-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Druckkopf sowie eine
Druckvorrichtung mit dem Druckkopf und betrifft insbesondere einen Druckkopf,
der es ermöglichen
kann, daß Ansteuerbedingungen
bei einer Vielzahl von mit einer gemeinsamen Energieversorgung verbundenen
Druckelementen gleich sind, sowie eine Druckvorrichtung mit dem
Druckkopf.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Als
eine Informationsausgabevorrichtung bei z. B. einem Textsystem,
einem Personal Computer, einem Faxgerät usw. ist ein Drucker vorhanden,
der Informationen wie beispielsweise gewünschte Zeichen und Bilder auf
Druckträgern
in einer Blattform wie beispielsweise einem Papierbogen bzw. Papierblatt
und einem Film aufzeichnet.
-
Als
ein Drucksystem eines Druckers sind verschiedene Systeme bekannt,
und in den letzten Jahren hat ein Tintenstrahlsystem Aufmerksamkeit erregt,
da ein berührungsloses
Drucken auf Druckträgern
wie beispielsweise einem Papierblatt usw. durchführbar ist und ein Kolorieren
leicht ist und sehr ruhig ist usw. Als seine Konfiguration wird
weithin ein serielles Drucksystem verwendet, das mit einem Druckkopf
zum Ausstoßen
von Tinte gemäß gewünschten
Aufzeichnungsinformationen ausgerüstet ist und ein Drucken ausführt, während es
in einer Richtung senkrecht zu der Zuführungsrichtung des Druckträgers wie
beispielsweise eines Papierblatts usw. wechselseitig abtastet, da
es preiswert ist und leicht miniaturisiert werden kann.
-
Unter
den Tintenstrahlsystemen ist ein Blasenstrahldrucksystem bzw. Bubblejetdrucksystem ein
System, das Tinte mit einem Heizkörper (Heizer) schnell erhitzt
und verdampft, um Tintentröpfchen
mit dem Druck der erzeugten Blase aus einer Öffnung auszustoßen.
-
4 zeigt
ein Schaltbild, das ein Beispiel für eine Heizeransteuerschaltung
innerhalb eines Druckkopfs eines Tintenstrahldruckers, der ein Drucken
durch ein Tintenstrahlspeicherverfahren ausführt, darstellt.
-
Auf
dem Elementsubstrat des Druckkopfs ausgebildete Heizerelemente R1
und Schaltelemente Q1 zum Schalten von Strömen zu den Heizerelementen
sind zwischen einer Energieversorgung VH und Erde in Reihe geschaltet,
und Speicherinformationen von dem Hauptaufbau des Druckers entsprechende
Steuersignale schalten jedes Schaltelement ein oder aus, um dem
angesteuerten Heizerelement entsprechende Düsen zum Ausstoßen von
Tinte zu veranlassen und so ein Bild auszubilden.
-
Zum
Erhalten eines qualitativ hochwertigen Bilds bei einem Drucker mit
einem Druckkopf, der Tinte unter Verwendung von durch derartige
Heizerelemente erzeugter Heizenergie ausstößt, ist es notwendig, das Volumen
von ausgestoßenen
Tintentröpfchen
stabilisiert konstant zu halten. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert,
daß der
Heizwert des Heizers konstant gehalten wird.
-
In
diesem Fall wird die Heizenergie P bei einem elektrische Energie
in Wärmeenergie
wandelnden Heizer ausgedrückt
als: P = (V2/R)t (1)Wobei
V:
Potentialdifferenz bei dem Heizer
R: spezifischer Widerstand
des Heizers
T: Spannungszuführungszeit.
-
Wie
es aus der Gleichung (1) ersichtlich ist, variiert der Heizwert
bei einem Heizer abhängig
von dem spezifischen Widerstand des Heizers sowie Heizern zuzuführenden
Spannungen beträchtlich.
Unter ihnen weist der spezifische Widerstand des Heizers verursacht
durch den Herstellungsprozeß des
Heizers eine Variation von etwa 20% auf. Als ein Verfahren zum Unterdrücken einer
derartigen Variation zum Beeinflussen des Heizwerts sind in der
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 7-76077 und der japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 10-95116 beschriebene Verfahren bekannt.
-
Das
in der ersteren Veröffentlichung
beschriebene Verfahren ist das Verfahren, bei dem der spezifische
Widerstand eines aus dem gleichen Material wie der Heizer für das Tintenausstoßen innerhalb
des Druckkopfs gebildeten Blindheizers gemessen wird, der spezifische
Widerstand des Heizers für das
Tintenausstoßen
mit diesem spezifischen Widerstand berechnet wird und gemäß dem berechneten spezifischen
Widerstand des Heizers die Impulsbreite von dem Heizer zuzuführenden
Impulssignalen eingestellt wird, um den Heizwert von Heizern zu
optimieren.
-
Darüber hinaus
weist bei dem in der letzteren Veröffentlichung beschriebenen
Verfahren der Einschaltwiderstand (on-resistance) von direkt mit
Heizern zu verbindenden Schaltelementen wie beispielsweise MOS-Transistoren
usw. eine durch die Herstellung verursachte Variation auf. Da der
Einschaltwiderstand dieser MOS-Transistoren zwischen einer Energieversorgung
und Erde in Reihe mit dem Heizerwiderstand eingefügt wird,
wird eine dem Heizer zugeführte
Spannung eine gemäß einem
Verhältnis
des Heizerwiderstands zu dem Einschaltwiderstand des MOS-Transistors geteilte
Energieversorgungsspannung sein.
-
Daher
ist eine Variation der Einschaltwiderstände von MOS-Transistoren äquivalent
zu einer Änderung
der Komponente V in der Gleichung (1), wobei sie die Heizenergie
der Heizer beeinflußt.
