DE60005780T2 - Tintenstrahldrucker - Google Patents

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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen DOD-Tintenstrahldrucker mit einer Tropfenablöseeinrichtung, die einen Mechanismus aufweist, der das selektive Erzeugen von Mikro-Tintentröpfchen unterstützt.
  • Es wurden bereits viele unterschiedliche digital gesteuerte Drucksysteme erfunden, und viele von ihnen werden derzeit auch hergestellt. Diese Drucksysteme arbeiten mit den unterschiedlichsten Betätigungsmechanismen, Tintenarten und Aufzeichnungsmedien. Beispiele heute in Benutzung befindlicher Drucksysteme sind unter anderem: Elektrofotografische Laser-Drucker, elektrofotografische LED-Drucker, Punktmatrix-Impact-Drucker, Thermopapierdrucker, Filmaufzeichnungsgeräte, Thermowachsdrucker, Farbdiffusions-Thermotransferdrucker und Tintenstrahldrucker. Bisher haben diese elektronischen Drucksysteme die mechanischen Druckmaschinen jedoch nicht in wesentlichem Umfang verdrängt, obwohl dieses herkömmliche Verfahren sehr aufwändige Einrichtarbeiten erfordert und selten wirtschaftlich durchführbar ist, wenn nicht einige tausend Kopien einer gegebenen Seite zu drucken sind. Es besteht daher ein Bedarf an verbesserten digital gesteuerten Drucksystemen, die in der Lage sind, Farbbilder hoher Qualität mit hoher Geschwindigkeit, kostengünstig und unter Verwendung von Normalpapier herzustellen.
  • Heute ist der Tintenstrahldruck zum Beispiel wegen seiner berührungsfreien Arbeitsweise, geringen Geräuschentwicklung, der Verwendung von Normalpapier und auch weil keine Tonerübertragung und keine Fixierung stattfinden, als herausragende Option im Bereich des digital gesteuerten elektronischen Drucks anerkannt. Tintenstrahldrucksysteme lassen sich unterteilen in solche, die mit einem kontinuierlichen Tintenstrahl arbeiten und solche, bei denen Tintentropfen nach Bedarf abgegeben werden. Das kontinuierliche Tintenstrahldrucken ist bereits mindestens seit 1929 bekannt; siehe US-A-1 941 001, erteilt an Hansell.
  • Bei DOD-Tintenstrahldruckern werden zum Erzeugen eines Bildes Tintentropfen selektiv auf ein Druckmedium ausgestoßen. Drucker dieser Art weisen normalerweise einen Druckkopf mit einer Düsenanordnung auf, wobei jeder Düse Tinte zugeführt wird. Die Düsen stehen jeweils mit einer Kammer in Verbindung, die in Abhängigkeit von einem elektrischen Impuls so unter Druck gesetzt werden kann, dass sie am Düsenauslass einen Tintentropfen erzeugt. Viele dieser Drucker verwenden zum Erzeugen des für die Ausbildung eines Tintentropfens erforderlichen kurzzeitigen Druckes piezoelektrische Wandler. Beispiele derartiger Drucker sind in US-A-4 646 106 und 5 739 832 beschrieben.
  • Zwar sind derartige piezoelektrische Wandler in der Lage, die für den zweckmäßigen DOD-Druck erforderlichen kurzzeitigen Drücke zu erzeugen, sie sind aber relativ schwierig und aufwändig herzustellen, weil die (aus einem spröden keramischen Material bestehenden) piezoelektrischen Kristalle präzisionsbearbeitet und präzise hinter den sehr kleinen, mit den jeweiligen Tintenstrahldüsen des Druckers verbundenen Tintenkammern installiert werden müssen. Außerdem sind für das wirksame Treiben piezoelektrischer Wandler in solchen Druckern jeweils hohe elektrische Spannungen und starke elektrische Impulse nötig.
  • Um diese Nachteile zu überwinden, hat man DOD-Drucker entwickelt, die mit thermisch betätigten Rührarmen arbeiten. Jeder Rührarm weist zwei ungleiche Metalle und ein damit verbundenes Heizelement auf. Wird an das Heizelement ein elektrischer Impuls angelegt, führt der unterschiedliche Dehnungskoeffizient der beiden ungleichen Metalle dazu, dass diese sich ähnlich wie ein Bimetall-Thermometer, jedoch sehr viel schneller, krümmen. Mit den ungleichen Metallen ist ein Rührarm verbunden, der das kurzzeitige Krümmen dieser Metalle in eine Druckwelle umwandelt, die einen Tintentropfen wirksam aus dem Düsenauslass ausstößt.
