DE60034206T2

DE60034206T2 - Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf und Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE60034206T2
Application number: DE60034206T
Authority: DE
Inventors: Mineo Kaneko; Naoji Otsuka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: JP2001171119A; CN1695949A; ATE358592T1; CA2329567A1; CN1302731A; KR100618500B1; DE60034206D1; CN1213867C; ES2280173T3; CN100351086C; EP1832431A1; US20020008729A1; ATE519602T1; EP1110743A1; US7118193B2; KR20010070330A; US20060071969A1; TW501978B; AU7247100A; EP1832431B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND BEMERKUNGEN ZUM STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf und ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät, in welchen verschiedene Flüssigkeiten, z.B. Tinten unterschiedlicher Farben, auf Aufzeichnungsmitteln wie etwa einem Bogen Papier zur Anwendung kommen. Mehr im Besonderen betrifft sie einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf und ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät, welche in einem bidirektionalen Druckgerät eingesetzt sind, d.h. einem Drucker, der dazu geeignet ist, in der Vorwärtsrichtung oder der Rückwärtsrichtung aufzuzeichnen, durch das Bewegen eines Aufzeichnungskopfes in einer solchen Art und Weise, daß dadurch ein Teilbereich des Aufzeichnungsmittels gescannt wird.
Im Arbeitsbereich eines Druckgerätes, insbesondere bei einem Tintenstrahldrucker, ist die Erhöhung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit im Farbmodus ein wesentliches Thema. Als Mittel zur Erhöhung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit sind zusätzlich zur Verlängerung eines Aufzeichnungskopfes, die Erhöhung der Frequenz mit der ein Aufzeichnungskopf angetrieben ist, wie auch bidirektionaler Druck generell mit in Betracht zu ziehen. Beim bidirektionalen Druck ist die erforderliche Energie für das Drucken praktisch gleichmäßig über die gesamte Zeit verteilt, die ein realer Druckvorgang benötigt. Somit ist der bidirektionale Druck im Vergleich zu dem einseitig gerichteten Druck bezüglich der Gesamtbetriebskosten effektiver.
Bidirektionaler Druck ist dabei jedoch mit einem ihm innewohnenden Problem behaftet. Das heißt, er neigt dazu, Farbabweichungen in Form von Streifen zu erzeugen. Dies ist durch die Tatsache begründet, daß in einer Druckvorrichtung eines bidirektionalen Druckertyps die Reihenfolge, in welcher die verschiedenen Farbtinten angewendet sind, wenn der Druckkopf in die eine Richtung der primären Aufzeichnungsrichtung bewegt ist, unterschiedlich ist zu der Reihenfolge, in welcher die verschiedenen Farbtinten angewendet sind, wenn er in die andere Richtung der primären Aufzeichnungsrichtung bewegt ist; wobei das Ausmaß der Farbabweichung allerdings von dem Strukturaufbau des Druckkopfes abhängig ist. Da dieses Problem durch die Reihenfolge verursacht ist, in welcher die Tinten angewendet werden, führt die Überschneidung von Punkten unterschiedlicher Farbe im Ergebnis in einem bestimmten Maß zu Farbabbildungsfehlern, unabhängig davon, wie klein der Grad der Überschneidung ist.
Das japanische Dokument 58-179, 653/1983 offenbart einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf-Strukturaufbau, welcher einen Düsensatz für die Vorwärtsrichtung und einen Düsensatz für die Rückwärtsrichtung aufweist. Gemäß diesem Dokument ist ein Satz Düsen bei der Bewegung eines Aufzeichnungskopfes in die eine Richtung verwendet und ein weiterer Satz Düsen ist verwendet bei der Bewegung des Aufzeichnungskopfes in die entgegengesetzte Richtung; anders ausgedrückt wird ein Umschalten des Düsensatzes ausgeführt, abhängig davon, in welcher Richtung der primären Aufzeichnungsrichtung ein Aufzeichnungskopf bewegt ist. Dabei weist der Aufzeichnungskopf dieser Patentschrift auf; eine Kombination aus einem Gelbtintenstrahlaufzeichnungskopf (y-Aufzeichnungskopf), einen Magentatintenaufzeichnungskopf (M-Aufzeichnungskopf), einen Zyantintenaufzeichnungskopf (C-Aufzeichnungskopf) und einen Schwarztintenaufzeichnungskopf (BK-Aufzeichnungskopf).
Desweiteren offenbart das japanische Dokument 58-215, 352/1983 einen Aufzeichnungskopf-Strukturaufbau, demgemäß eine Aufzeichnungskassette eine Gruppe von Aufzeichnungsköpfen aufweist, welche unterschiedlich sind in den Farben die sie ausstoßen, wobei sie in der Richtung, in der das Aufzeichnungsmedium bewegt ist, relativ zueinander gestaffelt sind. Durch diese Strukturanordnung ist es möglich, den Ausstoßöffnungsabstand jedes Aufzeichnungskopfes bezüglich einer gewünschten Bildauflösung zu vergrößern. Er ist deshalb dahingehend überlegen, daß durch die Anwendung dieser Strukturanordnung eine hohe Bildauflösung leicht abgebildet werden kann.
Dabei führt jedoch ein Strukturaufbau wie er in dem japanischen Dokument 1-208,143(1989) offengelegt ist dazu, daß ein Aufzeichnungskopf relativ lang ist im Vergleich zu der Aufzeichnungsfläche, die durch jede Farbe abgedeckt ist, wodurch ein Problem der Art entsteht, daß durch diesen Strukturaufbau die Gerätedimension in Bezug auf die zweite Aufzeichnungsrichtung relativ groß ausfällt. Andererseits ist bei einem Strukturaufbau, wie er in dem japanischen Dokument 58-215,352/1983 offengelegt ist, eine Vergrößerung der Kopfgröße in der ursprünglichen Aufzeichnungsrichtung zu verzeichnen, wodurch ein Problem der Art entsteht, daß dieser Strukturaufbau die Gerätedimension in Bezug auf die primäre Aufzeichnungsrichtung vergrößert. Dabei führt die Vergrößerung des Aufzeichnungskopfes in der primären Aufzeichnungsrichtung zu einer Verlängerung der Aufzeichnungszeit, was unter dem Gesichtspunkt der Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung nicht wünschenswert ist.
Ein Strukturaufbau, wie er in dem japanischen Dokument 58-215, 352/1983 offengelegt ist, verursacht dabei Kopffluchtungsprobleme untereinander, wenn eine Vielzahl von Köpfen zur Ausformung eines Aufzeichnungskopfabschnitts zu kombinieren sind; anders ausgedrückt, er neigt dazu, Produktionsstörungen zu verursachen. Insbesondere im Fall eines Aufzeichnungskopfabschnitts, welcher vier unterschiedliche Farbtinten ausstößt, d.h. Y-, M-, C- und BK-Tinten, müssen die Aufzeichnungsköpfe stabil in der Reihenfolge Y-BK-M-C-C-M-BK-Y angeordnet sein, wobei jeder Aufzeichnungskopf von dem angrenzenden Aufzeichnungskopf um eine halbe Düsenabstandsgröße versetzt ist. Die Montage dieses Typs eines Auf zeichnungskopfabschnitts macht den Strukturaufbau durch die Ausrichtung der Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen kompliziert und vergrößert dazu auch noch die Größe eines solchen Strukturaufbaus.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopfes, welcher einen einfachen Strukturaufbau aufweist und dabei eine gute Druckqualität bereitstellt, sowie eines Flüssigkeitsaufzeichnungsgerätes, welches einen solchen Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf aufweist.
