Anordnung zum Erzeugen von Tintentröpfchen unterschiedlicher Grösse in einer Tintendruckeinrichtung

Abstract

 Die Erzeugung von Tintentröpfchen unterschiedlicher Größe in einer nach dem Thermowandlerprinzip arbeitenden Tintendruck­einrichtung wird durch geeignete Geometrie der Thermowandler (1) in Zusammenwirken mit auf diese Thermowandlergeometrie abgestimmten Ansteuerungsimpulsen erreicht. Die Thermowand­ler (1) sind dabei in mehrere Wärmeerzeugungsabschnitte (W₁...W₃) unterschiedlicher Breite (b_i), unterschiedlicher Schichtdicke (d_i) oder Schichtmaterialien (ρ_i, a_i) auf­geteilt. Zur Verbesserung des Übersprechverhaltens sind die Wärmeerzeugungsabschnitte (W₁...W₂) durch Bereiche mit einer gegenüber diesen Wärmeerzeugungsabschnitten (W₁...W₃) niedrigeren Wärmeerzeugungsraten oder kleinerer Temperaturleitfähigkeit (a_i) voneinander getrennt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen von Tintentröpfchen unterschiedlicher Größe in einer Tintendruck­einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Bekannte Tintendruckköpfe, die nach dem Thermowandlerprinzip (Bubble-Jet) arbeiten, weisen eine Matrix von Einzeldüsen auf, aus denen unter Einwirkung einer elektronischen Steuerung definiert Einzeltröpfchen ausgestoßen werden. Jede Düse ist an einen Tintenkanal angeschlossen, in welchem mittels eines Aktors Druckwellen in der Tintenflüssigkeit erzeugt werden. Das Verfahren zum Druckaufbau in der Tinten­flüssigkeit beruht auf der Erzeugung kleiner Mikrobläschen. Unter jedem Tintenkanal befindet sich in einem bestimmten Abstand zur Austrittsdüse als Aktor ein elektrothermisches Wandlerelement (Heizelement) in Form eines Dünnfilmwider­standes. Durch kurzzeitiges Bestromen eines dieser Wandler­elemente wird die unmittelbar darüberliegende Tinten­flüssigkeit in einer dünnen Schicht auf hohe Übertempera­turen erhitzt. Im Laufe der nachfolgenden Verdampfung der erhitzten Tintenflüssigkeit entsteht über dem Heizelement eine Dampfblase (Bubble) mit hohem Innendruck, deren Expansion einen Ausstoß der in dem entsprechenden Tintenkanal befind­lichen Tintenflüssigkeit durch die Düse bewirkt. Dabei be­steht neben fluidmechanischen Einflüssen, die durch die Kanal- und Düsengeometrie gegeben sind, auch eine Proportionalität zwischen dem Tintentröpfchenvolumen und der Oberfläche des Heizelementes, welche die Größe der ent­sprechenden Dampfblase mitbestimmt.

[0003] Sollen mit solchen Tintendruckeinrichtungen Schriften ver­schiedener Schriftqualitäten, beispielsweise Schriften in einer sog. Entwurfsqualität (Draft Quality, DQ) und in einer sog. Schönschrift (Near Letter Quality, NLQ) erzeugt werden, so ist es vorteilhaft, Tintentröpfchen unterschiedlicher Größen und damit unterschiedlicher Tröpfchenvolumina zu er­zeugen. Damit ist einerseits eine verbesserte Schriftquali­tät (Schwärzungsgrad) bei hoher Druckgeschwindigkeit und andererseits eine verminderte Auflösung durch größere Tintentröpfchen, z.B. im "Draft"-Mode möglich. Außerdem werden solche Tintendruckeinrichtungen als Ausgabegeräte für Grafik eingesetzt, was erfordert, daß sog. Grau- oder Farb­stufen darstellbar sein müssen. Insbesondere besteht durch die Erzeugung von Tintentröpfchen unterschiedlicher Größe bei Farbdruck die Möglichkeit, eine Übersättigung des Druckpapiers mit Lösungsmitteln zu vermeiden.

