DE69418805T2

DE69418805T2 - Farbstrahlkopf und Farbstrahlaufzeichnungsgerät damit versehen

Info

Publication number: DE69418805T2
Application number: DE69418805T
Authority: DE
Inventors: Hideo Saikawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1994-09-05
Publication date: 2000-03-16
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: US20020012034A1; EP0645244B1; EP0645244A1; JP3168122B2; US6158855A; DE69418805D1; JPH07117239A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlkopf jeweils gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 zum Ausstoßen von Tinte, so daß Aufzeichnungen bewirkt werden, und auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das mit demselben versehen ist. Genauer gesagt, bezieht sich die Erfindung auf ein Tintenversorgungssystem in einem Tintenstrahlkopf.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät ist mit einem Aufzeichnungskopf (Tintenstrahlkopf) versehen, der eine Vielzahl von Ausstoßauslässen (Düsen) zum Ausstoßen der Tinte hat. Normale Aufzeichnungen sind nicht möglich, wenn der Ausstoßauslaß verstopft ist.
Ein falsches Ausstoßen wegen der Verstopfung an den Ausstoßdüsen tritt beispielsweise wegen feiner von einem Tintenversorgungssystem beim Auswechseln eines Tintenbehälters eingeführter Fremdstoffe, der zum Aufnehmen von Tinte poröses Material zum Zurückhalten der Tinte darin aufweist, wegen der von dem direkt an der Ausstoßseitenfläche des Tintenstrahlkopfes angebrachten Aufzeichnungsmaterial oder dergleichen erzeugten Fremdstoffe oder wegen der hohen Viskosität auf, die aus einer Verdunstung des Tintenlösungsmittels angrenzend an den Ausstoßauslaß resultiert, wenn das Aufzeichnungsgerät für eine lange Zeitdauer ungenutzt bleibt.
Aus diesem Grund ist es wünschenswert, Einrichtungen in einer Bahn von einem Tintenspeicher zu einem Ausstoßauslaß vorzusehen, so daß Fremdstoffe aus der Tinte entfernt werden. Ein allgemeines Verfahren dafür ist das Vorsehen eines Filters in der Tintenversorgungsbahn, um die Fremdstoffe zu entfernen.
Ein Wiederherstellvorgang ist ein weit verwendetes Verfahren als ein Verfahren zur Verhinderung der Verstopfung der Ausstoßauslässe wegen der äußeren Fremdstoffe, bei dem die Tinte durch den Tintenausstoßauslaß gesaugt wird, so daß die Fremdstoffe herausgesaugt werden.
Der Saugwiederherstellvorgang ist vorteilhaft, weil er sowohl feine Blasen in einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer oder dergleichen, mit der die Vielzahl von Ausstoßauslässen in Fluidverbindung stehen, als auch die Fremdstoffe angrenzend an den Ausstoßauslaß entfernen kann. Wenn die Blasen in der gemeinsamen Flüssigkeitskammer oder dergleichen existieren, wird der Ausstoßdruck unerwünscht verringert.
Bei Verwendung des Filters werden die Blasen bei der Tintenzufuhr in der Tintenversorgungsbahn von dem Tintenspeicher zu dem Aufzeichnungskopf mit der Tinte zu dem Filter bewegt, so daß sie auf dem Filter konzentriert werden. Wenn der Aufzeichnungskopf und eine Tintenpatrone abnehmbar zusammen montierbar sind, kann Luft beim Koppeln des Aufzeichnungskopfes und der Tintenpatrone eingeführt werden. Die Blasen können durch die in der Tinte gelöste Luft durch eine Umgebungsbedingungsänderung oder dergleichen erzeugt werden. Die auf dem Filter konzentrierten Blasen können Tintenströme durch den Filter versperren, oder sie verstopfen den Filter intermittierend, so daß die Tintenzufuhr unbeständig gemacht wird. Um dies zu vermeiden, wird die Saugwiederherstellvorrichtung zum Entfernen der vorstehend beschriebenen Verstopfung auch als der Mechanismus zum Entfernen der Blasen von dem Filter ausgenutzt.
Das Tintenstrahlgerät wird in vielen Gebieten angewendet und deshalb ist es wünschenswert, daß eine Tintenstrahleinheit, die den Tintenstrahlkopf oder eine Tintenpatrone als einen Tintenspeicher dafür aufweist, allein für die Geräte in den verschiedenen Gebieten verwendet werden kann. Deshalb ist eine Tintenstrahleinheit wünschenswert, wenn ungeachtet der Position oder Positur der Tintenstrahleinheit das hochqualitative Bild ohne den Einfluß der Blasen auf dem Filter gewährleistet werden kann.
In letzter Zeit werden Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungen bei dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gewünscht. Zur Vergrößerung der Geschwindigkeit ist der Betrag von Tintenzufuhr pro Einheit zu der Düse zu vergrößern.
