DE69018909T2

DE69018909T2 - Tintenstrahlaufzeichnung.

Info

Publication number: DE69018909T2
Application number: DE69018909T
Authority: DE
Inventors: Ryoichi Koizumi; Asao Saito; Yoshiaki Takayanagi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2010-09-18
Also published as: EP0419178B1; EP0419178A2; US5760797A; ES2071034T3; ATE121681T1; DE69018909D1; EP0419178A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und ein Tintenstrahl-Aufzeichungssystem mit einen solchen Kopf, die in einem Kopiergerät, einem Faximilegerät, einem Textverarbeitungsgerät, einem Ausgabedrucker für einen Verarbeitungscomputer, einem Video-Ausgabedrucker und dergleichen verwendet werden, und betrifft insbesondere einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und ein Tintenstrahl- Aufzeichnungssystem mit einem solchen Kopf, bei denen elektrothermische Wandlerelemente und Funktionselemente an einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind.
Ferner betrifft die Erfindung eine Temperatureinstelleinrichtung, die in dem Aufzeichnungssystem verwendet wird, und insbesondere eine Temperatureinstelleinrichtung, die eine Vielzahl von gleichartigen analogen Sensoren für das Erfassen des Umgebungszustandes (z.B. der Temperatur) enthält und in der der Umgebungszustand durch Aufnehmen der Ausgangssignale aus diesen Sensoren über eine Verstärkerschaltung gemessen wird, um die Temperatur eines Aufzeichnungskopfes des Aufzeichnungssystems einzustellen.

Verwandter Stand der Technik

Es wurde ein Aufzeichnungskopf vorgeschlagen, in dem auf einem Einkristall-Siliziumsubstrat eine Anordnung von elektrothermischen Wandlerelementen ausgebildet ist, außerhalb des Substrates Funktionselemente wie eine Anordnung von Transistoren für das Betreiben der elektrothermischen Wandlerelemente angeordnet sind und die elektrothermischen Wandlerelemente an die Transistoranordnung über ein flexibles Kabel, Drahtverbindungen oder dergleichen angeschlossen sind.
Zum Vereinfachen des Aufbaus des vorstehend angeführten Aufzeichnungskopfes, zum Verringern von fehlerhaften Teilen in der Kopf-Fertigungsstraße und zum Verbessern der Gleichförmigkeit und/oder Reproduzierbarkeit der Merkmale der verschiedenartigen Elemente wurde ein Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem mit einem Aufzeichnungskopf vorgeschlagen, in welchem elektrothermische Wandlerelemente und Funktionselemente an dem gleichen Substrat angeordnet sind, wie es beispielsweise in der JP-OS 57-72 867 beschrieben ist.
Obgleich der vorstehend genannte Aufzeichnungskopf hervorragend ist, besteht Veranlassung zu einer weiteren Verbesserung des Aufzeichnungskopfes und des Aufzeichnungssystems, um den bei den neuen Aufzeichnungssystemen nachdrücklich verlangten Anforderungen hinsichtlich des Betriebs mit höherer Geschwindigkeit, des geringeren Energieverbrauchs, der höheren Integration, der Kostensenkung und/oder der höheren Zuverlässigkeit zu genügen.
Um wirtschaftlichen Erfolg zu erzielen, muß ein Aufzeichnungskopf mit der hohen Leistungsfähigkeit unter geringen Kosten hergestellt werden. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, einen preisgünstigen Aufzeichnungskopf zu schaffen, in welchem die Funktionselemente mit hoher Dichte integriert sind, die Fläche eines das Substrat des Aufzeichnungskopfes bildenden Chips verkleinert ist und aus einem einzigen Wafer eine Anzahl von Substraten erhalten werden kann.
Dies bezieht sich nicht nur auf eine Treiberschaltung, sondern auch auf verschiedenartige Elemente (typischerweise einen Temperatursensor) für das gute Durchführen der Aufzeichnung.
Bei dem vorstehend beschriebenen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf erfolgt das Aufzeichnen durch Ausstoßen der Flüssigkeit wie der Tinte durch Nutzung von Wärmeenergie, die von den elektrothermischen Wandlerelementen erzeugt wird, welche Heizwiderstandselemente enthalten. Wenn ein solcher Aufzeichnungskopf betrieben wird, steigt die Temperatur des Aufzeichnungskopfes während der Fortdauer der Aufzeichnung infolge des Umstandes, daß ein Teil der erzeugten Wärmeenergie in der Flüssigkeit aufgespeichert wird und aus anderen Gründen an.
Der Anstieg der Temperatur des Aufzeichnungskopfes beeinträchtigt die Viskosität der Tinte, das Erzeugen und Anwachsen von Bläschen und dergleichen, so daß daher sich die Menge der ausgestoßenen Tinte und dementsprechend der Durchmesser von Punkten ändert, die auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet werden. Dies ergibt eine zu vermeidende Verschlechterung der Bildqualität.
Dagegen wurde in der Vergangenheit eine Aufzeichnungsfaktor-Steuerung für das Verringern der Temperatur des Aufzeichnungskopfes-aufgrund der erfaßten Temperatur des Aufzeichnungskopfes vorgeschlagen (z.B. eine durch Unterbrechen der Aufzeichnung oder durch Verwendung eines Peltier- Elementes ausge führte Steuerung). Zum Erhalten der Parameter für diese Steuerung wurde ein als Vorrichtung zum Erfassen der Temperatur des Aufzeichnungskopfes wirkendes Temperaturmeßelement für die Abgabe der Ausgangsinformationen für das Ausführen dieser Steuerung vorgesehen. Ein Beispiel ist in Fig. 1 dargestellt, die eine schematische perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungskopfes 10' ist.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind an einem Ende eines Halbleitersubstrates 51 elektrothermische Wandlerelemente ausgebildet und an dem Substrat ist eine Deckplatte 52 mit einer Flüssigkeitskammer zum Bilden von Düsenöffnungen 53 angebracht. An einer Grundplatte 54 bei 60 oder an dem Halbleitersubstrat 51 bei 70 ist ein Temperaturmeßteil angeordnet. Konkrete Beispiele für den Temperaturmeßteil sind in Fig. 2A und 2B dargestellt.
Fig. 2A zeigt ein Beispiel, bei dem an der Grundplatte 54 ein als Temperaturfühler wirkender Thermistor 61 angebracht ist. Es wäre anzumerken, daß bei dieser Gestaltung hinsichtlich der Anzahl von Teilen und somit hinsichtlich der Fertigungstraße ein Nachteil entsteht, da der Thermistor 61 als diskretes Element hinzugefügt werden muß.
Andererseits zeigt die Fig. 2B ein Beispiel, bei dem an dem Halbleitersubstrat 51 aus Einkristall-Siliziummaterial in dem Halbleiterprozeß eine Diode 71 mit einem PN-Übergang ausgebildet ist und durch Nutzung der Diodeneigenschaften ein Temperaturfühler gebildet ist. Das heißt, es ist möglich, durch Bilden des Temperturfühlers in dem Halbleiterprozeß an dem Substrat, an dem die elektrothermischen Wandlerelemente angeordnet sind, eine höhere Funktionalität, eine höhere Integration und eine Kostensenkung zu erzielen. Dabei ist mit 72 eine Aluminiumelektrode und mit 73 eine Isolierschicht aus SiO&sub2; bezeichnet.
Obgleich die Aufzeichnungsköpfe in der gleichen Fertigungsstraße hergestellt werden können, treten Unterschiede hinsichtlich der Tintenausstoßeigenschaften der Aufzeichnungsköpfe auf. Zum Korrigieren oder Kompensieren solcher Unterschiede wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem im voraus an dem Aufzeichnungskopf beispielsweise in Form von elektrischen Widerständen Informationen über die elektrothermischen Wandlermerkmale der elektrothermischen Wandlerelemente und somit über die Ausstoßmerkmale gebildet werden und der Aufzeichnungskopf unter Festlegung des Ausstoßsignals als Aufzeichnungsfaktor gemäß diesen Informationen angesteuert wird.
Bei unregelmäßiger oder ungleichförmiger Nutzung des Aufzeichnungskopfes tritt jedoch selbst bei Anwendung dieses Verfahrens ein schlechter Ausstoß von Tinte auf, wodurch die Bildqualität verschlechtert wird. Insbesondere wurde festgestellt, daß die Verschlechterung der Bildqualität merklich in den Aufzeichnungssystemen mit hoher Leistungsfähigkeit auftritt, bei denen das Aufzeichnen unter Einstellung der Temperatur des Aufzeichnungskopfes ausgeführt wird.
Als Ergebnis einer Anzahl von durch die Erfinder dieser Erfindung wiederholt ausgefühten Prüfungen und Versuchen wurde festgestellt, daß diese Verschlechterung der Bildqualität hauptsächlich von der durch die Verschiedenheit hinsichtlich der inherenten Merkmale der Temperaturfühler selbst verursachten Anderung der Temperaturabhängigkeit des Meßausgangssignals eher als von der zeitlichen Änderung oder der Umgebungsabhängigkeit der elektrothermischen Wandlereigenschaften abhängt. Dieses Problem kann jedoch leicht gelöst werden.
Das heißt, in dem Substrat für den Aufzeichnungskopf, bei dem ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren angewandt wird, wie es beispielsweise in der US-PS 4 723 129 (Endoh u.a.) offenbart ist, müssen elektrothermische Wandlerelmente ausgebildet oder angebracht werden, die zum Erzeugen von Wärmeenergie geeignet sind, welche für das Andern des Zustandes der Tinte und das Ausstoßen der Tinte aus einer Ausstoßöffnung ausreichend ist. Da andererseits die Funktionselemente für das Betreiben des Aufzeichnungskopfes und für das Erfassen der Temperatur des Kopfes wie Dioden, Transistoren und dergleichen Eigenschaften haben, die von der Anderung der Temperatur abhängig sind (nämlich Temperaturabhängigkeitseigenschaften), müssen diese unter Temperaturbedingungen betrieben werden, die so lange wie möglich stabil sind.
Das heißt, zum Anordnen von zweierlei Arten von Elementen mit unvereinbaren inherenten Eigenschaften an dem gleichen Substrat (die Bedeutung des Ausdruckes "an dem Substrat" umfaßt auch den Fall, daß die Funktionselemente in dem Substrat ausgebildet sind) und zum richtigen Betreiben dieser Elemente müssen mit einem neuen Konzept eindeutige Gestaltungen oder Anordnungen für einen Aufzeichnungskopf und ein Aufzeichnungssystem ersonnen werden. Es ist natürlich auch erforderlich, daß solche Gestaltungen auf preisgünstige Weise geschaffen werden.
Fig. 3 zeigt nun ein Beispiel für eine herkömmliche Meßeinrichtung zum Messen des Umgebungszustandes wie beispielsweise der Temperatur. In Fig. 3 sind mit D eine als Temperaturmeßfühler wirkende Diode, mit A1 und A2 Verstärker und mit C eine Zentraleinheit (CPU) bezeichnet, die einen Hauptteil der Meßeinrichtung bilden. Auf diese Weise war es bei dem Messen des Eingangspegels aus der Diode D, die ein analoger Sensor ist, herkömmlich in der Praxis üblich, daß der Pegel des Ausgangssignals aus dem Sensor mittels der Verstärker (A1, A2) geändert wurde; in diesem Fall wurde der der Schaltung selbst anhaftende Fehler, nämlich der sich aus den Versetzungsspannungen der Verstärker und/oder den Toleranzen der Schaltungselemente ergebende Fehler durch veränderbare Widerstände (VR1, VR2) für die Verstärker eingestellt oder korrigiert. Das heißt, gemäß der Darstellung in Fig. 4 tritt praktisch hinsichtlich der Temperatur T/Ausgangssignalwert V-Kennlinie eines idealen Verstärkers ein Schaltungsfehler wie ΔT auf. Somit werden dann, wenn die Ausgangssignale der Verstärker bei einer Bezugsspannung T0 Werte wie A oder B haben, diese Werte mittels der veränderbaren Widerstände (Regler) auf einen Wert V0 eingestellt.
Bei einem solchen herkömmlichen Beispiel werden jedoch zwar dann, wenn die Anzahl von Systemen (Meßsystemen) gering ist, die jeweils den Sensor und die Verstärker enthalten (nämlich die Anzahl von einzustellenden Positionen gering ist), die Herstellungskosten und/oder die Einstellungsdauer nicht sehr beeinträchtigt, aber dieses Problem wird allmählich beachtlich, sobald die Anzahl dieser Systeme größer wird.
Es wird auf die DE-A-3 730 110, die US-A-4 563 691 und die GB-A-2 169 855 verwiesen, die alle ein Druckgerät mit einem elektrothermischen Tintenstrahl-Druckkopf beschreiben, das Temperaturfühler, eine Speichereinrichtung zum Speichern der Signale dieser Fühler und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Wärmeenergie gemäß der erfaßten Temperatur enthält.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend angeführten Mängel zu beheben und einen Aufzeichnungskopf und ein Aufzeichnungssystem mit hoher Leistungsfähigkeit zu schaffen, mit denen die Aufzeichnung beständig über eine lange Zeitdauer bei hoher Geschwindigkeit mit hoher Auflösung ausgeführt werden kann.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen Aufzeichnungskopf, in dem elektrothermische Wandlerelemente und Funktionselemente an dem gleichen Substrat angebracht sind, und ein kostengünstiges Aufzeichnungssystem mit Temperatureinstellfunktion mit hoher Leistungsfähigkeit zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Aufzeichnungssystem und eine Temperatureinstelleinrichtung zu schaffen, welche selbst dann, wenn die Anzahl der vorangehend genannten Systeme erhöht ist, die Temperatureinsteilung auf richtige Weise ausführen kann, ohne die Herstellungskosten und/oder die Abmessungen zu erhöhen und ohne die Einstellzeitdauer zu verlängern.
Erfindungsgemäß wird ein Aufzeichnungsgerät mit einem Aufzeichnungskopf geschaffen, der einen Ausstoßauslaß zum Ausstoßen von Tinte, ein nahe an dem Ausstoßauslaß angeordnetes Energieerzeugungselement zum Erzeugen von Energie für das Ausstoßen der Tinte und ein Temperaturfühlerelement zum Erfassen der Temperatur in dem Aufzeichnungskopf enthält, einer Einbauvorrichtung zur Halterung des Aufzeichnungskopfes und einer Steuereinrichtung zum Steuern des Wärmeenergie-Erzeugungszustandes an dem Aufzeichnungskopf gemäß dem Ausgangssignal des Temperaturfühlerelementes, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungskopf ferner eine Halbleiterspeichereinrichtung zum Speichern von Informationen bezüglich Ausgangskennlinien des Temperaturfühlerelementes enthält, das Aufzeichnungsgerät ferner eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Ausgangssignals des Temperaturfühlerelementes entsprechend den in der Halbleiterspeichereinrichtung gespeicherten Informationen aufweist und die Steuereinrichtung den Wärmeenergie-Erzeugungszustand an dem Aufzeichnungskopf entsprechend dem durch die Korrektureinrichtung korrigierten Ausgangssignal steuert.
Ferner werden bei dieser Erfindung zum Erkennen des herkömmlicherweise durch den veränderbaren Widerstand ausgeregelten Fehlers AV die die Eigenschaften der Schaltung darstellenden Daten wie der Wert AV an dem Punkt A und dergleichen in der einen nicht flüchtigen Speicher enthaltenden Speichereinrichtung gespeichert und die Korrektur der gemessenen Werte erfolgt aufgrund des im Speicher gespeicherten Inhalts.
Da mit dieser Gestaltung erfindungsgemäß der Bezugswert im voraus als Ausgangssignal des Meßelementes angesetzt wird und der Ausgabewert des Meßsystems oder das durch Ausführen der vorbestimmten Berechnung mit diesem Ausgabewert erhaltene Ergebnis in der Speichereinrichtung gespeichert wird, wird bei der Steuerung entsprechend dem Umgebungszustand der Fehler in dem verwendeten Meßsystem entsprechend dem in der Speichereinrichtung gespeicherten Inhalt korrigiert. Somit ist es möglich, das Meßergebnis mit hoher Genauigkeit zu erhalten und die richtige Temperatureinstellung vorzunehmen, ohne den Toleranzfehler des Meßelementes und/oder den Ausgangsspannungspegel bezüglich der Versetzungsspannung der Verstärkerschaltungen auszuschalten.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes mit einem Temperaturfühler,
Fig. 2A und 2B sind Schnittansichten für die Beschreibung des Temperaturfühlers,
Fig. 3 ist ein Schaltbild einer herkömmlichen Umgebungszustand-Meßeinrichtung,
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Funktion der Einrichtung nach Fig. 3,
Fig. 5A und 5B sind schematische Darstellungen zum Beschreiben eines Diodensensors,
Fig. 6 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 7 ist eine vergrößerte Ansicht, die Einzelheiten eines Teilbereiches M in Fig. 6 zeigt,
Fig. 8 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Substrates des erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes,
Fig. 9 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Einordnung der Temperaturfühler veranschaulicht,
Fig. 10 ist eine schematische Darstellung zum Erläutern eines Beispiels für ein erfindungsgemäßes Verfahren für das Lesen der Einordnung des Temperaturfühlers,
Fig. 11 ist eine schematische Ansicht eines Schnittes entlang einer Linie A-A' in Fig. 8,
Fig. 12A, 12B und 12C sind schematische Schnittansichten zum Erläutern des Herstellungsprozesses für das Substrat des erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfes,
Fig. 13 ist eine schematische Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungssystems,
Fig. 14, 15 und 16 sind schematische perspektivische Darstellungen zum Erläutern eines Tintenstrahl-Aufzeichnungssystems als vorzugsweises Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 17 ist eine Schnitt-Draufsicht zum Erläutern des Tintenstrahl-Aufzeichnungssystems gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 18 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Tintenstrahl-Aufzeichnungssystems gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Gestaltung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungssystems zeigt, bei dem die Erfindung anwendbar ist,
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungskopfes des Systems nach Fig. 19,
Fig. 21A und 21B sind jeweils eine Draufsicht und eine vergrößerte Teilansicht einer bei dem Aufzeichnungskopf nach Fig. 20 einsetzbaren Heizelementeplatte,
Fig. 21C ist eine graphische Darstellung des Temperaturverhaltens der als Temperaturfühler nach Fig. 21A und 21B verwendbaren Diode,
Fig. 22 ist eine Blockdarstellung, die die Gestaltung eines Steuersystems des Aufzeichnungssystems zeigt,
Fig. 23 ist ein Schaltbild der bei der Gestaltung nach Fig. 22 angewandten Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 24 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Prozedur zum Erfassen von Korrekturdaten mit der Schaltung nach Fig. 23 veranschaulicht,
Fig. 25 ist eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen den Korrekturdaten und der Temperatur zeigt,
Fig. 26 ist ein Ablaufdiagramn, das ein Beispiel für eine Prozedur zur Temperaturmessung und Temperatursteuerung mittels der Schaltung nach Fig. 23 veranschaulicht,
Fig. 27 ist eine graphische Darstellung für das Erläutern der Streuung der Sensoren hinsichtlich der Temperatureigenschaften,
Fig. 28 ist eine erläuternde Darstellung, die einen für das Unterscheiden der Streuung der Sensoren anwendbaren Aufbau zeigt,
Fig. 29 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Prozedur zur Temperaturmessung und Temperatursteuerung unter Berücksichtigung der Streuung der Sensoren veranschaulicht, und
Fig. 30 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Temperatureigenschaften eines als Temperaturfühler verwendbaren Widerstandes.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Erfindung wird nun in Verbindung mit Ausführungsbeispielen hierfür unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann als Ausführungsbeispiele gestaltet sein, mit denen die Aufgaben der Erfindung gelöst werden können.

