DE60224601T2

DE60224601T2 - Flüssigkeitsausstosskopf, Instandsetzungsverfahren durch saugen, Kopfkassette und Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE60224601T2
Application number: DE60224601T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Ohta-ku Yazawa; Naoji Ohta-ku Otsuka; Hitoshi Ohta-ku Sugimoto; Kiichiro Ohta-ku Takahashi; Hitoshi Ohta-ku Nishikori; Osamu Ohta-ku Iwasaki; Minoru Ohta-ku Teshigawara; Toshiyuki Ohta-ku Chikuma; Satoshi Ohta-ku Seki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: DE60224601D1; KR100460240B1; EP1228876B1; US6637874B2; EP1228876A3; US20020113845A1; ATE383952T1; EP1228876A2; CN1375398A; CN1193880C; KR20020064195A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsausstoßkopf, ein Saugregenerierverfahren, eine Kopfkartusche, zu welcher ein solcher Flüssigkeitsausstoßkopf gehört, und ein Bilderzeugungsgerät, in welchem ein solcher Flüssigkeitsausstoßkopf verwendet wird.
Der in dieser Spezifikation verwendete Begriff „Drucken" bezieht sich nicht nur auf das Erzeugen von Buchstaben und Figuren, sondern auch auf das Erzeugen von Bildern, Gestaltungen und Mustern auf einem Druckmedium und auf Vorgänge wie Ätzen usw. im Druckmedium, unabhängig davon, ob die gegebenen Informationen eine Bedeutung oder keine Bedeutung haben oder ob diese sichtbar und vom Menschen wahrnehmbar sind.
Der Begriff „Druckmedium" bezieht sich nicht nur auf das bei einem herkömmlichen Drucker verwendete Papier, sondern auch auf Blattmaterialien Gewebe, Plastfilme, Metallbleche, Glasplatten, Keramikscheiben, Holzpaneele und Leder oder dreidimensionale Gegenstände wie Kugeln, runde Teile usw., welche Tinte aufnehmen können.
Der Begriff „Tinte" ist wie der Begriff „Drucken" im weitesten Sinn zu verstehen und bezieht sich auf eine Flüssigkeit, welche zur Erzeugung von Bildern, Gestaltungen und Mustern auf das Aufzeichnungsmedium ausgestoßen wird, Ätzen im Druckmedium verursacht oder Koagulieren oder Unlöslichmachen eines Farbstoffes in der Tinte bewirkt, und auf irgendeine der zum Drucken verwendeten Flüssigkeiten.
Wenn ein Tintenstrahldrucker lange Zeit nicht benutzt oder durch bestimmte Ausstoßöffnungen verglichen mit den anderen nur selten Tinte ausgestoßen wird, kann der Fall eintreten, dass das Ausstoßen von Flüssigkeit in Form von Tinte und/oder einer Behandlungsflüssigkeit, die das Druckverhalten der Tinte einstellt, auf das Druckmedium nicht in der gewünschten Weise erfolgt. Das liegt daran, dass in den Ausstoßöffnungen oder in den mit diesen verbundenen Kanälen Flüssigkeit verdampft und somit die Viskosität der Tinte zunimmt. An der mit Ausstoßöffnungen versehenen Fläche eines Ausstoßkopfes können Flüssigkeits- oder Wassertröpfchen und Stäube haften bleiben, und neue ausgestoßene Flüssigkeitströpfchen können von diesen Ablagerungen angezogen und somit in schräger Richtung ausgestoßen werden.
Um das zu verhindern, sind herkömmliche Tintenstrahldrucker mit einer sogenannten Ausstoßregeneriervorrichtung ausgerüstet, z. B. mit einer Vorausstoßvorrichtung zum Ausstoßen einer Flüssigkeit in ein Flüssigkeitsaufnahmeelement vor dem eigentlichen Druckvorgang, um eingedickte Tinte zu entfernen, mit einer Saugvorrichtung zum Saugen von Flüssigkeit aus den Ausstoßöffnungen oder aus einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer zum Entfernen von Ablagerungen aus diesen, sowie einer Abdeckvorrichtung, welche ein Verdunsten von Flüssigkeit durch die Ausstoßöffnungen verhindert.
Es sind Tintenstrahldrucker zur Erzeugung von Farbbildern entwickelt worden, deren Ausstoßkopf eine Gruppe von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen schwarzer Tinte und Gruppen von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Farbtinten wie gelber Tinte, magentafarbener Tinte und zyanfarbener Tinte, einen separaten Tintenbehälter und ein separates Tintenzuführsystem für jede Gruppe Ausstoßöffnungen und eine gemeinsame Abdeckkappe sowie eine gemeinsame Ausstoßregeneriervorrichtung für alle Ausstoßöffnungsgruppen aufweist ( EP-A0791458 ). Mit solchen Tintenstrahldruckern werden keine schwarzen, sondern zwei- oder dreifarbige Bilder erzeugt. Wenn in diesem Fall die Menge der pro Punkt ausgestoßenen Farbtinte der Menge der pro Punkt ausgestoßenen schwarzen Tinte entspricht, haben die auf dem Druckmedium wie Papier gedruckten Punkte einen übermäßig großen Durchmesser. Deshalb haben die Ausstoßöffnungen für die Farbtinten einen kleineren Durchmesser als jene für die schwarze Tinte, wie im Dokument US-A-5.521.622 offenbart, oder die mit den Ausstoßöffnungen für die Farbtinten verbundenen Flüssigkeitskanäle haben eine andere Querschnittsfläche als der mit den Ausstoßöffnungen für schwarze Tinte verbundene Flüssigkeitskanal.
Beim Bläschenstrahlverfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeitströpfchen durch Erhitzen der Flüssigkeit mittels elektrothermischer Wandler haben die elektrothermischen Wandler für die Farbtinten eine kleinere Fläche oder der Abstand zwischen den elektrothermischen Wandlern und den Ausstoßöffnungen für die Farbtinten ist anders als jener für die schwarze Tinte. Bei Tintenstrahldruckern, bei welchen mehrere Tintenarten unterschiedlicher Farbtönung verwendet werden, hat derselbe Tintenstrahlkopf oder dieselbe Kopfkartusche die Ausstoßöffnungen in Gruppen angeordnet ausgebildet, wobei die Durchmesser der zu den einzelnen Gruppen gehörenden Ausstoßöffnungen und die Querschnittsflächen der mit diesen verbundenen Flüssigkeitskanäle sich voneinander unterscheiden.
Um die Druckbildqualität zu verbessern und die Druckgeschwindigkeit zu erhöhen, sind Tintenstrahlköpfe entwickelt worden, welche die beschriebene Strahltechnologie für Tinten unterschiedlicher Farbe oder unterschiedlicher Farbstoffkonzentration nutzen und bei welchen aus den in Gruppen angeordneten Ausstoßöffnungen unterschiedlicher Ausstoßfläche gleichzeitig Tinte ausgestoßen wird.
Ein mit einer Saugregeneriervorrichtung ausgerüsteter Flüssigkeitsausstoßkopf hat eine Flüssigkeitszuführoffnung, eine mit dieser verbundene gemeinsame Flüssigkeitskammer, Flüssigkeitsströmungskanäle, welche an die gemeinsame Flüssigkeitskammer angeschlossen sind, und in Gruppen angeordnete, mit dem entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal verbundene Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Flüssigkeitströpfchen. Wenn in diesem Fall durch die Ausstoßöffnungen einer Gruppe mit einer größeren Summe der Ausstoßflächen und durch die Ausstoßöffnungen einer Gruppe mit einer kleinen Summe der Ausstoßflächen gleichzeitig Flüssigkeit gesaugt wird, ist die Absaugmenge bei der ersten Gruppe größer als die bei der zweiten Gruppe.
Wenn die mit den Ausstoßöffnungen jeder Gruppe verbundenen Flüssigkeitskanäle im Wesentlichen das gleiche Volumen haben, wird bei der Saugregenerierung im Wesentlichen die gleiche Flüssigkeitsmenge durch diese Ausstoßöffnungen gesaugt. Wenn dem Regenerieren der Ausstoßöffnungen mit der kleineren Summe der Ausstoßöffnungsflächen große Bedeutung beigemessen wird, saugt die Saugregeneriervorrichtung mehr Flüssigkeit als notwendig aus den Ausstoßöffnungen mit der größeren Summe der Öffnungsflächen. Dadurch wird Flüssigkeit vergeudet.
