DE4400094A1

DE4400094A1 - Tintenstrahl-Druckkopf für Halbton- und Textdruck

Info

Publication number: DE4400094A1
Application number: DE4400094A
Authority: DE
Inventors: Ivan Rezanka
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1993-01-04
Filing date: 1994-01-04
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2014-01-05
Also published as: JPH06238902A; DE4400094B4; US5412410A

Description

Diese Erfindung betrifft Heißtintenstrahl-Druckköpfe und insbesondere Heißtintenstrahl-Druckköpfe, die eine Druck leistung von Halbtonbildern bis zu hochauflösendem Text drucken durch Steuerung der Bildbereichsüberdeckung aufwei sen.

Bei einem Verfahren, zum Halbton- und/oder Grauwert-Drucken kann eine Bildelementstelle mit einem bis sieben Tröpfchen gedruckt werden, so daß acht Grauwertwerte geschaffen wer den. Dies verlangt die wiederholte Verwendung des Heizele mentes für den Druckkopf, um Tintentröpfchen aus den Druck kopfdüsen auszustoßen, wodurch somit die Lebensdauer des Heizelementes verringert und eine verringerte Druckge schwindigkeit erzwungen wird. Bei einem anderen Verfahren zum Halbtondrucken, wie es beispielsweise in US-A-4,353,075 von Kawanabe beschrieben ist, stoßen mehrere Erzeugungsvor richtungen für Tintentröpfchen gleichzeitig Tröpfchen in un terschiedlicher Zahl aus, um unterschiedliche entsprechende Tintentröpfchenvolumina an denselben Bildelementstellen zu erzielen. Diese Art von Grauwertdrucker verlangt, daß die Düsen genau in bezug zueinander ausgerichtet sind, so daß die Tintentröpfchen richtig innerhalb der Bildelementstelle auf dem Aufzeichnungsmedium ausgerichtet sind.

US-A-4,746,935 von Allen offenbart einen Heißtintenstrahl- Drucker, der drei binär gewichtete Tropfenerzeugungsein richtungen aufweist, die der Reihe nach ausgelöst werden, um ein Halbton-Druckverfahren mit acht Werten zu erzeugen.

Einer, zwei oder alle drei Tropfenerzeugungseinrichtungen stoßen der Reihe nach Tröpfchen unterschiedlichen Volumens auf dieselbe Bildelementstelle aus, wenn die Tropfenerzeu gungsvorrichtungen über ein Aufzeichnungsmedium entlang bewegt werden. Zum Mehrfarbdrucken weist jede Tintenfarbe eine getrennte Reihe von drei binär gewichteten Tropfener zeugungseinrichtungen auf.

US-A-5,059,989 von Eldridge u. a. offenbart einen Heißtin tenstrahldrucker, dessen Heizelemente an dem Rand eines Substrates mit Adressierelektroden und der gemeinsamen Rückführung auf entgegengesetzten Oberflächen des Substrates vorliegen. Ein zweites Substrat mit einer Ausnehmung, die sich an einem Rand öffnet, liefert den Tintenbehälter, und eine Düsenplatte überdeckt die Ränder. Die Düsen in der Düsenplatte sind zu den Heizelementen ausgerichtet und wei sen Ausnehmungen auf, um die Tinte zu den Düsen zu lenken, und liefern Sperren für die Tintenströmung, um ein Über sprechen zu verhindern. Zum Drucken mit hoher Auflösung werden zwei Druckkopfbereiche kombiniert, wobei ihre Düsen versetzt sind.

US-A-3,977,007 von Berry u. a. offenbart Abschattierungen von grau, die durch einen Tintenstrahldrucker erzeugt wer den, indem eine vorbestimmte Anzahl von Tropfen an jeder Stelle oder Bildelementstelle innerhalb einer Matrixzelle abgesetzt werden. Die Anzahl von Tintentropfen, die die erwünschte Abschattierung erzeugen, basiert auf der Lage einer Stelle innerhalb der Matrixzelle, in der die Anzahl der Tropfen wahlweise einzeln eingestellt wird. Die er wünschte Dunkelheit oder Tondichte jeder Stelle in der Zelle wird unabhängig von jeder anderen Stelle in der Zelle be stimmt. Auf diese Weise kann ein Kontrast selbst dann auf rechterhalten werden, wenn ein Weiß-Schwarz-Übergang in der Mitte einer Zelle auftritt.

US-A-5,016,191 von Radochonski offenbart einen Bildelement prozessor, der die Zeilenbeschreibungen von dem Hauptpro zessor in eine Bit-Tabelle für ein Halbtonbild umwandelt. Der Bildelementprozessor speichert anfangs Eingangsdaten von dem Hauptprozessor, die Intensitätsschwellenwerte für jedes Bildelement einer Halbtonzelle angeben. Wenn jede Zeile verarbeitet wird, adressiert der Bildelementprozessor eine Folge von Bildelementdatenworten und liest sie aus der Bit- Tabelle aus, wobei jedes Bildelementdatenwort wenigstens ein Bit enthält, das einem Bildelement entlang dem Weg der Zeile entspricht. Für jedes solches Bit bestimmt der Bitelement prozessor die Halbtonzellenposition des entsprechenden Bit elementes, bestimmt, ob der Intensitätsschwellenwert, der der Halbtonzellenposition zugeordnet wird, niederer als der Intensitätswert der Zeile ist und setzt entsprechend den Zustand des Bit. Nach einem geeigneten Abändern relevanter Bit von jedem Bildelementdatenwort speichert der Prozessor erneut das abgeänderte Bildelementdatenwort in dem Bit-Ta bellenspeicher an derselben Adresse.

US-A-4,280,144 von Bacon offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbessern der Druckqualität bei einer Grob abtastung aber einer Bildverarbeitungseinrichtung für einen feinen Druck. Einem grob abgetasteten Bildelement wird ein Grauwertcode zugeordnet. Der zugeordnete Code zeigt die Eigenschaften des Reflexionsvermögens des Bildelementes an. Für eine feine Wiedergabe von grob abgetasteten Daten wird das grobabgetastete Bildelement mit wenigstens vier benach barten, horizontalen und vertikalen Bildelementen auf sum miert, um ein feines Bildelement wiederzugeben, das eine Zelle von wenigstens vier Unterelementen oder druckbaren Bildelementen einer Wiedergabevorrichtung, wie ein Tinten strahldrucker, umfaßt.

US-A-5,012,257 von Love u. a. offenbart ein Farb-Tinten strahl-Drucksystem, bei dem jedes Bildelement von graphi schen Daten verarbeitet wird, um eine 2 × 2 Anordnung von Zellen zu bilden, wobei jede Zelle einem Bildelementbereich auf einem Aufzeichnungsmedium entspricht. Eine 2 × 2 Anord nung von Zellen wird als ein Superbildelement bezeichnet, und die graphischen Daten werden verarbeitet, um für jede Farbe ein Superbildelement zu bilden, wobei die Zellenlage und die Farbe des Tintentröpfchens angegeben wird, das auf jede Zelle angewendet werden soll. Die Superbildelemente werden so gesteuert, daß Tintentröpfchen nur in einem dia gonal benachbarten Zellenpaar mit nicht mehr als zwei Tin tentröpfchen pro Zelle und nicht mehr als drei Tintentröpf chen pro Superbildelement abgesetzt werden, wodurch ge druckte Bilder geschaffen werden, die die erwünschte Farbe und Farbsättigung aufweisen, während das Auslaufen über Farbfeldgrenzen minimiert wird.

