DE3347174A1

DE3347174A1 - Fluessigkeitsstrahl-aufzeichnungsgeraet

Info

Publication number: DE3347174A1
Application number: DE19833347174
Authority: DE
Inventors: Seiichi Machida Tokio/Tokyo Aoki; Masami Machida Tokio/Tokyo Ikeda; Tadayoshi Hiratsuka Kanagawa Inamoto; Akio Zama Kanagawa Saito; Katsuyuki Sagamihara Kanagawa Yokoi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1984-06-28
Also published as: GB2134040B; US4568953A; JPH0452220B2; JPS59123672A; GB8333971D0; HK39391A; GB2134040A; DE3347174C2

Description

Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsgerät, das im folgenden als Tintenstrahlschreiber bezeichnet wird, und insbesondere auf ein solches Gerät, bei dem die Stabilität und Beständigkeit des Flüssigkeitsausstoßes immer aufrechterhalten werden können.

Die anschlaglosen Schreib- oder Aufzeichnungsverfahren haben starke Beachtung gefunden, weil das beim Aufzeichnungsvorgang entwickelte Geräusch vernachlässigbar klein, d.h. unwesentlich, ist. Unter diesen Verfahren bieten die Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren die Möglichkeit für eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit und für eine Aufzeichnung ohne das Erfordernis für einen besonderen Vorgang, wie ein Fixieren auf glattem Papier, weshalb sie eine hohe Leistungsfähigkeit zeigen. Es wurden verschiedene Systeme mit solchen Verfahren vorgeschlagen und dafür geeignete Geräte konstruiert. Einige

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davon sind verbessert sowie kommerziell verwertet worden, andere befinden sich noch in der Entwicklung, um praktisch angewendet zu werden.

Einige dieser Verfahren, und zwar beispielsweise die in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 51 837/1979 und die in der DE-OS 28 43 064 beschriebenen Verfahren weisen ein herausragendes Merkmal auf, das sie von anderen Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren unterscheidet, indem nämlich Wärmeenergie erzeugt wird, die auf die flüssige Tinte als Kraft einwirkt, um fliegende Flüssigkeitströpfchen hervorzurufen.

Bei den in den genannten Veröffentlichungen,offenbarten Aufzeichnungsverfahren wird in der der Wirkung der thermischen Energie ausgesetzten Flüssigkeit eine Zustandsänderung bewirkt, mit der eine schroffe Volumenvergrößerung einschließlich einer Erzeugung von Blasen verbunden ist, und auf Grund des auf dieser Zustandsänderung beruhenden Krafteinflusses werden Flüssigkeitströpfchen von der Austrittsöffnung an der Stirnseite des Aufzeichnungs- oder Schreibkopfes, der der wesentliche Teil des Aufzeichnungsgeräts ist, ausgestoßen,, die zu einem Aufzeichnungsmedium hin fliegen, an diesem haften und damit das Aufzeichnen bewerkstelligen.

Insbesondere das in der DE-OS 28 43 064 beschriebene Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren kann nicht nur sehr wirksam auf eine Aufzeichnung mit Tröpfchen nach Bedarf angewendet werden, sondern der Schreibkopfteil bietet auch die Möglichkeit für eine vorteilhafte und leichte Verwirklichung eines hochdichten Mehrfach-Düsenöffnungsaufbaus der VoI1-Linienausführung, womit dieses Verfahren den Vorteil bietet, daß Abbildungen mit hoher Auflösung und hoher Qualität bei hoher Geschwindigkeit erhalten werden können.

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Das oben erwähnte Tintenstrahl-Schreibverfahren weist somit verschiedene Vorteile auf, jedoch ist, um eine Aufzeichnung von hoher Auflösung sowie mit hoher Qualität zu erreichen und um die nutzbare Lebensdauer des Geräts zu steigern, ein gewisses Wartungsverfahren oder -system ein unabdingbares Element. Das heißt mit anderen Worten, daß eine Einrichtung zur Ausschaltung einer Verstopfung, die aus dem Stehenbleiben von Blasen am Tintenstrahlkopf, dem Anhaften von Tinte am Düsenteil auf Grund einer Verdampfung der Tinte an den Austrittsöffnungen oder dem Eindringen von Staub resultieren kann, unerläßlich ist. Auch tritt bei dem erwähnten Tintenstrahlschreiber eine thermische Wirkung, die den gasförmigen Zustand der Tinte hervorruft, auf, weshalb beispielsweise bei fortlaufender Aufzeichnung über eine sehr lange Zeitspanne unlösliche Ablagerungen an der thermisch wirksamen Fläche gebildet werden können, die die Austrittsöffnungen u.dgl. verstopfen, weshalb Einrichtungen zur Ausschaltung oder Beseitigung dieser Ablagerungen unentbehrlich sind.