Wenn bei Tintenstrahlköpfen, in deren Flüssigkeitsbehältern ein poröses Element wie z. B. ein Schwamm zum Zurückhalten von Flüssigkeit angeordnet ist, unterschiedliche Tintenmen gen aus den einzelnen Tintenbehältern abgesaugt werden, können in den Flüssigkeitskanälen, welche an den Tintenbehälter mit der größten Tintenentnahme angeschlossen sind, Bläschen zurückbleiben.
Demzufolge ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes, bei welchem beim gleichzeitigen Absaugen von Flüssigkeit durch die in mehreren Gruppen zusammengefassten Ausstoßöffnungen die einzelnen Flüssigkeitsabsaugmengen sich gleichen oder einander angeglichen sind.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Flüssigkeitsausstoßkopfes, bei welchem bei gleichzeitigem Absaugen von Flüssigkeit durch die in mehreren Gruppen zusammengefassten Ausstoßöffnungen unterschiedlicher Konfiguration das Absaugen effektiv durchgeführt und das Einsaugen von Bläschen in die Flüssigkeitskanäle sowie Vergeuden von Flüssigkeit verhindert werden kann.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Saugregenerierverfahrens, bei welchem bei gleichzeitigem Absaugen von Flüssigkeit durch die in mehreren Gruppen zusammengefassten Ausstoßöffnungen unterschiedlicher Konfiguration das Absaugen effektiv durchgeführt und das Einsaugen von Bläschen in die Flüssigkeitskanäle sowie Vergeuden von Flüssigkeit verhindert werden kann, einer mit einem Flüssigkeitsausstoßkopf bestückten Kopfkartusche und eines Bilderzeugungsgerätes, bei welchem ein solches Saugregenerierverfahren des Flüssigkeitsausstoßkopfes durchgeführt werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfüllt der im Anspruch 1 definierte Flüssigkeitsausstoßkopf die erste und die zweite Aufgabe. Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfüllt der im Anspruch 2 definierte Flüssigkeitsausstoßkopf die erste und die zweite Aufgabe.
Bei den Flüssigkeitsausstoßköpfen gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Zweigpfad, welcher die Ausstoßöffnungsgruppe mit der größeren Summe der Öffnungsflächen mit Flüssigkeit versorgt, eine kleinere Querschnittsfläche oder eine größere Länge als der Zweigpfad, welcher die Ausstoßöffnungsgruppe mit der kleineren Summe der Öffnungsflächen mit Flüssigkeit versorgt. Somit kann durch die Ausstoßöffnungen der Gruppe mit der größeren Summe der Öffnungsflächen und durch die Ausstoßöffnungen der Gruppe mit der kleineren Summe der Ausstoßöffnungsflächen im wesentlichen die gleiche Flüssigkeitsmenge gesaugt werden, sodass bei Durchführung des Saugregenerierverfahrens weniger Flüssigkeit vergeudet wird.
Der Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann weiterhin gemäß Anspruch 3 ausgebildet sein.
Bei den Flüssigkeitsausstoßköpfen gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann wenigstens eine der zahlreichen Ausstoßöffnungsgruppen eine andere Anzahl an Ausstoßöffnungen haben als die anderen Ausstoßöffnungsgruppen.
Alternativ dazu kann wenigstens eine der zahlreichen Ausstoßöffnungsgruppen wenigstens eine Öffnung haben, deren Querschnittsfläche sich von jenen der Öffnungen der anderen Ausstoßöffnungsgruppen unterscheidet.
Wenn wenigstens eine der zahlreichen Ausstoßöffnungsgruppen eine Anzahl an Ausstoßöffnungen hat, die sich von der Anzahl an Ausstoßöffnungen der anderen Ausstoßöffnungsgruppen unterscheidet, können besondere Flüssigkeitströpfchen mit einer größeren Geschwindigkeit als die anderen Flüssigkeitströpfchen ausgestoßen werden. Wenn z. B. die Ausstoßöffnungsgruppe für schwarze Tinte mehr Ausstoßöffnungen hat als die Ausstoßöffnungsgruppe für zyanfarbene Tinte, die Ausstoßöffnungsgruppe für magentafarbene Tinte und die Ausstoßöffnungsgruppe für gelbe Tinte, kann der Druckkopf preisgünstiger hergestellt und die Druckgeschwindigkeit bei der Erzeugung einfarbiger Bilder erhöht werden.
Wenn wenigstens eine der zahlreichen Ausstoßöffnungsgruppen wenigstens eine Ausstoßöffnung hat, deren Fläche sich von jenen der Ausstoßöffnungen der anderen Ausstoßöffnungsgruppen unterscheidet, jede der beiden Ausstoßöffnungsgruppen für zyanfarbene und für magentafarbene Tinte Ausstoßöffnungen für große und für kleine Tintentröpfchen aufweist, während die Ausstoßöffnungsgruppe für gelbe Tinte nur Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen größerer Tröpfchen hat und demzufolge die Tintentröpfchen nicht sichtbar sind, können die Druckkopfherstellungskosten gesenkt und aus den Ausstoßöffnungen der Ausstoßöffnungsgruppe für zyanfarbene Tinte und aus jenen der Ausstoßöffnungsgruppe für magentafarbene Tinte Tröpfchen mit unterschiedlicher Flüssigkeitsmenge ausgestoßen werden. So können durch geeignete Auswahl der Punkte, auf welche Tinte ausgestoßen werden soll, zum Beispiel durch Ausstoßen größerer Tintentröpfchen zur Erzeugung qualitativ hochwertiger Bilder ohne wahrnehmbare Punkte oder durch Ausstoßen kleinerer Tintentröpfchen zur Erzeugung von Bildern mit wahrnehmbaren Punkten und somit geringer Qualität, die Druckgeschwindigkeit erhöht und die Bildqualität verbessert werden.
Bei den Flüssigkeitsausstoßköpfen gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Ausstoßöffnungsgruppen zahlreiche, in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnete Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Flüssigkeit auf das Druckmedium und Austragöffnungen, welche nicht zur Erzeugung von Bildern auf dem Druckmedium beitragen und jeweils der letzten der zahlreichen Ausstoßöffnungen an beiden Enden jeder Ausstoßöffnungsgruppe in deren Anordnungsrichtung benachbart sind, aufweisen. In diesem Fall können Bläschen, welche sich möglicherweise an beiden Enden der gemeinsamen Flüssigkeitskammer angesammelt haben, bei Durchführung des Saugregenerierverfahrens effektiv durch die Flüssigkeitsaustragöffnungen beseitigt werden.
Jeder Flüssigkeitskanal kann einen Ausstoßenergie erzeugenden Abschnitt aufweisen, welcher das Ausstoßen von Flüssigkeitströpfchen aus den Ausstoßöffnungen bewirkt. Der Ausstoßenergie erzeugende Abschnitt kann mit einem elektrothermischen Wandler ausgerüstet sein, welcher die zum Filmsieden in der Flüssigkeit erforderliche Wärmeenergie erzeugt.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Saugregenerierverfahrens zum gleichzeitigen Saugen von Flüssigkeit durch alle in den einzelnen Ausstoßöffnungsgruppen vorhandenen Ausstoßöffnungen eines Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Dieses Verfahren ist im Anspruch 9 definiert. Bei diesem Saugregenerierverfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird durch alle im Flüssigkeitsausstoßkopf vorhandenen Ausstoßöffnungen jeder Ausstoßöffnungsgruppe gleichzeitig Flüssigkeit gesaugt, um immer geeignetes Ausstoßen von Flüssigkeitströpfchen aus diesen Ausstoßöffnungen zu ermöglichen, wobei durch die Ausstoßöff nungen der einzelnen Ausstoßöffnungsgruppen im Wesentlichen die gleiche Flüssigkeitsmenge gesaugt wird. Bei diesem effektiven Saugregenerierverfahren wird wenig Flüssigkeit vergeudet.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kopfkartusche, welche einen Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfindung und einen Flüssigkeitsspeicherbehälter zum Versorgen des Flüssigkeitsausstoßkopfes mit Flüssigkeit durch den Flüssigkeitszuführkanal aufweist.