Ausführungsbeispiel 1

Zuerst wird das Temperaturverhalten einer Diode beschrieben, die als bei der Erfindung anwendbares Temperaturmeßelement wirkt.
Fig. 5A zeigt eine Äquivalenzschaltung für die Diode. Wenn gemäß Fig. 5A ein Strom in der Richtung von A nach B fließt, entsteht in einer Normalrichtung der Diode 71 ein Spannungsabfall VF. Im allgemeinen ändert sich der Spannungsabfall VF in der Normalrichtung entsprechend der Anderung der Temperatur. Daher ist es möglich, durch Nutzung dieser Temperaturänderung die Temperatur zu erfassen.
Ferner ändert sich der Spannungsabfall VF auch entsprechend der Dichte des in der Diode fließenden Stromes. Wenn der Strom auf einem konstanten Wert gehalten wird, ist der an der Diode 71 gemessene Spannungsabfall in der Normalrichtung nur als Funktion der Temperatur bestimmt. Das heißt, der Zusammenhang zwischen dem Spannungsabfall VF und der Temperatur wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt:
VF α KT/q ln (IF/IS) (1)
Hierbei sind K und q Konstanten, die jeweils "Wellenzahl" und "Elektronladung" bezeichnet werden. Ferner sind IS eine aus der Fläche des PN-Übergangs hergeleitete vorgegebene Stromkonstante, IF ein Stromwert in der Normalrichtung und T eine absolute Temperatur.
Demzufolge kann dann, wenn der Wert IF des in der Diode in Normalrichtung fließenden Stroms festgelegt ist, die Spannung VF in der Normalrichtung allein als Funktion der absoluten Temperatur T ausgedrückt werden. Das heißt, es ergibt sich der folgende Zusammenhang:
VF α T
hierbei gilt = K/q ln (IF/IS) (2)
Fig. 5B ist eine graphische Darstellung von Meßergebnissen, die den durch die Gleichung (2) angegebenen Zusammenhang darstellen.
Aus dieser graphischen Darstellung ist ersichtlich, daß die Werte von VF infolge der Streuung streuen, die in der Dioden-Fertigungsstraße entsteht. Gemäß Fig. 5B tritt in einem Aufzeichnungskopf B, der in der gleichen Fertigungsstraße wie ein bestimmter Aufzeichnungskopf A hergestellt ist, bei einer Temperatur von 25ºC eine Streuung ( T) von 30 mV auf. Setzt man diese in die Temperatur um, so tritt ein Meßfehler von 15ºC auf. Wenn diese beiden Aufzeichnungsköpfe unter gleichen Bedingungen betrieben eingesetzt werden, ist es unmöglich, die richtige Temperatur zu erfassen, wodurch sich bei der niedrigeren Temperatur die unzureichende Leistung ergibt, die den schlechten Tintenausstoß verursacht, und/oder bei der höheren Temperatur infolge der unzulänglichen Regelung eine Überhitzung des Aufzeichnungskopfes, die eine Verschlechterung der Bildqualität verursacht. Ferner wird die Lebensdauer der Aufzeichnungsköpfe verkürzt. Da gemäß diesem Beispiel die Informationsträgervorrichtung für das Übertragen der Streuungsinformationen für die Dioden an einem Leitersubstrat angebracht ist, das auf integrierte Weise an einem Halbleitersubstrat festgelegt ist, an dem die Temperaturmeßdiode angeordnet ist, werden seitens eines Hauptkörpers die dem Aufzeichnungskopf eigenen Streuungsinformationen erfaßt, wodurch die genaue Temperaturregelung ermöglicht ist.
Fig. 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungskopfes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Aufzeichnungskopf 10 ist aus einem Substrat 14, das an einer Aluminiumgrundplatte 11 angeordnet ist und an dem ein Temperaturmeßfühler 13 ausgebildet ist, einer Deckplatte 15, die darin eine Flüssigkeitskammer enthält und die an dem Substrat angebracht ist, und einer gedruckten Leiterplatte 12 gebildet, an der die sich von dem Substrat 14 zu einem elektrischen Anschlußteil 16 erstreckenden Leiterbahnen angebracht sind. Ferner ist an der Leiterplatte 12 ein Fühlerrangordnungs-Erfassungsmuster l7 gebildet, das als Informationsträgervorrichtung wirkt. Das Substrat 14 ist mit der gedruckten Leiterplatte 12 elektrisch durch eine (nicht dargestellte) Leiterverbindung oder dergleichen verbunden und ferner ist die Platte elektrisch über den elektrischen Anschlußteil 16 mit einem Hauptteil eines Druckers verbunden, so daß der Kopf 10 durch eine seitens des Hauptteils angeordnete Treiber-Steuerschaltung angesteuert wird.
Fig. 7 zeigt einen Teil des Sensorrangordnungs-Erfassungsmusters 17 nach Fig. 6 in vergrößertem Maßstab. Bei dem dargestellten Beispiel werden vier Anschlußflächen 17-1, 17-2, 17-3 und 17-4 verwendet. Anzubohrende Teilbereiche 18 entsprechen drei Flächen a, b und c, die durch gestrichtelte Kreise umrahmt sind. Wenn der Aufzeichnungskopf an dem Aufzeichnungssystem angebracht wird, wird die Anschlußfläche 17-4 elektrisch mit Masse verbunden. Durch selektives Anbohren an den Teilbereichen a, b und c ergibt sich die Trägervorrichtung für das Übertragen der Rangordnungsinformationen. Ferner ist es durch elektrisches oder optisches Lesen des selektiv geöffneten oder kurzgeschlossenen Musters möglich, den Temperaturfühler hinsichtlich der Rangordnung einzuordnen. Bei dem dargestellten Beispiel wird die Rangordnung in drei Bits, nämlich die Rangordnung in acht Rangstufen vollständig dargelegt.
Fig. 8 ist eine schematische perspektivische Ansicht für die Beschreibung des Substrates 14 nach Fig. 6.
In Fig. 8 sind mit 110 elektrothermische Wandlerelemente bezeichnet, die in einem nachfolgend beschriebenen Prozeß an einem Halbleitersubstrat 140 ausgebildet sind. Mit 103 sind Heizwiderstandsschichten bezeichnet und mit 104 und 104' ist ein Paar von Elektroden bezeichnet.
Mit 120 sind als Ansteuerungsfunktionselemente wirkende Dioden bezeichnet, die mit dem entsprechenden elektrothermischen Wandlerelement über die Elektrode 104 derart in Reihe geschaltet sind, daß der Stromabfluß verhindert ist, wenn ein anderes elektrothermisches Wandlerelement angesteuert wird.
Mit 210 sind als Temperaturmessungs-Funktionselernente (Temperaturfühler) wirkende Dioden bezeichnet, die unter Zwischensetzung der elektrothermischen Wandlerelemente 110 beiderseits des Halbleitersubstrates 140 angeordnet sind.
Diese Dioden werden in dem nachfolgend beschriebenen Prozeß gleichzeitig mit dem Bilden der Ansteuerungsdioden 120 ausgebildet.
Mit 130 sind als Funktionselemente (Erwärmungs-Heizelemente) wirkende Heizelemente zum Erwärmen der Tinte bezeichnet, mit denen die Wärmeregelung durch Steuern des zugeführten Stroms gemäß den Ausgangssignalen aus den Temperturfühlern 210 ausgeführt werden kann. Diese Erwärmungsheizelemente 130 sind gleichfalls an beiden Seiten des Halbleitersubstrates 140 angeordnet.
Mit 160 ist ein Leiterabschnitt für die elektrothermischen Wandlerelemente bezeichnet, der zwischen einer Anordnung der elektrothermischen Wandlerelemente 110 und einer Anordnung der Ansteuerungsdioden 120 angeordnet ist. Mit 170 sind Anschlußflächen für das Herstellen der elektrischen Verbindung mit der externen Einrichtung bezeichnet.
Während hierbei die Fig. 8 einen Teilbereich des Substrates 14 zeigt, hat ein gegenüberliegender Teilbereich des Substrates symmetrische Gestaltung.
Die konkrete Rangordnung ist in Fig. 9 dargestellt. In dem bei diesem Beispiel verwendeten Aufzeichnungskopf gemäß Fig. 8 liegt die Streuung der Werte VF normalerweise in folgendem Bereich:
0,540 < VF < 0,579
Somit tritt eine Streuung von ungefähr 40 mV auf. Falls die Sensoren unveränder benutzt werden, entsteht ein Temperaturmeßfehler von ungefähr 20ºC. Durch Ausregelung der Streuung der Sensordioden nach diesem Verfahren und durch Unterscheidung der Rangordnung der Dioden kann deren Streuung auf 1/8 der ursprünglichen Streuung verringert werden und es ist somit möglich, die Streuung auf einen Bereich von ungefähr 2,2ºC einzuschränken.
Fig. 10 zeigt eine Leseschaltung, die seitens des Hauptteils des Aufzeichnungssystems angeordnet ist, wenn der auf diese Weise eingestufte Kopf eingesetzt wird.
In dieser Schaltung sind vier Leseanschlußflächen 17-1 bis 17-4 vorgesehen, von denen die Anschlußfläche 17-4 geerdet ist. Die drei Anschlußflächen 17-1, 17-2 und 17-3 dienen zum Erfassen der Rangordnung des Fühlers. Bei dem dargestellten Beispiel sind die mit den Anschlußflächen 17-2 und 17-3 verbundenen Rangsordnungsmusterteile weggebohrt, so daß bezüglich der Anschlußflächen 17-2 und 17-3 offene Stromkreise gebildet sind. Der mit der Anschlußfläche 17-1 verbundene Musterteil ist nicht weggebohrt oder weggeschnitten, so daß an dieser Anschlußfläche die Spannung auf der Massespannung gehalten wird.
Durch Vergleich des Kopfes mit dem derart unterbrochenen Muster mit einer entsprechenden Tabelle wie der in Fig. 9 dargestellten kann entschieden werden, daß der Kopf in die Rangstufe 4 eingeordnet ist (nämlich der Sensor bei Raumtemperatur eine Streuung von 0,560 bis 0,565 hat)
Die Aufzeichnungsfaktor-Einstelleinrichtung liest die Rangstufe des Kopfes, wenn die Stromversorgung des Hauptteils des Aufzeichnungssystems eingeschaltet wird, und die gelesene Information mit drei Bit wird an eine Stelle in einem Schreib/Lesespeicher (KAM) eingespeichert. Die in dem Schreib/Lesespeicher gespeicherte Drei-Bit-Information kann durch die Zentraleinheit (CPU) gelesen werden.
Auf diese Weise wird entsprechend der gelesenen Temperaturinformation die Stärke des zuzuführenden Stroms bestimmt und dieser Strom den Erwärmungsheizelementen 130 zugeführt.
Die Fig. 13 ist eine schematische Darstellung eines Aufzeichnungssystems zum Erläutern des vorstehend beschriebenen Steuersystems, wobei mit P eine Druckwalze zum Befördern eines Aufzeichnungsträgers bezeichnet ist, mit CU eine Steuerschaltung bezeichnet ist, die eine Sensorrangstufen- Bewertungsschaltung, eine Aufzeichnungsfaktor-Einstellschaltung, eine Wärmesignal-Generatorschaltung, eine Ansteuerungssignal-Generatorschaltung, eine Schlittenantriebsschaltung und eine Zentraleinheit (CPU) enthält, und mit H ein Kopf bezeichnet ist, der einen Tintenbehälter hat und der lösbar an dem Aufzeichnungssystem angebracht ist.
Hinsichtlich der Wärmeregelung können anstelle des Erwärmungs-Heizelementes 130 die elektrothermischen Wandlerelemente 110 für den Tintenausstoß mit einem Pegel gespeist werden, bei dem die Tinte nicht ausgestoßen wird. Es können natürlich sowohl das Erwärmungs-Heizelement 130 als auch die elektrothermischen Wandlerelemente 110 gemeinsam eingesetzt werden. Die Steuerungen dieser Elemente erfolgen über ein Wärmesignal aus der Wärmesignal-Generatorschaltung aufgrund der durch die Aufzeichnungsfaktor-Einstellschaltung eingestellten Parameter. Wenn sich ferner die Ansteuerungsbedingung für den Tintenausstoß ändert, wird diese Anderung im gleichen Prozeß durch ein Ansteuerungssignal aus der Ansteuerungssignal-Generatorschaltung herbeigeführt.
Obgleich bei dem dargestellten Beispiel die Drei-Bit-Rangeinordnung in acht Rangstufen erläutert wurde, ist die Ranganordnung nicht auf diese drei Bits für acht Rangstufen beschränkt, sondern kann entsprechend dem Ausmaß der Streuung eine solche mit vier Bit für sechzehn Rangstufen, mit fünf bit für zweiundreißig Rangstufen, mit zwei Bit für vier Rangstufen oder dergleichen sein.