Ein solches Wartungssystem ist zur erheblichen Steigerung der Betriebsdauer auch für Tintenstrahlschreiber, die andere Verfahren anwenden als die Erzeugung von thermischer Energie, um damit Flüssigkeitströpfchen auszustoßen oder auszuschleudern, unerläßlich.

Zur Lösung dieser Probleme sind ein erstes Vorgehen, wonach die Austrittsöffnungen abgedeckt und Hindernisse sowie Tinte im Tintenzuführweg durch eine Saugvorrichtung abgesaugt werden, und ein zweites Vorgehen, wonach unter Verwendung von Tinte und einem Tintenlösungsmittel die Viskosität eingeregelt wird, bekannt. Jedoch leidet jede dieser Vorgehensweisen an einem Problem, daß nämlich das Gerät einen erheblich komplizierten Aufbau erhält. So müssen beispielsweise bei dem ersten System die Genauigkeit der Lage der Austrittsöffnungen und der Lage der im Abdeckmechanismus angeordneten

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Saugöffnungen genau gewährleistet werden, d.h., es ergeben sich Schwierigkeiten für die Genauigkeit bei der Montagearbeit u. dgl. des Geräts. Bei dem zweiten System müssen ein Tintenbehälter, eine Pumpe sowie eine Ventilanordnung getrennt voneinander in bestimmter Weise vorgesehen werden, was zu einem noch komplizierteren Aufbau führt. Beiden Systemen ist ein Problem gemeinsam, daß nämlich bei Wiederaufnahme des Ausschleuderzustandes Tinte und Hindernisse aus den Austrittsöffnungen zum Ausstoßen der Tinte abgeführt werden, was darauf beruht, daß beispielsweise dann, wenn Hindernisse (z.B. Staub, Ablagerungen usw.) vorhanden sind, die größer sind als die Austrittsöffnungen, diese Hindernisse durch keinerlei Mittel zu beseitigen sind.

Es ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, die oben angegebenen Probleme zu lösen und einen Tintenstrahlschreiber zu schaffen, der einen einfachen Aufbau hat, mit geringen Kosten zu fertigen ist und mit dem Bestreben zu Austrittsöffnungen mit höherer Dichte oder Gedrängtheit in Einklang zu bringen ist.

Ferner ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung eines Tintenstrahlschreibgeräts, das mit Flüssigkeitsströmungswegen, die mit einem Zuführweg zur Einleitung von Flüssigkeit und mit einem Abführweg zum Abführen der Flüssigkeit in Verbindung stehen, versehen ist, das in den mittleren Teilen dieser mit Austrittsöffnungen zum Ausfördern der Flüssigkeit sowie zur Bildung von fliegenden Flüssigkeitströpfchen ausgestattet ist, das ein Flüssigkeitsausstoßenergie-Erzeugungselement zur Bildung der Flüssigkeitströpfchen aufweist und bei dem die Flüssigkeit aus dem Abführweg zwangsläufig sowie kräftig ausgefördert wird.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, das in der einzigen Figur eine perspektivische Darstellung dieser Ausführungsform zeigt.

Eine Schließplatte 101 dient dem Verschließen der Austrittsöffnungen 107, die in einer Düsenplatte 102 ausgebildet sind. Eine Grundplatte 103 ist mit Tintenströmungswegen 104, Tintenzuführwegen 105 sowie Tropfenausstoßelementen 106 versehen. Ein Rohr 108 dient der Zufuhr von Tinte^xzu den Tintenzuführwegen 105, über ein Rohr 109 wird Tinte aus den Tintenströmungswegen 104 abgeführt. Aus den Austrittsöffnungen 107 werden die Tintentröpfchen 110 ausgestoßen.