Der Flüssigkeitsspeicherbehälter der Kopfkartusche gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann abnehmbar am Flüssigkeitsausstoßkopf befestigt werden.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Bilderzeugungsgerätes zur Erzeugung von Bildern auf einem Druckmedium durch Ausstoßen von Flüssigkeit aus zahlreichen Ausstoßöffnungen, welches einen Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung oder eine Kopfkartusche gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Befestigungsabschnitt zum Befestigen des Flüssigkeitsausstoßkopfes oder der Kopfkartusche, eine Vorrichtung zum Zuführen des Druckmediums, ein Abdeckelement zum Abdecken aller in den einzelnen Ausstoßöffnungsgruppen zusammengefaßten Ausstoßöffnungen und eine Ausstoßregeneriervorrichtung zum Saugen oder Drücken von Flüssigkeit durch die in Gruppen zusammengefaßten Ausstoßöffnungen des Flüssigkeitsausstoßkopfes über das Abdeckelement aufweist.
Beim Bilderzeugungsgerät gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Befestigungsabschnitt einen Schlitten haben, welcher rechtwinklig zur Zuführrichtung des Druckmediums abtastend über dieses bewegt wird. Der Flüssigkeitsausstoßkopf kann über eine Lösevorrichtung abnehmbar am Schlitten befestigt werden.
Als Flüssigkeit kann Tinte und/oder eine Behandlungsflüssigkeit zum Einstellen der Druckfähigkeit der Tinte auf dem Druckmedium verwendet werden.
Diese und weitere Aufgaben, Effekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen derselben anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlicher zu erkennen.
1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung ein Bilderzeugungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung, welches als Tintenstrahldrucker verwendet wird.
2 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung einen Druckkopf als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welcher in dem in 1 dargestellten Tintenstrahldrucker verwendet wird.
3 zeigt schematisch die Anordnung der Ausstoßöffnungen in Gruppen bei dem in 2 dargestellten Druckkopf.
4 zeigt in perspektivischer Darstellung die Außenansicht eines Abdeckelements zusammen mit dem Druckkopf des in 2 dargestellten Tintenstrahldruckers.
5 zeigt in einer Schnittansicht, wie das in 4 dargestellte Abdeckelement den Abdeckvorgang durchführt.
6 zeigt die Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung bei angelegtem Abdeckelement.
7 zeigt eine Schnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung bei angelegtem Abdeckelement.
8 zeigt schematisch die Anordnung der Ausstoßöffnungen in Gruppen bei dem in 7 dargestellten Flüssigkeitsausstoßkopf.
9 zeigt in Explosivdarstellung noch eine weitere Ausführungsform des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine Schnittansicht des in 9 dargestellten Flüssigkeitsausstoßkopfes, teilweise als Auszug.
11 zeigt in perspektivischer Darstellung unterbrochen die Außenansicht eines wesentlichen Abschnitts des in 9 dargestellten Flüssigkeitsausstoßkopfes,
Nachfolgend wird anhand der 1 bis 11 ein in einem Serienabtast-Tintenstrahldrucker verwendetes Bilderzeugungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
1 zeigt schematisch den Aufbau eines Tintenstrahldruckers gemäß dieser Ausführungsform. An einem Schlitten 11 ist über eine nicht dargestellte Lösevorrichtung eine aus tauschbare Kopfkartusche 13 befestigt. Die Kopfkartusche 13 mit austauschbarem Flüssigkeitsbehälter 29 weist einen Flüssigkeitsausstoßkopf mit zahlreichen, in Gruppen 19A und 19B (siehe 3), zusammengefassten Ausstoßöffnungen auf. Die in diesen beiden Ausstoßöffnungsgruppen 19A und 19B zusammengefassten Ausstoßöffnungen liegen der Druckfläche eines von der Schreibwalze 12 zugeführten Druckmediums in Form von Papier (nicht dargestellt) gegenüber und dienen zum Ausstoßen von Tinte und/oder einer Behandlungsflüssigkeit zum Einstellen der Druckfähigkeit der Tinte auf dem Druckmedium. An einem Ende des Schlittens 11 ist ein Antriebsriemen 15 zum Übertragen der Antriebskraft eines Antriebsmotors 14 befestigt, um den Schlitten zusammen mit der Kopfkartusche 13 über die gesamte Breite des Druckmediums hin und her zu bewegen.
2 zeigt schematisch in Explosivdarstellung einen wesentlichen Abschnitt der Kopfkartusche 13 dieser Ausführungsform und 3 die Vorderansicht der mit den Ausstoßöffnungen versehenen Platte dieser Kopfkartusche. Die Kopfkartusche 13 dieser Ausführungsform weist mehrere (in diesem Fall zwei) gemeinsame Flüssigkeitskammern 16a und 16b auf, welche mit dem entsprechenden der beiden Flüssigkeitszuführröhrchen 17a und 17b als Flüssigkeitszuführkanäle verbunden sind. Die beiden Flüssigkeitszuführpfade 17a und 17b vereinigen sich am anderen Ende und münden in eine Flüssigkeitszuführkanal 18, durch welchen Flüssigkeit nachströmt. Die gemeinsamen Flüssigkeitskammern 16a und 16b weisen an der vom Flüssigkeitszuführpfad abgewandten Seite eine Platte 21a bzw. 21b auf. Die Platten 21a und 21b weisen zahlreiche Flüssigkeitskanäle (nicht dargestellt) auf, durch welche die in den Ausstoßöffnungsgruppen 19A und 19B zusammengefaßten Ausstoßöffnungen mit Flüssigkeit versorgt werden. Die durch den Flüssigkeitszuführkanal 18 zugeführte Flüssigkeit strömt durch die Flüssigkeitszuführpfade 17a und 17b in die jeweilige der gemeinsamen Flüssigkeitskammern 16a und 16b, von diesen in die Flüssigkeitskanäle und weiter zu den einzelnen Ausstoßöffnungen 19a und 19b, um in Form von Flüssigkeitströpfchen aus diesen ausgestoßen zu werden. Die in der Platte 21A vorhandenen, zur Ausstoßöffnungsgruppe 19A zusammengefassten Ausstoßöffnungen 19a haben einen großen Durchmesser, um große Flüssigkeitströpfchen aus diesen auszustoßen, sodass die mit diesen verbundenen Flüssigkeitskanäle ein großes Volumen haben. Dagegen haben die in der Platte 21b vorhandenen, zur Ausstoßöffnungsgruppe 19B zusammengefassten Ausstoßöffnungen 19b einen kleinen Durchmesser, um kleine Flüssigkeitströpfchen aus diesen auszustoßen, sodass die mit diesen verbundenen Flüssigkeitskanäle ein kleines Volumen haben. Bei dieser Ausführungsform weisen die beiden Platten 21a und 21b jeweils 128 Ausstoßöffnungen 19a bzw. 19b auf, welche in einem Intervall von 600 dpi (etwa 24/mm) angeordnet sind. Die Ausstoßöffnungen 19a haben einen Durchmesser von etwa 16 μm, die Ausstoßöffnungen 19b einen Durchmesser von etwa 10 μm. Dadurch beträgt das Volumen des aus jeder der Ausstoßöffnungen 19a ausgestoßenen großen Flüssigkeitströpfchens etwa 4 pl, das Volumen des aus jeder der Ausstoßöffnungen 19b ausgestoßenen kleinen Flüssigkeitströpfchens 9b etwa 2 pl.
Bei dieser Ausführungsform sind die letzten vier an jedem Ende der beiden Ausstoßöffnungsgruppen 19A und 19B angeordneten Ausstoßöffnungen 19a' bzw. 19b', d. h. insgesamt 16 Ausstoßöffnungen, nicht an der Bilderzeugung beteiligt, sondern dienen aus Austragöffnungen. Die an beiden Enden jeder der Ausstoßöffnungsgruppen 19A und 19B möglicherweise gebildeten Bläschen werden bei Durchführung der Saugregenerierung durch die Austragöffnungen 19a' und 19b' beseitigt.
An einem Ende des Abtastbewegungsweges der Kopfkartusche 13, z. B. deren Ausgangsstellung gegenüber, ist eine Ausstoßregeneriereinheit 22 angeordnet. Vom Motor 23 dieser Ausstoßregeneriereinheit 22 wird über einen Mechanismus 24 ein Abdeckelement 25 gegen die mit den Ausstoßöffnungen versehenen Flächen 20a und 20b der Kopfkartusche 13 gepresst. Mit dem Anpressen des Abdeckelements 25 wird die in der Saugregeneriereinheit 22 angeordnete Saugvorrichtung (nicht dargestellt) zur Durchführung des Saugvorgangs oder die im Flüssigkeitszuführpfad der Kopfkartusche angeordnete Druckerzeugungsvorrichtung (nicht dargestellt) zur Beaufschlagung der Flüssigkeit mit Druck zugeschaltet. Dadurch wird aus den einzelnen Ausstoßöffnungen 19a und 19b zwangsweise Flüssigkeit ausgestoßen. Das heißt, es findet eine Ausstoßregenerierung statt, bei welcher die in den Ausstoßöffnungen 19a und 19b und in den mit diesen verbundenen Flüssigkeitskanälen zurückgebliebene eingedickte Tinte aus diesen entfernt wird. Sobald ein Druckvorgang beendet ist, wird das Abdeckelement 25 gegen die beiden Flächen 20a und 20b der Kopfkartusche 13 gepresst, um diese abzudecken und zu schützen.
