DE69033377T2

DE69033377T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsgerät und Tintenkassette dafür

Info

Publication number: DE69033377T2
Application number: DE69033377T
Authority: DE
Inventors: Kenichiro Hashimoto; Soichi Hiramatsu; Hiroyuki Inoue; Shinya Matsui; Haruyuki Matsumoto; Keiichi Murai; Takashi Nojima; Tetsuo Suzuki; Toshihiko Ujita; Hideki Yamaguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-08-05
Filing date: 1990-08-03
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2010-08-04
Also published as: ATE361838T1; KR910004358A; EP0729836B1; DE69033928T2; DE9018060U1; EP0729836A1; AU648985B2; DE69034019D1; CN1083341C; SG85110A1; ES2185722T3; HK1011647A1; DE69034212D1; KR960000542Y1; EP0997296B1; HK1011655A1; ATE173677T1; DE69032780T2; AU6024190A; CA2022756C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Erfindungsgebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einem Tintenstrahlkopf zum Erzielen einer Aufzeichnung mittels fliegender Tintentröpfchen unter Verwendung des Filmsiedephänomens einer Flüssigkeit.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine für die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung austauschbar vorgesehene Tintenpatrone.

Verwandter Stand der Technik

In den letzten Jahren wurden in der Praxis verschiedene Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren aufgrund ihrer bei der Aufzeichnung vernachlässigbar geringen Geräuschentwicklung und zusätzlichen Aufzeichnungsmöglichkeit auf unbeschichtetem Papier eingesetzt.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 54-51837 beschriebene Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren (das sogenannte Blasenstrahlaufzeichnungsverfahren), bei dem Wärmeenergie auf eine Tinte einwirkt und die der Einwirkung der Wärmeenergie unterzogene Tinte eine aus einer Zustandsänderung resultierende plötzliche Volumenänderung (Filmsiedephänomen) erfährt, wobei die Tinte durch diese Aktionskraft aus einer am Ende einer Aufzeichnungskopfeinheit befindlichen Ausstoßöffnung ausgestoßen wird, wodurch fliegende Tintentröpfchen gebildet werden und an einem Aufzeichnungsmedium anhaften, um dadurch die Aufzeichnung zu vollenden.
Das Prinzip der Tintentröpfchenbildung liegt bei einem solchen Aufzeichnungsverfahren darin, daß die Tinte in dem der Wirkung der die Tintentröpfchenbildungsenergie darstellenden Wärmeenergie unterzogenen Wärmeeinwirkungsabschnitt beim elektrischen Aktivieren eines elektrothermischen Wandlerelements eine aus einem plötzlichen Volumenanstieg resultierende Zustandsänderung erfährt, d. h. die Tinte in dem Wärmeeinwirkungsabschnitt führt ein äußerst momentanes Erzeugen, Wachsen und Kontrahieren einer Blase durch, wobei die zwischen dem Wärmeeinwirkungsabschnitt und der Ausstoßöffnung befindliche Flüssigkeit in Form eines Tintentröpfchens ausgestoßen wird.
Durch Wiederholen eines solchen Zyklus der Erzeugung, des Wachsens, des Zusammenziehens und des Verschwindens der Blase wird die Tinte einer großen Wärme ausgesetzt. Daher zeigt eine thermisch instabile Tinte die Neigung zu einer chemischen Veränderung und es kann eine Ablagerung unlöslicher Bestandteile auftreten und des weiteren kann der Aufzeichnungskopf die Fähigkeit zum Ausstoßen der Tinte verlieren. Dementsprechend ist bei der Durchführung einer Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit über einen langen Zeitraum für den Benutzer einer solchen Vorrichtung sehr wichtig, die Stabilität der Tinte zu verbessern und andererseits optimale der Tinte in dem Aufzeichnungskopf entsprechende Ansteuerbedingungen einzustellen.
Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen zeigt die zeitabhängige Änderungen der Oberflächentemperatur T der Wärmeeinwirkoberfläche, wenn ein elektrisches Signal mit einem durch P gezeigten Impulssignalverlauf in einen Aufzeichnungskopf mit einem elektrothermischen Wandlerelement eingegeben wird, wobei dann das Blasenvolumen V erzeugt wird. Wird dem elektrothermischen Wandlerelement das ein- und ausgeschaltete im pulsförmige elektrische Signal P zu einem Zeitpunkt ¹/&sub4; und einem Zeitpunkt tf eingegeben wird, so erreicht die Oberflächentemperatur T der Wärmeeinwirkoberfläche eine Maximaltemperatur Tp zu dem Zeitpunkt tf.
Ist dabei Tp höher als der Siedepunkt b der in Kontakt mit der Wärmeeinwirkoberfläche befindlichen Tinte, so beginnt die Erzeugung einer Blase ab einem Zeitpunkt Tb0, bei dem T = Tb in dem mit der Tinte gefüllten Wärmeeinwirkabschnitt, und deren Volumen erhöht sich mit zunehmender Zeitdauer und erreicht zu einem Zeitpunkt tp ein maximales Volumen Vp. Wird das elektrische Signal P zu einem Zeitpunkt tf abgeschaltet, so beginnt die Oberflächentemperatur T allmählich abzusinken, und dementsprechend verringert sich das Volumen V der Blase und die Blase verschwindet zu einem Zeitpunkt tB1.