US-A-4,999,646 von Trask offenbart ein Tintenstrahldruck verfahren mit komplementärem Fleckmuster und einem Mehr fachdurchlauf. Bei der Verwendung des Verfahrens werden aufeinanderfolgend gedruckte Flecken von benachbarten Reihen gegeneinander versetzt, und es werden aufeinanderfolgend gedruckte Durchläufe gemacht, indem erste und zweite sich teilweise überlappende, komplementäre Fleckmuster auf einem Aufzeichnungsmedium abgesetzt werden. Somit ist der Fleck abstand in übereinstimmenden Fleckreihen innerhalb der über lappenden Bereiche der Punktmuster zwischen Flecken in dem ersten Muster und Flecken in dem zweiten Muster abgewech selt.

US-A-4,412,226 von Yosida offenbart eine Mehrzahl von Tin tenstrahldruckköpfen, um Anordnungen von Zellen zu drucken, wobei jede Zelle in der Anordnung mit einem Tintentröpfchen veränderbare Größe druckbar ist, um Halbtonbilder zu erzeu gen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Heißtin tenstrahl-Druckkopf zum Drucken von Halbton- oder Grauwert drucken und Testdrucken mit hoher Auflösung zu schaffen, indem der Überdeckungsbereich des gedruckten Bildes gesteu ert wird.

Ein Vorteil der Erfindung ist, einen Heißtintenstrahl- Druckkopf zu schaffen, der wenigstens zwei unterschiedliche Gruppen von Düsen unterschiedlicher Größe aufweist, von de nen Tintentröpfchen unterschiedlichen Tintenvolumens wahl weise ausgestoßen werden, indem die damit verbundenen Hei zelemente selektiv mit Energie versorgt werden, wodurch die Düsen einer Gruppe oder beider Gruppen wahlweise verwendet werden können, um Halbton und/oder Text zu drucken.

Bei der vorliegenden Erfindung weist ein Heißtintenstrahl- Drucker einen Druckkopf auf, der Tintentröpfchen auf ein Aufzeichnungsmedium in einer Weise ausstößt, die den Über deckungsbereich steuert, indem Tröpfchen von einer von we nigstens zwei Gruppen von Düsen unterschiedlicher Größe oder von allen Düsen ausgestoßen werden. Der Druckkopf umfaßt zwei zueinanderpassende Substrate, wobei die gegen überliegende Oberfläche eines Substrates eine Anordnung von passivierten Heizelementen und Adressierungselektroden auf weist und die andere gegenüberliegende Oberfläche eine Mehrzahl von Kanälen enthält, die abwechselnd mit Düsen von den wenigstens zwei Gruppen in Verbindung stehen. Jede Dü sengruppe besitzt Düsen gleicher Größe, aber jede Düsen gruppe weist eine unterschiedliche Düsengröße auf, so daß ein vorbestimmtes Volumen an Tinte von jeder der Düsen un terschiedlicher Größe ausgestoßen wird.

Bei einer anderen Ausführungsform sind die lineare Anordnung von Heizelementen und Treiberschaltung auf gegenüberliegen den Oberflächen eines ersten Substrates zusammen mit einem gemeinsamen Tintenbehälter gebildet, der in dem ersten Sub strat gebildet ist und mit den Kanälen und den Düsen in Verbindung steht. Ein zweites und ein drittes Substrat, von denen jedes lineare Anordnungen von parallelen Tintenkanälen und Düsen aufweist, die auf seiner einen Seite gebildet sind, ist zu den gegenüberliegenden Oberflächen des ersten Substrates ausgerichtet und mit ihnen verbunden, um die Bildung von Tintenströmungskanälen und Düsen zu vervollstän digen und ein Heizelement in jedem Kanal mit einem vorbe stimmten Abstand stromaufwärts der Düse anzuordnen, so daß das zweite und das dritte Substrat das erste Substrat zwi schen sich eingefügt haben.

Wenn Halbton- oder Grauwert-Drucken erwünscht ist, werden verschiedene Kombinationen von Düsen unterschiedlicher Gruppen verwendet, um eine Halbtonzelle zusammenzusetzen, und wenn Textdrucken mit hoher Auflösung erwünscht ist, werden entweder die Düsen der einen Gruppe oder die Düsen von beiden Gruppen in einer festgelegten Kombination ver wendet, Tintentröpfchen auszustoßen. Der Druckkopf kann eine einzige Einheit oder eine Mehrheit solcher einzelnen Druck kopfeinheiten sein, die endweise an einer Oberfläche einer Tragleiste oder an entgegengesetzten Oberflächen davon an einanderstoßen, um einen Druckkopf mit der Weite einer Seite zu bilden. Wenn eine einzelne Einheit verwendet wird, wird sie auf einem Schlitten zu einer Querbewegung in zwei Rich tungen über die Weite eines Aufzeichnungsmediums angebracht. Das Aufzeichnungsmedium wird während des Druckens ortsfest gehalten, dann um die Strecke eines gedruckten Durchlaufes vor aufeinanderfolgenden anschließenden Querbewegungen wei tergeschaltet, während der aufeinanderfolgende Durchläufe gedruckt werden und das Aufzeichnungsmedium weitergeschaltet wird, bis das gesamte Aufzeichnungsmedium bedruckt worden ist. Wenn ein Druckkopf mit der Weite einer Seite verwendet wird, ist der Druckkopf fest in dem Drucker angebracht und das Aufzeichnungsmedium wird an ihm vorbei mit einer kon stanten Geschwindigkeit und in einer Richtung senkrecht zu dem Druckkopf bewegt.

Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann erhalten werden, indem die folgende, ins einzelne ge hende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeich nungen betrachtet wird, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile bezeichnen.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand von Aus führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine vergrößerte, teilweise gezeigte, schemati sche, isometrische Ansicht des Druckkopfes der vorliegenden Erfindung als eine einzelne Einheit für einen Drucker vom Typ mit einem Schlitten, wobei eine Heizplatte und eine Kanalplatte gezeigt sind, die zueinander passen, und eine Dickfilm- Schicht zwischen ihnen eingefügt ist, und wobei zwei Gruppen von Düsen unterschiedlicher Größe gezeigt sind, die abwechselnd mit gleichen Mitten beabstandet sind,

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht der Fig. 1, wenn man entlang der Linie 2-2 durch eine ihrer Düsen betrachtet,

Fig. 3 eine Vorderansicht des Druckkopfes der Fig. 1,

Fig. 4 eine Vorderansicht eines typischen Druckkopfes nach dem Stand der Technik,

Fig. 5 eine teilweise gezeigte, isometrische Ansicht der Heizplatte der Fig. 1, wobei die Kanalplatte und die Dickfilm-Schicht entfernt sind, um darauf die Heizelemente unterschiedlicher Größe zu zeigen,

Fig. 6 eine Vorderansicht einer andersartigen Ausfüh rungsform einer einzelnen Druckkopfeinheit der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Druckkopfes der Fig. 6, wenn man entlang der Linie 7-7 davon blickt,

Fig. 8 drei Spalten von gedruckten Tröpfchen von dem Druckkopf der Fig. 1, von denen zwei durch die Düsen jeder Größe getrennt gedruckt sind und eine dritte Spalte von gedruckten Tröpfchen durch alle Düsen beider Größen gedruckt ist,

Fig. 9 fünf Spalten von von dem Druckkopf der Fig. 6 ge druckten Tröpfchen, wobei drei mit den Düsen jeder Größe getrennt gedruckt sind und von den verblei benden zwei Spalten gedruckter Tröpfchen eine mit den Düsen auf einer Seite der Kanalplatte gedruckt ist, die zwei unterschiedliche Größen hat, und eine von allen Düsen von beiden Seiten der Kanal platte gedruckt ist,

