DE60026759T2 - Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät - Google Patents

Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät Download PDF

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zum Ausstoßen von Tinte, um auf einem Aufzeichnungsmaterial ein gewünschtes Bild zu erzeugen, und auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät.
  • Bis heute war ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren bekannt, das folgende Punkte umfaßt: Wärme und andere Energie auf Tinte übertragen; Verursachen einer Zustandsänderung mit einer starken Mengenänderung (Blasenerzeugung) bei der Tinte; Ausstoßen der Tinte aus einer Ausstoßöffnung durch die Wirkungskraft auf der Grundlage der Zustandsänderung; und Anbringen der Tinte auf einem Aufzeichnungsmaterial zum Erzeugen eines Bildes, welches ein sogenanntes Blasenstrahlaufzeichnungsverfahren ist. Ein Aufzeichnungsgerät unter Verwendung des Blasenstrahlaufzeichnungsverfahrens ist, wie in US-Patent Nr. 4 723 129 offenbart, allgemein mit einer Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinte, einem Tintenkanal zur Verbindung mit der Ausstoßöffnung und mit einem elektrothermischen Umwandler als Energieerzeugungseinrichtung, der bei dem Tintenkanal angeordnet ist, zum Ausstoßen der Tinte ausgestattet.
  • Gemäß dem Aufzeichnungsverfahren kann ein hochwertiges Bild bei einer hohen Geschwindigkeit und bei einer geringen Störung aufgezeichnet werden, und ein Kopf zum Ausführen dieses Aufzeichnungsverfahrens kann mit einer hochdichten Anordnung von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen der Tinte gebildet werden, sodaß ein aufgezeichnetes Bild unter einer hohen Auflösung durch ein kleines Gerät, ein leicht erhältliches Farbbild und viele andere übergeordnete Gesichtspunkte verwirklicht werden. In den letzten Jahren ist daher das Blasenstrahlaufzeichnungsverfahren bei einem Drucker, einer Kopiervorrichtung, einer Faksimilevorrichtung und vielen weiteren Bürovorrichtungen verwendet worden und ist auch bei industriellen Systemen, wie etwa eine Textildruckvorrichtung, verwendet worden.
  • Daneben kann ein Aufzeichnungselement zum Erzeugen einer Energie zum Ausstoßen der Tinte unter Verwendung eines Halbleiterherstellungsverfahrens gefertigt werden. Der Kopf, den das Blasenstrahlverfahren verwendet, wird daher durch Fertigen des Aufzeichnungselements auf einem Elementsubstrat, das aus einem Siliziumsubstrat gebildet ist, und Verbinden mit einer Oberplatte, die mit einer Rille zum Erzeugen des Tintenkanals ausgestattet ist und aus Polysulfon, einem anderen Kunststoff, Glas oder dergleichen besteht, auf dem Element erzeugt.
  • Da das Elementsubstrat aus dem Siliziumsubstrat gebildet ist, sind darüberhinaus nicht nur das Aufzeichnungselement, sondern ebenso eine Ansteuereinrichtung zum Ansteuern des Aufzeichnungselements, ein Temperatursensor zum Steuern des Aufzeichnungselements gemäß einer Kopftemperatur, eine Ansteuereinrichtungs-Steuereinheit und dergleichen auf dem Elementsubstrat gebildet.
  • In 25 ist ein Beispiel des Kopfsubstrates gezeigt. 25 zeigt außerdem den Aufbau als den Stand der Technik aus der Japanischen Patentanmeldung, Offenlegungsschrift Nr. 7-256883.
  • In 25 ist ein Elementsubstrat 900 mit einer Vielzahl von Heizeinrichtungen (Aufzeichnungselemente) 901, die parallel angeordnet sind, zum Übertragen einer Ausstoßwärmeenergie auf die Tinte, Leistungstransistoren 902 zum Ansteuern der jeweiligen Heizeinrichtungen 901, einem Schieberegister 904, in das von außen seriell eingegebene Bilddaten und ein serieller Takt synchron zu den Daten eingegeben werden und das die Bilddaten für jede Zeile zwischenspeichert, einer Zwischenspeicherschaltung 903 zum Zwischenspeichern der Bilddaten für eine Zeile, die in Synchronisation zu einem Zwischenspeichertakt von dem Schieberegister 903 ausgegeben werden, und zum parallelen Übertragen der Daten zu den Leistungstransistoren 902, einer Vielzahl von UND-Gattern 915 für die jeweiligen Leistungstransistoren 902 zum An legen des Ausgangssignals der Zwischenspeicherschaltung 903 an den Leistungstransistor 902 ansprechend auf ein Freigabesignal von außen, und mit Eingangsanschlüssen 905 bis 912 zum Eingeben der Bilddaten, verschiedener Signale und dergleichen von außen gebildet.
  • Darüberhinaus ist das Elementsubstrat 900 mit einem Temperatursensor zum Messen der Temperatur des Elementsubstrates 900, einem Widerstandssensor zum Messen der Widerstandsfähigkeit der jeweiligen Heizeinrichtungen 901 oder mit einem anderen Sensor 914 gebildet.
  • Der Kopf, der durch Bilden der Ansteuereinrichtung, des Temperatursensors, der Ansteuer-Steuereinheit und dergleichen auf dem Elementsubstrat entsteht, wird praktisch verwendet und trägt zur Verbesserung einer Aufzeichnungskopfzuverlässigkeit und zur Verringerung der Größe des Geräts bei.
  • Bei diesem Aufbau werden die als ein serielles Signal eingegebenen Bilddaten durch das Schieberegister 904 in ein paralleles Signal umgewandelt und in Synchronisation zu dem Zwischenspeichertakt durch die Zwischenspeicherschaltung 903 ausgegeben/gehalten. Wenn ein Ansteuerimpulssignal (Freigabesignal für das UND-Gatter 915) der Heizeinrichtung 901 in diesem Zustand über den Eingangsanschluß eingegeben wird, schaltet der Leistungstransistor 902 gemäß den Bilddaten ein, ein elektrischer Strom fließt in die entsprechende Heizeinrichtung 901 und die Tinte eines Flüssigkeitskanals wird erwärmt und als ein Flüssigkeitstropfen aus einem Düsenspitzenende ausgestoßen.
  • Bei dem in 25 gezeigten Aufbau überwacht dabei ein Hauptrumpfgerät bei dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät die Ausgabe des Sensors 914, um die Widerstandsfähigkeit der Heizeinrichtung 901 zu erfassen, und ändert eine Leistungsspannung und eine Ansteuerimpulsbreite gemäß dem Wert, sodaß eine im wesentlichen konstante Energie an die Heizeinrichtung 901 angelegt wird.
  • Bei dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das bei der Japanischen Patentanmeldung, Offenlegungsschrift Nr. 7-256883 erläutert ist, ist zum Zwecke eines Verringerns der Last des Hauptrumpfgerätes des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes vorgeschlagen, den Sensor 914 anzusteuern, auf dem Elementsubstrat 900 die Ansteuer-Steuereinheit zum Steuern der Ansteuerimpulsbreite der Heizeinrichtung 901 gemäß der Ausgabe von dem Sensor 914 zu bilden, die Widerstandsfähigkeit der jeweiligen Heizeinrichtungen 901 und des Temperatursensors bei dem Elementsubstrat 900 zu überwachen, und eine Kopfeigenschaft und einen Kopfzustand zu erfassen und die Treiberimpulsbreite der Heizeinrichtung 901 gemäß der Eigenschaft und dem Zustand zu ändern.
  • Hinsichtlich des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts gab es in den letzten Jahren bei verschiedenen Produkten und Feldern eine steigende Nachfrage nach einer hochwertigen Bildausgabe. Darüberhinaus ist eine Nachfrage nach einer höheren Aufzeichnungsgeschwindigkeit ebenso gestiegen, und die Erhöhung der Anzahl von Düsen zum Ausstoßen der Tinte und die Verkürzung einer Aufzeichnungsperiode sind ausgeführt worden. Folglich erhöht sich die Anzahl der gleichzeitig angesteuerten Aufzeichnungselemente und die Kosten steigen wegen einer Notwendigkeit zum Erhöhen einer Leistungskapazität. Hinsichtlich einer Flüssigkeit ist außerdem der gleichzeitige Ausstoß einer großen Tintenmenge nachteilig beim Ausführen eines stabilen Ausstoßes.
  • Zur Lösung des Problems ist es wirksam, die Anzahl von gleichzeitig angesteuerten Aufzeichnungselementen durch Verkürzen der Breite des Ansteuerimpulssignals, das an das Aufzeichnungselement angelegt wird, zu verringern.
  • Bei dem herkömmlichen Beispiel beträgt eine Kopfausstoßfrequenz etwa 10 Khz (100 μs Periode) und etwa 6 μs pro Zeitteilung im Falle einer Zeitteilungszahl von 16. In diesem Fall kann eine Wärmesignalimpulsbreite bei etwa 4 bis 5 μs gehandhabt werden. Wenn dabei die Zeitauflösung, die zum Erzeugen und Steuern eines Wärmesignalimpulses bei dem Kopf notwendig ist, in der Größenordnung von 1/20 bis 1/40 des Wärmesignalimpulses liegt, kann die Rückkopplung zu der Impulsbreite durch die Sensorausgabe ausgeführt werden, und die Taktfrequenz als ein Bezug zum Erhalten der Auflösung bewegt sich in einem Bereich zwischen 5 und 10 Mhz (Periode von 0,2 μs bis 0,1 μs).
  • Wenn darüberhinaus die Breite des Wärmeimpulssignals verkürzt wird, um mit dem Anstieg eines momentanen Stromes durch den Anstieg der Düsenanzahl und die hohe Druckgeschwindigkeit, zum Beispiel bei der Ansteuerfrequenz von 30 Khz und der Zeitteilungszahl von ebenfalls 16, fertigzuwerden, beträgt eine Zeitteilungszeit lediglich etwa 2 μs, und die Zeit für eine Zeitteilung ist viel kürzer als die herkömmliche Zeit von etwa 6 μs. In diesem Fall sollte eine Wärmesignalimpulsbreite daher auf 2 μs oder weniger (etwa 0,5 bis 1,5 μs) gesetzt werden. Die Auflösung, die für das Wärmesignal unter Berücksichtigung der Impulsbreitensteuerung erforderlich ist, befindet sich in einem Bereich zwischen 0,01 μs und 0,07 μs, und das Bezugstaktsignal zum Erfüllen dieses Pegels der Auflösung erfordert eine Frequenz von 15 Mhz bis 100 Mhz (Periode von 0,07 μs bis 0,01 μs).
  • Wenn die Übertragungstaktfrequenz der Bilddaten erhöht wird (die Periode wird verkürzt), kann die Auflösung verbessert werden, doch das Taktsignal wird gewöhnlich von dem Hauptrumpfgerät des Aufzeichnungsgerätes zu dem Kopf geführt, wie in 25 gezeigt, und der Kopf, der sich während eines Druckens bewegt, ist daher über das relativ lange Kabel eines flexiblen Substrates oder dergleichen mit dem Hauptrumpfgerät verbunden. Da in der Nähe des Kabels ein hoher Strom fließt, werden dem durch das Kabel übertragenen Signal leicht Störungen überlagert und es entsteht ein Effekt, bei dem ein Impulsverlaufsanstieg und -abfall durch die Induktivitätskomponente des Kabels verlängert wird (Verlauf wird abgestumpft) (genauer gesagt, der Verlauf von 26A ändert sich in den von 26B). Dies verändert die Ansteuerzeit des Aufzeichnungselements. Wenn darüberhinaus die Ansteuerimpulssignalperiode kürzer wird, erhöht sich das Ände rungsverhältnis relativ, der Einfluß des abgestumpften Impulsverlaufs kann nicht mißachtet werden, das Signal auf einer Kopfseite kann nicht genau empfangen werden und es kann eine Fehlfunktion auftreten. Darüberhinaus verkürzt dies ebenso die Lebensdauer des Aufzeichnungselements.
  • Wenn weiterhin ein Hochfrequenztakt übertragen wird, wirkt das Kabel wie eine Antenne und eine Strahlungsstörung wird erzeugt. Diese Strahlungsstörung kann eine Fehlfunktion in Peripheriegeräten verursachen.
  • Hinsichtlich des Anstiegs der Taktfrequenz besteht eine Begrenzung, um die herkömmliche Impulsbreite auf diese Weise zu verkürzen, und es ist bislang schwierig gewesen, die Impulsbreite auf 2 μs oder weniger zu setzen.
  • Als ein Verfahren zum Beseitigen der Stumpfheit des Übertragungstaktverlaufs und zum Verringern von Strahlungsstörungen ist beispielsweise ein Verfahren zum Aussenden von Signallicht von einem Hauptrumpfgerät zu einem Schlitten mit einem darauf montierten Kopf, Empfangen des Signallichts auf einer Schlittenseite zum Wiedererzeugen eines elektrischen Signals, und Übertragen eines Takts von dem Hauptrumpfgerät zu dem Schlitten durch eine sogenannte optische Übertragung vorgeschlagen.
  • Da der Kopf und der Schlitten sich gemäß der Größe des Aufzeichnungsmaterials bewegen, muß in diesem Fall jedoch das Signal in jeder Position korrekt empfangen werden. Zu diesem Zweck muß das Hauptrumpfgerät auf einer Übertragungsseite starkes Licht in einen weiten Bereich aussenden und das Licht bei einer hohen Geschwindigkeit einschalten und ausschalten. Genauer gesagt, da das Hauptrumpfgerät einen hohen Strom zu einem lichtemittierenden Element zur Verwendung bei der optischen Übertragung übertragen muß und das Ansteuerelement bei einer hohen Geschwindigkeit geschaltet werden muß, ist es schwierig, den Takt für den Kopf bei der erhöhten Geschwindigkeit und bei einer erhöhten Düsenanzahl mittels Licht zu übertragen.