Zum Sicherstellen eines stabilen und effizienten Ausstosses der Tintentröpfchen in einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, beispielsweise bei dem vorgenannten Blasenstrahlaufzeichnungsverfahren, werden Ansteuerbedingungen für das Filmsieden, wie beispielsweise eine Spannung, eine Impulsbreite und eine Frequenz, mit der die elektrische Energie dem elektrothermischen Wandlerelement zugeführt wird, und des weiteren eine Steuerung wie beispielsweise Vorabausstoßen oder Vorheizen zum Bewirken eines stabilen praktischen Druckvorgangs, oder eine Wiederherstelloperation des Aufzeichnungskopfs vorab durch eine Hardware oder Software in Übereinstimmung mit der Charakteristik der für die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung eingesetzten Tinte programmiert. Insbesondere in einer Aufzeichnungsvorrichtung des Typs, bei dem ein die einem Aufzeichnungskopf zuzuführende Tinte speichernder Tintentank austauschbar für die Vorrichtung vorgesehen ist, wird keine geeignete Kombination der Charakteristik der Tinte und der Ansteuerbedingungen für diese erzielt werden, falls eine Tintenpatrone verwendet wird, in der eine Tinte einer anderen Art verwendet wird, die nicht mit diesen verschiedenen Einstellbedingungen übereinstimmt, und daher kann keine normale Ansteuerung des Aufzeichnungskopfs erreicht werden und eine Aufzeichnung mit hoher Qualität ist schwer erreichbar. Aus diesem Grund ist die Form der für die Aufzeichnungsvorrichtung austauschbaren Tintenpatrone üblicherweise für jede Vorrichtung exklusiv ausgestaltet, sodaß der Benutzer keine falsche Tintenpatrone verwenden kann.
Ein Beispiel für die Form einer solchen Tintenpatrone ist eine kastenartige Form. Die Tintenpatrone ist so ausgestaltet, daß eine auf dem Aufnahmeabschnitt vorgesehene Hohlnadel beim Vorgang des Einschiebens der Tintenpatrone in den Patronenaufnahmeabschnitt in den Gummistopfen der Patrone einsticht, so daß Tinte von einem Tintenbehälter in der Patrone über die Hohlnadel in ein Tintenzuführsystem eingeführt wird.
Allerdings erlauben die bekannten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungen mit einer solchen austauschbaren Tintenpatrone ausschließlich die Verwendung einer für die in dieser Vorrichtung eingestellten Ausstoßbedingungen passenden Tinte und es können keine Tinte mit anderen Ausstoßbedingungen durch sie ausgewählt werden, und daher ist der Anwendungsbereich der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung begrenzt und ein weiter Anwendungsbereich der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit exzellenter Aufzeichnungscharakteristik ist schwer erzielbar. Darüber hinaus ist es selbst bei einer zukünftigen Entwicklung einer Tinte mit verbesserten Ausstoß- und Aufzeichnungseigenschaften nicht möglich, eine solche Tinte einzusetzen oder einen zufriedenstellenden Gebrauchszustand zu erzielen, da das in der Vorrichtung verwendete Programm nicht geeignet ist.
Die vorstehend beschriebenen Probleme werden nachfolgend im einzelnen näher erläutert. Einige Beispiele für eine typische in einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung einsetzbare Tintenzusammenstellung sind in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Die Tinte 1 ist ein Beispiel für eine Standardtinte mit üblichen Eigenschaften sowohl hinsichtlich der Viskosität als auch der Verfestigung. Andererseits handelt es sich bei der Tinte 2 um eine Tinte, deren Prozentsatz der sich schwer verflüchtigenden Komponente im Verhältnis zu der Tinte 1 erhöht ist und die daher durch ein erschwertes Verstopfen der Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopf gekennzeichnet ist. Daher ist bei einer die Tinte 2 verwendenden Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung kein Mechanismus zum Verhindern des Verstopfens der Ausstoßöffnungen während des Stillstands des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs erforderlich, oder er kann strukturell vereinfacht werden. Da die Tinte 2 allerdings eine relativ hohe Viskosität aufweist, ist ein nicht zur Aufzeichnung beitragender Tintenausstoß, d. h. eine Vorabausstoß genannte Operation, in ausreichendem Maße beim Beginn der Verwendung vorab erforderlich. Dies kann manchmal zu einem verringerten Durchsatz führen. Darüber hinaus weist die Tinte 2 den Nachteil auf, daß die Tinte zum Verlaufen auf dem Aufzeichnungsmedium neigt und keine sehr hohe Druckqualität erzielt werden kann. Die Tinte 3 ist eine Tinte, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Prozentanteil des Wasserinhalts im Verhältnis zu der Tinte 1 erhöht ist und die Tinte auf dem Aufzeichnungsmedium schnell trocknet, wobei eine Aufzeichnung mit hoher Qualität und geringerem Verlaufen erzielt werden kann. Des weiteren weist die Tinte 3 das Merkmal auf, daß sie mit relativ hoher Frequenz betrieben werden kann, da sie ein schnelles Wiederauffüllen der Düse nach dem Ausstoß erlaubt. Allerdings trocknet die Tinte 3 schnell aus und daher verfestigt sich die Tinte in den Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfs während des Stillstands des Aufzeichnungskopfs schnell. Daher ist eine häufig Wiederherstelloperation wie beispielsweise eine Pump- oder Abdeckoperation während des Stillstands des Aufzeichnungskopfs erforderlich. Insbesondere bei der Verwendung der Tinte 3 für einen Aufzeichnungskopf vom Blasenstrahltyp, bei dem eine Wärmeenergie als Tintenausstoßenergie verwendet wird, kann kein stabiler Tintenausstoß erzielt werden, solange die elektrische Aktivierungsdauer nicht relativ kurz (z. B. 2-5 [us]) und die Ansteuerspannung nicht entsprechend hoch ist. Dementsprechend kann im Falle eines Aufzeichnungskopfs, der einer solch hohen Ansteuerbelastung widerstehen kann, ein Druck mit hoher Qualität erzielt werden, wobei aber ansonsten ein Druck mit geringer Qualität erhalten wird, der hinsichtlich der Genauigkeit des Flüssigkeitströpfchensausstosses schlecht ist.