Die Erfindung ist definiert gemäß der Ansprüche. Die vorliegende Erfindung besteht aus einem kompakten Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf und einem kompakten Aufzeichnungsgerät, welche dazu geeignet sind, trotz ihrer kompakten Größe ein hochauflösendes Bild in hoher Qualität zu erzeugen. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt das Aufzeichnen bei einem Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf durch das Ausstoßen einer ersten Flüssigkeit und einer zweiten Flüssigkeit die verschieden ist von der ersten Flüssigkeit aus jeweils einer entsprechenden Gruppe von Ausstoßöffnungen und einer jeweils anderen Gruppe von Ausstoßöffnungen, während er bidirektional entlang der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums bewegt wird, wobei die Ausstoßöffnungen unterteilt sind; in erste und zweite Gruppen, in welchen die Ausstoßöffnungen in einem vorbestimmten Abstand jeweils in ersten und zweiten Reihen und entsprechenden dritten und vierten Reihen angeordnet sind, die in der Richtung verschieden sind von der Richtung, in welcher der Aufzeichnungskopf beim Scannvorgang bidirektional bewegt ist; wie auch in eine Vielzahl von Spalten, die in der Richtung identisch sind mit der Richtung, in welcher der Aufzeichnungskopf beim Scannvorgang bidirektional bewegt ist; wobei die ersten und zweiten Gruppen aneinander angrenzend in einer solchen Art und Weise angeordnet sind, so daß die ersten und dritten Reihen der Ausstoßöffnungen in den ersten und zweiten Reihen jeweils aneinander angrenzend positioniert sind; die ersten und zweiten Reihen der Ausstoßöffnungen, d.h. die zwei Reihen von Ausstoßöffnungen in der ersten Gruppe von Ausstoßöffnungen die jeweiligen ersten und zweiten Flüssigkeiten ausstoßen; die dritten und vierten Reihen der Ausstoßöffnungen, d.h. die zwei Reihen von Ausstoßöffnungen in der zweiten Gruppe von Ausstoßöffnungen die jeweiligen ersten und zweiten Flüssigkeiten ausstoßen; die ersten und zweiten Gruppen von Ausstoßöffnungen in der Reihenrichtung voneinander versetzt angeordnet sind, so daß die ersten und zweiten Gruppen von Ausstoßöffnungen sich in Bezug auf die erste Scannrichtung wechselseitig kompensieren.
Gemäß dem vorgenannt beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopf kann ein Farbbild mit einer gewünschten hohen Auflösung einfach durch die Festsetzung der positionellen Beziehungen zwischen den ersten und zweiten Gruppen von Ausstoßöffnungsreihen hergestellt werden. Desweiteren sind die ersten und zweiten Gruppen von Ausstoßöffnungsreihen in einer solchen Art und Weise aneinander angrenzend angeordnet, daß die dritten und ersten Ausstoßöffnungsreihen in den ersten und zweiten Gruppen von Ausstoßöffnungsreihen, welche jeweils die gleiche Flüssigkeit oder die erste Flüssigkeit ausstoßen, aneinander angrenzend positioniert sind. Deshalb ist es möglich, die dritten und ersten Ausstoßöffnungsreihen in den ersten und zweiten Gruppen von Ausstoßöffnungsreihen jeweils an den gleichen Flüssigkeitszuführkanal anzuschließen, wodurch eine Reduzierung der Größe des Aufzeichnungskopfes sowohl in der ersten, wie auch in der zweiten Scannrichtung des Aufzeichnungskopfes ermöglicht wird.
Dabei können die folgenden Strukturformen, deren Details nachfolgend zu beschreiben sind, als vorzuziehende zusätzliche Strukturformen zu dem vorgenannt beschriebenen Strukturaufbau verzeichnet werden. Obwohl diese zusätzlichen Strukturformen unabhängig dazu geeignet sind, bemerkenswerte Effekte zu erzielen, ist ein Strukturaufbau, der die Kombination einer Vielzahl von kombinierten Strukturformen unter den vorgenannten zusätzlichen Strukturformen aufweist, im Hinblick auf die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung wegen der Synergieeffekte der Kombination überlegen.
Der vorgenannt beschriebene Flüssigkeitsausstoßkopf kann dabei mit einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer ausgerüstet sein, von welcher die vorgenannte erste Flüssigkeit sowohl zu der dritten Ausstoßöffnungsreihe der ersten Ausstoßöffnungsgruppe wie auch zu der ersten Ausstoßöffnungsreihe der zweiten Ausstoßöffnungsgruppe zugeführt ist.
Dabei ist es nicht erforderlich, die Ausstoßöffnungsreihen in den ersten und zweiten Ausstoßöffnungsgruppen auf solche zu beschränken, die entweder die erste oder die zweite Flüssigkeit ausstoßen. Anders ausgedrückt, können die ersten und zweiten Ausstoßöffnungsgruppen eine Ausstoßöffnungsreihe aufweisen, für den Ausstoß einer dritten Flüssigkeit, welche zur ersten wie auch zur zweiten Flüssigkeit unterschiedlich ist. Insbesondere, wenn Gelbe-, Magenta- und Zyantinten verwendet werden, ist es wünschenswert, daß die erste Flüssigkeit gelbe Tinte ist.
Um während des bidirektionalen Druckens ein höheres Niveau in der Bildqualität zu erreichen, sind die Ausstoßöffnungsreihen in den ersten und zweiten Ausstoßöffnungsgruppen wünschenswerter Weise in einer solchen Art und Weise anzuordnen, daß die zwei Ausstoßöffnungsreihen, welche in der Flüssigkeit die sie ausstoßen identisch sind, in Bezug die dritte Ausstoßöffnungsreihe der ersten Ausstoßöffnungsgruppe (oder der ersten Ausstoßöffnungsreihe der zweiten Ausstoßöffnungsgruppe) praktisch symmetrisch positioniert sind. Die Ausstoßöffnungsreihen z.B. für das Ausstoßen von schwarzer Tinte, können dabei getrennt von den ersten und zweiten Gruppen von Ausstoßöffnungen positioniert sein. Die ersten und zweiten Gruppen von Öffnungen können dabei gemeinsam auf einer einzelnen Lochplatte angeordnet sein. Ebenso können Gruppen von Energieumwandlungselementen für das Ausstoßen von Flüssigkeit aus den jeweiligen Ausstoßöffnungsgruppen auf einem einzelnen Substrat angeordnet sein. Das wie vorgenannt beschriebene Anordnung der Bauelemente und Abschnitte eines Aufzeichnungskopfes erübrigt dabei die Notwendigkeit für das Ausrichten der Ausstoßöffnungsgruppen in Bezug zueinander, wodurch eine vereinfachte Bereitstellung eines genaueren Aufzeichnungskopfes ermöglicht ist.
Als Material für das Substrat, auf welchem die Energieumwandlungselemente angeordnet sind, ist Silizium wünschenswert. Bei der Ausformung der Durchgangslöcher, durch welche die Flüssigkeit bereitgestellt ist, unter Anwendung der anisotropen Ätzung, ist die Kristallorientierung des Siliziums wünschenswerter Weise <100> oder <110>. Das Material der Lochplatte besteht wünschenswerter Weise aus lichtempfindlichem Epoxydharz, so daß die vorgenannten Gruppen von Ausstoßöffnungen leicht in hochpräzisen Mustern von Reihen und Spalten ausgeformt werden können.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopfes, welcher aufzeichnet indem er eine erste Flüssigkeit und eine zweite Flüssigkeit, die von der ersten Flüssigkeit verschieden ist, aus jeweils einer Gruppe von Ausstoßöffnungen wie auch einer entsprechenden anderen Gruppe von Ausstoßöffnungen ausstößt, während er bidirektional entlang der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums bewegt ist, wobei eine Lochplatte, in welcher eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen, ausgerichtet in einer Vielzahl von Reihen mit einem vorbestimmten Abstand und in der Richtung unterschiedlich zu der vorgenannten Hauptscannrichtung, angeordnet sind; ein Substrat, auf welchem nicht nur die Energieumwandlungselemente für das Ausstoßen der Flüssigkeit in Ausrichtung mit den Ausstoßöffnungen der Lochplatte angeordnet sind, sondern auch Flüssigkeitszuführkanäle zur Versorgung der Ausstoßöffnungsreihen der Lochplatte und ein Steuerschaltkreis für das Betreiben der Energieumwandlungselemente; wobei die Ausstoßöffnungen der Lochplatte dabei in vier Reihen in der Richtung unterschiedlich zu der Hauptscannrichtung ausgerichtet sind, d.h. in Bezug auf die Hauptscannrichtung in der Reihenfolge der ersten Reihe, welche die zweite Flüssigkeit ausstößt; der zweiten Reihe, welche die erste Flüssigkeit ausstößt; der dritten Reihe welche die erste Flüssigkeit ausstößt; und der vierten Reihe, welche die zweite Flüssigkeit ausstößt; und einen einzelnen Flüssigkeitszuführkanal für die Bereitstellung der Flüssigkeitsversorgung der zweiten und dritten Reihen der Ausstoßöffnungen mit der ersten Flüssigkeit.
