DE3347174C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Reinigung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes.

Anschlaglose Schreib- oder Aufzeichnungsverfahren haben den Vorteil, daß beim Aufzeichnungsvorgang nur eine sehr schwache Geräuschentwicklung eintritt. Ein bekanntes Aufzeichnungsverfahren dieser Art ist das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, das eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit auf gewöhnlichem Papier ermöglicht, ohne daß eine besondere Behandlung wie z. B. Fixieren erforderlich ist.

Bei Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, die z. B. aus der JP-OS 51837/1979 und der DE-OS 28 43 064 bekannt sind, wird Wärmeenergie erzeugt, die der Tinte zugeführt wird. Dadurch wird in der Tinte eine Zustandsänderung hervorgerufen, die mit einer plötzlichen Volumenvergrößerung einschließlich der Erzeugung von Gasblasen verbunden ist. Durch die Volumenvergrößerung wird eine Kraft erzeugt, die derart auf die Tinte einwirkt, daß aus einer Tintenausstoßöffnung, die sich an der Stirnseite eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes befindet, Tintentröpfchen ausgestoßen werden. Die Tintentröpfchen fliegen in Richtung auf ein Aufzeichnungsmaterial wie z. B. Papier und haften daran an, wodurch eine Aufzeichnung bewirkt wird.

Insbesondere das aus der DE-OS 28 43 064 bekannte Tintenstrahl­ aufzeichnungsverfahren kann nicht nur sehr wirksam auf eine "Aufzeichnung mit Tröpfchen nach Bedarf" angewendet werden, sondern der Tintenstrahlaufzeichnungskopf bietet auch die Möglichkeit für eine vorteilhafte und leichte Verwirklichung eines hochdichten Aufbaus mit vielen Tintenausstoßöffnungen der Vollinienausführung, womit dieses Verfahren den Vorteil bietet, daß Aufzeichnungen mit hoher Auflösung und hoher Qualität bei hoher Geschwindigkeit erhalten werden können.

Das vorstehend erwähnte Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren weist somit verschiedene Vorteile auf, jedoch ist, um eine Aufzeichnung mit hoher Auflösung sowie mit hoher Qualität zu erreichen und um die nutzbare Lebensdauer des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes zu steigern, eine Reinigungseinrichtung unerläßlich. Mit anderen Worten, es ist eine Einrichtung zur Ausschaltung einer Verstopfung, die aus dem Stehenbleiben von Gasblasen am Tintenstrahlaufzeichnungskopf, dem Anhaften von Tinte am Tintenausstoßöffnungsteil auf Grund einer Verdampfung der Tinte an den Tintenausstoßöffnungen oder dem Eindringen von Staub resultieren kann, erforderlich. Ferner tritt bei dem erwähnten Tintenstrahlaufzeichnungskopf eine Wärmewirkung, die den gasförmigen Zustand der Tinte hervorruft, auf, weshalb beispielsweise bei fortlaufender Aufzeichnung über eine sehr lange Zeitspanne unlösliche Ablagerungen an der Wärmeeinwirkungsfläche gebildet werden können, die z. B. die Tintenausstoßöffnungen verstopfen, weshalb Einrichtungen zur Ausschaltung oder Beseitigung dieser Ablagerungen unentbehrlich sind.

Eine solche Reinigungseinrichtung ist zur erheblichen Steigerung der Betriebsdauer auch für Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe, die andere Verfahren als die Erzeugung von Wärmeenergie anwenden, um Tintentröpfchen auszustoßen, unerläßlich.

Zur Lösung dieser Probleme sind ein Verfahren, bei dem die Tintenausstoßöffnungen abgeschlossen und Hindernisse sowie Tinte im Tintenzuführweg durch eine Saugvorrichtung abgesaugt werden, und ein Verfahren, bei dem unter Verwendung von Tinte und einem Tintenlösungsmittel die Viskosität eingestellt wird, bekannt. Diese Verfahren weisen jedoch den Nachteil auf, daß der Tintenstrahlaufzeichnungskopf einen erheblich komplizierten Aufbau erhält. So müssen beispielsweise bei dem zuerst erwähnten Verfahren die Genauigkeit der Lage der Tintenausstoßöffnungen und der Lage der in der Abschließeinrichtung angeordneten Saugöffnungen genau gewährleistet werden, d. h., es ergeben sich Schwierigkeiten für die Genauigkeit beim Zusammenbau des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes. Bei dem zuletzt erwähnten Verfahren müssen ein Tintenbehälter, eine Pumpe sowie eine Ventilanordnung getrennt voneinander in bestimmter Weise angeordnet werden, was zu einem noch komplizierteren Aufbau führt. Beiden Verfahren ist ein Problem gemeinsam, daß nämlich bei Wiederaufnahme des Ausstoßzustandes Tinte und Hindernisse aus den Tintenausstoßöffnungen zum Ausstoßen der Tinte abgeführt werden, was darauf beruht, daß beispielsweise dann, wenn Hindernisse (z. B. Staub, Ablagerungen) vorhanden sind, die größer sind als die Austrittsöffnungen, diese Hindernisse durch keinerlei Mittel zu beseitigen sind.

