf der Abszisse und der von dem Widerstand zur Flüssigkeit übertragenen Wärmeenergie ET in Auftragung auf der Ordinate. Wie aus dieser graphischen Darstellung deutlich ersichtlich ist, erfolgL die Energieübertragung zur Flüssigkeit wirkungsvoll in einem Temperaturbereich um einen Punkt D herum, bei dem die Oberflächentemperatur TR des Widerstands einige zehn Grade höher als der Siedepunkt Tb der Flüssigkeit ist, während die Energieübertragung weniger wirkungsvoll in einem Bereich um einen Punkt E herum wird, bei dem die Oberflächentemperatur annähernd 100 ⁰C höher als die Siedetemperatur Tb ist, und zwar deshalb, weil die plötzliche bzw. schnelle Bläschenbildung zwischen dem Widerstand und der Flüssigkeit die Wärmeübertragung zwischen diesen behindert.

Zur Verbesserung des Ausstoßwirkungsgrads, des Ansprechens und der Frequenzeigenschaften ist es daher anzustreben, zur Erzielung einer sofortigen bzw. plötzliehen und wirkungsvollen Energieübertragung auf die

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der Oberfläche des Widerstands nahe Flüssigkeit und zum Vermeiden von übertragung an die in anderen Bereichen vorhandene Flüssigkeit die Erwärmungsperiode auf einen durch die Kurve A-B-C-D-E dargestellten Bereich zu

/j verkleinern und die ursprüngliche Temperatur sofort wieder zu erreichen, sobald die Wärmeerzeugung beendet ist.

Aufgrund der vorstehenden Betrachtungen sollte die JQ Wärmeansammlungsschicht ,114 so arbeiten, daß sie eine Wärmediffusion zu der Grundplatte 106 verhindert, wenn die durch den Widerstand 115 erzeugte Wärme zur Erzielung einer wirksamen Wärmeübertragung zu der in dem Erwärmungskammerabschnitt Δ1 enthaltenen Flüssigkeit erforderlich ist, und daß sie eine Wärmediffusion zu der Grundplatte 106 hin verursacht, wenn die Wärme nicht erforderlich ist; unter Berücksichtigung dieser Erfordernisse werden das Material und die Dicke der Schicht bestimmt. Beispiele für Materialien, die zur Ausbildung dieser Warmeansairanlungsschicht 114 brauchbar sind, sind Siliciumoxid, Zirkoniumoxid, Tantaloxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid usw.; diese Materialien können in Form einer Schicht beispielsweise durch Elektronenstrahl-Aufdampfen oder -Aufsprühen abgelagert werden.

Die Schichtdicke wird in geeigneter Weise entsprechend

dem verwendeten Material, dem Material der Grundplatte 106 und des Widerstands 115 usw. so bestimmt, daß die vorstehend genannte Wirkung erzielt wird, und üblicherweise innerhalb eines Bereichs von 0,01 bis 50 μπι, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 30 μπι und am günstigsten innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 10 μπι gewählt.

Die Grundplatte 106 wird zur Zerstreuung eines un-

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j nötigen Teils der von dem Widerstand 115 erzeugten Wärme aus einem wärmeleitfähigen Material wie einem Metall gebildet. Beispiele für zu diesem Zweck verwendbares Metall sind Al, Cu und rostfreier Stahl,

,- wobei von diesen vorzugsweise Aluminium zu wählen ist.

Die Deckplatte 107 und der Versorgungskammer-Deckel 108 können aus nahezu jedem beliebigen Material gebildet sein, solange dieses nicht oder nicht wesentlich bei

j« der Herstellung oder während der Verwendung des Aufzeichnungskopfes thermisch verformt wird und eine leichte Präzisionsbearbeitung erlaubt, um die gewünschte Genauigkeit der Oberflächen zu erzielen und eine glatte bzw. gleichmäßige Flüssigkeitsströmung in dem durch diese

jg Bearbeitung gebildeten Bahnen zu erreichen.

Typische Beispiele für ein derartiges Material sind Keramikstoffe, Glas, Metalle, Kunststoffe usw., von welchen besonders aufgrund der leichten Bearbeitung und des geeigneten Wärmewiderstands, des geeigneten Wärmeausdehnungskoeffizienten und der geeigneten Wärmeleitfähigkeit Glas und Kunststoffe vorzuziehen sind.

Wie schon im Zusammenhang mit Fig. 6 erläutert wurde, wird die Außenfläche um die Düsenöffnungen herum vorzugsweise einer Wasserabstoßungs- bzw. Ölabstoßungs-Behandlung unterzogen, wenn die Flüssigkeit wäßrig bzw. nicht-wäßrig ist; damit wird verhindert, daß diese äußere Oberfläche durch die aus der Düsenöffnung auslaufende Flüssigkeit benetzt wird.

Im folgenden wird ein Beispiel zur Herstellung des in Fig. 11 gezeigten Aufzeichnungskopfs 104 angegeben:

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Eine Al₂O_-Grundplatte 106 mit einer Dicke von 0,6 mm wurde einem Bedampfen mit SiO₂ zur Erzielung einer Wärmeansammlungsschicht mit einer Dicke von 3 μπι, danach einem Bedampfen mit ZrB₂ in einer Dicke von 80 nm als Wärmeerzeugungswiderstand und mit Al in einer Dicke von 500 nm als Elektroden, darauffolgend einem selektiven Photoätzen zur Bildung von sieben Widerständen mit jeweils 400 SL Widerstand und 50 μπι Breite sowie 300 um Länge hinsichtlich der Abmessungen in Anordnung mit einer Teilung von 250 lim, sowie ferner einem Bedampfen mit SiO₂ zu einer Dicke von 1 um als isolierende Schutzschicht 116 unterzogen, wodurch die elektrothermischen Wandler fertiggestellt wurden.

Darauffolgend wurden eine Glas-Deckplatte, an der mittels eines Mikro-Schneiders bzw. -Fräsers Nuten mit 60 lim Breite und 60 um Tiefe in einer Teilung bzw. einem Teilungsabstand von 250 um ausgebildet wurden, und ein Glas-Versorgungskammer-Deckel 108 an die Grundplatte angeklebt, an der die elektrothermischen Wandler auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellt worden waren; an die der vorstehend genannten Klebefläche gegenüberliegende Fläche wurde ein Aluminium-Kühlkörper 112 angeklebt.

Da bei diesem Beispiel die erzielten Düsenöffnungen 105 genügend klein waren, wurde kein weiterer besonderer Schritt zur Bildung einer Düsenöffnung mit gewünschtem Durchmesser wie beispielsweise das Anbringen eines

3" gesonderten Teils am Vorderende der Düsen ausgeführt.

Es ist jedoch möglich, eine Düsenöffnungsplatte mit einer Düsenöffnung bzw. Düsenöffnungen gewünschter Form am vorderen Ende der Düse bzw. der Düsen anzubringen, falls die Düse bzw. die Düsen einen größeren Durchmesser haben,

^ο" eine Verbesserung der Ausstoßeigenschaften erwünscht ist oder eine Änderung der Größe der auszustoßenden Tropf-

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chen erwünscht ist.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 17 . bis 24 der Steuermechanismus zur Verwendung bei der Aufzeichnung mit einer Aufzeichnungsvorrichtung erläutert, die den in Fig. 11 gezeigten Aufzeichnungskopf 104 enthält.

Die Fig. 17 bis 20 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Steuermechanismus, der zur Verwendung im Falle eines gleichzeitigen Steuerns der elektrothermischen Wandler 113-1, 113-2, ..., 113-7 gemäß externen Signalen geeignet ist, wodurch entsprechend diesen Signalen ein gleichzeitiger Tröpfchenausstoß aus den Düsenöffnungen 105-1, 105-2, ..., 105-7 verursacht wird.

Nach Fig.17, die ein Blockschaltbild der ganzen Einrichtung zeigt, werden durch Tastaturbetätigung eines Rechners 122 erzielte Eingabesignale von einer Schnittstellen-Schaltung 123 an einen Datengenerator 124 angelegt, der gewünschte Zeichen aus einem Zeichengenerator 125 wählt und die Datensignale in eine für den Druck geeignete Form angeordnet. Die auf diese Weise angeordneten Daten werden zeitweilig in einer Puffer-Schaltung 126 gespeichert und aufeinanderfolgend an Treiberschaltungen 127 für die Ansteuerung entsprechende Wandler 113-1, 113-2, ..., 113-7 zum Bewirken eines Tröpfchenausstoßes angelegt. Weiterhin ist eine Steuerschaltung 128 zur Zeitsteuerung der Eingabe und Ausgabe bei den anderen Schaltungen und ferner zur Abgabe von Befehlssignalen für die anderen Schaltungen vorgesehen.

Die Fig. 18 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die Funktion der in Fig. 17 gezeigten Puffer-Schaltung zeigt, die Datensignale S102 aufnimmt, welche in dem

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— / b —

j Datengenerator 124 unter Synchronisierung mit in dem Zeichengenerator erzeugten Zeichen-Taktsignalen S1O1 angeordnet bzw. gruppiert sind, und die bei unterschiedlicher Zeitsteuerung Ausgangssignale an die Treiberc schaltungen 127 abgibt. Obgleich diese Eingabe- und Ausgabefunktionen im Falle des in Fig. 17 gezeigten Ausführungsbeispiels durch eine einzige Puffer-Schaltung ausgeführt werden, ist es auch möglich, diese Funktionen mit mehreren Puffer-Schaltungen auszuführen, nämlich

jQ durch sog. Doppelpuffersteuerung, bei der eine Puffer-Schaltung die Eingabefunktion ausführt, während eine zweite Pufferschaltung die Ausgabefunktion ausführt, und bei der nächsten Zeitsteuerung die Funktionen der Puffer-Schaltungen getauscht werden. Bei dieser Doppel-

j/j puffersteuerung ist es auch möglich, einen kontinuierlichen Ausstoß von Tröpfchen herbeizuführen.

Auf diese Weise werden die sieben Wandler 113-1, 113-2, ..., 113-7 gleichzeitig beispielsweise entsprechend einem Zeitsteuerungsdiagramm für Tröpfchenabgabe gemäß der Darstellung in Fig. 19 gesteuert, wodurch mit Hilfe der aus den sieben Düsenöffnungen ausgestoßenen Tröpfchen ein Druck bzw. Ausdruck gemäß der Darstellung in Fig. geschaffen wird. Die Signale S111 bis S117 stellen jeweils die an die sieben Wandler 113-1, 113-2, ..., 113-7 angelegten Signale dar.

Die Fig. 21 bis 24 zeigen ein Ausführungsbeispiel zur Steuerung der elektrothermischen Wandler in Aufeinanderfolge, durch die ein Tröpfchenausstoß aus den Düsenöffnungen in Aufeinanderfolge herbeigeführt wird.

