DE69115665T2

DE69115665T2 - Druckkopf

Info

Publication number: DE69115665T2
Application number: DE69115665T
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Kikuchi; Michinori Kutami; Akira Nakazawa; Katsunori Yamagishi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1990-07-10
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: US5610643A; US6132035A; EP0491961A1; AU8211491A; EP0491961A4; KR970005466B1; EP0491961B1; DE69115665D1; AU635149B2; CA2066580A1; WO1992000849A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Druckköpfe und genauer einen Tintenstrahl-Druckkopftyp, der bei Bildwiedergabevorrichtungen, wie Druckern und Faksimilegeräten, verwendet wird.

HINTERGRUNDTECHNIK

Der herkömmliche Tintenstrahl-Druckkopftyp ist mit einer Düse, einer Druckkammer, einem Tintenzufuhrdurchlaß und einem Tintentank versehen, und Tintenpartikel werden durch Erzeugen eines Drucks in der Druckkammer von der Düse ausgespritzt, so daß Zeichen oder Bilder auf einem Aufzeichnungspapier wiedergegeben werden. Als Einrichtung zum Ausüben des Drucks in der Druckkammer klebt das allgemein bekannte System ein piezoelektrisches Element an der Außenwand der Druckkammer fest und verwendet die Auslenkung des piezoelektrischen Elements, die durch Anlegen einer Impulsspannung an das piezoelektrische Element erzeugt wird. Die Fig. 1 ist ein Diagramm zum Erklären des allgemeinen Aufbaus des herkömmlichen Druckkopfes, der dieses System verwendet. In der Fig. 1 füllt eine Tinte 2 eine Druckkammer 1, und ein piezoelektrisches Element 3 ist an eine Außenwand 1a der Druckkammer 1 angeklebt. Ein Ende der Druckkammer 1 steht in Ver bindung mit einer Düse 4 und das andere Ende ist mit einem Tintentank verbunden, der nicht gezeigt ist.
Die Fig. 2 ist ein Diagramm zum Erklären der Funktion des in der Fig. 1 gezeigten Druckkopfes. Die Fig. 2A zeigt einen Zustand, in dem die Spannung an das piezoelektrische Element 3 angelegt und die Tinte gerade von der Düse 4 ausgespritzt wird, und die Fig. 28 zeigt einen Zustand, in dem Tintenpartikel 5 ausgespritzt sind.
Andererseits gibt es, wie in der Fig. 3 gezeigt ist, ein System, ein thermisches Widerstandselement 7 zu verwenden, das in der Nähe einer Düse 6 als die Druckerzeugungseinrichtung vorgesehen ist. Bei einem Druckkopf, der dieses System einsetzt, wird an das thermische Widerstandselement 7 eine Spannung angelegt, und innerhalb der Tinte werden durch die Wärme, die erzeugt wird, Blasen 8 erzeugt, um durch diesen Druck Tintenpartikel 9 aus der Düse hinauszuspritzen. Die Fig. 3A zeigt einen Anfangszustand der Blasenerzeugung, die Fig. 3B zeigt einen Zustand, in dem die Blasen in einem gewissen Umfang erzeugt wurden, die Fig. 3C zeigt einen Zustand, in dem die Blase groß angewachsen ist und das Ausspritzen der Tinte gerade beginnt, die Fig. 3D zeigt einen Zustand, in dem das Hinausspritzen der Tinte weiter fortgeschritten ist, und die Fig. 3E zeigt einen Zustand, in dem Tintenpartikel 9 hinausgespritzt wurden.
Die herkömmlichen Tintenstrahl-Druckköpfe, die oben beschrieben wurden, sind zur Verwendung in Büros geeignet, da sie im Vergleich mit den Nadel-Punktdruckköpfen, die Nadeln über ein Farbband und das Papier gegen eine Platte pressen, keine Geräusche erzeugen.
Jedoch leiden die herkömmlichen Tintenstrahl-Druckköpfe an den folgenden Nachteilen.
Und zwar muß in dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Fall der gesamte Druckkopf wegen an der Düse des Druckkopfes anhaftenden Staubpartikeln und ähnlichem, Luftblasen, die von der Düse her eintreten, oder deshalb, weil die Düse durch getrocknete Tinte verstopft wird, ersetzt werden.
Zusätzlich existieren selbst in dem in der Fig. 3 gezeigten Fall ähnliche Probleme, da das wärmeerzeugende Teil integral an der Düse und der Druckkammer ausgebildet ist.
Kürzlich wurde ein Einweg- oder abnehmbarer Kopf, der integral einen Druckkopf und einen Tintenkopf in der Form einer Kopfkartusche hat, entwickelt, und die gesamte Kopfkartusche wird ersetzt, wenn die Tinte innerhalb des Tanks vollständig aufgebraucht ist. Jedoch wird entsprechend einem derartigen Druckkopf die Druckerzeugungseinrichtung gleichzeitig entfernt, und es bestehen Probleme darin, daß die Kosten des Kopfes und die Betriebskosten hoch sind.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Entsprechend ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und nützlichen Druckkopf zu schaffen, bei dem die oben beschriebenen Probleme beseitigt sind.