Gemäß dem vorgenannt beschriebenen Aufzeichnungskopf ist es nicht notwendig, die positionellen Beziehungen zwischen den zwei Gruppen von Ausstoßöffnungen zu justieren, wodurch die Bereitstellung eines hochpräzisen Kopfes leichter ermöglicht ist. Weiterhin können der Flüssigkeitszuführkanal für eine Reihe von Ausstoßöffnungen und der Flüssigkeitszuführkanal für eine weitere Reihe von Ausstoßöffnungen, die an die erste Reihe von Ausstoßöffnungen angrenzt, zu einem einzelnen Flüssigkeitszuführkanal vereinigt werden, wodurch es ermöglicht ist, die Größe des Aufzeichnungskopfes sowohl in der Hauptscannrichtung, wie auch in der zweiten Scannrichtung zu reduzieren. Zusätzlich dazu ist es möglich, den vorgenannten Steuerschaltkreis in dem Flächenbereich zu positionieren in dem keine Flüssigkeitszuführlöcher vorhanden sind.
In dieser Beschreibung bedeutet der Begriff "Aufzeichnungsmedium" nicht nur solches Papier, das durch ein gewöhnliches Druckgerät verwendet ist, sondern auch Textilgewebe, Plastfolie, Metallplatten und dergleichen, anders ausgedrückt, ein weites Gebiet von Medien, welche geeignet sind, Tinte aufzunehmen.
Der Begriff "Tinte" bedeutet eine solche Flüssigkeit, die verwendet ist um ein Bild, ein abstraktes Muster oder dergleichen zu erzeugen, oder ein zu verarbeitendes Druckmedium, welches als Druckmedium angewandt ist.
Der Begriff "Pixel Region" bedeutet eine kleinste Flächeneinheit für die Aufnahme eines einzelnen oder einer Vielzahl von Tintentröpfchen zur Darstellung einer ersten oder zweiten Farbe. Dabei schließt sie nicht nur einen Standardpixel, sondern auch einen super Pixel und einen Sub-Pixel ein.
Die Anzahl der Scannvorgänge für die Fertigstellung eines einzelnen Pixel ist nicht notwendigerweise nur ein einzelner, sondern es können zwei oder mehrere sein.
Weiterhin schließt der Begriff "Prozeßfarbe" auch eine zweite Farbe ein, welches Farbe ist, die durch die Mischung von drei oder mehr Tinten auf dem Druckmedium dargestellt ist.
Wie vorgenannt beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Farbbild mit einem gewünschten hohen Auflösungsniveau leicht durch das Justieren der Positionsbeziehungen zwischen den ersten und zweiten Gruppen von Ausstoßöffnungen hergestellt werden. Desweiteren können die ersten und zweiten Gruppen von Ausstoßöffnungen in einer solchen Art und Weise aneinander angrenzend positioniert sein, daß die Ausstoßöffnungsreihen in der ersten Ausstoßöffnungsgruppe, welche die erste Flüssigkeit ausstößt, und die Ausstoßöffnungsreihen in der zweiten Ausstoßöffnungsgruppe, welche die erste Flüssigkeit ausstößt, angrenzend aneinander positioniert sind, wodurch es ermöglicht ist, daß diese zweiten Reihen von Ausstoßöffnungen sich den gleichen Flüssigkeitskanal teilen. Demzufolge kann die Größe des Aufzeichnungskopfes sowohl in der ersten wie auch in der zweiten Scannrichtung reduziert werden, wobei es dadurch leicht wird mit Hochgeschwindigkeit zu drucken, ohne dabei Unebenheiten in der Farbe zu bewirken, eben auch beim bidirektionalen Druck.
Diese und andere Ziele, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher mit der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Zeichnung, welche den wesentlichen Abschnitt des Aufzeichnungskopfes in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Zeichnung, welche ein Beispiel einer Aufzeichnungskassette zeigt, die den Aufzeichnungskopf der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufnimmt.
3 ist eine schematische Zeichnung, welche den wesentlichen Abschnitt des Aufzeichnungskopfes in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine schematische Zeichnung, welche ein Beispiel einer Aufzeichnungskopfkassette zeigt, die den Aufzeichnungskopf in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufnimmt.
5 ist eine schematische Zeichnung, welche den wesentlichen Abschnitt des Aufzeichnungskopfes in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine schematische Zeichnung, welche den wesentlichen Abschnitt des Aufzeichnungskopfes in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine schematische Zeichnung, welche ein Beispiel der Beziehungen zwischen der Ausstoßdüsenposition und der Pixelstruktur in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine schematische Zeichnung, welche die Abfolge der Bildausformung zeigt, in welcher ein Bild durch einen Aufzeichnungskopf in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeformt wird, während bidirektionaler Druck ausgeführt ist.
9 ist eine vergrößerte Zeichnung, welche das Ausmaß der Punktvergrößerung im Vergleich zu einem Einzelpixel in 7 zeigt.
10 ist eine schematische Zeichnung von einem Beispiel eines Aufzeichnungsgerätes, in welches ein Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut werden kann.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend erfolgt die detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen.
Ausführungsform 1
1 ist eine schematische Zeichnung, welche den wesentlichen Abschnitt des Aufzeichnungskopfes in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 1(a) ist eine Draufsicht und 1(b) ist eine schematische Darstellung zur Beschreibung der Positionierung der Ausstoßöffnungen. 1(c) ist eine Schnittansicht. Wie in 1(c) gezeigt, weist in dieser Ausführungsform ein Aufzeichnungskopf 300 auf; ein Substrat 7 einschließlich exotherme Elemente 5 als Energieumwandler und eine Lochplatte 6, in welcher Ausstoßöffnungen 1 angeordnet sind. In dieser Ausführungsform ist das Substrat 7 als ein Einkristall mit einer Kristallorientierung von (100) ausgeformt. Wie bezugnehmend auf 1(a) zu ersehen ist, weist die obere Oberfläche (Oberfläche, welche an der Oberfläche der Lochplatte 6 anliegt) dieses Substrats 7 auf; exotherme Elemente 5; ei ne Kontaktschiene 9 für eine Schaltungsplatine, welche nachfolgend zu beschreiben ist, Leitungsdrähte 8 und dergleichen welche den Steuerschaltkreis 3 mit der Kontaktschiene 9 und dergleichen verbinden. Diese Baugruppen sind dabei unter Anwendung eines Halbleiterherstellungsprozesses ausgeformt. Weiterhin weist das Substrat 7 fünf Durchgangslöcher auf, welche unter Anwendung der anisotropen Ätzung in dem Abschnitt ausgeformt sind, dem gegenüber keine der vorgenannten Steuerschaltkreise 3, die exothermen Elemente 5, Verdrahtungen 8 und Kontaktschienen 9 vorhanden sind. Diese Löcher formen dabei die Tintenzuführöffnungen 2 und 2a für die entsprechende Versorgung der Ausstoßöffnungen der Zuführreihen 21-23 und 31-33. Im Übrigen zeigt die 1(a) schematisch das Substrat 7, auf welchem die Öffnungsplatte 6 angeordnet ist, welche praktisch durchsichtig ist. In der Zeichnung sind die vorgenannten Tintenzuführöffnungen nicht dargestellt.
In dieser Ausführungsform ist dabei die auf dem Substrat 7 angeordnete Lochplatte 6 aus lichtempfindlichen Epoxydharzmaterial hergestellt, wobei sie Ausstoßöffnungen 1 und Flüssigkeitskanäle 10 aufweist, welche in Angleichung an die vorgenannten exothermen Elemente unter Verwendung eines Verfahrens ausgeformt sind, wie es in dem japanischen Dokument 62-264,957/1987 aufgezeichnet ist. Mehr im Besonderen, wie in dem japanischen Dokument 9-11,479/1997 beschrieben, erfolgte, nachdem die Silikonoxydschicht oder Silikonnitritschicht auf das Silikonsubstrat aufgebracht ist, die Ausformung der Lochplatte mit den Durchgangslöchern und den Flüssigkeitskanälen indem die Beseitigung der Silikonoxydschicht oder Silikonnitritschicht von den Abschnitten, die den Tintenzuführöffnungen entsprechen, unter Anwendung der vorgenannten anisotropen Ätzung erfolgte. Dieses Verfahren ist wünschenswert, weil es dadurch möglich gemacht ist, einen solchen Tintenstrahlkopf herzustellen, der nicht teuer ist und dabei doch eine hohe Präzision aufweist.