Wie es aus dem vorstehenden ersichtlich ist, ist gemäß diesem Beispiel die feine und genaue Steuerung entsprechend der Streuung ermöglicht, da die Streuung des Spannungsabfalls VF in der Normalrichtung der Temperatursensoren, die die integriert an dem Kopf ausgebildeten Dioden enthalten, durch die Ranganordung der Sensoren bewertet werden kann. Da ferner lediglich die Musterteile an der gedruckten Leiterplatte unterbrochen werden, kann die Einstellung leicht vorgenommen werden und die Bildqualität verbessert werden.
Als nächstes wird das Substrat für den Aufzeichnungskopf erläutert.
Fig. 11 ist eine schematische Schnittansicht des Substrates 14 entlang der Linie A-A' in Fig. 8.
Mit 200 ist eine P-Halbleiterplatte aus einem Einkristall- Siliziummaterial bezeichnet, mit 201 ist eine eingebettete N-Halbleiter-Schicht bezeichnet, mit 202 und 202' sind P- Halbleiter-Trennzonen bezeichnet, mit 203 ist eine N-Halbleiter-Epitaxialzüchtungszone bezeichnet, mit 204 ist eine P-Halbleiter-Basiszone bezeichnet und mit 205 ist eine N- Halbleiter-Emitterzone bezeichnet. Die Kollektorzone ist durch die N-Halbleiter-Zonen 203', 201 und 206 gebildet. Gemeinsame Basis-Kollektor-Elektroden 301 aus Aluminium und Elektroden 302 sind elektrisch über ohmsche Kontaktzonen 207, 208 und 209 aus einem Material mit einer hohen Fremdstoffdichte angeschlossen.
In dem Aufzeichnungskopfsubstrat mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann durch Formen der geringfügig als Diffusionsschicht wirkenden Emitterzone 205 die seitliche Ausdehnung der Diffusionsschicht unterdrückt werden, wodurch es möglich ist, die hohe Integration ohne Verschlechterung der Druckbeständigkeit zu erzielen und die Diffusionsfähigkeit zwischen der Emitterzone 205 und der Basiszone 204 zu verringern. Zum Verwenden dieses Substrates als Aufzeichnungskopf kommt der Prozeß zum Bilden der elektrothermischen Wandlerelemente an dem Substrat hinzu. Dieser Prozeß umfaßt einen Schritt zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen den elektrothermischen Wandlerelementen und den Funktionselementen.
Es ist nunmehr ein NPN-Transistor gebildet und die Zonen 206 und 208 umschließen vollständig die Emitterzone 205 und die Basiszone 204. Ferner ist durch die diese Zonen umschließenden Elemente-Trennzonen und die Trennzonen 202 und 202' jede Zelle elektrisch isoliert.
Auf diese Weise ist durch das Verwenden des NPN-Transistors mit dem Kurzschluß zwischen Basis und Kollektor als Diode die Temperatureigenschaft derselben verbessert.
An dem Aufzeichnungskopf 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird auf einem durch Wärmeoxidation gebildeten SiO&sub2;- Film 101 an dem Substrat mit den vorstehend beschriebenen Ansteuerungsteilen nach einem PCVD-Verfahren oder einem Sprühverfahren eine Wärmespeicherschicht 102 aus einem SiO&sub2;-Film ausgebildet und auf dieser werden die elektrothermischen Wandlerelemente ausgebildet, die eine nach dem Sprühverfahren erhaltene HfB&sub2;-Heizwiderstandsschicht 103 und nach dem Sprühverfahren erhaltene Aluminiumelektroden 104 und 104T enthalten. Ferner werden auf den Heizabschnitten 114 der elektrothermischen Wandlerelemente ein nach dem Sprühverfahren erhaltener SiO&sub2;-Schutzfilm 105 und ein Ta-Schutzfilm 106 zum Verhindern von Kavitation ausgebildet.
Der die Wärmespeicherschicht 102 bildende SiO&sub2;-Film ist nunmehr einstückig mit Isolierfilmen zwischen den Leiterverbindung 301, 302 und 303 ausgebildet.
Da mit der Anordnung gemäß Fig. 6 und 7, die durch den Transistor mit dem Kurzschluß zwischen Basis und Kollektor erzielt wird, deren Aufbaueigenschaften hervorragend sind und der parasitäre Effekt verhältnismäßig gering ist, kann die Streuung zwischen Elementen weiter verringert werden. Ferner ist es durch Erden der Isolationselektroden 302 möglich, das Einfließen von elektrischer Ladung in die benachbarte Zelle zu verhindern, wodurch eine fehlerhafte Funktion der anderen Elemente verhindert wird.
Der Aufzeichnungskopf wird dadurch fertiggestellt, daß an dem auf die vorstehend beschriebene Weise bearbeiteten Substrat mit den elektrothermischen Wandlerelementen und den Funktionselementen die Deckplatte aus Glas oder Harzmaterial angebracht wird, die den Tintenausstoßteil mit der Tintenausstoßöffnung für das Ausstoßen von beispielsweise Tinte bildet.
Als nächstes wird ein Herstellungsprozeß für das Substrat gemäß diesem Ausführungsbeispiel erläutert.
(1) Auf einer Oberfläche eines Siliziumsubstrates mit einer Fremdstoffdichte von ungefähr 10¹² bis 10¹&sup6; cm&supmin;³ wird ein Siliziumdioxid-Film in einer Dicke von ungefähr 500 bis 2000 nm gebildet.
(2) Derjenige Teilbereich des Siliziumoxidfilmes, an dem die Kollektoreinbettungszone 201 für die jeweilige Zelle gebildet wird, wird durch Photolithographie-Behandlung entfernt.
(3) Nach dem Erzeugen eines dünnen Siliziumoxidfilms wird durch Ionenimplantation von N-Fremdstoffen wie P, As oder dergleichen in den Film durch Wärmediffusion um 10 bis 20 um die N-Kollektoreinbettungszone 201 mit einer Fremdstoffdichte von 10¹&sup9; cm&supmin;³ oder mehr gebildet. In diesem Fall wurde ein Schichtwiderstand mit einem niedrigen Wert von 30 Ω/ oder weniger gewählt.
(4) Dann wurden diejenigen Teile des Oxidationsfilms entfernt, an denen die P-Isolierzonen 202 gebildet werden sollten, und nach dem Bilden eines dünnen Oxidfilms mit einer Dicke von ungefähr 10 bis 300 nm wurden durch Ionenimplantation von P-Fremdstoffen wie B in dem Film durch Wärmediffusion die P-Isolierzonen 202 mit einer Fremdstoffdichte von 10¹&sup7; bis 10¹&sup9; cm&supmin;³ gebildet.
(5) Nachdem die Oxidfilme von der ganzen Fläche entfernt wurden, wird durch Epitaxialzüchtung um ungefähr 5 bis 20 um die N-Epitaxialzone 203 mit einer Fremdstoffdichte von ungefähr 10¹² bis 10¹&sup6; cm&supmin;³ gebildet (siehe Fig. 12A).
(6) Als nächstes wird auf der Oberfläche der N-Epitaxialzone ein Siliziumoxidfilm in einer Dicke von ungefähr 10 bis 30 nm gebildet, ein Resist aufgebracht, die Musterformung ausgeführt und Ionen von P-Fremdstoffen nur in einem Bereich implantiert, an dem die Basiszone 204 mit geringer Dichte gebildet werden soll. Nach dem Entfernen des Resist wird die P-Basiszone 204 geringer Dichte mit einer Fremdstoffdichte von 5 x 10¹&sup4; bis 5 x 10¹&sup7; cm&supmin;³ mit 5 bis 10 um gebildet.
(7) Nachdem der Oxidfilm von der ganzen Oberfläche entfernt und ein neuer Siliziumoxidfilm in einer Dicke von 100 bis 1000 nm gebildet ist, werden diejenigen Teilbereiche des Filmes entfernt, an denen die P-Isolierzonen 202' ausgebildet werden sollen, und es wird unter Anwendung des CVD-Verfahrens auf die ganze Oberfläche ein BSG-Film aufgeschichtet und im weiteren werden durch Wärmediffusion die P-Isolierzonen 202' mit einer Fremdstoffdichte von 10¹&sup8; bis 10²&sup0; cm&supmin;³ auf ungefähr 10 um gebildet, um die P-Isolierzonen 202 zu erreichen. Die Isolierzonen 202' können durch die Wärmediffusion aus BBr&sub3; hergestellt werden.
(8) Nach dem Entfernen des BSG-Films wird ein Siliziumoxidfilm in einer Dicke von ungefähr 100 bis 1000 nm gebildet und dann werden nach dem Entfernen des Teilbereichs des Films, an dem die Kollektorzone 206 gebildet werden soll, durch Formen von PSG P-Ionen implantiert und durch Wärmediffusion wird die N-Kollektorzone 206 bis zum Erreichen der Kollektoreinbettungszone 201 gebildet. In diesem Fall wurde der Schichtwiderstand auf einem niedrigen Wert von 10 3 oder weniger gewählt und die Fremdstoffdichte wurde auf einen Wert von 10¹&sup8; bis 10²&sup0; cm&supmin;³ gewählt (siehe Fig. 12B)
(9) Darauffolgend wird nach dem Entfernen des Oxidfilms von allen Zellenbereichen ein Siliziumoxidfilm in einer Dicke von 10 bis 30 nm gebildet, die Resist-Musterformung ausgeführt und die Ionenimplantation mit P-Fremdstoffen nur in die Bereiche vorgenommen, in denen die Basiszone 209 hoher Dichte und die Isolierzone 207 hoher Dichte ausgebildet werden sollen. Nach dem Entfernen des Resist werden die Teilbereiche des Oxidfilms entfernt, an denen die N-Emitterzone 205 und die N-Kollektorzone 208 hoher Dichte ausgebildet werden sollen, und dann wird auf der ganzen Oberfläche ein PSB-Film gebildet. Nach dem Implantieren von N&spplus;-Ionen werden gleichzeitig durch Diffusion die P-Basiszone 209 hoher Dichte, die P-Isolierzone 207 hoher Dichte, die NEmitterzone 205 und die N-Kollektorzone 208 hoher Dichte gebildet. Dabei wird die Dicke einer jeden Zone auf einen Wert von 1,0 um oder weniger gewählt und die Fremdstoffdichte wird auf einen Wert von 10¹&sup9; bis 10²&sup0; cm&supmin;³ gewählt (siehe Fig. 12C).
(10) Im weiteren wird nach dem teilweisen Entfernen des Siliziumoxidfilms von den Bereichen für die Verbindung zu den Elektroden auf die ganze Oberfläche Aluminium aufgeschichtet und das Aluminium außer von dem Bereich für die elektrische Verbindung entfernt. Dann wird auf der ganzen Oberfläche durch das Sprühverfahren mit ungefähr 0,4 bis 1,0 um der SiO&sub2;-Film 102 gebildet, der die Wärmespeicherschicht und die Isolierschicht zwischen den Schichten bildet. Der SiO&sub2;-Film kann nach dem CVD-Verfahren erzeugt werden.
Dann wird zum Bilden der Heizwiderstandsschicht 103 HfB&sub2;- Material in einer Dicke von ungefähr 100 nm aufgeschichtet. Auf diese Schicht 103 wird eine Aluminiumschicht aufgebracht und zum gleichzeitigen Bilden des Elektrodenpaares 104 und 104' der elektrothermischen Wandlerelemente, der (nicht dargestellten) Anodenelektrodenleiter und der (nicht dargestellten) Katodenleiter der Dioden und der elektrischen Verbindungen hierfür zu einem Muster geformt. Danach wird die als Schutzschicht für die elektrothermischen Wandlerelemente und die Isolierschichten zwischen den Aluminiumleiterschichten wirkende SiO&sub2;-Schicht 105 durch das Sprühverfahren aufgebracht und an den Heizabschnitten der elektrothermischen Wandlerelemente in einer Dicke von ungefähr 200 nm Te-Material zum Bilden der Anti-Kavitation- Schutzschicht 106 abgelagert. Auf diese Weise wird das in Fig. 6 dargestellte Substrat erhalten.
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf Fig. 14 bis 18 jeweils eine Tintenstrahleinheit IJU, ein Tintenstrahlkopf IJH, ein Tintenbehälter IT, eine Tintenstrahlkassette IJC, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem-Hauptteil IJRA und ein Schlitten HC sowie der Zusammenhang zwischen diesen vollständig beschrieben, an denen die Erfindung vorzugsweise angewandt wird.
Wie aus Fig. 15 ersichtlich ist, die eine perspektivische Ansicht der Tintenstrahlkassette ist, hat bei diesem Ausführungsbeispiel die Tintenstrahlkassette IJC eine große Tintenaufnahmekapazität und eine Gestaltung derart, daß das vordere Ende der Tintenstrahleinheit IJU etwas über die Vorderfläche des Tintenbehälters IT heraussteht. Die Tintenstrahlkassette IJC kann durch eine (nachfolgend beschriebene) Positioniervorrichtung und elektrische Kontakte des Schlittens HC (Fig. 17) festgehalten werden, der an dem Tintenstrahlaufzeichnungssystem IJRA angebracht ist, und ist eine Einweg- bzw. Wegwerfausführung, die lösbar an dem Schlitten HC angebracht werden kann.
Da bei dem in Fig. 14 bis 18 dargestellten Ausführungsbeispiel der Aufbau verschiedenerlei Erfindungen enthält, die vor dem Fertigstellen der vorliegenden Erfindung geschaffen wurden, wird der ganze Aufbau vollständig erläutert, während dieser Aufbau kurz beschrieben wird.