Eine weitere und speziellere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckkopf zu schaffen, mit dem ein Tintenstrahlsystem druckt und der eine mit Tinte versorgte Druckkammer, eine mit der Druckkammer in Verbindung stehende Düse, eine Vibrationsplatte, die eine Wand der Druckkammer bildet, und Druckausübeinrichtungen zum Ausüben eines Drucks auf die Vibrationsplatte enthält, um die Tinte aus der Düse hinauszuspritzen, wobei die Druckausübeinrichtungen einen Draht oder eine Nadel zum Ausüben von Druck auf die Vibrationsplatte und ein Antriebsteil zum Verschieben des Drahtes bzw. der Nadel enthalten. Gemäß der Erfindung ist es möglich, einen befriedigenden Druck mit geringen Geräuschen durchzuführen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Druckkopf zu schaffen, in dem wenigstens die Druckkammer bezüglich den Druckausübeinrichtungen entfernbar vorgesehen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Druckkopf zu realisieren, der eine hohe Zuverlässigkeit und niedrige Betriebskosten hat.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Druckkopf zu schaffen, der ferner ein elastisches Element enthält, das an der Vibrationsplatte oder der Endspitze des Drahtes vorgesehen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Druckgeräusch zu unterdrücken.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckkopf zu schaffen, der ferner ein elastisches Element enthält, das zwischen der Vibrationsplatte und der Druckkammer vorgesehen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Vibrationsplatte im Vergleich zu dem Fall, in dem kein elastisches Element vorgesehen ist, mit demselben Energieaufwand stark zu verschieben.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckkopf zu schaffen, der ferner eine Drahtverkleidung zum Führen des Endspitzenteils des Drahtes enthält, so daß die Endspitze des Drahtes den zentralen Teil der Vibrationsplatte drückt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die unstabilen Bewegungen des Endspitzenteils des Drahtes zu unterdrücken und ein stabiles Drucken zu realisieren.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Druckkopf zu schaffen, der ferner einen Vorsprung enthält, der an der Vibrationsplatte oder der Endspitze des Drahtes vorgesehen ist, wobei der Vorsprung an einer Posi tion zum Drücken des zentralen Teils der Vibrationsplatte vorgesehen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den zentralen Teil der Vibrationsplatte ungeachtet der Durchmesser des Drahtes und der Vibrationsplatte positiv zu drücken, wodurch die Düsendichte verbessert und ein Drucken mit einer hohen Dichte ermöglicht werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckkopf zu schaffen, bei dem die Vibrationsplatte aus einer Mehrzahl von gestapelten Platten besteht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Restvibration der Vibrationsplatte zu unterdrücken und die Tinte beständig hinauszuspritzen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Druckkopf zu schaffen, bei dem die Masse der Tintenpartikel, die von der Düse hinausgespritzt werden, durch Anlegen eines Treibersignals, das den Druck des Drahtes auf die Vibrationsplatte steuert, von den Druckausübeinrichtungen an das Antriebsteil gesteuert wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen abgestuften oder Gradationsdruck mit Kontrast auszuführen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Druckkopf zu schaffen, der Vorspannungseinrichtungen zum Anlegen einer Vorspannung an das Antriebsteil enthält, so daß die Endspitze des Drahtes auch in der Zeit, in der nicht gedruckt wird, Kontakt mit der Vibrationsplatte hat. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Druck bezüglich der Vibrationsplatte konstant zu steuern und die Restvibration der Vibrationsplatte zu unterdrücken, wodurch es möglich wird, einen hochqualitativen Druck zu erstellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckkopf zu schaffen, bei dem wenigstens die Druckkammer bezüglich den Druckausübeinrichtungen abnehmbar vorgesehen und das Anschlagdrucken durch Anbringen eines Farb bandes anstelle der Druckkammer möglich ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, wahlweise eine Tintenstrahldruckart und eine Anschlagdruckart auszuführen.
Andere Aufgaben und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden genauen Beschreibung deutlich, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil eines Beispiels eines herkömmlichen Druckkopfes zeigt,
Fig. 2A und 2B zeigen jeweils Querschnittsansichten zum Erklären des Betriebs des in der Fig. 1 gezeigten Druckkopfes,
Fig. 3A bis 3E sind jeweils Querschnittsansichten, die einen wesentlichen Teil eines weiteren Beispiels eines herkömmlichen Druckkopfes zum Erklären desselben zeigen,
Fig. 4A bis 4E sind jeweils Querschnittsansichten, die einen wesentlichen Teil einer ersten Ausführungsform eines Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zum Erklären desselben zeigen,
Fig. 5A und 5B sind eine Draufsicht beziehungsweise eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil einer zweiten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen,
Fig. 6 ist ein Diagramm zum Erklären der Verbindung einer Tintenkassette und eines Tintentanks bei der zweiten Ausführungsform,
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Druckausübmechanismus der zweiten Ausführungsform zeigt,
Fig. 8 ist eine Seitenansicht, die das zweite Ausführungsbeispiel im zusammengebauten Zustand zeigt,
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil eines Druckers zeigt, bei dem die zweite Ausführungsform eingesetzt ist,
Fig. 10A bis 10C sind jeweils Diagramme zum Erklären von Ausführungsformen der Düsenanordnungen,
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht, die die Verbindung einer Tintenkassette und eines Tintentanks bei einer dritten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 12 ist eine Seitenansicht, die die dritte Ausführungsform im zusammengebauten Zustand zeigt,
Fig. 13A und 13B sind jeweils teilweise Querschnittsansichten, die den Fall zeigen, in dem die dritte Ausführungsform bei dem in der Fig. 7 gezeigten Druckausübmechanismus eingesetzt ist,
Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht, die eine Düsenkassette zeigt,
Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht, die einen Druckausübmechanismus einer vierten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil einer fünften Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zum Erklären desselben zeigt,
Fig. 17 und 18 sind jeweils Querschnittsansichten, die wesentliche Teile von Modifikationen der fünften Ausführungsform zeigen,
Fig. 19 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil noch einer weiteren Modifikation der fünften Ausführungsform zeigt,
Fig. 20 und 21 sind jeweils Querschnittsansichten, die wesentliche Teile einer sechsten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen,
Fig. 22 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil einer Modifikation der sechsten Ausführungsform zeigt,
Fig. 23 ist eine Querschnittsansicht zum Erklären einer unstabilen Bewegung eines Drahtes,
Fig. 24 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil einer siebenten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 25 ist eine Seitenansicht, die die siebente Ausführungsform zeigt,
Fig. 26 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil einer achten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 27 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil einer neunten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 28A bis 28C sind jeweils Diagramme zum Erklären einer mechanischen Oberflächenbearbeitung, die an einer Platte einer Vibrationspiatte ausgeführt wurde,
Fig. 29A bis 29C sind jeweils Diagramme zum Erklären einer Wachsbeschichtung, die auf einer Platte der Vibrationsplatte aufgebracht wurde,
Fig. 30 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil einer zehnten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 31 ist eine Seitenansicht, die einen Drucker zeigt, der mit der zehnten Ausführungsform versehen ist,
Fig. 32 ist ein Blockdiagramm, das einen wesentlichen Teil der zehnten Ausführungsform zeigt,
Fig. 33 ist eine Seitenansicht, die einen wesentlichen Teil der zehnten Ausführungsform zeigt,
Fig. 34 ist eine perspektivische Ansicht, die einen wesentlichen Teil eines Antriebsmechanismus zeigt, der bei der zehnten Ausführungsform verwendet wird,
Fig. 35 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil einer elften Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 36 ist ein Diagramm, das eine Druckspannung zeigt,
Fig. 37 ist ein Blockdiagramm, das die elfte Ausführungsform zeigt,
Fig. 38 ist ein Flußdiagramm zum Erklären des Betriebs einer Steuerschaltung in Fig. 37,
Fig. 39A und 39B sind jeweils Seitenansichten, die eine zwölfte Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, und
Fig. 40 ist eine teilweise Querschnittsansicht zum Erklären des Betriebs der zwölften Ausführungsform.