Fig. 10 das Drucken mit einem Druckkopf nach dem Stand der Technik, wie er in Fig. 4 gezeigt ist,

Fig. 11 das Drucken mit dem Druckkopf der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 einen Druckkopf in der Breite einer Seite, der eine Mehrzahl von einzelnen Einheiten der Druck kopfeinheit der Fig. 1 umfaßt, wobei die Druck kopfeinheit von Heizplatte zu Heizplatte gestapelt sind und an eine Halteleiste anstoßen,

Fig. 13 eine teilweise gezeigte Querschnittsansicht des Druckkopfes in der Breite einer Seite, wenn man entlang der Linie 13-13 der Fig. 12 blickt,

Fig. 14 eine andersartige Ausführungsform des Druckkopfes in der Breite einer Seite der Fig. 12,

Fig. 15 eine Querschnittsansicht des Druckkopfes in der Breite einer Seite der Fig. 14, wenn man entlang der Linie 15-15 davon blickt,

Fig. 16 eine Halbtonzelle mit einem Raster von 150,

Fig. 17 eine Halbtonzelle mit einem Raster von 200,

Fig. 18-23 verschiedene Halbtonzellenwerte mit einem Raster von 150,

Fig. 24 eine Tonkurve des unteren Endes der Tonwiedergabe kurve für diese Erfindung gegen das untere Ende der Tonwiedergabekurve, die mit Flecken gleicher Größe von einem Drucker höherer Auflösung nach dem Stand der Technik gedruckt ist,

Fig. 25 eine Tonkurve des hohen Endes der Tonwiedergabe kurve für diese Erfindung gegen das hohe Ende der Tonwiedergabekurve, die mit Flecken gleicher Größe von einem Drucker höherer Auflösung nach dem Stand der Technik gedruckt ist,

Fig. 26 und 27 zwei unterschiedliche Halbtonzellenwerte mit einem Raster von 200.

In Fig. 1 ist eine vergrößerte, schematische, isometrische Ansicht des Druckkopfes 10 mit einer linearen Anordnung von Düsen an der Vorderkante oder Vorderseite 21 gezeigt, die zwei unterschiedliche Größen haben, große und kleine Düsen 27 bzw. 28, die entlang der Anordnung mit abwechselnder Größe gleichbeabstandet sind. Es wird auch auf die Fig. 2 Bezug genommen, die später erörtert wird, wo das untere, elektrisch isolierende Substrat oder Heizplatte 12 die Hei zelemente 14 aufweist und Adressierelektroden (nicht ge zeigt) auf seiner Oberfläche 16 als Muster angeordnet sind, während das obere Substrat oder die Kanalplatte 18 abwech selnd große und kleine, parallele Nuten 19 bzw. 20 aufweist, die sich in einer Richtung erstrecken und die vordere Sei tenkante 21 des oberen Substrates durchdringen, wobei sie Düsen 27, 28 bilden.

Das andere Ende der großen und kleinen Nuten endet jeweils an einer abgeschrägten Wand 171 bzw. 172, die einer inneren Ausnehmung 26 benachbart ist. Die innere Ausnehmung 26 wird als der Tintenvorratsbehälter verwendet, um die Tintenkanäle 19, 20 durch Kapillarwirkung zu füllen. Der Behälter 26 erstreckt sich durch die Dicke der Kanalplatte hindurch und sein offener Boden wird als ein Tinteneinlaß 25 verwendet. Die Oberfläche der Kanalplatte mit den Nuten ist zu der Heizplatte 12 ausgerichtet und mit ihr verbunden, so daß jeweils eines der Mehrzahl von Heizelementen 14 in jedem Kanal angeordnet ist, der durch die Nuten und die Heizplatte gebildet wird. Tinte tritt in den Behälter, der durch die Ausnehmung 26 und die Heizplatte 12 gebildet ist, durch den Einlaß 25 ein, und füllt durch Kapillarwirkung die Kanäle 19, 20, indem sie durch eine längliche Ausnehmung 38 fließt, die in der Dickfilm-Isolierschicht 24 gebildet ist. Die Tinte an jeder Düse befindet sich unter einem etwas negati vem Druck und bildet einen Meniskus, dessen Oberflächenspan nung verhindert, daß die Tinte abtropft. Die Schicht 24 ist eine Dickfilm-Passivierungsschicht, die später erörtert wird und zwischen der Heizplatte und der Kanalplatte eingefügt ist. Diese Schicht wird geätzt, um die Heizelemente freizu legen, so daß sie in einer Vertiefung 23 angeordnet sind, und sie wird geätzt, um die längliche Ausnehmung 38 zu bil den, um einen Tintenfluß zwischen der Verzweigung 26 und den Tintenkanälen 19, 20 zu ermöglichen, wie es in dem Patent US-A-4,774,530 von Hawkes geoffenbart ist, das hier durch Bezugnahme auf es in seiner Gesamtheit eingegliedert wird.

Eine Querschnittsansicht der Fig. 1 ist entlang der Linie 2- 2 durch einen kleinen Kanal 20 hindurch genommen und als Fig. 2 gezeigt, um zu zeigen, wie die Tinte von der Ver zweigung 26 und um die abgeschrägte Wand 17 der Nuten 19, 20 fließt, wie es durch den Pfeil 29 dargestellt ist. Wie es in dem Patent US-A-4,774,530 geoffenbart ist, das oben erwähnt wurde, ist eine Mehrzahl von Sätzen von blasenerzeugenden Heizelementen 14 und deren Adressierelektroden als Muster auf einer der feingeschliffenen Oberflächen eines auf zwei Seiten feingeschliffenen (100) Siliziumwafers aufgebracht. Eine Mehrzahl von Druckköpfen 10 kann auf einer Oberfläche einer Tragleiste 13, die in Fig. 2 mit unterbrochener Linie gezeigt ist, in einer Ende an Ende anstoßenden Weise zusam mengebaut werden, um einen Druckkopf in der Breite einer Seite zu bilden. Andere Druckköpfe in der Breite einer Seite werden später unter Bezugnahme auf die Fig. 12-15 erörtert.

Bei der bevorzugten Ausführungsform werden Polysilizium- Heizelemente verwendet und eine Wärmeoxidschicht (nicht ge zeigt) aus Siliziumdioxid wird auf das Polysilizium in Hoch temperaturdampf aufgewachsen. Die Wärmeoxidschicht wird ty pischerweise bis zu einer Dicke von 0,5 bis 1 Mikrometer aufgewachsen, um die Heizelemente vor der leitenden Tinte zu schützen und zu isolieren. Das Wärmeoxid wird an den Rändern der Polysilizium-Heizelemente zum Anbringen von Adressier elektroden (nicht gezeigt) entfernt, die dann mit einem Muster versehen und abgesetzt werden. Vor der Passivierung der Elektroden kann wahlweise eine Tantal (Ta)-Schicht (nicht gezeigt) bis zu einer Dicke von ungefähr 1 Mikrometer auf der Schutzschicht des Heizelementes zu seinem zusätzli chen Schutz gegen Cavitationskräfte abgesetzt werden, die durch die zusammenbrechenden Tintendampfblasen während des Druckkopfbetriebes erzeugt werden. Zur Passivierung der Elektroden wird eine zwei Mikrometer dicke phosphordotierte CVD Siliziumdioxidschicht (nicht gezeigt) über der gesamten Waferoberfläche abgesetzt, einschließlich der Mehrzahl von Sätzen von Heizelementen und Adressierelektroden. Die Passi vierungsschicht liefert eine Ionensperre, die die freien Elektroden gegen die Tinte schützt. Andere Ionensperren kön nen verwendet werden, wie beispielsweise Polyimid und Plas ma-Nitrid. Eine wirksame Ionentrennschicht wird erreicht, wenn ihre Dicke zwischen 1000 Angström und 10 Mikrometer liegt, wobei die bevorzugte Dicke 1 Mikrometer ist. Als nächstes wird eine isolierende Schicht 24 vom Dickfilmtyp, wie beispielsweise Polyimid, auf der Passivierungsschicht gebildet, die eine Dicke von zwischen 10 und 100 Mikrometer und vorzugsweise im Bereich von 25 bis 50 Mikrometer hat. Die Dickfilm-Schicht 24 wird fotolithographisch bearbeitet, um Ätzen und Entfernen derjenigen Bereiche der Schicht 24 über jedem Heizelement (zum Bilden der Vertiefungen 23) und die längliche Ausnehmung 38 zu ermöglichen, um einen Tinten durchlaß von der Verzweigung 26 zu den Tintenkanälen 19, 20 bereitzustellen.