  • Während diese thermischen Rührarm-Wandler die wesentlichen Nachteile piezoelektrischer Wandler dadurch überwinden, dass sie leichter herzustellen sind und weniger Strom verbrauchen, weisen sie jedoch leider nicht die Langlebigkeit piezoelektrischer Wandler auf. Außerdem erzeugen sie keinen so starken und scharfen mechanischen Impuls in der Tinte, was zu geringerer Tropfengeschwindigkeit und geringerer Genauigkeit bezüglich des Auftreffens des Tropfens an einer gewünschten Stelle des Abbildungsmediums führt. Außerdem arbeiten thermisch betätigte Rührarme wegen ihrer vorstehend erwähnten geringeren Leistung nicht gut in relativ dickflüssigen Tinten.
  • Bei einem weiteren, in EP 0 933 212 A2 beschriebenen bekannten Drucker weist der Drucker einen Wandler auf, der eine Tintenmasse so unter Druck setzt, dass aus der Tintenmasse ein Tintenmeniskus herausragt. Zum Verringern der Oberflächenspannung des Meniskus ist eine Tintenablöseeinrichtung vorgesehen. Die Ablöseeinrichtung ist als um die Düsenöffnung herum angeordnetes Heizelement ausgebildet. Bei sämtlichen Ausführungsformen dieser Beschreibung besteht der Wandler aus einem einzelnen Wandler, der eine einer Vielzahl von Düsen gemeinsame Flüssigkeitsmasse unter Druck setzt. Ein mit einem solchen Wandler verbundenes Problem besteht darin, dass wegen der Geometrie eines Strahls, der in der Mitte stärker gewölbt ist und sich mit der Entfernung von der Strahlmitte weniger bewegt, die Wahrscheinlichkeit einer ungleichmäßigen Bewegung der Menisken besteht.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten DOD-Drucker bereitzustellen, der mit thermisch betätigten Rührarmen arbeitet, dabei aber in der Lage ist, zur Verbesserung der Druckgenauigkeit Tintentropfen mit höherer Geschwindigkeit und größerer Kraft auszustoßen und den Drucker auch für Tinten höherer Viskosität geeignet zu machen.
  • Angesichts der vorstehend genannten Aufgabe ist die Erfindung in den verschiedenen beiliegenden Ansprüchen definiert.
  • Die Erfindung überwindet alle vorstehend genannten Probleme durch eine Tropfen-Ablöseeinrichtung, bestehend aus einer Kombination aus Tropfenbildungs-Unterstüt zungseinrichtung und Tropfenauslöseeinrichtung. Die Tropfenbildungs-Unterstützungseinrichtung ist mit der Tinte in der Düse verbunden und arbeitet derart, dass sie die Energiemenge senkt, die für die Ausbildung eines Tropfens und das Ablösen des Tropfens von einem sich über einen Düsenauslass erstreckenden Meniskus erforderlich ist. Die Tropfenauslöseeinrichtung arbeitet mit der Tropfenbildungs-Unterstützungseinrichtung derart zusammen, dass sich jeweils selektiv ein Tintentropfen ausbildet und von dem Tintenmeniskus löst.
  • Die Tropfenbildungs-Unterstützungseinrichtung weist um den Düsenauslass herum angeordnete Heizelemente auf, die an die Tinte in der Düse einen Wärmeimpuls anlegen.
  • Bei der Tropfenauslöseeinrichtung handelt es sich um einen thermisch betätigten Rührarm.