DIE BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Die Fig. 4 ist ein Diagramm zum Erklären einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 4A ist eine Querschnittsansicht, die den allgemeinen Aufbau dieser Ausführungform zeigt. Eine Druckkammer 11 steht in Verbindung mit einer Düse 13 und auch mit einem Tintentank, der nicht gezeigt ist. Ein Druckausübmechanismus 12 besteht aus einem Verschiebungs- oder Auslenkungsübertragungsteil 14, wie einem Draht oder einer Nadel, und einem Antriebsteil 15, das das Verschiebungsübertragungsteil 14 in Abhängigkeit von einem Drucksignal verschiebt, um in der Druckkammer 11 einen Druck zu erzeugen.
Eine Art eines magnetischen Drahtantriebs des normalen Nadel-Punktdruckkopfes, eine Art eines gestapelten piezoelektrischen Elements oder eines piezoelektrischen Elements mit einem Verschiebungs- oder Auslenkungsvergrößerungsmechanismus kann als das Antriebsteil verwendet werden.
In der Fig. 4 sind eine Außenwand 11a der Druckkammer 11 und der Druckausübmechanismus 12 trennbar. Der Trennpunkt wird so, wie er in den Fig. 4C bis 4E gezeigt ist. Die Fig. 4C zeigt einen Fall, in dem die Trennung an einer Endspitze des Verschiebungsübertragungsteils 14, das ein Draht oder eine Nadel ist, stattfindet, die Fig. 4D zeigt einen Fall, in dem die Trennung an einem Zwischenteil des Verschiebungsübertragungsteils 14 stattfindet und ein Endspitzenteil 16 an der Außenwandseite (Vibrationsplatte) 11a an der Außenwand 11a fixiert ist, und die Fig. 4E zeigt einen Fall, in dem die Trennung an einem Basisteil des Verschiebungsübertragungsteils 14 stattfindet und das Verschiebungsübertragungsteil 14 an der Außenwand 11a fixiert ist. In jedem Fall ist der Druckkopf so zusammengebaut, daß die Druckkammerseite und die Antriebsteilseite einander mit einer dünnen Lücke am Trennpunkt oder in einem Zustand, in dem die zwei Kontakt haben, gegenüberliegen.
Zusätzlich ist es möglich, wenn der Nadel-Punktdruckkopf mit magnetischer Drahtantriebsart für den Druckausübmechanismus verwendet wird, die Außenwand 11a und den Druckausübmechanismus zu trennen und den Draht so anzuordnen, daß die Endspitze des Drahtes in Kontakt mit der Außenwand 11a ist.
Wenn die Teile auf der Druckkammerseite und die Teile auf der Antriebsteilseite, die getrennt hergestellt werden, in einer trennbaren Weise zusammengebaut werden, ist es möglich, nur die Teile auf der Druckkammerseite zu ersetzen. Entsprechend werden, nachdem die Tinte innerhalb des Tintentanks, der unter den Teilen der Druckkammerseite enthalten ist, aufgebraucht ist, nur die Teile auf der Druckkammerseite entfernt, und es gibt einen ökonomischen Vorteil dadurch, daß die Teile auf der Antriebsteilseite, die die Druckerzeugungseinrichtungen enthalten, nicht entfernt werden brauchen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Art des magnetischen Drahtantriebs oder ähnliches als das Antriebsteil verwendet, und es ist möglich, die Verschiebung des Verschiebungsübertragungsteils 14, wie des Drahtes oder der Nadel, groß zu machen. Zum Beispiel ist in dem Fall des Drahtes (Punktstift oder Nadel), der im normalen Nadel-Punktdrucker verwendet wird, die Verschiebung im Bereich von 200 µm. Die Verschiebung des piezoelektrischen Elements ist im Bereich von 0,1 µm.
Entsprechend ist, selbst wenn eine Lücke in der Größen ordnung von einigen zehn Mikrometern zwischen der Außenwand 11a und der Endspitze des Verschiebungsübertragungsteils 14 ausgebildet ist, die Kapazität der Druckkammer 11, wenn die Teile auf der Druckkammerseite und die Teile auf der Antriebsteilseite infolge geringer Präzision dieser Teile zusammengebaut sind, durch die Verschiebung des Drahtes ausreichend verringert.
Das Antriebsteil 15 wird beim Ausführen des Druckens betrieben. Somit bewegt sich das Verschiebungsübertragungsteil 14 einen vorgegebenen Betrag nach links, wie in der Fig. 48 gezeigt ist, und verschiebt die Außenwand 11a durch Drücken auf die Außenwand 11a. Folglich wird ein Druck auf die Tinte innerhalb der Druckkammer 11 ausgeübt, und Tintenpartikel 17a werden aus der Düse 13 hinausgespritzt.
Als nächstes wird eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 13 angegeben.
Die Fig. 5 ist ein Diagramm zum Erklären des Aufbaus dieser Ausführungsform des Druckkopfes, wobei die Fig. 5A eine Vorderansicht und die Fig. 5B eine Querschnittsansicht längs einer Linie A-A' in der Fig. 5A ist.
Eine Tintenkassette 21 ist mit einer Mehrzahl von Düsen 24, zum Beispiel vierundzwanzig Düsen 24, die in einer abwechselnden Weise in zwei Reihen angeordnet sind, und einer Druckkammer 25 versehen, die mit jeder Düse 24 in Verbindung steht, und jede Druckkammer 25 ist über einen Tintenzuführdurchgang 26 mit einer Tintenzuführöffnung 27 in Verbindung. Die Tintenzuführöffnung 27 ist über einen Verbindungsschlauch 28a mit einer Tintentankkassette 28 verbunden, wie in der Fig. 6 gezeigt ist. Die Tintentankkassette 28 nimmt eine Tintentankkartusche 29 in entfembarer Weise auf und führt die Tinte der Tintenzuführöffnung 27 zu. Der Durchmesser der Düse 24 muß zur Auflösung passen, die von dem Drukker gefordert wird, und es sind zum Beispiel 50 µm gefordert, um die Auflösung von 300 dpi zu erreichen.
