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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken
unterschiedlicher Druck- bzw. Aufzeichnungsmedien gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs.
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Die Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren gestatten die
Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung, wobei die während der
Aufzeichnung erzeugten Geräusche vernachlässigbar leise sind,
und haben in der letzten Zeit weiterhin dadurch
Aufmerksamkeit gefunden, weil sie das Aufzeichnen ermöglichen, ohne
einen speziellen Prozeß, wie z. B. das Fixieren auf
sogenanntem Normalpapier, zu erfordern.
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Von den Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren weist das
z. B. in der JP-A-54-51837 oder der DE-A-2843064
beschriebene Verfahren Merkmale auf, welche sich gegenüber jenen der
anderen Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren dadurch
unterscheiden, daß die wärmeenergie veranlaßt wird, auf die
Flüssigkeit einzuwirken, um eine Antriebskraft zum Ausstoßen
von Flüssigkeitströpfchen zu erzeugen.
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D. h., dieses Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren ist
derart, daß die Flüssigkeit, welche der Wirkung der
Wärmeenergie ausgesetzt ist, einen Zustandswechsel verursacht, der
von einer raschen Volumenzunahme begleitet ist, und die
Aufzeichnungsflüssigkeit aus einer Ausstoßöffnung am Vorderende
einer Aufzeichnungskopfeinheit durch eine Wirkkraft auf der
Grundlage der Zustandsänderung ausgestoßen wird, wobei
fliegende Tröpfchen erzeugt werden und als Punkte an einem
Aufzeichnungsmedium anhaften, um dadurch das Aufzeichnen
auszuführen. Das in der DE-A-2843064 beschriebene
Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren weist das Merkmal auf, daß es
nicht nur sehr wirkungsvoll auf das
Bedarfstropfen-Aufzeichnungsverfahren
anwendbar ist, sondern daß es auch auf
einfache Weise auf einen Aufzeichnungskopf der Vollzeilentype
anwendbar ist, welcher eine Mehrfachdüse hoher Dichte aufweist
und daher Bilder mit hoher Auflösung und hervorragender
Qualität mit hoher Geschwindigkeit erzeugen kann.
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Fig. 7 der beigefügten zeichnungen zeigt ein Beispiel des
Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopfs gemäß dem Stand der
Technik. In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 1 den
Substratabschnitt des Aufzeichnungskopfs, das Bezugszeichen 2
bezeichnet die Flüssigkeitskanäle, welche parallel auf dem
Substratabschnitt 1 erzeugt sind, das Bezugszeichen 3
bezeichnet eine gemeinsame Flüssigkeitskammer, welche mit den
Flüssigkeitskanälen 2 verbunden ist, und das Bezugszeichen 4
bezeichnet wärmeaktive Abschnitte, welche in den
Flüssigkeitskanälen 2 angeordnet sind.
Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente als Wärmeenergie-Erzeugungseinrichtungen zum
Verursachen des Ausstoßens der Aufzeichnungsflüssigkeit aus
den Ausstoßöffnungen 5 als fliegende Flüssigkeitströpfchen
sind in den wärmeaktiven Abschnitten 4 angeordnet. Jedes
Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement weist ein Paar von
Elektroden und Wärmeerzeugungs-Widerstandsschichten auf,
welche mit diesen Elektroden verbunden sind und Wärme
erzeugen, obgleich sie nicht gezeigt sind. Das Bezugszeichen 6
bezeichnet ein oberes Deckelement, und das Bezugszeichen 7
bezeichnet eine Aufzeichnungsflüssigkeit-Zuführöffnung,
welche in dem oberen Deckelement 6 über der gemeinsamen
Flüssigkeitskammer 3 ausgebildet ist. Die
Aufzeichnungsflüssigkeit wird durch einen Schlauch oder dergleichen von einem
außerhalb angeordneten Aufzeichnungsflüssigkeitsbehälter
durch die Aufzeichnungsflüssigkeit-Zuführöffnung 7 zu der
gemeinsamen Flüssigkeitskammer 3 zugeführt.