Gemäß Fig. 21, die ein Blockschaltbild der ganzen Einrichtung zeigt, werden externe Eingabesignale S13O über eine Schnittstellen-Schaltung 129 zugeführt und in

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einem Datengenerator 130 in eine für das Drucken geeignete Form umgeordnet bzw. umgruppiert. Im Falle des Drückens für eine jeweilige Zeile gemäß der Darstellung in Fig. 21 werden die Daten für die jeweilige Zeile aus c einem Zeichengenerator 131 ausgelesen und zeitweilig in einer Zeilenpuffer-Schaltung 132 gespeichert. Zugleich mit dem Auslesen der Zeilendaten aus dem Zeichengenerator 131 und der Eingabe derselben in eine Zeilenpuffer-Schaltung 132-2 gibt eine weitere Zeilenpuffer-Schaltung

jQ 132-1 andere Daten an eine Treiber-Schaltung 133 ab.

Zur Abgabe von Signalen für die Wahl der jeweiligen Zeilenpuffer-Schaltung 132, zur Steuerung der Eingabe und Ausgabe bei den anderen Schaltungen und zum Befehlen der Funktionsweise der anderen Schaltungen ist eine Steuerschaltung 134 vorgesehen.

Die Fig. 22 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die Funktion der Zeilenpuffer-Schaltungen 132 und der Treiber-Schaltung 133 zeigt, deren Zeilendaten-Ausgabesignale mittels eines Schaltglieds 135 so gesteuert werden, daß sie aufeinanderfolgend die Wandler 113-1, 113-2, ..., 113-7 betreiben. In der Fig. 22 sind Zeichentaktsignale S141, Eingabesignale S142 an die Zeilenpuffer-Schaltung 132-1, Eingabesignale S143 an die Zeilenpuffer-Schaltung 132-2, Ausgangssignale S144 aus der Zeilenpuffer-Schaltung 132-1 und Ausgangssignale S145 aus der Zeilenpuffer-Schaltung 132—2 gezeigt. Als Ergebnis werden in Aufeinanderfolge aus den sieben Düsenöffnungen Tröpfchen entsprechend einem in Fig. 23 gezeigten Zeitsteuerungsbeispiel ausgestoßen, um ein gedrucktes Zeichen gemäß der Darstellung in Fig. 24 zu erzielen, wobei in Fig. 23 S151 bis S 157 jeweils an die Wandler 113-1, 113-2, ..., 113-7 angelegte Signale darstellen.

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Obgleich die vorstehende Erläuterung auf die Steuerung von Zeichendruck beschränkt ist, kann auch auf gleichartige Weise die Steuerung im Falle der Reproduktion eines Bilds erfolgen. Ferner steht die vorstehende Er-

/J läuterung in Zusammenhang mit der Verwendung eines Aufzeichnungskopfs mit sieben Düsenöffnungen, jedoch ist eine gleichartige Steuerung auch in dem Fall anwendbar, daß ein Vollzeilen-Aufzeichnungskopf mit vielen Düsenöffnungen verwendet wird.

Im folgenden ist ein Beispiel der Aufzeichnung mit

einem Aufzeichnungskopf mit sieben Düsenöffnungen angegeben, der in Fig. 11 gezeigt ist und auf die im vorangehenden erläuterte Weise hergestellt ist.

Der vorangehend beschriebene Aufzeichnungskopf wurde in eine mit einer Flüssigkeitsausstoß-Steuerschaltung ausgestattete Aufzeichnungsvorrichtung eingesetzt und die Aufzeichnung durch Anlegen von Impulsspannungen an die sieben elektrothermischen Wandler entsprechend den Bildsignalen unter Zufuhr des flüssigen Aufzeichnungsmittels bzw. der Flüssigkeit über das Rohr 109 unter einem Druck einer Größe ausgeführt, bei der kein Flüssigkeitsausstoß aus den Düsenöffnungen 105 erfolgt, wenn die Widerstände 115 keine Wärme erzeugen. Auf diese Weise konnte ein klares Bild unter den in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Bedingungen erzielt werden:

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- 79	Steuerspannung	1	20	V
Tabelle	Impulsbreite	100	με
Frequenz	1	kHz
Aufzeichnungsempfangs
material	Ban}	epos

28Λ3064

Auf zeichnungsf lüssig-·- keit

(Seven Star A 2 8,5 kg ;
Hokuetsu Paper)

Wasser 68 g

Äthylenglykol 30 g Direktechtschwarz 2 g (Sumitomo Chemical
Ind.)

Als weiteres Beispiel wurde eine Aufzeichnung mit einer gleichartigen Vorrichtung durch Anlegen kontinuierlich wiederholter Impulsspannungen von 20 kHz an die sieben elektrothermichen Wandler unter Zufuhr des flüssigen Aufzeichnungsmittels bzw. der Flüssigkeit zu dem Aufzeichnungskopf 104 unter einem Druck ausgeführt, der ein Überfließen der Flüssigkeit aus der Drosselöffnung 105 auch dann bewirkt, wenn der Widerstand 115 keine Wärme erzeugt. Auf diese Weise konnte festgestellt werden, das Tröpfchen in einer der angelegten Frequenz entsprechenden Anzahl gleichförmig bzw. stetig mit gleichförmigem Durchmesser ausgestoßen werden konnten.

Aus den vorstehenden Beispielen bestätigt sich, daß der Aufzeichnungskopf, der einen Hauptteil der Aufzeichnungsvorrichtung bildet, wirkungsvoll zur Erzeugung eines kontinuierlichen Ausstoßes von Tröpfchen mit hoher Frequenz anwendbar ist

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Weitere Ausführungsbeispiele der Aufzeichnungsvorrichtung

Beispiel A

Die Fig. 25 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsvorrichtung, bei dem eine Düse 137 an ihrem Vorderende in Berührung mit einem Wärmeerzeugungsbereich eines elektrothermischen Wandlers

jQ 138 angeordnet ist und an ihrem entgegengesetzten Ende an eine Pumpe 139 für die Zufuhr eines flüssigen Aufzeichnungsmittels zur Düse 137 angeschlossen ist. 140 ist ein Rohr für die Zufuhr des flüssigen Aufzeichnungsmittels bzw. der Flüssigkeit aus einem (nicht gezeigten) Behälter zu der Pumpe 139. Der elektrothermische Wandler 138 ist entlang der Achse der Düse 137 mit sechs unabhängigen Wärmeerzeugungs-Widerständen versehen (die in der Zeichnung nicht sichtbar sind , da sie unterhalb der Düse 137 angebracht sind), um auf diese Weise die Stelle der Zufuhr von Wärmeenergie zu verändern, wobei die Widerstände mit Wählelektroden 141 (A1, A2, A3, A4, A5 und A6) und einer gemeinsamen Elektrode 142 versehen sind. 143 ist eine Trommel, die ein daran angebrachtes Aufzeichnungsempfangsmaterial in Umlauf versetzt und deren Umlaufgeschwindigkeit in geeigneter Weise mit der Tastgeschwindigkeit bzw. Ablenkgeschwindigkeit der Düse 137 synchronisierbar ist.

Eine Aufzeichnung erfolgte mit der vorstehend erläuterten Vorrichtung unter Verwendung von Schwarz 16-1000 (A.B. Dick) als flüssiges Aufzeichnungsmittel bzw. als Aufzeichnungs-Flüssigkeit und unter den in der folgenden Tabelle 2 angegebenen Bedingungen. Ferner gibt die folgende Tabelle 3 den Punktdurchmesser an, der bei dieser Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsempfangs-

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material durch Betätigung eines jeweiligen der Widerstände in dem elektrothermischen Wandler 138 erzielt wurde. Diese Ergebnisse zeigen, daß der auf dem Aufzeichnungsempfangsmaterial erzielte Punktdurchmesser der Flüssigkeit durch Änderung der Stelle der Zufuhr von Wärmeenergie zu der Düse 137 veränderbar ist.

Eine Bildaufzeichnung, die in der Weise ausgeführt ist, daß einer der sechs Wärmeei..eugungs-Widerstände entsprechend dem Eingangspegel von Aufzeichnungsinformationssignalen betätigt wird, ergibt daher ein klares Bild mit hervorragender Qualität und hoher Gradation.

Tabelle

Düsenöffnungsdurchmesser	100 um
Düsenabtaststeigung	100 um
Trommelumfangsgeschwindig
keit	10 cm/s
Signale an Widerstände	Impulse mit
	15 V, 200 /is
Trommel-Düsen-Abstand	2 cm
Aufzeichnungsempfangsmaterial	gewöhnliches Papier
Tabelle 3

Widerstand A1 A2 A3 A4 A5 A6 Punktdurchmesser (um) 200+10 180+12 160+12 140+12 120+10 100+10

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Beispiel B

Die Fig. 26 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsvorrichtung, das gleichfalls ein Klarbilddrucken ergibt? bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Aufzeichnungskopf 144 aus einer Düse 146 mit einer Düsenöffnung für den Ausstoß des flüssigen Aufzeichnungsmittels bzw. der Aufzeichnungs-Flüssigkeit und einem elektrothermischen Wandler 145 zusammengesetzt, welcher einen Teil der Düse 146 umgibt. Der Aufzeichnungskopf 144 ist über eine Rohrverbindung 147 an eine Pumpe 148 für die Zufuhr der Aufzeichnungs-Flüssigkeit zu der Düse 146 angeschlossen, wobei die Flüssigkeit der Pumpe 148 gemäß der Darstellung durch den Pfeil in der Zeichnung zugeführt wird.

Ferner sind eine Ladeelektrode 149 für das Aufladen der nach Ausstoß aus der Düsenöffnung gebildeten Tröpfchen entsprechend den Aufzeichnungsinformationssignalen, Ablenkelektroden 15Oa und 150b für das Ablenken der Flugrichtung der auf diese Weise geladenen Tröpfchen, eine Abflußrinne 151 für die Rückgewinnung von für die Aufzeichnung nicht erforderlichen Tröpfchen und ein Aufzeichnungsempfangsmaterial 152 gezeigt.

Mit der vorstehend erläuterten Vorrichtung wurde eine Aufzeichnung mit Casio C.J.P.-Tinte (Casio Co.) und unter den nachstehend in der Tabelle 4 angegebenen Bedingungen ausgeführt.