  • Durch die zusammenwirkende Kombination von Rührarm-Wandlern und Heizeinrichtungen werden in vorteilhafter Weise die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Tropfenablösung erhöht, die Lebensdauer des Druckers verlängert und die Herstellung des Druckers im Vergleich zu bekannten Druckern, die ausschließlich mit einem jeweils eigenen präzisionsgefertigten piezoelektrischen Wandler in den einzelnen Düsen des Druckers arbeiten, erleichtert und verbilligt.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Düse eines herkömmlichen DOD-Druckkopfs, bei dem für die Erzeugung und den Ausstoß von Tintentropfen in jeder Düse ein thermisch betätigter Rührarm vorgesehen ist;
  • 2 eine geschnittene Seitenansicht einer Druckkopfdüse mit der erfindungsgemäßen Tropfenablöseeinrichtung mit der Kombination eines thermisch betätigten Rührarms für die Erzeugung eines oszillierenden Meniskus im Düsenauslass und eines um den Düsenauslass herum angeordneten ringförmigen Heizelements;
  • 3 eine Abwandlung der in 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, wobei das ringförmige Heizelement nicht auf der Oberfläche der Düsenplatte, sondern um die Seitenwände des Düsenauslasses herum angeordnet ist;
  • 4A eine geschnittene Seitenansicht einer nicht von der Erfindung abgedeckten Druckkopfdüse;
  • 4B eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das ringförmige Heizelement um die Seitenwände des Düsenauslasses herum angeordnet ist;
  • 5 eine geschnittene Seitenansicht einer Druckkopfdüse gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die Tropfenablöseeinrichtung aus der Kombination eines thermisch betätigten Rührarms und einer Zuführeinrichtung für ein oberflächenaktives Mittel besteht, die kontinuierlich einen dünnen Film eines oberflächenaktiven Mittels auf der Außenfläche des Druckkopf verteilt;
  • 6A eine nicht von der Erfindung abgedeckte Druckkopfdüse; und
  • 6B eine Abwandlung der Erfindung.
  • In 1 weist ein bekannter Druckkopf 1 im Allgemeinen ein vorderes Trägermaterial 3 mit einer Außenfläche 4 sowie ein hinteres Trägermaterial 5 mit einer hinteren Oberfläche 6 auf, wobei in den verschiedenen Figuren gleiche Teile jeweils mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet sind. Zwischen den Trägermaterialien 3, 4 ist eine Vielzahl von Düsen 7 angeordnet, von denen nur eine dargestellt ist. Die Düsen weisen jeweils untere, sich verjüngende Seitenwände 11 und obere, zylindrische Seitenwände 13 auf. Die oberen Seitenwände 13 bilden einen kreisförmigen Düsenauslass 15 aus.
  • Zwischen den Trägermaterialien 3, 4 ist ein Tintenkanal 17 vorgesehen, der dem Inneren der Düse 7 einen Tintenvorrat zuführt. Die flüssige Tinte bildet um die den Düsenauslass 15 definierenden oberen Seitenwände 13 herum einen konkaven Meniskus 19 aus. In der bekannten Anordnung ist jede Düse 7 mit einer Tropfenablöseeinrichtung 20 ausgestattet, die in 1 als thermisch betätigter Rührarm 21 dargestellt ist. Im Betrieb wird an den Schaft des Rührarms 21 ein elektrischer Impuls angelegt. Der Impuls seinerseits erzeugt einen Wärmeimpuls, der den Schaft des Rührarms 21 kurzzeitig aufheizt. Da der Schaft des Rührarms aus zwei Materialien mit unterschiedlichen Dehnungskoeffizienten besteht, krümmt er sich als Reaktion auf den Wärmeimpuls kurzzeitig in die gestrichelt dargestellte Stellung. Die Schockwelle, die die Krümmungsbewegung des Rührarms 21 auf die flüssige Tinte in der Düse 7 überträgt, führt zur Ausbildung und zum Ausstoß eines Mikro-Tintentropfens 23 (gestrichelt dargestellt) aus dem Druckkopf 1. Leider stoßen derartige thermisch betätigte Rührarme 21 im Allgemeinen Mikrotropfen 23 dieser Art nicht mit ausreichender Geschwindigkeit und Genauigkeit auf das (nicht dargestellte) Druckmedium aus.
  • Die Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber der in 1 dargestellten Tropfenablöseeinrichtung 20 dar. In 2 besteht die erfindungsgemäße Tropfenablöseeinrichtung 25 aus der Kombination einer Tropfenauslöseeinrichtung 27 und einer Tropfenbildungs-Unterstützungseinrichtung 30. Bei dieser Ausführungsform besteht die Tropfenauslöseeinrichtung 27 ebenfalls aus einem thermisch betätigten Rührarm 28, wie er unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde. Die Tropfenbildungs-Unterstützungseinrichtung 30 besteht aus einer Heizeinrichtung 31 mit einem ringförmigen Heizelement 32, das den Düsenauslass 15 eng umgibt. Eine Heizeinrichtung dieser Art lässt sich leicht mittels CMOS-Technologie in die Oberfläche 4 des Druckkopfs integrieren. Wenn ein elektrischer Impuls durch das ringförmige Heizelement 32 geleitet wird, erzeugt die Heizeinrichtung 31 einen kurzzeitigen Wärmeimpuls, der seinerseits die Oberflächenspannung der Tinte im Bereich des Meniskus 19 verringert.