Die nachstehende Tabelle 2 zeigt einige individuelle Beispiele für die Ansteuerbedingungen des Aufzeichnungskopfs im Verhältnis zu den Tinten der Tabelle 1. Tabelle 2
Bei dem Vorrichtungsbeispiel I handelt es sich um eine Vorrichtung, bei der als Aufzeichnungskopf-Grundmaterial ein Siliziumeinkristall verwendet wird, auf dem ein Aufzeichnungskopf getragen wird, der eine Charakteristik zum Widerstehen einer Aktivierung mit kurzen Impulsen und einer Hochspannungsansteuerung aufweist und auf eine hohe Frequenz ansprechen kann. Bei dem Vorrichtungsbeispiel II handelt es sich um eine Vorrichtung mit Glas als Aufzeichnungskopf-Grundmaterial und darauf befindlichem Aufzeichnungskopf mit geringer Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Aktivierung mit kurzen Impulsen, einer Hochspannungsansteuerung und einer hohen Frequenz, das aber sehr kostengünstig ist.
Wird beispielsweise das unter Berücksichtigung der Verwendung der Tinte 1 mit den Standardeigenschaften programmierte Vorrichtungsbeispiel I in der Weise verwendet, daß die Verwendungshäufigkeit extrem niedrig ist, so ist die Verwendung der nicht zu einem Verstopfen führenden Tinte 2 wünschenswert.
Es ist jedoch erforderlich, daß der Benutzer den Inhalt des Ansteuerprogramms des Aufzeichnungskopfs, in dem die Bedingungen für den besten erreichbaren Ausstoß eingestellt sind, fehlerfrei ändert, wenn die Tinte 1 bei den mit den Eigenschaften der Tinte 2 übereinstimmenden Substanzen verwendet wird, beispielsweise Bedingungen wie die Zahl der Vorabausstösse, der Vorheizzustand, die Ansteuerfrequenz und die Impulsbreite.
Zur Erhöhung der Druckgeschwindigkeit in dem Vorrichtungsbeispiel I kann die Tinte 3 verwendet werden, wobei der Benutzer aber auch in diesem Fall, wie vorstehend beschrieben, die Ansteuerbedingungen des Aufzeichnungskopfs fehlerfrei in Übereinstimmung mit der Eigenschaft der Tinte 3 ändern muß.
Für den Benutzer stellt die Änderung der Ansteuerbedingungen in Übereinstimmung mit der Eigenschaft der verwendeten Tinte jedoch ein mühsames und fehlerbehaftes Unterfangen dar, und eine Beschädigung der Aufzeichnungsvorrichtung aufgrund einer Fehlfunktion des Aufzeichnungskopfs ist wahrscheinlich. Wird beispielsweise der Aufzeichnungskopf des Typs des Vorrichtungsbeispiels II verwendet, wenn die Bedingungen des Einsatzes der Tinte 1 auf die Ansteuerbedingungen für die Verwendung der Tinte 3 geändert werden, so wird die Kopfansteuerspannung von 21 V auf 28 V und die Impulsbreite von 7 us auf 3 us geändert, wodurch ein guter Ausstoß der Tinte 3 erzielt wird. Wie vorstehend beschrieben, sind diese Ansteuerbedingungen jedoch nicht geeignet, da sie zu einer hohen Belastung des in dem Vorrichtungsbeispiel I verwendeten Aufzeichnungskopfs führen, und daher die Lebensdauer des Aufzeichnungskopfs stark verkürzen. Dementsprechend muß beispielsweise die Ansteuerspannung auf 21 V und die Impulsbreite auf die Größenordnung von 7 us geändert werden, wenn die Lebensdauer des Aufzeichnungskopfs berücksichtigt wird, und darüber hinaus muß die eingestellte Frequenz von 6 kHz auf 3 kHz geändert werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es ausreichend, eine Tinte zu verwenden, die den Gebrauchszustand und den Verwendungszweck der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung berücksichtigt, wobei es allerdings für einen gewöhnlichen Benutzer eine Schwierigkeit darstellt, das in dem Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungsgehäuse befindliche Programm präzise zu ändern, wie beispielsweise die Ansteuerbedingungen und die Vorabausstoßbedingungen des Aufzeichnungskopfs unter Berücksichtigung der Art und Ansteuercharakteristik des Aufzeichnungskopfs, so daß eine Änderung der verwendeten Tinte berücksichtigt werden kann. Selbst wenn eine solche Änderung überhaupt möglich ist, kann eine falsche Einstellung erfolgen und ein abnormaler Druck oder eine übermäßige Belastung des Aufzeichnungskopfs kann auftreten, und es ist schwer, die Zuverlässigkeit der Aufzeichnungsvorrichtung sicherzustellen.