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- 83 Tabelle 4

28Λ306Α

Düs enö ffnungs durchme s s er Signale an Wandler 107

Ladeelektrodenspannung Spannung zwischen Ablenkelektroden Düsen-Ladeelektroden-Abstand

50 μπι Konstantimpulse mit 15 V, 200 μβ, 2 kHz

0 - 200 V

1 kV 4 mm

Beispiel C

Die Fig. 27 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsvorrichtung, bei dem ein mittels eines Laseroszillators 153 erzeugter Laserstrahl in einen akusto-optischen Modulator 154 geleitet und in diesem entsprechend den Eingabe-Informationssignalen moduliert wird. Der auf diese Weise modulierte Laserstrahl wird mittels eines Spiegels 155 umgelenkt und zu einem Strahlendehner 156 zur Steigerung des Strahlenbündel-Durchmessers unter Beibehaltung des Parallelstrahlenzustands geführt. Das Strahlenbündel bzw. der Strahl mit dem auf diese Weise vergrößerten Durchmesser wird dann einem Polygonalspiegel 157 zugeführt, der zur Drehung mit konstanter Drehzahl an der Achse eines Hysterese-Synchronmotors 158 befestigt ist. Der vom Polygonalspiegel her gewonnene horizontal abtastende Strahl wird mittels einer f-0-Linse 159 und über einen Spiegel 160 an einer bestimmten Stelle an jeweiligen Düsen 162 fokussiert, die am Vorderende eines Mehrfachdüsenöffnungs-Aufzeichnungskopfes 161 aufgereiht sind. Dieser fokussierte Laserstrahl liefert

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thermische Energie an dxe in dem Erwärmungskammerabschnitt einer jeweiligen Düse enthaltene Aufzeichnungs-Flüssigkeit, wodurch zur Erzielung einer Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsempfangsmaterial 163 der Ausstoß von c Tröpfchen der Flüssigkeit aus den Düsenöffnungen herbeigeführt wird. Jeder der Düsen in dem Aufzeichnungskopf 161 wird von einem Rohr 164 die Flüssigkeit zugeführt. In dem Aufzeichnungskopf 161 ist die Länge der Düsen 20 cm, die Anzahl der Düsen 4 je mm und der Durchmesser jQ der Düsenöffnungen ungefähr 40 μπι. Die angewandten Aufzeichnungsbedingungen sind in der folgenden Tabelle 5 angegeben, während die Herstellung des flüssigen Aufzeichnungsmittels bzw. der Aufzeichnungs-Flüssigkeit nachstehend angegeben ist.

Tabelle 5

Laser YAG-Laser, 40 W

Laser-Abtastgeschwindig-

keit 25 Zeilen/s

Aufzeichnungsempfangsmaterial Gew. Papier; 10 cm/s

Herstellung der Aufzeichnungs-i-Flüssigkeit:

1. Gew.-Teil eines alkohollöslichen Nigrosin-Farbstoffs (spritlösliches Schwarz SB; Orient Chemical) wird in 4 Gew.-Teilen Äthylenglykol gelöst, wonach 60 Gew.-Teile der auf diese Weise erhaltenen Lösung unter Umrühren in 94 Gew.-Teile Wasser geschüttet werden, das 0,1 Gew.-% Dioxin (Handelsbezeichnung) enthält. Die sich ergebende Lösung wird zweifach über ein "MüLipore"-Filter mit einem durchschnittlichen Porenöffnungsdurchmesser von 10 μπι gefiltert, um ein wäßriges Aufzeichnungsmittel zu erhalten.
35

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Beispiel D

Bei diesem Beispiel erfolgt die Bildaufzeichnung mit einem Vielfachdüsenöffnungs-Aufzeichnungskopf 165, der schematisch in perspektivischer Teilansicht in Fig. 28 gezeigt ist, in der der Aufzeichnungskopf 165 eine Anzahl von Düsen 166 mit jeweils einer Düsenöffnung für den Ausstoß der Aufzeichnungs-Flüssigkeit aufweist, wobei die Düsen 166 durch Tragelemente 167, 168, 169 und 170 zur Bildung einer Düsenreihe 171 in Parallelzustand gehalten sind und an eine gemeinsame Flüssigkeits-Versorgungskammer 172 angeschlossen sind, der die Flüssigkeit über ein Rohr 173 gemäß der Darstellung durch den pfeil in der Zeichnung zugeführt wird.

Gemäß der Fig. 29, die einen Teilquerschnitt entlang der strichpunktierten Linie X"-Y" in Fig. 28 zeigt, ist eine jeweilige Düse 166 an ihrer Oberfläche mit einem unabhängigen elektrothermischen Wandler 174 versehen, der aus einem an der Oberfläche der Düse 166 angebrachten Wärmeerzeugungselement 175, an den beiden Enden des Wärmeerzeugungselements 175 angebrachten Elektroden 176 und 177, einer Zuleitungselektrode 178, die allen Düsen gemeinsam ist und mit der Elektrode 176 verbunden ist, einer mit der Elektrode 177 verbundenen Wahlzuleitungselektrode 179 und einer Oxidationsschutzschicht 180 gebildet ist.

Ferner sind Isolierblätter 181 und 182 sowie Gummxkissen 183, 186, 187 und 188 zum Verhindern eines mechanischen Zerbrechens der Düsen gezeigt.

Nach Empfang der der aufzuzeichnenden Information entsprechenden Signale entwickelt das Wärmeerzeugungselement 175 des elektrothermischen Wandlers 174 Wärme,

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die eine Zustandsänderung in der in dem Erwärmungskammerabschnitt der Düsen 166 enthaltenen Aufzeichnungs-Flüssigkeit verursacht, wodurch zur Ablagerung an einem Aufzeichnungsempfangsmaterial 191 ein Ausstoß von Tröpfchen der Flüssigkeit aus den Düsenöffnungen der Düsen 166 erfolgt.

Die Vorrichtung nach diesem Beispiel ergab unter den in der folgenden Tabelle 6 angegebenen Bedingungen ein IQ außerordentlich klares Bild mit zufriedenstellender Qualität bei einem durchschnittlichen Punktdurchmesser von ungefähr 60 μΐη.

Tabelle 6

Düsenöffnungsdurchmesser 50 μΐη Teilung der Düsen 4/mm

Geschwindigkeit des Aufzeichnungsempfangsmaterials 50 cm/s

Signale an Wandler Impulse mit

15 V, 200^s

Düsen-Material-Abstand 2 cm

Aufzeichnungsempfangsmaterial Gewöhnliches Papier Aufzeichnungs-Flüssigkeit Casio C.J.P--Tinte

Aufzeichnungsbilder mit hervorragender Qualität auf gewöhnlichem Papier können ferner mit flüssigen Aufzeichnungsmitteln bzw. Aufzeichnungs-Flüssigkeiten gemäß folgenden Zusammensetzungen No. 5 bis No. 9 erzielt werden:

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No. 5	Diäthylenglykol	Gew.-%
Calcovd-Schwarz SR (American	Dioxin (Warenzeichen)
Cyanamid)	Wasser	40
No. 6	7,0
0,1
88,9
Gew.-%

N-methy1-2-pyrrolidon,enthaltend 20 Gew.-% eines alkohollöslichen

Nigrosinfarbstoffs 9

Polyäthylenglykol 16

Wasser 75

No. 7 Gew.-%

Kayaku-Direkt blau BB	4
(Nippon Koyaku)	1
Polyoxyäthylenmonopalmitat	8,0
PoIy äthylengIyko1	0,1
Dioxin (Warenzeichen)	86,9
Wasser	Gew.-%
No. 8

Kayaset-Rot 026 (Nippon Kayaku) 5

Polyoxyäthylenmonopolmitat 1

Polyäthylenglykol 5

Wasser 89

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No. 9	Gew.-%
C.I. Direkt-Schwarz 40
(Sumitomo Chemical)	2
Polyvinylalkohol	1
Isopropylalkohol	3
Wasser	94

Aufzeichnungsmittel

Bei dem flüssigen Aufzeichnungsmittel bzw. der Aufzeichnungs-Flüssigkeit für das Aufzeichnungsverfahren sind zusätzlich zur chemischen und physikalischen Beständigkeit, die bei für gewöhnliche Aufzeichnungsverfahren verwendeten Aufzeichnungs-Flüssigkeiten erforderlich sind, weitere Eigenschaften notwendig, wie ausreichende Ansprechfähigkeit, ausreichende Wiedergabetreue, ausreichende Faserbildungsfähigkeit, Entfall einer Verfestigung in der Düse, Fließfähigkeit in der Düse mit einer der Aufzeichnungsgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit, schnelle Fixierung bzw. Festlegung an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial, ausreichende Aufzeichnungsdichte, ausreichende Topfzeit usw.

Bei dem Aufzeichnungsverfahren bzw. der Aufzeichnungsvorrichtung kann irgendeine beliebige Aufzeichnungs-Flüssigkeit verwendet wei len, solange die vorstehend angeführten Erfordernisse erfüllt sind, wobei zu diesem Zweck die meisten der herkömmlicherweise bei dem mit dem Aufzeichnungsverfahren in Beziehung stehenden Gebiet der Aufzeichnung verwendeten Aufzeichnungs-Flüssigkeiten wirkungsvoll verwendbar sind.

Eine derartige Aufzeichnungs-Flüssigkeit wird aus einer Trägerflüssigkeit, einem Aufzeichnungsmaterial zur Bildung des aufgezeichneten Bilds und zusätzlichen

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Stoffen zusammengesetzt, die unter Umständen zur Erzielung gewünschter Eigenschaften hinzugefügt werden; die Aufzeichnungs-Flüssigkeiten können in die Kategorien wäßrige, nicht-wäßrige, lösliche, elektroleitfähige und isolierende Flüssigkeiten unterteilt werden.

Die Trägerflüssigkeiten werden in wäßrige Lösungsmittel und nicht-wäßrige Lösungsmittel unterteilt.

Die meisten normalerweise bekannten nicht-wäßrigen Lösungsmittel sind zweckdienlich bei dem Aufzeichnungsverfahren verwendbar. Beispiele für solche nicht-wäßrige Lösungsmittel sind: Alkylalkohole mit 1 bis 10 C-Atomen wie Methylalkohol, Äthylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, s-Butylalkohol, t-Butylalkohol, Isobuty!alkohol, Amylalkohol, Hexylalkohol, Heptylalkohol, Octylalkohol, Nonylalkohol, Decylalkohol usw., Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Octan, Cyclopentan, Benzol, Toluol, Xylol usw., halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlormethan, Trichloräthylen, Tetrachloräthan, Dichlorbenzol usw., Äther wie Äthyläther, Butyläther, Äthylenglykoldiäthyläther, Äthylenglykolmonöäthylather usw.j Ketone wie Aceton, Methyläthylketon, Methylpropylketon, Methylamylketon, Cyclohexanon usw.; Ester wie Äthylformiat, Methylacetat, Propylacetat, Phenylacetat, Athylenglykolmdnoathylcftheracetat usw.; Alkohole wie Diacetonalkohol usw. und hochsiedende Kohlenwasserstoffe.