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In einem solchen Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf wird
die von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 3 zu den
Flüssigkeitskanälen 2 geleitete Aufzeichnungsflüssigkeit durch die
elektrisch angesteuerten
Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente in den wärmeaktiven Abschnitten 4 erhitzt und
verdampft, und eine Veränderung des Drucks veranlaßt das
Ausstoßen
der Aufzeichnungsflüssigkeit aus den Ausstoßöffnungen
5 als Flüssigkeitströpfchen, welche auf ein
Aufzeichnungsmedium gerichtet sind, um Punkte zu erzeugen, wobei durch eine
Ansammlung dieser Punkte ein Bild aufgezeichnet wird.
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Der vorstehend beschriebene
Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß dem Stand der Technik weist jedoch den
Nachteil auf 1 daß der Durchmesser der ausgestoßenen
Flüssigkeitströpfchen infolge der Einschränkungen oder dergleichen
bei der Herstellung des Aufzeichnungskopfs festgelegt ist
und sich andererseits der unschärfegrad (Durchmesser der
Punkte/Durchmesser der ausgestoßenen Flüssigkeitströpfchen)
abhängig von der Art des Aufzeichnungsmediums unterscheidet
und demgemäß die Aufzeichnungsdichte verschieden ist,
abhängig von der Art des Aufzeichnungsmediums, doch
nichtsdestoweniger, daß bei der Erzeugung der ausgestoßenen
Flüssigkeitströpfchen keine besondere Beachtung deren
Geschwindigkeit und der Temperatur der Aufzeichnungsflüssigkeit
gewidmet worden ist.
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Das Dokument DE-A-3 717 294 beschreibt ein gattungsgemäßes
Verfahren zum Bedrucken verschiedener Aufzeichnungsmedien,
je nachdem, welche Tintentemperatur-Regeleinrichtung zum
Erhalt der Tintentemperatur auf einem vorbestimmten Niveau
vorgesehen ist, um die Kavitation und die zerstörung der
Heizelemente zu vermeiden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Bedrucken unterschiedlicher Aufzeichnungsmedien
aufzuzeigen, durch welches eine zweckentsprechende
Aufzeichnungsdichte erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird mittels der Kombination der in dem
Anspruch definierten Merkmale erfüllt.
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Welcher unschärfegrad (Durchmesser der Punkte/Durchmesser
der Flüssigkeitströpfchen) erfindungsgemäß erreichbar ist,
wenn die Temperatur der Aufzeichnungsflüssigkeit in welcher
Höhe erhalten wird, ist aus der Qualität des
Aufzeichnungsmediums,
der Zusammensetzung der Aufzeichnungsflüssigkeit
und der Anordnungsdichte der Ausstoßöffnungen in dem
Aufzeichnungskopf ableitbar, und daher kann durch Einhalten
einer solchen Temperatur der Aufzeichnungsflüssigkeit, welche
das Erreichen eines solchen unschärfegrads ermöglicht, eine
zweckentsprechende Aufzeichnungsdichte jederzeit
aufrechterhalten werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen weiter beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels
des Aufbaus eines Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopfs,
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Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines schaltungsaufbaus zur
Aufzeichnungsflüssigkeit-Temperaturregelung gemäß der
vorliegenden Erfindung,
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Fig. 3 zeigt ein Kurvenbild der Beziehung zwischen dem
Durchmesser der Punkte gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und dem OD-Wert,
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Fig. 4 zeigt ein Kurvenbild der Beziehung zwischen der
Temperatur der Aufzeichnungsflüssigkeit gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dem
Unschärfegrad,
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Fig. 5 zeigt ein Kurvenbild der Beziehung zwischen dem
Durchmesser der Punkte gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und dem OD-Wert,
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Fig. 6 zeigt ein Kurvenbild der Beziehung zwischen der
Temperatur der Aufzeichnungsflüssigkeit gemäß der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dem
Unschärfegrad, und
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Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels
des Aufbaus eines Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopfs,
welcher gemäß dem Stand der Technik verwendet ist.