[0004] Zur Erzeugung von Tintentröpfchen unterschiedlicher Größe ist es aus der EP-A1-0203534 bekannt, bei einer Tinten­schreibeinrichtung mit piezoelektrischen Wandlerelementen, die jeweils den Tintenkanälen des Schreibkopfes zugeordnet sind, diese mit einer einstellbaren Anzahl von Ansteuerim­pulsen anzusteuern. Die Folgefrequenz der Ansteuerpulse ist dabei auf die Resonanzfrequenz des Tintenkanals abgestimmt und die Ansteuerimpulse folgen zeitlich derart aufeinander, daß ein durch nachfolgende Ansteuerimpulse bewirkter Aus­stoß einer kleinen Tintenmenge aus der Austrittsöffnung des Tintenkanals jeweils noch vor der Ablösung des durch den ersten Ansteuerimpuls bewirkten Tintentröpfchens von der Austrittsöffnung auftritt.

[0005] Aus der WO 87/03363 ist eine Tintendruckeinrichtung nach dem Thermowandlerprinzip beschrieben, mit der acht ver­schiedene Graustufen bzw. Halbtöne erzeugt werden können.

[0006] Hierzu sind drei Tröpfchenerzeuger vorgesehen, die auf­grund unterschiedlicher Fläche der Thermowandler unter­schiedliche Tröpfchenvolumina ausstoßen, die binär ge­wichtet sind. Durch sequentielles Abspritzen von Tröpfchen aus den verschieden großen Düsenöffnungen auf ein und des­selben Pixels werden die acht möglichen Graustufen oder Halbtöne erzeugt. Zusätzlich ist noch ein Tröpfchenerzeuger zum Emittieren von farbloser Tintenflüssigkeit vorgesehen, die unmittelbar auf ein von den anderen Düsen ausgestoßenen Tintentröpfchen aufgebracht wird, wodurch weiche Konturen der farbigen Tintentröpfchen erreicht werden.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Tintendruckeinrichtung der eingangs genannten Art Maßnahmen zur Steuerung der Tintentröpfchenvolumina anzugeben, die auf einfache Weise und ohne Verringerung der Druckgeschwindigkeit und des Auf­lösungsvermögens Halbtonbilder bzw. Grau- oder Farbstufen aus Einzelpunkten unterschiedlicher Größe erzeugt.

[0008] Diese Aufgabe wird gemäß den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

[0009] Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0010] Durch geeignete Geometrie der Thermowandler in Verbindung mit auf diese Thermowandlergeometrie abgestimmten Ansteuer­ungsimpulsen können gezielt Tintentröpfchen unterschiedli­cher Volumina aus den Austrittsdüsen ausgestoßen werden. Da die Oberfläche der Thermowandler die Größe der entstehenden Dampfblase mitbestimmt und die Verdampfung der Tinten­flüssigkeit erst oberhalb einer kritischen Verdampfungs­temperatur schlagartig einsetzt, werden erfindungsgemäß Thermowandlergeometrien mit inhomogener Wärmeerzeugungsrate verwendet, wobei sowohl über die Amplitude als auch über die Dauer der Ansteuerimpulse die zur Dampfblasenbildung beitra­genden Wärmeerzeugungsabschnitte z.B. die wirksame Fläche der Thermowandler gesteuert werden kann.

[0011] Werden die Thermowandler in mehrere Blasenerzeugungsab­schnitte unterteilt, so können sie einerseits zur Erzeugung von entsprechend der Anzahl dieser Abschnitte verschiedenen Tröpfchenvolumina verwendet werden und andererseits ist es neben der Erzeugung von Graustufen möglich, auch im sog. Draft-Mode einen bei Schönschreibmodus (NLQ) erreichbaren Schwärzungsgrad zu erzielen und damit bei der Anfertigung von Farbdrucken durch Verringern der Tröpfchenmasse eine optimale Farbdeckung ohne Übersättigung des Aufzeichnungs­trägers mit Lösungsmitteln zu erreichen.

[0012] Die erfindungsgemäße Variation der Thermowandlergeometrie zur gesteuerten Erzeugung unterschiedlicher Tintentröpfchen­volumina zeichnet sich dabei durch eine besonders einfache technologische Realisierbarkeit aus, da auf zusätzliche elektrische Steuerleitungen auf dem Dünnfilmsubstrat ver­zichtet werden kann.