In diesem Fall vergrößert sich bei gleicher Querschnittsfläche des Filters der Durchfluß durch den Filter, was zu einem vergrößertem Strömungswiderstand durch den Filter führt. Als ein Ergebnis hieraus kann die Tintenzufuhr nicht ausreichend sein, um den Ausstoßzyklus der Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungen zu erfüllen, und deshalb ist der Tintenausstoß nicht richtig, was zu einer verschlechterten Druckqualität führt.
Um bei Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungen in einem Tintenstrahlgerät mit kleiner Abmessung die Tintenzufuhr an die Düse zu gewährleisten, wird der Abschnitt mit dem Filter über den Innendurchmesser des Tintendurchlasses hinaus vergrößert, um einen Gebrauch einer größeren Filterfläche zu gestatten, und um deshalb die Zunahme des Tintendurchsatzes pro Flächeneinheit zu vermeiden, so daß die Zunahme des Strömungswiderstands vermieden wird.
Die Zunahme der wirksamen Filterfläche zum Gestatten der Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungen bedeutet jedoch, daß der Durchsatz pro Flächeneinheit verglichen mit dem in dem Tintendurchlaß zwecks Unterdrückung der Zunahme des Strömungswiderstands verringert ist. Deshalb ist zum Zeitpunkt des Blasenentfernens durch den Wiederherstellvorgang, selbst wenn es für die Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungen richtig ist, die Tintenströmung während des Wiederherstellbetriebs nicht ausreichend, um die Blasen durch den Filter hindurchtreten zu lassen, mit anderen Worten, die Druckdifferenz über dem Filter ist in nicht ausreichendem Maße auf den Filterabschnitt aufgebracht. Als ein Ergebnis hieraus wird es schwierig, die Blasen von dem Filter zu entfernen. Deshalb stauen sich die Luftblasen an dem Filter.
Außerdem fließen bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau die Blasen mit der Tinte in Richtung auf den Filter, und deshalb werden sie durch die Meniskuskraft an dem mittigen Abschnitt des Filters aufgehalten. Der Druck der durch den Tintendurchlaß fließenden Tinte ist während des Wiederherstellvorgangbetriebs viel höher als im Vergleich zu dem Aufzeichnungsbetrieb. Der auf die Blasen aufgebrachte Druck ist während des Wiederherstellvorgangbetriebs ebenfalls hoch und deshalb ist die Änderung der Blasenanordnung auf dem Filter groß und kompliziert.
Die wirksame Fläche des Filters verringert sich bei einer im wesentlichen großen Abmessung der Blasen, was während des Wiederherstellbetriebs zu dem vergrößerten Tintendurchsatz pro Flächeneinheit führt, und deshalb ist der auf die Blase aufgebrachte Druck vergrößert. Als ein Ergebnis hieraus ändert sich der auf die Blasen aufgebrachte Druck merklich und lokal.
Anschließend wird nur ein Teil der Blasen intermittierend einem Druck über einer Anspruchsschwelle eines Durchlasses durch den Filter ausgesetzt, was zu einer Bildung von feinen Blasen führt. Außerdem ändert sich die Position der Druckbeaufschlagung lokal, weil die Blase frei deformiert werden kann, wobei die feinen Blasen weiter erzeugt werden. Die Veränderungen der Blasen werden insbesondere bei einem Fließen der Tinte entlang der Schwerkraft, nämlich nach unten, durch den Auftrieb unterstützt, so daß die Erzeugung der feinen Blasen unterstützt wird.
Wenn die Tinte Tenside oder dergleichen zur Unterstützung der Blasenbildungen enthält, tritt ein Teil der sich an dem Filter stauenden Blasen während des Saugbetriebs ohne weiteres durch den Filter hindurch, was dazu führt, daß die feinen Blasen in der Flüssigkeitskammer des Aufzeichnungskopfes verbleiben. Derartige feine Blasen in der Flüssigkeitskammer sind von nachteiligem Einfluß auf den Tintenausstoß.
Die feinen Blasen können in der Regel durch den Saugwiederherstellbetrieb entfernt werden. Jedoch tritt, wie vorstehend beschrieben, ein Teil der Blasen durch den Filter hindurch, was zu einer Erzeugung von feinen Blasen führt, und deshalb ist das Entfernen der feinen Blasen aus der Flüssigkeitskammer schwierig. Es kann berücksichtigt werden, daß die Blasen auf dem Filter unter Verwendung einer Pumpe mit größerer Leistungsfähigkeit für die Saugwiederherstellung entfernt werden. Jedoch führt dies entgegen den jüngsten Anforderungen zur Sperrigkeit des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts.