Wie es in den US-Patenten RE 32,572 und 4,774,530 geoffen bart ist, wird die Kanalplatte aus einem zweiseitig feinge schliffenen (100) Siliziumwafer (nicht gezeigt) gebildet, um eine Mehrzahl von Kanalplatten für den Druckkopf zu erzeu gen. Nachdem der Wafer chemisch gesäubert worden ist, wird eine pyrolitische CVD Siliziumnitridschicht (nicht gezeigt) auf beiden Seiten abgesetzt. Die Siliziumnitridschicht auf einer Seite des Wafers wird fotolithographisch gemustert, um eine Mehrzahl von relativ großen Bahnen und eine Mehrzahl von Sätzen von länglichen, parallelen Kanalbahnen zu bilden, die gleiche Längen, aber abwechselnde, vorbestimmte Weiten haben, die, wenn sie in einem anisotropen Ätzbad angeordnet werden, die relativ großen rechteckförmigen Ausnehmungen 26 und die Sätze von länglichen, parallelen Kanalausnehmungen 19, 20 bilden, die abwechselnd große und kleine Quer schnittsflächen haben, die schließlich die Tintenbehälter und die Kanäle der Druckköpfe werden. Nachdem die Tintenbe hälter und Kanäle geätzt worden sind, wird vorzugsweise die Siliziumnitridschicht entfernt. Die Oberfläche 15 (siehe Fig. 2) der Kanalplatte, die den Behälter und die Kanalaus nehmungen enthält, sind Abschnitte der ursprünglichen Waf eroberfläche, auf die später ein Klebemittel aufgebracht wird, um sie mit dem Substrat zu verbinden, das die Mehrzahl von Sätzen von Heizelementen mit der gemusterten Dickfilm- Schicht darauf enthält. Die zueinanderpassenden Wafer mit der gemusterten Film-Schicht dazwischen werden dann in eine Mehrzahl von einzelnen Druckköpfen unterteilt, beispiels weise durch ein Schneideverfahren für Chip. Einer der end gültigen Abschneideschnitte erzeugt die Endseite 21 und öffnet ein Ende der länglichen Nuten 19, 20, wodurch die Düsen 27, 28 erzeugt werden. Die anderen Enden der Kanalnu ten 19, 20, bleiben durch die Enden 17 geschlossen. Jedoch ordnet die Ausrichtung der Kanalplatte zu der Heizplatte und ihre Verbindung mit ihr die Enden 17 ₁, 17 ₂ der Kanäle 19, 20 unmittelbar über der länglichen Ausnehmung 38 in der Dick film-Isolierschicht 18 an, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wo durch der Tintenfluß in die Kanäle von dem Behälter ermög licht wird, wie es durch den Pfeil 29 dargestellt ist. Die längliche Ausnehmung 38 kann eine lineare Anordnung einzel ner, länglicher Ausnehmungen sein, eine für jeden Kanal, und kann die gleiche Weite wie der jeweilige Kanal haben.

Eine vergrößerte, schematische Vorderansicht des Druckkopfes 10 der Fig. 1 ist in Fig. 3 gezeigt, um genauer die abwech selnde Größe der linearen Anordnung von Düsen 27, 28 zu zei gen. Um einen Druckkopf in der Weite einer Seite zu bilden, wird eine Mehrzahl von Druckköpfen 10 auf einer Tragleiste (siehe Fig. 2) in einer anstoßenden, Ende an Ende Beziehung angeordnet, wobei die Düsen und Düsenseiten alle koplanar sind. Zum Vergleich zeigt Fig. 4, daß die Düsen 51 eines Druckkopfes 22 nach dem Stand der Technik den gleichen Dü senabstand "s" haben, jedoch weisen die Düsen alle die glei che Größe auf. Wie es oben erörtert worden ist, umfaßt der Druckkopf 10 der vorliegenden Erfindung eine Heizplatte 12, eine Kanalplatte 18 und eine dazwischenliegende Dickfilm- Schicht 24, die dazwischen eingefügt ist. Die Dickfilm- Schicht ist mit einem Muster ausgebildet, um die Heizelemen te 14 ₁, 14 ₂ freizulegen, die mit unterbrochener Linie gezeigt sind, wodurch sie in Vertiefungen 23 angeordnet werden, wie es ebenfalls mit unterbrochener Linienführung gezeigt ist, und um eine längliche Ausnehmung oder Graben 38 (siehe Fig. 2) zwischen den abgeschgten Endwänden 17 ₁, 17 ₂ des Kanals und dem Behälter 26 zu bilden, um einen Tintenströmungsweg bereitzustellen. Der Düsenabstand ist zwischen 200 und 1600 pro Linearzoll für alle Düsen abwechselnder Größe, und die Düsen sind gleich beabstandet. Bei einer Ausführungsform ist der Abstand der Mitten der großen Düsen 27 1/600 Zoll, und die dazwischenliegenden, kleinen Düsen 28 haben ebenfalls Mittenabstände von 1/600 Zoll, so daß der Abstand von Mitte zu Mitte zwischen einer großen Düse und ihrer benachbarten, kleinen Düse 1/1200 Zoll ist. Der Abstand zwischen jeder Dü se ist "s", und der Abstand zwischen Düsen gleicher Größe ist "2s", so daß der Abstand zwischen großen und kleinen Dü sen in derselben Kanalplatte "s" ist, wie es in den Fig. 3 und 6 gezeigt ist. Das Drucken von Textbildern mit Qualität und hoher Auflösung kann, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, da durch erreicht werden, daß entweder die großen oder die kleinen Düsen, aber vorzugsweise beide in fester Kombina tion, verwendet werden, um Tintentröpfchen auszustoßen. Die kleineren Düsen bei der Ausführungsform, die s = 1/600 Zoll oder 42 µm haben, stoßen ein Tintentröpfchen aus, das einen Kreisfleck oder Punkt 36 auf dem Aufzeichnungsmedium er zeugt, der einen Durchmesser (d_s) von ungefähr 10 µm hat. Die größeren Düsen der Ausführungsform, die s = 1/600 Zoll oder 42 µm haben, stoßen ein Tintentröpfchen aus, das einen kreisförmigen Fleck 35 auf dem Aufzeichnungsmedium erzeugt, der einen Durchmesser (d₁) von ungefähr 52 µm hat. Somit sind die Flecken von den größten Düsen ungefähr fünfmal größer als die Flecken von den kleineren Düsen.