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Fig. 1 zeigt einen Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf. In
diesem Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungskopf ist eine
Temperaturerfassungseinrichtung 8 zu einem Flüssigkeitskanal 2 zu
einem Flüssigkeitskanal 2 nahe der Mitte einer gemeinsamen
Flüssigkeitskammer 3 auf einem Substratabschnitt 1
angeordnet. Als Temperaturerfassungseinrichtung 8 wird ein
Thermistor hoher Genauigkeit verwendet, welcher eine Toleranz in
der Größenordnung von ± 1ºC aufweist, aber eine kostengün
stige Einrichtung, wie z. B. ein Thermopaar ist ebenfalls
verwendbar, wenn die Aufzeichnungsdichte nicht äußerst genau
geregelt wird.
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Das Bezugszeichen 9 bezeichnet Heizeinrichtungen als Sub
stratheizeinrichtungen, welche beidseitig einer Reihe von
Flüssigkeitskanälen auf dem Substratabschnitt 1 angeordnet
sind, und der Aufbau ist so gestaltet, daß die
Aufzeichnungsflüssigkeit mit diesen Heizeinrichtungeng nicht direkt
in Kontakt gelangt. Die Heizeinrichtungen 9 können solche
sein, welche fähig sind, die Temperatur des Substrats auf
etwa maximal 60ºC zu erhöhen, gemäß der Temperatur der
Aufzeichnungsflüssigkeit. Diese Heizeinrichtungen 9 können
gleichzeitig durch die Dünnschichterzeugungstechnologie
ausgebildet werden, wenn Wärmeerzeugungs-Widerstandselemente
auf den wärmeaktiven Abschnitten 4 erzeugt werden. Ein Si-
Substrat wird für den Substratabschnitt 1 verwendet, so daß
die Wärme von den Heizeinrichtungen 9 rasch auf die
Aufzeichnungsflüssigkeit übertragen wird.
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Fig. 2 zeigt als Blockdiagramm einen Schaltungsaufbau zur
Regelung der Temperatur der Aufzeichnungsflüssigkeit in dem
Aufzeichnungskopf 10, welcher in Fig. 1 gezeigt ist. In Fig.
2 bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine
Temperatureinstelleinrichtung, welche die freie Auswahl und die Anzeige der
Temperatur der Aufzeichnungsflüssigkeit gestattet, und das
Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Temperaturregeleinrichtung
zum Vergleichen der von der Temperaturerfassungseinrichtung
8 erfaßten Temperatur mit der Temperatureingabe von der
Temperatureinstelleinrichtung 11 und zum Ansteuern der Heizein-
richtung 9 durch eine Ansteuereinrichtung 13, so daß die
erstgenannte Temperatur die Solltemperatur sein kann.
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Wenn daher die Art eines Aufzeichnungsmediums, die
Zusammensetzung der Aufzeichnungsflüssigkeit, der Abstand der
Ausstoßöffnungen 5 in dem Aufzeichnungskopf und der Durchmesser
der ausgestoßenen Flüssigkeitströpfchen bekannt sind, kann
eine Temperatur der Aufzeichnungsflüssigkeit, für welche der
Durchmesser der Punkte zur Aufrechterhaltung einer
angemessenen Aufzeichnungsdichte entsprechend ist, durch die
Temperatureinstelleinrichtung angezeigt werden. Danach ist gemäß
dieser angezeigten Temperatur die Temperatur der
Aufzeichnungsflüssigkeit durch die Temperaturregeleinrichtung 12
regelbar, um diese auf der Temperatur zu halten.
Spezielle Ausführungsformen werden nachstehend beschrieben
[Erste Ausführungsform]
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In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein
Aufzeichnungskopf mit einer Aufzeichnungsdichte von 300 dpi verwendet, d.
h., welcher mit 64 Flüssigkeitskanälen 2 in einem Abstand
von 84,7 µm ausgestattet und in der Lage war, ausgestoßene
Flüssigkeitströpfchen mit einem Durchmesser von 50 µm zu
erzeugen. Aufzeichnungsflüssigkeit mit der folgenden
Zusammensetzung wurde verwendet:
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Rußschwarz 3%
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Eiethylenglykol 30%
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Wasser 67%.