Wird nun eine austauschbare Tintenpatrone für die Vorrichtung in das Vorrichtungsgehäuse eingeschoben, so wird die Tintenpatrone üblicherweise durch eine geeignete Befestigungsvorrichtung gehalten. Darüber hinaus besteht im montierten Zustand der Tintenpatrone eine Tintenverbindung zwischen dem Inneren des Tintentanks und dem auf der Vorrichtungsgehäuseseite vorhandenen Tintenzuführsystem.
Ist jedoch das Verhältnis zwischen der Halteposition der Befestigungsvorrichtung und der Position, in der die Tintenverbindung hergestellt ist, nicht ausreichend oder besteht insbesondere ein Spiel in der Befestigungsvorrichtung, so ergibt sich trotz des Haltens des Tintentanks durch die Befestigungsvorrichtung keine sichere Tintenverbindung, und es entsteht ein Zwischenraum zwischen dem Tintenzuführsystem und dem Tintentank. Wird dabei beispielsweise eine Wiederherstelloperation durchgeführt, so kann Luft in das Zuführsystem eindringen. Wird Luft auf diese Weise in das Zuführsystem eingeführt, so ergibt sich nicht nur ein fehlerhafter Tintenausstoß, sondern es wird auch der Aufzeichnungskopf beschädigt.
Andererseits kann der Benutzer beim Austauschen der Tintenpatrone seine Hand unbeabsichtigt in die Patroneneinfügeöffnung einführen und die Fingerspitze verletzen oder mit Tinte beschmutzen. Um dies zu vermeiden wurde eine Schutzvorrichtung bereitgestellt, wie sie beispielsweise in Fig. 2 der beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. In Fig. 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 130 einen mit einer Hohlnadel 120 verbundenen Tintenschlauch zum Zuführen von Tinte zu dem Aufzeichnungskopf, das Bezugszeichen 131 kennzeichnet eine Befestigungsauflage zum festen Unterstützen der Hohlnadel 120, und das Bezugszeichen 132 kennzeichnet einen Einschubweg zum direkten Einschieben der Tintenpatrone 104 in ihre Befestigungspostition.
Das Bezugszeichen 133 kennzeichnet eine um eine Trägerachse 134 drehbare Schutzplatte, das Bezugszeichen 135 kennzeichnet eine um die Trägerachse 134 angebrachte und die Schutzplatte 133 in Richtung eines Pfeils C vorspannende Torsionsschraubenfeder, und die Bezugszeichen 136 und 137 Rastelemente zum Halten der Schutzplatte 133 in einer Einschubweg-Schließposition, wie dargestellt, und zum Behindern einer diese ausgeführten Bewegung. D. h., diese Rastelemente 136 und 137 sind zueinander symmetrisch gebildet und weisen Keilabschnitte 136A und 137A und Einrastnuten 136B und 137B an gegenüberliegenden Positionen auf, und sind beide federnd ausgestaltet, wodurch sie in Richtung des Pfeils D federn können. Das Bezugszeichen 140 kennzeichnet einen an der Vorderfläche der Tintenpatrone 104 angeordneten Gummistopfen, und die Bezugszeichen 141 und 142 auf den Seiten der Tintenpatrone 104 angeordnete Entriegelungsvorsprünge (nachfolgend als Entriegelungselemente bezeichnet).
In der so konstruierten Schutzvorrichtung für den Tintenpatronenbefestigungsabschnitt wird die Schutzplatte 133 durch die Rastelemente 136 und 137 in ihrer gezeigten Position gehalten, solange die Tintenpatrone 104 nicht eingefügt ist, und selbst wenn eine Fingerspitze oder dergleichen in eine Patronenführung oder dergleichen eingeführt wird, wird sie gegen die Schutzplatte 133 stoßen und nicht das spitze Ende der Hohlnadel 120 erreichen. Wird darüber hinaus die Tintenpatrone 104 gemäß der Darstellung in Fig. 2 aus Richtung des Pfeils A entlang des Einschubwegs 132 eingeführt, so gelangen die Entriegelungselemente 141 und 142 in gleitenden Kontakt mit den Keilabschnitten 136A und 137A der Rastelemente 136 bzw. 137 und öffen diese Elemente in Richtung des Pfeils D.
Folglich werden die gegenüberliegenden Endabschnitte der Schutzplatte 133 von den Einrastnuten 136B und 137B dieser Elemente freigegeben und darüber hinaus drückt die Vorderfläche der Tintenpatrone 104 gegen die Schutzplatte 133 und stößt sie in Richtung des Pfeils B auf. Danach stößt die Hohlnadel 120 in den Gummistopfen 140 der Tintenpatrone 104, wodurch ein Einbauzustand hergestellt wird, in dem die Tintenzufuhr zu dem Aufzeichnungskopf möglich ist. Soll die Tintenpatrone 104 entfernt werden, so wird die Tintenpatrone 104 in rückwärtiger Richtung aus ihrem Einbauzustand gezogen, wodurch die Hohlnadel 120 aus dem Gummistopfen 140 herausgezogen und danach die Schutzplatte 133 durch die Federkraft der Torsionsschraubenfeder 135 in Richtung des Pfeils C gedreht wird und in ihre senkrechte Position zurückkehrt und zwischen den Rastelementen 136 und 137 positioniert wird, so daß der in Fig. 2 gezeigte Zustand wiederhergestellt ist.