Es wird nun auf die Fig. 8 Bezug genommen, in der die Spalte A eine Spalte von gedruckten großen und kleinen Flecken oder Bildelementen 35, 36 von einem einzelnen Druckkopf zeigt, der zum Hin- und Herdrucken in zwei Richtungen ausgerichtet ist, so daß die Düsenanordnung vertikal und senkrecht zu der Hin- und Herbewegungsrichtung ist, wie es durch den Pfeil 11 angezeigt ist, wobei die Tintentröpfchen von den großen und kleinen Druckkopfdüsen zum Textdrucken verwendet werden. Die Spalte B zeigt nur gedruckte, kleine Bildelemente und die Spalte C zeigt nur große, gedruckte Bildelemente. Alle Spal ten besitzen die gleiche Höhe "h", die gleich der vertikalen Höhe des Druckkopfes 10 ist.

Es wird auf die Fig. 10 Bezug genommen; es sind zwei Reihen von etwas einander überlagernden Flecken oder Bildelementen 44 gezeigt die mit Tintentröpfchen von einem Druckkopf 22 (Fig. 4) mit Düsen einer einzigen Größe nach dem Stand der Technik gedruckt worden sind, wobei die Hin- und Herbewe gungsrichtung des Druckkopfes durch den Pfeil 11 angezeigt ist. Es wird auf die ausgewölbte oder wellenförmige Wirkung 43 hingewiesen, die entlang des horizontalen Randes erzeugt wird, wie es durch die sich ändernde Abmessung "w" von der durchgehenden Flächenbedeckung angegeben ist, die durch die unterbrochene Linie 45 gekennzeichnet ist. In Fig. 11 sind zwei Reihen von sich etwas einander überlappenden Bildele menten 35, 36 gezeigt, die mit Tintentröpfchen von dem gro ßen und kleinen Düsen der vorliegenden Erfindung gedruckt worden sind, wobei die Hin- und Herbewegungsrichtung des Druckkopfes auch durch einen Pfeil 11 gezeigt ist. Die gro ßen Bildelemente 35 der Fig. 11 haben ungefähr den gleichen Durchmesser wie die Bildelemente 44 in Fig. 10. Jedoch ist der Auswölbungseffekt entlang des Außenrandes durch die kleinen Bildelemente 36 verringert.

Es wird auf die Fig. 5 Bezug genommen, in der eine vergrö ßerte, teilweise dargestellte, isometrische Ansicht der Heizplatte 12 gezeigt, wobei die Heizelemente 14 ₁, 14 ₂ und Adressierelektroden 32 ₁, 32 ₂ und eine gemeinsame Rückleitung 34 dargestellt sind, bevor die Dickfilm-Schicht 24 aus Po lyimid darauf aufgeschichtet worden ist. Wie es aus der Tin tenstrahltechnologie gut bekannt ist, besitzen die Düse und die zugeordnete Kanalgröße eine unmittelbare Beziehung zu der Größe und Lage des Heizelementes in bezug auf seine Dü se. Somit weisen die kleineren Düsen kleinere Heizelemente 14 ₂ auf, die eine vorbestimmte Strecke Y stromaufwärts der Düsen angeordnet sind, während die größeren Düsen größere Heizelemente 14 ₁ aufweisen können, die mit einer vorbestimm ten Strecke X stromaufwärts von der Düse angeordnet sind, wobei die Strecke X größer als die Strecke Y ist. Das Tin tenvolumen zwischen den Heizelementen und den Düsen bestimmt das Tintenvolumen in einem aus den Düsen ausgestoßenen Tröp fchen.

Fig. 6 ist eine vergrößerte, schematische Vorderansicht des Druckkopfes 30, eine andersartige Ausführungsform des Druck kopfes 10 in Fig. 1 und ebenso hergestellt, und Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht des Druckkopfes 30, wenn man ent lang der Linie 7-7 in Fig. 6 blickt. Der Druckkopf 30 wird aus einer Kombination von drei Wafern (nicht gezeigt) herge stellt, wobei ein Heizwafer mit Heizelementen 14 ₁ und 14 ₂ zusammen mit einer zugeordneten Adressierschaltung auf einer Oberfläche und Heizelementen 14 ₃ mit zugeordneter Adressier schaltung auf der entgegengesetzten Oberfläche sowie zwei Kanalwafer verwendet werden. Dickfilm-Schichten 24 aus Po lyimid werden auf den Oberflächen des Heizwafers gebildet, der die Heizelemente 14 ₁, 14 ₂, 14 ₃ und die Adressierungs schaltung hat, so daß, wenn die zwei Kanalwafer 18 mit den Kanälen und den Behältern auf einer ihrer Oberfläche zu den entgegengesetzten Oberflächen des Heizwafers ausgerichtet und mit ihnen verbunden werden, die Polyimidschicht 24 zwi schen jeden Kanalwafer und den Heizwafer eingefügt ist. Die Dickfilm-Schichten 24 sind mit einem Muster in einer ähn lichen Weise wie bei dem Druckkopf der Fig. 1-3 versehen, um Vertiefungen 23 ₁, 23 ₂, 23 ₃ über den Heizelementen und eine Tintenströmungsumleitung 38 zu bilden. Die Anordnung der größten Kanäle 31 (Fig. 7) ist in der Oberfläche eines Ka nalwafers, der die größten Düsen 37 aufweist, während die mittleren und kleinsten Kanäle 19 ₁ bzw. 20 ₁, die die Düsen 27 bzw. 28 ergeben, in einer Oberfläche des anderen Kanalwafers in einer abwechselnden Weise vorhanden sind, aber die glei che Anzahl pro linearem Zoll haben, wie es durch den Abstand von Mitte zu Mitte "s" angegeben ist. Die Düsen 37 sind ge gen die abwechselnden mittleren und kleinsten Düsen 27 bzw. 28 um einen halben Abstand s/2 versetzt.

Nachdem die zwei Kanalwafer zu den entgegengesetzten Ober flächen der Heizplatte 18 ₁ ausgerichtet und mit ihnen ver bunden sind, werden die Wafer in eine Mehrzahl von einzelnen Druckköpfen 30 aufgeteilt. Die Kanalplatten oder Wafer wer den hergestellt, wie es oben geoffenbart worden ist, wobei der Heizwafer die Sätze von Heizelementanordnungen und die zugeordnete Adressierschaltung aufweisen muß, die auf seinen Seiten ausgebildet sind. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, wei sen die größten Düsen 37 eine Höhe oder Höhenerstreckung "a" auf, die mittleren Düsen 191 weisen eine Höhe "b" auf und die kleinsten Düsen 201 weisen eine Höhe "c" auf, und alle die anisotrop geätzten Kanäle besitzen dreieckförmige Quer schnittsflächen mit Wänden, die den 1] Kristallebenen des Siliziumwafer folgen. Demgemäß weist der Druckkopf 30 eine erhöhte Druckauflösung gegenüber dem Druckkopf 10 auf, der in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist.