  • Im Betrieb werden durch gleichzeitiges Anlegen eines elektrischen Impulses an den thermisch betätigten Rührarm 28 und die Heizeinrichtung 31 Mikro-Tintentropfen erzeugt. Der Rührarm 28 krümmt sich dabei sofort in die gestrichelt dargestellte Stellung, während der durch das ringförmige Heizelement 32 erzeugte Wärmeimpuls die Oberflächenspannung der Tinte im Meniskus 19 und damit die Energiemenge senkt, die erforderlich ist, um einen Tintentropfen 23 zu erzeugen und aus dem Düsenauslass 15 auszustoßen. Im Endergebnis wird ein Tintentropfen 23 mit hoher Geschwindigkeit aus dem Düsenauslass 15 ausgestoßen, wodurch der Tropfen mit besserer Genauigkeit an der beabsichtigten Position auf einem Druckmedium auftrifft. Außerdem ist die im thermisch betätigten Rührarm 28 entstehende Spannung während der Erzeugung und des Ausstoßens des Tintentropfens geringer als wenn keine Heizeinrichtung 31 zur Unterstützung der Ausbildung von Tintentropfen vorhanden wäre. Dadurch verlängert sich die mechanische Lebensdauer des thermisch betätigten Rührarms 28.
  • 3 zeigt eine Abwandlung der in 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Heizeinrichtung 37 ein ringförmiges Heizelement 38 aufweist, das die oberen zylindrischen Seitenwände 13 der Düse 7 umgibt. Zwar ist eine derartige Abwandlung der Erfindung etwas schwieriger herzustellen, sie bietet aber den Vorteil, dass sie den vom Heizelement 38 erzeugten Wärmeimpuls effektiver auf die den Meniskus 19 ausbildende Tinte überträgt. In jeder anderen Hinsicht entspricht die Arbeitsweise der Abwandlung der Erfindung gemäß 3 der unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Funktion.
  • 4A zeigt eine nicht von der Erfindung abgedeckte Vorrichtung. Hier besteht die Tropfenbildungs-Unterstützungseinrichtung 30 der Tropfenablöseeinrichtung 25 aus einer Zuführeinrichtung 40 für ein oberflächenaktives Mittel, deren Funktion darin besteht, die Oberflächenspannung der Tinte im Meniskus 19 statt durch einen Wärmeimpuls, wie dies vorstehend beschrieben wurde, durch ein flüssiges oberflächenaktives Mittel zu senken. Die Zuführeinrichtung 40 für das oberflächenaktive Mittel weist eine Einspritzeinrichtung 42 für das oberflächenaktive Mittel auf (bei der es sich auch um eine Mikropumpe handeln kann, die in der Lage ist, Mikrotröpfchen eines flüssigen oberflächenaktiven Mittels nach Bedarf zu erzeugen), deren Ausgang mit einer Bohrung 44 verbunden ist, die in die oberen zylindrischen Seitenwände 13 der Düse 7 führt. Die Einspritzeinrichtung 42 für das oberflächenaktive Mittel ihrerseits ist mit einem Vorratsbehälter 48 für das oberflächenaktive Mittel verbunden. Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist insofern ähnlich jener, die unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde, als zu dem Zeitpunkt, in dem die Ausbildung eines Tintentropfens gewünscht wird, elektrische Betätigungsimpulse gleichzeitig an den thermisch betätigten Rührarm 28 und die Einspritzeinrichtung 42 für das oberflächenaktive Mittel angelegt werden. Der Rührarm 28 krümmt sich in die gestrichelt dargestellte Stellung, während die Einspritzeinrichtung 42 für das oberflächenaktive Mittel ein kleines Tröpfchen eines flüssigen oberflächenaktiven Mittels durch die Bohrung 44 an die den Meniskus 19 ausbildende Tinte abgibt. Da das oberflächenaktive Mittel die Oberflächenspannung der Tinte im Meniskus 19 senkt, sinkt dadurch zum Zeitpunkt der Betätigung des thermisch betätigten Rührarms 28 auch die zur Ausbildung und zum Ausstoßen eines Tintentropfens erforderliche Energie. Der entstehende Tintentropfen 23 wird daher mit höherer Geschwindigkeit ausgestoßen, und dies wiederum führt zu einem präziseren Druckvorgang.