4 zeigt die Außenansicht eines Teils des beschriebenen Abdeckelements 25 und 5 eine Schnittansicht des an die Kopfkartusche 13 gedrückten Abdeckelements. Im Abdeckelement 25 ist ein poröses oder fasriges Absorptionsmaterial 26 zum Absorbieren und Zurückhalten der in dieses ausgestoßenen Flüssigkeitströpfchen angeordnet. Das Absorptionsmaterial 26 liegt über einer Saugöffnung 27, an welche ein Saugröhrchen 28 angeschlossen ist. Das Abdeckelement 25 wird abdichtend gegen die Flächen 20a und 20b der Kopfkartusche 13 gedrückt. Dadurch wird das Verdunsten von Flüssigkeit aus den Ausstoßöffnungen 19a und 19b verhindert. Wenn die Kopfkartusche 13 über einen längeren Zeitraum nicht benutzt wird, kann die in den Ausstoßöffnungen 19a und 19b, in den Flüssigkeitskanälen und in den gemeinsamen Flüssigkeitskammern 16a und 16b vorhandene Flüssigkeit zäher werden oder es können auch Bläschen von außen in die Flüssigkeitskanäle und die gemeinsamen Flüssigkeitskammern gelangen, welche sich dort mit der Flüssigkeit vermischen. Auch beim Austauschen des Flüssigkeitsbehälters 29 können durch die Verbindungsabschnitte Bläschen in diesen gelangen. Um die eingedickte Flüssigkeit oder die Bläschen zu entfernen oder andere Maßnahmen durchzuführen, wird das Abdeckelement 25 gegen die mit den Ausstoßöffnungen versehenen Flächen 20a und 20b der Kopfkartusche 13 gedrückt. Dann wird mittels einer Saugpumpe (nicht dargestellt) eine Saugregenerierung durchgeführt, um eingedickte Flüssigkeit oder Bläschen aus der Kopfkartusche 13 zu saugen.
Bei dieser Ausführungsform hat der mit den Ausstoßöffnungen 19a für größere Tröpfchen verbundene Flüssigkeitszuführpfad 17a einen Querschnitt, welcher kleiner, z. B. nur etwa halb so groß ist wie jener des an die Ausstoßöffnungen 19b für kleinere Tröpfchen angeschlossenen Flüssigkeitszuführpfades 17b. Die Summe der Öffnungsflächen aller in der Gruppe 19A zusammengefassten Ausstoßöffnungen 19a zum Ausstoßen größerer Tröpfchen ist so groß, dass während der Saugregenerierung eine relativ große Flüssigkeitsmenge durch diese Ausstoßöffnungen abgesaugt werden würde. Deshalb hat der Flüssigkeitszuführpfad 17a einen relativ großen Strömungswiderstand. Dagegen ist die Summe der Öffnungsflächen aller in der Gruppe 19B zusammengefassten Ausstoßöffnungen 19b zum Ausstoßen kleiner Tröpfchen so klein, dass während der Saugregenerierung nur eine geringe Flüssigkeitsmenge durch diese Ausstoßöffnungen abgesaugt werden würde. Deshalb hat der Flüssigkeitszuführpfad 17b einen relativ kleinen Strömungswiderstand. Dadurch kann die aus den Ausstoßöffnungen 19a für größere Flüssigkeitströpfchen gesaugte Flüssigkeitsmenge der aus den Ausstoßöffnungen 19b für kleinere Flüssigkeitströpfchen gesaugten Flüssigkeitsmenge nahezu angeglichen werden. Auf diese Weise ist es möglich, bei der Saugregenerierung wenig Flüssigkeit zu vergeuden.
Bei dieser Ausführungsform hat der mit der Ausstoßöffnungsgruppe 19A zum Ausstoßen größerer Flüssigkeitströpfchen verbundene Flüssigkeitszuführpfad 17a eine gleichmäßige Querschnittsfläche. Ähnliche Effekte können aber auch mit einem Flüssigkeitszuführpfad 17a mit teilweise reduzierter Querschnittsfläche erzielt werden.
An einer Seite der Saugregeneriereinheit 22 ist ein Befestigungselement 31 zum Befestigen einer aus Äther-Urethan oder einem ähnlichen Material hergestellten flexiblen Wischlamelle 30 angeordnet. Die Wischlamelle 30 wird von dem bereits in Verbindung mit der Ausstoßregeneriereinheit 22 erwähnten Motor 23 und dem mechanischen Übertragungsmechanismus 24 über die Kopfkartusche 13 bewegt, wobei die Lamellenkante deren Flächen 20a und 20b abwischt. Auf diese Weise können zu geeigneten Zeitpunkten während des Druckvorgangs die an den Flächen 20a und 20b der Kopfkartusche haftenden Tintennebel oder Stäube entfernt werden. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, die Wischlamelle 30 in den Bewegungsweg der abtastend zur Ausgangsstellung bewegten Kopfkartusche 13 zu schieben, sodass während dieser Bewegung das Abwischen von Tintennebeln und Stäuben von den Flächen 20a und 20b der Kopfkartusche 13 erfolgt.
Bei der beschriebenen Ausführungsform haben die beiden Flüssigkeitszuführpfade 17a und 17b unterschiedliche Querschnittsflächen. Die Flüssigkeitszuführpfade 17a und 17b können aber auch unterschiedlich lang dimensioniert werden, um ähnliche Effekte zu erzielen.
6 zeigt die Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung. Elemente, welche die gleiche Funktion haben wie jene der beschriebenen Ausführungsform, sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden deshalb nicht noch einmal beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist der mit den Ausstoßöffnungen 19a zum Ausstoßen größerer Flüssigkeitströpfchen verbundene Flüssigkeitszuführpfad 17a zum Beispiel etwa doppelt so lang wie der mit den Ausstoßöffnungen 19b zum Ausstoßen kleinerer Flüssigkeitströpfchen verbundene Flüssigkeitszuführpfad 17b. Die Summe der Öffnungsflächen der zur Ausstoßöffnungsgruppe 19A zusammengefassten Ausstoßöffnungen 19a zum Ausstoßen größerer Flüssigkeitströpfchen ist so groß, dass bei der Saugregenerierung normalerweise eine relativ große Flüssigkeitsmenge durch diese Ausstoßöffnungen abgesaugt werden würde. Deshalb hat der Flüssigkeitszuführpfad 17a einen relativ großen Strömungswiderstand. Andererseits ist die Summe der Öffnungsfläche der zur Gruppe 19B zusammengefassten Ausstoßöffnungen 19b zum Ausstoßen kleinerer Flüssigkeitströpfchen so klein, dass bei der Saugregenerierung normalerweise eine relativ kleine Flüssigkeitsmenge durch diese Ausstoßöffnungen abgesaugt werden würde. Deshalb hat der Flüssigkeitszuführpfad 17b einen relativ kleinen Strömungswiderstand. Dadurch kann die aus den Ausstoßöffnungen der Gruppe 19A zum Ausstoßen größerer Flüssigkeitströpfchen gesaugte Flüssigkeitsmenge der aus den Ausstoßöffnungen der Gruppe 19B zum Ausstoßen kleinerer Flüssigkeitströpfchen gesaugten Flüssigkeitsmenge nahezu angeglichen werden. Dadurch besteht die Möglichkeit, bei der Saugregenerierung weniger Flüssigkeit zu vergeuden.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen ist der Flüssigkeitszuführkanal in der Kopfkartusche 13 in zwei Pfade ver zweigt. Die vorliegende Erfindung ist aber auch effektiv übertragbar auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf, bei welchem der Flüssigkeitszuführkanal in drei oder mehr Pfade verzweigt ist.