Zum Unterdrücken
dieses Einflusses wird wie bei dem Verfahren der vorstehend beschriebenen
Veröffentlichungen
ein Verfahren verwendet, bei dem ein Blind-MOS-Transistor innerhalb
eines Druckkopfs ausgebildet ist, der Einschaltwiderstand dieses MOS-Transistors
gemessen wird, eine einem Heizer zugeführte Spannung V berechnet wird
und mit dem Ergebnis die Impulsbreite von dem Heizer zuzuführenden
Impulssignalen eingestellt wird, so daß der Heizwert von Heizern
konstant gehalten wird.
-
Jedoch
wurde bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß dem Stand
der Technik eine Variation des Widerstands von Heizern und des Einschaltwiderstands
von in Reihe mit den Heizern geschalteten MOS-Transistoren als ein
Faktor berücksichtigt,
der die Heizwerte von Heizern beeinflußt. Neben diesen werden die
Folgenden als Faktoren angesehen, die die Heizwerte von Heizern beeinflussen,
aber diese Punkte wurden nicht berücksichtigt.
-
Eine
Variation sowie eine Spannungsänderung
in einem Anfangszustand einer Heizern eine elektrische Energie zuführenden
Energieversorgungsspannung führt
zu einer Variation der Heizern direkt zuzuführenden Spannung. Darüber hinaus
ist eine Widerstandskomponente in einem die Verdrahtung und den
Druckkopf mit dem Hauptaufbau des Druckers verbindenden Verbinder
(in Reihe) zwischen den Heizerwiderstand und eine Energieversorgung
geschaltet, um einen durch diese Widerstände verursachten Spannungsabfall
und daher eine Änderung
der Heizern zuzuführenden
Spannung zur Folge zu haben.
-
Außerdem ist
der Einschaltwiderstand der vorstehend beschriebenen MOS-Transistoren
nicht immer konstant, sondern ändert
sich als eine Funktion von Temperaturänderungen und der Gateansteuerspannung.
-
Herkömmlich sind
Maßnahmen
gegen diese Faktoren ergriffen worden, aber tatsächlich sind keine wirksamen
Maßnahmen
bereitgestellt worden. Es wird z. B. praktiziert, daß gegen
die Energieversorgungsspannungsänderungen
zum Verringern der Spannung um eine Variation zu der Zeit des Versands
von Produkten die Spezifikation zu der Energieversorgungsspannung
streng ausgebildet wird oder versucht wird, die Spannung in der
Nähe des Kopfs
mit einer Stabilisierungsschaltung zu stabilisieren, aber ein derartiger
Aufbau hat Probleme der durch die Kostenerhöhung der Energieversorgung verursachten
Kostenerhöhung
einer gesamten Druckvorrichtung sowie der durch eine Hinzufügung von
zusätzlichen
Schaltungen verursachten Erhöhung
der Anzahl von Komponenten zur Folge.
-
Der
Verdrahtungswiderstand oder ein parasitärer Widerstand wie beispielsweise
ein Widerstand in Verbindern wird behandelt, indem sie derart entworfen
werden, daß sie
in Bezug auf den Heizerwiderstand ausreichend klein sind, aber da
die Anzahl von Druckelementen und Heizern sich erhöht, während die
Druckvorrichtung zum Bereitstellen von Bildern höherer Qualität und schnellen
Operationen ausgebildet wird, erhöhen sich in den Verdrahtungen fließende Ströme entsprechend,
was einen durch diese parasitären
Widerstände
verursachten großen Spannungsabfall
zur Folge hat, der ein Problem geworden ist, das nicht ignoriert
werden kann.
-
Die
EP 0 499 373 offenbart eine
Spannungssteuerschaltung für
einen Tintenstrahldruckkopf. Die Steuerschaltung umfaßt einen
Spannungsbezug. Die Steuerschaltung vergleicht die Ansteuerspannung von
Heizerwiderständen
des Druckkopfs mit dem Spannungsbezug, um die Ansteuerspannung bei
einem vorbestimmten Vielfachen des Spannungsbezugs zu stabilisieren.
-
In
einer Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung einen Druckkopf
wie in dem Patentanspruch 1 definiert bereit.
-
In
einer anderen Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung eine
Druckvorrichtung wie in dem Patentanspruch 7 definiert bereit.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung ein
Druckkopfsubstrat wie in dem Patentanspruch 10 definiert bereit.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung stellt einen Druckkopf bereit, der den
Einfluß von Änderungen
der Energieversorgungsspannung und des Verdrahtungswiderstands einer
Energieversorgungsleitung usw. unterdrücken und Ansteuerbedingungen
bei jedem Druckelement gleich halten kann.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung stellt eine Druckvorrichtung mit einem Druckkopf
bereit, der den Einfluß von Änderungen der
Energieversorgungsspannung und des Verdrahtungswiderstands einer
Energieversorgungsleitung usw. unterdrücken und Ansteuerbedingungen
bei jedem Druckelement gleich halten kann.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel
stellt die vorliegende Erfindung einen Druckkopf mit einer Vielzahl
von mit einer gemeinsamen Energieversorgung verbindbaren Druckelementen
bereit, mit einem mit dem vorstehend beschriebenen Druckelement
in Reihe geschalteten Schaltelement zum Steuern eines Ansteuerns
des vorstehend beschriebenen Druckelements mit einer einem Steueranschluß zugeführten Spannung;
einer konstanten Spannungsquelle bzw. Konstantspannungsquelle, die
die vorstehend beschriebene Energieversorgung als einen Standard
verwendet; und einer Spannungssteuerschaltung zum Steuern der Anschluß-zu-Anschluß-Potentialdifferenz
des Druckelements derart, daß sie
gleich einer Spannung der vorstehend beschriebenen Konstantspannungsquelle
ist, wenn das vorstehend beschriebene Druckelement zu jedem Druckelement
angesteuert wird, wobei bei einer Speicherung jedem Druckelement
zuzuführende
Ansteuersignale gesteuert werden, so daß die durch jedes Druckelement
verbrauchte Energiemenge gleich ist.