  • US-A 5 450 111 offenbart ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, bei dem Tintentröpfchen einzeln gesteuert werden können, um eine hohe Druckqualität zu gewährleisten. Diese Steuerung wird unter anderem durch die Verwendung eines Bezugsoszillators ausgeführt. Diese Patentschrift liefert jedoch kein Verfahren zum Lösen der vorstehend erläuterten Probleme, die bei einem Drucken mit hoher Geschwindigkeit und einer Vielzahl von Düsen auftreten.
  • JP-A-58 177 366 offenbart ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, bei dem die Druckgeschwindigkeit gemäß einer geänderten Zeitgebung geändert wird. In dieser Hinsicht offenbart JP-A-58 177 366 eine stufenweise Multiplikationseinrichtung eines Taktsignals. Ähnlich der Offenbarung aus US-A 5 450 111 werden jedoch die vorstehend erläuterten Probleme durch das in dieser Patentschrift des Standes der Technik offenbarte Gerät nicht gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die vorstehend erläuterten Probleme des Standes der Technik zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zu schaffen, welche die Stumpfheit eines Impulsverlaufs durch die Übertragung eines Signals über ein Kabel und eine durch das Kabel erzeugte Strahlungsstörung verhindern, und welche mit einer hohen Geschwindigkeit und einer Vielzahl von Düsen umgehen können.
  • Zur Lösung der vorstehend erläuterten Aufgabe ist gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Patentanspruch 1 gebildet. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät nach Patentanspruch 23 gebildet.
  • Weitere vorteilhafte Entwicklungen sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
  • Da bei dem vorstehend erläuterten Tintenstrahlaufzeichnungsgerät ein Teil einer Signalperiode zur Verwendung bei der Aufzeichnungssteuerung innerhalb des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit einer hohen Auflösung gebildet werden kann, kann die Periode des zu dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem eine hohe Geschwindigkeit und eine Vielzahl von Düsen verwirklicht sind, zu übertragenden Signals weitgehend gleich der herkömmlichen Periode eingestellt werden.
  • Bei der Erläuterung der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe „stromabwärts" und „stromaufwärts" eine Flüssigkeitsflußrichtung von einer Flüssigkeitszuführungsquelle über einen Blasenerzeugungsbereich (oder ein bewegliches Element) zu der Ausstoßöffnung oder sie bezeichnen die Aufwärtsrichtung des Aufbaus.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht entlang einer Flüssigkeitskanalrichtung mit dem Aufbau eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2A und 2B Schnittansichten eines Elementsubstrats zur Verwendung bei dem in 1 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungskopf;
  • 3 eine schematische Schnittansicht mit dem Elementsubstrat, das durchschnitten ist, um die Hauptelemente des in 2A und 2B gezeigten Substrats in Längsrichtung zu durchqueren;
  • 4A und 4B Schaubilder mit dem Schaltungsaufbau des Elementsubstrats und einer Oberplatte zum Steuern einer Energie, die ansprechend auf eine Sensorausgabe auf eine Heizeinrichtung übertragen wird;
  • 5 ein Blockschaltbild mit einem Ausführungsbeispiel einer PLL-Schaltung (Schaltung mit phasenstarrer Schleife), die in 4A und 4B gezeigt ist;
  • 6 ein Blockschaltbild mit einem Signalfluß gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 7 eine Draufsicht mit dem Aufbau eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ein Blockschaltbild mit dem Signalfluß eines zweiten Ausführungsbeispiels;
  • 9 ein Blockschaltbild mit dem Signalfluß eines dritten Ausführungsbeispiels;
  • 10 ein Blockschaltbild mit dem Signalfluß eines vierten Ausführungsbeispiels;
  • 11 ein Blockschaltbild mit dem Signalfluß eines fünften Ausführungsbeispiels;
  • 12 ein Blockschaltbild mit einem Abwandlungsbeispiel von 11;
  • 13 ein Blockschaltbild mit einem weiteren Abwandlungsbeispiel von 11;
  • 14 ein Blockschaltbild mit dem Signalfluß eines sechsten Ausführungsbeispiels;
  • 15A und 15B Schaubilder mit dem Schaltungsaufbau des Elementsubstrats und der Oberplatte zum Steuern einer Elementsubstrattemperatur ansprechend auf die Sensorausgabe;
  • 16A und 16B Schaubilder mit dem Schaltungsaufbau des Elementsubstrats und der Oberplatte zum Verwenden der Ausgabe eines Temperatursensors und zum Erfassen des Vorhandenseins/Fehlens von Tinte;
  • 17A und 17B Schaubilder mit dem Abwandlungsbeispiel des Schaltungsaufbaus des Elementsubstrats und der Oberplatte, wie in 16A und 16B gezeigt;
  • 18A und 18B Schaubilder mit dem Abwandlungsbeispiel des Schaltungsaufbaus des Elementsubstrats und der Oberplatte, wie in 16A und 16B gezeigt;
  • 19A und 19B Schaubilder mit dem Abwandlungsbeispiel des Schaltungsaufbaus des Elementsubstrats und der Oberplatte, wie in 16A und 16B gezeigt;
  • 20A und 20B Schaubilder mit dem Abwandlungsbeispiel des Schaltungsaufbaus des Elementsubstrats und der Oberplatte, wie in 16A und 16B gezeigt;
  • 21 eine perspektivische Darstellung mit aufgelösten Einzelteilen einer Tintenstrahlaufzeichnungskopfpatrone, bei der die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
  • 22 ein schematisches Schaltbild eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
  • 23 ein Geräteblockschaltbild des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
  • 24 ein Schaubild mit einem Flüssigkeitsausstoßsystem, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
  • 25 ein Schaltplan eines herkömmlichen Kopfelementsubstrats;
  • 26A und 26B Erläuterungsansichten mit einer Verlaufsstumpfheit.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Hochauflösungsbezugssignalgenerator gebildet, beispielsweise zwischen einem herkömmlichen Wärmesignalgenerator und einem Druckvorrichtungsrumpf, der Druckvorrichtungsrumpf überträgt ein Taktsignal einer herkömmlichen Pegelfrequenz, der Hochauflösungsbezugssignalgenerator ist in einem Kopf oder Schlittenteil gebildet, die Frequenz des empfangenen Taktsignals wird bei dem Teil erhöht, und ein Hochauflösungsbezugstaktsignal wird erzeugt und zu dem Wärmesignalgenerator geführt. Da die Frequenz des Bezugssignals erhöht wird, um auf diese Weise bei dem Kopf/Schlittenteil eine hohe Auflösung zu erhalten, wird ein Hochgenauigkeitsansteuersignal erzeugt und selbst bei einem Hochfrequenzansteuerkopf zugeführt, und die Rückkopplung eines Sensors und dergleichen bei dem Kopf kann ausreichend durchgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Als ein Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, wird ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf erläutert. Der Kopf ist ausgestattet mit: einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte (Flüssigkeit); einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, die miteinander verbunden sind, zum Bilden einer Vielzahl von Flüssigkeitskanälen, um mit den jeweiligen Ausstoßöffnungen verbunden zu sein; einer Vielzahl von Aufzeichnungselementen, die bei den jeweiligen Flüssigkeitskanälen angeordnet sind, zum Umwandeln einer elektrischen Energie in eine Flüssigkeitsausstoßenergie in dem Flüssigkeitskanal; und mit einer Vielzahl von Elementen oder elek trischen Schaltungen, die voneinander in Funktion verschieden sind, zum Steuern einer Aufzeichnungselementansteuerbedingung, und wobei die Elemente oder elektrischen Schaltungen gemäß Funktionen auf das erste Substrat und das zweite Substrat verteilt sind.
  • Darüberhinaus wird ein Beispiel, bei dem ein Heizelement (Heizeinrichtung) als das Aufzeichnungselement verwendet wird, später erläutert. Ein piezoelektrisches Element kann jedoch zum Ausstoßen der Tinte durch einen Piezoeffekt verwendet werden. 1 ist eine Schnittansicht entlang der Flüssigkeitskanalrichtung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 1 gezeigt, ist der Tintenstrahlaufzeichnungskopf ausgestattet mit: einem Elementsubstrat 1, bei dem Heizeinrichtungen 2 parallel als eine Vielzahl (in 1 ist lediglich eines gezeigt) von Aufzeichnungselementen zum Übertragen einer Wärmeenergie angeordnet sind, um in der Flüssigkeit Blasen zu erzeugen; einer Oberplatte 3, die auf dem Elementsubstrat 1 verbunden ist; einer Öffnungsplatte 4, die mit den vorderen Endflächen des Elementsubstrates 1 und der Oberplatte 3 verbunden ist; und mit einem beweglichen Element 6, das bei einem Flüssigkeitskanal 7, der durch das Elementsubstrat 1 und die Oberplatte 3 gebildet wird, eingerichtet ist.
  • Bei dem Elementsubstrat 1 sind ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumnitridfilm auf einem Substrat aus Silizium oder dergleichen zum Zwecke einer Isolation und einer Wärmeanreicherung gebildet, und eine elektrische Widerstandsschicht und eine Verdrahtung, die die Heizeinrichtung 2 bildet, sind auf dem Film gebildet. Wenn über die Verdrahtung eine Spannung an die elektrische Widerstandsschicht angelegt wird und ein Strom zu der elektrischen Widerstandsschicht geführt wird, erzeugt die Heizeinrichtung 2 Wärme.
  • Die Oberplatte 3 bildet eine Vielzahl von Flüssigkeitskanälen 7 für die jeweiligen Heizeinrichtungen 2 und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer 8 zum Führen von Flüssigkeit zu den jeweiligen Flüssigkeitskanälen 7, und eine Kanalseitenwand 9, die sich zwischen einem Deckenteil und den jeweiligen Heizeinrichtungen 2 erstreckt, ist ganzheitlich angeordnet. Die Oberplatte 3 besteht aus silizium-basierten Material und kann durch Ätzen und Erzeugen des Musters des Flüssigkeitskanals 7 und der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 8 gebildet werden. Die Oberplatte 3 kann auch durch Abscheiden von Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder einem anderen Material der Kanalseitenwand 9 auf dem Siliziumsubstrat durch ein bekanntes Filmerzeugungsverfahren, wie etwa CVD, und Ätzen und Formen des Teils des Flüssigkeitskanals 7 gebildet werden.
  • Die Öffnungsplatte 4 ist mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen 5, die mit den jeweiligen Flüssigkeitskanälen 7 verbunden sind und die über die jeweiligen Flüssigkeitskanäle 7 mit der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 8 in Verbindung stehen, ausgestattet. Die Öffnungsplatte 4 besteht ebenso aus dem silizium-basierten Material und wird zum Beispiel durch Abkratzen des Siliziumsubstrats, das mit der Ausstoßöffnung 5 ausgestattet ist, erzeugt, um eine Dicke von etwa 10 bis 150 μm zu erhalten. Darüberhinaus ist die Öffnungsplatte 4 nicht notwendigerweise ein Teil, das für die vorliegende Erfindung erforderlich ist, und an Stelle der Öffnungsplatte 4 kann die Oberplatte, die mit der Ausstoßöffnung ausgestattet ist, gebildet werden, indem eine Wand mit einer Dicke entsprechend der Dicke der Öffnungsplatte 4 bei der Spitzenendfläche der Oberplatte 3 während des Erzeugens des Flüssigkeitskanals 7 bei der Oberplatte 3 gelassen wird und die Ausstoßöffnung 5 bei diesem Teil gebildet wird.
  • Das bewegliche Element 6 ist ein auslegerförmiger Dünnfilm, der gegenüber der Heizeinrichtung 2 angeordnet ist, zum Teilen des Flüssigkeitskanals 7 in einen ersten Flüssigkeitskanal 7a, der mit der Ausstoßöffnung 5 in Verbindung steht, und einen zweiten Flüssigkeitskanal 7b, der die Heizeinrichtung 2 einschließt, und wird aus dem silizium-basierten Material, wie etwa Siliziumnitrid und Siliziumoxid, erzeugt.
  • Dieses bewegliche Element 6 ist auf der Stromaufwärtsseite eines großen Flusses von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 8 über das bewegliche Element 6 zu der Ausstoßöffnung 5 durch den Flüssigkeitsausstoßvorgang mit einer Stütze 6a ausgestattet, und ist bei einem vorbestimmten Abstand von der Heizeinrichtung 2 gegenüber der Heizeinrichtung 2 angeordnet, um die Heizeinrichtung 2 abzudecken, sodaß in Bezug zu der Stütze 6a ein freies Ende 6b auf einer Stromabwärtsseite angeordnet ist. Ein Blasenerzeugungsbereich 10 ist zwischen der Heizeinrichtung 2 und dem beweglichen Element 6 gebildet.
  • Wenn die Heizeinrichtung 2 auf der Grundlage des vorstehend erläuterten Aufbaus erwärmt wird, wirkt auf die Flüssigkeit des Blasenerzeugungsbereichs 10 zwischen dem beweglichen Element 6 und der Heizeinrichtung 2 Wärme ein, und die Blase wird auf der Grundlage einer Filmsiedeerscheinung bei der Heizeinrichtung 2 erzeugt und wächst. Der Druck bei dem Wachstum der Blase wirkt vorzugsweise auf das bewegliche Element 6, und das bewegliche Element 6 wird verschoben, um sich auf der Seite der Ausstoßöffnung 5 weit zu öffnen, gründend auf die Stütze 6a, wie durch eine gebrochene Linie in 1 gezeigt. Durch die Verschiebung oder den verschobenen Zustand des beweglichen Elements 6 wird die Ausbreitung des Drucks auf der Grundlage der Blasenerzeugung und des Wachstums der Blase selbst zu der Seite der Ausstoßöffnung 5 geleitet, und die Flüssigkeit wird von der Ausstoßöffnung 5 ausgestoßen.