Der Aufzeichnungskopf 300, welcher das vorgenannt beschrie bene Substrat 7 und die Lochplatte 6 aufweist, zeichnet auf durch Flüssigkeitsausstoß, z.B. Tinte, aus den Ausstoßöffnungen 1 unter der Nutzung des Druckes der Bläschen, die durch das Filmsieden erzeugt sind, welches durch die Anwendung der von dem elektrothermischen Wandler 5 erzeugten thermischen Energie verursacht ist. Wie in 2(a) gezeigt, ist der Aufzeichnungskopf 300 an einem Tintenkanalelement 12 befestigt, mit den vorgenannten Tintenzuführöffnungen verbunden, wodurch bewirkt ist, daß die Kontaktschiene mit der Schaltungsplatine 13 in Kontakt steht. Die Kontaktschiene ist dabei so angeordnet, daß sie mit der Schaltungsplatine 13 in Kontakt steht, wodurch ein elektrischer Kontaktabschnitt 11 dieser Schaltungsplatine mit dem elektrischen Kontaktabschnitt eines Aufzeichnungsgerätes in Kontakt steht, was nachfolgend zu beschreiben ist. Als ein Ergebnis dessen kann der Aufzeichnungskopf 300 Antriebssignale oder dergleichen von dem Aufzeichnungsgerät aufnehmen. 2(b) ist eine Perspektivansicht, welche ein Beispiel der Aufzeichnungskopfkassette 100 zeigt, welche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, den Aufzeichnungskopf 300 aufnimmt. Wie in 2(b) gezeigt, weist diese Aufzeichnungskopfkassette eine Tintenbehälterhalterung 150 auf, in welcher die Tintenbehälter 200 (200Y, 200M, 200C) für die Zuführung der Tinten zu dem vorgenannten Tintenkanalelement 12 aufgenommen sind.
Weiterhin weist der Aufzeichnungskopf in dieser Ausführungsform eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen 1 auf, welche in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind, so daß eine Vielzahl an Reihen 21-23 und 31-33 von Ausstoßöffnungen ausge bildet ist, welche praktisch parallel zueinander sind. Dabei stimmt, wie in 1(a) gezeigt, unter den Ausstoßöffnungsreihen 21-23 die i-te Ausstoßöffnung in jeder Reihe der Ausstoßöffnungen, von der oberen Seite der Zeichnung ausgezählt, mit den i-ten Ausstoßöffnungen in den anderen Reihen von Ausstoßöffnungen in der Richtung, die 1(a) angezeigt ist, überein. Anders ausgedrückt, sind die Ausstoßöffnungsreihen 21-23 in dieser Ausführungsform so angeordnet, daß die Richtung, in welcher die i-te Ausstoßöffnung in jeder Reihe der Ausstoßöffnungen, von der oberen Seite der Zeichnung ausgezählt, mit den i-ten Ausstoßöffnungen in den anderen Reihen der Ausstoßöffnungen ausgerichtet ist, mit der Richtung übereinstimmt, in welcher der Aufzeichnungskopf der in dem Aufzeichnungsgerät angeordnet ist, in einer Art und Weise des Scannens bewegt ist, was nachfolgend zu beschreiben ist. Die Ausstoßöffnungsreihen 21-23 bilden dabei eine erste Ausstoßöffnungsgruppe 20. Die Ausstoßöffnungsreihen 31-33 sind in der gleichen Art und Weise angeordnet, wie die Ausstoßöffnungsreihen 21-23 und bilden dabei eine zweite Ausstoßöffnungsgruppe 30 aus, welche angrenzend an die erste Ausstoßöffnungsgruppe 20 angeordnet ist.
In dieser Ausführungsform sind, unter den sechs Ausstoßöffnungsreihen, welche die zwei Gruppen von Ausstoßöffnungen ausbilden, der äußersten Ausstoßreihe jeder Gruppe, d.h. den Ausstoßöffnungsreihen 23 und 33 der Ausstoß von Zyan (C) zugeordnet, wobei den Ausstoßöffnungsreihen 22 und 32 der Ausstoß von Magenta (M) zugeordnet ist. Den innersten Ausstoßöffnungsreihen 21 und 31, welche aneinander angrenzen, ist dabei der Ausstoß von Gelb (Y) zugeordnet. Somit wird gelbe Tinte aus dem vorgenannten Tintenbehälter 200(Y) an die vorgenannte Tintenzuführöffnung 2a (in der Mitte positionierte Tintenzuführöffnung) zugeführt; Magenta Tinte aus dem Tintenbehälter 200(M) wird an die Tintenzuführöffnungen 2 an grenzend an die Tintenzuführöffnung 2a zugeführt. Zyan Tinte aus dem Tintenbehälter 200(C) wird an die äußersten Tintenzuführöffnungen 2 zugeführt.
Aus der vorgenannten Beschreibung ist offensichtlich, daß die Tintenzuführöffnung 2a in der Mitte die zwei Ausstoßöffnungsreihen 21 und 31 mit Flüssigkeit versorgt und dabei zusammen mit dem Flüssigkeitskanal 10a als eine gemeinsame Flüssigkeitskammer für die Ausstoßöffnungsreihen 21 und 31 funktioniert.
Wie vorgenannt beschrieben, sind die in einer Vielzahl von Reihen ausgerichteten Ausstoßöffnungen wie auch die Vielzahl der Ausstoßöffnungsreihen in dieser Ausführungsform in zwei Gruppen aufgeteilt, welche in der Anzahl der Tinten und der Tintenfarben miteinander identisch sind. Desweiteren sind die Ausstoßöffnungsreihen und die Steuerschaltkreise dadurch in Bezug auf die angenäherte Mittellinie, welche die Ausstoßöffnungsreihen in die erste und die zweite Gruppe aufteilt, praktisch symmetrisch positioniert. Mit dieser Anordnung ist es ermöglicht, die Durchgangslöcher, d.h. Tintenzuführöffnungen 2 und 2a, wie auch die Steuerschaltkreise, die exothermen Elemente und dergleichen in ebener Gestaltungsform und mit einem hohen Raumausnutzungsgrad auf dem Substrat zu positionieren. In dieser Ausführungsform beträgt die Größe jedes exothermen Elements 5 30[μm] × 30[μm] und die Breiten von Ausstoßöffnung, Steuerkreis und Verdrahtung [a in 1(a)] betragen 1,2[mm]. Die Breite der oberen Öffnung [b in 1(c)] der Tintenzuführöffnung 2 beträgt 0,2[mm). Die Substratgröße kann somit 8,2[mm] (d.h. 1,2 × 6 + 0,2 × 5) betragen. Eine mögliche Reduzierung der Substratgröße, wie vorgenannt beschrieben, ist dahin gehend vorteilhaft, daß es dadurch ermöglicht ist, eine Speicherkapazität für die Aufnahme der Transferdaten eines Aufzeichnungskopfes im Verhältnis zu der Substratgröße zu reduzieren.
Dazu zusätzlich sind in dieser Ausführungsform, wie aus den 1(a) und 1(b) ersichtlich, die erste Ausstoßöffnungsreihengruppe 20 und die zweite Ausstoßöffnungsgruppe 30 in Richtung der Ausstoßöffnungsbreite gestaffelt angeordnet, so daß die Ausstoßöffnungen der Ausstoßöffnungsreihen 21-23, welche die erste Ausstoßöffnungsreihengruppe 20 ausbilden, und die Ausstoßöffnungen der Ausstoßöffnungsreihen welche die Ausstoßöffnungsreihengruppe 30 ausbilden, sich in Bezug auf die vorgenannte Scannrichtung kompensieren. Desweiteren weist, wie aus 1(b) zu ersehen, jede der Ausstoßöffnungsreihen der ersten und zweiten Ausstoßöffnungsreihengruppen 128 Ausstoßöffnungen auf, welche mit einem Zwischenraum (Abstand) von annähernd 40[μm]: t₁ = t₂ ^.=. 40[μm] d. h. (1/600 inch) ausgerichtet sind. Die Ausstoßöffnungsreihe 21 ist dabei von der Ausstoßöffnungsreihe 31 in der zweiten Scannrichtung des Aufzeichnungskopfes (in dieser Ausführungsform deckt sich diese Richtung mit der Richtung jeder der Ausstoßöffnungsreihen) um exakt 1/2 Abstandsgröße (t3 = 1/2 t₁ ^.=. 20[μm]) versetzt.