-
Ein
derartiger Aufbau stellt eine hohe Bildqualität bereit, indem eine verbrauchte
Energiemenge bei jedem Druckelement, d. h. eine zu der Zeit des Ansteuerns
erzeugte Energiemenge, ohne Rücksicht auf
externe Bedingungen und Umgebungen des Druckkopfs konstant gehalten
wird.
-
Entsprechend
können Änderungen
der Energieversorgungsspannung und der Einfluß des Verdrahtungswiderstands
und des parasitären
Widerstands verringert werden, und Kosten für eine Energieversorgungsvorrichtung
und eine Verdrahtung können
verringert werden. Da jedes Druckelement ohne Rücksicht auf durch Temperaturänderungen
eines Druckkopfs verursachte Änderungen
der Charakteristik bzw. Eigenschaften des internen Elements unter
konstanten Bedingungen angesteuert werden kann, kann darüber hinaus
die Speicherqualität
aufrechterhalten werden.
-
Außerdem wird
es unnötig,
eine Spannung einschließlich
eines zusätzlichen
Anteils wie einem zu dem in der Verdrahtung oder Verbindungsabschnitten
zu einem Druckelement vorausgesehenen Spannungsabfall äquivalenten
Spielraum zum Ansteuern zuzuführen
wie herkömmlich
durchgeführt, und
das Druckelement kann unter optimalen Bedingungen angesteuert werden,
so daß die
Haltbarkeit des Druckkopfs verbessert wird.
-
Die
Spannungssteuerschaltung umfaßt
ein mit einem Druckelement parallel geschaltetes und die gleiche Charakteristik
wie das Druckelement aufweisendes Blinddruckelement, ein mit dem
Blinddruckelement in Reihe geschaltetes und die gleiche Charakteristik
wie ein Schaltelement aufweisendes Blindschaltelement und ein Erfassungselement
zum Rückführen der
Erfassungsausgabe zu einem Steueranschluß des Blindschaltelements,
so daß die
Anschluß-zu-Anschluß-Potentialdifferenz
des Blinddruckelements gleich der Spannung der vorstehenden Konstantspannungsquelle
ist.
-
In
diesem Fall wird die Erfassungsausgabe vorzugsweise als eine Energieversorgung
für eine Logikschaltung
verwendet, die mit einem Steueranschluß des Schaltelements verbunden
ist, in den Auswahlsignale eingegeben werden, die es angeben, ob
das Druckelement angesteuert werden soll oder nicht.
-
Darüber hinaus
ist eine Konstantspannungsquelle vorzugsweise eine Spannungsquelle,
die eine Bandabstandsspannung verwendet.
-
Außerdem ist
ein Schaltelement vorzugsweise ein MOS-Transistor.
-
Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der in
Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den Figuren davon
die gleichen oder ähnliche
Teile bezeichnen, genommenen folgenden Beschreibung ersichtlich.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
beigefügten
Zeichnungen, die in die Patentbeschreibung integriert sind und einen
Teil davon bilden, veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung
und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern der Prinzipien der Erfindung.
-
1 zeigt
ein Schaltbild, das eine Steuerschaltung jedes Druckelements eines
Druckkopfs eines ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
2 zeigt
ein Schaltbild, das eine Steuerschaltung jedes Druckelements eines
Druckkopfs eines zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
3 zeigt
ein Schaltbild, das eine Steuerschaltung jedes Druckelements eines
Druckkopfs eines dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
4 zeigt
ein Schaltbild einer Ansteuerschaltung eines Druckkopfs gemäß dem Stand
der Technik;
-
5 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild des
Aufbaus eines Tintenstrahldruckers bei einem typischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
6 zeigt
ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Steuerschaltung
des Tintenstrahldruckers gemäß 5 darstellt;
und
-
7 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild einer
Tintenkartusche, bei der ein Tintenbehälter und ein Druckkopf trennbar sind,
darstellt.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Nachstehend
sind bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung gemäß den beigefügten Zeichnungen
ausführlich
beschrieben.
-
In
dieser Patentbeschreibung besteht "Drucken" nicht nur darin, bedeutende Informationen
wie beispielsweise Zeichen und Grafik auszubilden, sondern auch
darin, ohne Rücksicht
darauf, ob die ausgebildeten Informationen bedeutend oder unbedeutend
sind oder ob die ausgebildeten Informationen visualisiert werden,
so daß eine
Person sie visuell wahrnehmen kann, in einem breiten Sinne z. B.
Bilder, Figuren und Muster auf Druckträgern auszubilden oder Druckträger zu verarbeiten.
-
Als
erstes ist die allgemeine Struktur eines typischen Tintenstrahldruckers,
der den Druckkopf gemäß der Erfindung
verwendet, beschrieben.
-
Vorrichtungshauptaufbau
-
5 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild des
Aufbaus eines Tintenstrahldruckers IJRA als eines typischen Ausführungsbeispiels
der Erfindung darstellt. Mit Bezug auf 5 steht
ein Schlitten HC mit einer Spiralvertiefung 5004 einer
Führungsschraube 5005 im
Eingriff, die sich bei einer Vorwärts-/Rückwärtsdrehung eines Antriebsmotors 5013 über Antriebskraftübertragungszahnräder 5009 bis 5011 dreht.