i) Gestaltung der Tintenstrahleinheit IJU

Die Tintenstrahleinheit IJU ist eine Bläschen-Strahleinheit, die das Aufzeichnen durch Nutzung der elektrothermischen Wandlerelemente für das Erzeugen von Wärmeenergie ausführt, die zum Herbeiführen des Filmsiedens in der Tinte entsprechend einem elektrischen Signal geeignet sind.
In Fig. 14 ist mit 14 eine Heizelementeplatte bezeichnet, an der nach dem Filmformungsverfahren eine Vielzahl von Reihen von elektrothermischen Wandlerelementen (Ausstoß- Heizelementen) auf einem Si-Substrat und elektrische Aluminium-Leiterverbindungen für das Zuführen des Stroms zu den Elementen ausgebildet sind. Mit 12 ist ein der Heizelementeplatte 14 entsprechendes Leiterverbindungssubstrat bezeichnet, das Leiterverbindungen entsprechend denjenigen der Heizelementeplatte 14 (die miteinander durch Drahtverbindungen verbunden sind) und Anschlußflächen 12-1 enthält, die an den Enden der Leiter für die Aufnahme der elektrischen Signale aus dem Aufzeichnungssystem angeordnet sind.
Mit 1300 ist eine Deckplatte mit Ausnehmungen bezeichnet, die Trennwände für das Abteilen einer Vielzahl von unabhängigen Tintenkanälen und einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer hat, wobei die Deckplatte integriert eine Tintenaufnahmeöffnung 1500 für das Aufnehmen der aus dem Tintenbehälter zugeführten Tinte und für das Einleiten der Tinte in die gemeinsame Flüssigkeitskammer sowie eine Düsenöffnungsplatte 400 mit einer Vielzahl von Tintenausstoßöffnungen enthält. Das Material für die Deckplatte ist vorzugsweise Polysulfon, aber es kann ein anderes Gießharzmaterial verwendet werden.
Mit 11 ist ein Träger (beispielsweise aus Metall) zum Flachhalten der Rückfläche des Leitersubstrates 12 bezeichnet, wobei der Träger 11 eine Bodenplatte der Tintentstrahleinheit bildet. Mit 500 ist eine M-förmige Blattfeder bezeichnet, die die gemeinsame Flüssigkeitskanner an ihrem mittleren Teilbereich andrückt und einen Teil der Flüssigkeitskanäle mit Linienberührung durch einen vorderen abgebogenen Abschnitt 501 andrückt, der an der Feder ausgebildet ist. Die Heizelementeplatte 14 und die Deckplatte 1300 sind miteinander dadurch verbunden, daß ein sich durch eine Öffnung 3121 des Trägers 11 hindurch erstreckender Fuß der Blattfeder 500 mit der Rückfläche des Trägers 11 in Eingriff ist, und die Heizelementeplatte 14 ist durch die Vorspannungskraft der Blattfeder 500 und den vorderen gebogenen Abschnitt 501 derselben fest mit der Deckplatte 1300 verbunden. Der Träger 11 hat Paßöffnungen 312, 1900 und 2000, in die zwei Paßvorsprünge 1012 und Positionier- und Wärmeschmelzungs-Haltevorsprünge 1800 und 1801 greifen, welche an dem Tintenbehälter IT ausgebildet sind, und ist ferner an seiner Rückfläche mit Paßvorsprüngen 2500 und 2600 für den Schlitten HC des Tintenstrahl-Aufzeichnungssystems IJRA versehen. Außerdem hat der Träger 11 eine Öffnung 320, durch die hindurch eine (nachfolgend beschriebene) Tintenzuführröhre 2200 für die Tintenzufuhr aus dem Tintenbehälter geführt ist. Das Leitersubstrat 12 ist an dem Träger 11 mittels eines Klebstoffes angebracht.
Dabei sind jeweils nahe an den Paßvorsprüngen 2500 und 2600 in dem Träger 11 Ausnehmungen 2400 ausgebildet und derart gelegt, daß bei dem Zusammenbau der Tintenstrahlkassette IJC (siehe Fig. 15) die Ausnehmungen an den vorstehenden Punkten einer durch eine Vielzahl von parallelen Nuten 3000 und 3001 an drei Seiten des Kopfes gebildeten Kopfvorderfläche liegen, damit verhindert wird, daß Fremdstoffe wie Staub, Tinte oder dergleichen die Paßvorsprünge 2500 und 2600 erreichen.
Wie aus Fig. 17 zu ersehen ist, bildet ein Deckelelement 800, das die parallelen Nuten 3000 hat, eine Außenwand der Tintenstrahlkassette IJC und begrenzt einen Raum für die Aufnahme der Tintenstrahleinheit IJU. Ferner hat ein Tintenzuführelement 600 mit den parallelen Nuten 3001 eine Tintenzuführleitung 1600, die mit der Tintenzuführröhre 2200 in Verbindung steht und die seitens der Tintenzuführröhre 2200 in Form eines Auslegers befestigt ist. Zum Sicherstellen der Kapillarerscheinung zwischen der Befestigungsseite der Tintenzuführleitung und der Tintenzuführröhre 2200 ist ein Dichtungsstift 602 eingefügt. Mit 601 ist eine Dichtung für das Abdichten der Verbindung zwischen dem Tintenbehälter IT und der Tintenzuführröhre 2200 bezeichnet und mit 700 ist ein Filter bezeichnet, der an einem Ende der Tintenzuführröhre nahe an dem Tintenbehälter angebracht ist.
Da das Tintenzuführelement 600 bei dem Gießvorgang geformt wird, kann es unter geringen Kosten und mit hoher Genauigkeit hergestellt werden, und die ausragende Tintenzuführleitung 1600 des Tintenzuführelements kann selbst dann, wenn die Tintenstrahleinheiten in Massenproduktion hergestellt werden, auf stabile Weise gegen die Tintenaufnahmeöffnung 1500 gepreßt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die vollkommene Verbindung zwangsweise allein dadurch erzielt werden, daß irgendein dichtendes Klebemittel auf den Druckberührungsbereich zwischen der Öffnung 1500 und der Leitung 1600 von der Seite des Tintenzuführelementes her aufgebracht wird.
Das Tintenzuführelement 600 ist dabei an dem Träger 11 dadurch fest angebracht, daß an der Rückfläche des Tintenzuführelementes 600 ausgebildete (nicht dargestellte) Stifte durch in dem Träger 11 ausgebildete Löcher 1901 und 1902 ragen und dann die an der Rückfläche des Trägers 11 vorstehenden Enden der Stifte durch Wärme geschmolzen werden. Da diese warmgeschmolzenen und etwas vorstehenden Teile an der Rückseite des Trägers 11 in (nicht dargestellten) Ausnehmungen aufgenommen werden können, die an einer Fläche des Tintenbehälters IT gebildet sind, an der die Tintenstrahleinheit IJU anzubringen ist, kann die Tintenstrahleinheit IJU auf genaue Weise in die richtige Lage gebracht werden.