Ein Druckausübmechanismus 20 mit dem in der Fig. 7 gezeigten Aufbau wird verwendet. Die Fig. 7 zeigt einen bekannten elektromagnetischen Antriebstyp, der beim normalen Nadel-Punktdruckkopf verwendet wird. Zum Beispiel kann ein Nadel-Punktdruckkopf, der in einem von Fujitsu Limited of Japan hergestellten Drucker F6123F1 oder ähnlichem verwendet wird, als dieser Druckkopf verwendet werden. Ein elektromagnetisches Anziehungsteil 30 ist mit einer Spule, einem Anker, einer Rückstellfeder und ähnlichem versehen. Ein Antriebsteil 31 entspricht dem Antriebsteil 15 der ersten Ausführungsform und ist ein von einem Draht (Verschiebungsübertragungsteil) 23 des Druckausübmechanismus 20 verschiedenes Teil. Dieses Nadel-Punktdruckkopfteil ist mit einer Anzahl von Drähten oder Nadeln versehen, die der Anzahl von Düsen und Druckkammern der Tintenkassette 21 entspricht, und das elektromagnetische Anziehungsteil 30 ist entsprechend zu jedem Draht vorgesehen.
In anderen Worten werden, wenn, wie bei dieser Ausführungsform, der Nadel-Punktdruckkopf verwendet wird, die Drahtstifte von dem Antriebsteil (elektromagnetisches Anziehungsteil) durch eine Führung 20a innerhalb eines Gehäuses 31a gebogen, und die Endspitzen können mit einer dünnen Lükke dazwischen angeordnet werden. Aus diesem Grund können die Druckkammer und die Düse nahe aneinander angeordnet werden, und es ist möglich, den in der Fig. 5 gezeigten Mehrfachdüsentyp-Tintenstrahl-Druckkopf zu realisieren.
Der Druckkopf ist aus der Tintenkassette 21 und dem Druckausübmechanismus 20 zusammengebaut, wie in der Fig. 8 gezeigt ist. Bei diesem Druckkopf greifen Stifte 32, die auf der Oberseite und dem Boden der Tintenkassette 21 angebracht sind, in in dem Gehäuse 31a des Nadel-Punktdruckkopfes, der als das Antriebsteil 31 verwendet wird, vorgesehene Vertiefungen ein. In diesem Zustand liegt die Endspitze des Drahtes 23, der das Verschiebungsübertragungsteil ist, einer Außenwand 25a der Druckkammer 25 mit einer dünnen Lücke dazwischen gegenüber oder hat dichten Kontakt mit der Außenwand 25a, wie in der Fig. 5B gezeigt ist. Zusätzlich ist das Endspitzenteil jedes Drahtes 23 durch die Drahtführung 22 geführt. Das Drucken mit diesem Druckkopf wird durch Anlegen eines Stroms an die Spule des elektromagnetischen Anziehungsteils ausgeführt, das den zum Verschieben der Druckkammer, die mit der Düse 24 in Verbindung ist, welche zum Hinausspritzen der Tinte dient, vorgesehenen Draht aus den elektromagnetischen Anziehungsteilen 31 hinausspringt, die entsprechend jedem der Drähte 23 vorgesehen sind. Da der Druckkopf in dieser Weise zusammengebaut ist, kann die Tintenkassette 21 leicht von der Seite des Druckausübmechanis mus 20 getrennt und zur Wartung oder zum Ersetzen entfernt werden, und es ist möglich, die Zuverlässigkeit zu verbessern und die Betriebskosten zu verringern. Im Vergleich zum herkömmlichen Nadel-Punktdrucker mit einem Geräuschpegel von 55 bis 65 dB war es möglich, einen Geräuschpegel im Bereich von 45 dB zu realisieren. Außerdem können die Geräusche durch Verwendung eines Abdeckaufbaus für den Stift 32 der Tintenkassette 21 weiter verringert werden, so daß das Gehäuse 31a des Nadel-Punktdruckkopfes abgedeckt ist. Es ist möglich, die Geräusche vollständig zu beseitigen, wenn die Tintenkassette 21 nicht zum Trennen von der Druckausübmechanismusseite aufgebaut ist.
Bei dieser Ausführungsform wurde die Beschreibung für den in der Fig. 4C gezeigten Trenntyp angegeben. Jedoch ist es möglich, ähnliche Effekte durch Einsetzen des in der Fig. 4D oder 4E gezeigten Trenntyps zu erhalten, bei denen ein Teil oder alle der Drähte 23 an der Außenwand 25a fixiert sind.
Bei dieser Ausführungsform ist der Durchmesser der Düse 24 50 µm, die Länge (Dicke) der Düse 24 ist 200 µm, der Lochabstand der Düse 24 ist 280 µm, der Durchmesser der Druckkammer 25 ist 500 µm, die Länge (Dicke) der Druckkammer 25 ist 100 µm, die Dicke der Außenwand 25a ist 50 µm, der Durchmesser des Drahtes 23 ist 200 µm, und die Außenabmessungen der Tintenkassette 21, die in der Fig. 5A gezeigt ist, ist 2,0 mm x 4,0 mm. Materialien, wie rostfreier Stahl, Harz und Glas können für das Kopfteil der Tintenkassette 21 verwendet werden, und diese Ausführungsform verwendet einen rostfreien Stahl SUS304. Materialien, wie Acrylharz und Polycarbonatharz können für den Tintentank und die Peripherie des Kopfteils verwendet werden. Die Durchlässe können durch eine bekannte Technik, wie Ätzen, ausgebildet werden.
Bei dieser Ausführungsform war es bei Verwendung einer Tinte mit einem schwarzen Farbstoff, der eine Oberflächenspannung von 52 dyne/cm und einen Viskositätskoeffizienten von 4 cp hat, einer Steuerspannung von 100 Volt und einer Steuerperiode von 5 khz möglich, einen befriedigenden Druck auszuführen. Die Verschiebung des Drahtes war im Bereich von 20 µm. Die Geschwindigkeit der hinausgespritzten Tintenpartikel war im Bereich von 6 bis 10 m/s.