7 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Flüssigkeitsausstoßkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung und 8 die Vorderansicht der mit Ausstoßöffnungen versehenen Fläche dieses Flüssigkeitsausstoßkopfes. Elemente, welche die gleiche Funktion haben wie jene der vorhergehenden Ausführungsform, sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden deshalb nicht noch einmal beschrieben. Die Kopfkartusche 13 dieser Ausführungsform weist drei Platten auf, eine Platte 21a mit einer Ausstoßöffnungsgruppe 19A zum Ausstoßen größerer Flüssigkeitströpfchen, eine Platte 21d mit einer Ausstoßöffnungsgruppe 19D zum Ausstoßen mittelgroßer Flüssigkeitströpfchen und eine Platte 21b mit einer Ausstoßöffnungsgruppe 19B zum Ausstoßen kleinerer Flüssigkeitströpfchen. Die Kopfkartusche 13 hat die gemeinsamen Flüssigkeitskammern 16a und 16b sowie eine gemeinsame Flüssigkeitskammer 16d und die Flüssigkeitszuführpfade 17a und 17b sowie einen Flüssigkeitszuführpfad 17d. Die zu den Ausstoßöffnungsgruppen 19A, 19D und 19B zusammengefassten Ausstoßöffnungen 19a, 19d bzw. 19b haben einen Durchmesser von 16, 10 bzw. 7 μm, wobei zu jeder Gruppe 128 Ausstoßöffnungen gehören, welche in einem Intervall von 600 dpi (etwa 24/mm) angeordnet sind. Wie bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen dienen bei dieser Ausführungsform die an jedem der beiden Enden der drei Ausstoßöffnungsgruppen in Anordnungsrichtung der Ausstoßöffnungen angeordneten Öffnungen 19a', 19d' bzw. 19b' als Austragöffnungen. Die aus den Ausstoßöffnungen 19a, 19d und 19b ausgestoßenen Flüssigkeitströpfchen haben ein Volumen von 4 pl, 2 pl bzw. 1 pl.
Bei dieser Ausführungsform verzweigt der Flüssigkeitszuführkanal sich an zwei Stellen zu Flüssigkeitspfaden 17a, 17d und zum Flüssigkeitspfad 17b, deren Längen im Verhältnis 1:2:4 zueinanderstehen. Probleme treten aber auch nicht auf, wenn die drei Flüssigkeitszuführpfade 17a, 17d und 17b an nur einer Stelle vom Flüssigkeitszuführkanal abzweigen. Die Flüssigkeitszuführpfade 17a, 17d und 17b können auch unterschiedliche Querschnittsflächen haben, welche z. B. im Verhältnis 1:2:4 zueinander stehen.
Bei dieser Konfiguration haben die zum Ausstoßen größerer Tröpfchen vorgesehenen Ausstoßöffnungen 19a mit einer größeren Summe der Ausstoßöffnungsflächen, aus denen bei der Saugregenerierung normalerweise eine größere Tintenmenge gesaugt werden würde, einen größeren Strömungswiderstand als die anderen Ausstoßöffnungen. Andererseits haben die zum Ausstoßen kleinerer Tröpfchen vorgesehenen Ausstoßöffnungen 19b mit einer kleineren Summe der Ausstoßöffnungsflächen, aus denen bei der Saugregenerierung normalerweise eine kleinere Tintenmenge gesaugt werden würde, einen kleineren Strömungswiderstand als die anderen Ausstoßöffnungen. Dadurch sind die bei der Saugregenerierung durch die Ausstoßöffnungen der Gruppe 19A zum Ausstoßen größerer Flüssigkeitströpfchen gesaugte Flüssigkeitsmenge, die durch die Ausstoßöffnungen der Gruppe 19D zum Ausstoßen mittelgroßer Flüssigkeitströpfchen gesaugte Flüssigkeitsmenge und die durch die Ausstoßöffnungen der Gruppe 19B zum Ausstoßen kleinerer Flüssigkeitströpfchen gesaugte Flüssigkeitsmenge einander ähnlich, sodass bei der Saugregenerierung wenig Flüssigkeit vergeudet wird.
Bei dieser Ausführungsform wird nur eine Flüssigkeit oder nur eine Farbtinte aus der Kopfkartusche 13 ausgestoßen. Die vorliegende Erfindung ist aber auch auf eine Kopfkartusche übertragbar, welche durch Absaugen verschiedener Flüssigkeiten oder Farbtinten in das gleiche Abdeckelement regeneriert wird.
9 zeigt in Explosivdarstellung einen Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Elemente, welche die gleiche Funktion haben wie jene in den vorherigen Ausführungsformen, sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden deshalb nicht noch einmal beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist der Flüssigkeitsbehälter 29 aus vier Tintenbehältern zusammengesetzt, aus einem Behälter 29K für schwarze Tinte, einem Behälter 29C für zyanfarbene Tinte, einem Behälter 29M für magentafarbene Tinte und einem Behälter 29Y für gelbe Tinte. Die in den einzelnen Behältern gespeicherten Farbtinte strömt durch einen Verbindungsabschnitt 34K, 34C, 34M bzw. 34Y in einer Verbindungsplatte 33 und durch einen schlitzförmigen Tintenzuführkanal 36K, 36C, 36M bzw. 36Y in einer Platte 35 zur entsprechenden der gemeinsamen Flüssigkeitskammern 16K, 16M, 16C₁ , 16C₂ , 16M₁ , 16M₂ und 16Y. Bei dieser Ausführungsform verzweigen der Tintenzuführkanal 36C für zyanfarbene Tinte und der Tintenzuführkanal 36M für magentafarbene Tinte sich in je zwei Tintenzuführpfade. Der Tintenzuführkanal 36C mündet in die gemeinsamen Flüssigkeitskammern 16C₁ und 16C₂ , der Tintenzuführkanal 36M in die gemeinsamen Flüssigkeitskammern 16M₁ und 16M₂ . Somit weist der Kopf insgesamt fünf gemeinsame Flüssigkeitskammern, d. h. die Flüssigkeitskammern 16K, 16C, 16C₂ , 16M₁ , 16M₂ und 16Y auf. Die gemeinsamen Flüssigkeitskammern 16K 16C₁ , 16C₂ , 16M₁ , 16M₂ und 16Y sind mit einer Ausstoßöffnungsplatte 21L für die Farbtinten bestückt, während die gemeinsame Flüssigkeitskammer 16K mit einer von der Platte 21L sich unterscheidenden Platte 21K bestückt ist. Aus den Ausstoßöffnun gen in den beiden Platten 21L und 21K können Tröpfchen ausgestoßen werden.
Während der Saugregenerierung saugen entsprechende Saugpumpen (nicht dargestellt) unabhängig voneinander Farbtinten in ein Abdeckelement 25L und die schwarze Tinte in ein Abdeckelement 25K. Auf diese Weise wird das Absaugen und Ableiten der Farbtinten separat vom Absaugen und Ableiten der schwarzen Tinte ermöglicht.
10 zeigt die Schnittansicht eines Teils des Flüssigkeitsausstoßkopfes dieser Ausführungsform. Dieser Flüssigkeitsausstoßkopf weist an beiden Enden eine Reihe von Ausstoßöffnungen für zyanfarbene Tinte, neben diesen zur Kopfmitte hin eine Reihe von Ausstoßöffnungen für magentafarbene Tinte und in der Mitte eine Reihe von Ausstoßöffnungen für gelbe Tinte auf, sodass beim Drucken in zwei Richtungen, d. h. sowohl bei der Vorwärtsabtastbewegung als auch bei der Rückwärtsabtastbewegung des Tintenstrahlkopfes das Ausstoßen der Farbtinten immer in der gleichen Reihenfolge durchgeführt wird. Eine in der Platte 21K für schwarze Tinte vorhandene Ausstoßöffnungsgruppe 19E weist in Anordnungsrichtung jeder Reihe dieser Gruppe an beiden Enden je vier Austragöffnungen 19e' und pro Reihe 160 Ausstoßöffnungen 19e auf. Diese beiden Reihen von Austragöffnungen und Ausstoßöffnungen verlaufen parallel zueinander und sind mit der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 16K verbunden. Die Flüssigkeitsaustragöffnungen 19e' und die Ausstoßöffnungen 19e je Reihe sind in einem Intervall von 300 dpi (etwa 12/mm) angeordnet. Da in Anordnungsrichtung die beiden Reihen um eine halbe Teilung zueinander versetzt sind, beträgt die augenscheinliche Anordnungsteilung 600 dpi (etwa 24/mm).