In der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung sind die Rastelemente 136 und 137 allerdings lateralsymmetrisch angeordnet und der verriegelte Zustand der Schutzplatte 133 wird durch den Eingriff zwischen den Entriegelungselementen 141, 142 und den Rastelementen 136, 137 freigegeben und die Tintenpatrone 104 zu ihrer Einfügeposition geleitet, auch wenn der Benutzer die Tintenpatrone 104 mit fehlerhafter vertikaler Richtung oder longitudinaler Richtung einführt, wobei dies zu der unerwünschten Möglichkeit des Beschädigens der Hohlnadel 120 oder der Tintenpatrone 104 als solche führt, wobei die Tintenzufuhr unmöglich wird. Darüber hinaus führt der Versuch des getrennten Bereitstellens einer speziellen Vorrichtung zum Verhindern eines solchen Vorfalls zu einer zunehmenden Komplexität der Struktur der Befestigungsvorrichtung und zu erhöhten Kosten.
Einige Tintenpatronen weisen zwischenzeitlich eine Form mit einem Tintenbehälterabschnitt und darüber hinaus einem Alttintenbehälterabschnitt für ausgestoßene Tinte auf, d. h. die während der zum Verhindern des Verstopfens der Tintenausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfs durchgeführten Wiederherstelloperation abgesaugte Tinte (nachfolgend als Alttinte bezeichnet), wobei solche Tintenpatronen ein Entsorgen der in dem Alttintenbehälterabschnitt enthaltenen Alttinte durch und gleichzeitig mit dem Austauschen der Patrone ermöglichen.
Wird bei einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einem solchen austauschbaren Tintenpatronentyp eine Aufzeichnungsoperation ohne Einfügen einer Tintenpatrone in die Vorrichtung durchgeführt, so erfolgt keine Aufzeichnung, da keine Tintenversorgung stattfindet. Darüber hinaus wird die bei der Durchführung der Wiederherstelloperation von der Alttintensystemseite ausgestoßene Alttinte nicht in die Tintenpatrone eingefüllt, sondern kann in die Vorrichtung freigegeben werden, wodurch die Umgebung verunreinigt werden kann, oder die freigegebene Alttinte zu einer Verunreinigung der elektrischen Schaltkreise führen kann, was zu einem ein Defekt wie beispielsweise ein Feuer führen kann. Dementsprechend ist das Bereitstellen einer Erfassungseinrichtung zur Information des Benutzers über das Einfügen einer Tintenpatrone in die Vorrichtung wünschenswert.
Ein Beispiel für eine solche Erfassungseinrichtung ist in den Fig. 3 und 4 der beiliegenden Zeichnungen gezeigt. Gemäß Fig. 3 besteht eine Patronenerfassungskennung 131 aus einer drehbaren Abdeckplattenachse 131B, die an dem oberen Abschnitt einer Einschuböffnung 121 befestigt ist, einer an einem Ende der Achse angebrachten Abdeckplatte 131C und einem Ansatzabschnitt 131A zum Drehen der Abdeckungsachse 131B, und, andererseits, ist ein durch Einschieben einer Patrone 104 schwenkbares Hebelelement 132 innerhalb der Einschuböffnung 121 vorgesehen. Somit wird der hervorstehende Teil 133A des Hebelelements 132 einem durch das vordere Ende der Patrone 104 ausgeübten Druck ausgesetzt, wenn die Tintenpatrone 104 in die Einschuböffnung 121 eingefügt und durch Einschieben der Hohlnadel 120 in einen nichtgezeigten Tank innerhalb der Patrone 104 sicher eingeschoben ist, wodurch der Tastabschnitt 132B des Hebels die Abdeckplatte 131C durch den Ansatzabschnitt 131A schwenkend bewegt und in einer Lichtunterbrechungsposition für einen Erfassungssensor 124 in der gezeigten Weise festhält.
Fig. 4 zeigt Einzelheiten des Erfassungssensors 124 zum Erfassen sowohl der eingeschobenen Stellung als auch der Patrone. Der Erfassungssensor 124 ist vom Transmissionstyp und weist einen optischen Weg 135 zwischen einem Lichtsendeelement 133 und einem Lichtempfangselement 134 auf, und ist so ausgestaltet, daß der optische Weg 135 durch eine Einschubstellungserfassungskennung 130, die Abdeckplatte 131C der Tintenpatronenerfassungskennung 131, usw. gegenüber dem Licht abgeschirmt wird. Dementsprechend erfaßt der Erfassungssensor 124 beim Einschieben der Tintenpatrone 104 die Abdeckplatte 131C, wenn eine Patrone 102 zu einer Erfassungsposition geführt wurde, wodurch das Einschieben der Patrone bestätigt wird.
