DE60029520T2

DE60029520T2 - Druckkopf und Tintenstrahldruckvorrichtung

Info

Publication number: DE60029520T2
Application number: DE60029520T
Authority: DE
Inventors: c/o Canon Kabushiki Kaisha Toshiaki Hirosawa; c/o Canon Kabushiki Kaisha Minoru Nozawa; c/o Canon Kabushiki Kaisha Riichi Saito; Shogo c/o Canon Kabushiki Kaisha Kawamura; c/o Canon Kabushiki Kaisha Toshimori Miyakoshi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: US20030001936A1; EP1078760A3; EP1078760B1; DE60029520D1; EP1078760A2; US6557989B1; US6752492B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Druckkopf und eine Tintenstrahldruckvorrichtung, die diesen Druckkopf verwendet und insbesondere auf die Konfiguration der Tintennachfüllung in den Flüssigkeitskanälen des Druckkopfes in Verbindung mit dem Tintenausstoß.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf Druckvorrichtungen im Allgemeinen, auf Vorrichtungen wie Kopiergeräte, Faxgeräte mit einem Kommunikationssystem und Textverarbeitungen mit einer Druckeinrichtung sowie auf industrielle Druckvorrichtungen, kombiniert mit verschiedenen Verarbeitungsvorrichtungen als Gesamtgerät.
Konventionelle Druckeinrichtungen zum Drucken von Daten auf Druckmedien, wie zum Beispiel Papier, Plastikfolie, OHP-Folie (Overhead-Projektorfolie) oder Ähnliches (hiernach einfach als Druckpapier bezeichnet) werden in einer Form bereitgestellt, die einen Druckkopf der verschiedensten Druckverfahren verwendet, zum Beispiel ein mechanisches Matrixverfahren, ein wärmesensitives Verfahren, ein Thermotransferverfahren und ein Tintenstrahlverfahren.
Das Tintenstrahldruckverfahren führt den Druck durch Ausstoßen von Tinte aus feinen Öffnungen für den Tintenausstoß, (hiernach als Ausstoßöffnungen bezeichnet) eines Druckkopfes und Aufbringen der Tinte zusammen mit der Druckinformation auf das Druckpapier durch. Dieses Verfahren weist verschiedene Vorteile beim Drucken mit einer relativ hohen Geschwin digkeit auf und macht das Drucken auf glattem Papier einfach.
Zusätzlich kann das Tintenstrahldruckverfahren grob, abhängig von der vom Verfahren der Tröpfchenbildung und dem Verfahren der Erzeugung der Ausstoßenergie, in ein kontinuierliches Verfahren (einschließlich Tröpfchen-Auflade-Verfahren und Sprühverfahren) und ein Abrufverfahren (einschließlich Piezoverfahren, Entladungsverfahren und Blasenausstoßverfahren) eingeteilt werden.
Bei dem kontinuierlichen Verfahren wird ständig eine aufgeladene Tinte ausgestoßen und gesteuerte elektrische Felder lassen nur die erforderlichen Tintentröpfchen am Papier haften. Außerdem wird bei diesem Verfahren der nicht für den Druck benötigte Anteil der Tinte in einer Tintenaufnahme gesammelt. Im Gegensatz dazu wird bei dem Abrufverfahren nur die zum Drucken benötigte Tinte ausgestoßen und daher die Tinte effektiv verwendet, wobei das Ausstoßen von nicht benötigter Tinte vermieden und verhindert wird, dass das Innere des Gerätes verschmutzt wird. Andererseits verwendet das Abrufverfahren eine Arbeitsweise des Tintenausstoßes, der grundsätzlich einen Start- und einen Stoppvorgang des Tintenflusses aufweist und daher eine geringere Reaktionsfrequenz für die Ansteuerung des Kopfes, als das kontinuierliche Verfahren aufweist. Daher wird die Anzahl der Ausstoßöffnungen erhöht, um die Druckgeschwindigkeit als Ganzes zu erhöhen. Aufgrund dieser Gesichtspunkte basieren viele der derzeit erhältlichen Tintenstrahldruckeinrichtungen auf dem Abrufverfahren.
Eine Druckeinrichtung nach einem solchen Tintenstrahlverfahren weist einen Druckkopf mit Ausstoßöffnungen, Flüssigkeitskanälen, jeweils in Verbindung mit den entsprechenden Tintenausstoßöffnungen und Energie erzeugende Elemente zur Erzeugung von Energie in dem entsprechenden Flüssigkeitskanal zum Ausstoß von Tinte auf. Um den Druckvorgang auszuführen, kann das Ausstoßenergie erzeugende Element eine auf die Tinte in dem zugehörigen Flüssigkeitskanal wirkende Ausstoßenergie erzeugen, um darin einen Druck für den Ausstoß der Tinte durch die Ausstoßöffnungen aufzubauen.
Die für den Tintenstrahldruck verwendete Tinte ist im Allgemeinen eine Drucksubstanz, wie zum Beispiel ein Pigment oder ein Farbstoff, der in einem Lösungsmittel wie zum Beispiel Wasser, einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel oder einem nicht wasserlöslichen organischen Lösungsmittel gelöst oder verteilt ist.
Bei dem Tintenausstoßvorgang, der in dem vorstehend beschriebenen Druckkopf ausgeführt wird, wird der für den Ausstoß erzeugte Druck über die Tinte im Flüssigkeitskanal sowohl zu der zugehörigen Ausstoßöffnung zum Ausstoß als auch zu einer Flüssigkeitskammer, die die Tinte in den Flüssigkeitskanal einspeist, geleitet. Der Teil des Druckes, der zur Ausstoßöffnung geleitet wird, drückt die Tinte im Flüssigkeitskanal aus der Tintenausstoßöffnung heraus und bildet ein fliegendes Tröpfchen.
Wenn die ausgestoßene Tinte die Tintenausstoßöffnungen in Form von Tröpfchen verlässt, bewegt sich ein Meniskus, der im Flüssigkeitskanal nahe der Ausstoßöffnung gebildet wird, abhängig von der Größe des ausgestoßenen Tröpfchens zurück. Die Spannung (Kapillarkraft), die den Meniskus zur Ausstoßöffnung zurückzieht, stellt den Füllzustand der Tinte im Flüssigkeitskanal nach Ablauf einer bestimmten Zeit so wie vor dem Ausstoß wieder her. Dieses Phänomen wird Auffüllung genannt und bei dem eigentlichen Druck wird der vorstehende Vorgang wiederholt, um einen stabilen, ständigen Tintenausstoß zu ermöglichen.
Die Auffüllung kann jedoch vor dem nächsten Ausstoß aus Gründen, die mit der Ausstoßfrequenz oder Ähnlichem zusammenhängen, unvollständig bleiben und zu einem unvollständigen Ausstoß, wie zum Beispiel einer reduzierten Größe des ausgestoßenen Tintentröpfchens führen. Im Ergebnis werden zum Beispiel die Größe des mit dem ausgestoßenen Tintentröpfchens auf dem Druckmedium gebildeten Tintenpunktes, die allgemeine Druckqualität und die Genauigkeit, mit der die ausgestoßenen Tintentröpfchen auf dem Druckmedium auftreffen, reduziert, wodurch unscharfe, verschwommene, streifige oder weißliche Bilder gedruckt werden.
Bei Drucktechniken, wie zum Beispiel dem Tintenstrahlverfahren, die Flüssigkeiten benutzen, wurde das vorstehend beschriebene Problem durch Verbesserung der Konstruktion, wie zum Beispiel des Flüssigkeitskanals oder durch Anpassung der physikalischen Eigenschaften der Tinte gelöst. Lediglich derartige Verbesserungen und Anpassungen versagen jedoch oft bei der Verbesserung eines Druckkopfes mit einer großen Anzahl von Ausstoßöffnungen. Dieses Problem wird hiernach unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
20A und 20B sind Ansichten, die Schnitte von Hauptteilen eines Tintenstrahldruckkopfes, gesehen von der Tintenausstoßseite zeigen. 20A ist eine Ansicht, die den durch den Tintenausstoß erzeugten und in Richtung der gemeinsamen Flüssigkeitskammer wirkenden Druck erklärt und 20B ist eine Ansicht die den Druck erklärt, der zur Erhaltung eines geeigneten Auffüllzustandes erforderlich ist.
Der Druckkopf 100 weist eine große Zahl von Ausstoßöffnungen (nicht gezeigt), Flüssigkeitskanälen 102, jeweils in Verbindung mit einer zugehörigen Ausstoßöffnung, Ausstoßenergieerzeuger 103, jeweils in einem zugehörigen Flüssigkeitskanal 102 angeordnet und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer 104 zur Zuführung von Tinte an jeden der Flüssigkeitskanäle auf. Die gemeinsame Flüssigkeitskammer 104 steht in Verbindung mit einem Tintentank, (auch als Tintenpatrone bezeichnet) über eine Tintenzuführungsöffnung 105 und ist dadurch ständig mit Tinte gefüllt.
Wie in 20A gezeigt wird, wenn Tinte aus einer großen Anzahl von Tintenausstoßöffnungen 101 gleichzeitig oder mit einer Verzögerung zwischen den Ausstoßzeitpunkten ausgestoßen wird, ein Druck durch den Ausstoß in jedem der Flüssigkeitskanäle 102 von dort zur gemeinsamen Flüssigkeitskammer 104 geleitet. Diese Drücke werden in der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 104 zusammengeführt und bilden einen einzigen hohen Druck. Die Drücke, die in jedem Flüssigkeitskanal hervorgerufen werden wirken als Kräfte, die die Tinte zur gemeinsamen Flüssigkeitskammer 104 hin zurückdrücken, wie durch den Pfeil A gezeigt, und die Summe dieser Kräfte ist mehrmals größer als die in einem Druckkopf mit einer einzigen Ausstoßöffnung.
In diesem Fall muss, um einen geeigneten Auffüllzustand zu erhalten, eine große Menge Tinte schnell in Richtung der Ausstoßöffnungen 101 bewegt werden, wie durch den Pfeil B in 20B gezeigt wird und um die Bewegungsrichtung der Tinte auf diese Weise zu ändern, ist ein Druck erforderlich, der genügt, um eine anfängliche starke Trägheitskraft (Gesamtdruck) der Tinte zu überwinden, so wie der vorstehend Beschriebene.
Die Kapillarkraft der Tinte, die das Auffüllen in jeder der Flüssigkeitskanäle 102 hervorruft, reicht jedoch nicht aus, um sofort eine große Menge Tinte zu den Ausstoßöffnungen 101, gegen den Gesamtdruck in Richtung der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 104, zu bewegen. Das heißt, so wie die vorstehend beschriebene anfängliche Trägheitskraft während der Tintenbewegung wächst, ist ein größerer Zeitraum erforderlich, damit sich der Meniskus 106 sich wiederherstellt. Wenn dann die Ausstoßfrequenz reduziert wird, um eine genügende Zeit für die Wiederherstellung des Meniskus zu haben, wird die Druckgeschwindigkeit abfallen. Andererseits, wenn nicht genügend Zeit für die Wiederherstellung des Meniskus zur Verfügung steht, wird zum Beispiel der Druck ungenügend und eine vorbestimmte Anzahl von ausgestoßenen Tintentröpfchen kann nicht erreicht werden, wie vorstehend beschrieben. Insbesondere ist ein solches Phänomen zu Beginn des Druckvorganges von Bedeutung.
21A und 21B sind Diagramme, die den Mechanismus des vorstehend beschriebenen Phänomens erklären. 21A ist ein Diagramm, das die Rücklauf kurve des Meniskus zeigt und 21B ist eine Zeichnung, die den allgemeinen Aufbau der Tintenausstoßöffnung und ihrer Umgebung zeigt.
Die Größe des Meniskusrücklaufs (L(μm)) ist auf der Ordinate in 21A als Länge L, gemessen von einem Ende der Ausstoßöffnung 101 im Flüssigkeitskanal 102 wie in 21B gezeigt und stimmt insbesondere mit der Entfernung zwischen der Ausstoßöffnung 101 und den entferntesten Punkt, auf den der Meniskus sich zurückgezogen hat, überein.
Zum Beispiel im Druckkopf mit einer einzigen Ausstoßöffnung beginnt der Meniskus 106, der sich im Flüssigkeitskanal 102 nahe der Tintenausstoßöffnung zu einem Zeitpunkt t0' ausge bildet hat, der einen Zeitpunkt nach einem bestimmten Zeitraum von einem Zeitpunkt t0 darstellt, wenn Energie vom Ausstoßenergieerzeuger 103 der Tinte im Flüssigkeitskanal 102 zugeführt wird, das heißt zum Zeitpunkt, wenn der Tintenausstoß erfolgt, sich schnell zurückzuziehen, wie durch die Kurve CM1 in 21A gezeigt. Die Größe des Rücklaufs erreicht seinen Maximalwert zum Zeitpunkt t1' und dieser Wert ist relativ groß. Folglich zwingt eine Rücklaufkraft, die auf der Kapillarkraft basiert, den Meniskus 106, zu seiner ursprünglichen Position zurückzukehren und das Auffüllen ist zum Zeitpunkt t1 beendet.
Im Gegensatz dazu ist bei einem Druckkopf mit einer großen Anzahl von Tintenausstoßöffnungen, wie durch die Kurve C2 gezeigt, der Maximalwert des Rücklaufs bei t1' kleiner als der in dem zuvor beschriebenen Fall, wobei die Auffüllgeschwindigkeit geringer ist, wie durch Auffüllendzeit t2 dargestellt wird.
Das rührt daher, dass die Summe der Drücke, die die Tinte von einer großen Anzahl von Flüssigkeitskanälen 102 zurückdrücken, den Druck, der die Tinte in die gemeinsame Flüssigkeitskammer 104 fließen lässt, wesentlich überschreitet, und weil ein Teil der Summe, der letzteren Druck überschreitet, auf die Tinte einwirkt und die anfängliche Auffüllgeschwindigkeit, bei der der Meniskus 106 sich zurückbildet, wesentlich reduziert.
Ein solches Phänomen tritt nach einem ständig wiederholten Ausstoß wahrscheinlich nicht auf, da sich ein stetiger Fluss der Tinte vom Tintenzuführungsrohr 105 (siehe 20A, 20B) zur gemeinsamen Flüssigkeitskammer 104 gebildet hat. Dennoch ist es zu Beginn des Ausstoßes von Bedeutung, insbesondere zwischen dem Beginn des Ausstoßes und dem Zeitpunkt, an dem ungefähr 200 Ausstoßvorgänge abgelaufen sind und sich der Tintenfluss stabilisiert hat.
In diesem Fall bildet der Abfall der Auffüllgeschwindigkeit in einem Druckkopf mit einer großen Anzahl von Ausstoßöffnungen 101, wie vorstehend beschrieben, kein Problem, wenn der zum Anlegen des Drucksignals an den Ausstoßenergieerzeuger 103 verwendete Zeitraum länger angesetzt wird als der Zeitraum zwischen den in 21A gezeigten Zeitpunkten t0 und t2. Wenn jedoch ein nachfolgendes Signal in einem Zeitraum kürzer als der Zeitraum, zwischen den Zeitpunkten t0 und t2 angelegt wird, sodass das Auffüllen noch nicht abgeschlossen ist, zum Beispiel, wenn die Größe auf die der Meniskus sich zurückgezogen hat, noch 30 μm oder mehr für den Hochgeschwindigkeitsdruck ist, kann eine Verringerung der Menge der ausgestoßenen Tintentröpfchen oder Ähnliches, wie zuvor beschrieben auftreten und einen sauberen Druck verhindern.