Bezug nehmend auf die Fig. 9 sind fünf Spalten A bis E an Druck gezeigt. Wie in Fig. 8 ist der Druckkopf 30 der Fig. 6 zum Hin- und Herbewegungsdrucken in zwei Richtungen ausge richtet, so daß die Düsen vertikal und senkrecht zu der Hin- und Herbewegungsrichtung sind, wie es durch den Pfeil 11 an gegeben ist. Die Spalte A zeigt eine Spalte von Bildelemen ten, die mit von allen Düsen ausgestoßenen Tröpfchen ge druckt ist, wohingegen die Spalte von Bildelementen, die in der Spalte B gedruckt sind, von den mittleren und kleinsten Düsen 27, 28 von einer Seite der Druckkopf-Kanalplatte 18 gedruckt worden sind, und die Spalte von Bildelementen, die in der Spalte E gedruckt worden sind, ist von Tröpfchen von den größten Düsen 37 auf der anderen Seite der Druckkopf- Kanalplatte gedruckt. Bildelemente, die in den Spalten C und D gedruckt sind, sind von den Tröpfchen gebildet, die ge trennt aus den mittleren und kleinsten Düsen ausgestoßen worden sind. Die Spaltenhöhe für alle gedruckten Spalten ist durch die Strecke "h" angegeben und stellt die gesamte Druckbreite des Druckkopfes dar. Nach jedem Druckdurchlauf von dem Druckkopf wird das Aufzeichnungsmedium (nicht ge zeigt) um die Strecke h weitergeschaltet, und der nächste Durchlauf wird gedruckt. Das Aufzeichnungsmedium wird nach jedem Durchlauf weitergeschaltet und es wird gedruckt, bis die gesamte Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit Druck bedeckt ist.

Fig. 12 ist eine schematische, isometrische Ansicht eines Druckkopfes 52 in der Breite einer Seite, der durch ein Anstoßen von Ende an Ende aus einer Mehrzahl von Druckköpfen 10 auf einer Halteleiste 13 zusammengebaut ist. Der Druck kopf in der Breite einer Seite kann zusammengebaut werden, indem getrennte Druckköpfe 10, wie sie in Fig. 1 und 2 ge zeigt sind, aneinander angepaßt werden, so daß ihre Düsen und Düsenseiten koplanar sind und ihre Tinteneinlässe aus gerichtet und zueinander angepaßt sind. Eine erste Reihe von aneinanderstoßenden Druckköpfen wird umgekehrt, so daß ihre Einlässe 25 zu den inneren Öffnungen 42 ausgerichtet sind, wenn sie in Berührung mit einer Oberfläche der Halteleiste 13 liegen. Ein gemeinsamer innerer Durchlaß 39 ist mit einem Tintenvorrat (nicht gezeigt) durch eine innere Leitung 46 verbunden, während die inneren Öffnungen 42 die Druckkopf einlässe 25 in Verbindung mit dem gemeinsamen Durchlaß 39 anordnen. Eine zweite Reihe von aneinander anstoßenden Druckköpfen 10 sitzt oben auf der ersten Reihe, wobei deren Heizplatten 12 miteinander in Berührung sind. Die Einlässe 25 der zweiten Reihe von Druckköpfen wird mit Tinte von einer Tintenverzweigung 49 durch Verzweigungsauslässe 47 versorgt, die zu den Druckkopfeinlässen ausgerichtet sind. Der Schlauch 33 ist mit der Verzweigung 49 verbunden, um eine geeignete Versorgung von Tinte darin von einem Tinten vorrat (nicht gezeigt) aufrechtzuerhalten. Eine gedruckte Schaltungsplatte 50 ist an einer Stufe 48 der Halteleiste 13 gehalten und liefert die elektrische Schnittstelle zu der Druckersteuerung (nicht gezeigt) und Stromversorgungen (nicht gezeigt). Die einzelnen Druckköpfe 10, die zusammen gebaut sind, den Druckkopf 52 in der Weite einer Seite zu bilden, sind mit der Drucker-Schaltungsplatte über Drahtver bindungen 54 verbunden.

Fig. 13 ist eine Schnittansicht des Druckkopfes 52 in der Weite einer Seite, wenn man entlang der Linie 13-13 blickt. Bei dieser Querschnittsansicht sind zwei Reihen von Druck köpfen 10 aneinanderangepaßt, so daß ihre Einlässe 25 in entgegengesetzte Richtungen zur Aufnahme von Tinte weisen, einer von der Verzweigung 49 und der andere von dem inneren, gemeinsamen Durchlaß 39 in der Halteleiste 13. Die Haltelei ste dient nicht nur als eine Tintenquelle sondern auch als eine Wärmesenke, um die während des Druckvorganges erzeugte Wärme zu steuern und zu lenken. Alternativ könnte eine ein zelne Reihe von Druckköpfen 30 der Fig. 6 und 7 auf der Hal teleiste 13 zusammengebaut werden, um einen anderen Druck kopf mit der Weite einer Seite zu bilden (nicht gezeigt). Dieser alternative Druckkopf mit Seitenbreite unterscheidet sich von dem Druckkopf 52 mit Seitenbreite der Fig. 12 nur darin, daß er eine gemeinsame Heizplatte statt zweier, ge trennter Heizplatten hat.

Fig. 14 ist eine schematische, isometrische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Druckkopfes 55 in Sei tenbreite, und Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht, wenn man in Fig. 14 entlang der Linie 15-15 blickt. Bei dieser alternativen Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Druck köpfen 10, wie er in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, auf den ent gegengesetzten Seiten einer Halteleiste 13 Ende an Ende an stoßend angeordnet. Diese Ausführungsform ist ähnlich der der Fig. 12 mit der Ausnahme, daß beide Tintenversorgungen außerhalb der Halteleiste 13 sind. Die Mehrzahl der Druck köpfe 10 ist an entgegengesetzten Oberflächen der Haltelei ste in einer aneinanderstoßenden Beziehung befestigt, wobei die Druckkopf-Heizplatten 12 die Halteleiste berühren. Die Einlässe 25 der Druckkopf-Kanalplatten 18 sind in entgegen gesetzte Richtungen gerichtet. Die Tintenverzweigung 49 mit den Öffnungen 47 darin ist dichtend an den Druckköpfen 10 befestigt. Die Verzweigungsöffnungen 47 sind zu den Druck kopfeinlässen 25 ausgerichtet. Die Verzweigungen werden durch Schläuche 33 voll mit Tinte gehalten, die die Ver zweigungen 49 mit einem Tintenvorrat (nicht gezeigt) ver binden. Jede Reihe von Druckköpfen ist getrennt mit ge druckten Schaltungsplatten verbunden, die mit entgegenge setzten Seiten der Halteleiste 13 ihren Heizplatten 12 be nachbart verbunden und elektrisch durch Drahtverbindungen 54 damit verbunden sind.

Die Druckköpfe dieser Erfindung können Text drucken, oder wenn Halbton- oder Grauwertdrucken erwünscht ist, in Halb tonzellen drucken. Weil die Druckköpfe dieser Erfindung Dü sen mit wenigstens zwei unterschiedlichen Größen haben, die Tintentröpfchen unterschiedlicher Größe ausstoßen, wird beim Textdrucken die Auswölbungswirkung 43, die in Fig. 10 ge zeigt ist, verhindert, und es können deshalb alphanumerische Bilder hoher Auflösung mit minimiertem Auswölbungseffekt ge druckt werden.