Das Rohr 108 dient der Zufuhr von Tinte von einem nicht gezeigten Behälter, das Rohr 109 ist an eine nicht gezeigte Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks angeschlossen. Die Düsenplatte 102 ist im Beispiel getrennt von der Grundplatte 103 nur zu Darstellungszwecken gezeigt, tatsächlich ist sie selbstverständlich an der Grundplatte 103 befestigt.

Als die Flüssigkeitstropfen-Ausstoßvorrichtung, die ein Flüssigkeitsausstoßenergie-Erzeugungselement ist, können verschiedene Vorrichtungen, wie ein elektrothermischer Wandler (z.B. ein Heizgerät) oder ein elektromechanischer Wandler (z.B. ein Piezo-Schwingelement) in Betracht kommen, jedoch wird die vorliegende Ausführungsform insbesondere mit Bezug auf den Fall beschrieben, da das Tropfenausstoßelement 106 ein elektrothermischer Wandler ist.

Es wird nun auf das Wartungssystem gemäß der Ausführungsform eingegangen.

Wenn beispielsweise bei dem Vorgang, bei dem die Flüssigkeit der Wirkung der von den Tropfenausstoßelementen 106 ausgehenden thermischen Energie ausgesetzt sowie in der Nähe der Tintenzuführwege 105 oder Austrittsöffnungen 107 zu Blasen wird und wobei diese Blasen, nachdem Flüssigkeitströpfchen ausgestoßen worden sind, verschwinden, so kann dieses Verschwinden der Blasen manchmal aus dem einen oder anderen Grund unvollständig sein. Wenn Blasen bestehenbleiben, dann werden diese

der Wirkung der thermischen Energie von den Tropfenausstoßelementen 106 ausgesetzt und den von der nächsten Blasenerzeugung zum Ausstoßen hervorgerufenen Druck aufsaugen oder absorbieren, womit der Ausstoßdruck nicht ansteigen und ein Ausstoßen unmöglich werden wird. In einem solchen Fall können die Austrittsöffnungen 107 zuerst durch die Schließ platte 101 abgeschlossen werden, woraufhin die Tinte in den Tintenzuführwegen 105 und in der Nachbarschaft der Austrittsöffnungen 107 abgesaugt und zusammen mit den erwähnten verbliebenen Blasen durch eine nicht gezeigte Unterdruck- oder Saugvorrichtung über die Tintenstromungswege 104 sowie das damit in Verbindung stehende Rohr 109 abgeführt werden kann, wonach die Schließplatte 101 wieder von den Austrittsöffnungen 107 getrennt wird, so daß das Ausstoßen erneut aufgenommen werden kann.

Selbstverständlich können auch in den Austrittsöffnungen vorhandene Hindernisse auf die gleiche Weise beseitigt werden.

Auch können kleine Hindernisse und kleine Bläschen dadurch entfernt werden, daß man die Tinte immer vom Rohr 108 zum Rohr 109 hin fließen läßt, womit ein guter Zustand aufrechterhalten werden kann, selbst wenn ein Rückgewinnungsvorgang nicht bewirkt wird.

Erfindungsgemäß kann die Durchtrittsfläche Rs eines jeden Tintenströmungsweges 104 ohne weiteres größer gemacht werden als die Durchtrittsfläche Os einer jeden Austrittsöffnung 107, weshalb größere Hindernisse, die bisher ein Problem dargestellt haben, in einfacher Weise von den Austrittsöffnungen 107 entfernt werden können. Wenn jedoch die Durchtrittsfläche Rs zehnmal größer oder gar darüber hinaus größer ist als die Durchtrittsfläche Os, dann wird der Widerstand gegen eine Druckänderung am Tintenströmungsweg zu klein, womit der Ausstoßdruck auf einen die Qualität des Schreibvorgangs oder der Aufzeichnung mindernden Wert in manchen Fällen herabge-

setzt werden kann. Im allgemeinen kann jedoch ein sogar vorzügliches Ergebnis erhalten werden wenn, die Beziehung zwischen der Öffnungsfläche Os und der Öffnungsfläche Rs im folgenden Bereich liegt:

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Ferner soll die Beziehung zwischen der Öffnungsfläche Rs eines jeden Tintenströmungsweges 104 und der öffnung-sflache eines jeden Tintenzuführweges 105 in mehr bevorzugter Weise Rs = Ls erfüllen, weil die Tinte von einer Seite niedrigeren Widerstandes zugeführt wird, was zu der unerwünschten Möglichkeit führen kann, daß die Blasen und Hindernisse zurückfließen, wenn überdies Blasen unmittelbar nach einem Aus- · stoßen verschwinden.

Bei der hier erläuterten Ausführungsform können die Tintenstromungswege 104 jederzeit in der Nähe der Austrittsöffnungen und auf der gleichen Grundplatte wie die Tintenzuführwege 105 od. dgl. gefertigt werden. Demzufolge unterscheiden sich die Herstellungskosten nicht wesentlich zu denen des herkömmlichen Falls, wobei die Tintenstromungswege 104 fehlen. Auch kann die dichte Anordnung der Austrittsöffnungen genau gleich der Anordnung, bei der die Tintenstromungswege 104 nicht vorhanden sind, getroffen werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform bildet das Rohr 108 die Tintenzuflußseite, das Rohr 109 die Tintenabflußseite; diese Seiten können auch miteinander vertauscht werden. Es ist jedoch vorzuziehen, daß die Durchtrittsflächen jedes Tintenströmungsweges 104, jedes Tintenzuführweges 105 und jeder Austrittsöffnung 107 im Bereich der genannten Bedingung 1iegen.

Die Rohre 108 und 109 müssen auch nicht immer an der gleichen Seite, wie in der Zeichnung gezeigt ist, angeordnet sein.

Gemäß der Erfindung können, wie im einzelnen erläutert wurde, Hindernisse, die größer sind als die Austrittsöffnungen und bisher schwer zu entfernen waren, in einfacher Weise beseitigt werden. Demzufolge wird während der Montage des Tintenstrahlkopfes die Überwachung von Staub wie auch die Regelung des Tintenflusses leichter als bisher.

Auch kann gemäß der Erfindung ein Tintenstrahlschreib- oder -aufzeichnungsgerät, das von hoher Qualität und in der Lage ist, einen Aufzeichnungsvorgang über einen langen Zeitraum auszuführen, geschaffen werden.

Claims

TeDTKE - BüHLING " KlNNE 'fGl^ . χ ^jSSSS % r% f^ .& I .I».*... *..*"..* Dipl.-Ing. H. Tiedtke M

FtLLMANN - ÜRAMS " OTRUIF Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne 3347174 . Dipl.-Ing. R Grupe

Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipi.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20 8000 München 2

Tel.: 089-5396 53 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Münchi

27. Dezember 1983 ' DE 3556

Patentansprüche

Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsgerät, gekennzeichnet durch Flüssigkeitsströmungswege (104), die mit einem Zuführweg (105, 108) zur Zufuhr einer Flüssigkeit sowie mit einem Abführweg (109) zum Abzug der Flüssigkeit in Verbindung stehen, in ihren mittleren Teilen mit Austritttsöffnungen (107) zum Agsstoßen der Flüssigkeit sowie zur Bildung von fliegenden Flüssigkeitströpfchen versehen sind und ein Flüssigkeitsausstoßenergie-Erzeugungselement (106) zur Bildung der Flüssigkeitströpfchen (110) aufweisen, und durch eine die Flüssigkeit unter Zwang aus dem Abführweg (109) abziehende Einrichtung.
2. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsfläche (Ls) des Tintenzuführweges (105) zur Zuleitung der Flüssigkeit und die Öffnungsfläche (Rs) des Tintenströmungsweges (104) zum Ausstoß der Flüssigkeit die Beziehung Rs = Ls erfüllen.

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3. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsfläche (Os) einer jeden der Austrittsöffnungen (107) und die Durchtrittsfläche (Rs) jedes Tintenströmungsweges (104) zum Ausstoß der Flüssigkeit die Beziehung 20 > Rs/Os > 1 erfüllen.