Ein Tintenstrahlkopf zum Ausstoßen von Tinte, der alle Merkmale jeweils der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2 hat, ist aus der JP-A-62 257 857 bekannt. Der bekannte Tintenstrahlkopf dieser Gattung weist bereits einen Tintendurchlaß auf, durch den von einem Tintenbehälter Tinte zugeführt wird. Innerhalb des Tintendurchlasses ist eine einen Filter enthaltende Filterkammer angeordnet. Der Tintendurchlaß erstreckt sich in die Filterkammer, so daß eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung der Filterkammer ausgebildet werden. Der Filter ist innerhalb der Filterkammer angeordnet, so daß ein Spalt oder eine Lücke jeweils zwischen dem Filter und der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung ausgebildet wird. Die Filterkammer dient als ein Blasenauffänger, so daß Blasen von der Einlaßöffnung wegbewegt werden.
Weiterhin ist ein Tintenstrahlkopf aus der US-A-3 929 071 bekannt. Entsprechend dazu ist ein Spalt zwischen einem Filter und inneren Wänden einer als Blasenauffänger dienenden Filterkammer konstant. Sowohl die Filterkammerwände als auch der Filter sind vertikal angeordnet.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Tintenstrahlkopf jeweils gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 weiterzuentwickeln, so daß der Einfluß von an dem Filter gestauten Blasen minimiert ist.
Diese Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einem derartigen Tintenstrahlkopf ist Gegenstand von Anspruch 6.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät sind erfindungsgemäß vorgesehen, mit denen Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungen ohne Vergrößerung der Abmessung des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts in einer einfachen und preisgünstigen Weise möglich sind und bei denen der Einfluß der sich an dem Filter stauenden Blasen minimiert ist.
Weiterhin sind erfindungsgemäß ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät vorgesehen, bei denen die sich an dem Filter stauenden Blasen durch einen Wiederherstellvorgang, wie z. B. ein Saugen, nicht in feine Blasen umgebildet werden.
Außerdem sind erfindungsgemäß ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einer Vielzahl von Ausstoßposituren vorgesehen, mit denen der nachteilige Einfluß der sich an dem Filter stauenden Blasen unterdrückt wird, so daß ein stabilisiertes Ausstoßen gestattet wird.
Die blasenbewegende Einrichtung sieht erfindungsgemäß einen kleinsten Spalt zwischen dem Filter und einer inneren Wand der Kammer angrenzend an den Einlaß vor.
Eine innere Wandfläche der Kammer hat angrenzend an die Einlaßöffnung bevorzugt eine bessere Benetzbarkeit als ein Abschnitt abseits davon.
Alternativ ist die blasenbewegende Einrichtung erfindungsgemäß in der Form einer inneren Wandfläche der Kammer oder des zu einer horizontalen Ebene geneigten Filters.
Erfindungsgemäß bewegen sich die sich an dem Filter stauenden Blasen in Richtung auf die Randabschnitte in einer Kammer, wo der Filter vorgesehen ist, und deshalb kann die Versperrung gegen die Tintenströmung von dem Tintenbehälter verhindert werden.
Erfindungsgemäß kann der Einfluß der Veränderung des Tintenversorgungsdrucks wegen der Anordnung oder dergleichen des Tintendurchlasses minimiert werden.
Deshalb kann die Bildung der feinen Blasen an dem Filter verringert werden.
Deshalb ist bei Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungen ein Aufzeichnen eines hochqualitativen Bilds jederzeit ohne eine aus der Veränderung der Tintenzufuhrmenge resultierende Verringerung des Tintenzufuhrvermögens möglich.
Sowohl die Aufgabe als auch Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei einer Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlicher.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, auf das die Erfindung anwendbar ist.
Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Schlittens eines in Fig. 1 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts.
Fig. 3 zeigt perspektivische Ansichten eines Tintenstrahl kopfes, auf den die Erfindung anwendbar ist, wobei (a) eine perspektivische Ansicht ist, wie sie von einer Tinteneinlaßseite des Tintenstrahlkopfes aus gesehen wird, und (b) eine perspektivische Ansicht ist, wie sie von einer Düsenseite aus gesehen wird.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und veranschaulicht ein Tintenversorgungssystem von einer Innenseite des Tintenbehälters oder eines Tintenspeichers an ein Ende der Düsen des Tintenstrahlkopfes.