Der Schlitten HC weist einen (nicht gezeigten) Stift auf: und wird wechselweise
in den Richtungen von Pfeilen A und B bewegt, während er durch eine Führungsschiene 5003 getragen
wird. Eine integrierte Tintenkartusche IJC, die einen Druckkopf
IJH und einen Tintenbehälter
IT umfaßt,
ist an dem Schlitten HC angebracht.
-
Bei
der beschriebenen Struktur beträgt
die Anzahl der an dem Schlitten HC angebrachten Tintenstrahlkartuschen
IJC eins, wenn jedoch ein Farbdrucken ausgeführt wird, ist eine Vielzahl
von Tintenstrahlkartuschen für
jeweilige Farben von CMYK an dem Schlitten HC angebracht, oder eine
Tintenkartusche IJC ist derart ausgebildet, daß sie einen Tintenstrahldruckkopf
aufweist, der Tinte aus aufgeteilten Bereichen für aus jeweilige Tinte von Farben
enthaltenden Tintenbehältern
IT zugeführte
Tinte ausstößt.
-
Ein
Bezugszeichen 5002 bezeichnet eine Blattandruckplatte,
die ein Papierblatt P gegen eine sich von einem Ende zu dem anderen
Ende des Bewegungswegs des Schlittens HC erstreckende Walze 5000 drückt. Bezugszeichen 5007 und 5008 bezeichnen
Fotokoppler, die als eine Ausgangspositionserfassungseinrichtung
zum Erkennen des Vorhandenseins eines Hebels 5006 des Schlittens
in einem entsprechenden Bereich dienen und zum Schalten z. B. der
Drehrichtung des Motors 5013 verwendet werden.
-
Ein
Bezugszeichen 5016 bezeichnet ein Element zum Tragen eines
Abdeckelements 5022, das die Vorderfläche des Druckkopfs IJH abdeckt;
und 5015 eine Saugvorrichtung zum Ansaugen eines Tintenrests
innerhalb des Abdeckelements. Die Saugvorrichtung 5015 führt eine
Saugwiederherstellung des Druckkopfs durch eine Öffnung 5023 des Abdeckelements 5015 aus.
Ein Bezugszeichen 5017 bezeichnet ein Reinigungsblatt; 5019 ein
Element, das es dem Blatt (Reinigungsblatt) ermöglicht, in der Rückwärts- und
Vorwärtsrichtung
des Blatts (Reinigungsblatts) bewegbar zu sein. Diese Elemente werden
auf einer Haupteinheitstragplatte 5018 getragen. Die Form
des Blatts (Reinigungsblatts) ist nicht darauf beschränkt, sondern
ein bekanntes Reinigungsblatt kann bei diesem Ausführungsbeispiel
verwendet werden.
-
Ein
Bezugszeichen 5021 bezeichnet einen Hebel zum Einleiten
einer Saugoperation bei der Saugwiederherstellungsoperation. Der
Hebel 5021 bewegt sich bei einer Bewegung eines Nockens 5020,
der mit dem Schlitten im Eingriff steht, und erhält über einen bekannten Übertragungsmechanismus
wie beispielsweise eine Kupplungsschaltung eine Antriebskraft von
dem Antriebsmotor.
-
Die
Abdeckungs-, Reinigungs- und Saugwiederherstellungsoperationen werden
bei einem Betrieb der Führungsschraube 5005 bei
ihren entsprechenden Positionen ausgeführt, wenn der Schlitten den
Ausgangspositionsseitenbereich erreicht. Die Erfindung ist jedoch
nicht auf diesen Aufbau beschränkt,
solange gewünschte
Operationen zu bekannten Zeitpunkten ausgeführt werden.
-
Steuerschaltung
-
Als
nächstes
ist eine Beschreibung der Steuerschaltung zum Ausführen der
Drucksteuerung der vorstehend beschriebenen Druckvorrichtung bereitgestellt.
-
6 zeigt
ein Blockschaltbild, das einen Aufbau einer Steuerschaltung des
Tintenstrahldruckers IJRA darstellt. Mit Bezug auf 10,
die die Steuerschaltung darstellt, bezeichnet ein Bezugszeichen 1700 eine
Schnittstelle zum Eingeben eines Drucksignals; 1701 eine
MPU; 1702 ROM zum Drucken eines durch die MPU 1701 ausgeführten Steuerprogramms;
und 1703 DRAM zum Drucken verschiedener Daten (vorstehend
angeführte
Drucksignale oder dem Druckkopf IJH zugeführte Druckdaten und dergleichen).
Ein Bezugszeichen 1704 bezeichnet eine Gatteranordnung
(G. A.) zum Steuern der Zuführung
von Druckdaten zu dem Druckkopf IJH. Die Gatteranordnung 1704 führt auch
eine Datenübertragungssteuerung
zwischen der Schnittstelle 1700, der MPU 1701 und
dem DRAM 1703 aus. Ein Bezugszeichen 1710 bezeichnet
einen Schlittenmotor zum Führen
des Druckkopfs IJH; und 1709 einen Transfermotor zum Transferieren
eines Druckträgers.
Ein Bezugszeichen 1705 bezeichnet eine Kopfansteuerung
zum Ansteuern des Druckkopfs IJH; und 1706 und 1707 Motoransteuerungen
zum Ansteuern des Transfermotors 1709 bzw. des Schlittenmotors 1710.
-
Nachstehend
ist der Betrieb der vorstehend angeführten Steuerstruktur beschrieben.