An dieser Stelle erfolgt unter Bezugnahme auf die 7 und 8 die Beschreibung eines Beispiels des Aufzeichnungsverfahrens dieses Aufzeichnungskopfes.
Bei dieser Ausführungsform ist das Aufzeichnen durch den Ausstoß von angenähert 8 Pixel Tinte aus jeder Düse bewirkt. Dabei ist das Aufzeichnungsgerät (10), in welches der Aufzeichnungskopf in dieser Ausführungsform eingebaut ist, dazu geeignet, in zwei unterschiedlichen Betriebsarten zu operieren, d.h. dem Hochgeschwindigkeitsbetrieb und dem hochauflösenden Betrieb, um ein Bild zu erzeugen.
7 und 8 sind dabei schematische Zeichnungen, welche speziell den Prozeß der Bildausformung in dem vorgenannten Hochgeschwindigkeitsbetrieb darstellen. Bei diesem Hochgeschwindigkeitsbetrieb werden zur Reduzierung der für die Bildverarbeitung und die Datenübertragung verwendeten Zeit, zwei Flüssigkeitströpfchen in jedem Pixel in einer solchen Art und Weise positioniert, daß die Position auf der das eine Flüssigkeitströpfchen auftrifft, verschieden ist von der Position, auf der das andere Flüssigkeitströpfchen auftrifft. Dementsprechend beträgt die Pixeldichte in dieser Ausführungsform sowohl in der ersten wie auch in der zweiten Scannrichtung 600 Pixel pro inch. 7 zeigt dabei einen Fall bei welchem Zyan- und Gelbpunkte am gleichen Ort aufgezeichnet sind. Ein Pixel (p) 230, welches dabei ausgebildet ist durch die ersten Scannreihen (Raster) R₁₁ und R₁₂, ist als ein Punktepaar aufgezeichnet, d.h. einen Punkt der in einer Punktposition 231 positioniert ist und einen Punkt der in einer Punktposition 232 positioniert ist. Dabei sind die Punktpositionen hier diagonal angeordnet, d.h. die Punktposition (d₁) 231 an der oberen linken Ecke des Pixel und die Punktposition (d₂) 232 an der unteren rechten Ecke des Pixel. In dieser Zeichnung ist keine Überschneidung des Punktes in der Punktposition d₁ und des Punktes in der Punktposition d₂ miteinander zu verzeichnen. In Wirklichkeit jedoch ist es gewöhnlich so, daß die zwei Punkte sich partiell überschneiden, wie in 9 (schraffierte Fläche) gezeigt.
Desweiteren ist in dieser Ausführungsform ein Pixel p durch zwei Reihen (R_(n–1)1, R_(n–2)2) ausgeformt, wobei ein Düsenabstand t₂ angenähert 40[μm] d.h. (1/600 inch) beträgt. Da die erste Ausstoßöffnungsreihengruppe 20 in der zweiten Scannrichtung um eine halbe Abstandsgröße von der zweiten Ausstoßöffnungsreihengruppe 30 versetzt ist, beträgt ein Ab stand t₁ zwischen den angrenzenden zwei Reihen angenähert 20[μm] d.h. (1/1200 inch).
Wenn ein Druckvorgang unter Verwendung nur einer einzelnen Farbe ausgeführt ist, z.B. Magenta, dann ist ein Bild, durch den Ausstoß eines einzelnen Tröpfchens Magentatinte auf die Punktposition d₁ jedes Pixel p aus der entsprechenden Ausstoßöffnung der Ausstoßöffnungsreihe 22 (hierin nachfolgend M₁ bezeichnet) und eines weiteren einzelnen Tröpfchens Magentatinte auf die Punktposition d₂ des gleichen Pixel p aus der entsprechenden Ausstoßöffnung der Ausstoßöffnungsreihe 32 hierin nachfolgend M₂ bezeichnet), von der Scannrichtung unabhängig ausgeformt (wobei in diesem Fall zwei Punkte die gleiche Farbe aufweisen, weshalb die Reihenfolge in welcher zwei Tintentröpfchen ausgestoßen werden bei einer Kombination der zwei Tintentröpfchen, die dargestellte Farbe nicht beeinflußt).
Wenn jedoch ein Druckvorgang in einer Zweitfarbe, z.B. Grün ausgeführt ist wie in 7 gezeigt, dann ist ein Bild dadurch ausgeformt, daß auf jedes Pixel p der nachfolgend genannte Ausstoß erfolgt; ein einzelnes Flüssigkeitströpfchen aus der entsprechenden Ausstoßöffnung der Ausstoßöffnungsreihe 23 (hierin nachfolgend C1 genannt); ein einzelnes Flüssigkeitströpfchen aus der entsprechenden Ausstoßöffnung der Ausstoßöffnungsreihe 21 (hierin nachfolgend Y1 genannt); ein einzelnes Flüssigkeitströpfchen aus der entsprechenden Ausstoßöffnung der Ausstoßöffnungsreihe 31 (hierin nachfolgend Y2 genannt); und ein einzelnes Flüssigkeitströpfchen aus der entsprechenden Ausstoßöffnung der Ausstoßöffnungsreihe 33 (hierin nachfolgend C2 genannt).
Beim Drucken in der Vorwärtsrichtung ist dabei die Reihenfolge in welcher die Ausstoßöffnungsreihen ein vorbestimmtes Pixel p auf einem Teilabschnitt eines Aufzeichnungsmediums passieren C1 → Y1 → Y2 → C2. Deshalb treffen die Flüssigkeitströpfchen auf dem Pixel p in der Reihenfolge wie in den 8(a) → 8(d) gezeigt, auf. In der Punktposition d₁ des Pixel p treffen die Flüssigkeitströpfchen in der Reinfolge von C → Y auf und deshalb wird die durch das zuerst auftreffende Flüssigkeitströpfchen dargestellte Zyanfarbe dominant. Andererseits treffen in der Punktposition d₂ die Flüssigkeitströpfchen in der Reihenfolge von Y → C auf und deshalb wird die durch das zuerst auftreffende Flüssigkeitströpfchen dargestellte gelbe Farbe dominant.
Beim Drucken in der Rückwärtsrichtung ist die Reihenfolge in welcher die Ausstoßöffnungsreihen ein vorbestimmtes Pixel p auf einem Teilabschnitt eines Aufzeichnungsmediums passieren C2 → Y2 → Y1 → C1. Deshalb treffen die Flüssigkeitströpfchen auf dem Pixel p in der Reihenfolge wie in den 8(e) → 8(h) gezeigt auf. In der Punktposition d₁ des Pixel p treffen die Flüssigkeitströpfchen in der Reihenfolge von Y → C auf und deshalb wird die durch das zuerst auftreffende Flüssigkeitströpfchen dargestellte gelbe Farbe dominant. Andererseits treffen in der Punktposition d₂ die Flüssigkeitströpfchen in der Reihenfolge von C → Y auf und deshalb wird die durch das zuerst auftreffende Flüssigkeitströpfchen dargestellte Zyanfarbe dominant.
Wie aus der vorgenannten Beschreibung offensichtlich erkennbar, ist bei einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb jedes Pixel ungeachtet der Scannrichtung immer eingefärbt durch einen Punkt bei dem die Zyanfarbe dominant ist, wie auch einem Punkt bei dem die gelbe Farbe dominant ist wobei als ein Ergebnis das Pixel grün erscheint, d.h. in einer Farbe, die durch eine ausbalancierte Mischung zwischen Zyan und Gelb dargestellt ist.