Der Vorteil der Verwendung des Drahtantriebs liegt darin, daß, verglichen mit der Verschiebung im Bereich von 0,1 µm, die mit dem normalen piezoelektrischen Element erreichbar ist, eine große Verschiebung im Bereich von 100 µm erhalten werden kann. Aus diesem Grund können die Druckkammerseite und die Antriebsteilseite abnehmbar ausgeführt sein. Zusätzlich ist es, selbst wenn die Druckkammer klein ausgeführt ist, möglich, eine ausreichend große Verschiebung auf die Druckkammer auszuüben, wie oben beschrieben wurde, wodurch es ermöglicht wird, die Tinte positiv hinauszuspritzen.
Die Betriebsbedingung wurde variiert, um die Verschiebung zu variieren und die Tintenpartikel zu erforschen, und es wurde herausgefunden, daß innerhalb der Druckkammer kein Druck erzeugt wird, wenn die Verschiebung 1 µm oder weniger war und keine Verschiebung im Meniskus innerhalb der Düse 24 beobachtet wurde. Die geeignete Verschiebung des Drahtes 23 zum Hinausspritzen der Tintenpartikel ist 1 bis 200 µm, und ein besonders befriedigendes Hinausspritzen wurde im Bereich von 5 bis 80 µm erhalten.
Die geeigneten Abmessungen sind 30 bis 80 µm für den Durchmesser der Düse 24, 50 bis 400 µm für die Länge (Dicke) der Düse 24, 100 bis 500 µm für den Durchmesser der Druckkammer, 50 bis 200 µm für die Länge (Dicke) der Druckkammer 25, und 10 bis 200 µm für die Dicke der Außenwand 25a. Zusätzlich sind der geeignete Durchmesser des Drahtes 23 120 bis 200 µm und der Hub 5 bis 80 µm.
Die Zusammensetzung der Tinte beeinflußt die Partikelcharakteristik. Es ist möglich, eine flüssige Tinte mit einem Viskositätskoeffizienten von 1 bis 30 cp zu verwenden. Ferner ist es möglich, eine Tinte mit einer Oberflächenspannung von 30 bis 70 dyne/cm zu verwenden.
Die Fig. 9 zeigt allgemein den Drucker, der den oben beschriebenen Druckkopf aufweist. Der Drucker enthält allgemein eine Platte 33, Führungswalzen 34, 35 und 36, eine Druckerabdeckung 37 und eine Papierführung 38. Das Papier wird an der Papierführung transportiert, wie durch einen Pfeil angezeigt ist, und einem Druckerteil 39 zugeführt, und das Drucken wird durch Anhaften der Tintenpartikel ausgeführt, die von der Düse der Tintenkassette 21 auf das Papier hinausgespritzt werden. Beim Ausführen dieses Druckens ist es möglich, Zeichen, die die Punktstruktur haben, zu drukken, indem, wie in der Fig. 5A gezeigt ist, zwölf Düsen 24 in zwei Reihen angeordnet und die Düsen ausgewählt betrieben werden, während durch den Träger, der den Druckkopf trägt, ein Abtasten in der Breitenrichtung des Papiers ausgeführt wird.
Die Fig. 10A bis 10C zeigen Ausführungsformen der Düsenanordnung. In dem in der Fig. 10A gezeigten Fall ist eine Mehrzahl von Düsen 40 linear schräg zur Breitenrichtung (Rechts- und Linksrichtung in der Fig. 10A) eines Aufzeichnungspapiers 100 angeordnet. In dem in der Fig. 10B gezeigten Fall ist eine Mehrzahl von Düsen 41 linear in einer Transportrichtung des Aufzeichnungspapiers 100 angeordnet. In dem in der Fig. 10C gezeigten Fall ist eine Mehrzahl von Düsen 42 linear über die gesamte Breite längs der Breitenrichtung des Aufzeichnungspapiers 100 angeordnet. In den in den Fig. 10A und 10B gezeigten Fällen wird das Drucken durch Abtasten in der Breitenrichtung des Aufzeichnungspapiers durch den Träger ausgeführt.
Die tatsächliche Druckbedingung dieses Druckers und das Druckergebnis sind wie folgt.
Ein durch eine Versuchsherstellung hergestellter Kopf hat einen Kopfaufbau, so daß der Düsendurchmesser 50 µm ist, die Düsenlänge 200 µm ist, der Druckkammerdurchmesser 500 µm ist, und die Tiefe 100 µm ist. Ferner wurde durch die Versuchsherstellung ein Antriebssystem unter der Bedingung hergestellt, daß der Drahtdurchmesser 200 µm ist. Dieses Antriebssystem kann den elektromagnetischen Anziehungstyp des normalen Nadel-Punktdruckers, so wie er ist, verwenden. Materialien, wie rostfreier Stahl, Harz und Glas können für den Düsenkopf (Tintenkassette) verwendet werden, jedoch wurde in diesem Fall rostfreier Stahl verwendet. Die Durchlässe wurden durch eine bekannte Technik, wie Ätzen, hergestellt. Bei Verwendung einer Tinte mit einem schwarzen Farbstoff, der eine Oberflächenspannung von 52 dyne/cm und einen Viskositätskoeffizienten von 4 cp hat, einer Steuerspannung von 30 V und einer Steuerperiode von 3 kHz hat, war es möglich, einen befriedigenden Druck auszuführen. Die Verschiebung des Drahtes war im Bereich von 20 µm, und die Geschwindigkeit der hinausgespritzten Tintenpartikel war im Bereich von 6 bis 10 m/s.
Der Vorteil der Verwendung des Drahtantriebes liegt darin, daß verglichen mit der Verschiebung (ungefähr 0,1 µm), die mit einem normalen piezoelektrischen Element erhalten werden kann, eine große Verschiebung erhalten werden kann. Aus diesem Grund können die Druckkammerseite und die Antriebsteilseite abnehmbar gemacht werden. Die Betriebsbedingung wurde variiert, um die Verschiebung zu variieren und die Tintenpartikel zu erforschen, und es wurde herausgefunden, daß innerhalb der Druckkammer kein Druck erzeugt wird, wenn die Verschiebung 1 µm oder weniger war und keine Verschiebung im Meniskus innerhalb der Düse beobachtet wurde. Die geeignete Verschiebung des Drahtes 23 zum Hinausspritzen der Tintenpartikel ist 1 bis 200 µm, und ein besonders befriedigendes Hinausspritzen wurde im Bereich von 5 bis 80 µm erhalten.