Ein Hauptvorteil dieser Erfindung wird mittels zweier Bei spiele zum Aufbauen von Halbtonzellen 70, 72 dargestellt, eines bei 150 Zellen pro Linearzoll (Raster 150), wie es in Fig. 16 gezeigt ist, das andere bei 200 Zellen pro Linear zoll (Raster 200), wie es in Fig. 17 gezeigt ist. Eine Off set-Lithographie hoher Qualität erreicht bei dieser Zell dichte eine ausreichende Anzahl von dekadischen Extinkti onsschritten, bis zu 200, um die gut bekannte Halbton-Wie dergabekurve durch diese einzelnen Schritte nahe wiederzu geben, was später unter Bezugnahme auf die Fig. 24 und 25 erörtert wird. Eine Halbtonwiedergabe bedeutet das Vermögen eines gegebenen Druckers, eine Vorlage wiederzugeben, die eine kontinuierliche Extinktion oder Halbton hat. Die Be ziehung zwischen der erwünschten oder Eingangsextinktion und der gedruckten oder Ausgangsextinktion ist idealerweise eine gerade Linie mit einer Neigung gleich 1. Beim Tintenstrahl müssen die Flecken einander teilweise überlappen, um eine volle Bereichsüberdeckung zu erreichen, die für gesättigte Farbtöne benötigt wird. Bei diesen Beispielen wird das Bild, das sich aus diesen überlappenden Flecken ergibt, durch die geometrische Vereinigung der einzelnen Flecken angenähert. Von diese Annäherung ist bekannt, daß sie gut die Bildung von tatsächlichen Bildern beschreibt. Beim Stand der Technik beispielsweise, bei dem das Bild durch Flecken gleicher Grö ße gebildet wird, stellt diese Bedingung die Beziehung zwi schen dem Fleckdurchmesser d und dem Schrittabstand p zwi schen benachbarten Flecken dar, die in dem in Fig. 10 ge zeigten rechteckigen Muster angeordnet sind, zu d=√p. Der Schritt p wird manchmal auch die Eigenauflösung des Druckers genannt. Bei den zwei Beispielen von Halbtonzellen 70, 72 werden Tropfen zweier Größen gebildet, die Flecken zweier unterschiedlicher Größen bei jedem Beispiel ergeben. Die Flecken jeder Größe werden beispielsweise mit einem Schritt von 42,3 µm angeordnet, der der Eigenauflösung von 600 Flecken pro Zoll (spi) entspricht. Die Flecken einer Größe wer den mit den Flecken der anderen Größe ineinander verschach telt, wie es in Fig. 11 für Textdrucken gezeigt ist, und in den Halbtonzellen 70 und 72, wie es in den Fig. 16 und 17 gezeigt ist.

Bei dem ersten Beispiel besitzt die Halbtonzelle 70 mit dem Raster 150 eine Quadratform und ist aus 16 großen Flecken 35 in einer 4 × 4 Anordnung aufgebaut, die mit 16 kleinen Flecken 16, ebenfalls in einer 4 × 4 Anordnung, verschachtelt sind, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, in der die Anordnung der Flecken für eine volle Bereichsüberdeckung gezeigt ist. Die Reihenfolge zum Füllen der Zelle 70 mit den großen Flecken ist durch die Bezugszeichen in jedem großen Fleck ange geben. Die Füllreihenfolge für die kleinen Flecken folgt der Reihenfolge für die großen Flecken mit der Ausnahme, daß manchmal nicht alle 16 kleinen Flecken verwendet werden. Zur quantitativen Darstellung dieser Technik wurde eine Annähe rung der vollständig absorbierenden Flecken verwendet. Es hat sich herausgestellt, daß bei diesen Annäherungen die beste Tonwiedergabekurve erreicht wird, wenn der große Fleckdurchmesser zu 52,3 µm und der kleine Fleckdurchmesser zu 13,5 µm ausgewählt wird, der gedruckten Tintenfleckgröße der bevorzugten Ausführungsform. Bei diesen Abmessungen ist der größte Schritt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Werten der Extinktion 0,50%, der mit dieser Technik wiedergebbar ist. Dieser maximale Schritt wird erzeugt, wenn immer ein isolierter, nicht überlappender, kleiner Fleck zu der Halb tonzelle hinzugefügt wird, um den nächst höheren Extinkti onswert zu erzeugen. Dieser maximale Schritt wird auch zwi schen dem Extinktionswert, der durch eine Zelle erreicht wird, die aus 14 großen Flecken zusammen mit 16 kleinen Flecken besteht, und dem nächsten Zellenwert erzeugt, der aus 15 großen Flecken und keinem kleinen Fleck aufgebaut ist. Bei irgendeinem anderen Verhältnis des großen und klei nen Fleckdurchmessers ist eine dieser zwei Schrittgrößen stets größer als 0,50%. Das Füllschema ist derart, daß, wenn man mit der leeren Zelle beginnt, zuerst ein kleiner Fleck 36 für die kleinste von Null verschiedene Extinktion ver wendet wird, woraufhin 2, 3 usw. bis zu 14 kleine Flecken in der Halbtonzelle 70 gedruckt werden, wie es in Fig. 18 ge zeigt ist. In Fig. 19 wird der nächste Extinktionswert für die Halbtonzelle 70 durch einen großen Fleck 35 ohne kleine Flecken 36 erreicht. Darauf werden 1 bis 13 kleine Flecken 36 zu diesem einen großen Fleck in der Halbtonzelle 70 hin zugefügt, um die Tonwiedergabekurve nach oben zu bewegen, wie es in Fig. 20 gezeigt ist. Der nächste Extinktionswert für die Halbtonzelle 70 wird erreicht, indem zwei benach barte große Flecken 35 in der Zelle ohne kleine Flecke ge druckt werden, wie es in Fig. 21 gezeigt ist. Aufgrund eines Einflusses, den die Flecküberlappung auf die Schritte hat, die der Tonwiedergabekurve folgen, werden alle kleinen Flecken verwendet, wenn große Anzahlen von großen Flecken ver wendet werden. Es wurde herausgefunden, daß der kritischste Übergang zwischen einer Halbtonzelle, in der 14 große Flecken und 16 kleine Flecken verwendet werden, wie es in Fig. 22 gezeigt ist, und der Halbtonzelle mit der nächsthöheren Extinktion ist, in der 15 große Flecken ohne kleine Flecken verwendet werden, wie es in Fig. 23 gezeigt ist. Dieses Beispiel zusammenfassend erzeugt diese Erfindung ein Halb tonbild bei einem Raster 150 mit über 200 Extinktionsschrit ten mit Unterschieden, die kleiner oder gleich 0,50% sind, wie es in der grafischen Darstellung 74 in Fig. 24 gezeigt ist, die an dem unteren Ende der Tonwiedergabekurve beginnt, und in Fig. 25, die das hohe Ende der Tonwiedergabekurve zeigt.

Dieses Ergebnis kann mit der Tonwiedergabekurve 75 bei einem Drucker vom Stand der Technik verglichen werden, der Flecken gleicher Größe verwendet, die bei einer Eigenauflösung von 1200 Schritten pro Zoll gedruckt werden, wie es ebenfalls in den Fig. 24 und 25 aufgetragen ist. Die gleiche Halbtonzelle wird dann mit bis zu 64 Flecken in einer 8 × 8 Anordnung mit dem Fleckdurchmesser von 29,9 µm aufgebaut. Trotz der Tatsa che, daß zweimal so viele Tropfen nun für eine volle Flächen deckung (64 gegen 32) benötigt werden, liefert dieses Schema nur 65 Extinktionswerte, wobei der maximale Schritt 2,5% ist, was fünfmal Mal gröber als das durch den Druckkopf der vorliegenden Erfindung erreichte ist, wenn die Bilder mit einem Raster von 150 gedruckt werden. Eine andere graphische Darstellung 76 nach dem Stand der Technik, wobei gleichgroße Flecken verwendet werden, die mit einer Eigenauflösung von 600 Schritten pro Zoll gedruckt worden sind, zeigt sogar noch einen größeren Extintktionsschritt.