Wenn ein Drucksignal in die Schnittstelle 1700 eingegeben wird,
wird das Drucksignal durch die Gatteranordnung 1704 und
die MPU 1701, die miteinander in Verbindung stehen, in
Druckdaten gewandelt. Während die
Motoransteuerungen 1706 und 1707 angesteuert werden,
wird der Druckkopf IJH gemäß den zu
der Kopfansteuerung 1705 übertragenen Druckdaten angesteuert,
wodurch ein Drucken ausgeführt
wird.
-
In
diesem Fall ist das durch die MPU 1701 ausgeführte Steuerprogramm
in dem ROM 1702 gespeichert, es ist jedoch auch möglich, einen
löschbaren/beschreibbaren
Speicherträger
wie beispielsweise ein EEPROM hinzuzufügen und das darin gespeicherte
Steuerprogramm von dem mit dem Tintenstrahldrucker IJRA verbundenen
Hostcomputer aus zu ändern.
-
Tintenkartusche
-
Es
ist zu beachten, daß der
Tintenbehälter
IT und der Druckkopf IJH integriert strukturiert sein können, um
die austauschbare Tintenkartusche IJC wie vorstehend beschrieben
zu bilden, oder trennbar konfiguriert sein können, um einen Austausch nur des
Tintenbehälters
IT zu ermöglichen,
wenn die Tinte aufgebraucht ist.
-
7 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild der
Tintenkartusche IJC, bei der der Druckkopf IJH und der Tintenbehälter IT
trennbar sind, darstellt. Bei der in 7 gezeigten Tintenkartusche
IJC kann der Druckkopf IJH an der Grenzlinie K von dem Tintenbehälter IT
getrennt werden. Die Tintenkartusche IJC umfaßt einen (nicht gezeigten)
Abschnitt eines elektrischen Kontakts, so daß die Tintenkartusche IJC elektrische
Signale von dem Schlitten HC empfängt, wenn sie an dem Schlitten
HC angebracht ist. Der Druckkopf IJH wird durch die empfangenen
elektrischen Signale angesteuert wie vorstehend beschrieben.
-
Es
ist zu beachten, daß in 7 ein
Bezugszeichen 500 eine Anordnung von Tintenausstoßöffnungen
bezeichnet. Der Tintenbehälter
IT umfaßt
ein faseriges oder poröses
Tintenabsorptionselement zum Bewahren von Tinte.
-
Ausführungsbeispiele
von Druckköpfen
der Erfindung, die auf dem vorstehend beschriebenen Tintenstrahldrucker
angebracht sind, sind beschrieben wie folgt.
-
Erstes Ausführungsbeispiel
-
1 zeigt
ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer für jedes Druckelement (Düse) bereitgestellten
Ansteuerschaltung bei einem ersten Ausführungsbeispiel eines Druckkopfs
der Erfindung darstellt.
-
Wie
veranschaulicht ist jedes Druckelement mit einem Heizenergie zum
Ausstoßen
von Tinte erzeugenden Heizer R1, einem Schaltelement Q1 wie beispielsweise
einem MOS-Transistor
usw. zum Zuführen
von Strömen
zu dem Heizer R1, einer Bitauswahllogik 102 zum Steuern
von dem Gatebereich des Q1 zuzuführenden
Spannungen und einer Spannungssteuerschaltung 101 zum Versorgen
der Bitauswahllogik 102 mit einer Energieversorgung versehen.
-
Bei
der Spannungssteuerschaltung 101 bezeichnet R2 einen aus
den gleichen Materialien wie R1 hergestellten Heizerwiderstand,
und Q2 bezeichnet einen in dem gleichen Halbleiterfilmherstellungsschritt
hergestellten MOS-Transistor
der gleichen Art wie Q1. D. h., R2 und Q2 werden in den gleichen
Herstellungsschritten hergestellt, um die gleichen Charakteristiken
wie R1 und Q1 aufzuweisen, die jeweils der Heizer und der MOS für das Tintenausstoßen sind.
Vr1 bezeichnet eine konstante Spannungsquelle bzw. Konstantspannungsquelle
mit VH als einem Standard, und der Operationsverstärker OP1
stellt den Gatebereich des Q2 ein, um die Anschluß-zu-Anschluß-Spannung des Heizerwiderstands
R2 und eine Spannung der Vr1 anzugleichen. Folglich wird mit dem
Einstellen fortgefahren, um die Anschluß-zu-Anschluß-Potentialdifferenz
des Heizerwiderstands R1 und die Vr1-Spannung anzugleichen. In diesem Fall
konfigurieren der R2, der Q2, die Vr1 und der OP1 eine Konstantspannungsrückführungsschaltung
zum Versorgen der Bitsteuerlogik 102 mit dieser Ausgabe
als einer Energieversorgung.
-
Operationen
der Schaltung in 1 sind beschrieben wie folgt.
-
Von
dem Druckerhauptaufbau werden entsprechend zu speichernden Informationen "0" oder "1" angebende
Signale in den Eingang EIN der Bitsteuerlogik 102 eingegeben.
In dem Fall einer Schaltung in 1 wird in
dem Fall, in dem "1" in den Eingang eingegeben
wird, der MOS-Transistor
Q1 eingeschaltet, so daß ein
Strom in den Heizer R1 fließt und
Tinte aus der Düse
ausgestoßen
wird.