  • 4B zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung gemäß 4A, wobei der Unterschied darin besteht, dass die Tropfenbildungs-Unterstützungseinrichtung 30 zusätzlich eine Heizeinrichtung 50 aufweist. Bei dieser Abwandlung wird gleichzeitig mit dem Anlegen elektrischer Impulse an die Einspritzeinrichtung 42 für das oberflächenaktive Mittel und den thermisch betätigten Rührarm 28 ein elektrischer Impuls an das ringförmige Heizelement 52 der Heizeinrichtung 50 angelegt. Der daraus resultierende, durch die Heizeinrichtung 50 erzeugte Wärmeimpuls unterstützt die Absenkung der Oberflächenspannung der den Meniskus 19 ausbildenden Tinte durch die Einspritzeinrichtung 42 für das oberflächenaktive Mittel. Da die Kombination aus der Einspritzeinrichtung 42 für das oberflächenaktive Mittel und der Heizeinrichtung 50 die Oberflächenspannung in der den Meniskus 19 ausbildenden Tinte noch stärker senkt als die Einspritzeinrichtung 42 für das oberflächenaktive Mittel allein, kann bei dieser Abwandlung der Erfindung ein Tintentropfen 23 mit noch größerer Geschwindigkeit erzeugt und ausgestoßen werden, als dies bei aus der Ausführungsform gemäß 4A ausgestoßenen Tintentropfen der Fall ist.
  • 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hier besteht die Tropfenbildungs-Unterstützungseinrichtung 30 aus einer Zuführeinrichtung 54 für ein oberflä chenaktives Mittel, die nicht, wie unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschrieben wurde, mit einer Einspritzeinrichtung 42, sondern mit einem Filmverteiler 56 für das oberflächenaktive Mittel arbeitet. Der Filmverteiler 56 kann aus einem beliebigen Mechanismus bestehen, der in der Lage ist, einen flüssigen (oder auch festen, schmelzbaren) Film eines oberflächenaktiven Mittels auf der Außenfläche 4 des Druckkopfs 1 aufrechtzuerhalten und auf diese Weise einen oberflächenaktiven Film 58 zu erzeugen. Der Filmverteiler 56 ist mit einer Pumpe 60 verbunden, die ihrerseits mit einem Vorratsbehälter 64 für das oberflächenaktive Mittel in Verbindung steht. Der Filmverteiler 56 kann zum Beispiel aus einem aus Mikrorohren bestehenden Verteiler oder aus über der Außenfläche 4 angebrachten gewellten Wandungen bestehen, durch die kleine Tröpfchen eines flüssigen oberflächenaktiven Mittels kontinuierlich auf der Oberfläche 4 verteilt werden. Konstruktionen zum Aufbringen und Aufrechterhalten eines dünnen Flüssigkeitsfilms eines oberflächenaktiven Mittels auf der Oberfläche 4 sind bereits bekannt und als solche nicht Bestandteil dieser Erfindung.
  • Im Gegensatz zur Arbeitsweise der unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschriebenen Ausführungsform ist es bei dieser Ausführungsform nicht nötig, zu dem Zeitpunkt, zu dem die Erzeugung eines Tintentropfens gewünscht wird, gleichzeitig einen elektrischen Impuls an die Zuführeinrichtung 54 für das filmartige oberflächenaktive Mittel anzulegen. Stattdessen braucht nur der Rührarm 28 durch Anlegen eines elektrischen Impulses aktiviert zu werden, so dass er sich in die gestrichelt dargestellte Stellung krümmt. Wegen der ständigen Berührung zwischen dem oberflächenaktiven Film 58 und dem Tintenmeniskus 15 wird die für die Erzeugung und das Ausstoßen eines Tintentropfens 23 nötige Energie dadurch wesentlich verringert. Im Endergebnis erzeugt der thermisch betätigte Rührarm 28 einen Tintentropfen höherer Geschwindigkeit, als dies ohne Unterstützung durch die Zuführeinrichtung 54 für das filmartige oberflächenaktive Mittel der Fall wäre, und dies bei geringerer mechanischer Belastung des Rührarms.
  • Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist auch eine Heizeinrichtung 66 vorgesehen. Vorzugsweise weist diese Heizeinrichtung 66 um die oberen zylindrischen Seitenwände 13 der Düse 7 herum ein ringförmiges Heizelement 68 auf. Diese Position der Heizeinrichtung ist bevorzugt, da eine Anbringung des Heizelements auf der Oberfläche 4 den Fluss des oberflächenaktiven Mittels in den Meniskus 19 stören könnte. Bei dieser Abwandlung der Erfindung werden zum Erzeugen und Ausstoßen eines Tintentropfens 23 elektrische Impulse gleichzeitig sowohl dem ringförmigen Heizelement 68 als auch dem thermisch betätigten Rührarm 28 zugeführt. Wie bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß 4B führt auch hier die Kombination der Zuführeinrichtung 54 für das oberflächenaktive Mittel mit der Heizeinrichtung 66 zu einer höheren Geschwindigkeit des Tintentropfens 23, als wenn die Tropfenbildungs-Unterstützungseinrichtung 30 nur aus der Zuführeinrichtung 54 für das oberflächenaktive Mittel bestünde.
  • Aus 6A ist ersichtlich, dass die Tropfenablöseeinrichtung 25 der nicht durch die Erfindung abgedeckten Vorrichtung eine Tropfenbildungs-Unterstützungseinrichtung 30 in Form eines piezoelektrischen Wandlers 70 aufweisen kann, der mechanisch mit der hinteren Oberfläche 6 des hinteren Trägermaterials 5 des Druckkopfs 1 gekoppelt ist. Dem piezoelektrischen Wandler 70 werden eine Reihe relativ hochfrequenter elektrischer Impulse zugeführt, so dass sich der Tintenmeniskus periodisch von der konkaven Stellung 19 in eine konvexe Stellung 34 wölbt. Dabei ist zu beachten, dass die Stärke der an den Wandler 70 angelegten Impulse so gewählt wird, dass die sich ergebende Schwingungsenergie ausreicht, periodisch einen konvexen Meniskus 34 zu erzeugen, jedoch nicht ausreicht, einen Tintentropfen zu erzeugen und abzulösen. Wird die Erzeugung eines Tintentropfens gewünscht, wird zu dem Zeitpunkt, zu dem der piezoelektrische Wandler 70 einen konvexen Meniskus 34 in der Tinte erzeugt, ein elektrischer Impuls an den thermisch betätigten Rührarm 28 angelegt. Aufgrund der durch den piezoelektrischen Wandler 70 erzeugten zusätzlichen kinetischen Energie in der Tinte wird auf diese Weise ein Tintentropfen 23 mit höherer Geschwindigkeit erzeugt und ausgestoßen, als dies bei ausschließlichem Einsatz des Rührarms 28 der Fall wäre. Zeitgeberschaltungen, die in der Lage sind, dem Rührarm 28 elektrische Impulse zuzuführen, wenn der Wandler 70 den vorstehend beschriebenen konvexen Meniskus 34 erzeugt, sind bereits bekannt und als solche nicht Bestandteil der Erfindung. Gemäß der gestrichelten Darstellung kann die in 6A dargestellte Vorrichtung um eine Zuführeinrichtung 72 für ein filmartiges oberflächenaktives Mittel ergänzt werden, um die Geschwindigkeit des ausgestoßenen Tintentropfens 23 noch weiter zu erhöhen.
  • Die in 6B dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist eine (gestrichelt dargestellte) Heizeinrichtung 75 um den Düsenauslass 15 herum auf. Die Heizeinrichtung 75 der in 6B dargestellten Ausführungsform erzeugt einen Tintentropfen 23 höherer Geschwindigkeit als dies sonst möglich wäre, wenn die Tropfenbildungs-Unterstützungseinrichtung 30 nur aus dem piezoelektrischen Wandler 70 bestünde.