Die vorstehend angeführten Trägerflüssigkeiten werden in geeigneter Weise im Hinblick auf die Affinität mit dem Aufzeichnungsmaterial und anderen anzuwendenden Zusatzstoffen sowie zum Erfüllen der vorangehend genannten Erfordernisse gewählt, wobei die Trägerflüssigkeiten auch als ein Gemisch aus zwei oder mehreren Lösungsmitteln oder

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ein Gemisch mit Wasser verwendet werden können, wenn es notwendig ist und innerhalb einer Grenze liegt, die das Erzielen eines erwünschten Aufzeichnungsmittels erlaubt.

Von den vorangehend angeführten Trägerflüssigkeiten

sind im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit, die Erhältlichkeit und die einfache Herstellung Wasser- und Wasseralkohol-Gemische vorzuziehen.

Das Aufzeichnungsmaterial ist in bezug auf die

vorstehend angeführte Trägerflüssigkeit und die Zusatzstoffe so zu wählen, daß eine Ablagerung oder ein Ausflocken in den Düsen und dem Behälter und -ein Verstopfen von Rohren und Düsenöffnungen nach langer Stillstandszeit verhindert sind. Bei dem Aufzeichnungsverfahren werden daher vorzugsweise in der Trägerflüssigkeit lösliche Aufzeichnungsmaterialien verwendet, jedoch sind auch in der Trägerflüssigkeit nicht oder schwerlösliche Materialien verwendbar, solange die Größe von dispergierten Teilchen genügend klein ist.

Das bei dem Aufzeichnungsverfahren zu verwendende Aufzeichnungsmaterial wird in geeigneter Weise entsprechend dem Aufzeichnungsempfangsmaterial und anderen bei der Aufzeichung angewandten Aufzeichnungsbedingungen gewählt, wobei für diesen Zweck unterschiedliche herkömmlich bekannte Farbstoffe und Pigmente wirkungsvoll anwendbar sind.

Die wirkungsvoll bei dem Aufzeichnungsverfahren verwendbaren Farbstoffe sind diejenigen, die die vorangehend genannten Anforderungen für das fertiggestellte Aufzeichnungsmittel erfüllen können; zu diesen Farbstoffen zählen:

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j wasserlösliche Farbstoffe wie Direktfarbstoffe, basische Farbstoffe, saure Farbstoffe, löslich gemachte Küpenfarbstoffe, saure Beizenfarbstoffe und Beizenfarbstoffe/

wasserunlösliche Farbstoffe wie Schwefelfarbstoffe, Küpenfarbstoffe, spritlösliche Farbstoffe, öllösliche Farbstoffe und Dispersionsfarbstoffejund andere Farbstoffe wie Styrolfarbstoffe, Naphtholfarbstoffe, Reaktivfarbstoffe, Chromfarbstoffe, 1:2-Komplexfarbstoffe, 1:1-Komplexfarbstoffe, unlösliche Azofarbstoffe, kationi-JQ sehe Farbstoffe usw.

Bevorzugte Beispiele für solche Farbstoffe sind Resolin-Brilliantblau PRL, Resolin-Gelb PGG, Resolin-Rosa PRR, Resolin-Grün PB (Farbenfabriken Bayer AG); Sumikaron-Blau S-BG, Sumikaron-Rot E-EBL, Sumikaron-Gelb E-4GL, Sumikaron-Brilliantblau S-BL (Sumitomo Chemical Co., Ltd.); Dianix-Gelb HG-SE, Dianix-Rot BN-SE (Mitsubishi Chemical Industries Limited); Kayalon-Polyester-Hellflavin 4GL, Kayalon-Polyesterblau 3R-SF, Kayalon-Polyestergelb YL-SE, Kayaset-Türkisblau 776, Kayaset-Gelb 902, Kayaset-Rot 026, Procion-Rot H-2B, Procion-Blau H-3R (Nippon Kayaku); Levafix-Goldgelb P-R, Levafix-Brilliantrot P-B, Levafix-Brilliantorange P-GR (Farbenfabriken Bayer AG); Suraifix-Gelb GRS, Sumifix-Rot B, Sumifix-Brilliantrot BS, Sumifix-Brilliantblau RB, Direktschwarz 40 (Sumitomo Chemical); Diamira-Braun 3G, Diamira-Gelb G, Diamira-Blau 3R, Diamira-Brilliantblau B, Diamira-Brilliantrot BB (Mitsubishi Chemical Industries); Remazol-Rot B, Remazol-Blau 3R, Remazol-Gelb GNL, Remazol-Brilliantgrün 6B (Farbwerke Hoechst AG); Cibacron-Brilliantgelb, Cibacron-Brilliantrot 4GE (Ciba Geigy); Indigo, Direkttiefschwarz E-Ex, Diaminschwarz BH, Kongorot, Sirius-Schwarz, Orange II, Amidschwarz 1OB, Orange RO, Metanilgelb, Viktoriascharlach, Nigrosin, Diamantschwarz PBB (I.G. Farbenindustrie AG); Diacid-Blau

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j 3G, Diacid-Echtgrün GW, Diacid-Milling-Marineblau R, Indanthren (Mitsubishi Chemical Industries); Zapon-Farbstoff (BASF); Olesol-Farbstoffe (CIBA); Lanasyn-Farbstoffe (Mitsubishi Chemical Industries); Diacryl-Orange

g RL-E, Diacryl-Brilliantblau 2B-E, Diacryl-Türkisblau BG-E (Mitsubishi Chemical Industries) usw.

Diese Farbstoffe werden in Form einer Lösung oder Dispersion in einer Trägerflüssigkeit verwendet, die jQ entsprechend dem Anwendungszweck geeignet gewählt ist.

Zu den bei den Aufzeichnungsverfahren wirkungsvoll anwendbaren Pigmenten zählen unterschiedliche anorganische und organische Pigmente, wobei im Falle der Ver-Wendung von Infrarotlicht als Wärmeenergiequelle diejenigen mit gesteigerter Infrarotabsorptionsfähigkeit vorzuziehen sind. Zu Beispielen für solche anorganischen Pigmente zählen: Cadmiumsulfid, Schwefel, Selen, Zinksulfid, Cadmiumsulfoselenid, Chromgelb, Zinkchromat, Molybdatrot, Guignetgrün, Titandioxid, Zinkoxid, rotes Eisenoxid, grünes Chromoxid, Mennige, Cobaltoxid, Bariumtitanat, Titangelb, schwarzes Eisenoxid, Berliner BlaUr Bleiglätte, Cadmiumrot, Silbersulfid, Bleisulfid, Bariumsulfat, Ultramarin, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Bleiweiß, Cobaltviolett, Cobaltblau, Smaragdgrün, Carbon-Black usw.

Organische Pigmente werden zumeist als organische Farbstoffe eingestuft und haben daher eine Überschneidung 3ü mit organischen Farbstoffen, jedoch sind vorzugsweise gewählte Beispiele für derartige bei dem Aufzeichnungsverfahren wirkungsvoll anwendbare organische Pigmente die folgenden:

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_₉₃- 2343064

a) unlösliche Azopigmente (Naphthole):

Brilliantkarmin BS, Lackkarmin FB, Brilliantechtscharlach, Lackrot,. 4R, Pararot, Permanentrot R, Echtrot FGR, Lackbordeaux 5B, Zinnoberrot Nr. 1, Zinnoberrot Nr. 2, Toluidinrotbraun; Vermillion

b) Unlösliche Azo-Pigmente (Anilide): Diazo-Gelb, Echtgelb.G, Echtgelb 100, Diazo-

Orange, Vulcan-Orange, Pyrazolon-Rot; 10

c) Lösliche Azo-Pigmente:

Lackorange/ Brilliantkarmin 3B, Brilliantkarmin 6B, Brilliantscharlach G_f Lackrot C, Lackrot D, Lackrot R, Watchung-Rot, Lackbordeaux 1OB, Bon Rotbraun L, Bon Rotbraun M;

d) Phthalocyanin-Pigmente:
Phthalocyaninblau, Echtazurblau, Phthalocyanin-

grün;
20

e) Farblackpigmente:

Gelblack, Eosinlack, Rosa-Lack, Violettlack, .Blaulack, Grünlack, Sepialack;

f) Beizenfarbstoff:

Alizarin-Farblack, Krappkarmin;

g) Küpenfarbstoffe:

Indanthren, Echtblau-Farblack (GGS); h) Basisches Farblacke:

Rhodamin-Farblack, Malachitgrün-Farblack; 35

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χ) Saure Farblacke:

Echtazurblau, Chinolin-Gelblack, Chinacridon-Pigmente, Dioxazin-Pigmente.

Das Verhältnis der vorangehend genannten Trägerflüssigkeit zu dem zu verwendenden Aufzeichnungsmaterial bei dem Aufzeichnungsverfahren wird unter Berücksichtigung einer eventuellen Düsenverstopfung, eines eventuellen Eintrocknens der Aufzeichnungsflüssigkeit in dfer Düse, eines Verschmierens an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial, der Trocknungsgeschwindigkeit an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial usw. festgelegt; das Verhältnis wird gewöhnlich in bezug auf 100 Gew.-Teile der Trägerflüssigkeit in einem Bereich von 1 bis 50 Gew.-Teilen des Aufzeichnungsmaterials, vorzugsweise in einem Bereich von 3 bis 30 Gew.-Teilen des Aufzeichnungsmaterials und am günstigsten in einem

4 *

Bereich von 5 bis 10 Gew.-Teilen des Aufzeichnungsmaterials gewählt.

Falls die Aufzeichnungs-Flüssigkeit eine Dispersion ist, bei welcher Teilchen des Aufzeichnungsmaterials in der Trägerflüssigkeit dispergiert sind, wird die Teilchengröße dieses dispergierten Aufzeichnungsmaterials in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Art des Aufzeichnungsmaterials, der Aufzeichnungsbedingungen, des Innendurchmessers der Düse, des Durchmessers der Düsenöffnung, der Art des Bildempfangsmaterials usw. bestimmt. Übermäßig große Teilchen sind jedoch nicht erwünscht, da sie eine Absetzung des Aufzeichnungsmaterials während der Speicherung ergeben könnten, die zu ungleichmäßiger Konzentration, Düsenverstopfung oder ungleichmäßiger Dichte bei dem aufgezeichneten Bild führt.