  • Genauer gesagt, wenn das bewegliche Element 6 bei dem Blasenerzeugungsbereich 10 angeordnet ist und mit der Stütze 6a auf der Stromaufwärtsseite (die Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 8) des Flüssigkeitsflusses in dem Flüssigkeitskanal 7 und dem freien Ende 6b auf der Stromabwärtsseite (die Seite der Ausstoßöffnung 5) gebildet ist, wird die Druckausbreitungsrichtung der Blase zu der Stromabwärtsseite geleitet, und der Druck der Blase trägt direkt und wirksam zu dem Ausstoß bei. In ähnlicher Weise wie bei der Druckausbreitungsrichtung wird darüberhinaus die Blasenwachstumsrichtung selbst zu der Stromabwärtsrichtung geleitet, und die Blase wächst eher auf der Stromabwärtsseite als auf der Stromaufwärtsseite stark. Durch Steuern der Blasenwachstumsrichtung selbst durch das bewegliche Element und Steuern der Blasendruckausbreitungsrichtung können die grundlegenden Ausstoßeigenschaften, wie etwa Ausstoßwirksamkeit, Ausstoßkraft und Ausstoßgeschwindigkeit, verbessert werden.
  • Auf der anderen Seite, wenn die Blase in ein Anti-Schäumungsverfahren eintritt, verschwindet die Blase rasch durch einen Zusammenwirkungseffekt mit der elastischen Kraft des beweglichen Elements 6, und das bewegliche Element 6 kehrt schließlich ebenso zu einer Anfangsposition zurück, wie durch eine durchgezogene Linie in 1 gezeigt. Um das verringerte Volumen der Blase in dem Blasenerzeugungsbereich 10 auszugleichen oder das Volumen der ausgestoßenen Flüssigkeit auszugleichen, fließt in diesem Fall die Flüssigkeit von der Stromaufwärtsseite, das heißt, die Seite der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 8, und der Flüssigkeitskanal 7 wird mit der Flüssigkeit wiederaufgefüllt, doch das Wiederauffüllen mit der Flüssigkeit wird wirksam, rationell und stabil ausgeführt durch die Rückholwirkung des beweglichen Elements 6.
  • Darüberhinaus ist der Tintenstrahlaufzeichnungskopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit der Schaltung und dem Element zum Ansteuern der Heizeinrichtung 2 und zum Steuern des Ansteuerns der Heizeinrichtung 2 ausgestattet. Diese Schaltung und dieses Element sind auf dem Elementsubstrat 1 oder der Oberplatte 3 gemäß der Funktion aufgeteilt und angeordnet. Da das Elementsubstrat 1 und die Oberplatte 3 aus dem Siliziummaterial gebildet sind, können diese Schaltung und dieses Element unter Verwendung eines Halbleiterwaferherstellungsverfahrens einfach und präzise gebildet werden.
  • Als nächstes wird der Verteilungsaufbau der Schaltung und des Elements bei dem Elementsubstrat 1 und der Oberplatte 3 erläutert.
  • 2A und 2B sind Erläuterungsansichten mit dem Schaltungsaufbau des in 1 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, wobei 2A eine Draufsicht des Elementsubstrats ist und 2B eine Draufsicht der Oberplatte ist. Darüberhinaus zeigen 2A und 2B gegenüberliegende Seiten.
  • Wie in 2A gezeigt, ist das Elementsubstrat 1 mit der Vielzahl von Heizeinrichtungen 2, die parallel angeordnet sind, einer Ansteuereinrichtung 11 zum Ansteuern dieser Heizeinrichtungen gemäß Bilddaten, einem Bilddatenübertragungsabschnitt 12 zum Ausgeben der eingegebenen Bilddaten zu der Ansteuereinrichtung 11, und mit einem Sensor 13 zum Messen eines Parameters, der zum Steuern der Ansteuerbedingung der Heizeinrichtungen 2 erforderlich ist, ausgestattet.
  • Der Bilddatenübertragungsabschnitt 12 besteht aus einem Schieberegister zum parallelen Ausgeben der seriell eingegebenen Bilddaten zu den jeweiligen Ansteuereinrichtungen 11, und aus einer Zwischenspeicherschaltung zum vorübergehenden Speichern der von dem Schieberegister ausgegebenen Daten. Darüberhinaus kann der Bilddatenübertragungsabschnitt 12 die Bilddaten einzeln zu den jeweiligen Heizeinrichtungen 2 ausgeben oder kann die Anordnung der Heizeinrichtungen 2 in eine Vielzahl von Blöcken teilen und die Bilddaten durch eine Blockeinheit ausgeben. Durch Ausstatten eines Kopfes mit einer Vielzahl von Schieberegistern und Ausführen der Datenübertragung von dem Aufzeichnungsgeräthauptrumpf durch Verteilen und Eingeben der Daten zu der Vielzahl von Schieberegistern ist es insbesondere möglich, mit der beschleunigten Druckgeschwindigkeit leicht umgehen zu können.
  • Ein Temperatursensor zum Messen der Temperatur in der Nähe der Heizeinrichtung 2, ein Widerstandssensor zum Überwachen der Wi derstandsfähigkeit der Heizeinrichtung 2, oder dergleichen wird als der Sensor 13 verwendet.
  • Wenn die Ausstoßmenge von ausgestoßenen Flüssigkeitströpfchen betrachtet wird, steht die Ausstoßmenge hauptsächlich mit einem Flüssigkeitsschaumvolumen in Beziehung. Das Flüssigkeitsschaumvolumen ändert sich mit der Temperatur der Heizeinrichtung 2 und seiner Umgebung.
  • Durch Messen der Temperatur der Heizeinrichtung 2 und der Umgebung durch den Temperatursensor, Anlegen eines kleinen Energieimpulses (Vorwärmeimpuls) bis zu einem derartigen Ausmaß, daß keine Flüssigkeit ausgestoßen wird, bevor ein Wärmeimpuls angelegt wird, um die Flüssigkeit gemäß dem Ergebnis auszustoßen, Ändern der Impulsbreite des Vorwärmeimpulses und der Ausgabezeitgebung zum Anpassen der Temperatur der Heizeinrichtung 2 und der Umgebung, und Ausstoßen von konstanten Flüssigkeitstropfen wird daher die Bildqualität aufrechterhalten.
  • Wenn darüberhinaus die Energie, die zum Schäumen der Flüssigkeit bei der Heizeinrichtung 2 notwendig ist, betrachtet wird, wird unter der konstanten Strahlungsbedingung die Energie durch das Produkt aus der Energie, die in die notwendige Einheitsfläche der Heizeinrichtung 2 eingeführt wird, und der Fläche der Heizeinrichtung 2 dargestellt. Die an beiden Enden der Heizeinrichtung 2 angelegte Spannung und der Strom und die Impulsbreite, die in die Heizeinrichtung 2 eingegeben werden, können daher auf die Werte gesetzt werden, bei denen die notwendige Energie erhalten wird. Die an die Heizeinrichtung 2 angelegte Spannung kann durch Zuführen von mehr Spannung zu der Energiequelle des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräthauptrumpfes weitgehend konstant gehalten werden. Auf der anderen Seite, für den Strom, der in die Heizeinrichtung 2 fließt, ändert sich die Widerstandsfähigkeit der Heizeinrichtung 2 mit einem Los oder dem Elementsubstrat 1, weil bei dem Herstellungsverfahren des Elementsubstrats 1 eine Streuung der Filmdicke der Heizeinrichtung 2 auftreten kann. Wenn die angelegte Impulsbreite konstant ist, und die Widerstandsfähigkeit der Heizeinrichtung 2 größer als der eingestellte Wert ist, verringert sich daher die Stromstärke, die in die Heizeinrichtung 2 eingeführte Energiemenge wird ungenügend und die Flüssigkeit kann nicht geeignet geschäumt werden. Umgekehrt gilt, wenn die Widerstandsfähigkeit der Heizeinrichtung 2 verringert wird, wird die Stromstärke größer als der eingestellte Wert, selbst wenn die gleiche Spannung angelegt ist. In diesem Fall wird durch die Heizeinrichtung 2 eine Überschußenergie erzeugt und dadurch möglicherweise eine Beschädigung und kurze Lebensdauer der Heizeinrichtung 2 verursacht. Daher gibt es ein anderes Verfahren, mit: einem konstanten Überwachen der Widerstandsfähigkeit der Heizeinrichtung 2 durch den Widerstandssensor; einem Ändern der Leistungsspannung und der Wärmeimpulsbreite gemäß der Widerstandsfähigkeit; und mit einem Anlegen einer weitgehend konstanten Energie an die Heizeinrichtung 2. Genauer gesagt, das Ausstoßmengensteuerelement zum Steuern der Tintenausstoßmenge ist bei dem Aufbau die Heizeinrichtung 2 selbst.
  • Auf der anderen Seite, wie in 2B gezeigt, ist die Oberplatte 3 ausgestattet mit: Rillen 3a, 3b zum Bilden des Flüssigkeitskanals und der gemeinsamen Flüssigkeitskammer, wie vorstehend erläutert; einer Sensoransteuereinrichtung 17 zum Ansteuern des Sensors 13, der auf dem Elementsubstrat 1 angeordnet ist; und mit einer Heizeinrichtungs-Steuereinheit 16 zum Steuern der Ansteuerbedingung der Heizeinrichtung 2 auf der Grundlage des Ausgabeergebnisses von dem Sensor, der durch die Sensoransteuereinrichtung 17 angesteuert wird. Darüberhinaus ist bei der Oberplatte 3 eine Zuführungsöffnung 3c geöffnet, um mit der gemeinsamen Flüssigkeitskammer in Verbindung zu stehen, damit die Flüssigkeit von außen zu der gemeinsamen Flüssigkeitskammer geführt wird.
  • Weiterhin sind verbindende Kontaktstellen 14, 18 zum elektrischen Verbinden der Schaltung und dergleichen, die auf dem Elementsubstrat 1 gebildet sind, mit der Schaltung und dergleichen, die auf der Oberplatte 3 gebildet sind, bei gegenüberliegenden Stellen der verbundenen Seiten des Elementsubstrats 1 und der Oberplatte 3 angeordnet. Außerdem ist das Elementsubstrat 1 mit einer äußeren Kontaktstelle 15, die den Eingangsanschluß des elektrischen Signals von außen bildet, gebildet. Das Elementsubstrat 1 ist größer als die Oberplatte 3 und die äußere Kontaktstelle 15 ist bei einer Position, die von der Oberplatte 3 freigelegt ist, wenn das Elementsubstrat 1 mit der Oberplatte 3 verbunden wird, angeordnet.
  • Hierbei wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Erzeugen der Schaltungen und dergleichen auf dem Elementsubstrat 1 und der Oberplatte 3 erläutert.
  • Bei dem Elementsubstrat 1 werden zuerst die Schaltungen, die die Ansteuereinrichtung 11, den Bilddatenübertragungsabschnitt 12 und den Sensor 13 bilden, unter Verwendung eines Halbleiterwaferherstellungsverfahrens auf dem Siliziumsubstrat gebildet. Nachfolgend werden die Heizeinrichtungen 2 gebildet, wie vorstehend erläutert, und schließlich werden die verbindenden Kontaktstellen 14 und äußeren Kontaktstellen 15 gebildet.
  • Bei der Oberplatte 3 werden zuerst die Schaltungen, die die Heizeinrichtungs-Steuereinheit 16 und die Sensoransteuereinrichtung 17 bilden, unter Verwendung des Halbleiterwaferherstellungsverfahrens auf dem Siliziumsubstrat gebildet. Nachfolgend werden die Rillen 3a, 3b und die Zuführungsöffnung 3c, die den Flüssigkeitskanal und die gemeinsame Flüssigkeitskammer bilden, durch das Filmerzeugungsverfahren und Ätzen gebildet, wie vorstehend erläutert, und schließlich werden die verbindenden Kontaktstellen 18 gebildet.
  • Wenn das Elementsubstrat 1 und die Oberplatte 3, die gebildet sind, wie vorstehend erläutert, angeordnet und verbunden sind, werden die Heizeinrichtungen 2 für die jeweiligen Flüssigkeitskanäle angeordnet, und die Schaltungen und dergleichen, die auf dem Elementsubstrat 1 und der Oberplatte 3 gebildet sind, werden über die jeweiligen verbindenden Kontaktstellen 14, 18 elek trisch verbunden. Diese elektrische Verbindung wird zum Beispiel durch Legen von Metallanschlüssen und dergleichen bei den verbindenden Kontaktstellen 14, 18 durchgeführt, doch es können auch andere Verfahren ausgeführt werden. Durch Ausführen der elektrischen Verbindung des Elementsubstrats 1 mit der Oberplatte 3 durch die verbindenden Kontaktstellen 14, 18 können die vorstehend erläuterten Schaltungen gleichzeitig mit dem Verbinden des Elementsubstrats 1 mit der Oberplatte 3 elektrisch miteinander verbunden werden. Nach dem Verbinden des Elementsubstrats 1 mit der Oberplatte 3 wird die Öffnungsplatte 4 mit dem Spitzenende des Flüssigkeitskanals 7 verbunden, sodaß der Tintenstrahlaufzeichnungskopf fertiggestellt ist.
  • Darüberhinaus enthält der Tintenstrahlaufzeichnungskopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels das bewegliche Element 6, wie in 1 gezeigt, und das bewegliche Element 6 wird ebenso auf dem Elementsubstrat 1 unter Verwendung eines Photolithographieverfahrens nach dem Erzeugen der Schaltungen und dergleichen auf dem Elementsubstrat 1 gebildet, wie vorstehend erläutert.
  • Wenn der auf diese Weise erhaltene Tintenstrahlaufzeichnungskopf bei einer Kopfpatrone oder einem Aufzeichnungsgerät montiert wird, wie in 3 gezeigt, wird der Kopf auf einem Grundsubstrat 22 mit einer darauf montierten Leiterplatte 23 befestigt, und eine Flüssigkeitsausstoßkopfeinheit 20 wird gebildet. In 3 ist die Leiterplatte 23 mit einer Vielzahl von Verdrahtungsmustern 24, die mit der Kopfsteuereinheit des Aufzeichnungsgerätes elektrisch verbunden sind, ausgestattet, und diese Verdrahtungsmuster 24 werden über einen Verbindungsdraht 25 mit den äußeren Kontaktstellen 15 elektrisch verbunden. Da die äußeren Kontaktstellen 15 nur auf dem Elementsubstrat 1 angeordnet sind, kann ein Flüssigkeitsausstoßkopf 21 in ähnlicher Weise wie bei dem herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach außen elektrisch verbunden werden. Hierbei ist das Beispiel, bei dem die äußeren Kontaktstellen 15 auf dem Elementsubstrat 1 angeordnet sind, erläutert worden, doch die Kontaktstellen können le diglich auf der Oberplatte 3 anstelle des Elementsubstrats 1 angeordnet werden.