In Wirklichkeit überschneiden sich jedoch die Punktpositionen d1 und d2 untereinander quer über jedes Pixel p und seine angrenzende Umgebung. Deshalb sind, beim Drucken in der Vorwärtsrichtung in einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb, Punkte in der nachfolgend genannten Reihenfolge abgebildet; Zyanpunkte durch die Flüssigkeit von C2, gelbe Punkte durch die Flüssigkeit von Y2, gelbe Punkte durch die Flüssigkeit von Y1 und Zyanpunkte durch die Flüssigkeit von C1. Beim Drucken in der Rückwärtsrichtung sind Punkte dabei in der nachfolgenden Reihenfolge abgebildet; Zyanpunkten durch die Flüssigkeit von C2, gelbe Punkte durch die Flüssigkeit von Y1, gelbe Punkte durch die Flüssigkeit von Y2, und Zyanpunkte durch die Flüssigkeit von C2. Wie vorgenannt beschrieben, ist die Positionsanordnung der Flüssigkeit symmetrisch, d.h. anders ausgedrückt, die Reihenfolge in welcher die Tinten angeordnet sind ist die gleiche, wie in der Vorwärtsbewegung. Deshalb erscheinen die Pixel einheitlich grün. Anders ausgedrückt, eben wenn das Drucken in bidirektionaler Richtung ausgeführt ist, erscheint ein gedrucktes Bild nicht ungleichmäßig in der Farbe.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines hochauflösenden Betriebszustandes. Wobei in diesem Betriebszustand die Auflösung in der ersten Scannrichtung 600 Pixel pro inch beträgt und die Auflösung in der zweiten Scannrichtung 1200 Pixel pro inch beträgt. Im monochromatischen Druck (drucken in C, M oder Y) ist dabei jeweils ein einzelnes Flüssigkeitströpfchen pro Pixel ausgestoßen. In diesem Fall sind die Pixel durch Maskieren der Bildausformungsfläche aufgeteilt in; eine Gruppe, die durch eine Kombination von C1, M1 und Y1 gefärbt ist; und eine Gruppe, die durch eine Kombination von C2, M2 und Y2 gefärbt ist. Mit dieser Anordnung kann die Pixeldichte in der zweiten Scannrichtung auf 1200 pro inch erhöht werden, obwohl eben die Dichte der Düsen in jeder Ausstoßöffnungsreihe 600 pro inch beträgt.
Demzufolge kann ein hochgenaues Bild auf einfache Weise abgebildet werden. In diesem hochauflösenden Betriebszustand sind z.B. Pixel die beim Drucken in grün, durch eine Kombination von C1 und Y1 bedeckt sind (da die Flüssigkeiten auf dem Aufzeichnungsmedium in der Reihenfolge von C und Y angeordnet sind, wird Zyan dominant), und Pixel die durch eine Kombination von C2 und Y2 bedeckt sind (da die Flüssigkeiten auf dem Aufzeichnungsmedium in der Folge von Y und C angeordnet sind, wird gelb dominant), auch in einer Mischung vorhanden; wobei Pixel unterschiedlicher Farbe in einer Mischung vorhanden sind. Dabei kann jedoch Ungleichmäßigkeit in der Farbe auf ein kaum wahrnehmbares Niveau dadurch reduziert werden, daß die gleichmäßige Verteilung der Pixel unterschiedlicher Farbe durch entsprechende Maskierung erfolgt.
Das vorgenannt beschriebene Aufzeichnungsverfahren ist eines der bidirektionalen Druckverfahren, welches unter Anwendung eines Flüssigkeitsausstoßes in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann. Desweiteren ist das Aufzeichnungsverfahren, das unter Nutzung der Bildausformungsmethode verwendet ist, in welcher ein Flüssigkeitsausstoßkopf in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet ist, nicht notwendigerweise auf die vorgenannt beschriebenen zwei Aufzeichnungsverfahren beschränkt.
Ausführungsform 2
Die 3 und 4 sind Zeichnungen, welche den Aufzeichnungskopf in der zweiten Ausführungsform und eine Aufzeichnungskopfpatrone zeigen, in welcher dieser Aufzeichnungskopf angeordnet ist. In den Zeichnungen sind den Bauelementen und Abschnitten welche in der Funktion gleich sind mit denen in der ersten Ausführungsform, die gleichen Bezugszahlen zugeordnet, wie denen in der ersten Ausführungsform, wobei keine ausführliche Beschreibung ausgeführt ist. 3 ist eine schematische Zeichnung, welche den wesentlichen Abschnitt des Aufzeichnungskopfes darstellt. 3(a) ist eine schematische Zeichnung, wie von oben gesehen; und 3(b) ist eine schematische Zeichnung, welche die Positionierung der Ausstoßöffnungen darstellt. 3(c) ist eine Schnittansicht. 4(a) ist eine Perspektivansicht des in 3 dargestellten Aufzeichnungskopfes, welcher an einem Tintenkanalelement 12 befestigt ist; und 4(b) ist eine Perspektivansicht eines Beispiels einer Aufzeichnungskopfpatrone 100, in welcher der Aufzeichnungskopf 300 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung angeordnet ist. 4(c) ist eine Perspektivansicht der in 4(b) dargestellten Aufzeichnungskopfpatrone, sowie Tintenbehälter, die abnehmbar in diese Aufzeichnungskopfpatrone einbaubar sind.
Zuerst unterscheidet sich diese Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin, daß eine Kristallorientierung <110> verwendet ist. Dabei verläuft in dieser Ausführungsform beim Ausformen der Tintenzuführöffnungen 2 und 2a durch Ätzen, der Ätzvorgang senkrecht zu dem Substrat. Deshalb ist es leicht, die Tintenzuführöffnungen 2 und 2a in dieser Ausführungsform auszuformen, welche einheitlich im Querschnitt senkrecht zur Dickerichtung des Substrats angeordnet sind, wie in 3(c) gezeigt. Somit ist die Substratgröße durch die Muster bestimmt, die auf der Substratoberfläche ausgeformt sind, wodurch es ermöglicht ist, die Aufzeichnungskopfgröße weiter zu reduzieren. Obwohl die Tintenzuführöffnungen die so gestaltet sind, wie in 3(c) gezeigt, leicht durch das vorgenannte Ätzen ausformbar sind, können sie auch durch andere Verfahren, z.B. Sandstrahlen oder La serbearbeitung ausgeformt werden. Wenn die Ausformung der Tintenzuführöffnungen in der Gestalt wie in 3(c) gezeigt unter Verwendung eines anderen Verfahrens als durch Ätzen erfolgt, ist es nicht zwingend notwendig als Material Silizium mit einer Kristallorientierung von <110> für das Substrat zu verwenden.
In dieser Ausführungsform ist dabei, zusätzlich zu dem Aufzeichnungskopf 300, der in der Lage ist, die vorgenannten Y-, M- und C-Tinten auszustoßen, auch noch ein Aufzeichnungskopf 400, welcher die Ausstoßöffnungsreihen 40 und 41 für das Ausstoßen schwarzer Tinte (BK) aufweist, an einem Tintenkanalelement 12 angeordnet, wodurch insgesamt eine Aufzeichnungskopfpatrone ausgebildet ist, die in der Lage ist, vier Tinten unterschiedlicher Farbe auszustoßen. Gewöhnlich wird schwarze Tinte nicht dazu verwendet, Zweitfarben zu erzeugen. Deswegen ist es nicht notwendig, die zwei Ausstoßöffnungsreihen für schwarze Tinte symmetrisch zu positionieren. Weiterhin ist in der Absicht die Aufzeichnungsgeschwindigkeit bei der monochromatischen Aufzeichnung zu verbessern, der Aufzeichnungskopf für schwarze Tinte mit einer größeren Anzahl von Düsen ausgerüstet, als die Aufzeichnungsköpfe für die anderen Tintenfarben.
Desweiteren sind die Ausstoßöffnungsreihen 40 und 41 so angeordnet, daß sie sich auch in Bezug auf die erste Scannrichtung gegenseitig kompensieren, wie das auch in den Ausstoßöffnungsreihen 21 und 31 erfolgt, wodurch es möglich ist, auf einem Auflösungsniveau aufzuzeichnen, das der doppelten Düsenanordnungsdichte in jeder der Ausstoßöffnungsreihen entspricht.
Dabei kann in dieser Ausführungsform ein Druckvorgang auch in den Aufzeichnungsformen der vorgenannten Ausführungsform ausgeführt sein.