Aus Patents Abstracts of Japan, M 23, 26. Juli 1980, Vol. 4, No. 105 (JP-OS 55-63276) und Patents Abstracts of Japan, E 123, 14. Juli 1979, Vol. 3, No. 82 (JP-OS 54-61533) sind gattungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe bekannt, die zu Reinigungszwecken durch eine Schließplatte abgeschlossen werden.

Aus der DE-OS 31 42 820 ist ein gattungsgemäßer Tintenstrahlaufzeichnungskopf bekannt, der eine Zuleitung zur Zuführung von Tinte, einen durchgehenden prismatischen Tintenbehälter, Tintenausstoßöffnungen, mit elektrischer Energie zu betreibende Einrichtungen, die die für den Tintenausstoß erforderliche Energie erzeugen, und eine Ableitung für die Abführung von Tinte aus dem Tintenbehälter zu einem Tintenvorratsbehälter aufweist. In der Zuleitung liegt eine Pumpe, die die Tinte ständig in Umlauf hält. Für die Lage der Tintenausstoßöffnungen, deren Durchmesser mit 0,05 mm angegeben ist, sind bestimmte Maße vorgesehen. Der bekannte Tintenstrahlaufzeichnungskopf weist den Nachteil auf, daß die Tinte in der durchgehenden Kammer im prismatischen Tintenbehälter, an dem die Tintenausstoßöffnungen ausgebildet sind, ständig im Umlauf ist, wodurch der Tintenausstoß gestört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopf derart weiterzubilden, daß auch bei verhältnismäßig hoher Dichte oder gedrängter Anordnung der Tintenausstoßöffnungen ohne Verschlechterung der Ausstoßeigenschaften verhältnismäßig große Ablagerungen, die den Tintenausstoß behindern können, auf einfache Weise und ohne großen baulichen Aufwand entfernt werden können.

Diese Aufgabe wird durch einen gattungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit den im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die beigefügte Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß diesem Ausführungsbeispiel.

Eine Schließplatte 101 dient zum Abschließen der Tintenausstoßöffnungen 107, die in einer Düsenplatte 102 ausgebildet sind. Eine Grundplatte 103 ist mit Tintenabführwegen 104, Tintenzuführwegen 105 sowie Wandlerelementen 106 versehen. Eine rohrförmige Zuleitung 108 dient zur Zuführung von Tinte zu den Tintenzuführwegen 105; über eine rohrförmige Ableitung 109 wird Tinte aus den Tintenabführwegen 104 abgeführt. Aus den Tintenausstoßöffnungen 107 werden die Tintentröpfchen 110 ausgestoßen.

Die Zuleitung 108 dient zur Zuführung von Tinte aus einem nicht gezeigten Behälter, die Ableitung 109 ist an eine nicht gezeigte Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdruckes angeschlossen. Die Düsenplatte 102 ist im Beispiel getrennt von der Grundplatte 103 gezeigt, um die Darstellung zu erleichtern, tatsächlich ist sie jedoch an der Grundplatte 103 befestigt.

Als mit elektrischer Energie zu betreibendes Wandlerelement, das die für den Tintenausstoß erforderliche Energie erzeugt, können beispielsweise ein elektrothermischer Wandler (z. B. ein Heizgerät) oder ein elektromechanischer Wandler (z. B. ein Piezo-Schwingelement) in Betracht kommen, jedoch wird bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel der Fall beschrieben, daß das Wandlerelement 106 ein elektrothermischer Wandler ist.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß dem Ausführungsbeispiel erläutert.

Wenn beispielsweise bei dem Vorgang, bei dem die Tinte der Wirkung der von den Wandlerelementen 106 zugeführten Wärmeenergie ausgesetzt wird und in der Nähe der Tintenzuführwege 105 oder der Tintenausstoßöffnungen 107 Gasblasen bildet, wobei diese Gasblasen, nachdem Tintentröpfchen ausgestoßen worden sind, verschwinden, so kann dieses Verschwinden der Gasblasen manchmal aus dem einen oder anderen Grund unvollständig sein. Wenn Gasblasen bestehenbleiben, werden diese Gasblasen der Wirkung der Wärmeenergie von den Wandlerelementen 106 ausgesetzt und absorbieren den bei der nächsten Gasblasenerzeugung zum Zwecke des Tintenausstoßes hervorgerufenen Druck, was dazu führt, daß dieser Druck nicht ansteigt und ein Tintenausstoß unmöglich wird. In einem solchen Fall können die Tintenausstoßöffnungen 107 zuerst durch die Schließplatte 101 abgeschlossen werden, worauf die Tinte, die sich in den Tintenzuführwegen 105 und in der Nachbarschaft der Tintenausstoßöffnungen 107 befindet, abgesaugt und zusammen mit den erwähnten verbliebenen Gasblasen durch eine nicht gezeigte Unterdruck- oder Saugvorrichtung über die Tintenabführwege 104 sowie die damit in Verbindung stehende Ableitung 109 abgeführt werden kann, wonach die Schließplatte 101 wieder von den Tintenausstoßöffnungen 107 entfernt wird, so daß der Tintenausstoß erneut aufgenommen werden kann.

