DE69529773T2

DE69529773T2 - Tintenstrahldruckverfahren und tintenstrahldruckkopf

Info

Publication number: DE69529773T2
Application number: DE69529773T
Authority: DE
Inventors: Sergej Nikolaevich Maximovskij; Grigorij Avramovich Radutskij
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: CN1181728A; US6231162B1; DE69529773D1; WO1996033071A1; EP0823328B1; KR19990007918A; EP0823328A1; RU2080005C1; RU95105713A; EP0823328A4; CN1075773C; JP3600246B2; JPH11503681A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Tintenstrahldruck gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einen Tintenstrahl-Druckkopf gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 2.
Es ist ein Verfahren für den Tintenstrahldruck bekannt, welches die Schritte des Positionierens eines Informationsträgers gegenüber Strahldüsen, die mit einem flüssigen Einwegdruckmaterial gefüllt sind, und des Erregens von Druckimpulsen in diesen Düsen für eine verteilte Lieferung des Druckmaterials an den Informationsträger umfaßt (US-A-4 410 899). Bei dem bekannten Verfahren wird infolge einer Impulserhitzung eines flüssigen Druckmaterials ein Druckimpuls in den Düsen erzeugt, was im Ergebnis einen Dampf in dem Aufheizbereich, die schnelle Ausdehnung einer Flüssigkeit und den Ausstoß seines Tropfens von einer Düse erzeugt.
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß eine Quelle, welche eine thermische Wirkung liefert, die sich auf eine Tinte auswirkt, unmittelbar in jeder Düse angeordnet ist und von außen gesteuert wird, was die Verwirklichung dieses Verfahrens erschwert, wenn sich dort eine große Anzahl von Düsen befinden.
Für die Realisierung des bekannten Verfahrens für den Tintenstrahldruck werden verschiedene Tintenstrahldruckköpfe verwendet, z. B. solche, die in US-A-4 580 148 beschrieben sind. Dieses Patent beschreibt einen Tintenstrahl-Druckkopf, der so viele Widerstände zum Erhitzen der Tinte umfaßt, wie es darin Düsen gibt. Jeder Widerstand besitzt eine Stromzuführungsanordnung, die ihn mit einer Stromversorgung verbindet. Für den Ausstoß eines Tropfens von einer Düse ist der Versorgungsstromkreis des entsprechenden Widerstands geschlossen. Wenn ein Stromimpuls durch einen Widerstand fließt, wird der letztere erhitzt, wobei er die Tinte, die sich in dem Bereich befindet, in dem ein solcher Widerstand angeordnet ist, in den gasförmigen Zustand erhitzt, wodurch die Flüssigkeit, während sie sich ausdehnt, einen Stoßimpuls erzeugt, welcher einen Tropfen davon durch eine Düse ausstößt. Wenn die Flüssigkeit anschließend abgekühlt ist, kann der Vorgang wiederholt werden.
Ein Nachteil solcher Köpfe ist ihre strukturelle Komplexität, da ein solcher Kopf soviel Widerstände haben muß, wie dort Düsen mit geringem Abstand positioniert und mit einem Stromversorgungssystem versehen sind; und eine niedrige Zuverlässigkeit, da die Betriebsart der Widerstands-Mehrfachimpulserhitzung auf eine ausreichend hohe Temperatur ihre beschränkte Lebensdauer bestimmt.
Aus JP-A-02-147 346 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Tintenstrahldruck bekannt, bei denen ein Informationsträger gegenüber Strahldüsen, die mit einem flüssigen Druckmaterial gefüllt sind, positioniert wird und ein Laserstrahl auf dieses Material fokussiert wird. Der Laserstrahl wird von einer Objektivlinse auf eine Absorbtionsschicht fokussiert. Die Absorbtionsschicht ist vom Druckmaterial in einer flüssigen Kammer durch eine Schutzschicht getrennt. Die Objektivlinse wird von einer Stellglied-Antriebsschaltung bewegt, wodurch der Brennpunkt in der Absorbtionsschicht geändert wird.
Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines solchen Verfahrens und Kopfes für den Tintenstrahldruck, welche die Anordnung einer Quelle von Stoßimpulsen für den Ausstoß von Tintentropfen aus den Kopfdüsen unmittelbar in einem Kopf ausschließen, die Kopfstruktur vereinfachen und die Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit seines Betriebs verbessern.
Somit betrifft die Erfindung ein Verfahren für den Tintenstrahldruck, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Bei einem solchen Verfahren befindet sich eine Quelle einer Stoßwirkung, die sich auf eine Tinte auswirkt, außerhalb der Düsen oder Hohlräume mit einer zu ihnen angrenzenden Tinte, was es erlaubt, die Druckqualität wegen der Verringerung der Durchmesser der Düsen und der Abstände zwischen ihnen zu verbessern, während es die Möglichkeit der Verwirklichung der Quelle vereinfacht, wenn es eine große Anzahl von Düsen gibt.
Außerdem betrifft die Erfindung einen Tintenstrahl-Druckkopf, wie er in Anspruch 2 definiert ist.