[0013] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Tintendruckein­richtung gemäß der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrie­ben. Dort zeigen

Figur 1 Beispiele von Thermowandlern zur Erzeugung von Tintentröpfchen unterschiedlicher Volumina,

Figur 2 Temperaturverläufe von Wärmeerzeugungsabschnitten der Thermowandler nach Figur 1 bei verschiedenen elektrischen Ansteuerimpulsen,

Figur 3 weitere Beispiele von Thermowandlern zur Erzeugung von zwei verschieden großen Tintentröpfchen und

Figur 4 Beispiele für eine Heizelementgeometrie zur Erzeu­gung von drei verschiedenen Tröpfchengrößen.

[0014] In der Figur 1 sind Draufsichten von verschieden geometrisch gestalteten Thermowandlern 1 dargestellt, welche jeweils an ihren Stirnseiten mit Stromzuführungen 2 ,3 in Form von Leiterbahnen kontaktiert werden. Thermowandler 1 und Leiter­bahnen 2,3 können dabei beispielsweise durch Vakuumabschei­dung geeigneter elektrisch leitfähiger Legierungen (z.B. Hafniumdiborid HfB₂ für die Thermowandler) oder Metalle (z.B. Aluminium Al für die Leiterbahnen) auf ein Grundoxyd mit anschließender fototechnischer Strukturierung erzeugt werden.

[0015] Die Figur 1a zeigt einen herkömmlichen, rechteckförmigen Thermowandler 1, der primär zur Erzeugung von Tintentröpf­chen einer Größe geeignet ist. Durch die Rechteckform des Thermowandlers ergibt sich eine homogene Wärmeerzeugungs­rate (Wärmeerzeugungsrate = thermische Leistung/Fläche =

Eine Modulation der Tintentröpfchenmasse ist bei einer solchen homogenen Wärmeerzeugungsrate durch Verändern der Amplitude und/oder der Impulsdauer der Ansteuerspannung nur in einem sehr geringen Maße möglich, da nach dem Einsetzen der Verdampfung der gesamte Thermowandler von einer Dampf­schicht bedeckt und damit von dem Thermowandler thermisch entkoppelt ist.

[0016] Zur Erzeugung von Tintentröpfchen kontinuierlicher Größe dient ein Thermowandler, dessen geometrische Ausgestaltung anhand von Figur 1b erläutert wird. Dieser Thermowandler weist eine Länge 1 auf und verläuft, ausgehend von einer rechten Stromzuführung 2 konisch zu einer linken Stromzu­führung 3, so daß die Fläche des Thermowandlers in Richtung zur linken Stromzuführung 2 stetig abnimmt. Die Breite des Thermowandlers an der rechten Stromzuführung 2 ist mit b₁, die Breite an der linken Stromzuführung 3 mit b₀ bezeichnet. Legt man darüber hinaus an der Stirnseite der linken Strom­zuführung 3 den Fußpunkt einer laufenden Koordinate x fest, so erhält man für die Breite b (x) folgende Beziehung:
b (x) = b₀ + ((b₁ - b₀) / 1) · x mit b₀ < b₁.

[0017] Aufgrund er sich dadurch einstellenden ungleichen Strom­dichteverteilung wird bei konstanter Impulsdauer und rela­tiv kleiner Amplitude der Ansteuerspannung die zur Ver­dampfung notwendige Temperatur T_V zuerst in der Nähe der linken Stromzuführung 3 erreicht. Dabei werden kleinvolumi­ge Tintentröpfchen emittiert. Mit Erhöhung der Ansteuer­spannung oder auch Verlängerung der Impulsdauer vergrößert sich die zur Blasenbildung wirksame Fläche über dem Thermo­wandler in Richtung der rechten Stromzuführung 2, d.h. es werden Tintentröpfchen mit größerem Volumen ausgestoßen. Prinzipiell ist mit einem Thermowandler konischer Geometrie eine über Amplitude und/oder Impulsdauer der Ansteuer­spannung kontinuierliche Abstimmung der Tintentröpfchen­volumina innerhalb gewisser, durch die Kanal- und Düsen­geometrie gegebener Grenzen möglich.