  • Wie vorstehend erläutert, wenn verschiedene Schaltungen und dergleichen für das Ansteuern und das Steuern der Heizeinrichtung 2 auf das Elementsubstrat 1 und die Oberplatte 3 verteilt sind, sind diese Schaltungen und dergleichen nicht auf ein Substrat konzentriert, wenn man das elektrische Verbinden des Elementsubstrats 1 und der Oberplatte 3 betrachtet, und der Tintenstrahlaufzeichnungskopf kann verkleinert werden. Durch elektrisches Verbinden der Schaltungen und dergleichen, die auf dem Elementsubstrat 1 angeordnet sind, mit den Schaltungen und dergleichen, die auf der Oberplatte 3 angeordnet sind, wird darüberhinaus durch die verbindenden Kontaktstellen 14, 18 die Anzahl von Teilen, die nach außen mit dem Kopf elektrisch verbunden sind, verringert, und die Verbesserung der Zuverlässigkeit, die Verringerung der Anzahl von Komponenten und eine weitere Verkleinerung des Kopfes können verwirklicht werden.
  • Durch Verteilen der vorstehend erläuterten Schaltungen und dergleichen auf das Elementsubstrat 1 und die Oberplatte 3 kann darüberhinaus die Ausbeute des Elementsubstrats 1 verbessert werden und folglich können die Herstellungskosten des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes verringert werden. Da das Elementsubstrat 1 und die Oberplatte 3 auf der Grundlage des gleichen Materials aus Silizium gebildet sind, ist darüberhinaus der thermische Volumenausdehnungskoeffizient des Elementsubstrats 1 gleich dem der Oberplatte 3. Selbst wenn das Elementsubstrat 1 und die Oberplatte 3 durch das Ansteuern der Heizeinrichtung 2 thermisch ausgedehnt werden, tritt folglich bei beiden keine Abweichung auf und die Anordnungsgenauigkeit der Heizeinrichtung 2 und des Flüssigkeitskanals 7 wird zufriedenstellend aufrechterhalten.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die vorstehend erläuterten Schaltungen und dergleichen gemäß den Funktionen ver teilt, und eine Grundidee für die Verteilung wird nachfolgend erläutert.
  • Die Schaltungen, die über eine elektrische Verdrahtung mit den jeweiligen Heizeinrichtungen 2 einzeln oder durch eine Blockeinheit zu verbinden sind, sind auf dem Elementsubstrat 1 gebildet. Bei dem in 2A und 2B gezeigten Beispiel gilt dies für die Ansteuereinrichtung 11 und den Bilddatenübertragungsabschnitt 12. Da die Ansteuersignale parallel zu den jeweiligen Heizeinrichtungen 2 geführt werden, muß die Verdrahtung für die Signale herumgezogen werden. Wenn daher die Schaltungen auf der Oberplatte 3 gebildet sind, steigt die Anzahl von Verbindungen des Elementsubstrats 1 mit der Oberplatte 3 und eine Möglichkeit eines Auftretens eines Verbindungsfehlers steigt, doch der Verbindungsfehler bei den Heizeinrichtungen 2 und den vorstehend erläuterten Schaltungen wird verhindert, indem die Schaltungen auf dem Elementsubstrat 1 gebildet werden.
  • Analoge Teile, wie etwa die Steuerschaltung, sind anfällig für einen Wärmeeinfluß und daher auf dem Substrat, auf dem keine Heizeinrichtungen 2 angeordnet sind, das heißt, die Oberplatte 3, angeordnet. Bei dem in 2A und 2B gezeigten Beispiel entspricht die Heizeinrichtungs-Steuereinheit 16 diesen Vorgaben.
  • Der Sensor 13 kann auf dem Elementsubstrat 1 oder der Oberplatte 3 angeordnet sein, wie es die Umstände erfordern. Da der Widerstandssensor, der nicht auf dem Elementsubstrat 1 angeordnet ist, keine Bedeutung hat oder bei dem die Messungsgenauigkeit beeinträchtigt ist, wird zum Beispiel für den Widerstandssensor der Sensor auf dem Elementsubstrat 1 angeordnet. Darüberhinaus ist es empfehlenswert, den Temperatursensor auf dem Elementsubstrat 1 anzuordnen, um den Temperaturanstieg durch die Abnormalität der Heizeinrichtungsansteuerschaltung zu erfassen, doch wenn der Tintenzustand über die Tinte durch den Temperaturanstieg zu beurteilen ist, wie später erläutert wird, ist der Temperatursensor vorzugsweise auf der Oberplatte 3 oder sowohl auf dem Elementsubstrat 1 als auch auf der Oberplatte 3 angeordnet.
  • Darüberhinaus sind Schaltungen, die nicht einzeln oder durch die Blockeinheit über die elektrische Verdrahtung mit den jeweiligen Heizeinrichtungen 2 verbunden sind, eine Schaltung, die nicht notwendigerweise auf dem Elementsubstrat 1 anzuordnen ist, ein Sensor, der keinen Einfluß auf die Messungsgenauigkeit ausübt, selbst wenn er auf der Oberplatte 3 angeordnet ist, und dergleichen auf dem Elementsubstrat 1 oder der Oberplatte 3 gebildet, wie es die Umstände erfordern, sodaß sie nicht auf jedes eine aus dem Elementsubstrat 1 und der Oberplatte 3 konzentriert sind. Bei dem in 2A und 2B gezeigten Beispiel entspricht die Sensoransteuereinrichtung 17 diesen Vorgaben.
  • Durch Anordnen der jeweiligen Schaltungen, Sensoren und dergleichen auf dem Elementsubstrat 1 und der Oberplatte 3 auf der Grundlage der vorstehend erläuterten Idee wird die Anzahl von elektrischen Verbindungen des Elementsubstrats 1 und der Oberplatte 3 minimiert, und darüberhinaus können die jeweiligen Schaltungen, Sensoren und dergleichen unter guter Symmetrie verteilt werden.
  • Das Ausführungsbeispiel ist vorstehend in Bezug auf den Grundaufbau der vorliegenden Erfindung erläutert worden, und konkrete Beispiele der vorstehend erläuterten Schaltungen und dergleichen werden später erläutert.
  • <Beispiel einer Steuerung einer Energie, die an eine Heizeinrichtung angelegt wird>
  • 4A und 4B sind Schaubilder mit den Schaltungsaufbauten des Elementsubstrats und der Oberplatte, bei denen die an die Heizeinrichtung angelegte Energie gemäß der Sensorausgabe gesteuert wird.
  • Wie in 4A gezeigt, ist ein Elementsubstrat 31 ausgestattet mit: Heizeinrichtungen 32, die in einer Reihe angeordnet sind; einem Leistungstransistor 41, der als eine Ansteuereinrichtung dient; einer UND-Schaltung 39 zum Steuern des Ansteuerns des Leistungstransistors 41; einer Ansteuerzeitgebungssteuer-Logikschaltung 38 zum Steuern der Ansteuerzeitgebung des Leistungstransistors 41; einer Bilddatenübertragungsschaltung 42, die aus einem Schieberegister und einer Zwischenspeicherschaltung besteht; und mit einer Stufenheizeinrichtung 43 zum Erfassen der Widerstandsfähigkeit der Heizeinrichtung 32.
  • Die Ansteuerzeitgebungssteuer-Logikschaltung 38 steuert die Heizeinrichtungen 32 geteilt zu abweichenden Zeiten an und aktiviert sie, anstatt alle Heizeinrichtungen 32 gleichzeitig zu aktivieren, um die Gerätleistungskapazität zu verringern, und das Freigabesignal (Kopfansteuerzeit-Teilungssignal) zum Ansteuern der Ansteuerzeitgebungssteuer-Logikschaltung 38 wird über 45k, 45n als äußere Kontaktstellen eingegeben.
  • Als die äußeren Kontaktstellen, die bei dem Elementsubstrat 31 angeordnet sind, gibt es darüberhinaus zusätzlich zu den Freigabesignal-Eingangsanschlüssen 45k, 45n einen Ansteuerleistungs-Eingangsanschluß 45a der Heizeinrichtung 32, einen Masseanschluß 45b des Leistungstransistors 41, Eingabeanschlüsse 45c, 45e für Signale, die zum Steuern der Energie zum Ansteuern der Heizeinrichtung 32 notwendig sind, einen Logikschaltungs-Ansteuerleistungsanschluß 45f, einen Masseanschluß 45g, einen Eingangsanschluß 45i von seriellen Daten, die in das Schieberegister der Bilddatenübertragungsschaltung 42 eingegeben werden, einen Synchroneingangsanschluß 45h eines seriellen Taktsignals und einen Eingangsanschluß 45j eines Zwischenspeichertaktsignals, das in die Zwischenspeicherschaltung eingegeben wird.
  • Auf der anderen Seite, wie in 4B gezeigt, ist eine Oberplatte 33 ausgestattet mit: einer Sensoransteuerschaltung 47 zum Ansteuern der Stufenheizeinrichtung 43; einer Ansteuersignalsteuerschaltung 46 zum Überwachen der Ausgabe von der Stufenhei zeinrichtung 43 und zum Steuern der an die Heizeinrichtung 32 angelegten Energie gemäß dem Ergebnis; einem Speicher 49 zum Speichern der durch die Stufenheizeinrichtung 43 erfaßten Widerstandsfähigkeitsdaten oder eines Codewerts, der von der Widerstandsfähigkeit abgeleitet ist, und von im voraus gemessenen Flüssigkeitsausstoßmengeneigenschaften der jeweiligen Heizeinrichtungen 32 (Flüssigkeitsausstoßmenge bei einem vorbestimmten Impuls, der bei einer konstanten Temperatur angelegt wird) als Kopfinformation und zum Ausgeben der Information zu der Ansteuersignalsteuerschaltung 46; und mit einer PLL-Schaltung (Schaltung mit phasenstarrer Schleife) 50 als einer Periodenverkürzungsschaltung zum Verkürzen der Periode eines Bezugstakts CLK, der in die Ansteuersignalsteuerschaltung 46 eingegeben wird.
  • Darüberhinaus sind die verbindenden Kontaktstellen, das Elementsubstrat 31 und die Oberplatte 32 ausgestattet mit: Anschlüssen 44g, 44h, 48g, 48h zum Verbinden der Stufenheizeinrichtung 43 mit der Sensoransteuerschaltung 47; Anschlüssen 44b bis 44d, 48b bis 48d zum Verbinden der Eingangsanschlüsse 45c bis 45e mit der Ansteuersignalsteuerschaltung 46 für Signale, die zum Steuern der Energie zum Ansteuern der Heizeinrichtung 32 von außen erforderlich sind; einem Anschluß 48a zum Eingeben der Ausgabe der Ansteuersignalsteuerschaltung 46 in einen Eingangsanschluß der UND-Schaltung 39; und mit dergleichen.
  • Wie in 5 gezeigt, besteht zum Beispiel die PLL-Schaltung 50 aus: einem Phasenvergleicher 71 zum Erfassen der Phasendifferenz von zwei eingegebenen Signalen; einem Tiefpaßfilter (LPF) 72 zum Glätten des Ausgangsimpulses des Phasenvergleichers 71; einem Spannungssteueroszillator (VCO) 73 zum Ausgeben des Impulssignals mit einer Frequenz, die proportional zu der Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 72 ist; und aus einem Teiler 74 zum Teilen der Frequenz des Ausgangsimpulses des Spannungssteueroszillators 73.
  • Da die in 5 gezeigte PLL-Schaltung so arbeitet, daß zwei Signalphasen (Frequenzen), die in den Phasenvergleicher 71 ein gegeben werden, miteinander übereinstimmen, kann das Impulssignal mit der N-fachen Frequenz (1/N Periode) von der des Eingangssignals, die durch das Teilungsverhältnis (1/N) des Teilers 74 bestimmt ist, aus dem Spannungssteueroszillator 73 erhalten werden.
  • Die PLL-Schaltung 50 ist zwischen dem Anschluß 48d und der Ansteuersignalsteuerschaltung 46 eingefügt, und stellt die Periode des Bezugstakts CLK, der über die Anschlüsse 48d, 44d eingegeben wird, durch einen Faktor 1/N ein. Darüberhinaus kann die Ansteuersignalsteuerschaltung 46 unter Verwendung eines Takts DCLK zum Übertragen der Bilddaten arbeiten, und kann ebenso in dem Fall arbeiten, in dem die Periode des Takts DCLK durch den Faktor 1/N durch die PLL-Schaltung 50 eingestellt und in die Ansteuersignalsteuerschaltung 46 eingegeben wird.
  • Nachfolgend wird ein Signalfluß bei dem vorstehend erläuterten Aufbau beschrieben. 6 ist ein Signalflußdiagramm des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
  • Zuerst erzeugt bei dem Geräthauptrumpf ein Kopfansteuer-Steuerschaltungsabschnitt das Bezugseingangssignal zur Verwendung beim Erzeugen eines Wärmesignals, ein Bilddatenübertragungssignal zur Verwendung beim Übertragen von Bilddaten, wie etwa DCLK, DATA und LATCH, und ein Kopfansteuerzeit-Teilungssignal (BENB1 bis n), und gibt diese Signale zu einer Kopfseite aus.