(ii) Aufbau des Tintenbehälters IT

Der Tintenbehälter weist einen Kassettenkörper 1000, ein Tintenabsorptionsteil 900 und ein Deckelteil 1100 für das dichte Abschließen des Kassettenkörpers 1000 nach dem Einsetzen des Tintenabsorptionsteils 900 in den Kassettenkörper von einer Seite her auf, die der Seite gegenüberliegt, an der die Einheit IJU angebracht ist.
Das Tintenabsorptionsteil 900 ist in dem Kassettenkörper 1000 zum Halten der Tinte in diesem angeordnet. Mit 1200 ist eine Zuführöffnung für das Zuführen von Tinte zu der Einheit ICU bezeichnet, welche die vorstehend genannten Elemente 100 bis 600 aufweist. Diese Öffnung 1200 dient auch als Einfüllöffnung für das Tränken des Tintenabsorptionsteils 900 durch Einfüllen der Tinte über diese Öffnung vor dem Anbauen der Tintenstrahleinheit IJU an einen Teil 1010 des Kassettenkörpers 1000.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Teilbereich, über den die Tinte zugeführt werden kann, eine Atmosphärenbelüftungsöffnung 1401 und diese Zuführöffnung 1200. Zum Verbessern der Tintenzufuhr aus dem Tintenabsorptionsteil steht mit der Atmosphärenbelüftungsöffnung 1401 ein Luftraum oder Luftbereich in dem Behälter in Verbindung, der durch Rippen 2300 des Kassettenkörpers 1000 und Teilrippen 2301 und 2302 des Deckelteils 1100 begrenzt ist und der in einem von der Zuführöffnung 1200 abliegenden Eckbereich gebildet ist. Auf diese Weise kann über die Zuführöffnung 1200 die Tinte verhältnismäßig gut und gleichförmig zu den Tintenabsorptionsteil zugeführt werden. Dies ist im praktischen Einsatz sehr wirkungsvoll. Die Rippen 2300 bestehen aus vier Rippen, die an der Oberfläche des Kassettenkörpers 1000 an dessen rückwärtigem Abschnitt angeordnet sind und sich parallel zu einer Schlittenbewegungsrichtung erstrecken, so daß eine enge Berührung des Tintenabsorptionsteils mit der Rückfläche verhindert ist. Auf ähnliche Weise sind die Teilrippen 2301 und 2302 an der Innenfläche des Deckelteils 1100 an Verlängerungslinien der Rippen 2300 ausgebildet, aber anders als die Rippen 2300 sind die Teilrippen in mehrere Teile unterteilt, um den Luftraum stärker als die Rippen 2300 zu vergrößern. Die Teilrippen 2301 und 2302 sind dabei auf eine Fläche verteilt, die kleiner als die Hälfte der ganzen Oberfläche des Deckelteils 1100 ist.
Mit diesen Rippen ist es möglich, in einem beständigeren Zustand die Tinte durch die Kapillarwirkung zu der Zuführöffnung 1200 hin an dem von der Zuführöffnung 1200 abliegenden Eckbereich in das Tintenabsorptionsteil zu leiten.
Mit 1401 ist die vorstehend genannte Atmosphärenbelüftungsöffnung bezeichnet, die für das Verbinden des Inneren der Kassette mit der Außenluft in dem Deckelteil ausgebildet ist, und mit 1400 ist ein Flüssigkeitsabsperrelement bezeichnet, das in der atmosphären Belüftungsöffnung 1401 angeordnet ist, um das Austreten der Tinte über die Öffnung 1401 zu verhindern.
Der Tintenaufnahmeraum in dem Tintenbehälter IT hat Parallelepipedform und die längeren Seitenflächen desselben entsprechen der Seitenwand des Behälters. Daher ist die vorstehend beschriebene Rippenanordnung besonders wirkungsvoll. Falls jedoch die längeren Seitenflächen zu der Schlittenbewegungsrichtung parallel sind oder der Tintenaufnahmeraum Würfelform hat, kann die Tintenzufuhr aus dem Tintenabsorptionsteil 900 dadurch stabilisiert werden, daß die Rippen auf der ganzen Fläche des Deckelteils 1100 angeordnet werden.
Ferner ist die Gestaltung der Anbringungsfläche zwischen Tintenbehälter IT und Tintenstrahleinheit IJU in Fig. 16 dargestellt.
Wenn mit L&sub1; eine gerade Linie bezeichnet ist, die durch die Mitten der Ausstoßöffnungen der Düsenöffnungsplatte 400 verläuft und sich parallel zu einer Einbaubezugsfläche erstreckt, die an der unteren Fläche des Behälters IT oder an der oberen Fläche des Schlittens vorgesehen ist, sind auf dieser geraden Linie L&sub1; die beiden Paßvorsprünge 1012 angeordnet, die mit den in dem Träger 11 ausgebildeten Paßöffnungen 312 in Eingriff kommen. Die Höhe eines jeden Paßvorsprungs 1012 ist etwas geringer als die Dicke des Trägers 11, wobei diese Vorsprünge zur Lageausrichtung des Trägers 11 benutzt werden. Gemäß Fig. 16 ist auf der geraden Linie L&sub1; auch eine Klinke 2100 angeordnet, die mit einer Eingriffsfläche 4002 eines gebogenen Abschnittes eines Schlittenpositionierhakeris 4001 derart in Eingriff kommt, daß die Kraft für die Lageeinstellung an dem Schlitten an einem Flächenbereich wirkt, der zu der vorstehend genannte Bezugsfläche parallel ist, die die gerade Linie L&sub1; enthält (Fig. 17). Diese Beziehung ist wirkungsvoll, da die Lageeinstellgenauigkeit allein für den Tintenbehälter gleich der Lageeinstellgenauigkeit für die Ausstoßöffnungen des Kopfes ist. (Die Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 17 beschrieben).
Ferner sind Vorsprünge 1800 und 1801 des Tintenbehälters, die den Öffnungen 1900 und 2000 des Trägers 11 entsprechen (über die der Tintenbehälter an dem Träger befestigt wird), länger als die vorangehend genannte Vorsprünge 1012, so daß die aus dem Träger 11 herausstehenden Teile der Vorsprünge durch Wärme für das Festlegen an der Oberfläche des Trägers geschmolzen werden können. Wenn mit L&sub3; eine gerade Linie bezeichnet ist, die rechtwinklig zu der geraden Linie L&sub1; durch den Vorsprung 1800 hindurch verläuft, und mit L&sub2; eine gerade Linie bezeichnet ist, die rechtwinklig zu der Linie L&sub1; durch den Vorsprung 1801 hindurch verläuft, ist der Verbindungszustand zwischen der Zuführöffnung 1200 und der Tintenzuführröhre 2200 stabilisiert, da die Mitte der Zuführöffnung 1200 im wesentlichen auf der geraden Linie L&sub3; liegt, und es kann die auf diesen Verbindungszustand einwirkende Belastung verringert werden, wenn das System fallengelassen wird oder irgendeiner Stoßbelastung ausgesetzt ist. Da hierbei die gerade Linie L&sub2; nicht mit der geraden Linie L&sub3; ausgefluchtet ist und die Vorsprünge 1800 und 1801 um den Vorsprung 1012 des Tintenstrahlkopfes IJH herum liegen, ist die Lageausrichtung des Kopfes IJH an dem Tintenbehälter IT weiter sichergestellt und verstärkt.
Eine mit L4 bezeichnete Kurve gibt die Lage einer Außenwand des Tintenzuführelementes 600 bei dem Einbau an. Da die Vorsprünge 1800 und 1801 entlang der Kurve L&sub4; liegen, ergibt sich durch diese Vorsprünge unabhängig von dem Gewicht des vorderen Endteiles des Kopfes IJH die ausreichende Festigkeit und Lagegenauigkeit. Mit 2700 ist eine vordere Nase des Tintenbehälters IT bezeichnet, die zum Einführen in eine Öffnung ausgebildet ist, welche in einer Frontplatte 4000 des Schlittens gebildet ist. Mit 2101 ist eine Koppelnase für den Eingriff mit einem weiteren Koppelteil des Schlittens HC bezeichnet.
Da der Tintenbehälter IT nach dem Anbringen der Tintenstrahleinheit IJU an dem Tintenbehälter mit einem Deckel oder einer Kappe 800 abgedeckt wird, wird die Tintenstrahleinheit IJU mit Ausnahme ihrer unteren Öffnung eingeschlossen. Da jedoch an der Tintenstrahlkassette IJC bei deren Anbringen an dem Schlitten mit der unteren Öffnung derselben eng an dem Schlitten HC anliegt, wird die Tintenstrahlkassette im wesentlichen an allen ihren Seiten abgeschlossen. Daher ist die Wärme, die von dem in diesem abgeschlossenen Raum angeordneten Tintenstrahlkopf IJH erzeugt wird, zum Einhalten einer bestimmten Temperatur in diesem Raum nutzbar. Wenn jedoch das Aufzeichnungssystem über eine lange Zeit andauernd betrieben wird, steigt die Temperatur in diesem Raum an.
Um dies zu vermeiden, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zum Unterstützen der natürlichen Wärmeverteilung in der oberen Fläche der Kassette IJC ein Schlitz 1700 mit einer Breite ausgebildet, die geringer als diejenige des vorstehend genannten Raumes ist, so daß der Anstieg der Temperatur in dem Raum verhindert ist und die Gleichförmigkeit der Temperaturverteilung in der ganzen Tintenstrahleinheit I-U unabhängig von einer Anderung der Umgebungsbedingungen beibehalten wird.
Wenn die Tintenstrahlkassette IJC zusammengebaut ist, wird die Tinte dem Vorratsbehälter 600 über die Zuführöffnung 1200, eine in dem Träger 11 ausgebildete Öffnung 320 und eine Einführungsöffnung zugeführt, die an der Rückfläche des Vorratsbehälters 600 an dessen mittiger Stelle ausgebildet ist. Nach dem Einfließen in den Vorratsbehälter fließt die Tinte dann über eine in dem Behälter ausgebildete Auslaßöffnung, eine geeignete Zuführröhre und eine Tinteneinführöffnung 1500 der Deckplatte 1300 in die gemeinsame Flüssigkeitskammer. An Übergangsabschnitten in diesem Tintenströmungskanal werden irgendwelche Dichtungen beispielsweise aus Silikonkautschuk, Butylkautschuk oder dergleichen angebracht, um die Dichtheit des Tintenströmungskanals sicherzustellen und frei von Leckverlusten zu halten.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Deckplatte 1300 aus einem (durch die Tinte nicht geschädigten) Harzmaterial mit guter Tintenwiderstandsfähigkeit wie Polysulfon, Polyethersulfon, Polyphenylenoxid, Polypropylen oder dergleichen hergestellt und einstückig mit der Düsenöffnungsplatte 400 gleichzeitig mit dieser geformt.
Da gemäß den vorstehenden Ausführungen das Tintenzuführelement 600, die Deckplatte 1300 mit der Düsenöffnungsplatte 400 und der Tintenbehälterkörper 1000 jeweils als einstückige Teile geformt sind, ist die Zusammenbaugenauigkeit erhöht und auch die Qualität des Produktes selbst dann verbessert, wenn es in Massenproduktion hergestellt wird. Da ferner im Vergleich zu dem herkömmlichen Herstellunngsprozeß die Anzahl von Teilen verringert ist, ist es möglich, zwangsläufig und leicht die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.

(iii) Anbringen der Tintenstrahlkassette IJC an dem Schlitten HC

In Fig. 17 ist mit 5000 eine Druckwalze für das Führen eines Aufzeichnungsträgers von unten nach oben bezeichnet.
Der Schlitten HC ist längs der Druckwalze 5000 verschiebbar. An der der Druckwalze gegenüberliegenden Vorderseite des Schlittens sind die Frontplatte 4000 (mit einer Dicke von 2 mm) vor der Tintenstrahlkassette IJC, eine Trägerplatte 4003 für den elektrischen Anschlußteil zum Festhalten eines flexiblen Blattes 5004, das mit Ahschlußflächen 2011 entsprechend den Anschlußflächen 12-1 des Leitersubstrats 12 der Kassette IJC versehen ist, und eines Gummikissens 4006 zum Aufbringen einer Federkraft zum Andrücken des flexiblen Blattes von dessen Rückseite her in Übereinstimmung mit den Anschlußflächen 2011 sowie ein Lageeinstellhaken 4001 zum Festlegen der Tintenstrahlkassette IJC in einer Aufzeichnungslage angeordnet.
Die Frontplatte 4000 hat eine vorstehende Lageneinstellungsfläche 4010 entsprechend den vorangehend genannten Lageeinstellungsvorsprüngen 2500 und 2600 des Trägers 11 der Kassette und wird nach deren Anbringen an dem Schlitten einer zu der vorspringenden Fläche 4010 gerichteten vertikalen Kraft ausgesetzt. Daher ist an der der Druckwalze zugewandten Frontplatte in Richtung der vertikalen Kraft eine Vielzahl von (nicht dargestellten) Verstärkungsrippen vorgesehen. Diese Rippen bilden auch einen vorspringenden Kopfschutzabschnitt, der zu der Druckwalze hin von einer Lage L&sub5; der Vorderfläche weg geringfügig (um ungefähr 0,1 mm) heraussteht, wenn die Kassette angebracht ist.
Die Trägerplatte 4003 für den elektrischen Anschlußteil hat eine Vielzahl von Verstärkungsrippen 4004 in einer zu den vorangehend genannten Rippen senkrechten Richtung und das Ausmaß des Herausstehens dieser Rippen 4004 ist von der Druckwalze weg zu dem Haken 4001 hin allmählich verkleinert. Daher ist die Kassette, wenn sie angebracht ist, gemäß der Darstellung in Fig. 17 schräg gestellt. Ferner hat die Trägerplatte 4003 eine der Druckwalze zugewandte Paßfläche 4008 und eine dem Haken zugewandte Paßfläche 4007 zum Stabilisieren des elektrischen Kontaktzustandes. Zwischen diesen Flächen ist ein Anschlußkontaktbereich ausgebildet und die Trägerplatte begrenzt das Ausmaß der Verformung des entsprechend den Anschlußflächen 2011 mit Wülsten versehenen Gummiblattes 4006. Wenn die Kassette in einer Lage für die Aufzeichnung angebracht ist, stoßen diese Paß flächen gegen die Oberfläche des Leitersubstrates 12. Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Anschlußflächen 12-1 des Leitersubstrates 12 in bezug auf die vorangehend genannte Linie L1 symmetrisch angeordnet sind, sind die Ausmaße der Verformung der Wülste des Gummiblattes 4006 vergleichmäßigt, um den Kontaktdruck zwischen den Anschlußflächen 2011 und 12-1 besser zu stabilisieren. Bei den dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Anschlußflächen 12- 1 in zwei oberen und unteren Reihen und in zwei Zeilen angeordnet. Während in Fig. 14 die Anschlußflächen 12-1 zum ausführlichen Darstellen der übrigen Gestaltung nur schematisch dargestellt sind, wäre anzumerken, daß diese Anschlußflächen 12-1 die vorangehend genannten Rangordnungs- Anschlußflächen 17 haben und die Anschlußflächen 2011 eine entsprechende Gestaltung für das Lesen der Rangordnungs-Anschlußflächen haben.
Der Haken 4001 hat einen Schlitz, in den eine feststehende Achse 4009 greift. Durch Nutzung des toten Spieles des Schlitzes kann nach dem Schwenken des Hakens entgegen dem Uhrzeigersinn aus einer in Fig. 17 dargestellten Stellung heraus durch das Verschieben des Hakens nach links entlang der Druckwalze 5000 die Tintenstrahlkassette IJC in bezug auf den Schlitten HC in die richtige Lage gebracht werden. Der Haken 4001 kann zwar auf irgendeine beliebige Weise verschoben werden, jedoch wird die Bewegung des Hakens mittels einer Hebelanordnung oder dergleichen herbeigeführt. In einem jeden Fall werden bei der Schwenkung des Hakens 4001 während der Verschiebung der Kassette IJC zu der Druckwalze hin die Paßvorsprünge 2500 und 2600 in eine Lage verschoben bei der sie gegen die Paßflächen 4010 stoßen können. Darauffolgend kommt durch das Verschieben des Hakens 4001 nach links die Eingriffsfläche 4002 des gebogenen Abschnittes des Hakens mit der Klinke 2100 der Kassette IJC in Eingriff. Dann werden durch Schwenken der Kassette IJC in einer horizontalen Ebene um die Berührungsfläche zwischen den Paßflächen 2500 und 4010 herum letztlich die Anschlußflächen 12-1 mit den Anschlußflächen 2011 in Kontakt gebracht. Wenn der Haken 4001 in einer vorbestimmten oder festgelegten Stellung festgehalten wird, werden gleichzeitig der vollkommene Kontakt zwischen den Anschlußflächen 12-1 und 2011, der vollkommene Kontakt zwischen den Paßflächen 2500 und 4010, der Kontakt zwischen der Eingriffsfläche 4002 und der Klinke 2100 und der Kontakt zwischen dem Leitersubstrat 12 und den Paßflächen 4007 und 4008 erzielt, so daß auf diese Weise das Festlegen der Kassette IJC in bezug auf den Schlitten vollständig herbeigeführt ist.