Bei der Platte 21L für die Farbtinten ist in deren Mitte eine Ausstoßöffnungsgruppe 19F für gelbe Tinte, links und rechts neben dieser Ausstoßöffnungsgruppe 19F eine Ausstoßöffnungsgruppe 19G bzw. 19H für magentafarbene Tinte angeordnet. An jedem der beiden Endabschnitte der Platte 21L ist eine Ausstoßöffnungsgruppe 19I bzw. 19J für zyanfarbene Tinte angeordnet, sodass die genannten drei Gruppen 19F bis 19H sich zwischen diesen befinden.
Wie im Falle der Ausstoßöffnungsgruppe 19E für schwarze Tinte, weist jede Reihe der Ausstoßöffnungsgruppe 19F für gelbe Tinte in Anordnungsrichtung an beiden Endabschnitten je vier Austragöffnungen 19f' und 128 Ausstoßöffnungen 19f auf. Auch diese aus Flüssigkeitsaustragöffnungen und Ausstoßöffnungen zusammengesetzten beiden Reihen sind parallel zueinander angeordnet und mit der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 16Y verbunden. Die Austragöffnungen 19f' und die Ausstoßöffnungen 19f haben einen Durchmesser von 16 μm und sind in einem Intervall von 600 dpi (etwa 24/mm) pro Reihe angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Reihen in Anordnungsrichtung um eine halbe Teilung zueinander versetzt, sodass die augenscheinliche Anordnungsteilung 1200 dpi (etwa 48/mm) beträgt.
Jede der Ausstoßöffnungsgruppen 19G und 19H für magentafarbene Tinte und der Ausstoßöffnungsgruppen 19I und 19J für zyanfarbene Tinte ist in zwei Reihen unterteilt. Zu einer Reihe jeder dieser Gruppen gehören 128 Ausstoßöffnungen 19g_L , 19h_L , 19i_L bzw. 19j_L mit einem Durchmesser von 16 μm zum Ausstoßen größerer Flüssigkeitströpfchen und vier Austragöffnungen 19g_L', 19h_L', 19i_L ' bzw. 19j_L' an den beiden Endabschnitten der entsprechenden Reihe, wobei sowohl die Austragöffnungen als auch die Ausstoßöffnungen jeder dieser Reihen in einem Intervall von 600 dpi (etwa 24/mm) angeord net sind. Zur zweiten Reihe jeder dieser Gruppen gehören 128 Ausstoßöffnungen 19g_S , 19h_S , 19i_S bzw. 19j_S mit einem Durchmesser von 10 μm zum Ausstoßen kleinerer Flüssigkeitströpfchen und vier Austragöffnungen 19g_S', 19h_S', 19i_S' bzw. 19j_S' an den beiden Endabschnitten der entsprechenden Reihe, wobei die Austragöffnungen und die Ausstoßöffnungen jeder dieser Reihen in einem Intervall von 600 dpi (etwa 24/mm) angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Ausstoßöffnungsgruppe 19G für magentafarbene Tinte und die Ausstoßöffnungsgruppe 19I für zyanfarbene Tinte, welche sich neben einer Seite der Ausstoßöffnungsgruppe 19F für gelbe Tinte befinden, zur Ausstoßöffnungsgruppe 19H für magentafarbene Tinte und zur Ausstoßöffnungsgruppe 19J für zyanfarbene Tinte, welche sich neben der anderen Seite der Ausstoßöffnungsgruppe 19F für gelbe Tinte befinden, um eine halbe Teilung versetzt angeordnet. Dadurch haben die Ausstoßöffnungsgruppen 19G und 19H für magentafarbene Tinte und die Ausstoßöffnungsgruppen 19I und 19J für zyanfarbene Tinte augenscheinlich ebenfalls eine Anordnungsteilung von 1200 dpi (etwa 48/mm). Da zu den Ausstoßöffnungen für gelbe Tinte, welche weniger Punktkörnigkeit als die zyanfarbene und die magentafarbene Tinte wahrnehmen lässt, keine Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen kleinerer Tröpfchen gehören, können die gesamten Ausstoßöffnungen für gelbe Tinte von einer einzigen gemeinsamen Flüssigkeitskammer versorgt werden, sodass der Flüssigkeitsausstoßkopf preisgünstiger herstellbar ist. Außerdem kann der Abtastbewegungsweg verkürzt und somit die gesamte Vorrichtung in der Größe reduziert werden.
Bei dieser Konfiguration weist die Ausstoßöffnungsgruppe 19F für gelbe Tinte die größte Summe der Öffnungsflächen auf und ist 1,4 mal größer als die Summe der Öffnungsflächen jeder der beiden Gruppen 19G und 19J für magentafarbene bzw. zyanfarbene Tinte. Während der Saugregenerierung kann aus allen Ausstoßöffnungsgruppen gleichmäßig Flüssigkeit gesaugt werden. Um das zu erreichen, ist die Querschnittsfläche oder die Länge jedes der vier Tintenzuführkanäle 36K, 36C, 36M und 36Y nach Bedarf effektiv zu dimensionieren.
11 zeigt unterbrochen einen wesentlichen Teil des beschriebenen Farbflüssigkeitsausstoßkopfes. Der Flüssigkeitsausstoßkopf dieser Ausführungsform weist Abschnitte zur Erzeugung von Ausstoßenergie, eine gemeinsame Flüssigkeitskammer 16, Ausstoßöffnungen 19 und andere Elemente auf, welche auf einem Siliziumsubstrat 37 mit einer Dicke von 0,5 bis 1,0 mm angeordnet sind. Das Siliziumsubstrat 37 ist mit einem schlitzförmigen Tintenzuführkanal 32 versehen, welcher bei Nutzung der Kristallorientierung des Siliziums durch anisotropes Ätzen erzeugt wurde und in welchen ein Tintenzuführpfad 36 mündet. Der Tintenzuführkanal 32 ist mit zwei Reihen elektrothermischer Wandler 38 (bei dieser Ausführungsform 128) an den entsprechenden Seiten versehen, welche in Längsrichtung des Tintenzuführkanals 32 in einem bestimmten Abstand zueinander und zu jenen der anderen Reihe um eine halbe Teilung versetzt angeordnet sind. Die elektrothermischen Wandler 38 bilden die Ausstoßenergie erzeugenden Abschnitte gemäß der vorliegenden Erfindung. Außer den elektrothermischen Wandlern 38 weist das Siliziumsubstrat 38 nach einem Dünnfilmverfahren erzeugte Anschlussterminals 39 aus Gold oder einem ähnlichen Material und elektrische Verdrahtungen (nicht dargestellt) aus Aluminium oder einem ähnlichen Material auf, über welche die elektrothermischen Wandler 38 an die elektrische Leiterplatte (nicht dargestellt) angeschlossen sind. Integrierte Steuerschaltungen (nicht dargestellt) senden über die Anschlussterminals 39 Steuersignale an die elektrothermischen Wandler 38, um diese mit Elektroenergie zu versorgen.
Auf dem Siliziumsubstrat 37 ist eine mit zahlreichen Ausstoßöffnungen 19 versehene Platte 21 angeordnet, wobei die Ausstoßöffnungen 19 den elektrothermischen Wandlern 38 gegenüberliegen und von der mit dem Tintenzuführkanal 32 verbundenen gemeinsamen Flüssigkeitskammer 16 mit Tinte versorgt werden. Zwischen der mit den Ausstoßöffnungen versehenen Platte 21 und dem Siliziumsubstrat 37 sind Flüssigkeitskanäle vorhanden, welche die einzelnen Ausstoßöffnungen 19 mit der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 16 verbinden. Benachbarte Flüssigkeitskanäle sind durch eine Trennwand 40 voneinander getrennt. Wie die Ausstoßöffnungen 19, werden die gemeinsame Flüssigkeitskammer 16, die Flüssigkeitskanäle und die Trennwände 40 in der Platte 21 nach einem photolithographischen Verfahren erzeugt.