Diese Anordnung eines Tintenstrahl-Druckkopfes vereinfacht seine Konstruktion, weil in den Kopfdüsen keine Elemente vorhanden sind, welche eine Stoßwirkung erzeugen, die sich auf eine Flüssigkeit auswirkt, und ein Kopf selbst kein System zur Stromversorgung der Elemente hat; die Zuverlässigkeit seines Betriebs ist wegen der Vereinfachung der Konstruktion und des Ausschlusses irgendwelcher Teile davon, die in der Betriebsart mit schnellem Temperaturabfall arbeiten, erhöht.
Die Düsengrundflächen sind vorzugsweise offen, wobei die Düsen über der Grundebene nach oben mit Kanälen verbunden sind, um ein Einwegdruckmaterial für sie zu beschaffen.
Außerdem sind die Düsengrundflächen vorzugsweise ebenfalls mit einem Material abgedeckt, das für eine vom Laser emittierte Wellenlänge durchlässig ist.
Diese Anordnung eines Kopfes erlaubt, daß ein Laserlichtstrahl wirksam auf eine Tinte wirkt, die sich in einer Düse befindet, und einen Stoßimpuls darin erzeugt, um davon Tropfen auf einen Informationsträger auszustoßen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer besonderen, aber nicht einschränkenden Ausführungsformen und den beigefügten Zeichnungen erklärt, in denen:
1 das vorgeschlagene Verfahren für den Tintenstrahldruck zeigt,
2 eine Gesamtansicht des vorgeschlagenen Tintenstrahl-Druckkopfes zum Durchführen eines Verfahrens für den Tintenstrahldruck mit offenen Düsengrundflächen zeigt,
3 das gleiche wie 2 mit geschlossenen Düsengrundflächen zeigt, 4 einen Schnitt längs der Linie II-II der 2 zeigt.
Das vorgeschlagene Verfahren für einen Tintenstrahldruck wird wie folgt realisiert: Ein Informationsträger C (1) wird gegenüber Düsen B positioniert, die mit einem flüssigen Einwegdruckmaterial gefüllt sind. Danach wird ein Lichtstrahl, der von einem Laser E ausgesendet wird, auf das flüssige Druckmaterial fokussiert. In Übereinstimmung mit der Entdeckung, die "lichthydraulischer Effekt" (Diplom Nr. 65, A. M. PROKHOROV, G. A. ASKAR'YAN, G. P. SHIPULO, BUL-LETIN of INVENTIONS Nr. 19, 1969) genannt wird, wird, wenn ein Laserlichtstrahl innerhalb einer Flüssigkeit absorbiert wird, ein Stoßimpuls erzeugt.
Mit dieser Wirkung wird ein Stoßimpuls innerhalb der Düse B selbst erzeugt, die mit einem flüssigen Druckmaterial gefüllt ist, wodurch ein Tropfen der Flüssigkeit aus der Düse ausgestoßen wird und einen Informationsträger trifft.
Anhand der vorstehenden Beschreibung des vorgeschlagenen Verfahrens ist offensichtlich, daß sich eine Quelle, die eine Stoßwirkung auf eine Tinte ausübt, außerhalb der Düsen oder Hohlräume mit der zu ihnen angrenzenden Tinte befindet, was wegen der geschaffenen Möglichkeit, den Durchmesser der Tropfen zu verringern und die Dichte ihrer Positionierung auf einem Informationsträger zu erhöhen, die Verbesserung der Druckqualität erlaubt.
Zur Verwirklichung des vorgeschlagenen Verfahrens für den Tintenstrahldruck muß eine Laserlichtstrahlabtastung über die Grundflächen der mit einer Tinte gefüllten Düsen vorgesehen sein. Dies erfolgt durch einen in 2 gezeigten Tintenstrahl-Druckkopf.
Der vorgeschlagene Tintenstrahl-Druckkopf umfaßt eine Anzahl von Dü sen 1 in Form von kapillaren Öffnungen, die mit einem flüssigen Einwegdruckmaterial gefüllt sind, welches aus dem Kanal 2 in die Düsen 1 geliefert wird. Der Informationsträger 3 wird senkrecht zu den Achsen der Düsen 1 positioniert. Die gegenüberliegenden Enden der Düsen 1, ihre Grundflächen, sind dem Laser 4 mit dem Lichtstrahl 5 mit Vorrichtungen für die Fokussierung 6 des Strahls und zu dessen Schwenkung 7 über die Grundflächen der Düsen 1 zugewandt. Die Grundflächen der Düsen 1 sind so angeordnet, daß sie entweder offen oder von Material 8 abgedeckt sind, das für eine vom Laser 4 emittierte Wellenlänge durchlässig ist.
Der vorgeschlagene Tintenstrahl-Druckkopf funktioniert wie folgt:
Der Strahl 5 des Lasers 4 wird gemäß einem vorgegebenen Programm unter Verwendung der Vorrichtung 6 fokussiert und unter Nutzung der Vorrichtung 7 zu seiner Schwenkung auf eine Flüssigkeit gerichtet, die sich in einer gegebenen Düse 1 befindet. Da der Lichtstrahl 5 innerhalb der Flüssigkeit absorbiert wird, wird der lichthydraulische Effekt erzeugt, wodurch in der Flüssigkeit, die sich in einer Kapillare befindet, ein Stoßimpuls erzeugt wird, wobei aufgrund der Wirkung dieses Impulses ein Tropfen der Tinte aus der Düse 1 ausgestoßen wird und den Informationsträger 3 trifft. Daraufhin wird die Aktion, die vom Strahl 5 auf die gegebene Düse 1 ausgeübt wird, beendet, so daß der Düse von dem Kanal 2 die Tinte für den Ausgleich des ausgestoßenen Tropfens zugeführt wird. Durch das Schwenken des Strahls 5 des Lasers 4 über die Grundflächen der Düsen 1 gemäß einem vorgegebenen Programm können eine Reihe von Punkten erhalten werden, die einen Text oder eine Abbildung auf dem Informationsträger 3 darstellen.