Bei dieser Ausführungsform können die Düse, die Druckkammer und der Tintentank einheitlich aus dem zu ersetzenden Antriebsteil entfernt werden, wenn die gesamte Tinte innerhalb der Tintentankkassette verbraucht ist. Aus diesem Grund wird die Größe der Kassette klein und ist dadurch ökonomisch, daß das Antriebsteil kontinuierlich verwendet wird.
Gemäß der obigen Ausführungsform sind die Tintenkassette und der Tintentank (Tintentankkassette) über einen in der Fig. 6 gezeigten Verbindungsschlauch verbunden, jedoch können die Tintenkassette 21 und der Tintentank 43 integral ausgebildet sein, wie im Fall einer in der Fig. 11 gezeigten dritten Ausführungsform. In diesem Fall sind die Tintenkassette 21 und der Tintentank 43 über ein Zuführrohr 48 verbunden. Die Fig. 12 zeigt einen Druckkopf, der durch Zusammenbau der Tintenkassette 21 an dem Nadel-Punktdruckertyp- Druckausübmechanismus 20 erhalten wurde, und Stifte 32 sind ähnlich wie in dem in der Fig. 8 gezeigten Fall vorgesehen. Zusätzlich greift ein am Tintentank 43 vorgesehener Stift 43a in eine Vertiefung auf der Seite des Druckausübmechanismus 20 ein, um eine Positionierung durchzuführen.
Die Fig. 13 zeigt einen Fall, in dem die dritte Ausführungsform bei dem Druckausübmechanismus 20, der in der Fig. 7 gezeigt ist, angewandt wird. Die Fig. 13A zeigt einen Zustand, bevor eine Düsenkassette 49 an dem Druckausübmechanismus 20 angebracht ist, und die Fig. 1B8 zeigt einen Zustand, in dem eine Düsenkassette 49 an dem Druckausübmechanismus 20 angebracht ist. Die Fig. 14 zeigt eine Düsenkassette 49, die die Tintenkassette 21 und den Tintentank 43 integral enthält. In den Fig. 13 und 14 sind jene Teile, die im wesentlichen dieselben wie die entsprechenden Teile in den Fig. 7, 11 und 12 sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen. In der Fig. 13A entsprechen Krallen 32A und 32B den Stiften 32. Die Krallen 32A und 32B sind in Eingriff mit einem Vorsprung 20y und einer Vertiefung 20z, die an dem Druckausübmechanismus 20 vorgesehen sind, und eine genaue Positionierung wird zwischen der Mehrzahl von Düsen 21 auf der Kassettenseite und den Drahtstiften 23 des Druckausübmechanismus 20 erreicht.
Zusätzlich ist bei der obigen Ausführungsform beschrieben, daß der elektromagnetisch angetriebene Kopftyp als der Druckausübmechanismus verwendet wird, jedoch ist es auch möglich, ein piezoelektrisches Element 41 vom Stapeltyp als Druckausübmechanismus zu verwenden, wie in dem Fall einer in der Fig. 15 gezeigten vierten Ausführungsform. In der Fig. 15 enthält eine Tintenkassette 52 eine Druckkammer 53, eine Düse 54 und eine Tintenzuführöffnung 55, und ein Bodenteil 51a des piezoelektrischen Stapeltypelements 51 drückt durch ein Druckteil 56 gegen eine Außenwand 53a der Druckkammer 53. Ein unteres Endteil 56a des Druckteils 56 ist an der Außenwand 53a entfernbar angebracht, und das piezoelektrische Stapeltypelement 51 kann durch Trennen des unteren Endteils 56a von der Außenwand 53a von der Tintenkassette 52 entfernt werden. Das Bodenteil 51a des piezoelektrischen Stapeltypelements 51 entspricht dem Verschiebungsübertragungsteil des Druckausübmechanismus, und die anderen Teile entsprechen dem Antriebsteil.
Anders als das normale piezoelektrische Element mit einer Verschiebung im Bereich von 0,1 µm, hat das piezoelektrische Stapeltypelement 51 eine Verschiebung, die zum Betreiben der Tintenkassette 21 ausreichend ist. Somit können Effekte ähnlich jenen, die oben beschrieben werden, durch Verwendung des piezoelektrischen Stapeltypelements 51 als Druckausübmechanismus erhalten werden.
Zum Beispiel muß bei der in der Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform die stationäre Position der Endspitze des Verschiebungsübertragungsteils 14 ausreichend von der Außenwand 11a der Druckkammer 11 getrennt sein, ähnlich wie in dem Fall des Drahtes des normalen Nadel-Punktdruckertyps, um die Energie des Antriebsteils 15 wirksam auf die Druckkammer 11 zu übertragen. Jedoch ist es, um das Kontaktgeräusch zu unterdrücken, wirksam, die stationäre Position der Endspitze des Verschiebungsübertragungsteils 14 so einzustellen, um einen Kontakt mit der Außenwand ha der Druckkammer 11 herzustellen, wie zum Beispiel in der Fig. 4A gezeigt ist.
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Ausführungsform angegeben, bei der die Energie des Antriebsteils 15 wirksam auf die Druckkammer 11 übertragen und das Kontaktgeräusch unterdrückt werden kann.
Die Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht, die den allgemeinen Aufbau einer fünften Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Fig. 16 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in der Fig. 4A sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen. Bei dieser Ausführungsform ist ein zusammenziehbares Element 61 zwischen dem Verschiebungsübertragungsmechanismus (Draht) 14 und der Außenwand 11a der Druckkammer 11 vorgesehen. Das Element ist in der Fig. 16 an der Außenwand 11a befestigt, aber das Element 61 kann natürlich an der Endspitze des Verschiebungsübertragungsteils 14 befestigt sein. Harze, wie Polyester, Polyamid, Polystyrol und Polyurethan, natürlicher Gummi, Butadiengummi, Silikongummi und ähnliches können für das Element 61 verwendet werden.