  • Unter diesen Signalen wird das Bezugseingangssignal in den Hochauflösungsbezugssignalerzeugungsabschnitt 50 eingegeben, bevor es in die Ansteuersignalsteuerschaltung 46 eingegeben wird, und das Taktsignal CLK, das eine hohe Auflösung besitzt, wird aus dem Bezugseingangssignal erzeugt. Die Ansteuersignalsteuerschaltung 46 führt durch die Information von dem Sensor, die in dem Speicher 49 gespeichert ist, auf der Grundlage des Taktsignals, das die hohe Auflösung besitzt, und einiger Signale aus den Bilddatenübertragungssignalen eine Korrektur durch, erzeugt ein Heizeinrichtungsansteuerzeit-Entscheidungssignal und gibt dieses Heizeinrichtungsansteuerzeit-Entscheidungssignal zu der Ansteuerzeitgebungssteuerschaltung 38 und der UND-Schaltung 39 aus.
  • Auf der anderen Seite, wird das Bilddatenübertragungssignal einschließlich der seriell eingegebenen Bilddaten in die Bilddatenübertragungsschaltung 42 eingegeben und als die zwischengespeicherten Bilddaten zu der Ansteuerzeitgebungssteuerschaltung 38 und der UND-Schaltung 39 ausgegeben. Weiterhin werden Kopfansteuerzeit-Teilungssignale in die Ansteuerzeitgebungssteuerschaltung 38 und die UND-Schaltung 39 eingegeben, und durch diese Signale wird eine Ausstoßheizeinrichtung angesteuert.
  • Genauer gesagt, die Widerstandsfähigkeit der Heizeinrichtung 32 wird durch die Stufenheizeinrichtung 43 erfaßt und das Ergebnis wird in dem Speicher 49 gespeichert. Die Ansteuersignalsteuerschaltung 46 entscheidet die Anstiegs- und Abfallsdaten des Ansteuerimpulssignals der Heizeinrichtung 32 gemäß den Widerstandsfähigkeitsdaten und der Flüssigkeitsausstoßmengeneigenschaft, die in dem Speicher 49 gespeichert sind, und gibt diese Daten über die Anschlüsse 48a, 44a zu der UND-Schaltung 39 aus. Auf der anderen Seite, die seriell eingegebenen Bilddaten werden in dem Schieberegister der Bilddatenübertragungsschaltung 42 gespeichert, durch das Zwischenspeichersignal in der Zwischenspeicherschaltung zwischengespeichert und über die Ansteuerzeitgebungssteuerschaltung 39 zu der UND-Schaltung 39 ausgegeben. Daher wird die Impulsbreite des Wärmeimpulses gemäß den Anstiegs- und Abfallsdaten bestimmt, und die Heizeinrichtung 32 wird bei dieser Impulsbreite aktiviert. Folglich wird eine weitgehend konstante Energie an die Heizeinrichtung 32 angelegt.
  • Da die PLL-Schaltung 50 die Periode des Bezugstakts CLK zum Betreiben der Ansteuersignalsteuerschaltung 46 durch den Faktor 1/N einstellt, kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Ansteuerimpulssignal für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der die beschleunigte Geschwindigkeit und eine Vielzahl von Düsen besitzt, bei einer hohen Auflösung und hoher Genauigkeit erzeugt werden.
  • Wie vorstehend erläutert, wird der Bezugstakt CLK von dem Hauptrumpfgerät des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts über das Kabel des flexiblen Substrats oder dergleichen zu dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der auf dem Schlitten montiert ist, gesendet. Bei dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der die beschleunigte Geschwindigkeit und die Vielzahl von Düsen besitzt, ist selbst bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Frequenz des Bezugstakts CLK, ähnlich wie bei dem herkömmlichen Aufbau, in der Größenordnung von 1 Mhz bis 10 Mhz, kann die von dem Kabel erzeugte Störstrahlung verringert werden, wird die Impulsverlaufsstumpfheit minimiert und die Fehlfunktion des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes verhindert.
  • Da die Frequenz des Bezugstakts CLK, der durch den vorstehend erläuterten Aufbau zu dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf gesendet wird, in der gleichen Größenordnung wie bei dem herkömmlichen Aufbau liegt, wie in 7 gezeigt, kann der Bezugstakt ebenso durch Aussenden von Signallicht von einem optischen Datensender 83 eines Hauptrumpfes zu einem optischen Datenempfänger 84 eines Schlittens 82, auf dem der Tintenstrahlaufzeichnungskopf montiert ist, übertragen werden. In diesem Fall kann ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät 80, bei dem die Impulsverlaufsstumpfheit und die Störstrahlung verringert sind, erhalten werden. Zusätzlich kann der optische Datenempfänger 84 bei dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf anstatt bei dem Schlitten 82 angeordnet werden.
  • Selbst bei einem Aufbau, bei dem ein Heizelement oder ein piezoelektrisches Element bei jedem Flüssigkeitskanal angeordnet ist, um die Position eines bei der Ausstoßöffnung gebildeten Wulstrandes zu steuern, kann die Tintenausstoßmenge unter Verwendung des Taktes, dessen Periode durch den Faktor 1/N durch die PLL-Schaltung 50 eingestellt wird, und Erzeugen des Ansteuerimpulssignals bei hoher Genauigkeit gesteuert werden.
  • Darüberhinaus können der Speicher 49 und die PLL-Schaltung 50 bei dem Elementsubstrat 31 angeordnet werden und nicht bei der Oberplatte 33, falls auf der Seite des Elementsubstrats 31 ein Platz vorhanden ist. Um das Problem zu lösen, kann die Taktperiode durch Anordnen der PLL-Schaltung 50 bei dem Substrat, das von dem Elementsubstrat verschieden ist, oder bei dem Schlitten, der sich ebenso mit dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf bewegt, verkürzt werden, obgleich die Komponentenkosten und die Montierkosten sich leicht erhöhen.
  • Wie vorstehend erläutert, selbst wenn das Ansteuern der Heizeinrichtung 32 gesteuert wird, um eine zufriedenstellende Bildqualität zu erhalten, wird die Blase in der gemeinsamen Flüssigkeitskammer erzeugt. Wenn sich die Blase bei dem Wiederauffüllen mit der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskanal verschiebt, ergibt sich der Nachteil, daß keine Flüssigkeit ausgestoßen wird, obwohl die Flüssigkeit in der gemeinsamen Flüssigkeitskammer vorhanden ist.
  • Um mit diesem Problem fertigzuwerden, kann ein Sensor zum Erfassen des Vorhandenseins/Fehlens der Flüssigkeit in den jeweiligen Flüssigkeitskanälen (insbesondere in der Nähe der Heizeinrichtung 32) angeordnet werden, und weiter kann eine Verarbeitungsschaltung zum Ausgeben des Ergebnisses nach außen, wenn der Sensor das Fehlen der Flüssigkeit erfaßt, bei der Oberplatte 33 angeordnet werden. Durch zwangsweises Saugen der Flüssigkeit in den Kopf von der Ausstoßöffnung auf der Seite des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes auf der Grundlage der Ausgabe von der Verarbeitungsschaltung kann die Blase in dem Flüssigkeitskanal beseitigt werden. Als Sensor zum Erfassen des Vorhandenseins/Fehlens der Flüssigkeit kann ein Sensor zum Erfassen einer Änderung der Widerstandsfähigkeit über die Flüssigkeit oder ein Sensor zum Erfassen des abnormalen Temperaturanstiegs der Heizeinrichtung, wenn keine Flüssigkeit vorhanden ist, verwendet werden.
  • <Beispiel einer Elementsubstrat-Temperatursteuerung>
  • 15A und 15B sind Schaubilder mit den Schaltplänen des Elementsubstrats und der Oberplatte, bei der die Temperatur des Elementsubstrats ansprechend auf die Sensorausgabe gesteuert wird.
  • Wie in 15A gezeigt, wird bei diesem Beispiel einem Elementsubstrat 51 zusätzlich zu einer Heizeinrichtung 52 zum Ausstoßen der Flüssigkeit eine Temperaturheizeinrichtung 55 zum Heizen des Elementsubstrats 51 selbst hinzugefügt, um die Temperatur des Elementsubstrats 51 als das Ausstoßmengensteuerelement zum Steuern der Tintenausstoßmenge anzupassen, und dem Elementsubstrat 31 ein Leistungstransistor 56 als die Ansteuereinrichtung der Temperaturheizeinrichtung 55 hinzugefügt, wie in 4A gezeigt. Darüberhinaus wird ein Temperatursensor zum Messen der Temperatur des Elementsubstrats 51 als ein Sensor 63 verwendet.
  • Auf der anderen Seite, wie in 15B gezeigt, ist eine Oberplatte 53 mit einer Sensoransteuerschaltung 67 zum Ansteuern des Sensors 63, einem Speicher 69 zum Speichern der Flüssigkeitsausstoßmengeneigenschaft und zusätzlich mit einer Temperaturheizeinrichtungs-Steuerschaltung 66 zum Überwachen der Ausgabe von dem Sensor 63 und zum Steuern des Ansteuerns der Temperaturheizeinrichtung 55 gemäß dem Ergebnis gebildet. Die Temperaturheizeinrichtungs-Steuerschaltung 66 enthält einen Vergleicher, vergleicht einen Schwellenwert, der auf der Grundlage der für das Elementsubstrat 51 erforderlichen Temperatur vorbestimmt ist, mit der Ausgabe von dem Sensor 63, und gibt ein Temperaturheizeinrichtungs-Steuersignal zum Ansteuern der Temperaturheizeinrichtung 55 aus, wenn die Ausgabe von dem Sensor 63 größer als der Schwellenwert ist. Die für das Elementsubstrat 51 erforderliche Temperatur ist eine Temperatur, bei der die Viskosität der Flüssigkeit in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf in einem stabilen Ausstoßbereich ist. Darüberhinaus sind Anschlüsse 64a, 68a zum Eingeben eines Temperaturheizeinrichtungs-Steuersignals, das von der Temperaturheizeinrichtungs-Steuerschaltung 66 ausgegeben wird, in den Temperaturheizeinrichtungs-Leistungstransistor 56, der auf dem Elementsubstrat 51 gebildet ist, als die verbindenden Kontaktstellen auf dem Elementsubstrat 51 und der Oberplatte 53 angeordnet. Der weitere Aufbau ist ähnlich dem Aufbau, der in 4A und 4B gezeigt ist.
  • Gemäß dem vorstehend erläuterten Aufbau wird die Temperaturheizeinrichtung 55 durch die Temperaturheizeinrichtungs-Steuerschaltung 66 angesteuert, und die Temperatur des Elementsubstrats 51 wird gemäß dem ausgegebenen Ergebnis des Sensors 63 bei einer vorbestimmten Temperatur gehalten. Als Ergebnis wird die Flüssigkeitsviskosität in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf in dem stabilen Ausstoßbereich gehalten und ein zufriedenstellender Ausstoß ist möglich. Da die Periode des Bezugstakts zum Betreiben der Temperaturheizeinrichtungs-Steuerschaltung 66 durch die PLL-Schaltung verkürzt ist, ähnlich wie bei dem in 4A und 4B gezeigten Aufbau, kann darüberhinaus das Ansteuerimpulssignal der Temperaturheizeinrichtung 55 unter einer hohen Auflösung erzeugt werden und eine Temperatursteuerung mit höherer Genauigkeit ist möglich.
  • Darüberhinaus besitzt der Sensor 63 eine Ausgangswertstreuung von einer festen Differenz. Wenn eine genaue Temperatureinstellung auszuführen ist, kann außerdem die Streuung durch Speichern des Korrekturwerts der Ausgangswertstreuung als Kopfinformation in dem Speicher 69 und Einstellen des Schwellenwerts, der bei der Temperaturheizeinrichtungs-Steuerschaltung 66 eingestellt ist, gemäß dem in dem Speicher 69 gespeicherten Korrekturwert korrigiert werden. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird außerdem die Rille zum Bilden des Flüssigkeitskanals 7 bei der Oberplatte 3 gebildet und das Element (Öffnungsplatte 4), das mit der Ausstoßöffnung 5 ausgestattet ist, wird durch das Element, das von denjenigen des Elementsubstrats 1 und der Oberplatte 3 verschieden ist, gebildet, doch der Aufbau des Tintenstrahlkopfes, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist nicht darauf beschränkt.
  • Wenn zum Beispiel eine Wand bei der Endfläche der Oberplatte für die Dicke der Öffnungsplatte gelassen wird und die Ausstoßöffnung in der Wand durch eine Ionenstrahlbearbeitung, eine Elektronenstrahlbearbeitung oder dergleichen gebildet wird, kann der Tintenstrahlaufzeichnungskopf ohne Verwenden der Öffnungsplatte gebildet werden. Wenn anstelle eines Bildens der Rille in der Oberplatte eine Kanalseitenwand auf dem Elementsubstrat gebildet wird, wird darüberhinaus die Positionsgenauigkeit des Flüssigkeitskanals in Bezug auf die Heizeinrichtung verbessert, und eine Oberplattenform kann vereinfacht werden. Das bewegliche Element kann auf der Oberplatte unter Verwendung des Photolithographieverfahrens gebildet werden, doch wenn das Elementsubstrat mit der Kanalseitenwand gebildet ist, kann das Elementsubstrat gleichzeitig gebildet werden, wenn das bewegliche Element auf dem Elementsubstrat gebildet ist.
  • Die Tinten-Vorhandensein/Fehlen-Erfassung unter Verwendung des Temperatursensors und der Kopfansteuervorgang gemäß dem erfaßten Ergebnis werden als nächstes mit Bezug auf 16A und 16B bis 20A und 20B erläutert.
  • 16A und 16B bis 20A und 20B sind schematische erläuternde Ansichten mit den Abwandlungsbeispielen des Schaltungsaufbaus des Elementsubstrats und der Oberplatte des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes der vorliegenden Erfindung, wobei Figuren A Draufsichten mit dem Elementsubstrat und Figuren B Draufsichten mit der Oberplatte sind. Diese Figuren A und B zeigen entgegengesetzte Seiten, ähnlich wie 2A und 2B, und eine gepunktete Linie in jeder Figur B zeigt die Position einer Flüssigkeitskammer und eines Kanals, wenn die Oberplatte mit dem Elementsubstrat verbunden ist.