Auch in den Tintenausstoßöffnungen 107 vorhandene Hindernisse können auf die gleiche Weise beseitigt werden.

Ferner können kleine Hindernisse und Gasbläschen dadurch entfernt werden, daß man die Tinte immer von der Zuleitung 108 zu der Ableitung 109 fließen läßt, womit selbst dann ein guter Zustand aufrechterhalten werden kann, daß kein Reinigungsverfahren durchgeführt wird.

Die Querschnittsfläche Rs eines jeden Tintenabführweges 104 kann ohne weiteres größer gemacht werden als die Querschnittsfläche Os einer jeden Tintenausstoßöffnung 107, weshalb größere Hindernisse, die bisher ein Problem dargestellt haben, in einfacher Weise von den Tintenausstoßöffnungen 107 entfernt werden können. Wenn jedoch die Querschnittsfläche Rs zehnmal größer oder gar darüber hinaus größer ist als die Querschnittsfläche Os, wird der Widerstand gegen eine Druckänderung am Tintenabführweg zu klein, so daß der Tintenausstoßdruck in manchen Fällen auf einen die Qualität der Aufzeichnung mindernden Wert herabgesetzt werden kann. Im allgemeinen wird ein vorzügliches Ergebnis erhalten, wenn für die Beziehung zwischen der Querschnittsfläche Os und der Querschnittsfläche Rs folgendes gilt:

Ferner müssen die Querschnittsfläche Rs eines jeden Tintenabführweges 104 und die Querschnittsfläche Ls eines jeden Tintenzuführweges 105 die Bedingung Rs≦Ls erfüllen, weil die Tinte von einer Seite niedrigeren Widerstandes zugeführt wird, was sonst zu der unerwünschten Möglichkeit führen kann, daß die Gasblasen und Hindernisse zurückfließen, wenn überdies Gasblasen unmittelbar nach einem Tintenausstoß verschwinden.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel können die Tintenabführwege 104 in der Nähe der Tintenausstoßöffnungen und auf derselben Grundplatte wie die Tintenzuführwege 105 gleichzeitig gefertigt werden. Demzufolge unterscheiden sich die Herstellungskosten nicht wesentlich von denen des bekannten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, bei dem die Tintenabführwege 104 fehlen. Ferner können die Tintenausstoßöffnungen genau wie in dem Fall des bekannten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, bei dem keine Tintenabführwege 104 vorhanden sind, dicht angeordnet werden.

Die Zuleitung 108 und die Ableitung 109 müssen nicht an derselben Seite, wie in der Zeichnung gezeigt ist, angeordnet sein.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können, wie im einzelnen erläutert wurde, Hindernisse, die größer sind als die Tintenausstoßöffnungen und bisher schwer zu entfernen waren, in einfacher Weise beseitigt werden. Demzufolge wird während der Montage des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes die Vermeidung von Störungen durch Staub sowie die Regelung den Tintenflusses leichter als bisher.

Claims (3)

1. Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit mindestens einem aus einem Tintenzuführweg (105) und einem Tintenabführweg (104) bestehenden Tintenführungsweg, der an seinem Tintenzuführweg eine Zuleitung (108) zur Zuführung von Tinte und an seinem Tintenabführweg eine Ableitung (109) zur Abführung von Tinte besitzt, wobei im Verlauf des Tintenführungsweges, in dem ein permanenter Tintendurchfluß aufrechterhalten werden kann, ein mit elektrischer Energie zu betreibendes Wandlerelement (106) so angebracht ist, daß bei Zuführung elektrischer Energie an der dem Wandlerelement gegenüberliegenden Tintenausstoßöffnung (107) ein Ausstoß eines Tintentröpfchens (110) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) zwischen der Querschnittsfläche (Rs) des Tintenabführweges und der Querschnittsfläche (Os) der Tintenausstoßöffnung die Beziehung: gilt und
• (b) die Querschnittsfläche (Ls) des Tintenzuführweges und die Querschnittsfläche (Rs) des Tintenabführweges die Bedingung: Rs≦Lserfüllen.

2. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlerelement (106) ein elektrothermischer Wandler ist.

3. Verfahren zur Reinigung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenausstoßöffnungen durch eine Schließplatte abgeschlossen werden.