Bekannte Mittel zur Lösung dieser Probleme beinhalten einen Aufbau mit einem zur Atmosphäre offenen Abschnitt in der gemeinsamen Flüssigkeitskammer in der Nähe des Flüssigkeitskanals, um den Druck zu absorbieren, der während des Ausstoßes in Richtung der gemeinsamen Flüssigkeitskammer wirkt, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. 4,578,687 veröffentlicht. In dieser Konfiguration ist jedoch die gemeinsame Flüssigkeitskammer zur Atmosphäre offen, sodass Lösungsmittelkomponenten der Tinte verdunsten und die Tinte im Druckkopf dickflüssiger machen oder sich Feststoffe in der Tinte niederschlagen und den Flüssigkeitskanal und die Ausstoßöffnungen blockieren, woraus ein häufig unsauberer Druck resultiert. Weiterhin kann eine Vibration oder ähnliches, Blasen in der Flüssigkeitskammer erzeugen oder eine besondere Formgebung kann notwendig sein, um zu verhindern, dass Staub oder Ähnliches durch den zur Atmosphäre offenen Abschnitt in den Druckkopf eindringt. Daher ist diese Konfiguration praktisch untauglich.
Im Übrigen werden die wohlbekannten Ausstoßenergieerzeugungselemente, wie zum Beispiel ein elektromechanischer Wandler und ein elektrothermischer Wandler (Wärmeenergie erzeugender Widerstand) beim Tintenstrahldruck in Gebrauch genommen. Darunter zeigt ein Tintenstrahlverfahren, das einen elektrothermischen Wandler verwendet, der die damit in Kontakt befindliche Flüssigkeit aufheizt und so die Flüssigkeit verdampft, um in extrem kurzer Zeit die Blase zu erzeugen, das folgende Verhalten der Tinte in Bezug auf das Auffüllen. Ein Teil der Flüssigkeit (hauptsächlich die Flüssigkeit an der Seite der Ausstoßöffnungen des Flüssigkeitskanals einschließlich des elektrischen Wandlers) wird in Richtung der Ausstoßöffnungen und ein anderer in Richtung des Tintenzuführungskanals gepresst. Die Blase bildet bei diesem Verhalten eine Trennschicht zwischen Gas und Flüssigkeit. Dementsprechend erzeugt das Erzeugen und Verschwinden der Blase bei hoher Frequenz, wenn ein kontinuierlicher Tintenausstoß durchgeführt wird, eine Bewegung der Flüssigkeit. Viele Vorschläge, wie zum Beispiel das Anbringen einer Blinddüse oder einer Blindbohrung sind in Bezug auf das Auffüllen gemacht worden, um das Problem der hochfrequenten Vibration der Flüssigkeit zu lösen.
Andererseits sind zwei Ausstoßverfahren als Ausstoßverfahren des Tintenstrahlverfahrens bekannt. Die entsprechende Verhaltensweise des Auffüllens wird nachstehend in Verbindung mit den entsprechenden Ausstoßverfahren erklärt.
(Rücklauf und Wiederherstellung des Meniskus beim normalen Ausstoßverfahren des Tintenstrahlverfahrens)
Bei dem Vorgang, bei dem ein Flüssigkeitströpfchen aus der Flüssigkeit gebildet und ausgestoßen wird, bildet die Vorderseite der in der Düse verbleibenden Flüssigkeit einen Meniskus. Bei dem Vorgang, bei dem die Blase verschwindet, wird der Meniskus, der sich an der Vorderseite der Flüssigkeit gebildet hat, durch die Wirkung des Verschwindens der Blase durch Einziehen zurückbewegt. Gleichzeitig wird die Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit, die sich als hintere Grenze der Blase gebildet hat, ebenfalls durch die Wirkung des Verschwindens der Blase nach vorn bewegt. Das heißt, der Vorgang des Verschwindens der Blase an sich funktioniert als Teil der treibenden Kraft, die die Grenzfläche am hinteren Teil des elektrothermischen Wandlers positioniert und die damit in Kontakt kommende Flüssigkeit zur Vorderseite der Düse zurückkehren lässt.
(Rücklauf und Wiederherstellung des Meniskus bei einem Ausstoßverfahren des sogenannten Blasen-Durchgangstyps)
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die durch die thermische Energie des elektrothermischen Wandlers erzeugte Blase mit der Luft in Verbindung kommt, bevor das Flüssigkeitströpfchen aus der Düse ausgestoßen wird. Dementsprechend existiert der vorstehend beschriebene Vorgang des Verschwindens der Blase nicht und die Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit als hintere Grenze der Blase bildet den Meniskus, der zurückbewegt wird. An der Vorderseite des zurückgezogenen Meniskus wird ein Luftraum ausgebildet, dessen Druck im wesentlich dem Atmosphärendruck entspricht. Der Meniskus kehrt zur Vorderseite der Düse unter Zusammendrücken der Luft (die im Wesentlichen Atmosphärendruck aufweist) zurück. Bei einer Betrachtung hinsichtlich eines Druckkopfes, der einen Flüssigkeitskanal mit den gleichen Abmaßen aufweist mit einem Druckkopf nach dem normalen Ausstoßverfah ren, erfolgt das Auffüllen durch die Kapillarkraft des Flüssigkeitskanals, da die mit dem Verschwinden der Blase zusammenhängende Wirkung nicht existiert.
Die folgenden zwei früheren Techniken sind als Techniken der Tintenzufuhr in einem Druckkopf der vorstehend beschriebenen Tintenstrahlarten bekannt.
Die japanische Patentschrift No 10-305592 (1998) zeigt eine relativ große Kammer zur Aufnahme feiner Blasen, die um einen Tintenzuführungskanal angeordnet ist. Die von der Blase zum Ausstoß getrennten feinen Blasen werden in der Flüssigkeitskammer sehr zahlreich und dann kann ein Versagen des Ausstoßes hervorgerufen werden. Das normale Verfahren führt einen Wiederherstellungsvorgang durch Saugwirkung aus, um ein Versagen des Ausstoßes durch die feinen Blasen zu verhindern. In Gegensatz dazu weist die frühere Technik eine große Kammer für die Aufnahme der feinen Blasen auf. Die Kammer enthält die Flüssigkeit nur zu Beginn der Nutzung des Druckkopfes. Dann vermehren sich die feinen Blasen in der Kammer und wenn die Kammer mit feinen Blasen gefüllt ist, wird der Kopf mit dem integrierten Tintentank durch einen Neuen ausgetauscht, um zu verhindern, dass der Flüssigkeitszuführungskanal die feinen Blasen aufnimmt.
Das japanische Dokument No. 6-210872(1994) ( EP 0 921 000 A ) zeigt einen Seitwärtsdruckkopf, der einen Druckelementträger mit einer Trägerschicht, auf der ein Ausstoßenergieerzeuger zur Erzeugung von thermischer Energie, die zum Ausstoß von Flüssigkeit dient, und eine Ausstoßöffnungsplatte, in der eine Ausstoßöffnung angeordnet ist, ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Stützelement, das in Kontakt mit Druckelementträger ist, vorhanden. Der Druckkopf weist weiterhin einen Flüssigkeitszuführungskanal zur Zuführung von Flüssigkeit an die Ausstoßöffnung auf, sowie eine Gasrückhaltekammer, die mit dem Flüssigkeitszuführungskanal in Verbindung steht und Gas enthält. Somit wird gezeigt, dass eine Luftkammer (Pufferkammer) an einem Kontaktbereich zwischen der oberen Platte und dem Tintenzuführungselement in Bezug auf die gemeinsame Kammer angeordnet ist. Das Anordnen einer Pufferkammer ermöglicht es, die Vibration (hochfrequente Vibration) der Flüssigkeit durch die Ansteuerung zum Ausstoßen, die Erzeugung der Blase und den Ausstoß der entsprechenden Düsen zu verringern und so den Ausstoß anderer Düsen nicht zu beeinflussen. Das heißt, die frühere Technik zeigt die Vermeidung von gegenseitiger Beeinflussung.
Die frühere Technik zeigt ebenfalls, dass eine Kopfeinheit, eine Tintenzuführungsröhre zur Lieferung von Tinte an die Kopfeinheit und eine Luftkammer, die am Verbindungsabschnitt zwischen Kopfeinheit und der Tintenzuführungsröhre angeordnet ist, entlang dem Weg vom Tintentankabschnitt zum Kopfabschnitt angeordnet sind. Insbesondere in 12 der früheren Technik ist die Luftkammer um die Tintenzuführungsröhre herum ausgebildet, die eine konstante Querschnittsfläche aufweist.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, bei den Flüssigkeitsvibrationen, die in einem Druckkopf hervorgerufen werden, die Funktion des Luftpuffers, der den Vibrationseffekt der Flüssigkeit der entlang dem Flüssigkeitszuführungskanal von der Tintenquelle (Tintentank oder Ähnliches) zum Kopfchip (einschließlich einer Vielzahl von Flüssigkeitskanälen und einer Flüssigkeitskammer), der das Flüssigkeitsausstoßelement wie in der früheren Technik enthält, hervorruft, zu eliminieren oder zu verringern. Dieses Ziel wird mit einem Druckkopf nach Anspruch 1 und einer Tintenstrahldruckeinrichtung nach Anspruch 22 erreicht.
Die vorliegende Erfindung ist speziell eine Betrachtung der Anordnung des Luftpuffers sowie der Konfiguration des Luftpuffers und der Beziehung zwischen dem Luftpuffer und der umgebenden Elemente.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, den Effekt von niedrigfrequenter Vibration der Flüssigkeit auf das Ausstoßverhalten zu eliminieren oder zu verringern. Dieser Vorteil basiert auf der folgenden Betrachtung. Beim Blasen-Durchgangsverfahren kann die niedrigfrequente Vibration die Kapillarkraft beeinflussen, die als treibende Kraft für das Auffüllen funktioniert, so dass das Auffüllen unvollständig erfolgt oder zu stark ist und Ausstoßversagen hervorruft.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, es eine Konstruktion bereitzustellen, um den Luftpuffer effektiv herzustellen. Weitere vorteilhafte Entwicklungen sind Gegenstand der zugehörigen Ansprüche.
Gemäß diesen weiteren Entwicklungen wird eine Luftkammer, die mit einer Tintenzuführungskammer in Verbindung steht, die einer Vielzahl von Tintenausstoßöffnungen zur Zufuhr von Tinte an diese Tintenausstoßöffnungen gemeinsam ist, und an die Druck aus der Tintenzuführungskammer übertragen wird, bereitgestellt. Dementsprechend breitet sich der Druck, der aus dem Ausstoß von Tinte in jeder Ausstoßöffnung entsteht und sich nach der Tintenzufuhrkammer ausbreitet, auch zur Luftkammer als Druckänderung der Luft in der Luftkammer aus und wird aufgrund der Kompression der Luft in der Luftkammer absorbiert.
Zusätzlich steht die Luftkammer nicht mit der Atmosphäre in Verbindung, da die Luftkammern in Bezug auf das Druckelementsubstrat an der gegenüber liegenden Seite der Ausstoß öffnungen angeordnet sind, wodurch verhindert wird, dass die Tinte im Druckkopf durch die Luftkammer viskoser wird.
Da weiterhin die innere Wand der Luftkammer mit dem Stützelement gebildet wird, kann die Luftkammer in einem Bereich relativ nahe am Abschnitt für den Tintenausstoß angeordnet werden.
Wenn zwei Elemente, von denen zumindest eines eine Aussparung aufweist, miteinander in einer Weise verbunden werden, dass die Aussparung an der Verbindungsseite liegt, kann eine Luftkammer mit luftdichtem Aufbau leicht hergestellt werden.
Die Luftkammer steht mit dem Tintenzuführungskanal am Ende des geneigten Abschnittes der Innenwand einer Durchgangsbohrung, die den Tintenzuführungskanal darstellt, in Verbindung, sodass die Pufferwirkung durch den geneigten Abschnitt und die Pufferwirkung durch die Luftkammer zusammenwirken und einen stabilen Tintenzufuhrwert bereitstellen.
Der Tintenzuführungskanal weist einen gebogenen Abschnitt auf einer höheren Strömungsseite als die Luftkammer auf, sodass die Pufferwirkung durch den gebogenen Abschnitt und die durch die Luftkammer hervorgerufene Pufferwirkung zusammenwirken und eine stabile Tintenzuführung bereitstellen.
Zusätzlich kann bei einem Blasendurchgangsverfahren die Pufferwirkung durch die Luftkammer wirksamer dargestellt werden und ein hohes Niveau der Pufferwirkung realisiert werden.
Das vorgenannte Ziel und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den nachfolgenden Beschreibungen der Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen noch augenscheinlicher.
1 ist die perspektivische Ansicht des äußeren Aufbaus eines Tintenstrahldruckers als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist die perspektivische Darstellung des Druckers von 1 mit abgenommener Verkleidung.
3 ist eine perspektivische Darstellung der zusammengebauten Druckkopfpatrone, wie sie im Drucker einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 ist eine Explosionszeichnung des Druckkopfes von 3.
5 ist eine Explosionszeichnung des Druckkopfes von 4, diagonal von unten gesehen.
6A und 6B sind perspektivische Darstellungen, die den Aufbau eines Scannereinsatzes von unten gesehen zeigen, der auf den Drucker anstelle der Druckkopfpatrone von 3 montiert werden kann.
7 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den Gesamtaufbau der elektrischen Schaltung eines Druckers nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen 8A und 8B zeigt, wobei 8A und 8B Blockdiagramme darstellen, die ein Beispiel des inneren Aufbaus der Hauptleiterplatte (PCB) in der Schaltung von 7 darstellen.
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen 9A und 9B zeigt, wobei 9A und 9B Blockdiagramme sind, die ein Beispiel des inneren Aufbaus eines anwendungsspezifi schen Schaltkreises (ASIC) in der Hauptleiterplatte von 8A und 8B darstellen.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel der Arbeitsweise des Druckers als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau des Hauptteiles des Druckkopfes nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12A ist eine detaillierte Draufsicht und Schnittansicht des Hauptteiles aus 11, 12B und 12C sind Schnittansichten, die das Teil zeigen.
13 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau des Hauptteiles des Druckkopfes nach einer Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau des Hauptteiles des Druckkopfes nach einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
15A und 15B sind Schnittansichten, die den Aufbau des Hauptteiles des Druckkopfes nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gesehen von der Seite der Ausstoßöffnungen beziehungsweise von der Seite, in Bezug auf die Seite der Ausstoßöffnungen zeigen.
16A bezieht sich auf eine Modifikation der zweiten Ausführungsform und ist eine Draufsicht, die den Grundaufbau des Druckkopfes für eine Vielzahl von Tintenarten zeigt,
16B und 16C sind Schnittansichten davon.
17A, 17B und 17C sind Schnittansichten, wobei jede den Aufbau des Hauptteiles des Druckkopfes nach einer Modifikation der zweiten Ausführungsform zeigt.
18A und 18B sind Schnittansichten, die den Aufbau des Hauptteiles des Druckkopfes nach einer dritten Ausführungsform, gesehen von der Seite der Ausstoßöffnungen beziehungsweise aus seitlicher Richtung in Bezug auf die Seite der Ausstoßöffnungen.
19 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Hauptteiles des Druckkopfes nach einer Modifikation der dritten Ausführungsform.
20A und 20B sind Schnittansichten, die jeweils nützlich bei der Erklärung der Probleme beim Auffüllen in einem Druckkopf nach einem konventionellen Beispiel sind, gesehen von der Seite der Ausstoßöffnungen beziehungsweise aus seitlicher Richtung, in Bezug auf die Seite der Ausstoßöffnungen.
21A und 21B sind eine Zeichnung und eine Schnittansicht, die nützlich bei der Erklärung der Probleme des Auffüllens in einem Druckkopf nach einem konventionellen Beispiel sind, wobei die Schnittansicht aus seitlicher Richtung, in Bezug auf die Ausstoßrichtung, gesehen ist.
22A ist eine Schnittansicht, die den Hauptteil des Tintenzuführungskanals von Tintentank zur Ausstoßöffnung im Druckkopf nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 22B und 22C sind eine Draufsicht beziehungsweise eine perspektivische Ansicht, die die Luftkammer für den Tintenzuführungskanal zeigen und 22D und 22E sind eine perspektivische Ansicht beziehungsweise eine Draufsicht, die die Umgebung der Ausstoßöffnung und einen elektrothermischen Wandler im Tintenzuführungskanal zeigen.