(iv) Zusammengefaßte Darstellung des Hauptteils des Tintenstrahl-Aufzeichnungssystems

Die Fig. 18 zeigt schematisch ein Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei dem Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem hat der Schlitten HC einen (nicht dargestellten) Stift, der in eine Spiralnut 4005 greift, die in einer Führungsschraube 5005 ausgebildet ist, welche über Antriebskraft-Übertragungszahnräder 5011 und 5009 entsprechend der normalen Drehung eines Antriebsmotors 5013 gedreht wird, so daß der Schlitten in den durch Pfeile a und b dargestellten Richtungen hin und her verschoben werden kann. Während der Bewegung des Schlittens wird durch einen Blatthalter 4002 ein Blatt (Aufzeichnungsträger) gegen die Druckwalze 5000 gedrückt.
Eine Ausgangsstellung-Detektorvorrichtung 5007 und 5008 erfaßt durch ihre Lichtschranken das Vorliegen eines Hebels 4006 des Schlittens, um das Schalten der Drehrichtung des Antriebsmotors 5013 zu steuern. Ein Stützteil 5016 trägt ein Abdeckelement 5022, das die Vorderfläche des Aufzeichnungskopfes abdeckt, und eine Absorptionsvorrichtung 5015 führt eine Absorptionsregenerierung des Aufzeichnungskopfes durch eine in dem Abdeckelement ausgebildete Öffnung hindurch aus. Ein Trägerteil 5019 hält eine Reinigungsklinge 5017 zu einer Bewegung nach vorne und hinten und diese Teile werden durch eine Trägerplatte 5018 des Hauptteiles gehalten. Es wäre anzumerken, daß die Reinigungsklinge nicht auf die dargestellte Gestaltung beschränkt ist, sondern irgendeine herkömmliche Gestaltung haben kann. Ferner wird synchron mit der Bewegung eines mit dem Schlitten in Eingriff kommenden Nockens 5020 ein Hebel 5021 für das Einleiten des Absaugens für die Absorptionsregenerierung verstellt und die Bewegung des Hebels kann über eine herkömmliche Übertragungsvorrichtung wie eine Kupplung oder dergleichen durch die Antriebskraft aus dem Antriebsmotor gesteuert werden.
Während bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Vorgänge zum Abdecken, zum Reinigen und zur Absorptionsregenerierung durch die Wirkung der Führungsschraube 5005 ausgeführt werden, wenn der Schlitten die Ausgangsstellung erreicht, können diese Vorgänge mit bekannten Zeitsteuerungen ausgeführt werden. Die vorstehend angeführten Gestaltungen oder Anordnungen sind unabhängig voneinander oder in Kombination hervorragend und für die vorliegende Erfindung vorzugsweise anzuwendende.
Ein Beispiel für die am besten charakteristische Schaltung von diesen Ansteuerungssystemen wurde in Fig. 13 dargestellt. Es wird nun der Zusammenhang zwischen Fig. 13 und Fig. 10 beschrieben. Die Sensorrangstufen-Ermittlungsschaltung nach Fig. 13 liest die Rangordnungsdaten auf einer elektrisch an die Anschlußflächen 17-1, 17-2 und 17-3 angeschlossenen Datenleitung über eine (nicht dargestellte) Störunterdrückungsschaltung entsprechend der Zeitsteuerung durch die Zentraleinheit aus. Die in Fig. 10 dargestellten Widerstände sind Pegelanhebewiderstände, mit denen die Leitungsspannung auf einem konstanten Wert (von beispielsweise +5 V) gehalten werden kann, wenn die Leitung der Anschlußfläche unterbrochen ist.