Fig. 5 zeigt vergrößerte Schnittansichten angrenzend an einen Filter des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei zahlreiche Konfigurationen eines Filterraums gezeigt sind.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht eines Tintenversorgungssystems von einer Innenseite eines Tintenbehälters an ein Ende der Düsen des Tintenstrahlkopfes bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei (a) den Fall zeigt, bei dem die Tintenausstoßrichtung im wesentlichen parallel zu der Richtung der Schwerkraft ist, und (b) den Fall zeigt, bei dem die Ausstoßrichtung im wesentlichen orthogonal zu der Richtung der Schwerkraft ist.
Fig. 7 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Filters eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts gemäß einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels.
Fig. 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Filters bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Beispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts gezeigt, auf das die Erfindung anwendbar ist. In Fig. 1 ist ein Schlitten durch Bezugszeichen 1 bezeichnet; ein Aufzeichnungskopf (Tintenstrahlkopf) durch 2; und eine Behälterführung durch 3. Der Tintenstrahlkopf und die Behälterführung 3 sind an einem Schlitten 1 montiert. Ein Behälter 10 für farbige Tinte und ein Behälter 11 für schwarze Tinte (Tintenspeicher) sind an der Behälterführung 3 montiert, um die Tinte an den Tintenstrahlkopf 2 zuzuführen.
Der Tintenbehälter ist an der Behälterführung 3 abnehmbar montierbar, wobei er in Übereinstimmung mit den jeweiligen Tintenverbräuchen unabhängig auswechselbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Tintenbehälter 10 für farbige Tinte ein Gehäuse, und darin Behälter für die Farben Zyan, Magenta, Gelb. Die Tintenkammern sind durch Zwischenwände getrennt, um die jeweiligen Tinten getrennt unterzubringen.
Durch das Bezugszeichen 4 ist eine Verstellschraubenspindel bezeichnet, die mit einem nicht gezeigten Schlittenmotor untereinander zusammenhängend ist; durch 5 ist eine Führungswelle bezeichnet. Durch die Verstellschraubenspindel 4 verschiebt sich der Schlitten 1 auf der Führungswelle 5, so daß der Aufzeichnungskopf über das Aufzeichnungsmaterial abtastet.
Während des Aufzeichnungsbetriebs wird die Tinte in der Richtung der Schwerkraft ausgestoßen, nämlich von dem Tintenstrahlkopf 2 nach unten. Die ausgestoßene Tinte wird durch das Aufzeichnungsblatt 6 aufgenommen, das gegenüberliegend zu den Tintenausstoßteilen des Tintenstrahlkopfes 2 angeordnet ist, so daß ein Bild ausgebildet wird. Der Tintenausstoß nach unten ist vom Gesichtspunkt der Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungen her bevorzugt, weil er nach dem Tintenausstoß die Tintenzufuhr an den Tintenstrahlkopf unterstützt. Das Aufzeichnungsblatt 6 wird im Zusammenhang mit dem Druckvorgang durch eine Vorschubwalze 7, eine Austragwalze 8 und eine Blattbegrenzungsplatte 9 ausgetragen.
Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Schlittens, bei der die Behälterführung 3 von dem Schlitten 1 entfernt worden ist. Der Behälter 10 für farbige Tinte und der Behälter 12 für schwarze Tinte sind von einer Rückseite montiert, die der Ausstoßseite des Tintenstrahlkopfes 2 entgegengesetzt ist.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlkopfes von Fig. 2. In Fig. 3(a) ist der Tintenstrahlkopf gezeigt, wie er von einer Tinteneinlaßseite zu dem Aufzeichnungskopf (Rohrseite) gesehen wird, nämlich wie von der Tintenbehältereinschubseite aus gesehen, und Fig. 3(b) ist eine perspektivische Ansicht, wie sie von der Ausstoßseite gesehen wird.
In Fig. 3(a) ist durch das Bezugszeichen 201 ein Silikonsubstrat bezeichnet, auf dem ein Heizelement oder dergleichen für den Tintenausstoß ausgebildet ist; und, durch 202 ist eine Druckkarte bezeichnet, die eine Antriebsschaltung für den Tintenstrahlkopf 2 umfaßt. Das Bezugszeichen 203 bezeichnet eine Aluminiumplatte, die das Silikonsubstrat 201 und die Druckkarte 202 stützt; 204, 205 und 206 bezeichnen Tintenzufuhrrohre zum Zuführen der Tinten der Farbe Gelb, Zyan und Magenta von dem Behälter 10 für farbige Tinte durch eine Einheit 208 an die Ausstoßteile der jeweiligen Farben.
In Fig. 3(b) sind durch 2Y, 2M, 2C und 2BK Gruppen von Düsen (Ausstoßauslässe) jeweils zum Ausstoßen von Tinten der Farbe Gelb, Zyan, Magenta und Schwarz bezeichnet. In dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf 2 sind die jeweiligen Farbdüsen auf den jeweiligen Linien angeordnet.
Durch Bezugszeichen 207 ist ein Tintenrohr zum Einführen der Tinte von dem Behälter 11 für schwarze Tinte bezeichnet. Es ist auf der anderen Seite der Aluminiumplatte 203 von dem Tintenrohr für die farbige Tinte angeordnet, wie es in Fig. 3(a) gezeigt ist.