23 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht, die den Hauptteil des Druckkopfes nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und
24A, 24B, 24C, 24D, 24E, 24F, 24G und 24H sind Schnittansichten zur Erklärung der aufeinander folgenden Zustände des Tintenausstoßes beim Blasendurchgangsverfahren.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Ein Drucker wird nachstehend als Beispiel einer Tintenstrahldruckeinrichtung, die eine Gummidichtung verwendet, zu einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der Ausdruck "drucken", der hier verwendet wird, bezieht sich auf die Ausbildung von Bildern, Mustern oder Ähnlichem auf einem Druckmedium oder die Weiterbearbeitung des Druckmediums, sei es dass sinnvolle Information, wie zum Beispiel Buchstaben, Grafiken oder Ähnliches dargestellt werden soll oder dass die Information so dargestellt wird, dass sie visuell vom Menschen erkannt wird oder nicht.
Der Ausdruck "Druckmedium", der hier verwendet wird, bezieht sich nicht nur auf Papier zur Verwendung in allgemeinen Druckeinrichtungen sondern auch auf Materialien, wie zum Beispiel Stoff, Plastikfolien, Metallplatten, Glas, Keramik, Holz und Leder, die Tinte aufnehmen können.
Weiterhin sollte der Ausdruck "Tinte" (oder "Flüssigkeit") weitgehend in der Definition des Ausdruckes "drucken" interpretiert werden und bezieht sich auf eine Flüssigkeit, die auf ein Druckmedium angewendet wird, um Bilder, Muster oder Ähnliches auszubilden, das Druckmedium nachzubehandeln oder die Tinte nachzubehandeln (zum Beispiel verfestigen oder unlöslich machen eines Farbmaterials in der Tinte, die auf das Druckmedium angewandt wird).
1. Gerätekörper
1 und 2 zeigen den äußeren Aufbau eines Druckers, der das Tintenstrahldrucksystem verwendet. In 1 weist das Gehäuse des Druckerkörpers M1000 dieser Ausführungsform ein Gehäuseelement, einschließlich eines Untergehäuses M1001, eines Obergehäuses M1002, einer Zugangsabdeckung M1003 und eines Ausgabeeinsatzes M1004 und eines Chassis M3019 (siehe 2) auf, die in dem Gehäuseelement angeordnet sind.
Das Chassis M3019 besteht aus einer Vielzahl von plattenähnlichen Metallelementen mit einer vorbestimmten Festigkeit, die das Skelett der Druckeinrichtung bilden und die verschiedenen Mechanismen für den Druckbetrieb, die später beschrieben werden, aufnehmen.
Das Untergehäuse M1001 bildet grob gesehen die untere Hälfte des Gehäuses des Druckerkörpers M1000 und das Obergehäuse die obere Hälfte des Druckerkörpers M1000. Das obere und das untere Gehäuse bilden zusammengefügt eine hohle Struktur mit einem Einbauraum darin, um die später beschriebenen verschiedenen Mechanismen aufzunehmen. Der Druckerkörper M1000 weist an seiner Oberseite und an der Vorderseite eine Öffnung auf.
Der Ausgabeeinsatz M1004 ist, drehbar an seinem einen Endbereich, am Untergehäuse befestigt. Der Ausgabeeinsatz M1004 öffnet und schließt, wenn er gedreht wird, eine Öffnung im Vorderbereich des Untergehäuses M1001. Wenn ein Druckvorgang durchgeführt wird, wird der Ausgabeeinsatz nach vorn gedreht und die Öffnung freigegeben, sodass die bedruckten Blätter ausgegeben und nacheinander gestapelt werden können. Der Ausgabeeinsatz M1004 nimmt zwei Hilfsablagen M1004a, M1004b auf. Diese Hilfsablagen können, wenn erforderlich, nach vorn herausgezogen werden und die Papierablagefläche in drei Stufen erweitern oder verkleinern.
Die Zugangsabdeckung M1003 weist einen Endbereich auf, der drehbar an der oberen Fläche des Obergehäuses 1002 angebracht ist und eine Öffnung an der oberen Fläche des Obergehäuses M1002 öffnet oder schließt. Nach Öffnen der Zugangsabdeckung M1003 kann die Druckkopfpatrone H1000 oder der Tintentank H1900, die im Druckerkörper eingebaut sind, ausgewechselt werden. Wenn die Zugangsabdeckung geöffnet oder geschlossen wird, verdreht sich ein Deckelhebel. Durch Ermitteln der gedrehten Stellung des Hebels, zum Beispiel durch einen Mikroschalter, kann festgestellt werden, ob die Zugangsabdeckung offen oder geschlossen ist.
An der oberen Hinterseite des Obergehäuses M1002 sind ein Netztaster E0018, ein Wiederaufnahmetaster E0019 und eine LED E0020 angeordnet. Wenn der Netztaster E0018 gedrückt wird, leuchtet die LED E0020 auf und zeigt dem Bediener an, dass das Gerät druckbereit ist. Die LED E0020 weist eine Anzahl von Anzeigefunktionen auf, die zum Beispiel dem Bediener durch Veränderung von Blinkintervall und Farbe Druckerstörungen anzuzeigen. Weiterhin kann ein Summer E0021 (7) eingeschaltet werden. Wenn die Störung beseitigt ist, wird die Wiederaufnahmetaste E0019 gedrückt, um den Druckvorgang fortzusetzen.
2. Druckmechanismus
Als Nächstes wird der im Druckerkörper M1000 eingebaute und gehaltene Druckmechanismus dieser Ausführungsform erklärt.
Der Druckmechanismus in dieser Ausführungsform weist auf:
eine automatische Papierzufuhreinheit 3022 zum automatischen Zuführen von Druckpapier in den Druckerkörper, eine Papiertransporteinheit M3029, um die Druckseiten, eine Seite auf einmal, von der automatischen Papierzufuhreinheit auf eine vorbestimmte Druckposition zuzuführen und das Druckblatt von der Druckposition zur Ausgabeeinheit M3030 zu leiten, eine Druckeinheit um den gewünschten Ausdruck auf ein auf die Druckposition gebrachtes Druckpapier auszuführen und eine Ausstoßleistungsrückgewinnungseinheit M5000 um die Tintenausstoßleistung der Druckeinheit zu erhalten.
Hier wird die Druckeinheit beschrieben. Die Druckeinheit weist einen Wagen M4001 auf, der beweglich auf einer Wagenwelle M4021 befestigt ist und eine Druckkopfpatrone H1000 auf, die abnehmbar auf dem Wagen M4001 montiert ist.
2.1. Druckkopfpatrone
Als Erstes wird die in der Druckeinheit verwendete Druckkopfpatrone unter Bezugnahme auf 3 bis 5 beschrieben.
Die Druckkopfpatrone H1000 in dieser Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, weist einen Tintentank H1900, der Tinten enthält und einen Druckkopf H1001 auf, um vom Tintentank H1900 zugeführte Tinte aus den Düsen entsprechend der Druckinformation auszustoßen. Der Druckkopf H1001 ist vom soge nannten Patronentyp als der er abnehmbar auf dem Wagen M4001, der später beschrieben wird, montiert ist.
Der Tintentank für diese Druckkopfpatrone H1000 besteht aus separaten Tintentanks H1900 mit zum Beispiel schwarz, hellcyan, hellmagenta, Cyan, magenta, und gelb, um Farbdruck mit einer so hohen Bildqualität wie eine Fotografie zu ermöglichen. Wie in 4 gezeigt, sind die einzelnen Tintentanks abnehmbar auf dem Druckkopf H1001 montiert.
Dann weist der Druckkopf H1001, wie in der perspektivischen Ansicht von 5 gezeigt, ein Druckelementsubstrat H1100, eine erste Platte H1200, eine elektrische Leiterplatte H1300, eine zweite H1400, einen Tankhalter H1500, ein einen Durchflusskanal bildendes Element H1600, ein Filter H1700 und einen Dichtungsgummi H1800 auf.
Die Siliziumträgerschicht des Druckelementes H1100 weist in einer seiner Oberflächen eine Vielzahl durch eine Filmablagerungstechnologie aufgebrachter Druckelemente, um Energie für den Tintenausstoß zu produzieren und elektrische Drähte, wie zum Beispiel Aluminium zur Zuführung von Strom an die einzelnen Druckelemente auf. Eine Vielzahl von Tintenkanälen und eine Vielzahl von Düsen H1100T, jeweils entsprechend den Druckelementen, sind ebenfalls durch eine fotolithografische Technologie aufgebracht. Auf der Rückseite des Druckelementsubstrats H1100 sind Tintenzuführungskanäle zur Zuführung von Tinte an eine Vielzahl von Tintenkanälen ausgebildet. Das Druckelementsubstrat H1100 ist fest mit der ersten Platte H1200 verschweißt, die aus Tintenzuführungskanälen H1201 ausgebildet sind, um dem Druckelementsubstrat H1100 Tinte zuzuführen. Die erste Platte H1200 ist fest mit der zweiten Platte H1400 verschweißt, die eine Öffnung aufweist. Die zweite Platte H1400 trägt eine elektrische Leiterplatte H1300, die die elektrische Leiterplatte H1300 elektrisch mit dem Druckelementsubstrat H1100 verbindet. Die elektrische Leiterplatte H1300 dient dazu, elektrische Signale zum Tintenausstoß an das Druckelementsubstrat H1100 anzulegen und weist mit dem Druckelementsubstrat H1100 verbundene Drähte und externe Signaleingangsklemmen H1301 auf, die an den Enden der elektrischen Drähte zur Aufnahme von elektrischen Signalen vom Druckerkörper angeordnet sind. Die externen Signaleingangsklemmen H1301 sind auf der Rückseite eines Tankhalters H1500, der später beschrieben wird, angeordnet und befestigt.
Der Tankhalter H1500, der den Tintentank H1900 abnehmbar trägt, ist fest, zum Beispiel durch Ultraschallverschmelzung, an dem durchflusskanalbildenden Element H1600 angebracht und bildet einen Tintenkanal H1501 vom Tintentank H1900 zur ersten Platte 1200. Auf der Tintentankseite des Tintenkanals H1501, der in den Tintentank H1900 einrastet, ist ein Filter H1700 angeordnet, um das Eindringen von äußerem Staub zu verhindern. Ein Dichtungsgummi H1800 ist an der Stelle, wo das Filter H1700 mit dem Tintentank H1900 verbunden ist, angeordnet, um ein Verdunsten der Tinten aus dem Verbindungsbereich zu vermeiden.
Wie zuvor beschrieben, sind die Tankhalteeinheit, die den Tankhalter H1500, das durchflusskanalbildende Element H1600, den Filter H1700 und den Dichtungsgummi H1800 einschließt, und die Druckelementeinheit, die das Druckelementsubstrat H1100, die erste Platte H1200, die elektrische Leiterplatte H1300 und die zweite Platte H1400 einschließt, durch Kleber verbunden und bilden den Druckkopf H1001.
2.2. Wagen
Als Nächstes wird der Wagen M4001, der die Druckkopfpatrone H1000 trägt, unter Bezugnahme auf 2 erklärt.
Wie in 2 gezeigt, weist der Wagen M4001 eine Wagenabdeckung M4002 auf, um den Druckkopf H4001 zu einer vorbestimmten Aufnahmeposition auf dem Wagen M4001 zu leiten, sowie einen Druckkopfhebel M4007, der einrastet und gegen den Tankhalter H1500 des Druckkopfes H1001 drückt, um den Druckkopf H1001 an eine vorbestimmte Aufnahmeposition zu setzen.
Das heißt, der Druckkopfhebel M4007 ist am unteren Teil des Wagens M4001 so angeordnet, dass er um die Druckkopfhebelachse drehbar ist. Eine federgespannte Druckkopfplatte (nicht gezeigt) ist an der Einraststelle, wo der Wagen M4001 in den Druckkopf H1001 einrastet, angeordnet. Mit der Federkraft presst der Druckkopfhebel M4007 gegen den Druckkopf und fixiert ihn auf dem Wagen M4001.
An einer anderen Einraststelle des Wagens M4001 mit dem Druckkopf H1001 ist ein flexibles gedrucktes Kontaktkabel E0011 (siehe 7 hiernach einfach als Kontakt-FPC bezeichnet) vorgesehen, dessen Kontaktabschnitt einen Kontaktabschnitt H1301 (externe Signaleingangsklemmen), der im Druckkopf H1001 angeordnet ist, elektrisch kontaktiert und verschiedene Informationen für den Druck und die Stromversorgung für den Druckkopf H1001 überträgt.
Zwischen dem Kontaktabschnitt des Kontakt-FPC E0011 und dem Wagen M4001 befindet sich ein nicht gezeigtes elastisches Element, wie zum Beispiel Gummi. Die elastische Kraft des elastischen Elementes und die Presskraft der Kopfhebelfeder kombinieren sich und stellen einen zuverlässigen Kontakt zwischen dem Kontaktabschnitt des Kontakt-FPC E0011 und dem Wagen M4001 her. Weiterhin ist das Kontakt-FPC E0011 mit der Wagenträgerschicht E0013, die auf der Rückseite des Wagens M4001 (siehe 7) angeordnet ist, verbunden.
3. Scanner
Der Drucker dieser Ausführungsform kann einen Scanner auf dem Wagen M4001 anstelle der Druckkopfpatrone H1000 aufnehmen und als Lesegerät verwendet werden.
Der Scanner bewegt sich zusammen mit dem Wagen M4001 in der Hauptabtastrichtung und liest ein Bild auf der Dokumentenzuführung anstelle eines Druckmediums, wenn der Scanner sich in der Hauptabtastrichtung bewegt. Durch abwechselndes Lesen in der Hauptabtastrichtung und Dokumentenvorschub in der Unterabtastrichtung ermöglicht es, eine Dokumentenseite Bildinformation zu lesen.
6A und 6B zeigen den Scanner M6000 umgedreht, um seinen äußeren Aufbau zu erklären.
Wie in der Abbildung gezeigt, ist der Scannerhalter M6001 wie ein Kasten geformt und enthält das optische System und eine für das Lesen notwendige Verarbeitungseinheit. Die Leseoptik M6006 ist an einem Abschnitt angeordnet, der der Oberfläche des Dokumentes gegenüberliegt, wenn der Scanner M6000 auf dem Wagen M4001 montiert ist, Die Linse M6006 fokussiert das von der Dokumentenoberfläche reflektierte Licht auf die Leseeinheit im Inneren des Scanners, um das Bild zu lesen. Eine Beleuchtungslinse M6005 weist eine nicht gezeigte Lichtquelle im Innern des Scanners auf. Das von der Lichtquelle ausgesandte Licht strahlt durch die Linse M6005 auf das Dokument.
Die Scannerabdeckung M6003 ist am Boden des Scannerhalters M6001 befestigt und schirmt das Innere des Scannerhalters M6001 vom Licht ab. Jalousieähnliche Griffelemente sind an den Seiten angeordnet und verbessern die Einfachheit, mit der der Scanner auf den Wagen M4001 montiert und abmontiert werden kann. Die äußere Form des Scannerhalters M6001 ist fast die Gleiche wie der Druckkopf H1001 und der Scanner kann auf den Wagen M4001 in der gleichen Weise wie der Druckkopf H1001 montiert und abmontiert werden.
Der Scannerhalter weist ein Trägerelement mit der Leseschaltung auf und eine Scannerkontaktleiterplatte M6004, die mit diesem Trägerelement verbunden ist, ist von außen zugänglich. Wenn der Scanner M6000 auf dem Wagen M4001 montiert ist, kontaktiert die Scannerkontaktleiterplatte M6004 das Kontakt-FPC E0011 des Wagen M4001 und verbindet das Trägerelement elektrisch mit einem Steuersystem auf der Druckerkörperseite über den Wagen M4001.