Um den Geräuschabsorptionseffekt des Elements 61 zu verbessern, ist es wirksam, ein elastisches Element mit Luftblasen 63 für das Element 61 wie im Fall einer in der Fig. 17 gezeigten Modifikation zu verwenden. Zusätzlich wird, wenn die Verteilungsdichte der Luftblasen 63 zur Druckkammer 11 hin verringert wird, wie in dem in der Fig. 18 gezeigten Fall einer Modifikation, der Geräuschabsorptionseffekt weiter verbessert. In den Fig. 17 und 18 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in der Fig. 16 sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Der Geräuschpegel des herkömmlichen Nadel-Punktdruckertyps ist 55 bis 56 dB, jedoch war es gemäß dieser Ausführungsform möglich, den Geräuschpegel durch Verwendung des Elementes 61 mit einer Dicke von 20 µm bis auf ungefähr 45 dB zu unterdrücken. Die geeignete Dicke des Elements 61 ist zum Beispiel 10 bis 200 µm.
Zusätzlich kann, wenn eine Mehrzahl von Düsen 24, wie bei der zweiten Ausführungsform, vorgesehen sind, das Element 61 längs der Außenwand 25a der Druckkammer 25 vorgesehen werden, wie in dem in der Fig. 19 gezeigten Fall einer Modifikation. In der Fig. 19 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in den Fig. 5B und 16 sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Bei jeder der obigen Ausführungsformen besteht die Außenwand der Druckkammer zum Beispiel aus rostfreiem Stahl. Entsprechend ist es, um einen Druck zu erzeugen, der zum Hinausspritzen der Tinte aus der Druckkammer durch Ausüben des Drucks auf die Außenwand ausreicht, erforderlich, die Verschiebung der Außenwand relativ groß zu machen. Zusätzlich wird es, wenn der wirksame Bereich der Außenwand verringert wird, um die Größe des Druckkopfes zu verringern, erforderlich, die Verschiebung der Außenwand proportional zu vergrößern. Aus diesem Grund muß, selbst wenn die Größe des Druckkopfes verringert wird, die an das Antriebsteil, das die Drähte oder Nadeln antreibt, angelegte Spannung groß gemacht werden, wenn die Verschiebung der Außenwand groß eingestellt ist, um die Tinte positiv hinauszuspritzen, und der Energieverbrauch wird groß.
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Ausführungsform angegeben, bei der die Tinte mit einem kleinen Energieverbrauch positiv hinausgespritzt werden kann, selbst wenn die Größe des Druckkopfes verringert ist.
Die Fig. 20 zeigt einen wesentlichen Teil einer sechsten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 21 zeigt einen Zustand, in dem eine Spannung an ein Antriebsteil der sechsten Ausführungsform angelegt ist. In den Fig. 20 und 21 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in der Fig. 4A sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Bei dieser Ausführungsform ist die Außenwand 11a der Druckkammer 11, die die Wand auf der entgegengesetzten Seite der Düse 13 bildet, durch ein Klebemittel des Epoxydharzsystems, zum Beispiel über eine Gummiplatte 65, die eine Ringform hat und aus einem elastischen Material, wie Urethan besteht, an der Druckkammer 11 angeklebt. Die Dicke der Gummiplatte 65 ist 10 bis 200 µm und das Elastizitätsmodul ist auf einen Bereich von 0,01 - 0,5 x 10&supmin;&sup7; N/M² eingestellt. Wenn an das Antriebsteil 15 eine Spannung angelegt ist, wird das Verschiebungsübertragungsteil 14 in der Längsrichtung verschoben, wie in der Fig. 21 gezeigt ist, und drückt auf die Außenwand 11a. Somit wird die Außenwand 11a zur Innenseite hin gebogen, jedoch erhält die Gummiplatte 65 gleichzeitig den Druck und wird zusammengedrückt, wodurch die Außenwand 11a weiter verschoben wird. Somit wird der Druck in der Druckkammer 11 in der Form eines Impulses erzeugt, und die Partikel 17a der Tinte 17 werden aus der Düse 13 hinausgespritzt.
Gemäß dieser Ausführungsform erfährt die Außenwand 11a aufgrund der Elastizität der Gummiplatte leichter eine Verschiebung, und die Außenwand 11a kann ausreichend verschoben werden, selbst wenn der Druck des Antriebsteils 15 relativ klein ist. Somit ist es möglich, die Partikel 17a der Tinte 17 positiv hinauszuspritzen.
Bei dieser Ausführungsform ist der Durchmesser der Druckkammer 11 500 µm, die Länge (Dicke) der Druckkammer 11 ist 100 µm, der Durchmesser der Düse 13 ist 50 µm, die Länge (Dicke) der Düse 13 ist 200 µm, die Dicke der Außenwand ha aus rostfreiem Stahl ist 50 µm, der Durchmesser des Verschiebungsübertragungsteils (Draht) 14 ist 200 µm, und die Verschiebung des Verschiebungsübertragungsteils 14 ist 20 bis 50 µm. Unter dieser Bedingung wurde experimentell bestätigt, daß bei Verwendung einer Tinte mit einem schwarzen Farbstoff, der eine Oberflächenspannung von 52 dyne/cm und einen Viskositätskoeffizienten von 4 cp hat, und Betreiben des Antriebsteils 15 mit einer Steuerspannung von 20 V und einer Steuerperiode von 3 kHz, ein befriedigendes Drucken ausgeführt werden kann. Die Verschiebung des Verschiebungsübertragungsteils 14 war in diesem Fall im Bereich von 20 µm, und die Geschwindigkeit der hinausgespritzten Partikel 17a der Tinte 17 war 6 m/s.
Andererseits war es in dem Fall der in der Fig. 4A gezeigten ersten Ausführungsform, die keine Gummiplatte 65 hat, erforderlich, eine Steuerspannung von 80 V zu verwenden, um die Geschwindigkeit von 6 m/s für die Teilchen 17a der Tinte 17 unter denselben, oben beschriebenen Bedingungen zu erhalten.
Die Fig. 22 zeigt eine Modifikation der sechsten Ausführungsform. In der Fig. 22 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in der Fig. 20 sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Bei dieser Modifikation ist anstelle der Gummiplatte 65 ein Harzfilm 65A mit elastischen und thermisch adhäsiven Charakteristika vorgesehen.