[0018] Während mit dem Thermowandler nach Figur 1b Tintentröpfchen kontinuierlicher Größe erzeugt werden können, eignen sich die Thermowandler nach den Figuren 1c bis 1e zur Erzeugung zweier diskreter, voneinander unterschiedlicher Tröpfchen­volumina. Die Thermowandler sind dabei in Bereiche unter­schiedlicher Breite bei gleicher Schichtdicke (Fig. 1c, 1d) oder in Bereiche unterschiedlicher thermischer oder elektrischer Eigenschaften unterteilt (Figur 1e).

[0019] Der Thermowandler nach Figur 1c weist innerhalb seiner Längserstreckung eine abgestufte Kontur auf, so daß sich die Fläche dieses Thermowandlers aus zwei unterschiedlich breiten Rechtecken zusammensetzt. Das an die linke Stromzu­führung 3 angrenzende Rechteck besitzt eine Breite b₁, das an die rechte Stromzuführung 2 angrenzende Rechteck besitzt eine Breite b₂, wobei die Breite b₁ kleiner ist als die Breite b₂. Durch eine solche Aufteilung der Fläche des Thermowandlers bei gleicher Schichtdicke werden zwei unter­schiedliche Wärmeerzeugungsabschnitte W₁, W₂ geschaffen.

[0020] In Figur 1d ist der Thermowandler in Form eines einfachen Rechteckes abgebildet, welches zur Erzeugung von zwei unter­schiedlichen Tröpfchenvolumina einen Isolationsspalt 4 auf­weist. Die Länge des Isolationsspaltes 4 innerhalb des Thermowandlers legt dabei die beiden Wärmeerzeugungsab­schnitte W₁, W₂ mit der wirksamen Breite 2 · b₃ im Wärmeerzeugungsabschnitt W₁ und der Breite b₂ im Wärmeer­zeugungsabschnitt W₂ fest.

[0021] Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung einer ungleich­förmigen Wärmeverteilung im Thermowandler ist in Figur 1e gezeigt. Der Thermowandler besteht dabei aus zwei Wärmeer­zeugungsabschnitten W₁, W₂ unterschiedlicher Schichtdicke (d_i) und/oder Schichtmaterialien, d.h. Materialien mit von­einander verschiedenen elektrischen (spezifischer Widerstand ρ_i) und/oder thermischen Eigenschaften (Temperaturleit­fähigkeit a_i).

[0022] Allen anhand der Figuren 1b bis 1e gezeigten Ausführungs­beispielen von Thermowandlern ist gemeinsam, daß die abso­luten Tröpfchengrößen durch die Einzelflächen der Wärme­erzeugungsabschnitte W₁, W₂ bestimmt sind. Eine kleine er­hitzte Fläche bewirkt dabei den Ausstoß eines kleinen Tröpfchens, die gesamte Fläche dient zum Erzeugen von großen Tröpfchen, während das Übersprechen, d.h. die Güte der Trennung kleiner und großer Tröpfchen, durch das Ver­hältnis der Wärmeerzeugungsraten bzw. der Oberflächentempera­turen der einzelnen Wärmeerzeugungsabschnitte W₁, W₂ gegeben ist.

[0023] Die Funktionsweise der Thermowandler ist anhand der zeit­abhängigen Temperaturen der Wärmeerzeugungsabschnitte W₁, W₂ bei verschiedenen Ansteuerungsimpulsen in Figur 2 näher dargestellt.