4. Beispielkonfiguration der Druckerschaltung
Als Nächstes wird eine Konfiguration der elektrischen Schaltung bei dieser Ausführungsform der Erfindung erklärt.
7 zeigt schematisch die Gesamtkonfiguration der elektrischen Schaltung in dieser Ausführungsform.
Die elektrische Schaltung in dieser Ausführungsform beinhaltet hauptsächlich eine Wagenträgerplatte (CRPCB) E0013, ein Haupt-PCB (Leiterplatte) E0014 und eine Stromversorgungseinheit E0015.
Die Stromversorgung E0015 ist an die Hauptleiterplatte E0014 angeschlossen und liefert eine Anzahl von Steuerspannungen.
Die Wagenträgerplatte E0013 ist eine gedruckte Schaltung, die auf dem Wagen M4001 (2) montiert ist und als Zwischenglied für die Signalübertragung zum und vom Druckkopf über die Konmtakt-FPC E0011 funktioniert. Zusätzlich stellt die Wagenträgerplatte E0013 auf der Grundlage eines Impulssignals von einem Kodierfühler E0004, sobald der Wagen M4001 sich bewegt, das Stellungsverhältnis zwischen einer Kodierskala E0005 und dem Kodierfühler E0004 fest und sendet sein Ausgangssignal über das flexible Flachkabel (CRFFC) E0012 an die Hauptleiterplatte E00014.
Weiterhin ist die Hauptleiterplatte E0014 eine gedruckte Schaltungseinheit, die die Arbeitsweise der verschiedenen Teile der Tintenstrahldruckeinrichtung in dieser Ausführungsform steuert und weist I/O Anschlüsse für einen Papiersensor (PE Sensor) E0007, einen automatischen Blattzufuhrsensor (ASF) E0009, einen Deckelsensor E0022, ein paralleles Interface (parallel I/F) E0016, ein serielles Interface (seriell I/F) E0017, eine Wiedereinschaltetaste E0019, eine LED E0020, einen Einschalter E0018 und einen Summer E0021 auf. Die Hauptleiterplatte E0014 ist mit dem Motor (CR-Motor) E0001, der die Antriebsquelle für die Bewegung des Wagens M4001 in der Hauptabtastrichtung darstellt, dem Motor (LF-Motor) E0002, der die Antriebsquelle zum Transport des Druckmediums dargestellt und dem Motor (PG-Motor) E0003, der die Funktion der Wiederherstellung der Ausstoßleistung des Druckkopfes und der Zufuhr des Druckmediums ausführt, verbunden und steuert sie. Die Hauptleiterplatte E0014 weist auch Verbindungszwischenglieder mit einem Tintenstandsensor E0006, einem Spaltsensor E0008, einem PG-Sensor E0010 dem CRFFC E0012 und der Stromversorgungseinheit E0015 auf.
8 ist eine Zeichnung, die die Beziehungen zwischen 8A und 8B zeigt und 8A und 8B sind Blockdiagramme, die den inneren Aufbau der Hauptleiterplatte E0014 zeigen.
Die Bezugszahl E1001 stellt eine CPU mit einem Taktgenerator (CG) E1002 dar, der mit einem Schwingkreis E1005 verbunden ist und den Systemtakt auf der Basis des Ausgangssignals E1019 des Schwingkreises E1005 erzeugt. Die CPU E1001 ist mit einem ASIC (anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) und einem ROM E1004 über einen Steuerbus E1014 verbunden. Gemäß dem im ROM E1004 gespeicherten Programm steuert die CPU E1001 den ASIC E1006, ermittelt den Status des Eingangssignals E1017 des Netzschalters, das Eingangssignal E1016 der Wiederaufnahmetaste, das Deckelsignal E1042 und das Kopfsignal (HSENS) E1013, betätigt den Summer E0021 entsprechend dem Summersignal (BUZ) E1018 und prüft den Status des Tinte-leer-Signals (INKS) E1011, das mit einem eingebauten A/D-Wandler E1003 verbunden ist und des Temperatursignals (TH) von einem Thermistor. Die CPU E1001 führt außerdem verschiedene andere Logikoperationen und bedingte Entscheidungen aus, um den Betrieb der Tintenstrahldruckeinrichtung zu steuern.
Das Kopfsignal E1013 ist ein Druckkopfbestückungssignal, das von der Druckkopfpatrone H1000 über das flexible Flachkabel E0012, die Wagenträgerplatte E0013 und das Kontakt-FPC E0011 eingegeben wird. Das Tinte-leer-Signal E1011 ist ein analoges Ausgangssignal vom Tintensensor E0006. Das Temperatursignal E1012 ist ein analoges Signal von einem auf der Wagenträgerplatte E0013 angeordneten Thermistor (nicht gezeigt).
Mit E1008 wird ein Wagenrücklaufmotortreiber bezeichnet, der die Motorstromversorgung (VM) E1040 verwendet, um ein Ansteuerungssignal E1037 für den Wagenrücklaufmotor entspre chend dem Wagenrücklaufmotorsteuersignal E1036 vom dem ASIC E1006 zu erzeugen, das den Wagenrücklaufmotor E0001 antreibt. E1009 kennzeichnet einen LF/PG-Motortreiber, der die Motorstromversorgung E1040 verwendet, um eine LF-Motorsteuersignal E1035, entsprechend dem Impulsmotorsteursignal (PM-Steuersignal) E1033 vom ASIC E1006 zu erzeugen, um den LF-Motor anzutreiben. Der LF/PG-Motortreiber E1009 erzeugt ebenfalls ein PG-Motorsteuersignal, E1034 um den PG-Motor anzutreiben.
E1010 ist der Stromversorgungssteuerkreis, der die Lieferung von Strom an die entsprechenden Sensoren mit Leuchtelementen nach einem Stromversorgungssteuersignal E1024 aus dem ASIC E1006 steuert. Das Parallel-Interface E0016 überträgt das parallele I/F-Signal E1031 vom ASIC E1006 an ein paralleles Interfacekabel E1031, das an die externen Schaltungen angeschlossen ist und überträgt auch das Signal des parallelen Interfacekabel E1031 an den ASIC E1006. Das serielle Interface E0017 überträgt das serielle Interface-Signal E1028 vom ASIC E1006 an eine serielles Interfacekabel E1029, das an die externen Schaltungen angeschlossen ist und überträgt auch das Signal vom seriellen Interfacekabel E1029 an den ASIC E1006.
Die Stromversorgungseinheit E0015 liefert ein Kopfspannungssignal (VH) E1039, ein Motorspannungssignal (VM) E1040 und ein Logikspannungssignal (VDD) E1041. Das Kopfspannung-Ein-Signal (VHON) E1022 und das Motorspannung-Ein-Signal (VMON) E1023 werden vom ASIC E1006 an die Stromversorgungseinheit E0015 gesendet, um die Ein/Aus-Steuerung des Kopfspannungssignals E1039 und des Motorspannungssignals E1040 zu steuern. Das Logikspannungssignal (VDD) E1041, das von der Stromversorgungseinheit E0015 geliefert wird, ist wie erforderlich spannungsgewandelt und wird an die verschiedenen Bauteile innerhalb und außerhalb der Hauptleiterplatte PCB E0014 ausgegeben.
Das Kopfspannungssignal E1039 wird durch die Hauptleiterplatte E0014 geglättet und dann an das flexible Flachkabel E0011 gesendet, um es zur Ansteuerung der Druckkopfpatrone H1000 zu verwenden. E1007 bezeichnet eine Rückstellschaltung, die eine Verringerung des Logikspannungssignals E1041 feststellt und ein Rücksetzsignal (RESET) an die CPU E1001 und den ASIC sendet, um sie zu initialisieren.
Der ASIC E1006 ist ein integrierter Einchip-Halbleiterschaltkreis und wird durch die CPU über den Steuerbus E1014 angesteuert, um das Wagenrücklaufmotorsteuersignal E1036, das Impulsmotorsteuersignal E1033, das Stromversorgungssteuersignal E1024, das Kopfspannung-Ein-Signal E1022 und das Motorspannung-Ein-Signal auszugeben. Er überträgt auch die Signale vom und zum Parallelinterface E0016 und vom und zum seriellen Interface E0017. Zusätzlich ermittelt der ASIC E1006 den Status des Papierendesignals (PES) E1025, des Papierendesensors E0007, des Blattzufuhrsignals (ASFS) E1026 vom Blattzufuhrsensor E0008, des Spaltsignals (GAPS) E1027 des Spaltsensors E0008, zur Feststellung des Zwischenraumes zwischen dem Druckkopf und dem Druckmedium und des PG-Signals (PGS) E1032) des PG-Sensors E0007 und sendet die Daten, die den Status dieser Signale darstellen an die CPU E1001 über den Steuerbus E1014. Auf der Basis der empfangenen Daten steuert die CPU E1001 die Arbeitsweise des LED-Steuersignals E1038 und schaltet die LED E0020 ein oder aus.
Weiterhin prüft der ASIC E1006 den Status eines Kodierersignals (ENC) E1020, erzeugt ein Zeitsignal, dient als Zwischenglied zur Druckkopfpatrone H1000 und steuert den Druck vorgang durch das Drucksteuersignal E1021. Das Kodierersignal (ENC) E1020 ist das Ausgangssignal des Wagenrücklaufkodiersensors E0004, der über das flexible Flachkabel E0012 übertragen wird. Das Kopfsteuersignal E1021 wird an den Druckkopf H1001 über das flexible Flachkabel E0012, die Wagenträgerplatte E0013 und das Kontakt-FPC E0011 gesendet.
9 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen 9A und 9B zeigt und 9A und 9B sind Blockdiagramme, die ein Beispiel des inneren Aufbaus des ASICs E1006 zeigen.
In diesen Zeichnungen werden nur die Flussdaten, wie zum Beispiel Druckdaten und Motorsteuerdaten, die mit der Steuerung des Kopfes und der verschiedenen mechanischen Komponenten zusammenhängen, zwischen jedem Block gezeigt und die Steuer- und Taktsignale, die mit dem Schreib/Lesevorgang der in jedem Block enthaltenen Register und mit der DMA-Steuerung zusammenhängenden Steuersignale werden zur Vereinfachung der Zeichnung weggelassen.
In den Zeichnungen stellt die Bezugszahl E2002 einen PLL-Kontroller dar, der auf der Basis des Taktsignals (CLK) E2031 und einem von der CPU E1001 ausgegebenen PLL-Steuersignal (PLLON) E2033 einen Takt erzeugt, der den meisten Komponenten des ASIC E1006 zugeführt wird.
Mit E2001 ist ein CPU-Interface (CPU/IF) E2001, das den Schreib/Lesevorgang der Register in jeden Block steuert, an einige Blöcke den Takt liefert und Interruptsignale entsprechend dem Resetsignal E1015, einem Softwareresetsignal (PDWN) E2032 und einem von der CPU ausgegebenen Taktsignal (CLK) E2031 annimmt und die Signale aus dem Steuerbus E1014 steuert. Das CPU/IF E2001 gibt dann ein Interruptsignal (INT) E2034 an die CPU E1001 aus, um über das Auftreten eines Interrupts innerhalb des ASICs E1006 zu informieren.
E2005 bezeichnet einen DRAM mit verschiedenen Bereichen zum Speichern von Druckdaten, wie zum Beispiel einen Empfangspuffer E2010, einen Arbeitspuffer E2011, einen Druckpuffer E2014 und einen Datenentwicklungspuffer E2016. Der DRAM E2005 weist ebenfalls einen Motorsteuerungspuffer E2023 für die Motorsteuerung auf und, da die Puffer im Scanmodus anstelle der vorgenannten Druckdatenpuffers verwendet werden, einen Scannereingangspuffer E2024, einen Scannerdatenpuffer E2026 und einem Ausgangspuffer E2028.
Der DRAM E2005 wird ebenfalls als Arbeitsspeicher der CPU E1001 für deren Betrieb verwendet. Mit E2004 wird eine DRAM-Steuereinheit E2004 bezeichnet, die die Schreib/Lese Vorgänge auf dem DRAM E2005 durch Umschalten zwischen DRAM-Zugang von der CPU E1001 über den Steuerbus und DRAM-Zugang vom einer DMA-Steuereinheit E2003, die später beschrieben wird, ausführt.
Die DMA-Steuereinheit E2003 nimmt die Anforderungssignale (nicht gezeigt) von verschiedenen Blöcken und Ausgangssignaladressen und Steuersignale (nicht gezeigt) an und im Falle von Schreibvorgängen die Schreibdaten E2038, E2041, E2044, E2053, E2055, E2057 und so weiter an die DRAM-Steuereinheit an um DRAM-Zugriffe auszuführen. Im Falle von Lesevorgängen übermittelt die DMA-Steuereinheit E2003 die Lesedaten E2040, E2043, E2045, E2051, E2054, E0256, E2058, E0259 von der DRAM-Zugangs-Steuereinrichtung an die anfordernden Blöcke.
Mit E2006 wird ein IEEE 1284-Interface bezeichnet, dass als bidirektionales Verbindungsinterface zu den externen überge ordneten Einrichtungen über das Parallel-Interface E0016 funktioniert, nicht gezeigt und wird durch die CPU E1001 über das CPU-Interface E2001 gesteuert.
Während des Druckvorganges überträgt das IEEE 1284-Interface E2006 die Empfangsdaten (PIF Empfangsdaten E2036) vom Parallel-Interface E0016 zu einer Empfangssteuereinheit E2008 durch DMA-Verarbeitung. Während des Scanner-Lesevorganges sendet das 1284-Interface E2006 die Daten (1284-Sendedaten (RDPIF) E2059), die im Ausgangspuffer E2028 im DRA E2005 gespeichert sind, durch DMA-Verarbeitung an das Parallel-Interface E0016.
Mit E2007 wird ein universelles serielles Bus-Interface (USB) bezeichnet, das eine bidirektionales Übertragungsinterface zu externen übergeordneten Einrichtungen, nicht gezeigt, über das serielle Interface E0017 anbietet und durch die CPU E1001 über das CPU-Interface E2001 gesteuert wird. Während des Druckbetriebes überträgt der universelle serielle Bus (USB) I/F E2007 die empfangenen Daten (USB Empfangsdaten E2037) vom seriellen Interface E0017 zur Empfangssteuereinheit E2008 durch DMA-Verarbeitung. Während des Scannens sendet der universelle serielle Bus E2007 Daten (USB-Sendedaten (RDUSB) E2058), die im Ausgangspuffer E2028 im DRAM E2005 gespeichert sind, durch DMA-Verarbeitung an das serielle Interface E0017. Die Empfangssteuereinheit E2008 schreibt die vom 1284-Interface E2006 oder dem universellen seriellen Bus (USB) E2007, je nachdem welches ausgewählt ist, empfangenen Daten (WDIF E2038) in einen Empfangspuffer, dessen Schreibadressen durch die Empfangspuffersteuereinheit E2039 verwaltet werden.
Als E2009 wird ein Kompressions/Dekompressions-DMA-Kontroller bezeichnet, der durch die CPU E1001 über das CPU-Inter face E2001 gesteuert wird, um die Empfangsdaten (Rasterdaten), die im Empfangspuffer E2010 gespeichert sind, von einer Empfangspuffer-Leseadresse, die von der Empfangspuffersteuereinheit E2039 verwaltet wird, auszulesen, die Daten (RDWK) E2040 entsprechend der festgelegten Betriebsart zu komprimieren oder zu dekomprimieren und die Daten als Druckkodestring (WDWK) E2041 in den Arbeitspufferbereich zu schreiben.