Zur Vermeidung derartiger Schwierigkeiten wird die Teilchengröße des Aufzeichnungsmaterials in einem bei

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dem Aufzeichnungsverfahren anzuwendenden dispergiertem Aufzeichnungsmittel gewöhnlich innerhalb eines Bereichs von 0,0001 bis 30 μπι, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,0001 bis 20 μπι und am günstigsten innerhalb eines Bereichs von 0,0001 bis 8 um gewählt. Darüber hinaus sollte das Ausmaß der Teilchengrößenverteilung eines derartigen dispergierten Aufzeichnungsmaterials so schmal wie möglich sein; das Ausmaß wird gewöhnlich innerhalb eines Bereichs von D + 3 μπι und vorzugsweise innerhalb eines Bereichs,von D + 1,5 ρ gewählt, wobei D die Durchschnittsteilchengröße bezeichnet.

Die Aufzeichnungs-Flüssigkeit zur Verwendung bei dem Aufzeichnungsverfahren wird im wesentlichen aus der Trägerflüssigkeit und den Aufzeichnungsmaterialien gemäß der vorstehenden Erläuterung gebildet/ sie kann jedoch weiterhin andere Zusatzstoffe zum Herbeiführen oder Verbessern der vorstehend genannten, für die Aufzeichnung erforderlichen Eigenschaften enthalten.

Zu derartigen Zusatzstoffen zählen Viskositäts-Reguliermittel, Oberflächenspannungs-Reguliermittel, pH-Reguliermittel, Widerstands-Reguliermittel, Netzmittel, Infrarotabsorptions-Wärmeerzeugungs-Mittel usw.

Derartige Viskositäts-Reguliermittel und Oberflächenspannungs-Reguliermittel werden prinzipiell dafür zugesetzt, daß eine Fließfähigkeit in der Düse mit einer ausreichend der Aufzeichnungsgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit erzielt wird, daß das Abtropfen der Aufzeichnungs-Flüssigkeit von der Düsenöffnung der Düse zur äußeren Oberfläche der Düse verhindert wird und daß ein Fließen (Punktausbreitung) an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial verhindert wird.

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Zu diesem Zweck ist irgendein beliebiges bekanntes Viskositäts-Reguliermittel oder Oberflächenspannungs-Reguliermittel verwendbar, solange es keine unerwünschte Einwirkung auf die Trägerflüssigkeit und das Aufzeichnungsmaterial ergibt.

Beispiele für derartige Viskositäts-Reguliermittel sind: Polyvinylalkohol, Hydroxypropylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, Methylcellulose, wasserlösliche Acrylharze, Polyvinylpyrrolidon, Gummi arabicum, Stärke usw.

Zu wirkungsvoll bei der Aufzeichnungsvorrichtung anwendbaren Oberflächenspannungs-Reguliermitteln zählen:

anionische, kationische und nichtionische oberflächenaktive Mittel wie Polyäthylenglykoläthersulfat, Estersalz,usw. als anionische Verbindung, Poly-2-vinylpyridin-Derivate, Poly-4-vinylpyridin-Derivate usw. als kationische Verbindung und Polyoxyäthylenalkylather, Polyoxyäthylenalkylphenylather, Polyoxyäthylenalky!ester, Polyoxyäthylensorbitanalkylester, Polyoxyäthylenalkylamine usw. als nichtionische Verbindung. Zusätzlich zu den vorangehend genannten Oberflächen-Wirkmitteln können wirkungsvoll auch andere Stoffe verwendet werden, wie Aminoalkohole und Aminoäther wie Diäthanolamin, Propanolamin, Morpholin usw., basische Verbindungen wie Ammoniumhydroxid, Natriumhydroxid usw. und substituierte Pyrrolidone wie N-Methyl-2-pyrrolidon usw.

Diese Oberflächenspannungs-Reguliermittel können auch als Mischung zwischen zwei oder mehreren Komponenten in der Weise verwendet werden, daß die gewünschte Oberflächenspannung in dem fertigen Aufzeichnungsmittel erzielt wird und daß die Mischung innerhalb von Grenzen

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insofern liegt, als keine unerwünschte Beeinträchtigung untereinander oder Beeinträchtigung anderer Bestandteile erfolgt.

Die Menge des Oberflächen-Reguliermittels wird in geeigneter Weise entsprechend seiner Art, der Art der anderen Bestandteile und den gewünschten Aufzeichnungseigenschaften bestimmt; die Menge wird in bezug auf einen Gewichtsteil des Aufzeichnungsmittels üblicherweise in einen Bereich von 0,0001 bis 0,1 Gewichtsteilen und vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,001 bis 0,01 Gewichtsteilen gewählt.

Das pH-Reguliermittel wird in einer geeigneten Menge zur Erzielung eines vorbestimmten pH-Werts beigegeben, um dadurch die chemische Beständigkeit des fertigen Aufzeichnungsmittels zu verbessern und damit Änderungen der physikalischen Eigenschaften zu vermeiden und Ablagerungen oder das Ausflocken bzw. Gerinnen des Auf-Zeichnungsmaterials oder anderer Komponenten während einer längeren Speicherzeit zu verhindern.

Als zur Verwendung bei dem Aufzeichnungsverfahren verwendbare pH-Reguliermittel können nahezu alle beliebigen Stoffe verwendet werden, die das Erzielen eines gewünschten pH-Werts ermöglichen, ohne daß sich unerwünschte Wirkungen auf die fertige Aufzeichnungs-Flüssigkeit ergeben.

Beispiele für derartige pH-Reguliermittel sind: niedere Alkanolamine, einwertige Hydroxide wie Alkalimetallhydroxide, Ammoniumhydroxide usw.

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Derartige pH-Reguliermittel werden in einer Menge zugeführt, die zum Bilden eines gewünschten pH-Werts in dem fertigen Aufzeichnungsmittel bzw. in der fertigen Aufzeichnungs-Flüssigkeit notwendig sind.

Im Falle der Aufzeichnung durch Laden der Tröpfchen der Aufzeichnungs-Flüssigkeit ist ihr Widerstand bzw. spezifischer Widerstand ein wesentlicher Faktor zur Festlegung der Ladeeigenschaften. Damit die Tröpfchen zur Erzielung einer zufriedenstellenden Aufzeichnung aufgeladen werden können, muß die Aufzeichnungs-Flüssig-

— *3 11 keit einen gewöhnlich im Bereich von 10 bis 10 Sl cm liegenden spezifischen Widerstand haben.

Beispiele für Widerstands-Reguliermittel, die zur Erzielung des spezifischen Widerstands gemäß der vorstehenden Erläuterung der AufZeichnungs-Flüssigkeit in einer geeigneten Menge zugegeben werden, sind: anorganische Salze wie Ammoniumchlorid, Natriumchlorid, Kaliumchlorid usw., wasserlösliche Amine wie Triäthanolamin.usw. und quaternäre Ammoniumsalze.

Im Falle einer Aufzeichnung, bei der die Tröpfchen nicht geladen werden, braucht der spezifische Widerstand des Aufzeichnungsmittels bzw. der Aufzeichnungs-Flüssigkeit nicht gesteuert zu werden.

Als zur Verwendung bei dem Aufzeichnungsverfahren geeignete Netzmittel können unterschiedliche Stoffe verwendet werden, die in dem mit dem Aufzeichnungsverfahren verwandten technischen Gebiet bekannt sind, und von welchen diejenigen vorzuziehen sind, die thermisch stabil sind. Beispiele für derartige Netzmittel sind: Polyalkylenglykole, wie Polyäthylenglykol, Polypropylenglykol usw.; Alkylenglykole mit 2 bis 6 C-Atomen wie Äthylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol/ HexylenglykQ]^_öusVw ,niedere Alkyläther von

j Diäthylenglykol wie fithylenglykolmethyläther, Diäthylenglykolmethyläther, Diäthylenglykoläthyläther usw., Glycerin; niedere Alkoxytriglykole wie Methoxytriglykol, Äthoxytriglykol usw.; N-Vinyl-2-pyrrolidon-Oligomere

c usw.

Derartige Netzmittel werden in einer Menge zugefügt, die für die Erzielung der erwünschten Eigenschaften des Aufzeichnungsmittels erforderlich ist, wobei die

IQ Netzmittel in bezug auf das Gesamtgewicht des Aufzeichnungsmittels bzw. der Aufzeichnungs-Flüssigkeit gewöhnlich innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 8 Gew.-% und am günstigsten innerhalb eines Bereichs von 0,2 bis

jg Gew.-% hinzugefügt werden.

Die vorstehend genannten Netzmittel können zusätzlich zu ihrer Einzelverwendung auch als Gemisch von zwei oder mehr Komponenten verwendet werden, solange sie einander nicht in unerwünschter Weise beeinträchtigen.

Zusätzlich zu den vorangehend genannten Zusatzstoffen kann die Aufzeichnungs-Flüssigkeit bei dem Aufzeichnungsverfahren weiterhin harzartige Polymere wie Alkydharz, Acrylharz, Acrylamidhiarz, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon usw. enthalten, um die Filmbildungseigenschaft und die Aufschichtungsstärke des AufZeichnungsmittels'bei seiner Ablagerung an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial zu verbessern.

Im Falle der Verwendung von Laserenergie und insbesondere von Infrarot-rLaserenergie ist es erstrebenswert, zur Verbesserung der Wirkung der Laserenergie der Aufzeichnungs-Flüssigkeit ein Infrarotabsorptions-Wärmeerzeugungsmaterial hinzuzufügen. Derartige Infrarotabsorptionsstoffe zählen meistens zu der Familie

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der vorstehend genannten Aufzeichnungsmaterialien und sind vorzugsweise Farbstoffe oder Pigmente, die eine starke Infrarotabsorption <, Beispiele für solche Farbstoffe sind: wasserlösliche Nigrosin-Farbstoffe,

s denaturierte wasserlösliche Nigrosin-Farbstoffe, alkohollösliche Nigrosin-Farbstoffe, die wasserlöslich gemacht werden können usw./ Beispiele für solche Pigmente sind: anorganische Pigmente wie Carbon-Black,(Ruß) Ultramarinblau, Cadmiumgelb, rotes Eisenoxid, ChromjQ gelb usw. und organische-Pigmente wie Azo-Pigmente, Triphenylmethan-Pigmente, Chinolin-Pigmente, Anthrachinon-Pigmente, Phthalocyanin-Pigmente usw.

Bei dem Aufzeichnungsverfahren wird die Menge derartigen Infrarotabsorptions-Wärmeerzeugungsmaterials im Falle der Verwendung als Zusatz zu dem Aufzeichnungsmaterial üblicherweise innerhalb eines Bereichs von 0,01 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 5 Gew.-% in bezug auf das. Gesamtgewicht der Aufzeichnungs-Flüssigkeit gewählt.