[0024] In Figur 2a sind Amplitude und Pulsdauer Δt₁ der An­steuerspannung für die Thermowandler nach Figur 1 so ge­wählt, daß die zum Einsetzen der Blasenbildung notwendige Temperatur T_V nur von dem Teilabschnitt W₁ des Thermo­wandlers, welcher aufgrund z.B. seiner geringeren Breite die höhere Wärmeerzeugungsrate aufweist (Fig. 1c), über­schritten wird. Nach dem Einsetzen der Verdampfung zum Zeitpunkt t_v steigt die Temperatur T des Teilabschnittes W₁ bis zur Beendigung des Heizimpulses zum Zeitpunkt t₁ stärker an, da der Wärmefluß zwischen dem Teilabschnitt W₁ und der Tintenflässigkeit durch die Blasenbildung stark verringert wird. Der Temperaturverlauf vom Zeitpunkt des Verdampfungsbeginns t_V bis zum Einsetzen der Kondensa­tion zum Zeitpunkt t_K kennzeichnet die Expansion der Dampf­blase, wobei diese mechanische Arbeit verrichtet und der Tintenstrahl aus der Düse ausgestoßen wird. Da der Teilab­schnitt W₂ des Thermowandlers aufgrund seiner niedrigeren Wärmeerzeugungsrate (z.B. durch größere Breite dieses Ab­schnittes gegenüber dem Teilabschnitt W₁, vgl. Fig. 1c) nicht die zum Einleiten der Verdampfung notwendige Tempera­tur erreicht, trägt dieser nicht zur Tröpfchenbildung bei. Das Volumen des emittierten kleinen Tröpfchens wird somit durch die Fläche des Wärmeerzeugungsabschnittes W₁ bestimmt.

[0025] Zur Erzeugung größerer Tintentröpfchen muß zusätzlich der Wärmeerzeugungsabschnitt W₂ die zum Einleiten der Ver­dampfung notwendige Temperatur T_V überschreiten. Dies kann auf einfache Weise durch Erhöhung der Amplitude der An­steuerspannung und/oder durch die Verlängerung der Heiz­impulsdauer erreicht werden.

[0026] In Figur 2b ist zur Erzeugung eines größeren Tintentröpfchens eine Ansteuerspannung gewählt, deren Impulsdauer identisch und deren Amplitude größer ist als die Amplitude der Ansteuerspannung im vorhergehenden Beispiel. Die Verdampfungs­ temperatur T_V wird deshalb von beiden Wärmeerzeugungs­abschnitten W₁, W₂ erreicht, so daß die gesamte Fläche des Thermowandlers zur Tröpfchenbildung beiträgt. Dieselbe Wirkung wird erreicht, wenn nicht die Amplitude der An­steuerungsspannung erhöht wird, sondern die Heizimpulsdauer gegenüber der Heizimpulsdauer nach Figur 2c verlängert wird (Δt₂ > Δt₁).

[0027] Im Hinblick auf die Lebensdauer der Thermowandler und um eine zweite unkontrollierte Verdampfung auszuschließen, ist dabei eine unnötige thermische Überlastung des Teilab­schnittes mit der größeren Wärmeerzeugungsrate (Wärmeer­zeugungsabschnitt W₁) bzw. Oberflächentemperatur zu ver­meiden.

[0028] Da die im Wärmeerzeugungsabschnitt W₁ zuerst einsetzende Blasenbildung in der Tintenflüssigkeit unter Umständen eine Verdampfung im Wärmeerzeugungsabschnitt W₂ initiieren kann, ist es vorteilhaft, zur Verbesserung des Übersprechverhal­tens Thermowandlergeometrien zu verwenden, bei denen die Blasenerzeugungsabschnitte durch kältere Bereiche, d.h. Bereiche mit gegenüber den Blasenerzeugungsabschnitten niedrigeren Wärmeerzeugungsraten oder kleinerer Tempera­turleitfähigkeiten voneinander getrennt sind.

[0029] Die Figur 3 zeigt Ausführungsbeispiele von Thermowandlern, deren Wärmeerzeugungsabschnitte W₁, W₂ durch Trennbereiche T₁, T₂ voneinander thermisch entkoppelt sind. Wie in Figur 3a dargestellt ist, läßt sich die thermische Trennung der beiden Wärmeerzeugngsabschnitte W₁, W₂ durch eine lokal ver­breiterte Widerstandsgeometrie erreichen. Die beiden Wärme­erzeugungsabschnitte W₁, W₂ mit ihren Breiten b₁ und b₂ bilden keine Grenzschicht, an der sie unmittelbar anein­anderstoßen (vgl. Figur 1c), sondern sind mit Hilfe eines gegenüber den Wärmeerzeugungsabschnitten W₁, W₂ verbreiterten rechteckförmigen Steges 5, der eine Breite b₃ aufweist, thermisch entkoppelt (b₃ > b₁, b₂).