Claims (15)

  1. Tintenstrahldrucker mit einem Tintenstrahldruckkopf (1), der eine Vielzahl von Düsen aufweist, von denen jede Düse (7) einen Auslass (15) aufweist; einen Tintenvorratskanal (17) zum Transportieren flüssiger Tinte zu jeder Düse; ein einer jeden Düse zugeordnetes Heizelement (31, 37), das bei Erwärmung wahlweise einen Heizimpuls abgibt, um Tinte in der jeweiligen Düse zu erwärmen und die Oberflächenspannung in einem Tintenmeniskus derart zu verringern, dass ein Tintentropfen aus der jeweiligen Düse austritt; dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement am Auslass oder an den Seitenwänden der Düse angeordnet ist, und dass eine Vielzahl thermisch betätigter Rührarme vorgesehen ist, von denen jeder Rührarm (21) einer einzelnen, jeweils anderen Düse zugeordnet und derart aufheizbar ist, dass er sich bewegt und einen entsprechenden Meniskus an einer entsprechenden Düse bildet, wobei die Kombination aus einer Bewegung des Rührarms und einer Erwärmung des Meniskus bewirkt, dass ein Tropfen aus der jeweiligen Düse austritt.
  2. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement den Düsenauslass im wesentlichen umgibt.
  3. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenauslass an einer äußeren Fläche des Druckkopfs endet und das Heizelement den Auslass an der äußeren Fläche umgrenzt.
  4. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse Seitenwände umfasst, die im Auslass enden, und dass das Heizelement die Seitenwände umgrenzt.
  5. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführvorrichtung (40, 54) für ein oberflächenaktives Mittel vorgesehen ist, die der Tinte das oberflächenaktive Mittel in der Düse oder am Düsenauslass zuführt.
  6. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung eine Einspritzvorrichtung (42) aufweist, die mit dem Inneren der Düse in Wirkverbindung steht, um das oberflächenaktive Mittel in einem Augenblick in die Düse einzuspritzen, in dem die Bildung eines Tintentropfens und seine Ablösung erwünscht sind.
  7. Tintenstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rührarm aus zwei verschiedenen Metallen besteht und jeweils ein an ihm angeschlossenes Heizelement umfasst.
  8. Verfahren zum Erzeugen von Tintentropfen in einem Tintenstrahldrucker, mit dem Schritt: Bereitstellen eines Tintenstrahldruckkopfs, der eine Vielzahl von Düsen aufweist, von denen jede Düse einen Auslass aufweist; und ein jeder Düse zugeordnetes Heizelement, das wahlweise einen Heizimpuls abgibt, um Tinte in der jeweiligen Düse zu erwärmen und die Oberflächenspannung in einem Tintenmeniskus derart zu verringern, dass ein Tintentropfen aus der jeweiligen Düse austritt, gekennzeichnet durch die Schritte: Anordnen des Heizelements am Auslass oder an den Seitenwänden der Düse, und Bereitstellen einer Vielzahl thermisch betätigbarer Rührarme, von denen jeder Rührarm (21) einer einzelnen, jeweils anderen Düse zugeordnet und derart aufheizbar ist, dass er sich bewegt und einen entsprechenden Meniskus an einer entsprechenden Düse bildet, wobei die Kombination aus einer Bewegung des Rührarms und einer Erwärmung des Meniskus bewirkt, dass ein Tropfen aus der jeweiligen Düse austritt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement den Düsenauslass im wesentlichen umgibt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenauslass an einer äußeren Fläche des Druckkopfs endet und das Heizelement den Auslass an der äußeren Fläche umgrenzt.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse Seitenwände umfasst, die im Auslass enden, und dass das Heizelement die Seitenwände umgrenzt.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Betreiben einer Zuführvorrichtung für ein oberflächenaktives Mittel derart, dass das oberflächenaktive Mittel der Tinte in der Düse oder am Düsenauslass zugeführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung für das oberflächenaktive Mittel eine Einspritzvorrichtung aufweist, die mit dem Inneren der Düse in Wirkverbindung steht, um das oberflächenaktive Mittel in einem Augenblick in die Düse einzuspritzen, in dem die Bildung eines Tintentropfens und seine Ablösung erwünscht sind.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie zum Bilden eines Tropfens durch Hinzufügen einer Schwingungsenergie zur flüssigen Tinte in der Düse derart gesenkt wird, dass konkave und konvexe Menisken periodisch ausgebildet werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührarme aus zwei unterschiedlichen leitfähigen Materialien bestehen, durch die elektrische Ströme geleitet werden, die eine Deformation des Rührarms bewirken.
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