-
Die
dem Gatebereich von Q1 zu dieser Zeit zugeführte Spannung ist annähernd gleich
der Energieversorgungsspannung der Bitsteuerlogik 102,
und diese Energieversorgungsspannung wird durch die Spannungssteuerschaltung 101 zugeführt. Da
wie vorstehend beschrieben der R2 und der Q2 die gleichen Charakteristiken
wie der R1 bzw. der Q1 aufweisen, wird das Verhältnis des spezifischen Widerstands
des R1 und des spezifischen EIN-Widerstands (ON resistivity) des
Q1 als gleich dem Verhältnis
des spezifischen Widerstands des R2 und des spezifischen EIN-Widerstands
des Q2 betrachtet. Ein nicht invertierender Eingang des Operationsverstärkers OP1
ist mit einem Ende des R2 und dem Sourcebereich des Q2 verbunden,
und eine Konstantspannungsquelle Vr1 mit dem VH als einem Standard
ist mit einem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP1
verbunden. Da der Gatebereich des Q2 mit dem Ausgang des OP1 verbunden ist,
wird darüber
hinaus der OP1 zu der Gatespannung des Q2 rückgeführt, so daß die Anschluß-zu-Anschluß-Potentialdifferenz
des R2 immer Vr1 beträgt.
-
Da
die Ausgabe des OP1 eine Energieversorgung für die Bitsteuerlogik 102 ist,
wird zu der Zeit des Ansteuerns des Heizers R1 eine Ausgangsspannung
des OP1, d. h. die gleiche Spannung wie die Gatespannung des Q2,
dem Gatebereich des Q1 zugeführt.
Da die Gatespannungen des Q1 und des Q2 gleich ausgebildet werden,
wird das Verhältnis
des R1 und des spezifischen EIN-Widerstands des Q1 gleich dem Verhältnis des
R2 und des spezifischen EIN-Widerstands des Q2 ausgebildet, so daß die Anschluß-zu-Anschluß-Potentialdifferenz
des R1 gleich Vr1 wird.
-
In
diesem Fall kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei einem Konfigurieren
der Konstantspannungsquelle Vr1 derart, daß sie keine Abhängigkeit
oder Temperatureigenschaften bei Änderungen der Energieversorgungsspannung
wie bei einer Bandabstandsspannung aufweist, die Anschluß-zu-Anschluß-Potentialdifferenz
des R1 immer konstant gehalten werden.
-
Die
Anschluß-zu-Anschluß-Potentialdifferenz
des Heizerwiderstands R1 ist mit Vr1 konstant, und falls der spezifische
Widerstand des Heizers R1 mit einem Blindwiderstand usw. im voraus
meßbar ausgebildet
wird, wird ein Heizwert P bei dem Heizer R1 ausgedrückt als: P = (Vr12/R1)t
-
Und
daher kann ein Steuern der Impulsbreite t entsprechend dem spezifischen
Widerstand des Heizers R1 den Heizwert des Heizers R1 konstant ausbilden.
-
Nebenbei
bemerkt können
Komponenten der in 1 gezeigten Schaltung auf einem
Substrat eines in einem Halbleiterprozeß hergestellten Druckkopfs
ausgebildet sein.
-
Wie
bisher beschrieben kann gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
die Anschluß-zu-Anschluß-Potentialdifferenz
(Spannung) des Heizers immer konstant ausgebildet werden, ohne durch Änderungen
der Energieversorgungsspannung außerhalb des Druckkopfs oder
des Verdrahtungswiderstands und Kontaktwiderstands in dem Verdrahtungsweg
bis zu dem Druckkopf beeinflußt
zu werden. Darüber
hinaus kann die jedem Heizer zuzuführende Spannung konstant ausgebildet werden,
ohne durch die Ungleichheit des unabhängigen EIN-Widerstands der
mit dem Heizer in Reihe geschalteten Schalttransistoren oder der
Temperatur zuzuschreibende Änderungen
des EIN-Widerstands beeinflußt
zu werden.
-
Zweites Ausführungsbeispiel
-
2 zeigt
ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer für jedes Druckelement (Düse) bereitgestellten
Ansteuerschaltung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Druckkopfs
der Erfindung darstellt.
-
Bei
dem in 2 gezeigten Schaltbild sind den Komponenten des
ersten Ausführungsbeispiels, die
den in 1 gezeigten entsprechen, die gleichen Bezugszeichen
und Buchstaben zugewiesen, und Beschreibungen davon sind weggelassen.
Der Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist beschrieben
wie folgt.
-
Während bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
MOS-Transistoren
des N-Typs als der Q1 und der Q2 verwendet sind, werden bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel
MOS-Transistoren des P-Typs als der Q1 und der Q2 verwendet. Daher
sind der Heizerwiderstand R1 und der Blindwiderstand R2 mit den
Drainbereichen der MOS-Transistoren
Q1 bzw. Q2 verbunden, um zum Ausbilden der Spannungen der Anschluß-zu-Anschluß-Potentialdifferenz
des R1 und des R2 gleich Vr1 zu arbeiten.
-
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
werden Vorteile und Wirkungen wie die bei dem vorstehend beschriebenen
ersten Ausführungsbeispiel
verfügbar.
-
Drittes Ausführungsbeispiel
-
3 zeigt
ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer für jedes Druckelement (Düse) bereitgestellten
Ansteuerschaltung bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines Druckkopfs
der Erfindung darstellt.
-
Bei
dem Schaltbild in 3 sind den Komponenten des zweiten
Ausführungsbeispiels,
die den in 1 gezeigten entsprechen, die
gleichen Bezugszeichen und Buchstaben zugewiesen, und Beschreibungen
davon sind weggelassen. Der Unterschied zu dem ersten sowie dem
zweiten Ausführungsbeispiel
ist beschrieben wie folgt.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden
MOS-Transistoren
des N-Typs als der Q1 und der Q2 verwendet. Darüber hinaus sind der Heizerwiderstand
R1 und der Blindwiderstand R2 mit den Sourcebereichen der MOS-Transistoren Q1 bzw. Q2
verbunden, um zum Ausbilden der Spannungen der Sourceanschlüsse des
Q1 und des Q2 gleich Vr1 zu arbeiten.