Ausführungsbeispiel 1

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem ein Tintenstrahlkopf 2 und ein Behälter 10 für farbige Tinte verbunden sind. Ein in Fig. 4 gezeigtes Versorgungssystem für farbige Tinte weist einen Tintenbehälter zur Aufnahme der gelben Tinte, einen Tintendurchlaß für die Tinte und ein Tintenausstoßteil usw. auf. Entlang der Tintenversorgungsbahn sind die Querschnitte gezeigt. Für das andere Versorgungssystem für farbige Tinte (Schwarz, Magenta, Zyan) wird grundsätzlich der gleiche Aufbau verwendet.
In Fig. 4 hat das Silikonsubstrat 201 energieerzeugende Elemente (nicht gezeigt), wobei sich die Düsen 215 an den Enden der Tintendurchlässe befinden, die die energieerzeugenden Elemente enthalten. Die Tinte 12 wird durch die durch das energieerzeugende Element erzeugte Energie von der Düse 215 auf das Aufzeichnungsblatt 6 ausgestoßen. Danach wird die Tinte von dem Tintenbehälter an den Tintendurchlaß zugeführt.
In dem Behälter 10 für farbige Tinte gibt es ein tintenabsorbierendes Material 301Y zum Zurückhalten der Tinte, wobei das absorbierende Material aus porösem Material oder dergleichen besteht. Durch die Kapillarkraft, die durch die in den Poren des tintenabsorbierenden Materials 301Y ausgebildeten Tintenmenisken gewährleistet wird, wird der Druck der Tinte in der Düse 215 bei einem statischen Unterdruck gehalten.
Der Unterdruck ist ein Staudruck gegen die Tintenzufuhr an das Ausstoßteil des tintenausstoßenden Kopfes. Das bedeutet einen statischen Druck, der an dem Ausstoßteil geringer als der Umgebungsdruck ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt er an dem Ausstoßteil ungefähr -50 Pa relativ zum Umgebungsdruck. Nachfolgend wird dies als "Unterdruckzustand" bezeichnet.
Die Tinte wird in dem tintenabsorbierenden Material 301 zurückgehalten. Ein Dichtungselement 303 eines elastischen Materials ist in der Form eines Gummistöpsels.
Wenn der Tintenbehälter an dem Tintenstrahlkopf montiert wird, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, wird das Dichtungselement 303 an der unteren Seite des Tintenbehälters 10 bei und von der Versorgungseinheit 208 durch ein Rohr 204 durchdrungen, mit dem die Tinte von dem tintenabsorbierenden Material in dem Tintenbehälter an den Tintenstrahlkopf zugeführt werden kann.
Weil das Dichtungselement 303 verwendet wird, kann die Abdichtung aufrechterhalten werden, wenn das Rohr 204 der Versorgungseinheit 208 durchsticht, so daß der elektrische Kontakt oder dergleichen nicht verunreinigt wird.
Die Versorgungseinheit 208 ist mit einem Tintenversorgungsdurchlaß 210 für eine Fluidverbindung mit der Düse 215 und dem mit dem Dichtungselement 303 des Behälters 10 für farbige Tinte gekoppelten Rohr 204 vorgesehen.
In dem Tintenversorgungsdurchlaß 210 ist eine Filterkammer (Filterraum) 211 vorgesehen, die darin einen Edelstahlfilter 213 als eine Düsenverstopfungsverhinderungseinrichtung hat, indem in der Tinte befindliche Fremdstoffe abgefangen werden.
Der Filterraum 211 hat eine Querschnittsfläche, die größer ist als der Tintenversorgungsdurchlaß 210. Deshalb ist der Durchsatz pro Flächeneinheit durch den Filter kleiner gemacht als der Durchsatz pro Flächeneinheit in dem Tintenversorgungsdurchlaß, so daß ein nachteiliger Einfluß des durch den Filter bedingten Druckabfalls auf die Tintenversorgungsfunktion verhindert wird, selbst wenn der Tintendurchsatz wegen der Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungen vergrößert ist.
Der Filter 213 ist in dem Filterraum 211 angeordnet, die Tintenstromlinie kreuzend, wobei er im wesentlichen den Filterraum 211 in zwei gleiche Teile unterteilt.
Für eine einfache Erklärung wird angenommen, daß der Tintenversorgungsdurchlaß 210 für eine Fluidverbindung zwischen dem Tintenrohr 204 und dem Filterraum 210 durch einen Tintendurchlaß 210a, und für eine Fluidverbindung zwischen dem Filterraum 210 und der Düse 215 durch einen Tintendurchlaß 210b gebildet ist.
Bei diesem wie vorstehend beschriebenen Aufbau treten die Blasen, die beim Behälteraustausch zwischen den Tintenbehälter 10 und dem Rohr 204 hindurch eingeführt werden, oder die Blasen, die von den gelösten Gasen resultieren, in den Tintenversorgungsdurchlaß 210a ein, wobei die Blasen in Übereinstimmung mit der Tintenzufuhr an den Tintenstrahlkopf auf dem Filter konzentriert werden können.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Saugwiederherstellmechanismus zum Entfernen der Verstopfung verwendet, so daß die auf dem Filter konzentrierten Blasen entfernt werden, wobei die Saugleistung 60 kPa des Höchstsaugdrucks und 300 mm³ der Saugmenge (Gesamtmenge von Tinten der Farbe Gelb, Magenta, Zyan und Schwarz) beträgt.
Der Filter 213 hat eine Maschenweite von 8 um der wirksamen Übertragungsgröße und 44 mm² der Querschnittsfläche. Der Druckabfall zwischen dem Filter 213 zu der Düse beträgt ungefähr 75%, wobei die Druckdifferenz über dem Filter 213 ungefähr 15 kPa beträgt.