Diese Menge sollte auf dem kleinsten notwendigen Wert insbesondere dann gehalten werden, wenn das Infrarotabsorptionsmaterial nicht in der Trägerflüssigkeit löslich ist, da dies eine Ablagerung, ein Ausflocken oder eine Düsenverstopfung beispielsweise während der Lagerung der Aufzeichnungs-Flüssigkeit ergeben könnte, obgleich das Ausmaß derartiger Erscheinungen von der Teilchengröße in der Dispersion abhängig ist. 30

Wie im vorstehend erläutert ist, ist die bei dem Aufzeichnungsverfahren bzw. der Aufzeichnungsvorrichtung zu verwendende Aufzeichnungs-Flüssigkeit in der Weise anzusetzen, daß die Werte für die spezifische Wärme, den Wärmeausdehnungskoeffizienten, die Wärmeleitfähigkeit, die Viskosität, die Oberflächenspannung, dem Wert

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pH und, im Falle des Ladens der Tröpfchens bei der Aufzeichnung, des spezifischen Widerstandswerts alle in jeweils bestimmte Bereiche gebracht werden, um die im vorstehenden beschriebenen Aufzeichnungseigenschaften zu erzielen.

Diese Eigenschaften stehen tatsächlich in engem Zusammenhang mit der Faserbildungserscheinung, dem Ansprechen und der Wiedergabetreue hinsichtlich der Wärmeenergie, der Bilddichte, .der chemischen Stabilität bzw. Beständigkeit, dem Fließverhalten in der Düse usw., so daß es bei dem Aufzeichnungsverfahren notwendig ist, diesen Faktoren beim Ansetzen des flüssigen Aufzeichnungsmittels bzw. der Aufzeichnungs-Flüssigkeit hinreichend Achtung zu schenken.

Die folgende Tabelle 7 zeigt die vorzugsweise zu wählenden Bereiche der physikalischen Eigenschaften, die von der Aufzeichnungs-Flüssigkeit einzuhalten sind, damit sie wirkungsvoll bei dem Aufzeichnungsverfahren verwendet werden kann. Es ist jedoch anzumerken, daß das Aufzeichnungsmittel bzw. die Aufzeichnungsflüssigkeit nicht unbedingt alle diese Bedingungen erfüllen muß, sondern nur entsprechend den notwendigen AufZeichnungseigenschaften die Erfüllung eines Teils dieser in der Tabelle 7 angegebenen Bedingungen notwendig ist. Nichts desto weniger sollten von allen Aufzeichnungsmitteln bzw. Aufzeichnungs-Flüssigkeiten die Bedingungen für die spezifische Wärme, den Wärmeausdehnungskoeffizienten und die Wärmeleitfähigkeit gemäß der Angabe in der Tabelle 7 eingehalten sein.

Ferner ist verständlich, daß die Aufzeichnung umso besser ist, je mehr Bedingungen die Aufzeichnungs-Flüssigkeit erfüllt.

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Tabelle 7

Eigenschaft 5 (Einheit)

Allgem. Bereich

spezifische

Wärme(J/K) j 0,1-4,0

Thermischer Aus

Bevorz. Bereich

0,5-2,5

Günstigster Bereich

0,7-2,0

dehnungskoeffizient	0,5-1,5
(x10-3 K~¹) ' 0,8-1,8
Dynamische
Viskosität I	1-20 1τ1Ο
(mPa-s; 20⁰C)0,3-30
Thermische
Leitfähigkeit	1-10'
(χ 10~³W/K cm)0,1-50
Oberflächen
spannung	100-600 150-500
(μΝ/cm) 100-850	8-11
pH 6-12
Spezifischer \
Widerstand	-2 9 10 -10
(Hem)* 10-10

*) Anwendbar, wenn bei der Aufzeichnung die Tröpfchen geladen werden.

Mit der Erfindung werden demnach aus einer in eine Erwärmungskammer eingefüllten Flüssigkeit durch Wärmeenergie Flüssigkeitströpfchen durch momentane Zustandsänderung gebildet, die zur Erzielung einer Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungs-Bildmaterial abgelagert werden.

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Leerseite

Claims

■ν* η 1/ Patentanwälte:

IEDTKE;- DÜHLING " IVlNNF Dipl.-Ing. H. Tiedtke

Gl^ Dipl.-Chem. G. Bühling

RUPE - Κ ELLMANN Dipl.-Ing. R. Kinne

Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

f> O / O r *> Bavariaring 4, Postfach 202403

£. Q 4 O U Q 4 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

3. Oktober 1973 B 9234/Canon case

Patentansprüche

1. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Aufzeichnung mit Flüssigkeitströpfchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit aus einer mit einem Erwärmungskammerabschnitt in Verbindung stehenden Düsenöffnung dadurch ausgestoßen wird, daß die-Flüssigkeit unter Druck gehalten wird, wobei dadurch ein Strom der Flüssigkeit zu der Fläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials gerichtet wird, dap mittels eines mit dem Erwärmungskammerabschnitt gekoppelten elektrothermischen Wandlers der in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit in der Weise entsprechend elektrischen Eingangssignalen erzeugte Wärmeenergie zugeführt wird, daß die Wärmeenergie zu der in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit so übertragen wird, daß sich sofort in der Flüssigkeit Bläschen bilden, und eine sich aus dem periodischen Zustandswechsel mit dem plötzlichen Volumenwechsel der Bläschen ergebende periodische Kraft an dem Flüssigkeitsstrom ausgeübt wird, wodurch der Flüssigkeitsstrom in eine Folge von in gleichem Abstand stehenden gleichförmig abgesonderten Tröpfchen unterteilt wird, und daß die Tröpfchen in der Folge wahlweise elektrisch geladen und entweder abgelenkt oder abgefangen werden, wodurch eine gezielte Ablagerung der Tröpfchen an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial erfolgt.

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (München) Kw 67O-43-BO4

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Erwärmungskammerabschnitt mehrere elektrothermische Wandler in einer Reihe entlang des Strömungswegs der dem Erwärmungskammerabschnitt zugeführten Flüssigkeit angebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch wahlweises Betätigen eines der mehreren elektrothermischen Wandler im Ansprechen auf Wählsignale die Größe der Tröpfchen gesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Ausstoß eine der ausgestoßenen Menge entsprechende Menge an Flüssigkeit durch Volumenschwund der Bläschen und/oder erzwungenen Druck in den Erwärmungskammerabschnitt nachgefüllt wird. . ·

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Steuerung der Menge der Wärmeenergie je Zeiteinheit und/oder des Drucks der dem Erwärmungskammerabschnitt zugeführten Flüssigkeit die Größe der gebildeten Tröpfchen und/oder die Anzahl derselben je Zeiteinheit gesteuert wird.

6. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Aufzeichnung mit Hilfe von Flüssigkeitströpfchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit durch Halten der Flüssigkeit unter Druck aus jeweils mit Erwärmungskammerabschnitten in Verbindung stehenden mehreren Düsenöffnungen ausgestoßen wird, wodurch mehrere getrennte Ströme der Flüssigkeit zur Fläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials gerichtet werden, daß durch jeweils mit den Erwärmungskammerabschnitten gekoppelte mehrere elektrothermische Wandler den in den Erwärmungskammerabschnit-

*** ten enthaltenen Flüssigkeitsmengen in der Weise entsprechend

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elektrischen Eingabesignalen erzeugte Wärmeenergie zugeführt wird, daß an die jeweils in den Erwärmungskanunerabschnitten enthaltenen Flüssigkeitsmengen Wärmeenergie-Mengen übertragen werden, wodurch in den Flussigkeitsmengen augenblicklich Bläschen geformt werden, und an die Flüssigkeitsströme aus der Zustandsänderung mit der augenblicklichen Volumensänderung der Bläschen resultierende Kräfte angelegt werden, wodurch die Ströme in mehrere Folgen in gleichmäßigem Abstand stehender gleichförmig abgesonderter Tröpfchen unterteilt werden, und daß wahlweise die Tröpfchen in den Folgen elektrisch geladen und entweder abgelenkt oder abgefangen werden, wodurch ihre wahlweise Ablagerung an dem Bildempfangsmaterial verursacht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Erwärmungskammerabschnitte in Reihe entlang des Strömungswegs der den Erwärmungskammerabschnitten zugeführten Flüssigkeit mehrere elektrothermische Wandler angebracht werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Erwärmungskammerabschnitte die Größe der Tröpfchen durch wahlweises Betätigen eines der Mehrzahl elektrothermischer Wandler im Ansprechen auf Wählsignale gesteuert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Erwärmungskammerabschnitte durch Volumenzusammenziehung der Bläschen und/oder erzwungenen Druck nach jedem Ausstoß die Flüssigkeit in einer der ausgestoßenen Menge entsprechenden Menge nachgefüllt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der gebildeten Tröpfchen.und/oder die An-

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zahl der Tröpfchen je Zeiteinheit durch Steuerung der Menge von Wärmeenergie je Zeiteinheit und/oder des Drucks der den Erwärmungskammerabschnitten zugeführten Flüssigkeit gesteuert wird.

11. Flüssigkeitsstrahl-Aufζeichnungsverfahren zur

Aufzeichnung mit Hilfe von Flüssigkeitströpfchen, dadurch gekennzeichnet, daß jedesmal, wenn aus einer mit einem Erwärmungskammerabschnitt in Verbindung stehenden

JO Düsenöffnung zur Fläche .eines Aufzeichnungsempfangsmaterials hin ein Tröpfchen ausgestoßen werden soll, einer in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit durch einen mit dem Erwärmungskammerabschnitt gekoppelten elektrothermischen Wandler eine entsprechend einem Momentanwert von elektrischen Eingabesignalen erzeugte Wärmeenergie-Menge in der Weise zugeführt wird, daß die Wärmeenergie auf die in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltene Flüssigkeit übertragen wird, wodurch sich sofort Bläschen in der Flüssigkeit bilden, und auf diese Weise eine Kraft, die sich aus einer Zustandsänderung mit dem sofortigen Volumenswechsel der Bläschen ergibt und die dafür ausreicht, die Flüssigkeitströpfchen gegen die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Düsenöffnung aus der Düsenöffnung auszustoßen, an die zwischen dem Erwärmungskammerabschnitt und der Düsenöffnung befindliche Flüssigkeit angelegt wird, und daß der Erwärmungskammerabschnitt mit der Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter hierfür nachgefüllt wird, wenn sofort nach dem Ausstoß des Tröpfchens aus der Düsenöffnung die Kraft schwächer wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Erwärmungskammerabschnitt mehrere elektrothermische Wandler in einer Reihe entlang des Strömungswegs der dem Erwärmungskammerabschnitt züge-

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führten Flüssigkeit angebracht werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch wahlweises Betätigen eines der mehreren elektrothermischen Wandler im Ansprechen auf Wählsignale die Größe der Tröpfchen gesteuert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch Volumensverringerung der Bläschen nach jedem Ausstoß der Erwarmungskammerabschnitt mit Flüssigkeit in einer der ausgestoßenen Menge entsprechenden Menge nachgefüllt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der gebildeten Tröpfchen und/oder die Anzahl der Tröpfchen je Zeiteinheit durch die Menge der Wärmeenergie je Zeiteinheit gesteuert wird.

16. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Aufzeichnung mit Flüssigkeitströpfchen, dadurch gekennzeichnet, daß jedesmal, wenn Tröpfchen aus mindestens einer von jeweils mit mehreren Erwärmungskammerabschnitten in Verbindung stehenden Düsenöffnungen zur Oberfläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials hin auszustossen sind, mittels eines mit einem jeweiligen Erwarmungskammerabschnitt gekoppelten elektrothermischen Wandler einer in dem jeweiligen Erwarmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit eine einem Momentanwert elektrischer Eingangssignale entsprechende Wärmeenergie-Menge zugeführt wird, so daß diese auf die in dem entsprechenden Erwarmungskammerabschnitt enthaltene Flüssigkeit übertragen wird, wodurch sich in der Flüssigkeit sofort Bläschen bilden, und auf diese Weise eine Kraft, die sich aus einer Zustandsänderung mit der sofortigen VoIumensänderung der Bläschen ergibt und die zum Ausstoßen

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des Flüssigkeitströpfchens aus der Düsenöffnung gegen die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Düsenöffnung ausreicht, an der zwischen dem jeweiligen Erwärmungskammerabschnitt und der entsprechenden Düsenöffnung vorhandenen Flüssigkeit ausgeübt wird, und daß die jeweiligen Erwärmungskammerabschnitte mit Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter hierfür aufgefüllt werden, wenn die Kraft sofort nach dem Ausstoß des Tröpfchens aus der Düsenöffnung schwächer wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Erwärmungskammerabschnitte in Reihe entlang des Strömungswegs der den Erwärmungskammerabschnitten zugeführten Flüssigkeit mehrere elektrothermische Wandler angebracht werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Erwärmungskammerabschnitte die Größe der Tröpfchen durch wahlweises Betätigen eines der Mehrzahl elektrothermischer Wandler im Ansprechen auf Wählsignale gesteuert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in die jeweiligen Erwärmungskammerabschnitte durch Volumenszusammenziehung der Bläschen nach einem jeweiligen Ausstoß die Flüssigkeit in einer der ausgestoßenen Menge entsprechenden Menge nachgefüllt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der gebildeten Tröpfchen und/oder die Anzahl der Tröpfchen je Zeiteinheit mittels der Menge an Wärmeenergie je Zeiteinheit gesteuert wird.

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21. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsbehälter (9; 22; 78) zur Speicherung einer Flüssigkeit (11; 21; 80), einen Erwärmungskammerabschnitt (6; 17; 76), der über ein Rohr mit dem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung steht, eine Düsenöffnung (15; 20; 66), die zum Ausstoßen der Flüssigkeit dient und die mit dem Erwärmungskammerabschnitt in Verbindung steht, einen elektrothermischen Wandler (8r 19; 69), der mit dem Erwärmungskammerabschnitt in der Weise verbunden ist, daß Wärmeenergie zu der in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit übertragen wird, und eine elektrische Vorrichtung (14; 25; 77), die den Wandler mit elektrischen Eingangssignalen zur Erzeugung von Wärmeenergie versorgt, welche ausreicht, an der in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit eine sofortige Erzeugung von Bläschen und eine Zustandsänderung mit einer Volumensänderung der Bläschen hervorzurufen, wodurch die Flüssigkeit zum Herbeiführen der Aufzeichnung durch die sich aus der Zustandsänderung ergebende Kraft aus der Düsenöffnung ausgestoßen wird.

22. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsbehälter (9; 22; 78) zur Speicherung einer Flüssigkeit (11; 21; 80), einen Erwärmungskammerabschnitt (6; 17; 76), in dem die von dem Flüssigkeitsbehälter über ein Rohr zugeführte und enthaltene Füssigkeit bei Zufuhr von Wärmenergie momentane periodische Zustandsänderungen erfährt, eine Düsenöffnung (15; 20; 66), die zum Ausstoßen der Flüssigkeit dient und die mit dem Erwärmungskammerabschnitt in Verbindung steht, einen elektrothermischen Wandler (8; 19; 69), der mit dem Erwärmungskammerabschnitt in der Weise verbunden ist, daß Wärmeenergie ^an ^^e "*"ⁿ ^^{em Erw}ärmungskaramerabschnitt enthaltene Flüssigkeit übertragen wird, und eine elektrisehe Vorrichtung (14; 25; 77), die den Wandler mit elektri-

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sehen Eingangssignalen zur Erzeugung von Wärmeenergie versorgt, die dafür ausreicht, die Zustandsänderung herbeizuführen, wodurch die vor den Erwärmungskammerabschnitt enthaltene Flüssigkeit durch die sich aus der Zustandsänderung ergebende Kraft über die Düsenöffnung ausgestoßen wird, um damit die Aufzeichnung herbeizuführen .

23. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung,

gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsbehälter (9; 22;

78) zur Speicherung einer Flüssigkeit (11; 21; 80), einen Erwärmungskammerabschnitt (6; 17; 76), in dem die darin enthaltene Flüssigkeit bei Aufnahme von Wärmeenergie eine Zustandsänderung erfährt, eine mit dem Erwärmungskammerabschnitt verbundene Versorgungskammer zur Zufuhr der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter zu dem Erwärmungskammerabschnitt, eine Düsenöffnung (15; 20; 66), die zum Ausstoßen der Flüssigkeit dient und die mit dem Erwärmungskammerbereich in Verbindung steht, einen elektrothermischen Wandler (8; 19r 69), der .mindestens einen Teil der Innenwandung des Erwärmungskammerabschnitts in der Weise bildet, daß erzeugte Wärmeenergie auf die in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltene Flüssigkeit übertragen wird, und eine elektrische Vorrichtung (14; 25; 77), die den Wandler mit elektrischen Eingangssignalen zur Erzeugung von Wärmeenergie speist, die dafür ausreicht, die Zustandsänderung herbeizuführen, wodurch die Flüssigkeit zum Erzielen der Aufzeichnung durch die sich aus der Zustandsänderung ergebende Kraft über die Düsenöffnung ausgestoßen wird.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrothermisch^ Wandler (69) einen Wärmeerzeugungs-Widerstand (71), Elektroden (72, 73) zur Speisung des Widerstands mit Strom und

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eine Schutzschicht (75) aufweist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeerzeugungs-Widerstand an einer Wärmespeicherungsschicht angebracht ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeerzeugungs-Widerstand (71) eine Dicke im Bereich von 0,001 bis 5 μπι hat.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (75) eine Dicke im Bereich von 0,01 bis 10 μΐη hat.

28. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeicherungsschicht eine Dicke im Bereich von 0,01 bis 50 μια hat.

29. Flüssigkeitsstrahl-AufZeichnungsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsbehälter zur Speicherung einer Flüssigkeit, mehrere Erwärmungskammerabschnitte (96; 101), in denen eine darin enthaltene Flüssigkeit durch Aufnahme thermischer Energie einer Zustandsänderung unterliegt, eine Versorgungskammer (102; 118), die zur Zuführung der Flüssigkeit aus dem Behälter zu den Erwärmungskammerabschnitten mit diesen verbunden ist, mehrere Düsenöffnungen (100; 105), die zum Ausstoßen der Flüssigkeit dienen und die jeweils mit den Erwärmungskammerabschnitten verbunden sind, mehrere elektrothermisehe Wandler (97; 103; 113), die jeweils mindestens einen Teil der Innenwand eines jeweiligen Erwärmungskammerabschnitts bilden,, so daß zu der in dem jeweiligen Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit erzeugte Wärmeenergie übertragen wird, und mehrere elektrische Vorrichtungen, die jeweils zur Speisung der Wandler mit

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unabhängigen elektrischen EingangsSignalen für die Erzeugung thermischer Energie vorgesehen sind, die ausreicht, die Zustandsänderung herbeizuführen, wodurch zum Erzielen der Aufzeichnung die Flüssigkeit durch die sich aus der Zustandsänderung ergebende Kraft aus der jeweiligen Düsenöffnung ausgestoßen wird.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrothermischen Wandler (113) jewells einen Wärmeerzeugungs-Widerstand (115), eine Wählelektrode (111) und eine den Wandlern gemeinsame Elektrode (110) aufweisen, wobei die Wählelektrode entlang des Strömungswegs der dem Erwärmungskammerabschnitt zugeführten Flüssigkeit angeordnet ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch-30, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeerzeugungs-Widerstand (115) an~ einer Warmeansammlungsschicht (114) angebracht ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeerzeugungs-Widerstand (115) eine Dicke im Bereich von 0,001 bis 5 μΐη hat.

33. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeansammlungsschicht (114) eine Dicke im Bereich von 0,01 bis 50 μπι hat.

34. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der elektrothermischen Wandler (113) einen Wärmeerzeugungs-Widerstand (115) , eine Wählelektrode (111), eine den Wandlern gemeinsame Elektrode (110) und eine Schutzschicht (116) hat, die das Kurzschließen zwischen der Wählelektrode und der gemeinsamen

Elektrode durch die Flüssigkeit (117) verhindert. 35

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35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählelektrode (111) entlang des Strömungswegs der dem Erwärmungskammerabschnitt zugeführten Flüssigkeit angebracht ist.

36. Vorrichtung nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Wärmeerzeugungs-Widerstand (115) an einer Wärmespeicherungsschicht (114) angebracht ist.

37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeerzeugungs-Widerstand (115) eine Dicke im Bereich von 0,001 bis 5 um hat.

38. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeich'erungsschicht O 14) eine Dicke im Bereich von 0,01 bis 50 μπι hat.

39. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsbehälter (9; 22; 78) zur Speicherung einer Flüssigkeit (11; 21; 80), einen Erwärmungskammerabschnitt, in dem eine darin enthaltene Flüssigkeit bei Aufnahme von Wärmeenergie eine Zustandsänderung erfährt, eine mit dem Erwärmungskammerabschnitt verbundene Versorgungskammer zur Zuführung der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter zu dem Erwärmungskammerabschnitt, eine Düsenöffnung (15; 20; 66), die die Flüssigkeit ausstößt und die mit dem Erwärmungskammerabschnitt in Verbindung steht, einen elektrothermischen Wandler, der an der Außenwand des Erwärmungskammerabschnitts so angebracht ist, daß erzeugte Wärmeenergie zu der in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit übertragen wird, und eine elektrische Vorrichtung (14; 25; 77), die den Wandler mit elektrischen

^oa Eingangssignalen zur Erzeugung von Wärmeenergie versorgt.