[0030] Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung des Übersprech­verhaltens wird anhand Figur 3b erläutert. Die thermische Trennung der Wärmeerzeugungsabschnitte W₁, W₂ geschieht dabei durch Einfügen eines niederohmigen Widerstands­materials zwischen die beiden Wärmeerzeugungsabschnitte W₁ und W₂. Der Thermowandler ist in zwei Teilabschnitte recht­eckförmiger Gestalt eingeteilt, die zwar dieselben thermi­schen und elektrischen Eigenschaften (spezifischer Wider­stand ρ₁, Schichtdicke d₁ und Temperaturleitfähigkeit a₁) aufweisen, aber unterschiedlich breit sind (b₁ > b₂). Der Trennbereich T₁ ist durch ein Material mit einem spezifischen Widerstand ρ₂ < ρ₁ gekennzeichnet. Die gleiche Wirkung, nämlich eine thermische Trennung zwischen den Wärmeerzeugungsabschnitten W₁, W₂ kann auch dadurch erreicht werden, daß das Material im Trennbereich T₁ eine gegenüber den Wärmeerzeugungsabschnitten W₁, W₂ größere Schichtdicke d₂ > d₁ oder eine gegenüber den Wärmeer­zeugungsabschnitten W₁, W₂ niedrigere Temperaturleit­fähigkeit a₂ < a₁ aufweist.

[0031] Da die Lage der Thermowandler im Tintenkanal ebenfalls Einfluß auf die emittierte Tröpfchenmasse hat, ist auch eine räumliche Trennung der Wärmeerzeugungsabschnitte W₁, W₂ gemäß Figur 3c möglich. Ein zwischen die einzelnen Wärmeerzeugungsabschnitte W₁, W₂ mit ihren unterschiedlichen Breiten b₁, b₂ eingefügter Trennbereich T₂ weist eine Länge Δ1 auf und kann beispielsweise durch ein Material realisiert sein, aus dem auch die Stromzuführungen 2,3 be­stehen (z.B. Aluminium Al). Darüber hinaus sind auch Kombinationen der anhand der Figuren 3a und 3b gezeigten Thermowandlergeometrien mit einer solchen zusätzlichen räum­lichen Trennung der Wärmeerzeugungsabschnitte W₁, W₂ möglich.

[0032] Die Figur 4 zeigt, daß die Thermowandler durch entsprechen­de Unterteilung in Blasenerzeugungsabschnitte auch zur Er­zeugung von mehr als zwei verschiedenen Tintentröpfchen­volumina verwendet werden können. So sind in der Figur 4a und 4b Thermowandlergeometrien angegeben, die sich zum Aus­stoß von drei Tintentröpfchen unterschiedlicher Größe eignen. Die einzelnen Wärmeerzeugungsabschnitte W₁, W₂ und W₃ werden dabei entweder analog der Anordnung nach Figur 1c durch unterschiedliche Breiten b₁, b₂ und b₃ bei gleicher Schicht­dicke d₁ allein (b₁ < b₂ < b₃) oder zusätzlich zur thermi­schen Entkopplung dienenden lokal verbreiterten Widerstands­geometrien nach Figur 3a erzeugt (b₁ < b₂ < b₃, b₄ < b₅). Selbstverständlich sind auch bei Unterteilung des Thermo­wandlers in eine Vielzahl von Wärmeerzeugungsabschnitten alle oben angegebenen Maßnahmen zur Verbesserung der Tröpfchenseparation und Kombinationen daraus anwendbar.