-
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
werden Vorteile und Wirkungen wie die bei dem vorstehend beschriebenen
ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
verfügbar.
-
Andere Ausführungsbeispiele
-
Bei
jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist der in 1 bis 4 gezeigte
Schaltungsaufbau als ein Aufbau für die Ansteuerschaltung des
Druckkopfs erläutert,
wobei diese Schaltung in ein Halbleitersubstrat eingebaut werden
kann, auf dem der Heizer unter Verwendung einer Filmherstellungstechnologie
bereitgestellt wird.
-
Die
bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele
sind durch einen sogenannten Tintenstrahldruckkopf in einem Bubblejetsystem
veranschaulicht, der Tinte mit einem Heizkörper (Heizer) schnell erhitzt
und verdampft, um Tintentröpfchen
mit dem Druck der erzeugten Blase aus einer Öffnung auszustoßen, aber
in Anbetracht von Vorteilen und Wirkungen der Erfindung, den Einfluß von Änderungen
einer Energieversorgungsspannung oder eines auf Verbindungen bezogenen
parasitären
Widerstands zu unterdrücken,
ist es ersichtlich, daß die
Erfindung auf einen Druckkopf zum Ausführen einer Speicherung mit
einem anderen System als diesem anwendbar ist.
-
In
diesem Fall werden die bei jeweiligen Verfahren verwendeten Elemente
anstelle der bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen verwendeten Heizerwiderstände bereitgestellt.
-
Bei
den vorstehenden Ausführungsbeispielen
sind aus dem Druckkopf ausgestoßene
Tröpfchen
Tintentröpfchen,
und eine in dem Tintenbehälter gespeicherte
Flüssigkeit
ist Tinte. Die in dem Tintenbehälter
zu speichernde Flüssigkeit
ist jedoch nicht auf Tinte beschränkt. Z. B. kann eine zum Verbessern der
Fixierungseigenschaft oder der Wasserfestigkeit eines gedruckten
Bilds oder seiner Bildqualität
auf einen Druckträger
auszustoßende
Behandlungslösung in
dem Tintenbehälter
gespeichert werden.
-
Jedes
der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele hat einen Drucker
unter den Tintenstrahldruckern veranschaulicht, der eine Einrichtung
(z. B. einen elektrothermischen Wandler, eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung
und dergleichen) zum Erzeugen von Heizenergie als bei einer Ausführung des
Tintenausstoßes
verwendeter Energie umfaßt
und eine Änderung
des Zustands einer Tinte durch die Heizenergie bewirkt. Gemäß diesem
Tintenstrahldrucker und Druckverfahren kann ein Druckbetrieb mit
hoher Dichte und hoher Genauigkeit erreicht werden.
-
Als
der typische Aufbau und das typische Prinzip des Tintenstrahldrucksystems
sind unter Verwendung des z. B. in den US-Patenten Nr. 4,723,129 und
4,740,796 offenbarten Grundprinzips in die Praxis umgesetzte vorzuziehen.
Das vorstehende System ist entweder auf einen sogenannten Auf-Anforderung-Typ
oder auf einen kontinuierlichen Typ anwendbar. Insbesondere in dem
Fall des Auf-Anforderung-Typs ist das System wirksam, da durch ein
Zuführen
zumindest eines Ansteuersignals, das Druckinformationen entspricht
und einen das Bläschensieden übersteigenden
schnellen Temperaturanstieg ergibt, zu jedem von in Übereinstimmung
mit einem Blatt oder eine Flüssigkeit
(Tinte) haltenden Flüssigkeitskanälen angeordneten
elektrothermischen Wandlern Heizenergie durch den elektrothermischen Wandler
erzeugt wird, um ein Filmsieden an der heizaktiven Fläche (heat
acting surface) des Druckkopfs auszuführen, und folglich in einer
Eins-zu-eins-Entsprechung mit dem Ansteuersignal eine Blase in der Flüssigkeit
(Tinte) ausgebildet werden kann. Durch ein Ausstoßen der
Flüssigkeit
(Tinte) durch eine Ausstoßöffnung durch
ein Anwachsen und Schrumpfen der Blase wird zumindest ein Tröpfchen ausgebildet. Falls
das Ansteuersignal als ein Impulssignal zugeführt wird, kann das Anwachsen
und Schrumpfen der Blase augenblicklich und angemessen erreicht
werden, um ein Ausstoßen
der Flüssigkeit
(Tinte) mit den besonders guten Ansprecheigenschaften zu erreichen.
-
Als
das Impulsansteuersignal sind in den US-Patenten Nr. 4,463,359 und
4,345,262 offenbarte Signale geeignet. Es ist zu beachten, daß ein weiteres
hervorragendes Drucken ausgeführt
werden kann, indem die in dem US-Patent Nr. 4,313,124 der Erfindung,
das sich auf die Temperaturanstiegsrate der heizaktiven Fläche bezieht,
beschriebenen Bedingungen verwendet werden.