Ausführungsform 3
5 ist eine Zeichnung, welche den Aufzeichnungskopf in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Zeichnung sind den Bauelementen und Abschnitten, welche in der Funktion gleich sind zu denen in der ersten und zweiten Ausführungsform die gleichen Bezugszahlen zugeordnet, wie denen in den ersten und zweiten Ausführungsformen, wobei keine ausführliche Beschreibung ausgeführt ist. 5 ist eine schematische Zeichnung, welche den wesentlichen Abschnitt des Aufzeichnungskopfes darstellt. 5(a) ist eine schematische Zeichnung wie von oben gesehen, wobei 5(b) eine schematische Zeichnung ist, welche die Positionierung der Ausstoßöffnungen veranschaulicht. 5(c) ist eine Schnittansicht.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den ersten und zweiten Ausführungsformen dadurch, daß die Anzahl der in dem Substrat angeordneten Durchgangslöcher gleich drei ist. Die Tintenzuführöffnungen 2b, die den zwei äußersten Ausstoßöffnungsreihen entsprechen, sind dabei durch die Kantenabschnitte des Substrats 7 und das Tintenkanalelement 12 ausgeformt. Durch diese Anordnung ist es möglich, die Substratgröße des Aufzeichnungskopfes 300 weiter zu reduzieren.
Ausführungsform 4
6 ist eine Zeichnung, welche den Aufzeichnungskopf in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Zeichnung sind den Bauelementen und abschnitten, welche in der Funktion gleich sind zu denen in der ersten und zweiten Ausführungsform die gleichen Bezugs zahlen zugeordnet, wie denen in den ersten und zweiten Ausführungsformen, wobei keine ausführliche Beschreibung ausgeführt ist. 6 ist eine schematische Zeichnung, welche den wesentlichen Abschnitt des Aufzeichnungskopfes zeigt. 6(a) ist eine schematische Zeichnung wie von oben gesehen, wobei 6(b) eine Schnittansicht ist. In dieser Ausführungsform sind die Ausstoßöffnungsreihen 24 und 34 für das Ausstoßen der schwarzen Tinte (BK) jeweils in den ersten und zweiten Ausstoßöffnungsreihengruppen angeordnet.
Gemäß dieser Ausführungsform besteht die Minimalforderung für die Ausführung des Aufzeichnungsverfahrens zur Reduzierung der Ungleichmäßigkeit in der Farbe, dessen Beschreibung im Detail in Bezug auf die erste Ausführungsform anhand eines bidirektionalen Druckvorgangs erfolgte darin, daß jeweils eine aus jedem Paar von Ausstoßöffnungsreihen, welche Flüssigkeiten in einer sich überschneidenden Art und Weise enthält, die dabei in der Flüssigkeit unterschiedlich sind, in der ersten Gruppe von Ausstoßöffnungen enthalten ist; und das die jeweils andere des Paares in der zweiten Gruppe der Ausstoßöffnungen enthalten ist; wobei so lange diese Forderung erfüllt ist, der vorgenannte Effekt, d.h. die Reduzierung der Ungleichmäßigkeit in der Farbe verwirklicht werden kann. Zur Erzeugung eines Bildes mit einer weit geringeren Ungleichmäßigkeit in der Farbe ist es jedoch wünschenswert, daß jeweils eine aus jedem Paar von Ausstoßöffnungsreihen, welche Flüssigkeiten in einer sich überschneidenden Art und Weise ausstößt, und die jeweils andere des Paares symmetrisch angeordnet sind, wie es bereits in jeder der vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben wurde.
In jeder der vorhergehenden Ausführungsformen die vorgenannt beschrieben sind, wurde die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Zyan-, Magenta- und gelbe Tinten dargestellt, welche auf dem Gebiet der Tintenstrahlaufzeichnung die im weitesten Maßstab als die Flüssigkeiten verwendeten sind, die in einer sich überschneidenden Art und Weise einbezogen sind. Jedoch können dabei auch Zyan-, Magenta- und gelbe Tinten, welche eine geringe Farbsättigung aufweisen, unter den Flüssigkeiten enthalten sein, welche in einer sich überschneidenden Art und Weise einzubeziehen sind. Die vorgenannten Tinten von Grundfarbe, welche in Kombination zur Darstellung von blau, rot und dergleichen Farben einbezogen sind, können dabei verschieden von denen sein, die in dieser Ausführungsform verwendet sind. Anders ausgedrückt, die Kombination von Flüssigkeiten, die in dieser Patentschrift als verschieden im Typ beschrieben sind, können dabei sowohl eine Kombination von Tinten sein, die in der Farbe verschieden sind, als auch eine Kombination von Tinten, welche in der Farbe gleich aber in der Dichte unterschiedlich sind.
In den vorhergehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden die ersten und zweiten Reihen von Ausstoßöffnungen auf der gleichen Öffnungsplatte angeordnet, wie auch die Energieumwandlungselemente für den Flüssigkeitsausstoß aus den Ausstoßöffnungen der ersten Reihe und die Energieumwandlungselemente für den Flüssigkeitsausstoß aus den Ausstoßöffnungen der zweiten Reihe auf der gleichen Öffnungsplatte angeordnet sind. Die ersten und zweiten Reihen der Ausstoßöffnungen können dabei jedoch an verschiedenen Aufzeichnungsköpfen angeordnet sein, welche erst nachfolgend verbunden werden. Bei dieser Anordnung besteht alles was notwendigerweise zu tun ist, um die Anforderungen der vorliegenden Erfindung zu erfüllen darin, die Stellung der zwei Köpfe relativ zueinander zu justieren. Trotzdem ist der Strukturaufbau der vorhergehenden Ausführungsformen dahingehend vorzuziehen, daß er die Notwendigkeit ausschließt, die Ausstoßöffnungsreihen in zwei verschiedenen Aufzeichnungsköpfen auszurichten.
Verschiedenes
Abschließend erfolgt die Beschreibung eines Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungsgerätes, in welches die vorgenannt beschriebenen Aufzeichnungsköpfe oder die Aufzeichnungsköpfe der vorhergehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingebaut werden können.
10 ist eine schematische Zeichnung, welche ein Beispiel eines Aufzeichnungsgerätes darstellt, in welches ein Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung installierbar ist. In 10 ist eine Kopfpatrone 100, welche abnehmbar in dem Aufzeichnungsgerät installierbar ist, in dem Aufzeichnungsgerät angeordnet. Die Kopfpatrone 100 weist dabei auf; eine Aufzeichnungseinheit 150, Tintenbehälter 200 und einen Verbinder (nicht gezeigt) für das Senden und Empfangen von Signalen zum Antrieb des Kopfes und dergleichen.
Die Kopfpatrone, welche abnehmbar in einen Schlitten 102 installierbar ist, befindet sich dabei an der in dem Schlitten 102 vorbestimmten Position. Der Schlitten 102 weist dazu einen elektrischen Verbindungsabschnitt auf, durch welchen wie auch durch den vorgenannten Verbinder der Kopfpatrone, Antriebssignale und dergleichen zu der Patrone 100 übertragen werden.
Der Schlitten 102 ist durch einen Führungsschaft 103 aufgenommen, der in der Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgerätes angeordnet ist und sich in der ersten Scannrichtung erstreckt, wodurch über den Führungsschaft 103 eine Führung in wechselseitiger Richtung gegeben ist. Dabei ist er über ei nen Antriebsmechanismus durch einen Hauptscannmotor 104 angetrieben, welcher aufweist; eine Motorriemenscheibe 105; eine Umlenkrolle 106; einen Zahnriemen 107 und dergleichen, wobei die Steuerung im Hinblick auf seine Positionierung erfolgt. Dazu ist er weiterhin mit einem Ausgangspositionssensor 130 ausgerüstet. Durch die Bereitstellung dieses Ausgangspositionssensors 130 ist es ermöglicht, die Position des Schlittens 102 zu erkennen, wenn der Ausgangspositionssensor 130 des Schlittens 102 ein Abdeckblech 136 passiert.