Das zweite, in Fig. 17 gezeigte Beispiel betrifft den Fall, wenn Bilder beim Raster 200 durch Halbtonzellen 72 gedruckt werden, die aus neun großen Flecken 65 in einer 3 × 3 Qua dratanordnung bestehen, die in der oben beschriebenen Weise mit neun kleinen Flecken 66 ebenfalls in einer 3 × 3 Anord nung verschachtelt werden. Die optimale, glatteste Tonwie dergabekurve wird erzielt, indem der große Fleck mit einem Durchmesser von 49,2 µm und der kleine Fleck mit einem Durchmesser von 17,2 µm gemacht wird. Der maximale Extink tionszuwachs ist 1,4% und tritt jedesmal dann auf, wenn ein isolierter kleiner Fleck 66 hinzugefügt wird, um den näch sten Extinktionsschritt zu machen, und zwischen dem Schritt mit 7 großen Flecken und 9 kleinen Flecken, wie es in Fig. 26 gezeigt ist, und dem Schritt mit 8 großen Flecken und keinem kleinen Fleck, wie es in Fig. 27 gezeigt ist. Diese Technik erzeugt dann mehr als 70 Schritte bei der Extink tion. Im Vergleich benötigt, wenn das Drucken nach dem Stand der Technik mit 1200 Schritten pro Inch verwendet wird, eine Halbtonzelle der gleichen Größe zweimal so viele Tropfen (36 gegenüber 18), und es werden viel gröbere Schritte bei der Tonwiedergabekurve erzielt (4,4% gegenüber 1,4%).

Viele Abänderungen und Abwandlungen sind aus der vorstehen den Beschreibung der Erfindung offensichtlich und alle sol che Abänderungen und Abwandlungen sollen innerhalb des Be reiches der vorliegenden Erfindung liegen.

Claims

1. Tintenstrahl-Druckkopf zur Verwendung in einem Drucker, um Tintentröpfchen aus Düsen darin auf ein Aufzeich nungsmedium auszustoßen, wobei wahlweise Textdrucken und Halbtondrucken durchführbar ist, gekennzeichnet, durch wenigstens zwei Gruppen von Düsen (27, 28, 37) unter schiedlicher Größe, wobei die Düsengrößen innerhalb einer jeden Gruppe identisch sind und entweder die Düsen einer Gruppe oder die Düsen von beiden Gruppen in festen Kombinationen zum Drucken von Text verwendet werden und vorbestimmte veränderbare Kombinationen von Düsen von jeder der Gruppe von Düsen verwendet werden, Halbtonzellen (70) zum Halbtondrucken zusammenzusetzen und zu drucken.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Gruppen von Düsen (27, 28, 38) kollinear sind und daß die Düsen (27) der einen Gruppe abwech selnd zu den Düsen (28) der anderen Gruppe beabstandet sind.

3. Ein Heißtintenstrahl-Druckkopf zur Verwendung in einem Drucker, um Tintentröpfchen aus Düsen darin auf ein Aufzeichnungsmedium auszustoßen, wobei wahlweise Text drucken und Halbtondrucken durchführbar ist, gekennzeichnet, durch
ein erstes Substrat (18), das parallel gegenüberlie gende erste und zweite Oberflächen aufweist, wobei eine erste Anordnung von passivierten Heißelementen (14 ₁, 14 ₂) und Adressierelektroden auf seiner ersten Oberflä che und eine zweite Anordnung von passivierten Heizel ementen (14 ₃) und Adressierelektroden auf seiner zwei ten Oberfläche vorgesehen sind, wobei jedes der Heiz elemente (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃) wahlweise in Antwort auf elek trische Impulse erregbar ist, die an die Adres sierelektroden angelegt werden, woraufhin die erregten Heizelemente (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃) tröpfchenausstoßende Bla sen in mit diesen in Berührung stehender Tinte erzeu gen,
ein zweites Substrat, das eine erste Oberfläche auf weist, die zu der ersten Oberfläche des ersten Sub strates (18) angepaßt ist, die die erste Anordnung von Heizelementen (14 ₁, 14 ₂) und Adressierelektroden ent hält, wobei die erste Oberfläche des zweiten Substrates eine Mehrzahl von Kanälen aufweist, die mit wenigstens zwei Düsen (27, 28) vorbestimmter unterschiedlicher Größen in Verbindung stehen, aus denen die Tintentröpf chen mit unterschiedlichen Tintenvolumina ausgestoßen werden, wobei jede Düse ein zugeordnetes Heizelement (14 ₁, 14 ₂) aufweist und die Düsen (27, 28) einen vor bestimmten linearen Abstand zu abwechselnden Düsen haben, die eine von den zwei vorbestimmten Größen un terschiedlicher Größe haben,
ein drittes Substrat, das eine erste Oberfläche auf weist, die zu der zweiten Oberfläche des ersten Sub strates (18) angepaßt ist, die die zweite Anordnung von passivierten Heizelementen (14 ₃) und Adressier elektroden enthält, wobei die erste Oberfläche des dritten Substrates eine Mehrzahl von Kanälen aufweist, die mit einer Mehrzahl von Düsen (37) in Verbindung stehen, die eine vorbestimmte Größe haben, die von den Düsengrößen in der ersten Oberfläche des zweiten Sub strates unterschiedlich ist, und
eine Einrichtung zum wahlweisen Erregen der Heizele mente (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃), die mit den jeweiligen Düsen (27, 28, 37) verbunden sind, um in Zeilen von Bildelementen oder Flecken gedruckte Bilder für Textdrucken und in von Halbtonzellen (70) gedruckte Bilder für Halbton drucken zu schaffen.

4. Druckkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dickfilm-Polymerschicht (2) zwischen der er sten und der zweiten Oberfläche des ersten Substrates (18) und den ersten Oberflächen des zweiten und des dritten Substrates zwischengefügt ist, wobei die Dick film-Polymerschicht (24) mit einem Muster versehen ist, um die Heizelemente (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃) freizulegen, wodurch jedes der Heizelemente (14 ₁, 14 ₂, 14 ₃) in einer Vertie fung (23 ₁, 23 ₂, 23 ₃) angeordnet ist.

5. Druckkopf in der Weite einer Seite zur Verwendung in einem Drucker zum Ausstoßen von Tintentröpfchen aus Düsen auf ein Aufzeichnungsmedium, wobei mit dem Druckkopf wahlweise Textdrucken und Halbtondrucken durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf (30) eine Tragleiste (13) mit entgegen gesetzten, parallelen Oberflächen und eine Mehrzahl an einanderanstoßender Druckkopfuntereinheiten auf wenig stens einer Oberfläche der Tragleiste (13) aufweist, wobei jede Druckkopf-Untereinheit (10) wenigstens zwei Gruppen von Düsen (27, 28) unterschiedlicher Größe aufweist, die Düsengrößen innerhalb einer jeden Gruppe identisch sind, die Düsen von einer Gruppe abwechselnd mit den Düsen der anderen Gruppe beabstandet sind, so daß die Düsen von einer Gruppe oder die Düsen von bei den Gruppen in festen Kombinationen zum Textdrucken verwendet werden, und vorbestimmte, veränderbare Kom binationen von Düsen von jeder Gruppe von Düsen ver wendet werden, um Halbtonzellen (70) zum Halbtondrucken zusammenzusetzen und zu drucken werden.

6. Verfahren zum Drucken von Textbildern und Halbtonbil dern, gekennzeichnet durch:
Wahlweises Ausstoßen von Tintentröpfchen aus Düsen eines Druckkopfes, der wenigstens zwei Gruppen von Düsen unterschiedlicher Größe hat, wobei die Düsen innerhalb einer jeden Gruppe identische Größen haben und abwechselnd voneinander beabstandet sind,
Drucken von Zeilen von ausgestoßenen Tintentröpfchen von einer Gruppe oder beiden Gruppen von Düsen, um Textbilder zu bilden, und Bilden von Halbtonzellen durch Kombinationen von ausgestoßenen Tintentröpfchen von beiden Gruppen von Düsen zum Drucken von Halbton bildern.