[0033] Da bei den vorgestellten Methoden die primäre Voraussetzung zur Erzeugung verschiedener Tröpfchengrößen sich zeitlich unterschiedlich entwickelnde Oberflächentemperaturen der einzelnen Wärmeerzeugungsabschnitte sind, sei auf eine wei­tere Möglichkeit, dieses zu erreichen, hingewiesen. Dazu werden die Thermowandler herkömmlicher Geometrie (vgl. Figur 1a) mit konstanter Schichtdicke und Schichtbreite mit einer Deckschicht niedriger Wärmeleitfähigkeit (z.B. Silizium­dioxyd SiO₂) so abgedeckt und strukturiert, daß über dem Thermowandler Bereiche unterschiedlicher Deckschichtdicke entstehen oder es werden die Thermowandler partiell mit weiteren schlecht wärmeleitenden Schichten abgedeckt. Die so geschaffenen Bereiche entsprechen in ihrer Funktion dabei ebenfalls den schon beschriebenen Wärmeerzeugungsabschnitten und sind auf die gleiche Weise zur Erzeugung verschiedener Tröpfchengrößen verwendbar.

Ansprüche

1. Anordnung zum Erzeugen von Tintentröpfchen unterschied­licher Größe in einer nach dem Thermowandlerprinzip arbei­tenden Tintendruckeinrichtung mit folgenden Merkmalen:

a) in Tintenkanälen der Tintendruckeinrichtung sind eine Vielzahl von elektrothermischen Wandlerelementen (1) angeordnet, die durch individuelle Ansteuerimpulse im be­treffenden Tintenkanal eine Tintendampfblase erzeugen, welche ein bestimmtes Tintenvolumen als Tröpfchen aus einer den Tintenkanal abschließenden Austrittsdüse aus­stoßen,

b) die elektrothermischen Wandlerelemente (1) sind in ver­schiedene Wärmeerzeugungsabschnitte (W₁...W₃) derart unterteilt, daß eine inhomogene Wärmeerzeugungsrate erzeugbar ist.

c) über die Amplitude und/oder die Dauer der Ansteuerimpulse werden die zur Dampfblasenbildung beitragenden Wärmeer­zeugungsabschnitte (W₁...W₃) der elektrothermischen Wandlerelemente (1) gesteuert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Wärmeerzeugungsabschnitte (W₁...W₃) durch unterschiedliche Breiten (b₁, b₂) bei gleicher Schichtdicke (d_i) der elektrothermischen Wandler­elemente (1) gebildet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Wärmeerzeugungsabschnitte (W₁...W₃) aus Bereichen unterschiedlicher Schichtdicken (d_i) und/oder Schichtmaterialien (ρ_i, a_i) der elektrothermischen Wandler­elemente (1) gebildet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Wärmeerzeugungsabschnitte (W₁... W₃) durch einen Isolationsspalt (4) innerhalb eines Teiles der elektrothermischen Wandlerelemente (1) gebildet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Wärmeerzeugungsabschnitte (W₁...W₃) thermisch voneinander durch Einfügen eines Trennbereiches (T₁) mit niedrigerer Wärmeerzeugungsrate thermisch getrennt sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Wärmeerzeugungsabschnitte ( W₁...W₃) durch eine lokal verbreiterte Widerstands­geometrie der elektrothermischen Wandlerelemente (1) thermisch entkoppelt sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Wärmeerzeugungsabschnitte (W₁...W₃) durch Einfügen eines Trennbereiches (T2) räumlich getrennt sind.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Oberfläche der elektrothermischen Wandlerelemente (1) konische Gestalt aufweist.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Amplitude des Ansteuerimpulses so gewählt wird, daß die zur Verdampfung der Tintenflüssig­keit notwendige Temperatur (T_V) zuerst nur in dem Wärmeer­zeugungsabschnitt (W₁) mit der größten Wärmeerzeugungsrate erreicht wird und durch Erhöhung der Amplitude des Ansteuer­impulses diese Temperatur (T_V) in den restlichen Wärmeer­zeugungsabschnitten (W₂, W₃) erreicht wird.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Impulsdauer des Ansteuerimpulses so gewählt wird, daß die zur Verdampfung der Tintenflüssig­keit notwendige Temperatur (T_V) zuerst nur in dem Wärmeer­zeugungsabschnitt (W₁) mit der größten Wärmeerzeugungsrate erreicht wird und durch Verlängerung der Heizimpulsdauer diese Temperatur (T_V) in den restlichen Wärmeerzeugungsab­schnitten (W₂, W₃) erreicht wird.

Zeichnung