Wenn diese Maschenweite des Filters 213 verwendet wird, beträgt der Minimalschwellendruck zur Weiterleitung der Blasen ungefähr 18 kPa. Deshalb treten während des normalen Wiederherstellbetriebs die Blasen nicht durch den Filter hindurch. Den Blasen wird ein Hindurchtreten durch den Filter nur gestattet, wenn der Filter 213 durch die Ablagerung von Blasen verschlossen wird, was dazu führt, daß sich die wirksame Fläche derart verkleinert und sich der Tintendurchsatz pro Flächeneinheit derart vergrößert, daß die Druckdifferenz 18 kPa überschreitet. Unter der Annahme, daß es keine Druckveränderung des Tintenversorgungsdurchlasses gibt, wird der Druck von 18 kPa erreicht, wenn die Blasen 1/6 der wirksamen Filterfläche bedecken. Deshalb tritt bei diesem Ausführungsbeispiel die Bildung von feinen Blasen bei dem Wiederherstellbetrieb am meisten auf, wenn die Blasen mehr als 1/6 des Filters bedecken. Die Beschreibung wird wie für den ausführlichen Aufbau des Filters zur Unterdrückung einer den feinen Blasen zuzuschreibenden Unbeständigkeit des Tintenzufuhrvermögens gemacht.
Weil die Tinte eine beträchtliche Viskosität hat, ist der Druck, der auf die sich an dem Filter stauenden Blasen aufgebracht wird (Druckdifferenz über dem Filter), auf einer den Einlaßanschluß und den Auslaßanschluß verbindenden Linie am höchsten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Aufbau derart, daß die Blasen von der Linie entfernt werden.
Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Filterraums 211 bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4. Wie vorstehend beschrieben, führt der Tintenversorgungsdurchlaß 210a die Tinte von dem Tintenbehälter durch den Einlaßanschluß 216 in den Filterraum ein. Die Tinte wird durch den Filter 213 gefiltert und fließt in den Tintendurchlaß 210b, der durch den Auslaßanschluß 217 in Fluidverbindung mit der Düse steht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Filterraum derart angeordnet, daß der Tintenstrom in Richtung zu der Schwerkraft ist.
Wie in Fig. 5(a) gezeigt, ist an einer Innenwand 212 mit dem Einlaßanschluß 216 eine Aussparung 219 ausgebildet, die sich in der Seite des Tintenbehälters 10 des Filterraums 211 befindet. Die Aussparung ist an einer Position ausgebildet, die von dem Einlaßanschluß des Filterraums am meisten entfernt ist. Deshalb ist der Abstand zwischen der Innenwandfläche und dem Filter 213 durch die Aussparung vergrößert.
In Fig. 5(a) ist die Aussparung an einem Teil des Randbereichs ausgebildet. Die Aussparung 219 kann derart ausgebildet sein, daß sie den gesamten Randbereich bedeckt, wie es in Fig. 5(b) gezeigt ist.
Selbst wenn die Blasen beim Tintenbehälteraustausch in den Tintenversorgungseinlaß eintreten, was dazu führt, daß sich die Tinte in Übereinstimmung mit der Zufuhr der Tinte an die Düse in der Umgebung der Einlaßöffnung des Filterraums staut, bewegen sich bei den Aufbaugestalten von Fig. 5(a) und (b) die Blasen in Richtung auf eine Position, wo der Abstand zwischen dem Filter 213 und dem Filterraum wegen des Auftriebs und der Oberflächenspannung groß ist, die dazu führt, die Blasen in eine leicht kugelförmige Form umzubilden.
Durch das Vorsehen der Aussparung 219 in dem Randbereich stauen sich deshalb die Blasen mit Stabilität abseits der Öffnung. In diesem Fall ist der Tintenstrom für die Tintenzufuhr während des Wiederherstellbetriebs gegen die Blasen in der die Richtung des Auftriebs kreuzenden Richtung, entgegengesetzt zu dem Fall, daß sich die Blasen auf der den Einlaßanschluß und den Auslaßanschluß verbindenden Linie befinden.
Aus diesen Gründen tritt die Deformation der Blasen wie in dem Fall, bei dem die Blasen in dem mittigen Gebiet des Filters existieren, nicht auf, jedoch tritt zumindest ein Teil der zwischen dem Filter 213 und der inneren Wandfläche mit dem Einlaßanschluß existierenden Blasen durch den Filter 213 ohne eine Bildung von feinen Blasen hindurch. Zusätzlich werden die in dem Filterraum 211 verbleibenden Blasen in dem Randbereich angeordnet, und deshalb wird der Tintenstrom während des Normalaufzeichnungsbetriebs nicht behindert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel dient der Aufbau der Aussparung in dem Randbereich in der Innenwandfläche mit dem Einlaßanschluß als blasenbewegende Einrichtung zum Einführen der Blasen in den Randbereich.
Fig. 5(c) ist eine Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels, wobei die Innenwandfläche 222 mit dem Einlaßanschluß 216 derart geneigt ist, daß der Platz von dem Filter 213 gegen den Randbereich zunimmt. Der Abstand von dem Filter ist an der Position maximal, die am weitesten von dem Einlaßanschluß entfernt ist. Anders ausgedrückt, erstreckt sich die innere Wandfläche geneigt zu einer horizontalen Richtung, die senkrecht zu der Richtung der Schwerkraft ist, so daß die Umgebung des Einlaßanschlusses auf der Grundlage der Richtung der Schwerkraft die niedrigste ist. Bei dieser Abwandlung sind die angrenzend an die Öffnung konzentrierten Blasen leichter bewegbar als bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel.
Wie es in den Fig. 5(a), (b) und (c) gezeigt ist, können die sich an dem mittigen Abschnitt des Filters stauenden Blasen durch eine Erweiterung der Lücke zwischen dem Filter 213 und der inneren Wand in dem Randbereich von der Lücke zwischen dem Einlaßanschluß und dem Filter 213 an die Position bewegt werden, wo die Wirkung des durch die Tintenströmung während des Aufzeichnungsbetriebs oder des Saugwiederherstellbetriebs erzeugten Drucks nicht so stark ist, und deshalb werden die lokale Zunahme des auf die Blasen wirkenden Drucks und die Veränderungen der wirkenden Positionen wegen der Kooperation mit dem Auftrieb der Blasen wie bei dem mittigen Abschnitt des Filters verringert, so daß die Erzeugung der feinen Blasen verhindert werden kann.