-
Als
ein Aufbau des Druckkopfs ist zusätzlich zu dem Aufbau als eine
Kombination von Ausstoßdüsen, Flüssigkeitskanälen und
elektrothermischen Wandlern (linearen Flüssigkeitskanälen oder
rechtwinkligen Flüssigkeitskanälen) wie
in den vorstehenden Patentbeschreibungen offenbart auch der Aufbau
unter Verwendung der US-Patente Nr. 4,558,333 und 4,459,600, die
den Aufbau mit einem in einem gebogenen Bereich angeordneten heizaktiven
Abschnitt offenbaren, in der Erfindung enthalten. Darüber hinaus
kann die Erfindung auf einen auf der japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 59-123670, die
den Aufbau unter Verwendung eines einer Vielzahl von elektrothermischen
Wandlern gemeinen Schlitzes als einen Ausstoßabschnitt der elektrothermischen Wandler
offenbart, oder der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-138461,
die den Aufbau mit einer Öffnung
zum Absorbieren einer Druckwelle von Heizenergie in Übereinstimmung
mit einem Ausstoßabschnitt
offenbart, basierenden Aufbau wirksam angewendet werden.
-
Ferner
kann als ein Druckkopf des Ganzzeilentyps mit einer der Breite eines
maximalen Druckträgers,
der durch den Drucker bedruckt werden kann, entsprechenden Länge entweder
der Aufbau, der die Ganzzeilenlänge
durch ein Kombinieren einer Vielzahl von Druckköpfen wie in der vorstehenden Patentbeschreibung
offenbart erfüllt,
oder der Aufbau als ein durch ein integriertes Ausbilden von Druckköpfen erhaltener
einzelner Druckkopf verwendet werden.
-
Darüber hinaus
kann nicht nur ein austauschbarer Druckkopf des Chip-Typs wie bei
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
beschrieben, der mit der Vorrichtungshaupteinheit elektrisch verbunden
sein kann und eine Tinte von der Vorrichtungshaupteinheit erhalten
kann, wenn er an der Vorrichtungshaupteinheit angebracht ist, sondern
auch ein Druckkopf des Kartuschentyps, bei dem ein Tintenbehälter integriert
an dem Druckkopf selbst angeordnet ist, auf die Erfindung anwendbar
sein.
-
Es
ist vorzuziehen, eine Wiederherstellungseinrichtung für den Druckkopf,
eine vorbereitende Hilfseinrichtung und dergleichen, die als ein
Aufbau des Druckers der Erfindung bereitgestellt sind, hinzuzufügen, da
der Druckbetrieb weiter stabilisiert werden kann. Beispiele für eine derartige
Einrichtung umfassen für
den Druckkopf eine Abdeckungseinrichtung, eine Reinigungseinrichtung,
eine Druckbeaufschlagungs- oder Saugeinrichtung und eine elektrothermische
Wandler verwendende Vorheizeinrichtung, ein weiteres Heizelement
oder eine Kombination davon. Es ist für ein stabiles Drucken auch
wirksam, eine Vorausstoßbetriebsart
bereitzustellen, die ein Ausstoßen
unabhängig
von dem Drucken ausführt.
-
Ferner
kann als eine Druckbetriebsart des Druckers nicht nur eine Druckbetriebsart
unter Verwendung einer primären
Farbe wie beispielsweise Schwarz oder dergleichen, sondern auch
eine Mehrfarbbetriebsart unter Verwendung einer Vielzahl von verschiedenen
Farben und/oder eine durch ein Farbmischen erreichte Vollfarbbetriebsart
bei dem Drucker realisiert sein, indem entweder ein integrierter Druckkopf
verwendet wird oder eine Vielzahl von Druckköpfen kombiniert wird.
-
Außerdem ist
es bei jedem der vorstehend angeführten Ausführungsbeispiele der Erfindung
angenommen, daß die
Tinte eine Flüssigkeit
ist. Alternativ kann die Erfindung eine Tinte, die bei Raumtemperatur
oder weniger fest ist und bei Raumtemperatur weich wird oder sich
verflüssigt,
oder eine Tinte, die sich bei Zuführung eines Verwendungsdrucksignals verflüssigt, verwenden,
da es eine allgemeine Praxis ist, eine Temperatursteuerung der Tinte
selbst in einem Bereich von 30°C
bis 70°C
bei dem Tintenstrahlsystem auszuführen, so daß die Tintenviskosität in einen
Bereich eines stabilen Ausstoßens
fallen kann.
-
Darüber hinaus
kann eine Tinte, die in einem Zustand der Nichtverwendung fest ist
und sich bei einem Heizen verflüssigt,
verwendet werden, um einen durch Heizenergie verursachten Temperaturanstieg zu
verhindern, indem sie als Energie zum Bewirken einer Änderung
des Zustands der Tinte von einem festen Zustand zu einem flüssigen Zustand positiv verwendet
wird, oder um eine Verdampfung der Tinte zu verhindern. In jedem
Fall ist eine Tinte, die sich bei einer Zuführung von Heizenergie gemäß einem Drucksignal
verflüssigt
und in einem flüssigen
Zustand ausgestoßen
wird, eine Tinte, die beginnt, sich zu verfestigen, wenn sie einen
Druckträger
erreicht, oder dergleichen auf die Erfindung anwendbar. In diesem
Fall kann eine Tinte sich gegenüber
von elektrothermischen Wandlern befinden, während sie in einem flüssigen oder
festen Zustand in Aussparungsabschnitten eines porösen Blatts
oder Durchgangslöchern
gehalten wird, wie es in den japanischen Offenlegungsschriften Nr.
54-56847 oder 60-71260 beschrieben ist. Bei der Erfindung ist das
vorstehend angeführte
Filmsiedesystem für
die vorstehend angeführten
Tinten am wirksamsten.
-
Die
Erfindung kann auf ein durch eine Vielzahl von Vorrichtungen (z.
B. Hostcomputer, Schnittstelle, Leseeinrichtung, Drucker) gebildetes
System oder auf ein eine einzelne Vorrichtung (z. B. Kopiergerät, Faxgerät) umfassendes
Gerät angewendet werden.