Ausführungsbeispiel 2

Die Fig. 19 zeigt ein Beispiel für ein Farbtintenstrahl-Aufzeichnungssystem der sogenannten Bläschenstrahl-Ausführung mit den elektrothermischen Wandlerelenenten als Energieerzeugungsvorrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gemäß Fig. 19 wird ein Aufzeichnungsträger 401 wie ein Papierblatt oder ein Kunststoffblatt von zwei Paaren von Transportwalzen 4002 und 4003 gehalten, die an der oberen sowie der unteren Seite eines Aufzeichnungsbereiches angeordnet sind, und mittels der Transportwalzen 402, die durch einen Blattransportmotor 4004 angetrieben werden, in einer durch einem Pfeil A dargestellten Richtung befördert. Vor den Transportwalzen 402 und 403 ist parallel zu diesen Walzen eine Führungsschiene 405 angeordnet. Durch einen Schlittenmotor 407 wird über einen Drahtzug 408 ein Schlitten 406 entlang der Führungsschiene 405 in einer durch einen Pfeil B dargestellten Richtung verschoben.
An dem Schlitten 406 ist eine Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfeinheit 490 in Bläschenstrahlausführung angebracht. Die Aufzeichnungskopfeinheit 490 kann ein Farbbild erzeugen und enthält in einer Abtastrichtung angeordnet vier Aufzeichnungsköpfe 409A, 409B, 409C und 409D, die jeweils Cyantinte (C) , Magentatinte (M), Gelbtinte (Y) und Schwarztinte (BK) entsprechen. An der Vorderfläche eines jeden Aufzeichnungskopfes 409, nämlich an einer dem Aufzeichnungsträger 401 in einem vorbestimmten Abstand (von beispielsweise 0,8 mm) gegenüberstehenden Fläche ist ein Aufzeichnungsabschnitt mit einer Vielzahl (von beispielsweise 64, 128 oder 256) Tintenausstoßöffnungen angebracht, die in einer Linie angeordnet sind.
Im einzelnen ist an der dem Aufzeichnungsträger 401 zugewandten Fläche eine Vielzahl von in vertikaler Richtung in einem vorbestimmten Zwischenabstand angeordneten Tintenausstoßöffnungen 410 ausgebildet. Durch Erzeugen eines Bläschens 411A in der Tinte durch Speisen des der jeweiligen Ausstoßöffnung 410 zugeordneten elektrothermischen Wandlerelementes (Heizwiderstandes oder dergleichen) 411 wird infolge des durch das Bläschen erzeugten Druckes ein Tintentröpfchen aus der entsprechenden Ausstoßöffnung ausgestoßen. Auf diese Weise wird durch das Übertragen der Tintentröpfchen auf den Aufzeichnungsträger 401 in einem vorbestimmten Muster eine erwünschte Aufzeichnung hervorgerufen.
An jedem Aufzeichnungkopf 409 ist ein Schaltungssubstrat mit einer Treiberschaltung 429 für die Ansteuerung gemäß den vorstehenden Ausführungen angebracht.
An einem Steuersubstrat 415 ist ein Steuerteil ausgebildet, der eine Steuerschaltung bzw. Zentraleinheit (CPU), einen Festspeicher (ROM) und einen Schreib/Lesespeicher (RAM) in der Zentraleinheit und dergleichen enthält und der aus einer Verarbeitungseinrichtung 414 wie einem Computer ein Befehlssignal und ein Datensignal empfängt und entsprechend dem empfangenen Signal über eine Heizelement-Treiberstufe 413 die Ansteuerungsspannung (Heizspannung) an das elektrothermische Wandlerelement des jeweiligen Aufzeichnungskopfes 409A bis 409D anlegt sowie die Antriebsquellen für verschiedene Motore steuert.
Ein Bedienungsfeld 560, das an einem (nicht dargestellten) Außengehäuse des Aufzeichnungssystems angebracht ist, hat einen Tasteneinstellteil, der eine Online/Offline-Umschalttaste 416A, eine Zeilenvorschubtaste 416B, eine Blattvorschubtaste 416C und eine Aufzeichnungsart-Umschalttaste 416D enthält, und einen Anzeigeteil, der eine Vielzahl von Alarmmeldelampen 416E und eine Warnlampe 416F wie eine Stromversorgungslampe enthält.
Die Fig. 20 zeigt ein Beispiel für einen in einem jeweiligen Aufzeichnungskopf gemäß diesem Ausführungsbeispiel angebrachten Kopfbaustein. Eine Heizelementeplatte 441 enthält ein Siliziumsubstrat, an dem nach dem Filmformungsverfahren elektrothermische Wandlerelemente (Ausstoß-Heizelemente) 445 und Aluminiumleiter 446 für das Zuführen von Strom zu den Ausstoß-Heizelementen gebildet sind. Der Kopfbaustein wird durch Ankleben einer Deckplatte 430 mit Trennwänden für das Begrenzen von Aufzeichnungsflüssigkeit- Kanälen 425 an die Heizelementeplatte 441 fertiggestellt.
Die Aufzeichnungsflüssigkeit (Tinte) wird über eine in der Deckplatte 430 ausgebildete Zuführöffnung 424 einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer 423 zugeführt und dann in eine jeweilige Düse 435 geleitet. Wenn das Heizelement 445 durch dessen Speisung erwärmt wird, wird in der in die Düse 425 eingefüllten Tinte das Bläschen erzeugt, wodurch aus der Ausstoßöffnung 426 das Tintentröpfchen ausgestoßen wird.
Fig. 21A und 21B sind jeweils eine Draufsicht und eine vergrößerte Ansicht der Heizelementeplatte gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
In Fig. 21A ist mit 443 ein Ausstoß-Heizelementebereich bezeichnet. Anschlüsse 444 werden über Drahtverbindungen mit irgendwelchen externen Einrichtungen verbunden. An dem Ausstoß-Heizelementebereich 443 sind nach dem Filmformungsverfahren, welches das gleiche wie das bei dem Bilden des Ausstoß-Heizelementebereiches angewandte ist, als Temperaturmeßvorrichtungen wirkende Temperaturfühler 442 ausgebildet. Fig. 21B zeigt in vergrößertem Maßstab einen Teilbereich B, der den Sensor 242 nach Fig. 21A enthält. Mit 448 ist ein als Heizvorrichtung wirkendes Wärmeerhaltungs-Heizelement bezeichnet.
Da die Sensoren 442 wie die anderen Elemente nach dem Filmformungsverfahren ausgebildet sind, haben sie sehr hohe Genauigkeit und sie können aus einem Material mit einer Leitfähigkeit hergestellt werden, die sich entsprechend der Temperatur ändert, wie aus Aluminium, Titan, Tantal, Tantalpentoxid, Niob oder dergleichen. Von diesen Materialien ist beispielsweise Aluminium ein Material, das zum Bilden von Elektroden verwendet werden kann, Titan ein Material, das zwischen die das elektrothermische Wandlerelement bildende Heizwiderstandsschicht und die Elektrode eingefügt werden kann, um die Haftfähigkeit zwischen diesen zu verstärken, und Tantal ein Material, das auf die Schutzschicht an der Heizwiderstandsschicht aufgebracht werden kann, um die Kavitations-Widerstandsfähigkeit der Schutzschicht zu verstärken. Ferner wird zum Verringern der Streuung bei den Prozessen die Breite der Leiter vergrößert und zum Verringern der Beeinflussung durch den Leiterwiderstand werden die Leiter zickzackförmig angeordnet, wodurch der hohe Widerstand erzielt wird.
Der Sensor 442 kann dabei durch eine Diode gebildet sein, um auf zweckmäßige Weise die Eigenschaft der Diode zu nutzen, daß die Spannung in der Normalrichtung der Diode (nämlich die Diodendurchlaßspannung) sich entsprechend der Temperatur ändert. Die Fig. 21C veranschaulicht das Temperaturverhalten der Diode.
Das Wärmeerhaltungs-Heizelement 448 kann aus einem Material (wie beispielsweise HfB&sub2;) hergestellt werden, weiches das gleiche wie dasjenige der Heizwiderstandsschicht des Ausstoß-Heizelementes 405 ist, aber auch aus einem anderen, die Heizelementeplatte bildenden Material wie Aluminium, Tantal, Titan oder dergleichen. Als nächstes wird die Art und Weise der Temperaturregelung für den Aufzeichnungskopf gemäß diesem Ausführungsbeispiel erläutert.
Da in dem in Fig. 20 dargestellten Aufzeichnungskopf gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Teinperaturfühler 442 gemäß Fig. 21 an beiden Seiten der Heizelementeplatte 441 angeordnet sind, kann aus den Ausgangssignalen der Temperaturfühler die Temperaturverteilung an dem Substrat in der Richtung der Anordnung der Düsen 425 ermittelt werden. Da ferner die Wärmeerhaltungs-Heizelemente 448 in der Nähe der Temperaturfühler 442 angeordnet sind, spricht die Temperaturmessung schnell auf die durch das Erwärmen verursachte Temperaturänderung an. Durch Nutzung dieser Eigenschaften kann die Regelung für das Halten der Temperaturverteilung an dem Substrat auf einem vorgegebenen Wert mit hoher Ansprechgeschwindigkeit und hoher Stabilität ausgeführt werden.
Die Fig. 22 zeigt schematisch ein Steuersystem für das Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem nach Fig. 19. Mit 415A ist ein Aufzeichnungssteuerteil bezeichnet, der an dem Steuersubstrat 415 angebracht ist und zum Ausführen des Aufzeichnungsvorganges unter Steuerung der verschiedenen Teile des Aufzeichnungssystems ausgelegt ist, und mit 415B ist ein Schnittstellenteil für das Senden und Empfangen von verschiedenen Signalen zwischen diesem und der externen Verarbeitungseinrichtung bezeichnet. Der Aufzeichnungssteuerteil 415A kann die Form eines Mikrocomputers haben, der eine Zentraleinheit (CPU) für das Ausführungen der Steuerung, einen Festspeicher (ROM) zum Speichern eines Programms mit der Steuerungsablauffolge, einen Schreib/Lesespeicher (RAM) mit einem Aufzeichnungsdaten-Entwicklungsbereich und einem Arbeitsbereich und dergleichen enthält. Ferner ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in das Aufzeichnungssystem integriert ein zentraler Teil einer Umgebungszustand- Meßeinrichtung eingebaut (die nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 23 beschrieben wird).
Die Fig. 23 zeigt ein Beispiel, bei dem in den Aufzeichnungssteuerteil integriert eine Temperatureinstelleinrichtung eingegliedert ist.
Mit D1 bis D4 sind Temperaturfühler 402 (bei diesem Beispiel Dioden) bezeichnet, die an den Aufzeichnungsköpfen 409A bis 409D angebracht sind, mit 451 sind Verstärker bezeichnet, die jeweils eine Konstantstromschaltung haben, mit 452 ist ein Analogschalter bezeichnet, mit dem entsprechend Steuersignalen A und B eines der Ausgangssignale der Verstärker 451 gewählt werden kann, und mit 453 ist ein Verstärker zur Aufnahme des Ausgangssignals des Analogschalters bezeichnet.
Mit 554A ist eine Zentraleinheit (CPU) bezeichnet, die einen Hauptsteuerungsteil des Aufzeichnungssystems gemäß diesem Beispiel bildet und die zum Ausführen der Korrekturdatenspeicherung und der Messung entsprechend einer nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 24 und 26 beschriebenen Ablauffolge ausgelegt ist, mit 454B ist ein Festspeicher (RAM) zum Speichern des Programmes einschließlich dieser Ablauffolge und anderer vorgegebener Daten bezeichnet und mit 454C ist ein Schreib/Lesespeicher (RAM) mit einem Datenentwicklungsbereich und einem Arbeitsbereich bezeichnet. Mit 455 ist ein nichtflüchtiger Speicher beispielsweise in Form eines elektrisch löschbaren programmierbaren Festspeichers (EEPROM) bezeichnet, mit 460 bis 463 sind Wärmeerhaltungs-Heizelemente (448) bezeichnet, die an den Heizelementeplatten der Aufzeichnungsköpfe 409A bis 409D angeordnet sind, und mit 456 bis 459 sind Treiberstufen für die Wärmeerhaltungs-Heizelemente bezeichnet.
Während in Fig. 23 als Temperaturfühler für jeden Aufzeichnungskopf eine Diode dargestellt wurde, können natürlich für jeden Aufzeichnungskopf wie bei dem in Fig. 21 dargestellten Beispiel zwei Dioden verwendet werden. Selbst wenn dermaßen die Anzahl der Meßfühler (Dioden) erhöht ist, kann dieses Ausführungsbeispiel einer solchen Zunahme an Fühlern nutzvoll Rechnung tragen, wie es aus der folgenden Beschreibung ersichtlich ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden als Temperaturfühler die Dioden benutzt und die Temperatur wird durch Nutzung des Temperaturverhaltens des Durchlaßspannungsabfalls VF der Diode erfaßt. Die Verstärker 451 sind Konstantstromschaltungen und daher fließt in die Diode der konstante Strom i = E&sub1;/R&sub1;. Zum Einstellen oder Justieren der Bedingungen sollte natürlich der folgenden Gleichung genügt werden: R&sub1; = R&sub2; = R&sub3; = R&sub4;. Das durch den Analogschalter 452 entsprechend den Steuersignaien A und B gewählte Ausgangssignal wird in dem Verstärker 453 mit der Bezugsspannung verglichen und die Spannungsdifferenz wird zum Erhalten des Ausgangssignals des Verstärkers 453 mit R&sub6;/R&sub5; multipliziert. Das heißt, das Ausgangssignal V0 des Verstärkers 453 kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
V0 = E&sub2; - {(E&sub1; + VF) - E&sub2;} x (R&sub6;/R&sub5;)
= {E&sub2; - (E&sub1; - E&sub2;) (R&sub6;/R&sub5;)} - VF (R&sub6;/R&sub5;)
= C&sub0; + A VF ... (1)
(mit C&sub0; = E&sub2;-(E&sub1;-E&sub2;) (R&sub6;/R&sub5;); A = -(R&sub6;/R&sub5;)).
Somit ist festzustellen, daß das Ausgangssignal V0 eine Funktion der Spannung VF an dem Temperaturfühler ist.
In Wirklichkeit sind jedoch die Verstärker 451 und 453 keine idealen Verstärker und enthalten Eingangsversetzungsspannungen und dergleichen und es kann daher die Einwirkung dieser Verstärker auf die endgültige Ausgangsspannung V0 nicht vernachlässigt werden. Wenn nun die Eingangsversetzungsspannung des Verstärkers 451 V&sub1; ist und die Eingangsversetzungsspannung des Verstärkers 453 V&sub2; ist, wird die Gleichung (1) umgeschrieben auf:
V0 = (E&sub2; + V&sub2;) - {(E&sub1; + VF+ V&sub1;) - (E&sub2; + V&sub2;)} (R&sub6;/R&sub5;)
= {E&sub2; - (E&sub1; - E&sub2;) (R&sub6;/R&sub5;)} + V&sub2; - (V&sub1; -V&sub2;) (R&sub6;/R&sub5;) - VF (R&sub6;/R&sub5;)
= C&sub0; + A VF + V&sub2; + A (V&sub1; - V&sub2;)
= C&sub1; + A VF ... (2)
(mit C&sub1; = C&sub0; + V&sub2;A(V&sub2; - V&sub1;)).
Somit ist das Ausgangssignal V0 durch die Versetzungsspannungen V&sub1; und V&sub2; beeinflußt. Da ferner gemäß Fig. 23 der Analogschalter verwendet wird, ist das Ausgangssignal V0 auch durch den Spannungsabfall in diesem Schalter beeinflußt.
Falls demzufolge gemäß Fig. 23 die Spannungsabfälle in den Dioden D1 bis D4 die gleichen sind, sind die Werte des Ausgangssignals V0 voneinander verschieden und es ist infolge dessen nicht zweckdienlich, daß ein bestimmter Wert des Ausgangssignals V0 unbedingt einer bestimmten Temperatur entspricht.
In Anbetracht dieses Umstandes wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für das Korrigieren des Ausgangssignals V0 des Verstärkers zum Erfassen der richtigen Tempertur das folgende Verfahren angewandt:
Die Fig. 24 veranschaulicht ein Beispiel für das Vorgehen zum Erhalten der Daten für die Korrektur, die bei der Herstellung oder Wartung des Aufzeichnungssystems ausgeführt werden kann. Aus der Gleichung (2) ergibt sich:
V0 = C&sub1; + A VF(T)
Da C&sub1; eine Konstante ist, die in jeweiligen Schaltungen unterschiedliche Werte hat, A eine feste Konstante ist und VF(T) eine Funktion der Temperatur ist, wird an einem der Diode Dn (1 ≤ n ≤ 4) entsprechenden Bereich der dem Wert VF bei z.B. 25ºC entsprechende Spannungsabfall erzeugt und die erhaltenen Werte V0 für alle Dioden werden durch die Zentraleinheit 454A der A/D-Umsetzung unterzogen (Schritt S1, S3).
Dann wird zum Ermitteln des Wertes von C&sub1; ausgehend von der Gleichung (2) für jede Schaltung die folgende Gleichung berechnet:
C&sub1; = V0 - A VF(T) ... (3)
Die erhaltenen Werte C&sub1; werden in den nichtflüchtigen Speicher 455 (z.B. den EEPROM oder dergleichen) eingespeichert (Schritt S7). Als Ergebnis wird bei dem Messen des Ausgangssignals V0 aus der Gleichung (3) die folgende Gleichung (4) abgeleitet und es kann auf diese Weise der Wert von A VF(T) ermittelt werden:
A VF(T) = V0 - C&sub1; ... (4)
Somit kann die Temperatur T auf einfache Weise aus dem in Fig. 25 dargestellten, im voraus bestimmten Zusammenhang zwischen der Temperatur T und dem Wert A VF(T) ermittelt werden.
Wenn auf diese Weise die Temperatur eines jeweiligen Kopfes ermittelt ist, ist durch voneinander unabhängiges Ein- und Ausschalten der Wärmeerhaltungs-Heizelemente 410 bis 413, die jeweils in dem Kopf 409A , 409B, 409C bzw. 409D angebracht sind, welche der C-Tinte, der M-Tinte, der Y-Tinte bzw. der BK-Tinte entsprechen (Fig. 22), die genaue Regelung der Kopftemperatur auf die erwünschte Temperatur ermöglicht.
Die Fig. 26 veranschaulicht ein Beispiel für die Kopftemperaturregelung für den Aufzeichnungskopf nach Fig. 23. Wenn diese Prozedur oder Ablauffolge eingeleitet wird, wird zu allererst durch ein Ausgangssignal O&sub1; oder O&sub2; der Kanal des Analogschalters 452 gewählt (Schritt S11). Dann wird der Wert des Ausgangssignals V0 bezüglich des gewählten Aufzeichnungskopfes der A/D-Umsetzung unterzogen (Schritt S13) und danach wird mit diesem Wert V0 und der zuvor in dem nichtflüchtigen Speicher 455 gespeicherten Konstante C&sub1; (V0 - C&sub1;) berechnet (Schritt S15). Als nächstes wird aufgrund dieses Ergebnisses (V0 - C&sub1;) die Temperatur T entsprechend dem in Fig. 25 dargestellten Zusammenhang berechnet oder durch Bezugnahme auf die Tabelle ermittelt (Schritt S17). Durch Vergleichen der ermittelten Temperatur T mit der Regelungstemperatur T0 (Schritt S19) werden die Wärmeerhaltungs-Heizelemente (nämlich die Temperaturerhaltungs-Heizelemente) in dem jeweiligen Aufzeichnungskopf ein- oder ausgeschaltet (Schritte S21, S23). Da auf diese Weise durch die Temperatureinstelleinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Kopftemperatur eines jeden Aufzeichnungskopfes während des Betreibens desselben automatisch eingeregelt wird, werden die Streuung hinsichtlich der Dichte, die Streuung hinsichtlich der Tintenausstoßgeschwindigkeiten, die Streuung hinsichtlich der Auftreffpunkte der Tintentröpfchen und dergleichen beträchtlich verringert, was das Erzeugen eines guten Bildes ermöglicht.