Mit E2013 wird ein Druckpufferübergangs-DMA-Kontroller bezeichnet, der von der CPU über das CPU-Interface E2001 gesteuert wird, um die Druckkode (RDWP) E2043 auf dem Arbeitsspeicher E2011 zu lesen und die Druckkode in Adressen im Druckpuffer E2014 einzuordnen, die mit der Abfolge der Datenübertragung zur Druckkopfpatrone H1000 übereinstimmen, bevor die Kode (WDWP E2044) übertragen werden. Die Bezugszahl E2012 bezeichnet den Arbeitsbereichs-DMA-Kontroller, der von der CPU E1001 über das CPU-Interface E2001 gesteuert wird, um wiederholt spezielle Fülldaten (WDFW) E2042 in den Bereich des Arbeitspuffers zu schreiben, deren Übertragung durch den Druckpufferübertragungs-DMA-Kontroller E2013 abgeschlossen ist.
Mit E2015 wird ein Druckdatenbildungs-DMA-Kontroller E2015 bezeichnet, der durch das CPU-Interface E2001 gesteuert wird. Ausgelöst durch das Datenbildungszeitsignal E2050 von der Kopfsteuereinheit E2018 liest der Druckdatenbildungs-DMA-Kontroller E2015 den Druckkode, der umgeordnet und in den Druckpuffer geschrieben wurde und die Bildungsdaten, die in den Bildungsdatenpuffer E2016 geschrieben wurden, und schreibt die entwickelten Druckdaten (RDHDG) E2045 in den Spaltenpuffer E2017 als Spaltenpufferschreibdaten (WDHDG) E2047. Der Spaltenpuffer E2017 ist ein SRAM, das die Übertragungsdaten (entwickelte Druckdaten), die an die Druck kopfpatrone H1000 gesendet werden sollen zwischenspeichert und sowohl vom Druckdatenbildungs-DMA-Kontroller als auch von der Kopfsteuereinheit über ein Handshakesignal (nicht gezeigt) gemeinsam genutzt und verwaltet wird.
Als E2018 wird eine Kopfsteuereinheit E2018 bezeichnet, die durch die CPU E1001 über das CPU-Interface E2001 gesteuert wird, die zwischen der Druckkopfpatrone H1000 oder dem Scanner über das Kopfsteuersignal vermittelt. Sie gibt auch ein Datenbildungszeitsignal E2050 an den Druckdatenbildungs-DMA-Kontroller entsprechend dem Kopftreiberzeitsignal E2049 von der Verschlüsselungssignalverarbeitungseinheit E2049 aus.
Während des Druckbetriebes liest die Kopfsteuereinheit E2018, wenn sie das Kopfsteuerzeitsignal E2049 empfängt, die bearbeiteten Druckdaten (RDHD) E2048 aus dem Spaltenpuffer und gibt die Daten als Kopfsteuersignal E1021 an die Druckkopfpatrone H1000 aus.
Im Scannerbetrieb überträgt die Kopfsteuereinheit E2018 mit DMA die Eingangsdaten (WDHD) E2053 als Kopfsteuersignal E1021 an den Scanner-Eingangspuffer E2024 auf dem DRAM E2005. Als E2025 wird eine Scannerdatenverarbeitungs-DMA-Kontroller E2025 bezeichnet, der von der CPU E1001 über das CPU-Interface E2001 gesteuert wird, um die im Scannereingangspuffer E2024 gespeicherten Eingangspufferlesedaten (RDAV) E2054 und schreibt die gemittelten Daten (WDAV) E2055 in den Scannerdatenpuffer E2026 auf dem DRAM E2005.
E2027 ist ein Scannerdatenkompressions-DMA-Kontroller, der von der CPU E1001 über das CPU-Interface E2001 gesteuert wird, um die bearbeiteten Daten (RDYC) E2056 auf dem Scannerdatenpuffer E2026 zu lesen, die Datenkompression durchzu führen und die komprimierten Daten (WDYC) E2057 in den Ausgangspuffer E2028 für die Übertragung zu schreiben.
Als E2019 wird eine Verschlüsselungssignalverarbeitungseinheit, die wenn sie ein Verschlüsselungssignal (ENC) empfängt, das Kopftreiberzeitsignal E2049 entsprechend dem von der CPU E1001 bestimmten Betriebsmodus ausgibt. Die Verschlüsselungssignalverarbeitungseinheit E2019 speichert auch in einem Register die Information über die Position und die Geschwindigkeit des Wagens M4001, die vom dem Verschlüsselungssignal E1020 abgeleitet wird, und übergibt sie der CPU E1001. Auf der Basis dieser Information bestimmt die CPU E1001 die verschiedenen Parameter für den Wagenrücklaufmotor E0001. Mit E2020 wird eine Wagenrücklaufmotorsteuerung bezeichnet, die von der CPU E1001 über das CPU-Interface E2001 gesteuert wird und das Wagenrücklaufmotorsteuersignal E1036 ausgibt.
Mit E2022 wird eine Sensorsignalverarbeitungseinheit bezeichnet, die die Sensorsignale E1032, E1025, E1026 und E1027, die vom PG-Sensor E0010, beziehungsweise vom PE-Sensor E0007, vom ASF-Sensor E0009 und dem Spaltsensor E0008 ausgegeben werden, aufnimmt und diese Sensorinformationen an die CPU E1001, gemäß dem von der CPU E1001 festgelegten Betriebsart, überträgt. Die Sensorsignalverarbeitungseinheit E2022 gibt auch das Sensorsignal E2052 an den DMA-Kontroller E2021 zur Steuerung des LF/PG-Motors aus.
Der DMA-Kontroller E2021 zur Steuerung des LF/PG-Motors wird durch die CPU E1001 über das CPU-Interface E2001 gesteuert, liest die Impulsmotortreibertabelle (RDPM) E2051 aus dem Motorsteuerpuffer E2023 auf dem DRAM E2005 aus und gibt ein Impulsmotorsteuersignal E1033 aus. Abhängig von der Betriebsart gibt der Kontroller das Impulsmotorsteuersignal E1033 nach Empfang des Sensorsignales als Steuerauslöser aus.
Mit E2030 wird eine LED-Steuereinheit bezeichnet, die durch die CPU E1001 über das CPU-Interface E2001 gesteuert wird und ein LED-Ansteuersignal E1038 ausgibt. Weiterhin wird mit E2029 eine Anschlußsteuereinheit bezeichnet, die durch die CPU E1001 über das CPU-Interface E2001 gesteuert wird und das Kopfspannung-Ein-Signal E1022, das Motorspannung-Ein-Signal E1023 und das Stromversorgungssteuersignal E1024 ausgibt.
5. Arbeitsweise des Druckers
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der Tintenstrahldruckeinrichtung in dieser Ausführungsform der Erfindung mit der vorstehenden Konfiguration unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 10 beschrieben.
Wenn der Druckerkörper M1000 an eine Wechselstromversorgung angeschlossen wird, wird in Schritt S1 eine erste Initialisierung durchgeführt. In diesem Initialisierungsprozess wird die elektrische Schaltung einschließlich des ROM und des RAM im Gerät geprüft, um sicherzustellen, dass das Gerät elektrisch betriebsfähig ist.
Als Nächstes prüft der Schritt S2, ob der Netzschalter E0018 auf dem Obergehäuse M1002 des Druckerkörpers M1000 eingeschaltet ist. Wenn festgestellt wird, dass der Netzschalter gedrückt ist, geht die Routine zum nächsten Schritt S3, wo eine zweite Initialisierung durchgeführt wird.
In dieser zweiten Initialisierung wird eine Überprüfung der verschiedenen Antriebsmechanismen und des Druckkopfes dieses Gerätes durchgeführt. Das heißt, wenn die verschiedenen Mo tore initialisiert und die Kopfinformationen gelesen sind, wird festgestellt, ob das Gerät normal betriebsfähig ist.
Als Nächstes wartet Schritt S4 auf ein Ereignis. Das heißt dieser Schritt überwacht eine Anforderung von einem externen Interface, eine Bedienfeldbetätigung durch den Benutzer und ein internes Steuerereignis und wenn eines dieser Ereignisse auftritt, wird der zugehörige Vorgang ausgeführt.
Wenn zum Beispiel Schritt S4 ein Druckkommando von einem externen Interface empfängt, geht die Routine zu Schritt S5. Wenn in Schritt S4 eine Netzschalterbetätigung durch den Benutzer erfolgt, geht die Routine zu Schritt S10. Wenn ein anderes Ereignis auftritt, geht die Routine zu Schritt S11.
Schritt S5 analysiert das Druckkommando vom externen Interface, prüft die vorgesehene Papierart, das Papierformat, die Druckqualität, das Papierzuführungsverfahren und anderes und speichert die Daten des Prüfergebnisses in das DRAM E2005 des Gerätes ab, bevor die Routine zu Schritt S6 weitergeht.
Als Nächstes beginnt Schritt S6, gemäß dem in Schritt S5 festgelegten Papierzuführungsverfahren, Papier zuzuführen, bis sich das Papier an der Druckstartposition befindet. Die Routine geht zu Schritt S7.
In Schritt S7 wird der Druckvorgang durchgeführt. Bei diesem Druckvorgang werden die vom externen Interface gesendeten Druckdaten zwischenzeitlich im Druckerpuffer gespeichert. Dann wird der CR-Motor E0001 gestartet und bewegt den Wagen M4001 in Hauptabtastrichtung. Gleichzeitig werden die im Druckerpuffer E2014 gespeicherten Druckdaten an den Druckkopf H1001 übertragen und eine Zeile gedruckt. Wenn eine Zeile der Druckdaten gedruckt wurde, wird der LF-Motor E0002 angesteuert und dreht die LF-Rolle M3001, um das Papier in der Unterabtastrichtung zu bewegen. Danach wird der vorige Vorgang wiederholt ausgeführt, bis eine Seite der Druckdaten vom externen Interface vollständig ausgedruckt ist, wonach die Routine zu Schritt S8 geht.
In Schritt S8 wird der LF-Motor E0002 angesteuert und dreht die Papierausgaberolle M2003 bis festgestellt wird, dass das Papier vollständig aus dem Gerät herausbefördert wurde, während das Papier vollständig auf der Ausgabeablage M1004a abgelegt wird.
Als Nächstes wird in Schritt S9 festgestellt, ob alle Seiten, die gedruckt werden sollen auch gedruckt wurden und wenn noch Seiten gedruckt werden müssen, kehrt die Routine zu Schritt S5 zurück und die Schritte S5 bis S9 werden wiederholt. Wenn alle zu druckenden Seiten gedruckt sind, wird der Druckvorgang beendet und die Routine geht zu Schritt S4 und wartet auf das nächste Ereignis.
Schritt S10 führt den Druckendevorgang aus und stoppt die Arbeit des Gerätes. Das heißt, um die verschiedenen Motoren und den Druckkopf auszuschalten, macht dieser Schritt das Gerät bereit zum Abschalten von der Spannung und schaltet dann die Spannung ab, bevor die Routine zu Schritt S4 geht und auf das nächste Ereignis wartet.
Schritt S11 führt eine andere Ereignisprozedur aus. Zum Beispiel führt dieser Schritt einen Vorgang, der dem Ausstoßleistungserhaltungskommando von verschiedenen Bedienfeldtasten oder dem externen Interface und einem Leistungserhaltungsereignis, dass intern auftritt, aus. Nachdem der Erhaltungsvorgang abgeschlossen ist, geht der Druckbetrieb zu Schritt S4 und wartet auf das nächste Ereignis.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform eines Tintenstrahldruckkopfes in der vorstehend beschriebenen Tintenstrahldruckeinrichtung wird nachstehend beschrieben.
23 ist eine perspektivische Teilexplosionszeichnung zur Erklärung der Zusammensetzung des Druckelementsubstrates H1100.
Auf dem Druckelementsubstrat H1100 sind eine Vielzahl von Druckelementen, eine Vielzahl von Tintenkanälen und eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen H1100T, die diesen Druckelementen entsprechen, mittels einer fotolithografischen Technologie aufgebracht und die Tintenzuführungseingänge sind nach der Rückseite des Substrates offen. Das Druckelementsubstrat H1100 ist zum Beispiel vom Seitenstrahltyp und wird aus einem einzigen Substrat gebildet. Auf diesem Substrat ist eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen H1100T, die zickzack in zwei Reihen angeordnet sind, mit ungefähr 1200 dpi für eine einzelne Farbe ausgebildet und stoßen entsprechend verschiedenfarbige Tinten aus. Ein bevorzugtes, in 24A–24H gezeigtes Ausstoßverfahren, das für die vorliegende Erfindung verwendet wird, ist so, dass eine Blase 301, die durch die thermische Energie eines elektrothermischen Wandlers 13 erzeugt wird, mit der atmosphärischer Luft in Verbindung steht und dann ein Tintentröpfchen aus der Ausstoßöffnung 11 ausgestoßen wird. Dieses Verfahren ist das sogenannte "Blasendurchgangsverfahren".
Das Druckelementsubstrat H1100 besteht zum Beispiel aus einem Siliziumsubstrat H1101 mit einem Dünnfilm auf seiner Oberfläche und einer Düsenplatte H1112 auf dem Substrat H1101, wie in 23 gezeigt.
Zum Beispiel weist das Substrat 1101 eine Dicke im Bereich von 0.5 bis 1 (mm) auf und sechs Reihen von Tintenzuführungsöffnungen 1102 in Form einer verlängerten rillenförmigen Durchgangsbohrung sind als Ganzes parallel zueinander als Kanäle für sechs Farbtinten ausgebildet. Der gegenseitige Abstand zwischen den Tintenzuführungskanälen H1102, die aneinander grenzen, ist zum Beispiel ungefähr 2.5 (mm). Da der gegenseitige Abstand relativ klein ist, ist es möglich, einen Druckkopf mit kleinen Abmaßen zu entwerfen. Auf jeder der gegenüberliegenden Seiten des entsprechenden Tintenzuführungskanals H1102 ist eine Reihe von elektrothermischen Wandlerelementen H1103 als Druckelemente für eine individuelle Farbtinte im Zickzack in Bezug auf die andere Seitenreihe zum Beispiel mit ungefähr 1200 dpi angeordnet.
Die elektrische Verdrahtung (in 23 nicht gezeigt) aus Aluminium oder Anderem zur Zuführung von Elektrizität an eine Vielzahl von elektrothermischen Wandlerelementen H1103 auf dem Substrat H1101 und an die entsprechenden elektrothermischen Wandlerelemente H1103 kann mit einer Filmaufdampfungstechnologie aufgebracht werden. Ebenso ist ein Elektrodenbereich H1104 zur Zuführung von Elektrizität an die elektrische Verdrahtung an jeder der gegenüberliegenden Kanten, die in einer Richtung vertikal zur Richtung der Anordnung der elektrothermischen Wandlerelemente H1103 definiert, ist angeordnet. Im Elektrodenbereich H1104 ist eine Vielzahl von Erhebungen aus Gold oder Ähnlichem in Übereinstimmung mit den Anschlusselektroden H1302 auf der zuvor erwähnten elektrischen Anschlussplatte H1300 angeordnet.
Der Tintenzuführungskanal H1102 wird zum Beispiel durch ein anisotropes Ätzverfahren ausgebildet, wobei die Kristallflächenorientierung des Siliziumsubstrats H1101 verwendet wird. Wenn die Kristallflächenorientierung entlang der Wafer- Oberfläche <100> und in Richtung der Dicke <111> beträgt, erfolgt die Ätzung in einem Winkel von ungefähr 54.7 Grad (wobei ein ansteigender Innenwinkel der Fläche geätzt wird) nach einem anisotropen Ätzverfahren, das Alkaline (wie zum Beispiel KOH, TMAH oder Hydrazin) verwendet.
Der Tintenzuführungskanal H1102 wird durch Ätzen des Substrates in einer gewünschten Tiefe nach diesem Verfahren durchgeführt.
Wie in 23 gezeigt, ist in der Düsenplatte H1112 auf dem Substrat H1101 ein Tintenkanalwand H1106 zur Bildung der Tintenkanäle und der Ausstoßöffnungen H1100T in Übereinstimmung mit den entsprechenden elektrothermischen Wandlerelementen H1103 durch eine fotolithografische Technologie ausgebildet. Dementsprechend werden die aneinander grenzenden Ausstoßöffnungen 1100T durch die Tintenkanalwand H1106 geteilt.