  • Bei dem Strukturbeispiel des in 16A und 16B bis 20A und 20B gezeigten Kopfes ist darüberhinaus ein Elementsubstrat 401 mit einer Kanalwand 401a gebildet, doch die Struktur des Elementsubstrats und der Oberplatte kann bei jedem der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele angewendet werden. Wenn bei der folgenden Erläuterung nicht besonders erwähnt, ist es darüberhinaus selbstverständlich, daß die Kombination der jeweiligen Ausführungsbeispiele, die in 16A und 16B bis 20A und 20B gezeigt sind, ebenso bei der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Bei der folgenden Beschreibung wird darüberhinaus der Teil, der mit der gemeinsamen Funktion ausgestattet ist, unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen erläutert.
  • In 16A ist das Elementsubstrat 401 mit einer Vielzahl von Heizeinrichtungen 402, die für Kanäle parallel angeordnet sind, einer Nebenheizeinrichtung 455, die bei einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer angeordnet ist, einer Ansteuereinrichtung 411 zum Ansteuern dieser Heizeinrichtmungen 402 gemäß Bilddaten, einem Bilddatenübertragungsabschnitt 412 zum Ausgeben der eingegebenen Bilddaten zu der Ansteuereinrichtung 411, der Kanalwand 401a zum Bilden einer Düse, und mit einem Flüssigkeitskammerrahmen 401b zum Bilden der gemeinsamen Flüssigkeitskammer ausgestattet.
  • Auf der anderen Seite, in 16B ist eine Oberplatte 403 mit einem Temperatursensor 413 zum Messen der Temperatur in der gemeinsamen Flüssigkeitskammer, einer Sensoransteuereinrichtung 417 zum Ansteuern des Temperatursensors 413, einer Begrenzungsschaltung 459 zum Begrenzen oder Anhalten des Ansteuerns des Heizeinrichtungswiderstandselements auf der Grundlage der Ausgabe von dem Temperatursensor, und mit einer Heizeinrichtungs-Steuereinheit 416 zum Steuern der Ansteuerbedingung der Heizeinrichtung 402 auf der Grundlage der Signale der Sensoransteuereinrichtung 417 und der Begrenzungsschaltung 459 ausgestattet. Zusätzlich ist eine Zuführungsöffnung 403a, die mit der gemeinsamen Flüssigkeitskammer in Verbindung steht, geöffnet, um die Flüssigkeit von außen zu der gemeinsamen Flüssigkeitskammer zu führen.
  • Weiterhin sind die entgegengesetzten Stellen der verbundenen Seiten des Elementsubstrats 401 und der Oberplatte 403 mit verbindenden Kontaktstellen 414, 418 zum elektrischen Verbinden der Schaltungen, die auf dem Elementsubstrat 401 gebildet sind, mit den Schaltungen, die auf der Oberplatte 403 gebildet sind, ausgestattet. Darüberhinaus ist das Elementsubstrat 401 mit äußeren Kontaktstellen 415 als den Eingangsanschlüssen der elektrischen Signale von außen ausgestattet. Das Elementsubstrat 401 ist größer als die Oberplatte 403 und die äußeren Kontaktstellen 415 sind bei Positionen angeordnet, die von der Oberplatte 403 unbedeckt sind, wenn das Elementsubstrat 401 mit der Oberplatte 403 verbunden ist.
  • Wenn das Elementsubstrat 401 und die Oberplatte 403, die wie vorstehend erläutert gebildet sind, angeordnet und verbunden sind, sind die Heizeinrichtungen 402 für die jeweiligen Flüssigkeitskanäle angeordnet, und die Schaltungen und dergleichen, die auf dem Elementsubstrat 401 und der Oberplatte 403 gebildet sind, sind über die jeweiligen verbindenden Kontaktstellen 414, 418 elektrisch verbunden.
  • Ein Raum von mehreren zehn Mikrometern wird zwischen einem ersten Substrat (Elementsubstrat 401) und einem zweiten Substrat (Oberplatte 403) mit der Tinte gefüllt. Wenn das Heizen durch die Nebenheizeinrichtung 455 ausgeführt wird, wird daher durch das Vorhandensein/Fehlen der Tinte eine Differenz auf dem Wege einer Wärmeleitung zu dem zweiten Substrat erzeugt. Wenn die Wärmeleitungsdifferenz durch den Temperatursensor 413, der aus einem Diodensensor mit einem PN-Übergang oder dergleichen besteht, erfaßt wird, kann daher das Vorhandensein/Fehlen der Tinte in der Flüssigkeitskammer erfaßt werden. Wenn zum Beispiel der Temperatursensor 413 die im Vergleich zu dem Vorhandensein der Tinte abnormale Temperatur erfaßt, begrenzt die Begrenzungsschaltung 459 gemäß dem erfaßten Ergebnis durch den Temperatursensor 413 das Ansteuern der Heizeinrichtung 402 oder hält es an, und ein Signal, das die Abnormalität anzeigt, wird zu dem Hauptrumpf ausgegeben. Daher kann ein Kopf, der die physikalische Beschädigung des Kopfes verhindert und eine stabile Ausstoßleistung konstant erfüllt, gebildet werden.
  • Da der Temperatursensor und die Begrenzungsschaltung durch das Halbleiterwaferherstellungsverfahren hergestellt werden können, kann insbesondere bei der vorliegenden Erfindung das Element bei einer optimalen Position angeordnet werden und eine Kopfbeschädigungs-Verhinderungsfunktion kann hinzugefügt werden, ohne daß die Kosten des Kopfes selbst ansteigen.
  • 17A und 17B sind erläuternde Ansichten mit dem Abwandlungsbeispiel von 16A und 16B. Das in 17A und 17B gezeigte Abwandlungsbeispiel ist von dem Abwandlungsbeispiel aus 16A und 16B darin verschieden, daß anstelle der Nebenheizeinrichtung eine Ausstoßheizeinrichtung, das heißt, die Heizeinrichtung 402, verwendet wird. Bei dem in 17A und 17B gezeigten Abwandlungsbeispiel ist der Temperatursensor 413 bei einem Bereich auf der Oberplatte 403 gegenüber der Heizeinrichtung 402 angeordnet, und das Vorhandensein/Fehlen der Tinte wird durch Erfassen der Temperatur, bei der das Ansteuern mit einem kurzen Impuls von einem Pegel, bei dem die Tinte nicht geschäumt wird, oder mit einer niedrigen Spannung ausgeführt wird, erfaßt. Neben der Erfassung des Vorhandenseins/Fehlens der Tinte kann die Temperatur durch Ausführen des Flüssigkeitsausstoßvorgangs überwacht und zu dem Ansteuern zurückgeführt werden. Der Aufbau des vorliegenden Abwandlungsbeispiels ist insbesondere dann wirksam, wenn ein Anordnen der Nebenheizeinrichtung in der gemeinsamen Flüssigkeitskammer schwierig ist. Bei dem vorliegenden Abwandlungsbeispiel begrenzt die Heizeinrichtungs-Steuereinheit 416 außerdem das Kopfansteuern auf der Grundlage der Ausgabe des Temperatursensors 413 oder hält es an.
  • Das in 18A und 18B gezeigte Abwandlungsbeispiel ist von dem in 17A und 17B gezeigten Abwandlungsbeispiel darin verschieden, daß der Temperatursensor 413 angeordnet ist, um eine Vielzahl von Gruppen für die verschiedenen Heizeinrichtungen 402 zu bilden (in der Figur entsprechen Bezugszeichen 413a, 413b, 413c, ... einzelnen Düsen). Da die Heizeinrichtungen 402 ausgewählt angesteuert werden können, kann durch Anordnen einer Vielzahl von Temperatursensoren der Tintenzustand, wie etwa das Vorhandensein/Fehlen der Tinte in einem feineren Teil, erfaßt werden.
  • Da außerdem die Temperatursensoren angeordnet sind, um wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Eins-zu-Eins-Beziehung mit den jeweiligen Heizeinrichtungen 402 herzustellen, kann die Temperaturänderung während des Flüssigkeitsausstoßes durch eine Düseneinheit erfaßt werden, und weiter können das Vorhandensein/Fehlen der Tinte in der Düse und der geschäumte Zustand durch die Temperatur erfaßt werden. Die Erfassung eines teilweisen Nicht-Ausstoßes durch den Tintenmangel von jeder Düse kann durch Anordnen eines in 20A und 20B gezeigten Speichers und Vergleichen der Daten mit den Daten für den normalen Ausstoß, die in dem Speicher gehalten werden, oder durch Vergleichen der Daten mit den Daten von einer Vielzahl von benachbarten Düsen (wenn zum Beispiel eine abnormale Ausgabe lediglich bei Temperatursensor 413b aus Düsen 413a, 413b, 413c, ..., auftritt, wird hinsichtlich Temperatursensor 413b eine Abnormalität beurteilt) ausgeführt werden.
  • Da die jeweiligen Temperatursensoren 413a, 413b, 413c, ..., über die elektrische Verbindungsverdrahtung nicht den Heizeinrichtungen 402 entsprechen, gibt es darüberhinaus in diesem Fall keine Probleme, wie etwa eine komplizierte Verdrahtung, selbst wenn die Temperatursensoren auf der Oberplatte 403 angeordnet sind. Selbst wenn eine Vielzahl von Sensoren angeordnet ist, wird darüberhinaus die Herstellung wie bei der vorliegenden Erfindung durch den Halbleiterwaferherstellungsvorgang ausgeführt, sodaß die Kosten nicht steigen. Daher wird dieses Beispiel insbesondere bei einem später erläuterten Vollzeilenkopf bevorzugt angewendet.
  • Das in 19A und 19B gezeigte Abwandlungsbeispiel ist von dem in 17A und 17B gezeigten Abwandlungsbeispiel darin verschieden, daß sowohl das Elementsubstrat 401 als auch die Oberplatte 403 mit den Temperatursensoren 413a, 413b ausgestattet ist. Wenn der Temperatursensor lediglich auf einem Substrat angeordnet ist, ändert sich der Schwellenwert, der das Vorhandensein/Fehlen der Tinte anzeigt, durch eine Außenlufttemperatur und einen Kopfzustand (zum Beispiel unmittelbar nach dem Druckende), und es wird schwierig, die Steuerung auszuführen. Durch Messen einer Temperaturanstiegsdifferenz zwischen zwei Sensoren während eines Heizens kann jedoch der Tintenzustand, wie etwa das Vorhandensein/Fehlen der Tinte, im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Sensor lediglich bei einem Substrat angeordnet ist, einfacher und genauer erfaßt werden.
  • Das in 20A und 20B gezeigte Abwandlungsbeispiel ist von dem in 19A und 19B gezeigten Abwandlungsbeispiel darin verschieden, daß ein Speicher 469 zum Speichern der Temperaturänderung während des Heizens des Heizwiderstandselements bei dem Fehlen und Vorhandensein der Tinte bei dem Kopfherstellungsverfahren als Kopfinformation und zum Ausgeben der Information zu der Heizeinrichtungs-Steuereinheit 416 angeordnet ist. Durch Anordnen des Speichers 469 und Vergleichen des Werts des Speichers 469 mit der Ausgabe des Sensors kann eine Erfassung eines Vorhandenseins/Fehlens von Tinte mit höherer Genauigkeit ausgeführt werden.
  • Wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel erläutert, kann natürlich der Speicher die im voraus gemessene Flüssigkeitsausstoßmengeneigenschaft durch die jeweiligen Heizeinrichtungen 402 (die Flüssigkeitsausstoßmenge bei dem vorbestimmten Impuls, angelegt bei der konstanten Temperatur) oder die Kopfinformation, wie etwa die Tinte zum Gebrauch, halten.
  • Der Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, der aus dem Grundaufbau entwickelt wurde, ist vorstehend erläutert worden, doch bei der vorliegenden Erfindung muß das Bezugssignal von dem Druckvorrichtungshauptrumpf nicht einzeln angefordert werden oder das aus dem Bezugseingangssignal erzeugte Signal muß nicht auf das Wärmesignal begrenzt werden (Heizeinrichtungsansteuerzeit-Entscheidungssignal). Das Beispiel wird nachfolgend erläutert.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • 8 ist ein Signalflußdiagramm mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die Erläuterung des Teils, der gemeinsam ist mit dem aus 6, wird ausgelassen.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Freigabesignal aus dem Hochauflösungsbezugssignal und dem Bilddatenübertragungssignal bei dem Freigabesignalgenerator erzeugt. Da das Freigabesignal nicht von außen zugeführt werden muß, kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Wirkung erzeugt werden, daß die Anzahl von Signalleitungen verringert werden kann. In 8 wird das Datenübertragungssignal zusätzlich verwendet, um eine Wärmeimpulsinformation zu erhalten, doch der Kopf enthält nichtflüchtige Speicher, wie etwa ein EEPROM, und ein Aufbau zum Steuern des Speichers kann hinzugefügt werden. Das in den Freigabesignalgenerator eingegebene Hochauflösungsbezugssignal muß nicht notwendigerweise das selbe sein wie das in die Ansteuersignalsteuerschaltung eingegebene Hochauflösungsbezugssignal, solange sie miteinander synchron sind.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • 9 ist ein Signalflußdiagramm mit einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die Erläuterung des Teils, der mit dem aus 6 gemeinsam ist, wird ausgelassen.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Freigabesignal aus dem Hochauflösungsbezugssignal und dem Bilddatenübertragungssignal erzeugt, doch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Freigabesignal aus dem Bezugseingangssignal, bevor es in den Hochauflösungsbezugssignalgenerator eingegeben wird, und aus dem Bilddatenübertragungssignal erzeugt. Da das Freigabesignal in Bezug auf das Wärmesignal eine kleine Auflösung besitzen kann, kann das ursprüngliche Bezugseingangssignal verwendet werden, ohne in Bezug zu einigen aus den Heizeinrichtungsansteuer-Steuersignalen durch den Hochauflösungsbezugssignalgenerator geführt zu werden. Wenn dabei die Auflösung weiter als notwendig verringert wird, wird der Aufbau eines Teils zum Zählen der Hochauflösungsbezugssignale CLK nachteilig vergrößert (weil die Schaltung mit einem größeren Zählwert auch vergrößert wird) und es ist ebenso wirksam, die Signale, die durch den Hochauflösungsbezugssignalgenerator geführt oder nicht geführt werden, zu mischen, wie es die Umstände erfordern.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • 10 ist ein Signalflußdiagramm mit einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die Erläuterung des Teils, der mit dem von 6 gemeinsam ist, wird ausgelassen.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Datentaktsignal zur Verwendung bei einer Datenübertragung als das Bezugseingangssignal verwendet. Gemäß diesem Aufbau ist ein stärkeres Verringern der Anzahl von Signalleitungen als bei dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich. Da die Anzahl von Takten durch die Anzahl der zu übertragenden Daten begrenzt ist, ist es bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wirksam, die Signale, die durch den Hochauflösungsbezugssignalgenerator geführt oder nicht geführt werden, wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel zu mischen.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • 11 ist ein Signalflußdiagramm mit einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die Erläuterung des Teils, der mit dem von 6 gemeinsam ist, wird ausgelassen.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Oszillator zum Erzeugen des Bezugseingangssignals bei dem Kopf einschließlich dem Schlitten angeordnet. In diesem Fall kann die Signalleitung für das Bezugseingangssignal entfernt werden. Da ein Sender durch die Temperatur leicht beeinflußt wird, ist jedoch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Sender bei einem Schlittenteil angeordnet, um von dem Kopfheizteil entfernt angeordnet zu sein. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist darüberhinaus der Hochauflösungsbezugssignalgenerator bei dem Schlitten angeordnet, doch die Bezugssignalverlaufsstumpfheit durch das Ziehen der Verdrahtung selbst bei dem Schlitten und der Störstrahlungseinfluß ist einigen Fällen vorhanden. Es ist daher vorzuziehen, den Hochauflösungsbezugssignalgenerator innerhalb des Kopfes anzuordnen, wie in 12 gezeigt, oder bei dem Kopfsubstrat, wie in 13 gezeigt.