In der vorstehend beschriebenen bekannten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung wird der Einschubstellungssensor jedoch auch als der Patronenerfassungssensor verwendet, und die Zahl der Erfassungseinrichtungen ist dementsprechend verringert, wobei aber die durch den Benutzer hinsichtlich der Tintenpatrone 104 gewünschte zu erkennende Information nicht nur deren Einschieben umfaßt, sondern auch eine Information hinsichtlich der Farbe und Eigenschaft der in der Tintenpatrone 104 gemäß vorstehender Beschreibung enthaltenen Tinte und der Resttintenmenge, wobei die Zahl der Kennungen oder die Zahl der Erfassungseinrichtungen als solche erhöht werden muß, um ein Erhalten all dieser Informationen zu ermöglichen, was zu einem komplexen Aufbau und damit zu erhöhten Kosten führt.
Die Druckschrift JP-A-1 141 750 offenbart eine Tintenpatrone gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, und eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruchs 3. Dort weist das Entriegelungselement eine Funktion zum Freigeben der Drehsperre einer Abdeckung und eine Funktion zum Eingreifen der Tintenpatrone in eine Einschubposition auf, um eine Lockerung zu beenden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tintenpatrone und eine entsprechende Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung bereitzustellen, durch die ein Einfügen eines korrekten Tintenpatronentyps sichergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Tintenpatrone gemäß Patentanspruch 1 und eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 3.
Dementsprechend kann das Einschieben des richtigen Tintenpatronentyps durch Bereitstellen von Entriegelungsvorsprüngen an entsprechenden verschiedenen Positionen in der Ein schubrichtung oder der senkrechten Richtung sichergestellt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt einen charakteristischen Kurvenverlauf der Beziehung zwischen einem angelegten Impuls und dem Wachstum eine; Blase.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines Tintenpatronenaufnahmemechanismus gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Tintenpatronenerfassungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 4 zeigt einen Fotosensor für die Erfassungsvorrichtung gemäß Fig. 3.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für den Aufbau eines Tintenpatronenaufnahmemechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6A und 6B zeigen den normalen Patroneneinschiebevorgang bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5.
Fig. 6C und 6D zeigen einen falschen Einschiebevorgang.
Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Aufbaus gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8A und 8B zeigen ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

[Ausführungsbeispiel 1]

Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel für den Tintenpatronenaufnahmemechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 5 kennzeichnet das Bezugszeichen 304 ein Beispiel für die Tintenpatrone gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Bezugszeichen 341 und 342 Entriegelungselemente, die auf der linken und rechten Seitenwand der Tintenpatrone 304 hervorstehend angeordnet sind. Die Bezugszeichen 336 und 337 kennzeichnen Rastelemente gemäß der vorliegenden Erfindung, die entlang der linken und rechten Seite eines Einschubwegs 332 angeordnet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die linken und rechten Rastelemente 336 und 337 in ihrer Form voneinander, wie dargestellt.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Entriegelungselemente 341 und 342 und die Rastelemente 336 und 337 alle auf demselben Niveau oberhalb der Bodenoberfläche des Einschubwegs 332 angeordnet, wobei die hervorstehende Position der Entriegelungselemente 341 und 342 jedoch in der Einschubrichtung abweicht. In diesem Fall ist es zum Vermeiden eines Herstellungsfehlers und einer Fehlfunktion wünschenswert, einen Abweichungsgrad zwischen den Entriegelungselementen von 5 mm oder mehr vorzusehen.
Wird die Tintenpatrone 304 somit gegenüber dem in Fig. 5 gezeigten Zustand weiter eingeschoben, so kann das Entriegelungselement 342 das Ende des Keilabschnitts 337A des Rastelements 337 in einem Zustand erreichen, in dem das Entriege lungselement 341 das Ende des Keilabschnitts 336A des Rastelements 336 erreicht hat. Die Bezugszeichen 336B und 337B kennzeichnen Einrastaussparungen in den entsprechenden Rastelementen, das Bezugszeichen 336C kennzeichnet einen Fluchtabschnitt, und die Bezugszeichen 336D und 337D Rückkehrkeilabschnitte zum Rückkehren einer Schutzplatte 333 von ihrer aufgestoßenen Position in ihre gezeigte verriegelte Position.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 6D wird nachfolgend der Patroneneinschiebevorgang in den in vorstehend beschriebener Weise aufgebauten Patronenaufnahmemechanismus beschrieben. Zuerst wird die Tintenpatrone 304 in einer normalen Haltung gemäß Fig. 6A eingeschoben, wobei sich die auf beiden Seiten der Tintenpatrone 304 angeordneten Entriegelungselemente 341 und 342 in gleitendem Kontakt mit dem Keilabschnitt 336A des Rastelements 336 bzw. dem Keilabschnitt 337A des Rastelements 337 befinden und die Rastelemente 336 und 337 in entgegengesetzte Richtungen schwenken, wie in Fig. 6B dargestellt ist, um dadurch die Schutzplatte 333 von der Fixierung durch die Einrastaussparungen 336B und 337B zu befreien, und die Schutzplatte 333 in Richtung des Pfeils B gegen die Federkraft einer in Fig. 5 gezeigten Feder 335 zu drehen, wodurch die Tintenpatrone 304 zu ihrer Einschubposition geführt werden kann.