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die dazu ausreicht,die Zustandsänderung herbeizuführen, wodurch zur Erzielung der Aufzeichnung die Flüssigkeit durch die sich aus der Zustandsänderung ergebende Kraft über die Düsenöffnung ausgestoßen wird.

40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrothermisch^ Wandler einen Wärmeerzeugungswiderstand (71), Elektroden (72, 73) zur Stromversorgung des Widerstands und eine Schutzschicht

(75) aufweist.

41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeerzeugungswiderstand an einer Wärmeansammlungsschicht angebracht ist.

42. Vorrichtung nach Anspruch-40, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeerzeugungswiderstand (71) eine Dicke im Bereich von 0,001 bis 5 μπι hat.

43. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (75) eine Dicke im Bereich von 0,01 bis 10 μπι hat.

44. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeansammlungsschicht eine Dicke im Bereich von 0,01 bis 50 um hat.

45. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsbehälter für die Speicherung einer Flüssigkeit, mehrere Erwärmungskammerabschnitte (9G; 101), in denen eine darin enthaltene Flüssigkeit auf die Aufnahme von Wärmeenergie hin einer Zustandsänderung unterliegt, eine Versorgungskammer (102; 118)- die zur Zufuhr der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter zu den Erwärmungskammerabschnitten mit

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den Erwärmungskammerabschnitten verbunden ist, mehrere Düsenöffnungen (100; 105), die zum Ausstoßen der Flüssigkeit dienen und die jeweils mit den Erwärmungskammerabschnitten in Verbindung stehen, mehrere elektrothermisehe Wandler (97; 103; 113), die jeweils an den Außenwänden der Erwärmungskammerabschnitte so angebracht sind, daß erzeugte Wärmeenergie zu der in den Erwärmungskammerabschnitten enthaltenen Flüssigkeit übertragen wird, und mehrere elektrische Vorrichtungen, die jeweils die Wandler mit unabhängigen¹ elektrischen EingangsSignalen zur Erzeugung von Wärmeenergie versorgen, die dafür ausreicht, die Zustandsänderung herbeizuführen, wodurch zur Erzielung der Aufzeichnung die Flüssigkeit durch die sich aus der Zustandsänderung ergebende Kraft über die jeweilige Düsenöffnung ausgestoßen wird.

46. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen elektrothermischen Wandler (113) einen Wärmeerzeugungswiderstand (115), eine Wählelektrode (111) und eine den Wandlern gemeinsame Elektrode (110) aufweist, wobei die Wählelektrode entlang des Strömungswegs der dem Erwärmungskammerabschnitt zugeführten Flüssigkeit angebracht ist.

47. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Wärmeerzeugungswiderstand (115) auT einer Wärmeansammlungsschicht (114) angebracht ist.

48. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Wärmeerzeugungswiderstand eine Dicke im Bereich von 0,001 bis 5 μπι hat.

49. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Wärmeansammlungsschicht (11^) eine

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Dicke im Bereich von 0,01 bis 50 μΐη hat.

50. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der elektrothermischen Wandler

(113) einen Wärmeerzeugungswiderstand (115), eine Wählelektrode (111), eine den Wandlern gemeinsame Elektrode (110) und eine Schutzschicht (116) aufweist, die zwischen der Wählelektrode und der gemeinsamen Elektrode einen Kurzschluß durch die Flüssigkeit (117) verhindert. 10

51. Vorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wählelektrode (111) längs des Strömungswegs der dem Erwärmungskammerabschnitt zugeführten Flüssigkeit angebracht ist.

52. Vorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wärmeerzeugungswiderstand (115) an einer Wärmeansammlungsschicht (114) angebracht ist.

53. Vorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wärmeerzeugungswiderstand eine Dicke im Bereich von 0,001 bis 5 μΐη hat.

54. Vorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeansammlungsschicht (114) eine Dicke im Bereich von 0,01 bis 50 μπι hat.

55. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Aufzeichnung mit Flüssigkeitströpfchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit über eine mit einem Erwärmungskammerabschnitt in Verbindung stehende Düsenöffnung unter Unterdruckhalten der Flüssigkeit ausgestossen wird, wodurch ein zu der Oberfläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials hin gerichteter Strom der Flüssigkeit gebildet wird, daß der in dem Erwärmungskammer-

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abschnitt enthaltenen Flüssigkeit entsprechend optischen Eingangssignalen durch einen photothermischen Wandler erzeugte Wärmeenergie zugeführt wird, der mit dem Erwärmungskammerabschnitt so verbunden ist, daß zu der in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit die Wärmeenergie so übertragen wird, daß sich sofort Bläschen in der Flüssigkeit bilden, und an den Flüssigkeits-Strom eine sich aus periodischen Zustandsänderungen mit momentanen Volumensänderungen der Bläschen ergebende periodische Kraft ausgeübt wird, wodurch der Strom in eine Folge in gleichmäßigen Abständen gleichmäßig abgesonderter Tröpfchen unterteilt wird, und daß die Tröpfchen in der Folge wahlweise elektrisch geladen werden und die Tröpfchen entweder abgelenkt oder abgefangen werden, wodurch eine wahlweise Ablagerung an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial entsteht.

56. Verfahren nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß durch Volumenszusammenziehung der Bläschen und/oder erzwungenem Druck nach jedem Ausstoß die Flüssigkeit in den Erwärmungskammerabschnitt in einer der ausgestoßenen Menge entsprechenden Menge nachgefüllt wird.

57. Verfahren nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der gebildeten Tröpfchen und/oder die Anzahl derselben je Zeiteinheit durch Steuerung der Menge der Wärmeenergie je Zeiteinheit und/oder des Drucks der dem Erwärmungskammerabschnitt zugeführten Flüs-

^ou sigkeit gesteuert wird.

58. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Aufzeichnung mit Flüssigkeitströpfchen, dadurch gekennzeichnet, daß jedesmal dann, wenn ein Tröpfchen über

eine mit einem Erwärmungskammerabschnitt ih Verbindung

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— ιοί stehende Düsenöffnung zu einer Fläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials hin auszustoßen ist, einer in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit Wärmeenergie zugeführt wird, die entsprechend einem Momentanwert von optischen Eingangssignalen durch einen photothermischen Wandler erzeugt wird, der mit dem Erwärmungskammerabschnitt in der Weise verbunden ist, daß die Wärmeenergie zu der in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit übertragen wird, wodurch sich sofort Bläschen in der Flüssigkeit .bilden, und auf diese Weise eine Kraft, die sich aus einer Zustandsänderung mit der momentanen Volumensänderung der Bläschen ergibt und die dafür ausreicht, die Flüssigkeits-Tröpfchen gegen die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Düsenöffnung aus der Düsenöffnung auszustoßen, an die zwischen dem Erwärmungskammerabschnitt und der Düsenöffnung vorhandene Flüssigkeit angelegt wird, und daß der Erwärmungskammerabschnitt mit der Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsbehälter hierfür nachgefüllt wird, wenn die Kraft nach dem Ausstoß des Tröpfchens aus der Düsenöffnung momentan schwächer wird.

59. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit entsprechend der ausgestoßenen Menge in den Erwärmungskammerabschnitt durch Volumenszusammenziehung der Bläschen nach einem jeden Ausstoß nachgefüllt wird.

60. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der gebildeten Tröpfchen und/ oder die Anzahl derselben je Zeiteinheit durch die Menge der Wärmeenergie je Zeiteinheit gesteuert wird.

61. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Aufzeichnung mit Flüssigkeits-Tröpfchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit unter ünterdruckhalten

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aus einer mit einem Erwärmungskammerabschnitt in Verbindung stehenden Düsenöffnung ausgestoßen wird, wodurch ein zu einer Fläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials hin gerichteter Flüssigkeits-Strom gebildet wird, daß die in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltene Flüssigkeit mit Laserlicht bestrahlt wird, so daß die Flüssigkeit die Energie des Laserlichts absorbiert und dadurch Wärme erzeugt wird, wodurch sofort in der Flüssigkeit Bläschen gebildet werden, und auf diese Weise eine sich aus einer periodischen Zustandsänderung aufgrund der momentanen Volumensänderung der Bläschen ergebende periodische Kraft an den Flüssigkeits-Strom angelegt wird, wodurch der Strom in eine Folge von in gleichem Abstand gleichförmig unterteilter Tröpfchen zerlegt wird,und daß die Tröpfchen in der Folge wahlweise elektrisch geladen werden und entweder abgelenkt oder abgefangen werden, wodurch die wahlweise Ablagerung an dem Aufzeichnungsempfangsmaterial erfolgt.

62. Verfahren nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß durch Volumenszusammenziehung der Bläschen und/ oder erzwungenen Druck nach jedem Ausstoß Flüssigkeit in einer der ausgestoßenen Menge entsprechenden Menge zu dem Erwärmungskammerabschnitt nachgeführt wird.

63. Verfahren nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der gebildeten Tröpfchen und/oder die Anzahl derselben je Zeiteinheit durch Steuerung der Menge der Wärmeenergie je Zeiteinheit und/oder des Drucks der dem Erwärmungskammerabschnitt zugeführten Flüssigkeit gesteuert wird.

64. Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Aufzeichnung mit Flüssigkeitströpfchen, dadurch gekennzeichnet, daß jedesmal, wenn über eine mit einem Erwärmungs-

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kammerabschnitt in Verbindung stehende Düsenöffnung zu einer Fläche eines Aufzeichnungsempfangsmaterials hin ein Tröpfchen auszustoßen ist, einer in dem Erwärmungskammerabschnitt enthaltenen Flüssigkeit die Energie eines Laserstrahls zugeführt wird, um dadurch in der Flüssigkeit Wärme zu erzeugen und unverzüglich darin Bläschen zu bilden, und auf die Weise eine Kraft, die sich aus einer dueeh die unverzügliche Volumensänderung der Bläschen einschließenden Zustandsänderung ergibt und die dafür ausreicht, die- Flüssigkeitströpfchen gegen die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an der Düsenöffnung aus der Düsenöffnung auszustoßen, an die Flüssigkeit zwischen dem Erwärmungskammerabschnitt und der Düsenöffnung angelegt wird, und daß der Erwärmungskammerabschnitt mit der Flüssigkeit aus einem Behälter hierfür nachgefüllt wird, wenn die Kraft nach ,dem Ausstoß des Tröpfchens aus der Düsenöffnung momentan schwächer wird.

65. Verfahren nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß Flüssigkeit in einer der ausgestoßenen Menge entsprechenden Menge in den Erwärmungskammerabschnitt durch die Volumenszusammenziehung der Bläschen nach einem jeden Ausstoß nachgefüllt wird.

66. Verfahren nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der gebildeten Tröpfchen und/oder ihre Anzahl je Zeiteinheit durch die Menge der Wärmeenergie je Zeiteinxieit gesteuert wird.

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