Bei dieser Ausführungsform liegt die Summe der Öffnungsflächen in der Ausstoßöffnungsgruppe mit der größten Summe der Öffnungsflächen nahe der Summe der Öffnungsflächen in der Ausstoßöffnungsgruppe mit der kleinsten Summe der Öffnungsflächen. Wenn aber die Summe der Öffnungsflächen in einem Flüssigkeitsausstoßkopf, welcher die größte Summe der Öffnungsflächen in einer oder in mehreren mit einem identischen Flüssigkeitsbehälter verbundenen Ausstoßöffnungsgruppen hat, maximal das 5-Fache der Summe der Öffnungsflächen in einem Flüssigkeitsausstoßkopf mit der kleinsten Summe der Öffnungsflächen in einer oder mehreren mit einem anderen identischen Flüssigkeitsbehälter verbundenen Ausstoßöffnungsgruppen beträgt oder nahe der kleinsten Summe liegt oder dieser entspricht, verhindert das eine übermäßige Flüssigkeitsentnahme nur aus Behälter, welcher an den Flüssigkeitsausstoßkopf mit der größten Summe der Öffnungsflächen in der Ausstoßöffnungsgruppe angeschlossen ist. Dadurch wird verhindert, dass in den Flüssigkeitspfaden und den Flüssigkeitskanälen Bläschen verbleiben. Dieser Effekt ist beson ders bei Flüssigkeitsausstoßköpfen zu verzeichnen, in dessen Flüssigkeitsbehälter 29 ein poröses Element in Form eines Schwammes zum Speichern der Flüssigkeit angeordnet ist.
Bedeutende Effekte werden erzielt, wenn die vorliegende Erfindung auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf, eine Kopfkartusche oder ein Bilderzeugungsgerät übertragen wird, bei welchen Elemente wie elektrothermische Wandler oder Laserstrahlen zur Erzeugung von Wärmeenergie verwendet werden, wobei die erzeugte Wärmeenergie Veränderungen in der Tinte bewirkt und dadurch Flüssigkeit ausgestoßen wird. Mit einem solchen System können eine hohe Druckdichte und eine hohe Auflösung erreicht werden.
Der typische Aufbau und das Wirkungsprinzip eines solchen Systems sind in den US-Dokumenten 4,723,129 und 4,740,796 offenbart, wobei ein solches System vorzugsweise nach diesem Grundprinzip arbeiten sollte. Obwohl dieses System sowohl auf einen „on demand-Typ" als auch auf einen Konti-Typ des Tintenstrahldrucksystems übertragbar ist, eignet es sich am besten für den „on demand-Typ". Das ist dadurch begründet, dass ein Gerät elektrothermische Wandler vom „on demand-Typ" aufweist, von denen jeder auf einem Blatt oder in einem Flüssigkeit führenden Kanal angeordnet ist und wie folgt arbeitet: Erstens wird ein Steuersignal oder es werden mehrere Steuersignale zu den elektrothermischen Wandlern gesendet, damit diese entsprechend den Druckinformationen Wärmeenergie erzeugen. Zweitens bewirkt die Wärmeenergie eine sofortige Temperaturerhöhung der Flüssigkeit über den Kernsiedepunkt, sodass auf den Heizabschnitten des Flüssigkeitsausstoßkopfes Filmsieden auftritt. Drittens werden entsprechend den gesendeten Steuersignalen Bläschen erzeugt. Durch das Wachsen und Zusammenfallen der Bläschen wird aus wenigstens einer der Ausstoßöffnungen im Kopf Tinte ausgestoßen, um ein oder meh rere Flüssigkeitströpfchen zu erzeugen. Das Steuersignal hat vorzugsweise Impulsform, weil das Wachsen und Zusammenfallen der Bläschen momentan erfolgen kann. Es werden besonders Steuersignale in Impulsform bevorzugt, zum Beispiel solche, wie in den US-Dokumenten 4,463,359 und 4,345,262 beschrieben.
Als Temperaturerhöhungsrate der Heizabschnitte sollte die im US-Dokument 4,313,124 offenbarte herangezogen werden, weil diese ein besseres Drucken ermöglicht.
In den US-Dokumenten 4,558,333 und 4,459,600 ist der Aufbau eines Flüssigkeitsausstoßkopfes offenbart, welcher der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. Der in diesen Dokumenten offenbarte Flüssigkeitsausstoßkopf weist Heizabschnitte, welche in gekrümmten Kanälen angeordnet sind, Flüssigkeitskanäle, elektrothermische Wandler und Ausstoßöffnungen auf. Die vorliegende Erfindung ist auch auf die in den japanischen Dokumenten 59-123670 (1984) und 59-138461 (1984) offenbarten Konstruktionen übertragbar, um ähnliche Effekte zu erzielen. Im erstgenannten dieser Dokumente weist der Kopf einen Schlitz auf, welcher für alle elektrothermischen Wandler als Ausstoßöffnung dient, während der im anderen der beiden Dokumente offenbarte Kopf für jede Ausstoßöffnung eine Öffnung zum Absorbieren der durch die Wärmeenergie erzeugten Druckwellen aufweist. Unabhängig vom Typ des Flüssigkeitsausstoßkopfes kann mit der vorliegenden Erfindung gutes und effektives Drucken gewährleistet werden.
Die vorliegende Erfindung ist auf verschiedene Serien-Typen von Flüssigkeitsausstoßköpfen übertragbar: zum Beispiel auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf, welcher in der Hauptbaugruppe eines Bilderzeugungsgerätes befestigt ist, auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf in Form eines austauschbaren Chips, wel cher im eingesetzten Zustand elektrisch an die Hauptbaugruppe angeschlossen ist und von dieser mit Flüssigkeit versorgt wird, und auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf in Form einer Kartusche mit integriertem Flüssigkeitsbehälter.
Ein Bilderzeugungsgerät sollte vorzugsweise auch mit einer Regeneriervorrichtung zum Ausstoßen von Flüssigkeit aus dem Ausstoßkopf in einem geeigneten Augenblick oder mit einer Vorbereitungshilfsvorrichtung ausgerüstet sein, um die vorliegende Erfindung noch wirksamer werden zu lassen. Beispiele einer Regeneriervorrichtung sind eine Abdeckvorrichtung, eine Reinigungsvorrichtung und eine Druck- oder Saugvorrichtung für den Flüssigkeitsausstoßkopf. Beispiele einer Vorbereitungshilfsvorrichtung sind eine Vorheizvorrichtung, welche elektrothermische Wandler oder eine Kombination aus elektrothermischen Wandlern und anderen Heizelementen verwendet, und eine Vorausstoßvorrichtung zum Vorausstoßen von Flüssigkeit aus den Ausstoßöffnungen unabhängig vom Drucken. Derartige Vorrichtungen tragen effektiv zum zuverlässigen Drucken bei.
Es besteht auch die Möglichkeit, mehrere Ausstoßköpfe oder Ausstoßköpfe unterschiedlicher Type zu verwenden. Das heißt, es besteht die Möglichkeit, entweder nur einen einzigen Flüssigkeitsausstoßkopf entsprechend einer einzigen Farbtinte oder mehrere Flüssigkeitsausstoßköpfe für Tinten unterschiedlicher Farbe oder Konzentration in einem Bilderzeugungsgerät zu verwenden. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung ist effektiv übertragbar auf ein Bilderzeugungsgerät zur Erzeugung von monochromatischen Bildern, mehrfarbigen Bildern und oder Vollfarbenbildern. Monochromatische Bilder werden in nur einer Hauptfarbe wie zum Beispiel Schwarz gedruckt. Zur Erzeugung von mehrfarbigen Bildern werden verschiedene Farbtinten verwendet, während Vollfar benbilder durch Farbmischen erzeugt werden. In diesem Fall kann in Abhängigkeit vom Druckmedium oder von der Druckart aus jedem einzelnen Flüssigkeitsausstoßkopf oder aus einem gemeinsamen Ausstoßkopf eine Behandlungsflüssigkeit auf das Druckmedium ausgestoßen werden, um die Druckfähigkeit der Tinte auf diesem einzustellen.
Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsformen Flüssigkeiten verwendet werden, besteht auch die Möglichkeit der Verwendung von Druckmaterialien, welche erst beim Senden des Drucksignals in den flüssigen Zustand übergehen. Solche Materialien sind bei Temperaturen unterhalb Zimmertemperatur starr und werden erst bei Raumtemperatur weich oder flüssig. Die Verwendung solcher Materialien ist möglich, weil bei einem Tintenstrahlsystem die Drucktemperatur, die in einem Bereich zwischen 30 und 70°C liegt, gehalten wird und somit die Flüssigkeit entsprechend viskos ist und zuverlässig ausgestoßen werden kann. Die vorliegende Erfindung ist auch übertragbar auf ein Bilderzeugungsgerät, bei welchem das Druckmaterial von der erzeugten Wärmeenergie erst kurz vor dem Ausstoßen in den flüssigen Zustand gebracht wird und beim Auftreffen auf dem Druckmedium wieder zu erstarren beginnt, sodass ein Verdampfen von Flüssigkeit verhindert wird: Die Überführung des Druckmaterials aus dem festen in den flüssigen Zustand erfolgt durch die erzeugte Wärmeenergie, welche sonst eine Temperaturerhöhung des Ausstoßkopfes bewirken würde. Es besteht auch die Möglichkeit der Verwendung eines Druckmittels, welches an der Luft trocken ist und erst durch die Wärmeenergie des Drucksignals in den flüssigen Zustand gebracht wird. In allen diesen Fällen kann das Druckmaterial als Flüssigkeit oder Feststoff in Vertiefungen oder in den Poren eines porösen Blattes gespeichert und den elektrothermischen Wandlern gegenüber in Stellung gebracht werden, wie in den japanischen Dokumenten 54-56847 (1979) und 60-71260 (1985) offenbart. Die vorliegende Erfindung ist am effektivsten, wenn das Flüssigkeitsausstoßen durch Filmsieden erfolgt.