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In Fall der vorliegenden Ausführungsform beträgt der
Punktabstand 84,7 µm, und wenn somit der Punktdurchmesser gleich
oder größer als der Punktabstand ist, wird im Prinzip die
sachgemäße Aufzeichnung ausgeführt. Andererseits verändert
sich die Aufzeichnungsdichte gemäß dem Punktdurchmesser, wie
in Fig. 3 gezeigt ist, doch in dem Fall der vorliegenden
Ausführungsform kann der OD-Wert von 1,15 erhalten werden,
wenn der Durchmesser der Punkte 100 µm beträgt. In diesem
Fall ist der Durchmesser der ausgestoßenen
Flüssigkeitströpfchen 50 m, und daher beträgt der Unschärfegrad 2,0.
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Wenn daher in der vorliegenden Ausführungsform die Beziehung
zwischen der Temperatur der Aufzeichnungsflüssigkeit (die
durch die Temperaturerfassungseinrichtung 8 erfaßte
Temperatur) und der Unschärfegrad unter Verwendung von fünf Arten
von Normalpapier A - E unterschiedlicher Papierqualität
geprüft wurde, war der Unschärfegrad bei einer Temperatur von
25ºC, wenn nicht erhitzt wurde, wie folgt und wie in Fig. 4
gezeigt ist:
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Papier A ... 2,00
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Papier B ... 1,93
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Papier C ... 1,83
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Papier D ... 1,65
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Papier E ... 1,56.
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Es wurden auch die folgenden numerischen Werte als die Tem
peratur der Aufzeichnungsflüssigkeit erhalten, wenn für die
fünf Arten des Normalpapiers A - E der Unschärfegrad 2,
war, um eine vorbestimmte, sachgemäße Aufzeichnungsdichte zu
erhalten:
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Papier A ... 25ºC
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Papier B ... 32ºC
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Papier C ... 42ºC
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Papier D ... 55ºC
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Papier D ... 60ºC
[Zweite Ausführungsform]
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In dieser Ausführungsform wurde ein Aufzeichnungskopf mit
einer Aufzeichnungsdichte von 400 dpi verwendet, d. h.,
welcher mit 256 Flüssigkeitskanälen 2 in einem Abstand von 63,5
jim ausgestattet und in der Lage war, ausgestoßene
Flüssigkeitströpfchen mit einem Durchmesser von 40 µm zu erzeugen.
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Als die Heizeinrichtung wurde in diesem Fall ein großes
Heizelement in engen Kontakt mit der Rückseite des
Substratabschnitts 1 gebracht. Dies hat seinen Grund darin, daß in dem
Fall der vorliegenden Ausführungsform das Substrat größer
wird als in der ersten Ausführungsform und mit dem Auftreten
eines Temperaturgefälles zwischen dem Flüssigkeitskanal in
dem Mittenabschnitt und den Flüssigkeitskanälen in den
Endabschnitten in Gegenüberlage zu rechnen ist. Der Bereich
der geregelten Temperatur zum Erhitzen des
Substratabschnitts 1 betrug 25ºC - 60ºC.
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In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform ist die
Beziehung zwischen der Aufzeichnungsdichte und dem
Punktdurchmesser derart, wie in Fig. 5 gezeigt ist, und um daher den OD-
Wert von 1,15 zu erhalten, ist es notwendig, daß der
Punktdurchmesser 85 µm beträgt. Somit ist in dem Fall der
vorliegenden Ausführungsform der Durchmesser der ausgestoßenen
Flüssigkeitströpfchen 40 µm, und daher ist es erkennbar
notwendig, daß der Unschärfegrad 85/40 = 2,13 oder mehr be
trägt.