  • (Sechstes Ausführungsbeispiel)
  • 14 ist ein Signalflußdiagramm mit einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die Erläuterung des Teils, der mit dem von 6 gemeinsam ist, wird ausgelassen.
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt einen Aufbau, bei dem das Hochauflösungsbezugssignal ohne Verwenden eines einzelnen Signals als das Bezugseingangssignal und unter Verwendung einer Vielzahl von anderen Logiksignalen erzeugt wird. Das Hochauflösungsbezugssignal wird dabei unter Verwendung einer Vielzahl von Freigabesignalen erzeugt. Genauer gesagt, die Bezugssignale werden unter Verwenden der Zeitgebungsabweichungen einer Vielzahl von Freigabesignalen erzeugt, und das Hochauflösungsbezugssignal, das eine höhere Frequenz als irgendein anderes Freigabe signal besitzt, wird erzeugt. Gemäß dem vorliegenden Aufbau kann die Bezugseingangssignalleitung entfernt werden.
  • Die Ausführungsbeispiele des Hauptteils der vorliegenden Erfindung sind vorstehend erläutert worden, und weitere Anwendungsbeispiele, die bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt angewendet werden können, werden nachfolgend erläutert.
  • Zuerst wird eine Tintenstrahlaufzeichnungskopfpatrone, auf der der Tintenstrahlaufzeichnungskopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels montiert ist, schematisch erläutert.
  • 21 ist eine perspektivische Darstellung mit aufgelösten Einzelteilen, die die Tintenstrahlaufzeichnungskopfpatrone einschließlich dem vorstehend erläuterten Tintenstrahlaufzeichnungskopf zeigt. Die Tintenstrahlaufzeichnungskopfpatrone besteht hauptsächlich aus einem Flüssigkeitsausstoßkopfteil 200 und einem Flüssigkeitsbehälter 140.
  • Der Flüssigkeitsausstoßkopfteil 200 besteht aus einem Elementsubstrat 151, einer Oberplatte 153, bei der eine Ausstoßöffnung geöffnet ist, einer Druckfeder 128, einem Flüssigkeitszuführungselement 130, einer Aluminiumgrundplatte (Stütze) 120 und dergleichen. Bei dem Elementsubstrat 151 ist eine Vielzahl von Heizwiderstandskörpern zum Übertragen von Wärme auf die Flüssigkeit, wie vorstehend erläutert, in einer Reihe angeordnet. Durch Verbinden des Elementsubstrats 151 mit der Oberplatte 153 wird der Flüssigkeitskanal, bei dem die ausgestoßene Flüssigkeit zirkuliert wird (nicht gezeigt), gebildet. Die Druckfeder 128 ist ein Element zum Ausüben einer Druckkraft auf die Oberplatte 153 in der Richtung des Elementsubstrats 151, und das Elementsubstrat 151 und die Oberplatte 153 werden zufriedenstellend mit der später erläuterten Stütze 120 durch diese Druckkraft ganzheitlich gebildet. Wenn die Oberplatte mit dem Elementsubstrat verbunden wird, beispielsweise durch einen Klebstoff und dergleichen, braucht keine Druckfeder vorgesehen werden. Die Stütze 120 stützt das Elementsubstrat 151 und derglei chen und besitzt auf ihr eine Leiterplatte 123, die mit dem Elementsubstrat 151 verbunden ist, zum Zuführen des elektrischen Signals, und eine Kontaktstelle 124, die mit der Geräteseite verbunden ist, zum Austauschen des elektrischen Signals mit der Geräteseite.
  • Der Flüssigkeitsbehälter 140 enthält die Flüssigkeit, die zu dem Flüssigkeitsausstoßkopfteil 200 zu führen ist. Außerhalb des Flüssigkeitsbehälters 140 sind ein Anordnungsteil 144 zum Anordnen eines Verbindungselements zum Verbinden des Flüssigkeitsausstoßkopfteils 200 mit dem Flüssigkeitsbehälter 140 und ein Befestigungsschaft 145 zum Befestigen des Verbindungselements vorgesehen. Die Flüssigkeit wird von Flüssigkeitszuführungspfaden 142, 143 des Flüssigkeitsbehälters 140 über das Verbindungselement zu Flüssigkeitszuführungspfaden 131, 132 des Flüssigkeitszuführungselements 130 geführt und über Flüssigkeitszuführungspfade 133, 129, 153c der jeweiligen Elemente zu der gemeinsamen Flüssigkeitskammer geführt. Die Flüssigkeit wird dabei von dem Flüssigkeitsbehälter 140 über zwei geteilte Pfade zu dem Flüssigkeitszuführungselement 130 geführt, aber der Pfad muß nicht notwendigerweise geteilt sein.
  • Nachdem die Flüssigkeit verbraucht ist, kann außerdem der Flüssigkeitsbehälter 140 mit der Flüssigkeit wiederaufgefüllt und wieder verwendet werden. Aus diesem Grund kann der Flüssigkeitsbehälter 140 vorzugsweise mit einer Flüssigkeitseinführungsöffnung gebildet werden. Der Flüssigkeitsausstoßkopf 200 kann darüberhinaus mit dem Flüssigkeitsbehälter 140 ganzheitlich gebildet sein oder von dem Flüssigkeitsbehälter 140 getrennt gebildet sein.
  • 22 zeigt schematisch den Aufbau des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, wobei der vorstehend erläuterte Tintenstrahlaufzeichnungskopf darauf montiert ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird insbesondere ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät IJRA, das die Tinte als die Ausstoßflüssigkeit verwendet, erläutert. Bei dem Schlitten (Abtaster) HC des Tintenstrahlauf zeichnungsgeräts ist die Kopfpatrone so montiert, daß der Flüssigkeitsbehälter 140 zum Aufnehmen der Tinte und der Flüssigkeitsausstoßkopfteil 200 abnehmbar/montierbar sind. Der Schlitten bewegt sich in der Breitenrichtung (Richtung von Pfeilen a, b) eines Aufzeichnungsmaterials 170, wie etwa ein Aufzeichnungsblatt, das durch eine Aufzeichnungsmaterial-Transporteinrichtung transportiert wird, hin und her. Der Flüssigkeitsbehälter kann außerdem von dem Flüssigkeitsausstoßkopfteil getrennt werden.
  • Wenn in 22 das Ansteuersignal von einer Ansteuersignalzuführungseinrichtung (nicht gezeigt) über das flexible Kabel zu der Flüssigkeitsausstoßeinrichtung bei dem Schlitten HC geführt wird, wird ansprechend auf das Signal eine Aufzeichnungsflüssigkeit von dem Flüssigkeitsausstoßkopfteil 200 auf das Aufzeichnungsmaterial 170 ausgestoßen.
  • Darüberhinaus ist das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät dieses Beispiels mit einem Motor 161 als einer Antriebsquelle zum Antreiben der Aufzeichnungsmaterial-Transporteinrichtung und des Schlittens HC, Getrieberädern 162, 163 zum Übertragen der Leistung von der Antriebsquelle auf den Schlitten HC, einem Schlittenschaft 164 und dergleichen ausgestattet. Durch Ausstoßen der Flüssigkeit auf verschiedene Materialien, die durch das Aufzeichnungsgerät aufzuzeichnen sind, kann eine zufriedenstellende Bildaufzeichnung erhalten werden.
  • 23 ist ein vollständiges Geräteblockschaltbild zum Betreiben des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, bei dem der Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
  • Das Aufzeichnungsgerät empfängt eine Druckinformation als das Steuersignal von einem Hauptrechner 300. Die Druckinformation wird vorübergehend in einer Eingangs/Ausgangsschnittstelle 301 innerhalb der Druckvorrichtung gespeichert, zusätzlich in Daten umgewandelt, die bei dem Aufzeichnungsgerät verarbeitet werden können, und in eine Zentraleinheit (CPU) 302, die ebenso als ei ne Kopfansteuersignalzuführungseinrichtung dient, eingegeben. Die Zentraleinheit (CPU) 302 verwendet peripherische Einheiten, wie etwa einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 304, verarbeitet die in die Zentraleinheit (CPU) 302 eingegebenen Daten auf der Grundlage eines in einem Nur-Lesespeicher (ROM) 303 gespeicherten Steuerprogramms und wandelt die Daten in Daten um, die zu drucken sind (Bilddaten).
  • Die Zentraleinheit (CPU) 302 erzeugt darüberhinaus Ansteuerdaten zum Ansteuern eines Antriebsmotors 306 zum Bewegen des Aufzeichnungsblatts und des Kopfes 200 in Synchronisation mit den Bilddaten, um die Bilddaten bei einer geeigneten Position auf dem Aufzeichnungsblatt aufzuzeichnen. Die Bilddaten und die Motoransteuerdaten werden über eine Kopfansteuereinrichtung 307 bzw. eine Motoransteuereinrichtung 305 zu dem Kopf 200 bzw. dem Antriebsmotor 306 übertragen, und der Kopf und der Motor werden bei gesteuerten Zeitgebungen angesteuert, um das Bild zu erzeugen.
  • Als das Aufzeichnungsmaterial, das bei dem vorstehend erläuterten Aufzeichnungsgerät angewendet werden kann und bei dem die Flüssigkeiten, wie etwa die Tinte, angewendet werden, können verschiedene Arten von Papier oder OHP-Blätter, Plastikmaterialien zur Verwendung bei CD-Platten, Zierplatten und dergleichen, Stoff, Metallmaterialien, wie etwa Aluminium und Kupfer, Ledermaterialien, wie etwa Rindsleder, Schweinsleder und synthetisches Leder, Holzmaterialien, wie etwa Holz und Sperrholz, Bambusmaterialien, Keramikmaterialien, wie etwa Fliesen, dreidimensionale Strukturen, wie etwa ein Schwamm, und dergleichen verwendet werden.
  • Beispiele des vorstehend erläuterten Aufzeichnungsgerätes umfassen darüberhinaus eine Druckvorrichtung zum Ausführen einer Aufzeichnung bei verschiedenen Arten von Papier und OHP-Blättern, ein Plastikaufzeichnungsgerät zum Ausführen einer Aufzeichnung bei den Plastikmaterialien, wie etwa die CD-Platte, ein Metallaufzeichnungsgerät zum Ausführen einer Aufzeichnung bei den Metallplatten, ein Lederaufzeichnungsgerät zum Ausführen einer Aufzeichnung bei dem Leder, ein Holzaufzeichnungsgerät zum Ausführen einer Aufzeichnung bei den Holzmaterialien, ein Keramikaufzeichnungsgerät zum Ausführen einer Aufzeichnung bei den Keramikmaterialien, ein Aufzeichnungsgerät zum Ausführen einer Aufzeichnung bei den dreidimensionalen Gewebestrukturen, wie etwa ein Schwamm, und ein Textildruckgerät zum Ausführen einer Aufzeichnung bei dem Stoff.
  • Als die Ausstoßflüssigkeit zur Verwendung bei diesen Tintenstrahlaufzeichnungsgeräten können darüberhinaus Flüssigkeiten, die für die jeweiligen Aufzeichnungsmaterialien und Aufzeichnungsbedingungen geeignet sind, verwendet werden.
  • Ein Beispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungssystems wird als nächstes erläutert. Dabei wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung als eine dauerhafte Art eines Aufzeichnungskopfes verwendet und das Aufzeichnen wird bei dem Aufzeichnungsmaterial ausgeführt.
  • 24 ist ein schematisches Schaubild mit dem Aufbau des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes unter Verwendung des vorstehend erläuterten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes der vorliegenden Erfindung. Bei dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist ein Vollzeilenkopf mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen, die bei einem Intervall von 360 dpi entlang einer Länge entsprechend der aufzeichenbaren Breite des Aufzeichnungsmaterials angeordnet sind, gebildet und vier Köpfe 201a bis 201d für vier Farben aus Gelb (Y), Magenta (M), Cyan (C) und Schwarz (Bk) sind parallel zueinander unter einem vorbestimmten Intervall in X-Richtung durch einen Halter 202 befestigt.