Indem eine Mitnahmerolle 131 durch einen Bogenzuführmotor 135 über ein Zahnradpaar angetrieben ist, sind die Aufzeichnungsmedien 108, wie etwa Druckpapierbogen, dünne Kunststoffbahnen oder dergleichen in die Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgerätes eingeführt, wobei sie durch eine automatische Bogenzuführung (nachfolgend ABZ) vereinzelt werden. Anschließend ist jedes Aufzeichnungsmedium 108 durch die Rotation eines Paares von Förderrollen 109 (in der zweiten Scannrichtung) durch die Position (Druckposition) befördert, die sich gegenüber den Ausstoßöffnungen in der Oberfläche der Kopfpatrone befindet. Die Förderrollen 109 sind dabei durch die Rotation eines Niederfrequenzmotors 134 angetrieben. Ob während dieser Beförderung des Aufzeichnungsmediums 108 ein Aufzeichnungsmediums 108 zugeführt ist oder nicht und ob die Leitkante des Aufzeichnungsmediums 108 in Bezug auf Zeitpunkt und Ort richtig positioniert ist oder nicht, ist dadurch bestimmt, daß das Aufzeichnungsmedium 108 einen Papierendesensor 133 passiert, welcher auch zur Bestimmung der Position genutzt wird, an welcher sich das tatsächliche hintere Ende des Aufzeichnungsmediums 108 gerade befindet, um dadurch unmittelbar den momentanen Aufzeichnungspunkt auf dem Aufzeichnungsmedium 108 zu bestimmen.
Das Aufzeichnungsmedium 108 ist dabei von hinten durch eine Schreibwalze (nicht gezeigt) unterstützt, so daß es in der Druckposition eine glatte Druckoberfläche ausbildet. Weiterhin ist die Kopfpatrone 100, nachdem sie in den Schlitten 102 eingebaut ist, in einer solchen Art und Weise angeordnet, daß ihr Oberflächenabschnitt mit den Ausstoßöffnungen nach unten aus dem Schlitten 102 hervorsteht, wobei sich die Oberfläche mit den Ausstoßöffnungen parallel zu dem Aufzeichnungsmedium 108 zwischen dem vorgenannten Paar von Förderrollen erstreckt.
Die Kopfpatrone 100 ist dabei in dem Schlitten 102 in einer solchen Art und Weise angeordnet, daß die Richtung der Ausstoßöffnungsreihen unterschiedlich verläuft zu der Richtung in welcher der Schlitten beim Scannvorgang bewegt ist, wobei das Aufzeichnen durch das Ausstoßen von Flüssigkeit aus diesen Reihen von Ausstoßöffnungen bewirkt ist. Obwohl die Kopfpatronen 100 der vorgenannten Ausführungsformen elektrothermische Umwandler zur Erzeugung der für den Tintenausstoß verwendeten thermischen Energie aufwiesen, ist offensichtlich, daß Tinte auch unter Verwendung eines Verfahrens ausgestoßen werden kann, welches unterschiedlich ist zu dem Verfahren das auf elektrothermischen Wandlern basiert, z.B. einem Verfahren bei welchem Tinte unter Verwendung piezoelektrischer Elemente ausgestoßen ist.
Während die Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die darin offenbarten Strukturen erfolgte, ist sie nicht auf die dargelegten Details beschränkt, wobei dieses Dokument darauf gerichtet ist, auch Modifikationen oder Änderungen im Rahmen von Verbesserungen oder dem Schutzbereich der nachfolgenden Patentansprüche abzudecken.

Claims

Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf (300) zum Ausführen einer Aufzeichnung, wobei ein Ausstoßen einer ersten Flüssigkeit und einer davon unterschiedlichen Flüssigkeitssorte als zweiter Flüssigkeit durch verschiedene Ausstoßöffnungen (20, 30) erfolgt, während ein Aufzeichnungsmaterial bidirektional in einer Scannrichtung gescannt wird, wobei der Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf aufweist; – eine erste Gruppe (20) von Ausstoßöffnungsreihen (21, 22), von denen jede eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen (1) aufweist, welche in vorbestimmten Abständen (t₁) in einer zu der Scannrichtung unterschiedlichen Richtung angeordnet sind, wobei die betreffenden Ausstoßöffnungen (1) in den dazugehörigen Ausstoßöffnungsreihen (21, 22) in der Scannrichtung ausgerichtet sind; – eine zweite Gruppe (30) von Ausstoßöffnungsreihen (31, 32), die in einer ähnlichen Art und Weise wie die erste Gruppe (20) angeordnet ist; – wobei die erste Gruppe (20) sowohl eine erste Ausstoßöffnungsreihe (21) für das Ausstoßen der ersten Flüssigkeit, wie auch eine zweite Ausstoßöffnungsreihe (22) für das Ausstoßen der zweiten Flüssigkeit aufweist; – wobei die zweite Gruppe 30 sowohl eine dritte Ausstoßöffnungsreihe (31) für das Ausstoßen der ersten Flüssigkeit, wie auch eine vierte Ausstoßöffnungsreihe (32) für das Ausstoßen der zweiten Flüssigkeit aufweist; – wobei die erste Gruppe (20) und die zweite Gruppe (30) so angeordnet sind, daß die erste Ausstoßöffnungsreihe (21) und die dritte Ausstoßöffnungsreihe (31) aneinander angrenzen, wobei die Ausstoßöffnungen der ersten Ausstoßöffnungsreihe (21) und die Ausstoßöffnungen der dritten Ausstoßöffnungsreihe (31) mit der Abweichung (t₃) in einer Richtung mit der Anordnung der Ausstoßöffnungen (1) ausgerichtet sind, so daß sie in der Scannrichtung aufeinander abgestimmt sind, wobei – die erste Gruppe (20) angrenzend an die zweite Gruppe (30) angeordnet ist; und – eine gemeinsame Flüssigkeitskammer (10a) für das Zuführen der ersten Flüssigkeit in die erste Ausstoßöffnungsreihe (21) wie auch in die dritte Ausstoßöffnungsreihe (31) bereitgestellt ist.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei die erste Gruppe (20) und die zweite Gruppe (30) Ausstoßöffnungsreihen (23, 33) für das Ausstoßen einer dritten Flüssigkeit aufweisen, welche von der ersten Flüssigkeit und von der zweiten Flüssigkeit verschieden ist.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 2, wobei die erste Flüssigkeit gelbe Tinte ist, wobei die zweite Tinte und die dritte Tinte jeweils Cyantinte und Magentatinte sind.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei die Ausstoßöffnungsreihen der ersten Gruppe (20) und der zweiten Gruppe (30) so angeordnet sind, daß alle möglichen Sorten der Flüssigkeit hinsichtlich der ersten und dritten Ausstoßöffnungsreihe (21, 22) symmetrisch sind.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, welche zusätzlich zu der ersten und der zweiten Ausstoßöffnungsreihe (21, 22) weiterhin eine fünfte Ausstoßöffnungsreihe (24, 34) für das Ausstoßen von Flüssigkeit aufweist, welche eine Flüssigkeitssorte ist, die von der durch die ersten und zweiten Ausstoßöffnungen (21, 22) ausgestoßenen Flüssigkeit verschieden ist.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 5, wobei die aus der fünften Ausstoßöffnungsreihe (24, 34) ausgestoßene Flüssigkeit schwarze Tinte ist.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei die erste Gruppe (20) und die zweite Gruppe (30) in einer Lochplatte (6) bereitgestellt sind.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, wobei weiterhin ein Substrat angeordnet ist, welches eine Vielzahl von Energieumwandlungselementreihengruppen für das Ausstoßen der ersten Flüssigkeit durch die erste Gruppe (20) und eine Vielzahl von Energieumwandlungselementreihengruppen für das Ausstoßen der Flüssigkeit durch die zweite Gruppe (30) aufweist.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 8, wobei das Substrat eine Kristallorientierung von <100> aufweist.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 8, wobei das Substrat eine Kristallorientierung von <110> aufweist.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei das Substrat (7) für das Zuführen der Flüssigkeit zu den Ausstoßöffnungsreihen eine Vielzahl von Durchgangslöchern (2) aufweist, wobei die Durchgangslöcher (2) durch anisotropisches Ätzen ausgeformt sind.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 7, wobei die Lochplatte (6) aus lichtempfindlichem Epoxydharzmaterial angefertigt ist.
Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 8, wobei die Energieumwandlungselementgruppen in Gruppen von elektrothermischen Wandlern (5) ausgebildet sind zur Erzeugung der thermischen Energie für das Ausstoßen der Flüssigkeit durch die Ausstoßöffnungen (1).
Flüssigkeitsausstoßgerät mit einem Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopf nach Anspruch 1 und einem Schlitten (102) für die Bewegung des Flüssigkeitsausstoßaufzeichnungskopfes.