Claims

Verfahren für den Tintenstrahldruck, bei dem ein Informationsträger (3) gegenüber Strahldüsen (1), die mit einem flüssigen Einwegdruckmaterial gefüllt sind, positioniert wird und ein Laserstrahl (5) auf dieses Material fokussiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (5) in dem flüssigen Material einen lichthydraulischen Effekt erzeugt und Stoßimpulse hervorruft, um Flüssigkeitströpfchen auf den Informationsträger (3) auszustoßen.
Tintenstrahl-Druckkopf, der mehrere Düsen (1) in Form kapillarer Öffnungen, die mit einem flüssigen Einwegdruckmaterial gefüllt sind, sowie Mittel umfaßt, die auf das Material einwirken und einen Quantengenerator (4) für einen Laserstrahl (5) enthalten, der eine Vorrichtung (6) für die Fokussierung dieses Laserstrahls (5) auf eine Größe, die geringer als der Kapillardurchmesser ist, sowie eine Vorrichtung (7), die den Laserstrahl (5) über die Düsengrundflächen von der einem Informationsträger (3) gegenüberliegenden Seite schwenkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Quantengenerator (4) des Laserstrahls (5) so konfiguriert ist, daß er in dem flüssigen Material in den Düsen (1) einen lichthydraulischen Effekt erzeugt, Stoßimpulse in dem flüssigen Material hervorruft und Tropfen auf den Informationsträger (3) ausstößt.
Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1) mit Kanälen (2), über die sie mit Druckmaterial versorgt werden, in Verbindung stehen.
Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1) an gegenüberliegenden Enden, wovon eines zum Informationsträger (3) gerichtet ist, offen sind.
Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1) an einem Ende, das zum Informationsträger (3) gerichtet ist, offen sind und am anderen Ende durch ein Material (8), das für eine vom Quantengenerator (4) emittierte Wellenlänge durchlässig ist, abgedeckt sind.