Wird die Tintenpatrone 304 allerdings aufgrund eines Fehlers auf dem Kopf stehend eingeschoben, wie beispielsweise in Fig. 6C dargestellt, so werden die Rastelemente 336 und 337 durch die Entriegelungselemente 341 und 342 gemäß der Darstellung in Fig. 6D geschwenkt, so daß die Schutzplatte 333 durch diese Rastelemente nicht freigesetzt wird. Darüber hinaus wird das Entriegelungselement 342 in dem Fluchtabschnitt 336C gestoppt, selbst wenn sich die Rastelemente 336 überhaupt schenkend bewegen, und die Vorderfläche der Tintenpatrone wird gegen die Schutzplatte 333 stoßen. Folglich wird die Einschubbewegung der Tintenpatrone 304 durch die Schutzplatte 333 behindert und die Tintenpatrone 304 wird nicht zu ihrer Einschubstellung geführt. Trotz fehlender Darstellung fehlen die Entriegelungselemente in gleicher Weise, wenn die Tintenpatrone 304 mit vertauschter Vorder- und Rückseite eingeschoben werden soll, und somit werden die Rastelemente 336 und 337 nicht betätigt. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Patronenaufnahme sichergestellt und somit kann auch die Übertragung der Information von dem auf der Patrone getragenen Informationsmedium zuverlässig erreicht werden.

[Ausführungsbeispiel 2]

Fig. 7 zeigt ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Tintenpatrone 304 gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die auf ihren beiden Seiten angeordneten Entriegelungselemente 341 und 342 gegenseitig hinsichtlich ihres Niveaus ausgehend von dem Einschubweg 332. Auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es aus denselben, in dem vorherigen Ausführungsbeispiel vorgebrachten Gründen wünschenswert, einen Grad der Abweichung zwischen den Entriegelungselementen von 5 mm oder mehr vorzusehen. Somit sind die Rastelemente 336 und 337 ebenfalls so angeordnet, daß die den Entriegelungselementen 341 und 342 entsprechenden Niveaus eingehalten werden.
Bei dem in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebauten Patronenaufnahmemechanismus gelangen die linken und rechten Entriegelungselemente 341 und 342 nicht in Eingriff mit den Rastelementen 336 und 337, selbst wenn die Tintenpatrone 304 auf dem Kopf stehend eingeschoben wird, und es befinden sich keine Entriegelungselemente auf der ersten Hälfte der Patrone, wenn die Tintenpatrone mit umgekehrter Forder- und Rückseite eingeschoben wird, wodurch der eingerastete Zustand der Schutzplatte 333 nicht freigegeben und damit ein fehlerhaftes Einschieben verhindert wird.
Die Fig. 8A und 8B zeigen eine Tintenpatrone gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Positionen der Entriegelungselemente für jede Tintenpatrone geändert, wobei beispielsweise Tintenpatronen, die Tinte mit unterschiedlichen Eigenschaften wie Farbe usw. enthalten, in korrekter Weise in ihre entsprechenden Aufnahmeabschnitte eingeschoben werden können. D. h., die in Fig. 8A gezeigte Tintenpatrone 304A und die in Fig. 8B gezeigte Tintenpatrone 309B unterschieden sich hinsichtlich der Positionen der Entriegelungselemente 341 und 342 in der Höhenrichtung, wobei die horizontalen Abweichungsgrade gemäß der Angabe durch D1 und D2 voneinander abweichen.
Wird somit trotz fehlender Darstellung beispielsweise angenommen, daß rote Tinte in der Tintenpatrone 304A und schwarze Tinte in der Tintenpatrone 304B enthalten ist, so werden die im Aufnahmeabschnitt eines Zuführsystems für rote Tinte und im Aufnahmeabschnitt eines Zuführsystems für schwarze Tinte vorgesehenen Rastelemente mit den Niveaus der Entriegelungselemente 341 und 342 in Übereinstimmung gebracht, wodurch deren Einschieben selbst bei einem fehlerhaften Versuch des Einschiebens einer Tintenpatrone mit anderer Farbe verhindert werden kann, und gleichzeitig das Einschieben der individuellen Tintenpatronen 304A und 304B als solche in einer falschen Haltung vermieden werden kann. Durch die dadurch erzielte Vermeidung eines falschen Einschiebens kann eine zuverlässige Informationsübertragung bei den Patronen mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau mit jeweiligem Informationsmedium erzielt werden, und ein optimales Betreiben des an die verwendete Tinte angepaßten Aufzeichnungskopfs kann erreicht werden.
Gemäß der bisherigen Beschreibung sind erfindungsgemäß von den gegenüberliegenden Seiten der Tintenpatrone hervorstehende Entriegelungselemente und auf beiden Seiten des für die Tintenpatrone vorgesehenen Einschubwegs angeordnete und durch die entsprechenden Entriegelungselemente entriegelbare Rastelemente asymmetrisch bezüglich der Einschubrichtung der Tintenpatrone vorgesehen, so daß ein fehlerhaftes Einschieben der Tintenpatrone und somit ein Beschädigen der Tintenpatrone durch die Hohlnadel oder ein Beschädigen der Hohlnadel, wodurch die Tintenzufuhr unmöglich würde, vermieden werden kann.
Des weiteren ist keine spezielle kostspielige Vorrichtung zur Vermeidung des fehlerhaften Einschiebens erforderlich, sondern es müssen lediglich die vorgesehenen Positionen der Rastelemente und der Entriegelungselemente geändert werden. Darüber hinaus kann ein fehlerhaftes Einschieben der jeweiligen Tintenpatronen vermieden werden, selbst wenn eine Vielzahl von Tintenarten verwendet werden.