Ausführungsbeispiel 3

Bei dem vorstehenden zweiten Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel erläutert, bei dem die Temperaturkennlinien der als Temperaturfühler eingesetzten Dioden gleichförmig sind. Dieses Beispiel ist in dem Fall nutzvoll, bei dem die Heizelementeplatten aus dem Wafer des gleichens Postens erhalten werden, da in diesem Fall im wesentlichen keine Streuung der Eigenschaften der Dioden derselben besteht. Da jedoch in Wirklichkeit eine Streuung zwischen Posten vorliegt, wird diese Streuung bei diesem dritten Ausführungsbeispiel gleichfalls auskorrigiert.
Wenn eine Streuung hinsichtlich der Werte VF(T) für eine vorbestimmte Temperatur T vorliegt, werden hinsichtlich der Gleichung (2), nämlich V0 = C&sub1; + A VF(T)) bei der vorbestimmten Temperatur verschiedene Werte für V0 erhalten. Gemäß Fig. 27 hat jedoch das Temperaturverhalten der Diode eine Kennlinie, deren Anderungsrate konstant ist, obwohl der Spannungsabfall VF an der Diode sich in einem bestimmten Bereich entsprechend der Temperatur T ändert, wenn in der Diode der konstante Strom fließt. Demnach besteht dann, wenn die Standardkennlinie der Diode durch eine Kurve oder Linie a dargestellt ist, zwischen der Standardkennlinie und einer von a verschiedenen Kennlinie der folgende Zusammenhang:
VF'(T) - VF(T) = Konstante ... (5)
Hierbei ist VF'(T) beispielsweise eine Temperaturkennlinie der Diode mit dem Verhalten gemäß der Darstellung durch die Linie b in Fig. 27. Demnach ist die Differenz zwischen der Linie b und der Linie a über den ganzen Temperaturbereich konstant.
Es wird nun die der Schaltung eigentümliche Konstante C&sub1; in der Gleichung (2) auf gleiche Weise wie bei dem vorangehenden zweiten Ausführungsbeispiel ermittelt und in den nicht flüchtigen Speicher 455 eingespeichert.
Ferner wird in jedem Aufzeichnungskopf eine Einrichtung für das Bewerten oder Unterscheiden der der Diode eigentümlichen VF-Kennlinie angebracht. Diese Einrichtung kann einen in dem Aufzeichnungskopf angeordneten zusätzlichen nichtflüchtigen Speicher enthalten, der die erforderlichen Informationen speichern kann und aus dem die Informationen bei Bedarf ausgelesen werden können.
Alternativ wird gemäß der Darstellung in Fig. 28 an der Heizelementeplatte ein Muster gebildet, das die Bewertungsinformation mit einigen Bits (zwei Bits bei dem dargestellten Beispiel) aufnehmen kann, und es kann dann, wenn die Streuung hinsichtlich der Kennlinien der Diodensensoren geprüft ist, die Zwei-Bit-Information durch Unterbrechen oder Kurzschließen des Musters seitens des Aufzeichnungskopfes erhalten werden.
In Anbetracht dessen sei angenommen, daß dann, wenn ein bestimmter Aufzeichnungskopf an die Fig. 23 dargestellte Schaltung angeschlossen ist, der Aufzeichnungskopf die folgende Eigenschaft zeigt:
V0' = C&sub1; + A VF'(T) ... (6)
(Der Wert C&sub1; wurde schon bestimmt und in den nichtflüchtigen Speicher 455 eingespeichert).
Zum Ermitteln der gegenwärtigen Temperatur dieses Aufzeichnungskopfes ist es nunmehr erforderlich, den Zusammenhang zwischen dieser Temperatur und der Standardkennlinie (der Linie a in Fig. 27) klarzustellen. Falls die Diode die Standardkennlinie hat, ist die Gleichung (6) auszudrücken durch:
V0 = C&sub1; + A VF(T) ... (7)
Aus den Gleichungen (6) und (7) kann der folgende Zusammenhang hergeleitet werden:
V0' - V0 = A {VF' (T) - VF(T)} ... (8)
Aus der Gleichung (5) wird nunmehr festgestellt, daß der Wert in den geschwungenen Klammern in der Gleichung (8) konstant ist, und da dieser Wert durch die in Fig. 28 dargestellte Einrichtung ermittelt werden kann, kann von der Zentraleinheit 454A der rechte Ausdruck der Gleichung (8) berechnet werden. Somit wird
V0 = V0' - A {VF' (T) - VF(T)} ... (9)
berechnet und der Wert V0' kann im Falle der Standardkennlinie dem Wert V0 entsprechen. Wenn der Wert V0 ermittelt ist, wird gleichermaßen wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel durch Ansetzen des in Fig. 25 dargestellten Zusammenhanges die Temperatur T ermittelt und es kann die geeignete Kopftemperaturregelung ausgeführt werden.
Die Fig. 29 veranschaulicht eine Steuerungsablauffolge bei diesem dritten Ausführungsbeispiel. Bei diesem Beispiel werden zwischen dem Schritt 513 und dem Schritt 515 der in Fig. 26 dargestellten Ablauffolge ein Prozeß zum Klassifizieren und Bewerten der Sensorinformationen (Schritt S14A) und ein Prozeß zum Berechnen des Wertes V0 aufgrund dieser Informationen und der Schaltungseigenschaften (Schritt S14B) eingefügt.

Ausführungsbeispiel 4

Es wird ein Beispiel beschrieben, bei dem als Temperaturfühler die in Fig. 21A und 21B dargestellten Widerstandssensoren 442 verwendet werden.
Gemäß der Darstellung in Fig. 30 hat der Widerstandssensor eine Kennlinie derart, daß sein Widerstandswert größer wird, sobald die Temperatur ansteigt. Auch in diesem Fall tritt wie im Falle der Diode die Streuung hinsichtlich der Kennlinien auf. Der Zusammenhang zwischen der Temperatur T und dem Widerstandswert R ist durch folgende Gleichung gegeben:
R(T) = R0 + α R0(T - T0)
= R0 {1 + α (T - T0)} ... (10)
Hierbei ist R der Widerstandswert [Ω] bei 25ºC, T0 die Temperatur 25[ºC] und α ein dem Widerstand eigentümlicher Temperaturkoeffizient [1/ºC]. Wenn dieser Widerstand als Sensor benutzt wird, ist von der Gleichung (2) ausgehend das Meßausgangssignal V0 desselben durch den folgenden Zusammenhang ausgedrückt:
V0 = C&sub1; + A i&sub0;R(T) ... (11)
Auch in diesem Fall wird wie im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels zu allererst durch Ansetzen des Bezugswiderstandes R0 als Bezugswert für diesen Sensor und durch A/D- Umsetzung des Wertes V0 zu diesem Zeitpunkt die der Schaltung eigene Konstante C&sub1; berechnet und der berechnete Wert C&sub1; wird in den nichtflüchtigen Speicher 455 eingespeichert.
Ferner ist es auch bei diesem vierten Ausführungsbeispiel unter Berücksichtigung der der Streuung der Kennlinien dieser Sensoren entsprechenden Differenz r gegenüber den Bezugswert R0 bei 25ºC möglich, die Information beispielsweise auf die gleiche Weise wie gemäß der Darstellung in Fig. 28 zu erhalten. In diesem Fall kann die Gleichung (10) folgendermaßen umgeschrieben werden:
R'(T) (R0 + r) {1 + α (T - T0)} ... (12)
Demzufolge wird das bei Verwendung des Sensors mit der Kennlinie RV erhaltene Meßausgangssignal V0 zu:
V(R') = C&sub1; + Ai&sub0;R'(T)
= C&sub1; + Ai&sub0;{(R0 + r) (1 - αT0) + αT(R0 + r)}
= C&sub2; + Ai&sub0;αT(R0 + r) ... (13)
(mit C&sub2; = C&sub1; + Ai0(R0 + r) (1 - αT0)).
Hieraus wird entsprechend der in Fig. 29 dargestellten Prozedur die Temperatur T ermittelt und es kann somit die geeignete Temperaturregelung ausgeführt werden.

Ausführungsbeispiel 5

Der Umgebungszustand kann beispielsweise eine die Viskosität der Tinte beeinflussende Feuchtigkeit sein. In diesem Fall können z.B. anstelle der Temperatursensoren nach Fig. 23 Feuchtigkeitssensoren eingesetzt werden, während aber die anderen Elemente die gleichen wie die in Fig. 23 dargestellten sind. Auch in diesem Fall kann die Temperaturregelung auf die gleiche Weise wie die vorangehend beschriebene ausgeführt werden. Ferner können verschiedenerlei Arten von Sensoren in Kombination eingesetzt werden.
Wenn die Erfindung bei dem Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem angewandt wird, ergibt die Erfindung insbesondere bei dem Bläschenstrahl-Aufzeichnungskopf und dem Bläschenstrahl- Aufzeichnungssystem ausgezeichnete Vorteile aus dem Grund, weil wegen der Nutzung der Wärmeenergie als Energie für die Aufzeichnung in dem Bläschenstrahl-Aufzeichnungssystem die Regelung entsprechend dem Umgebungszustand (der Temperatur) unter Berücksichtigung der Wärme des Aufzeichnungssystems ausgeführt werden kann.
Vorzugsweise können der typische Aufbau und dessen Prinzip dadurch realisiert werden, daß die grundlegenden Prinzipien angewandt werden, die beispielsweise in den US-PS 4 723 129 und 4 740 796 beschrieben sind. Obgleich dieses System sowohl bei einer sogenannten "auf Abruf"-Ausführung als auch bei einer sogenannten "kontinuierlichen"-Ausführung angewandt werden kann, ist es wirkungsvoller, wenn die Erfindung besonders bei der "auf Abruf"-Ausführung angewandt wird, da durch das Anlegen von mindestens einem Ansteuerungssignal, das der Aufzeichnungsinformation entspricht und zum Hervorrufen des plötzlichen Temperaturanstiegs über den Kernsiedepunkt hinaus geeignet ist, an die elektrothermischen Wandlerelemente, die in den die Flüssigkeit (Tinte) enthaltenden Blättern oder Flüssigkeitskanälen angeordnet sind, das Bilden eines Bläschens in der Flüssigkeit (Tinte) entsprechend dem Ansteuerungssignal durch Herbeiführen der Filmsiedung an der Wärmewirkfläche des Aufzeichnungskopfes infolge der Erzeugung der Wärmeenergie in den elektrothermischen Wandlerelementen ermöglicht ist. Durch das Anwachsen und Zusammenziehen des Bläschens wird die Flüssigkeit (Tinte) zum Bilden von mindestens einem Tintetröpfchen aus der Ausstoßöffnung ausgestoßen.
Wenn das Ansteuerungssignal Impulsform hat, wird ein hervorragenderer Tintenausstoß erzielt, da das Anwachsen und Zusammenziehen des Bläschens schnell herbeigeführt werden

Claims

1. Aufzeichnungsgerät mit einem Aufzeichnungskopf (409), der einen Ausstoßauslaß (426) zum Ausstoßen von Tinte, ein nahe an dem Ausstoßauslaß angeordnetes Energieerzeugungselement (445) zum Erzeugen von Energie für das Ausstoßen der Tinte und ein Temperaturfühlerelement (442) zum Erfassen der Temperatur in dem Aufzeichnungskopf enthält, einer Einbauvorrichtung (406) zur Halterung des Aufzeichnungskopfes und einer Steuereinrichtung (454A) zum Steuern des Wärmeenergie-Erzeugungszustandes an dem Aufzeichnungskopf gemäß dem Ausgangssignal des Temperaturfühlerelementes,

dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungskopf (409) ferner eine Halbleiterspeichereinrichtung 20 zum Speichern von Informationen bezüglich Ausgangskennlinien des Temperaturfühlerelementes enthält, das Aufzeichnungsgerät ferner eine Korrektureinrichtung (S14A, S14B, S15, S17) zum Korrigieren des Ausgangssignals des Temperaturfühlerelementes entsprechend den in der Halbleiterspeichereinrichtung gespeicherten Informationen aufweist und die Steuereinrichtung den Wärmeenergie-Erzeugungszustand an dem Aufzeichnungskopf entsprechend dem durch die Korrektureinrichtung korrigierten Ausgangssignal steuert.

2. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Aufzeichnungskopf ferner Temperatureinstellungs-Heizelemente (460 bis 463) enthalten sind, wobei die Steuereinrichtung das Speisen der Heizelemente entsprechend dem durch die Korrektureinrichtung korrigierten Ausgangssignal steuert.

3. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterspeichereinrichtung ein nicht-flüchtiger Speicher (455) ist.

4. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlerelement eine Diode ist.

5. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode an einem Substrat, an dem das Energieerzeugungselement ausgebildet ist, im gleichen Prozeß wie das Energieerzeugungselement ausgebildet ist.

6. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungskopf abnehmbar an der Einbauvorrichtung angebracht ist.

7. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungskopf mit einem Tintenspeicherteil zum Speichern der Tinte versehen ist.

8. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieerzeugungselement ein elektrothermisches Wandlerelement ist, das Wärmeenergie erzeugt, die zum Hervorrufen einer Zustandsänderung der Tinte genutzt wird, um dadurch die Tinte aus einer Ausstoßöffnung auszustoßen.

9. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen vorgesehen ist, in denen die Aufzeichnungstinten voneinander verschiedene Farben haben.

10. Aufzeichnungskopf (409) zur Verwendung in einem Aufzeichnungsgerät, das eine Einbauvorrichtung (406) zur Halterung des Aufzeichnungskopfes, eine Steuereinrichtung (454A) zum Steuern des Wärmeenergie- Erzeugungszustandes an dem Aufzeichnungskopf entsprechend einem Ausgangssignal eines Temperaturfühlerelementes und eine Korrektureinrichtung (S14A, S14B, S15, S17) zum Korrigieren des Ausgangssignals des Temperaturfühlerelementes entsprechend gespeicherten Informationen hat, wobei der Kopf einen Ausstoßauslaß (426) zum Ausstoßen von Tinte, ein nahe an dem Ausstoßauslaß angeordnetes Energieerzeugungselement (445) zum Erzeugen von Energie für das Ausstoßen der Tinte und ein Temperaturfühlerelement (442) zum Erfassen der Temperatur in dem Aufzeichnungskopf enthält,

dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungskopf (409) ferner eine Halbleiterspeichereinrichtung zum Speichern von Informationen bezüglich Ausgangskennlinien des Temperaturfühlerelementes enthält, wobei im Einsatz die Steuereinrichtung den Wärmeenergie-Erzeugungszustand an dem Aufzeichnungskopf in Abhängigkeit von dem durch die Korrektureinrichtung entsprechend den in der Steuereinrichtung gespeicherten Informationen korrigierten Ausgangssignal steuert.

11. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in diesem Temperatureinstellungs-Heizelemente (460 bis 463) angeordnet sind, wobei die Steuereinrichtung im Einsatz das Speisen der Heizelemente entsprechend dem durch die Korrektureinrichtung korrigierten Ausgangssignal steuert.

12. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterspeichereinrichtung ein nicht-flüchtiger Speicher (455) ist.

13. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlerelement eine Diode ist.

14. Aufzeichnungskopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode an einem Substrat, an dem das Energieerzeugungselement ausgebildet ist, im gleichen Prozeß wie das Energieerzeugungselement ausgebildet ist.