Selbst wenn die Blasen während des Aufzeichnungsbetriebs oder dergleichen konzentriert werden, wachsen die Blasen in dem Randbereich an, und deshalb kann vermieden werden, daß die Blasen den Einlaßanschluß 216 des Filterraums verstopfen oder daß sich die Tintenzufuhr an die Düse ändert, bevor die Blasen während des Saugwiederherstellvorgangs durch den Druck durch den Filter hindurchtreten können.
Selbst wenn die Richtung des Tintenausstosses nicht vertikal (koaxial mit der Richtung der Schwerkraft) ist, insbesondere wenn sie in der horizontalen Richtung ist, die die Richtung der Schwerkraft kreuzt, kann die Bewegung der Blasen unterstützt werden, die den Meniskus an dem Filter ausbilden.
Wie es in den Fig. 5 (b) und (c) gezeigt ist, kann sich die Blase durch Minimierung der Lücke zwischen dem Einlaßanschluß und dem Filter ohne Einschränkung der Bewegungsrichtung bewegen, so daß die Tintenstrahlkopfmontageposition mit größerer Gestaltungsfreiheit bestimmt werden kann, was den Gebrauch eines gemeinsamen Tintenstrahlkopfes für zahlreiche Tintenstrahlaufzeichnungsgeräte gestatten kann.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiels des Filters. In dieser Figur sind die gleichen Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel für die Elemente mit den entsprechenden Funktionen zugewiesen, wobei die ausführlichen Beschreibungen davon zur Vereinfachung ausgelassen sind. Fig. 6(a) ist eine Schnittansicht, wenn die Tintenausstoßrichtung des Tintenstrahlkopfes koaxial zur Richtung der Schwerkraft ist, und Fig. 6(b) ist eine Schnittansicht, wenn die Tintenausstoßrichtung die Richtung der Schwerkraft horizontal kreuzt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 6(a) gezeigt ist, sind sowohl der Filter 213 als auch die innere Wand 212 an der Seite des Tintenbehälters 10 des Filterraums 211 ungefähr um 40º zur horizontalen Ebene geneigt.
Sowohl der Filter als auch die Wand führen deshalb die Blasen zusätzlich zu der Tendenz der Aufwärtsbewegung wegen des Auftriebs der Blasen 251 wie bei dem anderen Ausführungsbeispiel. Selbst wenn die Blasen Menisken an dem Filter ausbilden, kann der Abschnitt, wo die Blasen auf dem Filter abgelagert sind, verglichen mit dem Fall, daß sich der Filter horizontal erstreckt, ohne weiteres verändert werden, und deshalb ist die Aufwärtsbewegung der Blasen an dem Filter einfacher gemacht, was dazu führt, daß die Blasen in dem Randgebiet des Filterraums stabilisiert werden.
Die blasenbewegende Funktion wird ungeachtet von der Positur oder Neigung gewährleistet, weil der Filter in dem Filterraum einen Winkel zur horizontalen Richtung hat, selbst wenn die Tintenstrahleinheit um 90º gedreht ist, so daß die Tinte in der horizontalen Richtung ausgestoßen wird, wie es in Fig. 6(b) gezeigt ist.
Der Winkel des Filters in dem Filterraum zur horizontalen Ebene beträgt bevorzugt 30º-60º, so daß eine Bewegung der Blasen gestattet wird, jedoch beträgt der Winkel in Anbetracht des Strömungswiderstands und der durch eine Vielzahl von Neigungen bedingten Auswirkungen weiter bevorzugt 40º-50º. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel ungefähr 40º.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Blasen unterstützt, sich von dem Tintenstrom entlang der den Einlaßanschluß und den Auslaßanschluß des Filterraums verbindenden Linie wegzubewegen, so daß die Hauptkomponente des Tintendrucks, der auf die Blasen wirken kann, im wesentlichen in Richtung des Filters ist, und deshalb werden die Blasen nicht derartigen Kräften unterworfen, die wirkungsvoll sind, um die Blasen zu den Filtern zu drängen, wobei sich somit die Anordnungen der Blasen wie in dem Fall merklich verändern, bei dem sich die Blasen an dem mittigen Abschnitt des Filters befinden.
Deshalb ist die aus der Druckdifferenz über dem Filter resultierende Kraft, die auf die sich an dem Filter stauenden Blasen wirkt, im wesentlichen einheitlich, und deshalb können die Blasen ohne Bildung von feinen Blasen durch den Filter hindurchtreten. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere geeignet, wenn die Richtung des Auftriebs der Blasen entgegengesetzt zu der Haupttintenversorgungsrichtung in dem Filterabschnitt ist.
In ähnlicher Weise zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen wird der Tintenstrom während des Saugvorgangbetriebs beim Behälteraustausch oder dergleichen und dem Aufzeichnungsbetrieb nicht durch den Filter behindert.
Der Einlaßanschluß, der als der Verbindungsabschnitt mit dem Filterraum 211 in dem sich zwischen dem Tintenbehälter 10 und dem Filterraum 211 erstreckenden Tintendurchlaß dient, befindet sich bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen bei dem mittigen Abschnitt des Filterraums 211. Dies wird gemacht, um die Wirkungen mit einer Vielzahl von Neigungen einschließlich der in Fig. 6(a) und (b) gezeigten Neigungen zu gewährleisten.
Wenn während des Gebrauchs die Neigung eingeschränkt ist, kann eine Öffnung außerhalb des mittigen Bereichs des Filterraums ausgebildet werden, die in Fluidverbindung mit dem Tintenversorgungsdurchlaß steht. Ein Beispiel davon ist in Fig. 7 gezeigt. In Fig. 7 sind die Positionen der Öffnung 216 und 217 auf der Grundlage der Richtung der Schwerkraft niedriger. Bei diesem Aufbau ist bei einer Bewegung der Blasen in dem Filterraum zu dem Randbereich der Abstand von der Öffnung verglichen mit dem vorangehenden Ausführungsbeispiel größer, und deshalb ist die Veränderung der Tintenzufuhrmenge bei dem Wiederherstellvorgang geringer. Wenn der Aufbau von Fig. 7 verwendet wird, wird die blasenbewegende Funktion in dem Fall der in Fig. 6(a) und (b) gezeigten Positionen wirkungsvoll gewährleistet.