Die sechs Reihen von Ausstoßöffnungen H1100T, entsprechend den einzelnen sechs Farbtinten, die von den entsprechenden Tintenzuführungskanälen H1102 beliefert werden, sind als Ganzes zu einer einzigen Düsenplatte H1105 ausgebildet. Die Vielzahl von Ausstoßöffnungen H1100T in den entsprechenden Reihen sind zum Beispiel mit ungefähr 1200 dpi für jede einzelne Farbtinte im Zickzack ähnlich der Anordnung der elektrothermischen Wandlerelemente H1103 angeordnet, die Ausstoßöffnungen H1100T sind nämlich gegenüber den elektrothermischen Wandlerelementen H1103 angeordnet.
Dementsprechend, da die Reihen von elektrothermischen Wandlerelementen H1103 und die Ausstoßöffnungen H1100T auf dem gleichen Druckelementsubstrat H1100 ausgebildet sind, sodass die sechs Arten von Tinte ausgestoßen werden können, ist es möglich das Druckelementsubstrat H1100 in seinen Abmaßen kleiner zu gestalten als in der früheren Technik, worin eine Reihe von Ausstoßöffnungen für die entsprechende Tinte getrennt ausgebildet ist.
Die erste Platte H1200, in 16A gezeigt, ist zum Beispiel aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), um eine Dicke im Bereich von 0.5 bis 10 (mm) zu erreichen. Es sollte angemerkt werden, dass das Material für die erste Platte nicht auf Aluminiumoxid beschränkt ist, sondern jedes Material sein kann, vorausgesetzt es besitzt einen linearen Ausdehnungskoeffizienten gleich dem des Materials für das Druckelementsubstrat H1100 sowie eine thermische Leitfähigkeit gleich der des Materials für das Druckelementsubstrat H1100 oder mehr. Das Material für die erste Platte H1200 kann jeweils aus Silizium (Si), Aluminiumnitrid (AlN), Zirkonium, Siliziumnitrid (Si₃N₄), Siliziumkarbid (SiC) Molybden (Mo) oder Wolfram (W) bestehen. Die erste Platte H1200 ist mit sechs Tintenzuführungskanälen H1201 zur Zuführung von sechs Farbtinten an das Druckelementsubstrat H1100 ausgestattet. Die sechs Tintenzuführungskanäle H1102 sind in Zickzackform angeordnet. Die sechs Tintenzuführungskanäle H1102 des Druckelementsubstrats H1100 sind in Übereinstimmung mit den entsprechenden sechs Tintenzuführungskanälen H1201 der ersten Platte H1200 angeordnet und das Druckelementsubstrat H1100 ist fest mit der ersten Platte H1200 mit hoher Positionsgenauigkeit verklebt. Ein erstes Klebemittel H1204, das für die Verklebung verwendet wird, ist auf die erste Platte H1200 im Allgemeinen in der Form des Druckelementsubstrates aufgebracht, wobei darauf geachtet wird, dass kein Luftkanal zwischen den aneinander grenzenden Tintenzuführungskanälen gebildet wird. Das erste Klebemittel H1204 weist vorzugsweise eine relativ geringe Viskosität, die in der Lage ist, eine dünne Klebeschicht auf einer Kontaktfläche zu bilden, ei ne relativ hohe Härte nach dem Aushärten und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Tinte auf. Das erste Klebemittel H1204 ist zum Beispiel ein wärmehärtender Kleber hauptsächlich aus Epoxidharz und die Dicke der Klebschicht ist vorzugsweise 50 (μm) oder weniger.
Wie in 24A gezeigt, weist die erste Platte H1200 einen Vorsprung H1200A jeweils an ihren gegenüberliegenden Enden auf. Der Vorsprung weist eine Einpassfläche H1200a als Bezugsfläche zum Einpassen in die vorgenannten jeweiligen Bezugsendflächen H1502a und H1502b auf. Der Vorsprung H1200A erstreckt sich von der Querseite der Platte im Allgemeinen in vertikaler Richtung, das heißt in die Bewegungsrichtung des Tankhalters H1500. Ebenso ist eine Öffnung H1200d, die mit der Spitze eines Positionierungsstiftes IP des Tankhalters H1500 zusammenpasst, an einer Stelle, die dem Positionierstift IP entspricht, ausgebildet.
Der jeweilige Tintenzuführungskanal H1201 steht mit einem erweiterten Bereich H1202, der einen Tintenkanal darstellt, in Verbindung, der sich zu einer Endfläche H1200s hin öffnet, an die das Druckelementsubstrat H1100 geklebt ist, wie in 16B und 16C gezeigt wird. Der erweiterte Bereich H1202, der eine verlängerte Rille bildet, wird bestimmt durch gegenüberliegende Schrägflächen H1202a und H1202b, sodass die Querschnittsfläche sich bis zur Endfläche vergrößert, an die das Druckelementsubstrat H1100 geklebt ist.
11 ist eine Schnittansicht des Hauptteils eines Tintenstrahldruckkopfes nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gesehen seitlich in Bezug auf die Ausstoßrichtung. Zusätzlich ist 12A eine Schnittansicht des Hauptteils mit weggelassenem Druckelementsubstrat, gesehen von oben in Ausstoßrichtung. Dieses Hauptteil passt zu dem Druckelementsubstrat H1100 und der ersten Platte H1200 wie sie zuvor für 5 beschrieben wurde. 11 und 12A zeigen einen Teil eines Druckkopfes, der eine Tintenart ausstößt. In der folgenden Beschreibung werden Bezugszahlen verwendet, die von denen in 5 abweichen.
Das Druckelementsubstrat 1 (H1100) weist einen Substratkörper 1A aus Silizium auf und elektrothermische Wandlerelemente 13 als Erzeuger von Ausstoßenergie sind auf dem Substratkörper 1A, übereinstimmend mit den entsprechenden Ausstoßöffnungen 11 angeordnet. Auf dem Substratkörper 1A sind weiterhin Elektroden zur Versorgung der elektrothermischen Wandlerelemente mit Strom angeordnet und ebenso ist darauf eine Düsenplatte 14, in der die Ausstoßöffnungen ausgebildet sind und eine Trennwand 15 zur Trennung der Ausstoßöffnungen 11 und der Flüssigkeitskanäle 12 angeordnet. In der vorstehenden Beschreibung für 5 und andere Zeichnungen wurden der Substratkörper 1A, und die Düsenplatte 14 und die Trennwand 15, die auf dem Substratkörper 1A ausgebildet sind, als Gesamtheit betrachtet, das heißt als Druckelementsubstrat H1100. Das Druckelementsubstrat 1 (H1100) ist verklebt und an einem Stützelement 2 befestigt (die erste Platte H1200), das darauf mit einem Tintenzuführungskanal 6 (die Tintenversorgungsöffnung H1201), die mit der Tintenzuführungsöffnung 5 im Druckelementsubstrat 1 (H1100) in Verbindung steht, ausgebildet ist. In der vorstehenden Konfiguration bilden der Tintenzuführungskanal 6 und die Tintenzuführungsöffnung 5 die Tintenvorsorgungskammer für eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen. Der in 11 und 12A gezeigte Tintenzuführungskanal 6 stimmt mit der Tintenzuführungsöffnung H1201, die zuvor für 5 beschrieben wurde, überein, jedoch ist sie wie ein Schlitz geformt, in Gegensatz zu der in 5 gezeigten kreisförmigen Zuführungsöffnung. Der kreisförmige Tintenzuführungskanal wird in der in 18 gezeigten Ausführungsform wie nachstehend beschrieben, verwendet.
Im Besonderen weist das Druckelementsubstrat 1 auf dem Silizium-Wafer, der den Substratkörper 1A bildet, eine Heizwiderstandsschicht, die das elektrothermische Wandlerelement 13 bildet, eine Anschlussverdrahtung zur Zuführung von Strom an das elektrothermische Wandlerelement und Ähnliches als Schablonen auf, die durch eine fotolithografische Technik hergestellt werden. Zusätzlich sind die Düsenplatte 14 und die Trennwand 15 aus fotosensitivem Harz hergestellt. Weiterhin weist das Druckelementsubstrat 1 eine Tintenzuführungsöffnung 5 auf, die darauf durch anisotrope Ätzung des Silizium-Wafers ausgebildet wird und die äußere Form wird durch Beschneiden hergestellt. Das Druckelementsubstrat 1 ist mittels TAB-Verbindungstechnik (automatische Bandverschweißung) mit der elektrischen Verdrahtungsplatte H1300, die zuvor für 5 und andere Zeichnungen beschrieben wurde, verbunden, um jedes elektrothermische Wandlerelement mit einem vom Drucksignal abhängigen Spannungsimpuls zu versorgen. Das Druckelementsubstrat 1 ist durch genaue Positionierung fest mit dem Stützelement 2 verbunden und das Klebemittel für diese Verbindung sollte sehr viskos sein, sodass es nicht in den Tintenzuführungskanal 6 oder die Tintenzuführungsöffnung 5 fließt.
Nach dieser Ausführungsform werden in dieser Konfiguration des Druckkopfes die Aussparungen für die Luftkammern auf Teilen des Stützelementes 2 ausgebildet, das mit dem Druckelementsubstrat 1 verklebt ist. Das heißt die Druckwellen, die sich beim Tintenausstoß von jedem Flüssigkeitskanal aus ausbreiten, werden durch diese Luftkammern absorbiert, um das vorstehend beschriebene Problem bei der Auffüllung der Tinte zu lösen.
Wie aus 12A ersichtlich ist, wird jede der Aussparungen 7a in einer Art, die mit einer vorbestimmten Anzahl von Tintenausstoßöffnungen übereinstimmt, ausgebildet und zusätzlich zu den Aussparungen 7a sind jeweils Verbindungsrillen 9a in einer Klebe- und Haltefläche 8 des Stützelementes 2 so ausgebildet, dass sie zu einem der Aussparungen passen. Wenn das Druckelement 1 während des Herstellungsprozesses des Druckkopfes mit dem Stützelement 2 verbunden wird, bilden daher die Rückseite des Druckelementsubstrates 1 und die Aussparungen und Rillen in der Klebe- und Haltefläche 8 des Stützelementes 2 die Luftkammern (7a) und die Verbindungskanäle (9a).
Bei einer solchen Konfiguration der Luftkammern wird der Druck, der hervorgerufen wird, wenn Tinte aus der Ausstoßöffnung 11 ausgestoßen wird, über die Tintenzuführungsöffnung 5 in den Tintenzuführungskanal 6 übertragen, breitet sich aber als Luftdruckänderung hauptsächlich über den Verbindungskanal 9a, der zu den Ausstoßöffnungen gehört, in die Luftkammer 7a aus. Diese Druckveränderung mit einem relativ hohen Wert verringert sich in ihrem Wert in der Luftkammer 7a, die ein größeres Volumen aufweist als der Verbindungskanal 9a. Das heißt, die Änderung des Tintendruckes durch den Tintenausstoß kann in der Luftkammer 7a absorbiert werden und die nachteiligen Auswirkungen auf das nachfolgende Auffüllen reduzieren. Dabei muss die Ausstoßperiode unter Berücksichtigung der Auffüllzeit nicht festgelegt werden, wie zuvor beschrieben. Im Ergebnis kann der Druckkopf mit relativ hoher Geschwindigkeit angesteuert werden. Zusätzlich können, da die Luftkammern gegenüber der Atmosphäre geschlossen aufgebaut sind, die vorstehend beschriebenen Probleme, wie die Erhöhung der Tintenviskosität, wie sie in den konventionellen Druckabsorptionsstrukturen auftreten, verhindert werden.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung die Luftkammer in einer Art, die einer vorbestimmten Anzahl von Tintenausstoßöffnungen entspricht, ausgeführt ist und hauptsächlich die Druckänderung durch den Ausstoß aus den zugehörigen Ausstoßöffnungen absorbiert, ist natürlich die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt, sondern ist auch auf andere Strukturen anwendbar. Jede Luftkammer kann in einer Art, ausgebildet sein, die zu jeder der Ausstoßöffnungen passt, und kann so konfiguriert werden, dass sie eine derartige Druckabsorption bewirkt, sodass Ausstoßdruck von Ausstoßöffnungen absorbiert wird, die nicht der festgelegten Position dieser Luftkammer entsprechen.
Mit anderen Worten, bei der Konstruktion der Luftkammer in dieser Ausführungsform erfordert die Luftkammer 7a ein ausreichendes Volumen, um den Druck aus dem Ausstoß ohne das Eindringen von Tinte zu absorbieren und der Verbindungskanal 9a erfordert ein ausreichendes Volumen (Flusswiderstand) oder Kapillarkraft, um zu verhindern, dass Tinte in die Luftkammer 7a geleitet wird, während beim Ausstoß ein ausreichender Druck in die Luftkammer geleitet wird. Daher ist in dieser Ausführungsform, wenn der Druckkopf mit einer Ausstoßmenge von 15 pl und mit 256 Ausstoßöffnungen mit einer Frequenz von 10 kHz angesteuert wird, die Luftkammer so aufgebaut, dass A = 1.5 mm, B = 0.4 mm, C = 0.4 mm, D = 0.4 mm, E = 0.2 mm und F = 0.8 mm beträgt, wie in 12A und 12B gezeigt und dabei die zuvor beschriebenen Effekte in ausreichendem Maße erreicht werden.
In dieser Ausführungsform können gleichartige Effekte erreicht werden, indem gleichartige Luftkammern 7b und Verbindungskanäle 9b auf der Rückseite des Druckelementsubstrats 1, wie in 13 gezeigt, anstelle der in 11 und 12A bis 12C gezeigten Strukturen ausgebildet werden. In die sem Fall können die Rillen im Druckelementsubstrat mit Hilfe von anisotroper Ätzung oder Ähnlichem ausgebildet werden. In 13 ist die Darstellung der Düsenplatten, der Trennwände und anderer Komponenten weggelassen.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Effekten gestattet es die Konfiguration der Luftkammer nach dieser Ausführungsform, dass die Luftkammern und andere Komponenten durch die Ausbildung von Aussparungen für die Luftkammern entweder im Stützelement oder in Druckelementsubstrat ausgebildet werden und die Elemente dann mit den anderen Elementen verbunden werden, wodurch die Luftkammern und andere Komponenten leicht hergestellt werden können.
Weiterhin kann eine wasserabweisende Substanz auf jede Wand der Rille 7a (7b), die die Luftkammer bilden, angewendet werden, um eine wasserabweisende Schicht 10 zu bilden. Diese Konfiguration, in Kombination mit der Wirkung der Form des Verbindungskanals 9a (9b) kann weiterhin in geeigneter Weise verhindern, dass Tinte in die Luftkammer eindringt.
(Zweite Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf einen Druckkopf angewendet, der als Stützelement zwei Stützelemente, ein erstes Stützelement und ein zweites Stützelement aufweist. 15A und 15B sind Schnittansichten, die das Hauptteil eines Druckkopfes nach dieser Ausführungsform, gesehen von der Ausstoßrichtung, beziehungsweise seitlich in Bezug auf die Ausstoßrichtung, zeigen.
Wie in diesen Zeichnungen gezeigt, weist der Druckkopf nach dieser Ausführungsform als Stützelement ein erstes Stützelement 21, das starr das Druckelementsubstrat 1 hält und einen Tintenzuführungskanal aufweist und ein zweites Stützelement 22, das starr das erste Stützelement 21 hält und mit einem Tintenzuführungskanal 6 zur Zuführung von Tinte an das Druckelementsubstrat 1 ausgestattet ist, auf. Das erste Stützelement 21 ist ein Element, das direkt mit dem Substratkörper 1A verbunden, das Druckelementsubstrat 1 bildet und wegen der thermischen Leitfähigkeit, Widerstandsfähigkeit gegenüber Tinte, Festigkeit und Ähnlichem aus einem Material wie Silizium, Alumina Aluminiumnitrid oder Siliziumkarbid besteht.