Des weiteren ist die Aufzeichnungsbetriebsarr der Aufzeichnungsvorrichtung nicht auf eine lediglich eine Hauptfarbe wie beispielsweise schwarz einsetzende Aufzeichnungsbetriebsart beschränkt, sondern es kann ein Aufzeichnungskopf, der als eine Einheit oder eine Kombination aus einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen aufgebaut ist, verwendet werden, wobei die vorliegende Erfindung bei einer mit einer Vielzahl von verschiedenen Farben oder zumindest einer durch gemischte Farben bereitgestellten Vollfarbe ausgestatteten Vorrichtung sehr wirkungsvoll ist.
Die vorgenannten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden hinsichtlich der Verwendung einer flüssigen Tinte beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung aber auch die Verwendung einer Tinte erlaubt, die bei Raumtemperatur eine feste Phase aufweist oder bei Raumtemperatur aufgeweicht wird. Bei der vorstehend beschriebenen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung wird die Eigentemperatur der Tinte üblicherweise innerhalb eines Bereichs von 30ºC bis 70ºC geregelt, und es wird eine Temperaturregelung in der Weise durchgeführt, daß sich die Viskosität der Tinte innerhalb eines stabilen Ausstoßbereichs befindet, so daß eine Tinte verwendbar sit, die beim Einwirken des Aufzeichnungssignals die flüssige Phase einnimmt. Darüber hinaus wird der durch die Wärmeenergie erzielte Temperaturanstieg in vorteilhafter Weise als Energie für die Änderung der Tinte von ihrer festen Phase in ihre flüssige Phase verwendet, um dadurch diesen Temperaturanstieg zu vermeiden, oder es wird sich im unbenutzten Zustand verfestigende Tinte verwendet, um ein Verdampfen der Tinte zu vermeiden, und bei jeder Rate kann eine Tinte mit einer ausschließlich durch Wärmeenergie verflüssigenden Eigenschaft verwendet werden, wie beispielsweise eine sich durch Einwirken einer dem Aufzeichnungssignal entsprechenden Wärmeenergie verflüssigende und in flüssiger Form ausgestoßene Tinte, oder es kann bei der vorliegenden Erfindung auch eine Tinte eingesetzt werden, deren Verfestigung bereits zu einem Zeitpunkt beginnt, in dem sie das Aufzeichnungsmedium erreicht. In einem solchen Fall kann die Tinte von der in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 54-56847 oder der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 60-71260 beschriebenen Art, wobei die Tinte in flüssiger oder fester Form in Vertiefungen oder Durchgangslöchern eines porösen Blatts aufbewahrt und einem elektrothermischen Wandlerelement gegenüberliegend angeordnet ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Ausführung mit dem vorstehend beschriebenen Filmsiedesystem für alle vorgenannten Tintenarten am wirksamsten.

Claims

1. Tintenpatrone, die entlang eines Einschubwegs (332) in einen Aufnahmeabschnitt einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung einschiebbar ist, wobei die Tintenpatrone eine einem Aufzeichnungskopf zuzuführende Tinte enthält und an ihren gegenüberliegenden Seiten hervorstehend angeordnete Entriegelungselemente (341, 342) aufweist, die während des Einschiebens der Tintenpatrone mit Rastelementen (336, 337) der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung in Eingriff gebracht werden können, um das Rückhalten durch die Rastelemente (336, 337) zu lösen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Positionen der gegenüberliegenden Vorsprünge der Entriegelungselemente (341, 342) voneinander in Richtung des Einschiebens in den Einschubweg (332) oder einer Richtung senkrecht zu der Einschubrichtung unterscheiden.

2. Tintenpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Positionen der Vorsprünge der Entriegelungselemente (341, 342) einer in der Tintenpatrone enthaltenen Tintenart entsprechen.

3. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einem entlang eines Einschubwegs (332) befindlichen Aufnahmeabschnitt zum Einschieben einer Tintenpatrone, wobei der Einschubweg (332) eine bewegbare-schließbare Platte (333) aufweist, die bewegbar und schließbar in dem Einschubweg (332) des Aufnahmeabschnitts gehalten wird, und mit Rastelementen (336, 337) zum Zurückhalten der bewegbaren-schließbaren Platte (333) an gegenüberliegenden Seiten des Einschubwegs (332), um dadurch eine Öffnungsbewegung dieser zu verhindern, wobei die Rastelemente während des Einschiebens der Tintenpatrone mit auf gegenüberliegenden Seiten der Tintenpatrone hervorstehend angeordneten Entriegelungselementen (341, 342) in Eingriff gebracht werden können, um dadurch das Zurückhalten durch die Rastelemente (336, 337) zu lösen, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der gegenüberliegenden Rastelemente (341, 342) voneinander in Richtung des Einschiebens in den Einschubweg (332) oder in einer zu der Einschubrichtung senkrechten Richtung abweichen.

4. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Aufnahmeabschnitten für unterschiedliche Tintenarten enthaltende Tintenpatronen vorgesehen sind, und daß die Positionen der Rastelemente (336, 337) der Vielzahl von Aufnahmeabschnitten entsprechend jeweils zugehörigen Tintenpatronen abweichen.