Ausführungsbeispiel 3

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist eine Benetzbarkeit der inneren Wandfläche des Filterraums verändert, um den auf die Luftblasen aufgebrachten Druck zu stabilisieren, indem die Blasen 251 von dem Einlaßanschluß in dem Filterraum wegbewegt werden. Fig. 8 ist eine Schnittansicht des Filterraums 211 bei dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät. Hier ist die Benetzbarkeit der Innenwandfläche 221 höher als die an der inneren Wandfläche 220. Um die Benetzbarkeit zu verändern, wird ein wasserabstoßendes Material auf die innere Wandfläche 220 aufgebracht, wodurch der fortschreitende Kontaktwinkel von 50º auf ungefähr 80º geändert wird. Der Kontaktwinkel beträgt bevorzugt nicht weniger als 90º. Die innere Wandfläche 221 kann einer hydrophilen Behandlung, wie z. B. einer Glimmentladungsbehandlung oder einer Plasmaveraschungsbehandlung oder dergleichen, unterzogen werden. Wenn die Blasen an dem Filter auf ein bestimmtes Maß vergrößert werden, neigt die Tinte dazu, sich von der inneren Wandfläche 220 zu der Wandfläche 221 zu bewegen, die eine höhere Benetzbarkeit entlang der inneren Wand mit dem Einlaßanschluß 216 hat, der in Fluidverbindung mit der Seite des Tintenbehälters 10 des Filterraums 211 steht, und deshalb bewegen sich die Blasen 251 entlang der inneren Wand 220.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine blasenbewegende Einrichtung in der Form der verschiedenen Oberflächenbehandlung der inneren Wandfläche. Der Einfluß der Schlittenabtastbewegung während des Aufzeichnungsbetriebs ist nur bei der Oberflächenbehandlung von Bedeutung, obwohl es möglich ist, die Tinte zu dem Randbereich zu bewegen. Deshalb wird es bevorzugt, dieses Ausführungsbeispiel mit einem oder mehreren der vorangehenden Ausführungsbeispiele zu kombinieren, so daß die Bewegung der Blasen unterstützt wird.
Wenn die Benetzbarkeit angrenzend an die Einlaßöffnung durch die Kombination mit der Oberflächenbehandlung verbessert ist, sind die Bewegungen der Blasen von dem Einlaßanschluß des Filterraums irreversibel.
Die Erfindung ist insbesondere bei einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf und einem Aufzeichnungsgerät geeignet verwendbar, wobei thermische Energie durch einen elektrothermischen Wandler, einen Laserstrahl oder dergleichen verwendet wird, um eine Zustandsänderung der Tinte zum Ausstoßen oder Auslassen der Tinte zu verursachen. Dies ist darin begründet, daß die hohe Dichte der Bildelemente und die hohe Auflösung der Aufzeichnung möglich sind.
Die Erfindung ist auf ein Tintenstrahlgerät anwendbar, das piezoelektrische Elemente zum Ausstoßen der Tinte ohne Verwendung der elektrothermischen Wandler verwendet.
Wie aus dem Vorangehenden verstanden werden wird, wird erfindungsgemäß die Tintenzufuhr nicht behindert, sondern stabilisiert, selbst wenn sich die Blasen in dem Filterraum befinden, und außerdem kann der Saugwiederherstellvorgang ohne Erzeugung von feinen Blasen ausgeführt werden.
Zusätzlich kann das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät vorgesehen werden, das die vorstehenden vorteilhaften Wirkungen ungeachtet der Montagepositur oder Neigung des Tintenstrahlkopfes nutzt. Entsprechend kann der Tintenstrahlkopf derart ausgestaltet sein, daß er für verschiedene Tintenstrahlaufzeichnungsgeräte für verschiedene Verwendungen verwendet werden kann. Deshalb können die Kosten verringert werden.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die hierin offenbarten Aufbaugestalten beschrieben worden ist, ist sie nicht auf die ausgeführten Einzelheiten eingeschränkt, wobei diese Anwendung beabsichtigt, derartige Abwandlungen oder Änderungen abzudecken, die innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche vorkommen können.

Claims

1. Tintenstrahlkopf zum Ausstoßen von Tinte, mit

einem Tintendurchlaß (210) zum Zuführen von Tinte von einem Tintenbehälter (10) zur Aufnahme von Tinte;

einer Filterkammer (211) in dem Tintendurchlaß (210), wobei die Filterkammer (211) darin einen Filter (213) enthält, wobei

die Filterkammer (211) eine Querschnittsfläche hat, die größer als die des Tintendurchlasses (210) ist, und zum Zuführen der Tinte von dem Tintenbehälter (210) an die Filterkammer (211) mit einer Einlaßöffnung (216), die in Fluidverbindung mit einem Einlaßteil (210a) des Tintendurchlasses (210) steht, und zum Zuführen der Tinte aus der Filterkammer (211) heraus mit einer Auslaßöffnung (217) versehen ist, die in Fluidverbindung mit einem Auslaßteil (210b) des Tintendurchlasses (210) steht; wobei

die Einlaßöffnung (216) und die Auslaßöffnung (217) dem Filter (213) mit einem Spalt gegenüberliegen und wobei die Filterkammer (211) mit einer blasenbewegenden Einrichtung zum Wegbewegen von Blasen von der Einlaßöffnung (216) versehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die blasenbewegende Einrichtung einen kleinsten Spalt zwischen dem Filter (213) und einer inneren Wand (212) der Filterkammer (211) angrenzend an die Einlaßöffnung (216) ausbildet.

2. Tintenstrahlkopf zum Ausstoßen von Tinte, mit

dadurch gekennzeichnet, daß

die blasenbewegende Einrichtung die Form einer inneren Wandfläche (212; 222) der Filterkammer (211) oder die Form des Filters (213) hat, wobei sie in jedem Fall zur horizontalen Ebene geneigt ist.

3. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Aussparung (219) in der inneren Wandfläche der Filterkammer (211) abseits von der Einlaßöffnung (216).

4. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wandfläche (212; 220; 222) der Filterkammer (211) eine bessere Benetzbarkeit angrenzend an die Einlaßöffnung (216) als ein Abschnitt abseits davon hat.

5. Tintenstrahlkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenstrahl ein elektrothermisches Wandlerelement zum Ausstoßen der Tinte aufweist.

6. Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, mit einem Tintenstrahlkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Ausstoßen von Tinte.