Ähnlich der ersten Ausführungsform sind die Aussparungen 7a und die Rillen 9a für die Luftkammern beziehungsweise Verbindungskanäle an einem Teil des ersten Stützelements 21, das mit dem Druckelementsubstrat 1 verklebt ist, ausgebildet. Daher werden die Luftkammern 7a und die anderen Komponenten gefertigt, wenn das Druckelementsubstrat 1 mit dem ersten Stützelement 21 verbunden ist.
Eine Modifikation dieser Ausführungsform, bei der die Aussparungen und die anderen Komponenten im ersten Stützelement ausgebildet sind, ist in 16A, 16B und 16C gezeigt. Der in diesen Zeichnungen gezeigte Aufbau weist ein Paar von Luftkammern 7a als eine Einheit auf, die entsprechend jeder der sechs Tintenarten ausgebildet sind. Insbesondere zeigt 16A ein Stützelement 2, von oben gesehen, 16B zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in 16A und 16C zeigt den zusammengefügten Zustand eines Druckelementsubstrats 1 mit dem Stützelement 2 als Schnitt. Der in diesen Zeichnungen gezeigte Aufbau weicht von der Struktur, bei der zwei oder mehr Luftkammern entlang einer Reihenanordnung von elektrothermischen Wandlerelementen für den Kopfaufbau jeder Tintenart vorgesehen sind ab, sondern weist nur zwei Luftkammern für jede Tintenart auf. Wie in 16A gezeigt, sind jeweils eine Aussparung 7a und jeweils eine Rille 9a an beiden Enden der Reihenanordnung von elektrothermischen Wandlerelementen für jede Tintenart ausgebildet. Darüber hinaus, ersichtlich aus 16A und dem Schnitt A-A in 16B, unterscheidet sich die Form des Tintenzuführungskanals 6 von dem für die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und ist so gestaltet, dass die Öffnungsfläche des Kanals breiter ist und näher am Verbindungsbereich zum Druckelementsubstrat angeordnet ist. Die verbreiterte Form gestattet es, dass der Tintenzuführungskanal die entsprechenden Tintenkanäle umfasst und ihnen die entsprechenden Tintenarten zuführt, die der Vielzahl von elektrothermischen Wandlerelementen entspricht, die im Kopfaufbau für die entsprechenden Tintenarten angeordnet sind.
An das vorstehend beschriebene Stützelement 2 ist das Druckelementsubstrat 1 angebracht, sodass die Luftkammer (7a) und der Verbindungskanal (9a) gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen ausgebildet sind und die Druckwellen, die durch den Tintenausstoß im Druckelementsubstrat hervorgerufen werden, durch die Luftkammer absorbiert werden.
Der Kopfaufbau dieser Ausführungsform, in der die entsprechenden Luftkammern an den entsprechenden Enden der Reihenanordnung von elektrothermischen Wandlerelementen angeordnet sind, gestattet es, dass die Teilungsabstände zwischen den Kopfstrukturen der entsprechenden Tintenarten, die in einer Reihe angeordnet sind, klein sein können. Das gestattet andererseits, dass der Druckkopf klein bleibt. Darüber hinaus ist die Luftkammer dieser Ausführungsform an dem vom Tintenzuführungskanal entferntesten Punkt angeordnet. Der entfernteste Punkt ist eine Position, wo die Druckwellen relativ schwierig zu absorbieren sind und daher ermöglicht das Anordnen der Luftkammer an dieser Position, dass die Luftkam mer mit maximaler Wirkung funktioniert, wie später unter Bezug auf 22A–22E beschrieben wird.
17A, 17B und 17C sind Ansichten, die andere Konstruktionen zeigen. 17A bezieht sich auf eine Konstruktion, worin die Aussparungen 7b und die Verbindungsrillen 9b auf der Rückseite des Druckelementsubstrats 1 ausgebildet sind, wie in der ersten Ausführungsform. Zusätzlich beziehen sich 17B und 17C auf Konstruktionen, in denen das erste Stützelement 21 und das zweite Stützelement 22 die Luftkammern und andere Komponenten bilden, in 17B sind die Aussparungen und die Rillen im ersten Stützelement ausgebildet, während in 17C die Aussparungen und die Rillen im zweiten Stützelement ausgebildet sind.
Diese Konstruktionen von Luftkammern und anderer Komponenten können Effekte, ähnlich denen in der ersten Ausführungsform Beschriebenen hervorbringen. Zusätzlich kann jede Wand der Luftkammer einem Verfahren zur wasserabweisenden Bearbeitung unterzogen werden, um weiterhin zu verhindern, dass Tinte in die Luftkammer eindringt.
Wie vorstehend beschrieben, sind verschiedene Modelle für die Positionen, an denen die Luftkammern und andere Komponenten ausgebildet sind, möglich, jedoch kann eine Vielzahl von Luftkammern und anderer Komponenten, die an verschiedenen Positionen angeordnet sind, kombiniert werden, um einen größeren Effekt auf das Auffüllen zu liefern.
(Dritte Ausführungsform)
Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Konfiguration mit Aussparungen in einem Teil der Oberfläche des ersten Stützelementes, das mit dem Substratkörper 1A verbunden ist, um eine Flüssigkeitskammer mit der Tintenzufuhröffnung 5 des Druckelementsubstrats zu bilden und dabei die vom Tintenausstoß herrührenden Drücke zu absorbieren.
Das heißt, in dieser Ausführungsform ist der im Stützelement ausgebildete Tintenzuführungskanal 6 nicht wie ein Schlitz geformt wie bei der Tintenzuführungsöffnung 5 im Druckelementsubstrat, sondern wie ein Zylinder in einer Art entsprechend der im Wesentlichen zentralen Position der Tintenzuführungsöffnung 5, wie in 18A und 18B gezeigt. Demgemäß stellt sich die Tintenzuführungsöffnung 5 in Form einer verlängerten Flüssigkeitskammer dar, die sich entlang der Anordnung der Ausstoßöffnungen erstreckt. Die Tinte wird dieser Flüssigkeitskammer über den Tintenzuführungskanal 6 zugeführt, der mit der Flüssigkeitskammer in ihrem zentralen Bereich in Verbindung steht.
In dieser Konfiguration weist die Oberfläche des ersten Stützelementes 21, das mit dem Substratkörper 1A des Druckelementsubstrats 1 verbunden ist und in dem die Tintenzuführungsöffnung 5, die wie die Flüssigkeitskammer geformt ist, ausgebildet ist, eine Vielzahl von Aussparungen 7, die darauf entlang der Anordnung von Ausstoßöffnungen (nicht gezeigt) ausgebildet sind, auf. Natürlich sind die Aussparungen 7 so geformt, dass das Eindringen von Tinte aus dem Tintenzuführungskanal 5 wie in der ersten und zweiten Ausführungsform verhindert wird. In diesem Fall sind die Aussparungen 7 vorzugsweise so tief wie möglich. Das heißt die Aussparungen 7 halten die Tinte, wenn die Kapillarkraft und Ähnliches in geeigneter Weise festgesetzt sind fest, wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Luft wird mithilfe der festgehaltenen Tinte tief in den Aussparungen 7 eingeschlossen und bildet dabei die Luftkammern.
Wenn die Aussparungen 7 nicht ausreichend tief gemacht werden können, wird eine Durchgangsbohrung 23 im ersten Stützelement 21 ausgebildet und eine Aussparung 24 wird in dem zweiten Stützelement 22 ausgebildet, sodass sie mit der Durchgangsbohrung 23 in Verbindung steht, wie in 19 gezeigt. Diese Konfiguration dient dazu, Luftkammern auszubilden, die ein ausreichendes Volumen aufweisen. Luftkammern, die effektiver beim Auffüllen sind, können durch Variieren der Form der Aussparung 24 gebildet werden.
Der vorstehend beschriebene Druckkopf nach jeder der Ausführungsformen verwendet thermische Energie von elektrothermischen Wandlerelementen, um ein Filmsieden in einer Flüssigkeit, (Tinte) hervorzurufen und Blasen zu bilden, sodass der Druck der Blasen den Ausstoß der Tinte verursacht, wie zuvor beschrieben.
Höherwertige Effekte, die durch die in 16A–16C gezeigte bevorzugte Ausführungsform bei den Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Luftkammer erreicht werden, werden nachstehend beschrieben. Die Wirkung ist speziell darauf gerichtet, dass der Effekt einer niederfrequenten Vibration der Tinte bei der Tintenzuführung verringert werden kann.
22A ist eine Schnittansicht, die den Tintenzuführungskanal, der durch Verbindung des in 16A–16C gezeigten Druckkopfes mit dem Tintentank entsteht zeigt.
(Allgemeine Konfiguration des Tintenzuführungskanals)
Die Tinte, die nacheinander durch den Tintentank H1900 als Tintenversorgungsquelle, das Filter 67 und den Tintenzuführungskanal 6 passiert, wird dem Kopfchip, der das Substrat 1A, die Trennwände, das Druckelementsubstrat mit der Düsen platte 14 und Ähnliches aufweist, zugeführt. Der Tintenzuführungskanal 6 wird durch aufeinanderfolgende Verbindung des ersten Tintenversorgungsteils 61, des zweiten Tintenversorgungsteils 62 und des dritten Tintenversorgungsteils 63, des vierten Tintenversorgungsteils 64 und des fünften Tintenversorgungsteils 66 gebildet. Unter den Tintenversorgungsteilen sind der erste und der dritte Tintenversorgungsteil 61, 63 entsprechend in Richtung vom Tintentank zum Kopfbereich verlängert. Andererseits ist der zweite Tintenversorgungsteil in einer Richtung verlängert, die die Richtung des ersten und des dritten Tintenversorgungsteils 61, 63 kreuzt. Als Ergebnis davon bilden der Erste der zweite und der dritte Tintenversorgungsteil einen gebogenen Tintenzuführungskanal.
(Eine Konfiguration der Umgebung der Luftkammer)
Der vierte Tintenversorgungsteil 64 ist anschließend an den ersten, den zweiten und den dritten Tintenversorgungsteil angeordnet. Der vierte Tintenversorgungsteil 64 weist eine solche Form auf (geneigte oder sich verjüngende Abschnitte 65), dass die Querschnittsfläche des vierten Tintenversorgungsteils sich schrittweise von der Seite des dritten Tintenversorgungsteils zur Kopfchipseite vergrößert. Weiterhin ist anschließend an den vierten Tintenversorgungsteil der fünfte Tintenversorgungsteil 66 angeordnet. Der fünfte Tintenversorgungsteil 66 weist eine konstante Querschnittsfläche auf. Das Element, das das fünfte Tintenversorgungsteil 66 bildet, weist eine Kontaktfläche mit dem Substrat 1A des Kopfchips auf. An den entsprechenden Bereichen innerhalb der Kontaktfläche zu beiden Enden der Anordnung von elektrothermischen Wandlerelementen auf dem Druckelementsubstrat sind die Aussparung 7a und die Rille 9a für den Verbindungskanal ausgebildet.
Das Substrat 1A, das den Kopfchip bildet, ist anschließend an den fünften Tintenversorgungsteil 66 angeordnet. Eine Durchgangsbohrung 5 (Tintenzuführungsöffnung), die im Substrat 1A ausgebildet ist, weist eine sich verjüngende Form auf, in der die Querschnittsfläche der Durchgangsbohrung sich von der Seite des fünften Tintenversorgungsteils zu Tintenflusskanälen verkleinert, die auf dem Substrat ausgebildet sind. Im Ergebnis sind der erste sich verjüngende Abschnitt des vierten Tintenversorgungsteils 64 und der zweite sich verjüngende Abschnitt der Durchgangsbohrung 5 eingerichtet und die Luftkammer 71 ist in einem Bereich angeordnet, in dem die entsprechenden geneigten Ebenen des ersten und zweiten sich verjüngenden Abschnitts sich kreuzen.
(Verminderungseffekt beim Rückstrom der Tinte)
Die Konfiguration der Luftkammer und des Tintenzuführungskanals nach der in 22A gezeigten Ausführungsform ist wirksam bei der Reduzierung des Effektes der niederfrequenten Vibration der Tinte insbesondere beim Blasendurchgangsverfahren.
24A–24H sind Ansichten, die die aufeinander folgenden Ausstoßzustände beim Blasendurchgangsverfahren zeigen. Wie diese Zeichnungen zeigen, steht die Blase 301, die mithilfe des elektrothermischen Wandlerelementes 13 erzeugt wurde, mit der atmosphärischen Luft in Verbindung (siehe 24F), bevor sich ein Tintentröpfchen abtrennt und vom Kopf abfliegt (siehe 24H) und daher existiert ein Vorgang des Verschwindens der Blase nicht. Im Ergebnis bewegt sich ein während der Bildung und dem Wachstum der Blase am Rückteil der Blase 301 ausgebildeter Übergang zwischen Gas und Flüssigkeit 301a zurück. Dann verursacht die Rückwärtsbewegung des Überganges, dass die hinten vorhandene Tinte zusammenge presst wird und sich zur Seite des Tintenzuführungskanals hin bewegt. Besonders, wenn die Ausstoßleistung hoch ist, erzeugt die zurückbewegte Tinte durch ihre Gesamtmange eine große Auswirkung auf das Verhalten der Tintenbewegung im Tintenzuführungskanal. Der Antragsteller nennt die Vibration der Tinte im gesamten Tintenzuführungskanal "Niederfrequenzvibration" im Gegensatz zu der relativ hochfrequenten Vibration des Auffüll- und Ausstoßvorganges.
In dieser Ausführungsform kann der Effekt der zurückweichenden Tinte bei der Tintenzufuhr, sowohl durch den zweiten sich verjüngende Abschnitt der Durchgangsbohrung 5 auf dem Kopfchip (dem Substrat 1A), als auch durch den ersten sich verjüngenden Abschnitt des vierten Tintenversorgungsteils 64, vermindert werden. Genauer gesagt, das Verhalten der Tinte aufgrund des erweiterten Kanals des zweiten sich verjüngenden Abschnitts und das Verhalten der Tinte durch die Ablenkung des nach hinten gerichteten Tintenflusses durch den ersten sich verjüngenden Abschnitt gestatten es, dass die Wirkung des Zurückwerfens der rücklaufenden Tinte beim nachfolgenden Ausstoß reduziert wird.
(Effekt der Luftkammer)
Die Konfiguration des ersten und zweiten sich verjüngenden Abschnittes, der vorstehend beschrieben wurde, gestattet es, die Wirkung der Vibration in der Richtung, in der sich die Tinte umgekehrt bewegt (Längsrichtung in 22A) zu vermindern. Dennoch rührt eine Vibration der Tinte in eine Richtung, die die Richtung der Tintenzufuhr kreuzt (Querrichtung in 22A) von den sich verjüngenden Abschnitten her. Die Luftkammer der Ausführungsform wirkt als Abschwächer der Wirkung der seitlichen Tintenbewegung (Vibration).
Die Anordnung der Ausführungsform für die Luftkammer und den Verbindungskanal zwischen der Luftkammer und dem Tintenzuführungskanal ist so, dass die Luftkammer und der Verbindungskanal an einer Position entlang einer Richtung, die die Tintenzuführungsrichtung kreuzt, das heißt in Querrichtung, angeordnet sind (die Anordnungsrichtung der Vielzahl der Flüssigkeitskanäle) und an einer Position, die sowohl dem ersten und dem zweiten sich verjüngenden Abschnitt gegenüberliegt. Diese Anordnung gestattet es, dass die seitliche Vibration direkt gedämpft wird.