Außerdem kann das Bilderzeugungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur als Bildausgabeterminal einer Informationsverarbeitungsvorrichtung in Form eines Computers, sondern auch als Ausgabeeinheit eines mit einem Lesegerät gekoppelten Kopierers, eines Faxgerätes mit Sende- und Empfangsfunktion oder als Textildruckgerät verwendet werden. Zum Druckmedium gemäß der vorliegenden Erfindung gehören Papier- oder Gewebeblätter, Holz- oder Plastplatten, Steintafeln, Glasplatten, Metallblech, dreidimensionale Körper und ähnliche Materialien.

Claims

Flüssigkeitsausstoßkopf mit: einem Flüssigkeitszufuhrdurchgang, der ein Ende in Verbindung mit einem Flüssigkeitszufuhranschluss (18) hat, zu dem eine Flüssigkeit zugeführt wird, wobei der Flüssigkeitszufuhrdurchgang in seinem Verlauf in eine Vielzahl Zweigpfade (17a, 17b, 17d) verzweigt; einer Vielzahl gemeinsamer Flüssigkeitskammern (16a, 16b, 16d), die mit einem der vielen Zweigpfade (17a, 17b, 17d) in Verbindung sind; und einer Vielzahl Öffnungsgruppen (19A, 19B, 19D), die mit einer der gemeinsamen Flüssigkeitskammern (16a, 16b, 16d) über Flüssigkeitskanäle in Verbindung sind und zu der Atmosphäre geöffnet sind; dadurch gekennzeichnet dass eine Querschnittsfläche des Zweigpfads (17a, 17d), der in Verbindung mit einer der vielen Öffnungsgruppen (19A, 19D) ist, die eine größere Summe an Öffnungsflächen hat, kleiner als eine Querschnittsfläche des Zweigpfads (17d, 17b) ist, der in Verbindung mit einer Öffnungsgruppe (19D, 19B) ist, die eine kleinere Summe an Öffnungsflächen als die eine Öffnungsgruppe (19A, 19D) hat.
Flüssigkeitsausstoßkopf mit: einem Flüssigkeitszufuhrdurchgang, der ein Ende in Verbindung mit einem Flüssigkeitszufuhranschluss (18) hat, zu dem eine Flüssigkeit zugeführt wird, wobei der Flüssigkeitszufuhrdurchgang in seinem Verlauf in eine Vielzahl Zweigpfade (17a, 17b, 17d) verzweigt; einer Vielzahl gemeinsamer Flüssigkeitskammern (16a, 16b, 16d), die in Verbindung mit einem der vielen Zweigpfade (17a, 17b, 17d) sind; und einer Vielzahl Öffnungsgruppen (19A, 19B, 19D), die in Verbindung mit einer der gemeinsamen Flüssigkeitskammern (16a, 16b, 16d) über Flüssigkeitskanäle sind und zu der Atmosphäre geöffnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge des Zweigpfads (17a, 17b, 17d), der in Verbindung mit einer der vielen Öffnungsgruppen (19A, 19D) ist, die eine größere Summe an Öffnungsflächen hat, länger als eine Länge des Zweigpfads (17b, 17d) ist, der in Verbindung mit einer Öffnungsgruppe (19B, 19D) ist, die eine kleinere Summe an Öffnungsflächen als die eine Öffnungsgruppe (19A, 19D) hat.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach Anspruch 2, wobei drei oder mehr Öffnungsgruppen (19A, 19B, 19D) vorgesehen sind, und wobei der Flüssigkeitszufuhrdurchgang in die vielen Zweigpfade (17a, 17b, 17d) bei zwei oder mehr Zweigabschnitten verzweigt, die an verschiedenen Positionen in der Flüssigkeitsdurchflussrichtung angeordnet sind.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der vielen Öffnungsgruppen (19A, 19B, 19D) eine von jenen der anderen Öffnungsgruppen unterschiedliche Zahl an Öffnungen hat.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der vielen Öffnungsgruppen (19A, 19B, 19D) mindestens eine Öffnung hat, deren Fläche von jenen der Öffnungen der anderen Öffnungsgruppen unterschiedlich ist.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der vielen Öffnungsgruppen (19A, 19B, 19D) eine Vielzahl Ausstoßanschlüsse (19a, 19b, 19d) hat, die in vorgegebenen Abständen angeordnet sind, um die Flüssigkeit zu einem Druckmedium auszustoßen, und Flüssigkeitsausgabeanschlüsse (19a', 19b', 19d') hat, die benachbart zu jenen der Ausstoßanschlüsse angeordnet sind und bei jedem Ende der Vielzahl Ausstoßanschlüsse in ihre Anordnungsrichtung gelegen sind, wobei die Flüssigkeitsausgabeanschlüsse keine Ausbildung von Bildern auf dem Druckmedium betreffen.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner Ausstoßenergie generierende Abschnitte hat, die in den Flüssigkeitskanälen vorgesehen sind, um ein Flüssigkeitströpfchen von den Öffnungen auszustoßen.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstoßenergie generierenden Abschnitte jeweils einen elektrothermischen Wandler haben, der thermische Energie generiert, die erforderlich ist, um ein Filmsieden in der Flüssigkeit zu verursachen.
Saugreinigungsverfahren zum gleichzeitigen Saugen einer Flüssigkeit durch alle Öffnungsgruppen eines Flüssigkeitsausstoßkopfes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die vielen Öffnungsgruppen (19A, 19B, 19D) durch ein gemeinsames Abdeckelement (25) bedeckt werden, bevor die Flüssigkeit gleichzeitig durch alle der vielen Öffnungsgruppen gesaugt wird, um den Flüssigkeitströpfchen zu erlauben, von den Öffnungsgruppen geeignet ausgestoßen zu werden.
Kopfkartusche mit: dem Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und einem Flüssigkeitsbehälter (29), der eine Flüssigkeit speichert, die über den Flüssigkeitszufuhranschluss (18), der an dem Flüssigkeitsausstoßkopf vorgesehen ist, zu dem Flüssigkeitsausstoßkopf zuzuführen ist.
Kopfkartusche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsbehälter (29) abnehmbar an dem Flüssigkeitsausstoßkopf angebracht ist.
Bildausbildungsvorrichtung zum Ausbilden eines Bildes auf einem Druckmedium unter Verwendung einer Flüssigkeit, die von einer Vielzahl Flüssigkeitsanschlüsse (8) ausgestoßen wird, mit: dem Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder der Kopfkartusche nach Anspruch 10 oder 11, einem Montageabschnitt zum Montieren des Flüssigkeitsausstoßkopfes oder der Kopfkartusche (13); einer Einrichtung zum Zuführen des Druckmediums; einem Abdeckelement (23), das eine Ausstoßanschlussfläche (20a, 20b) abdecken kann, in der die vielen Ausstoßanschlussgruppen (19A, 19B, 19D) des Flüssigkeitsausstoßkopfes geöffnet sind; und einer Ausstoßreinigungsvorrichtung (22) zum Saugen oder Drücken einer Flüssigkeit, die in dem Flüssigkeitsausstoßkopf vorhanden ist, über das Abdeckelement durch die vielen Ausstoßanschlussgruppen.
Bildausbildungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageabschnitt einen Schlitten zum Abtasten in eine Richtung quer zu einer Richtung hat, in der das Druckmedium zugeführt wird.
Bildausbildungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsausstoßkopf so montiert ist, dass er an dem Schlitten (11) über eine Abnahmeeinrichtung abnehmbar angebracht ist.
Bildausbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit Tinte und/oder eine Behandlungsflüssigkeit ist, die eine Druckfähigkeit der Tinte an dem Duckmedium einstellt.