  • Eine Kopfansteuereinrichtung 307, die die Ansteuersignalzuführungseinrichtung bildet, führt Signale zu den jeweiligen Köpfen 201a bis 201d, und die jeweiligen Köpfe 201a bis 201d werden auf der Grundlage der Signale angesteuert. Vier Farbtinten Y, M, C, Bk werden als Ausstoßflüssigkeiten von Tintenbehältern 204a bis 204d zu den jeweiligen Köpfen 201a bis 201d geführt.
  • Darüberhinaus sind Kopfkappen 203a bis 203d, die im Innern mit Tintenabsorbierelementen, wie etwa ein Schwamm, ausgestattet sind, unterhalb der jeweiligen Köpfe 201a bis 201d angeordnet, und durch Abdecken der Ausstoßöffnungen der jeweiligen Köpfe 201a bis 201d während eines Nicht-Aufzeichnens kann bei den Köpfen 201a bis 201d eine Wartung ausgeführt werden.
  • Bezugszeichen 206 bezeichnet ein Transportband, das eine Transporteinrichtung zum Transportieren verschiedener Aufzeichnungsmaterialien bildet, wie bei den vorstehenden Beispielen erläutert. Das Transportband 206 wird entlang eines vorbestimmten Durchlasses gezogen und durch eine Antriebsrolle, die mit einer Motoransteuereinrichtung 305 verbunden ist, angesteuert.
  • Bei dem vorliegenden Tintenstrahlaufzeichnungsgerät sind eine Vorbearbeitungseinrichtung 251 und eine Nachbearbeitungseinrichtung 252 zum Ausführen verschiedener Bearbeitungen bei dem Aufzeichnungsmaterial vor und nach einem Ausführen einer Aufzeichnung bei der Stromaufwärts- bzw. Stromabwärtsseite eines Aufzeichnungsmaterial-Transportdurchlasses angeordnet.
  • Die Vorbearbeitung und die Nachbearbeitung ändern sich in ihren Bearbeitungsinhalten mit den Arten von Aufzeichnungsmaterialien und Tinten. Die Aussendung von ultravioletten Strahlen und Ozon zum Beispiel wird hinsichtlich der Aufzeichnungsmaterialien aus Metall, Plastik und Keramik als die Vorbearbeitung durchgeführt, sodaß die Oberflächen aktiviert werden, um die Tintenanhaftung zu verbessern. Bei dem Aufzeichnungsmaterial aus Plastik, bei dem leicht statische Elektrizität erzeugt wird, legt sich durch die statische Elektrizität leicht Staub an die Oberfläche und der Staub verhindert in manchen Fällen eine zufriedenstellende Aufzeichnung. Um das Problem zu lösen, kann als die Vorbearbeitung der Staub unter Verwendung eines Ionisators von dem Aufzeichnungsmaterial entfernt werden, um die statische Elektrizi tät von dem Aufzeichnungsmaterial zu entfernen. Wenn darüberhinaus der Stoff als das Aufzeichnungsmaterial verwendet wird, kann als die Vorbearbeitung zum Verhindern eines Tintenauslaufs und zum Verbessern eines Färbungsgrads der Stoff mit einer Substanz, die aus einer alkalischen Substanz, einer wasserlöslichen Substanz, einem synthetischen Polymer, einem wasserlöslichen Metallsalz, Harnstoff und Thioharnstoff ausgewählt wird, ausgestattet werden. Die Vorbearbeitung ist nicht beschränkt und eine Bearbeitung zum Einstellen der Temperatur des Aufzeichnungsmaterials auf eine zum Aufzeichnen geeignete Temperatur kann ausgeführt werden.
  • Auf der anderen Seite umfassen Beispiele der Nachbearbeitung eine thermische Bearbeitung des Aufzeichnungsmaterials mit der aufgebrachten Tinte, eine Fixierbearbeitung zum Fördern des Fixierens der Tinte durch ultraviolette Strahlung und dergleichen, eine Bearbeitung zum Reinigen eines nicht zur Reaktion gebrachten übriggebliebenen Vorbearbeitungsmittels, und dergleichen.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel sind darüberhinaus die Köpfe 201a bis 201d unter Verwendung der Vollzeilenköpfe erläutert worden, doch sie sind nicht darauf beschränkt und der vorstehend erläuterte kleine Kopf kann in der Breitenrichtung des Ausführungsmaterials transportiert werden, um ein Aufzeichnen auszuführen. Dabei umfaßt der Kopf in diesem Fall ebenso den vorstehend erläuterten Schlittenteil.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, die wie vorstehend erläutert aufgebaut ist, werden die folgenden Wirkungen erzeugt.
  • Die Periode von einigen aus einer Vielzahl von Signalen, die von außen zugeführt werden, wird durch die Periodenverkürzungsschaltung verkürzt, bevor die Signale zu der Steuerschaltung geführt werden. Selbst wenn die Periode des von außen zugeführten Signals gleich der herkömmlichen Periode ist, kann daher ein Ansteuerimpulssignal für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der die beschleunigte Geschwindigkeit und die erhöhte Anzahl von Dü sen besitzt, mit der hohen Auflösung und Genauigkeit erzeugt werden.
  • Da die Periode von einigen der Signale zur Verwendung bei der Aufzeichnungssteuerung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes verkürzt ist, kann darüberhinaus die Periode des zu dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der die beschleunigte Geschwindigkeit und die erhöhte Anzahl von Düsen besitzt, gesendeten Signals auf das gleiche Maß wie das der herkömmlichen Periode gesetzt werden. Die von dem Kabel erzeugte unnötige Störstrahlung kann daher verringert und die Fehlfunktion durch die Impulsverlaufsstumpfheit verhindert werden.
  • Es ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf offenbart, mit: einer Vielzahl von Aufzeichnungselementen zum Übertragen einer Energie zum Ausstoßen von Tinte, einer Aufzeichnungselementansteuereinrichtung zum Ansteuern der Aufzeichnungselemente, einer Steuerschaltung zum Steuern der Aufzeichnungselementansteuereinrichtung, und mit einem Hochauflösungsbezugssignalgenerator, der eine Vielzahl von Eingangssignalen, die in einer vorbestimmten Periode fortwährend von außen eingegeben werden verwendet und ein Bezugssignal, das eine kürzere Periode als die vorbestimmte Periode besitzt, erzeugt, sodaß eine Aufzeichnungssteuerung durch Führen des Bezugssignals zu der Steuerschaltung ausgeführt wird. Die Stumpfheit eines Impulsverlaufs durch die Übertragung des Signals über ein Kabel und eine von dem Kabel erzeugte Störstrahlung können verhindert werden und der Tintenstrahlaufzeichnungskopf kann mit einer hohen Geschwindigkeit und einer Vielzahl von Düsen umgehen.

Claims (25)

  1. Tintenstrahlaufzeichnungskopf, mit einer Vielzahl von Aufzeichnungselementen (2; 32) zur Zufuhr einer Energie zum Ausstoßen von Tinte, einer Aufzeichnungselementansteuereinrichtung (11; 41) zur Ansteuerung der Vielzahl von Aufzeichnungselementen (2; 32), einer Steuerschaltung (16; 46; 66) zur Steuerung der Aufzeichnungselementansteuereinrichtung (11; 41), und einem Hochauflösungsbezugssignalgenerator (50) zur Erzeugung eines Bezugssignals (CLK) unter Verwendung einer Vielzahl von kontinuierlich von außen in einer vorbestimmten Periode gegebenen Eingangssignalen, wobei das Bezugssignal (CLK) eine kürzere Periode als die vorbestimmte Periode aufweist, so dass eine Aufzeichnungssteuerung durch Zuführen des Bezugssignals (CLK) an die Steuerschaltung (16; 46; 66) durchgeführt wird, wobei die Vielzahl von kontinuierlich von außen gegebenen Eingangssignalen von einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät durch ein Kabel gesendet werden.
  2. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei das Bezugssignal ein Aufzeichnungssteuertaktsignal ist.
  3. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei eins der Vielzahl von Eingangssignalen ein Datenübertragungstaktsignal zur Verwendung beim Übertragen von Daten ist.
  4. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei eins der Vielzahl von Eingangssignalen ein Freigabesignal zur Freigabe der Aufzeichnungselementansteuereinrichtung (11) ist.
  5. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, wobei ein Heizeinrichtungsansteuerzeit-Entscheidungssignal unter der Verwendung des Bezugssignals und eines Bilddatenübertragungssignals (DCLK, DATA, LATCH) zur Verwendung beim Übertragen von Bilddaten erzeugt wird.
  6. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei ein Kopfansteuerzeit-Teilungssignal (BENB1 bis n) unter der Verwendung des Bezugssignals und eines Bilddatenübertragungssignals (DCLK, DATA, LATCH) zur Verwendung beim Übertragen von Bilddaten erzeugt wird.
  7. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei ein Kopfansteuerzeit-Teilungssignal (BENB1 bis n) unter der Verwendung des Eingangssignals und eines Bilddatenübertragungssignals (DCLK, DATA, LATCH) zur Verwendung beim Übertragen von Bilddaten erzeugt wird.
  8. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei, wenn n eine positive ganze Zahl bezeichnet, der Hochauflösungsbezugssignalgenerator (50), für zumindest einige der Vielzahl von von außen gegebenen Eingangssignalen, ein Signal mit einer Signalperiode mit einem Faktor von 1/n der Signalperiode von einem der Vielzahl der Eingangssignale erzeugt.
  9. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 5, wobei der Hochauflösungsbezugssignalgenerator (50) eine Schaltung mit phasenstarrer Schleife ist.
  10. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei das Aufzeichnungselement (2; 32) ein Heizelement ist.
  11. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei das Aufzeichnungselement (2; 32) ein piezoelektrisches Element ist.
  12. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Aufzeichnungselementen (2; 32), die Aufzeichnungselementansteuereinrichtung (11), die Steuerschaltung (16; 46; 66), und der Hochauflösungsbezugssignalgenerator (50) an einem Halbleitersubstrat (22) gebildet sind.
  13. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, zudem mit einem ersten Substrat (1) und einem zweiten Substrat (3), welche miteinander verbunden sind, zur Bildung einer Vielzahl von Flüssigkeitskanälen (7) zur Kommunikation mit Ausstoßöffnungen (5) zum Ausstoßen der Tinte, wobei die Vielzahl von Aufzeichnungselementen (2; 32), die Aufzeichnungselementansteuereinrichtung (11), die Steuerschaltung (16; 46; 66), und der Hochauflösungsbezugssignalgenerator (50) gemäß der Funktion der jeweiligen Schaltung (16; 46; 66) oder Schaltungselements (2; 32; 11) auf das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (3) verteilt sind.
  14. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, zudem mit einem Ausstoßmengensteuerelement (55) zur Steuerung der auszustoßenden Menge von Tinte, und einer Steuerelementansteuereinrichtung (56) zur Ansteuerung des Ausstoßmengensteuerelements (55), wobei die Steuerschaltung (66) die Steuerelementansteuereinrichtung (56) steuert.
  15. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 14, wobei das Ausstoßmengensteuerelement (55) ein Heizelement zum Erwärmen der Tinte ist.
  16. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 14, wobei das Ausstoßmengensteuerelement (55) ein Element zur Steuerung eines in der Ausstoßöffnung gebildeten Wulstrands unter Verwendung des Bezugssignals (CLK) ist.
  17. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 14, wobei das Ausstoßmengensteuerelement (55) und die Steuerelementansteuereinrichtung (56) an einem Halbleitersubstrat (31) gebildet sind.
  18. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 14, zudem mit einem ersten Substrat (31) und einem zweiten Substrat (33), welche miteinander verbunden sind, zur Bildung einer Vielzahl von Flüssigkeitskanälen (7) zur Kommunikation mit Ausstoßöffnungen (5) zum Ausstoßen der Tinte, wobei das Ausstoßmengensteuerelement (55) und die Steuerelementansteuereinrichtung (56) gemäß der Funktion des jeweiligen Schaltungselements (55; 56) auf das erste Substrat (31) und das zweite Substrat (33) verteilt sind.
  19. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuerschaltung (16; 46; 66) ein der Aufzeichnungselementansteuereinrichtung (11) zuzuführendes Ansteuerimpulssignal aus einem Ausgangssignal des Hochauflösungsbezugssignalgenerators (50) gemäß einer Eigenschaft und einem Zustand des Substrats (31) erzeugt, an welchem das Aufzeichnungselement (2; 32) gebildet ist.
  20. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Steuerschaltung (66) ein der Steuerelementansteuereinrichtung (56) zuzuführendes Ansteuerimpulssignal aus einem Ausgangssignal des Hochauflösungsbezugssignalgenerators (50) gemäß einer Eigenschaft und einem Betriebszustand des Substrats erzeugt, an welchem das Ausstoßmengensteuerelement (55) gebildet ist.
  21. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Eigenschaft des Substrats (31) eine Widerstandsfähigkeit des Aufzeichnungselements (2; 32) ist.
  22. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Betriebszustand des Substrats (31) einer Temperatur der Tinte entspricht.
  23. Tintenstrahlaufzeichnungsgerät (80), mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 22, einem Schlitten (82), an welchem der Tintenstrahlaufzeichnungskopf abnehmbar befestigt ist, und welcher entlang der Fläche des Materials abtastbewegt wird, auf welchem aufzuzeichnen ist, und einem Hauptrumpfgerät (81) zur Sendung einer Vielzahl von für eine Aufzeichnungssteuerung zu verwendenden Signalen an den Tintenstrahlaufzeichnungskopf.
  24. Tintenstrahlaufzeichnungsgerät nach Anspruch 23, wobei der Tintenstrahlaufzeichnungskopf (200) entlang der Fläche des Materials (170) abtastbewegt wird, auf welchem aufzuzeichnen ist, und das Signal von dem Hauptrumpfgerät (81) über ein flexibles Kabel eingegeben wird.
  25. Tintenstrahlaufzeichnungsgerät nach Anspruch 23, wobei zumindest einige der Vielzahl von Signalen von dem Hauptrumpfgerät (81) über Licht an den Tintenstrahlaufzeichnungskopf (200) gesendet werden.
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