Es ist zu bevorzugen, ein Paar von Luftkammern an einander gegenüber liegenden Positionen anzuordnen, da sich entsprechende Verbesserungseffekte durch die Luftkammern, die sich gegenseitig nicht beeinflussen, zeigen. Darüber hinaus bildet die Luftkammer einen abgeschlossenen Raum mit einem Element für den Kopfchip oder die Tintenzuführungseinheit oder mit Elementen, sowohl für den Kopfchip als auch für die Tintenzuführungseinheit, außer für den Abschnitt, der sich in Kontakt mit der Tinte befindet und eine Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit bildet. Dann ist es garantiert, dass die in der Lufteinheit aufgenommene Luft wirksam als Dämpfer funktioniert. Die Luftkammer, die als Dämpfer wirkt, kann von einem anderen Gesichtspunkt aus als Speicherelement aufgefasst werden, das einen Teil der Tinte zeitweilig speichert.
Wenn der Meniskus der Tinte im Verbindungskanal, der die Luftkammer mit dem Tintenzuführungskanal verbindet, wird die Zuverlässigkeit mit der die Luftkammer als Dämpfer zur Abschwächung der seitlichen Vibration der Tinte verbessert werden. Um zur Verbesserung der Zuverlässigkeit einen Meniskus im Verbindungskanal auszubilden, ist eine Querschnitts fläche des Verbindungskanals in einem vorbestimmten Bereich festgelegt.
In dem Fall, dass die Luftkammer in einem Seitenbereich des Tintenzuführungskanals, dessen Querschnittsfläche klein ist, angeordnet ist, kann die Verminderungswirkung nicht auftreten, weil ein Tintenfluss (Vibration) in seitlicher Richtung kaum entsteht. Da zusätzlich die Tintenflussgeschwindigkeit in einem Abschnitt mit kleiner Querschnittsfläche groß ist, kann die Verminderungswirkung nicht ausreichend entstehen. Im Gegensatz dazu tritt beim Anbringen der Luftkammer in einem Seitenbereich des Tintenzuführungskanals, dessen Querschnittsfläche groß ist, ein ausreichender Verminderungseffekt durch die Luftkammer auf, selbst wenn die Luftkammer relativ kleine Abmaße aufweist. Darüber hinaus wird die Querschnittsfläche des Verbindungskanals, der mit der Luftkammer in Verbindung steht, als größer festgelegt als die Querschnittsfläche des Tintenkanals, sodass die Luftkammer als Dämpfer funktioniert.
Die Querschnittsflächen von Abschnitten des Druckkopfes nach dieser Ausführungsform sind nachstehend gezeigt.
Die Querschnittsfläche S5 der Luftkammer 71 (22B, 22C): 0.765 mm², die Querschnittsfläche S6 des Verbindungskanals (9a) (22B, 22C): 0.08 mm², die Querschnittsfläche S1 des dritten Tintenversorgungsteils 63 (22A): 0.64 mm², die Querschnittsfläche S2 des Tintenkanals 12 (22D, 22A): 0.000416 mm², die Querschnittsflächen F1, F2, F3 der Eingänge des Tintenkanals (22E): 0.000143 mm².
(Die Wirkung des Tintenzuführungskanals auf die Tintenzufuhr)
Auch beim Blasendurchgangsverfahren wird eine Blase erzeugt und wächst in der Tinte, sodass die Tinte ausgestoßen wird. Der Meniskus, der mit der Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit gebildet wird, ist jedoch hinter den elektrothermischen Wandlerelementen gelegen, wenn der vorgenannte Ausstoß erfolgt, wie in 24H gezeigt. Dieser zurückgezogene Meniskus kann zu einer Position zurückgeführt werden, wo der Tintenausstoß nur durch die Kapillarkraft erfolgen kann. Die Kapillarkraft, die insgesamt in jedem der Tintenkanäle hervorgerufen wird, lässt die Tinte im Tintenzuführungskanal sich bewegen. Für diese Tintenbewegung weist der Tintenzuführungskanal dieser Ausführungsform eine solche Konfiguration auf, dass sich die Querschnittsfläche des Tintenzuführungskanals vom Zustrom des Tintenzuführungskanals zu seiner Abströmseite vergrößert. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass die Tintenzuführung von der Zuströmseite reibungslos vor sich geht und verhindert eine mangelnde Tintenzufuhr.
Weiterhin ist die Luftkammer angrenzend an den fünften Tintenversorgungsteil angeordnet und dann kann die zwischenzeitlich in der Luftkammer gespeicherte Tinte dem Kopfchip beim Tintenausstoß zugeführt werden, sodass die Luftkammer als Teil der Tintenversorgungsquelle funktioniert.
(Wirkung der Luftkammer in Bezug auf die Position der Kopfeinheit)
Der Druckkopf dieser Ausführungsform wird so verwendet, dass die Tinte nach unten ausgestoßen wird. Beim Ausstoßdruck nach unten wirkt die Schwerkraft auf den Ausstoß, wie durch den Pfeil G in 22A gezeigt. Für diesen Fall ist die Tintenversorgungseinheit oberhalb des Kopfchips angeordnet und die Luftkammer ist an der Seite der Tintenversorgungseinheit in Bezug auf den Verbindungsabschnitt zwischen Tintenversorgungseinheit und Kopfchip angeordnet. Weiterhin weist die Luftkammer eine solche Form auf, dass die Kammer nach oben verlängert ist, sodass die Volumeneffizienz der Luftkammer verbessert wird.
(Wirkung einer zusätzlichen Konfiguration)
Es ist eine Anordnung bekannt, dass eine Vielzahl von Blindausstoßöffnungen auf beiden tiefsten Enden der Ausstoßöffnungen angeordnet ist. Die Blindöffnungen gestatten es, dass die Wirkung der Rückwelle (Gegenbeeinflussung) vermindert wird. Daher kann, wenn sowohl die Luftkammer als auch die Blindöffnungen vorgesehen sind, der Abschwächungseffekt auf die Vibration der Tinte weiter verbessert werden. Weiterhin funktioniert der Tintenversorgungskanal mit einem gebogenen Kanal der Ausführungsform als direkt vermindernd auf die Rückbewegung der Tinte vom Kopfchip.
Die Konfigurationen des Kopfes und der Luftkammer, die in 16A–16C (22A–22E) gezeigt sind, sind vorzuziehen, um speziell die Wirkung der niederfrequenten Vibration der Tinte beim Ausstoß zu reduzieren, sodass ein guter Ausstoßzustand realisiert wird, selbst wenn der Kopf einen kompakten Aufbau aufweist. Die Konfigurationen von anderen Ausführungsformen, außer der in 16A–16C gezeigten Konfiguration, reduzieren eher eine hochfrequente Vibration der Tinte wirksam, müssen aber relativ viele Luftkammern. aufweisen und werden dadurch groß.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Luftkammer, die mit der Tintenversorgungskammer in Verbindung steht und einer Vielzahl von Tintenausstoßöffnungen zur Zuführung von Tinte an diese Ausstoßöffnungen gemeinsam ist und an die der Druck von der Tintenversorgungskammer übertragen wird, vorgesehen. Dementsprechend breitet sich der Druck, der durch den Ausstoß von Tinte an jeder Ausstoßöffnung hervorgerufen wird und sich in die Tintenversorgungskammer ausbreitet, sich auch in die Luftkammer als Druckänderung der Luft in der Luftkammer aus und wird durch die Kompression der Luft in der Luftkammer absorbiert.
Da zusätzlich die Luftkammern an der gegenüberliegenden Seite der Ausstoßöffnungen, in Bezug auf das Druckelementsubstrat, angeordnet sind, steht die Luftkammer nicht mit der Atmosphäre in Verbindung und verhindert dadurch, dass die Tinte im Druckkopf durch die Luftkammern viskoser gemacht wird.
Im Ergebnis können die Nachteile, die mit der Tintenauffüllung, besonders bei einer Vergrößerung der Anzahl der Tintenausstoßöffnungen des Tintenstrahldruckkopfes zusammenhängen, beseitigt und eine besonders hervorragende schnelle Reaktionsfähigkeit und Ausstoßleistung erreicht werden.

Claims

Druckkopf (H1001), der aufweist, ein Druckelementsubstrat (1, H1100) mit einem Grundsubstrat (1A), auf dem ein Energieerzeugungselement (13) zur Erzeugung von thermischen Energie, die für den Ausstoß von Flüssigkeit verwendet wird, angeordnet ist, und eine Ausstoßöffnungsplatte (14), die auf dem Grundsubstrat (1A) angeordnet ist, und in der eine Ausstoßöffnung (11) so angeordnet ist, dass sie dem Eneregieerzeugungselement (13) gegenüberliegt, ein Halteelement (2, H1201) in Kontakt mit dem Grundsubstrat (1A), um das Druckelementsubstrat (1, H1100) zu halten, einen Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1200) zur Zuführung der Flüssigkeit an die Ausstoßöffnung (11) auf dem Druckelementsubstrat (1, H1100), eine Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71), die mit dem Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) in Verbindung steht und Gas enthält, und wobei zumindest ein Teil der inneren Wand der Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71) mit dem Halteelement (2, H1200) gebildet wird.
Druckkopf (H1001) nach Anspruch 1, wobei eine Aussparung auf dem Halteelement (2, H1200) ausgebildet ist, und das Halteelement (2, H1200) und das Druckelementsubstrat (1, H1100) miteinander verbunden sind, sodass die Aussparung einen Raum bildet, der die Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71) darstellt.
Druckkopf (H1001) nach Anspruch 1, wobei eine Aussparung in dem Druckelementsubstrat (1, H1100) ausgebildet ist, und das Halteelement (2, H1200) und das Druckelementsubstrat (1, H1100) so miteinander verbunden sind, dass die Aussparung einen Raum bildet, der die Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71) darstellt.
Druckkopf (H1001) nach Anspruch 1, der weiterhin ein zweites Halteelement (22), das das Halteelement (2, H1200) als erstes Halteelement (21) hält, und wobei eine Aussparung oder eine Durchgangsbohrung (5) an jeder Einzelnen oder an beiden Seiten des ersten Halteelementes (21) und des zweiten Halteelementes (22) ausgebildet ist, aufweist und das Druckelementsubstrat (1, H1100), das erste Halteelement (21) und das zweite Halteelement (22) so verbunden sind, dass die Aussparung und/oder die Durchgangsbohrung (5) einen Raum bildet, der die Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71) darstellt.
Druckkopf (H1001) nach Anspruch 1, wobei eine Durchgangsbohrung (5), die den Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) bildet, auf dem Substrat (1A) angeordnet ist und die Innenwand der Durchgangsbohrung eine geneigte Fläche (51) aufweist, sodass die Durchgangsbohrung (5) vom Zustrom zum Abstrom der Flüssigkeitszuführung nach und nach enger wird.
Druckkopf (H1001) nach Anspruch 5, wobei die Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71) mit dem Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) an einem Endbereich der geneigten Fläche (51) in Verbindung steht.
Druckkopf (H1001) nach Anspruch 1, wobei eine Durchgangsbohrung, die den Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) bildet, auf dem Halteelement (2, H1200) angeordnet ist und die Innenwand der Durchgangsbohrung eine geneigte Fläche (65) aufweist, sodass die Durchgangsbohrung vom Zustrom zum Abstrom der Flüssigkeitszuführung nach und nach enger wird.
Druckkopf (H1001) nach Anspruch 7, wobei die Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71) mit dem Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) am Ende der geneigten Fläche (65) in Verbindung steht.
Druckkopf (H1001) nach Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) einen gebogenen Abschnitt an der Zuführungsseite der Flüssigkeitszuführung aufweist.
Druckkopf (H1001) nach Anspruch 1, wobei die Innenfläche der Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71) wasserabweisend behandelt ist.
Druckkopf (H1001) nach Anspruch 1, wobei die durch die Energieerzeugungselemente (13) erzeugte thermische Energie verwendet wird, um eine Blase in der Flüssigkeit zu erzeugen, sodass der Druck der Blase ein Ausstoßen der Flüssigkeit aus der Ausstoßöffnung (11) veranlasst.
Druckkopf (H1101) nach Anspruch 1, wobei die Blase mit der Außenluft in Verbindung kommt und die Flüssigkeit dann aus der Ausstoßöffnung (11) ausgestoßen wird.
Druckkopf nach Anspruch 1, wobei das Druckelementsubstrat (1, H1100) weiterhin eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen (11) und eine Vielzahl von Flüssigkeitsströmungskanälen, entsprechend der Vielzahl von Ausstoßöffnungen (11) auf weist, eine Durchgangsbohrung (5), die die Flüssigkeit aufnimmt, auf dem Substrat (1A) ausgebildet ist und ein Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) Flüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle (H1900) dem Druckelementsubstrat (1, H1100) zuführt.
Druckkopf nach Anspruch 13, wobei eine Vielzahl von Flüssigkeitsströmungskanälen als Gruppe auf dem Druckelementsubstrat (1, H1001) angeordnet ist und ein Verbindungsabschnitt (9a, 9b, 9c, 9d), der mit dem Flüssigkeitsströmungskanal (6, H1201) und der Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71), die ein größeres Volumen aufweist als der Verbindungsabschnitt, in Verbindung steht und ein Zwischenglied zwischen Gas und Flüssigkeit bildet, an dem einen und dem anderen Ende der Gruppe angeordnet ist.
Druckkopf nach Anspruch 14, wobei die Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71) mit dem Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) über den Verbindungsabschnitt (9a, 9b, 9c, 9d) in Verbindung steht, der eine Querschnittsfläche aufweist, die es gestattet, dass die Flüssigkeit einen Meniskus ausbildet.
Druckkopf nach Anspruch 13, wobei der Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) einen geneigten Abschnitt (65) aufweist und die Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71) an einer Stelle angeordnet ist, die geeignet ist, eine Komponente der Flüssigkeitsbewegung einer Richtung anders als die Richtung der Flüssigkeitszufuhr aufzunehmen, die durch den geneigten Abschnitt (65) des Flüssigkeitszuführungskanals (6, H1201) hervorgerufen wird.
Druckkopf nach Anspruch 14, wobei die Querschnittsfläche des Verbindungsabschnittes (9a, 9b, 9c, 9d) größer ist als jede der Vielzahl von Flüssigkeitsströmungskanälen.
Druckkopf nach Anspruch 13, wobei das die Ausstoßenergie erzeugende Element (13) eine Blase zum Ausstoß der Flüssigkeit erzeugt und die Flüssigkeit ausgestoßen wird, nachdem die Blase Verbindung mit der Umgebungsluft hatte.
Druckkopf nach Anspruch 13, wobei der Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) einen geneigten Abschnitt (65) aufweist, wobei die Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71), die Gas enthält, an einer Position angeordnet ist, an der sie in der Lage ist, eine Komponente der Flüssigkeitsbewegung aufzunehmen, die durch den geneigten Abschnitt (65) des Flüssigkeitszuführungskanals (6, H1201) hervorgerufen wird und sich von der Richtung der Flüssigkeitszufuhr unterscheidet.
Druckkopf nach Anspruch 13, wobei der Raum der Durchgangsbohrung (5) einen geneigten Abschnitt (51) aufweist, der Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) einen geneigten Abschnitt (65) aufweist und die Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71), die Gas enthält, nahe an einer Position angeordnet ist, wo die verlängerte Linie des geneigten Abschnittes (51) des Raumes der Durchgangsbohrung (5) die verlängerte Linie des geneigten Abschnittes (65) des Flüssigkeitszuführungskanals (6, H1201) schneidet.
Druckkopf nach Anspruch 13, wobei der Raum der Durchgangsbohrung (5) einen geneigten Abschnitt (51) aufweist, der Flüssigkeitszuführungskanal (6, H1201) einen geneigten Abschnitt (65) aufweist und die Gasrückhaltekammer (7a, 7b, 7c, 7d, 71), die Gas enthält, an einer Position angeordnet ist, an der die Fläche des geneigten Abschnittes (51) des Raumes der Durchgangsbohrung (5) und Fläche des geneigten Abschnittes (65) des Flüssigkeitszuführungskanals (6, H1201) einander gegenüberliegen.
Tintenstrahldruckvorrichtung, die einen Druckkopf (H1001) nach Anspruch 1 aufweist.