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In Fig. 6 ist die Beziehung zwischen der Temperatur der
Aufzeichnungsflüssigkeit und dem unschärfegrad in der
vorliegenden Ausführungsform gezeigt, wenn fünf Arten von
Normalpapier A - E unterschiedlicher P apierqualität verwendet
wurden. In der vorliegenden Ausführungsform wurde die
Aufzeichnungsflüssigkeit der folgenden zusammensetzung verwendet:
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Rußschwarz 5%
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Diethylenglykol 50%
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Wasser 45%
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In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform ist auf Grund
des verwendeten hohen Lösungsmittelanteils der
Aufzeichnungsflüssigkeit, wie vorstehend gezeigt ist, der Anstieg
des Unschärfegrads mit Bezug auf die Temperatur der
Aufzeichnungsflüssigkeit hoch.
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In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform waren die
Unschärfegrade der fünf Papierarten A - E bei 25ºC wie folgt:
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Papier A ... 1,98
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Papier B ... 1,91
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Papier 0 ... 1,75
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Papier D ... 1,62
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Papier E ... 1,49.
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Die Temperatur der Aufzeichnungsflüssigkeit zur Erhaltung
des Unschärfegrads von 2,13 war für die fünf Papierarten A
- E wie folgt:
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Papier A ... 31ºC
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Papier B ... 35ºC
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Papier C ... 42ºC
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Papier D ... 46ºC
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Papier E ... 56ºC.
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Vorhergehend sind nur zwei Ausführungsformen beschrieben
worden, welche sich im Aufbau des Aufzeichnungskopfs, in der
Aufzeichnungsdichte und in der Aufzeichnungsflüssigkeit
unterscheiden, wobei die vorliegende Erfindung natürlich nicht
darauf beschränkt ist, sondern auch auf eine Vielzahl von
Kombinationen eines Aufzeichnungskopfs und der eingesetzten
Aufzeichnungsflüssigkeit anwendbar ist.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, ist erfindungsgemäß eine
Heizeinrichtung zum Erhitzen der Aufzeichnungsflüssigkeit
durch ein Substrat angeordnet sowie eine
Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur der
Aufzeichnungsflüssigkeit vor dem Ausstoßen. Die Heizeinrichtung wird
auf der Grundlage der von der
Temperaturerfassungseinrichtung erfaßten Temperatur elektrisch angesteuert, um die Tem
peratur der Aufzeichnungsflüssigkeit auf einer vorbestimmten
Temperatur zu erhalten, wodurch das Verhältnis der
Punktdurchmesser zum Durchmesser der Flüssigkeitströpfchen auf
einem vorbestimmten Wert erhalten werden kann, und daher die
Gewährleistung einer zweckentsprechenden
Aufzeichnungskonzentration in übereinstimmung mit dem Aufzeichnungsmedium,
der Aufzeichnungsflüssigkeit und der Aufzeichnungsdichte
möglich geworden ist.
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Wie vorstehend beschrieben, ist der Flüssigkeitsstrahl
Aufzeichnungskopf zum gezielten Ausstoßen der
Aufzeichnungsflüssigkeit aus einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen, welche
in der Hauptabtastrichtung entlang eines Substrats
angeordnet sind, als Flüssigkeitströpfchen auf das
Aufzeichnungsmedium, um Punkte auf dem Aufzeichnungsmedium zu erzeugen und
dadurch das Aufzeichnen auszuführen, mit einer
Heizeinrichtung zum Erhitzen der Aufzeichnungsflüssigkeit durch das
Substrat ausgestattet sowie einer
Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur der
Aufzeichnungsflüssigkeit. Die Heizeinrichtung wird auf der Grundlage der von
der Temperaturerfassungseinrichtung erfaßten Temperatur
elektrisch angesteuert, um die Temperatur der
Aufzeichnungsflüssigkeit auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten,
wobei das Verhältnis der Durchmesser der Punkte zum
Durchmesser der Flüssigkeitströpfchen auf einem vorbestimmten
Wert gehalten werden kann.