Das heißt, daß die Wand 11a der Druckkammer 11, die die Wand auf der anderen Seite der Düsen 13 bildet, die elastischen und thermisch adhäsiven Charakteristika hat, und durch thermische Adhäsion über den Film 65A, der zum Beispiel aus einem ringförmigen, adhäsiven Harzfilm des Epoxydsystems hergestellt ist, durch thermische Adhäsion an die Druckkammer 11 geklebt ist. Die thermische Adhäsion wird durch Einfügen des Films 65A an dem Teil hergestellt, wo die Außenwand ha der Druckkammer 11 angebracht werden soll, und Erwärmen derselben zum Beispiel für eine Stunde auf 80º unter Druck.
Entsprechend wird ähnlich, wie in dem Fall der sechsten Ausführungsform, die Außenwand 11a zur Zeit des Antriebs aufgrund der Elastizität des Films 65A leicht verschoben, und die Teilchen 17a der Tinte 17 können positiv hinausgespritzt werden. Als ein Ergebnis des Druckexperiments, das durchgeführt wurde, war es möglich, eine Geschwindigkeit von 6 mis für die Teilchen 17a der Tinte 17 unter Verwendung einer Steuerspannung von 25 V und einer Steuerperiode von 3 khz unter der oben beschriebenen Bedingung zu erhalten.
Gemäß der sechsten Ausführungsform und ihrer Modifikation ist es möglich, die Außenwand 11a ausreichend zu verschieben, selbst wenn der Druck des Antriebsteils 15 klein ist. Somit kann die an das Antriebsteil 15 angelegte Spannung klein eingestellt werden. Daher kann der Energieverbrauch verringert werden, und die Zuverlässigkeit ist sichergestellt, selbst wenn die Größe des Druckkopfes verringert ist. Außerdem werden die Betriebskosten verbessert.
Es wurde beschrieben, daß das elastische Element 65 (oder 65A) aus Urethangummi oder einem adhäsiven Harzfilm des Epoxydsystems besteht, jedoch ist es möglich, synthetische Gummi, wie Styren-Butadien-Gummi, Butadiengummi, geblasenen Gummi, Acrylgummi und Silikongummi, natürlichen Gummi und Harzfilme statt der Filme des Epoxydharzsystems zu verwenden.
Entsprechend dem Aufbau, bei dem durch den Vorsprung des Verschiebungsübertragungsteils (Draht) 14 ein Stoß auf die Außenwand (Vibrationspiatte) 11a ausgeübt wird, um die Partikel 17a der Tinte 17 aus der Düse 13 hinauszuspritzen, kann eine Endspitze 14a des Drahtes 14 schwanken oder fluktuieren, wie durch eine punktierte Linie in der Fig. 23 angezeigt ist, wenn sie auf die Vibrationsplatte 11a stößt. In diesem Fall kann der auf die Vibrationsplatte 11a ausgeübte Stoß geschwächt werden und zweimal einen Stoß auf die Vibrationsplatte 11a ausüben. Aus diesem Grund kann sich die Menge und Geschwindigkeit der hinausgespritzten Teilchen 17a der Tinte 17 verringern, und es gibt eine Möglichkeit, daß sich die Druckqualität aufgrund des doppelten Hinausspritzens verschlechtert. In der Fig. 23 sind jene Teile, die im wesentlichen dieselben wie die entsprechenden Teile in der Fig. 4A sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Ausführungsform angegeben, bei der die Druckqualität durch positiveres Hinausspritzen der Teilchen 17a der Tinte 17 verbessert wird.
Die Fig. 24 ist eine Querschnittsansicht einen wesentlichen Teil einer siebten Ausführungsform des Druckkopfes der vorliegenden Erfindung, und die Fig. 25 ist eine Seitenansicht der siebten Ausführungsform. In den Fig. 24 und 25 sind jene Teile, die im wesentlichen dieselben wie die entsprechenden Teile in den Fig. 5 bis 12 sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Bei dieser Ausführungsform ist benachbart der Druckkammer 25 eine Drahtführung 22 vorgesehen. In der Drahtführung 22 ist ein Eindringloch 22A ausgebildet, um das Schwanken oder Fluktuieren eines Endspitzenteiles 23A des Drahtes 23 zu verhindern. Das Eindringloch 22A ist an einer solchen Position ausgebildet, so daß das Endspitzenteil 23A des Drahtes 23 einen vorgegebenen Teil der Vibrationsplatte 25a drückt, und die vorgegebene Position ist bei dieser Ausführungsform der zentrale Teil der Vibrationsplatte 25a. Somit wird die Schwankung des Endspitzenteiles 23A des Drahtes 23 verhindert, und eine vorgegebene Stoßkraft wird auf die Druckkammer 25 ausgeübt. Aus diesem Grund können die Teilchen 17a der Tinte 17 genau hinausgespritzt werden, und es ist möglich, die Druckqualität zu verbessern.
In der Fig. 25 besteht die Tintenkassette 21 aus dem Tintentank 43, der die Tinte 17 speichert, und der Mehrzahl von Druckkammern 25 (25-1 bis 25-N), die die Tinte 17 vom Tintentank 43 zuführen. Diese Tintenkassette 21 ist durch einen Halter 73 an einem Wagen oder Schlitten 71 befestigt.
Zusätzlich ist der Druckausübmechanismus 20, der mit einem Antriebsteil 31 zum Antreiben versehen ist und die Mehrzahl von Drähten 23 (23-1 bis 23-N) wahlweise hinaustreibt, an dem Wagen 71 befestigt.
Die Düsen 24 (24-1 bis 24-N) sind in den jeweiligen Druckkammern 25 ausgebildet, und die Partikel 17a der Tinte werden von einer vorgegebenen Düse 24 durch Hinaustreiben des Drahtes 23 zum Drücken der entsprechenden Druckkammer 24 in einer Pfeilrichtung B hinausgespritzt. Ein vorgegebenes Drucken wird durch Hinausspritzen der Partikel 17a der Tinte 17 in der Pfeilrichtung B von der vorgegebenen Düse 24 und Bewegen des Druckausübmechanismus 20 und der Tintenkassette 21 durch Befördern des Wagens 71 auf einem Aufzeichnungspapier 72 durchgeführt. Die Düse 24 ist an einem Ende der Druckkammer 25 vorgesehen, und die Vibrationsplatte 25a ist am anderen Ende vorgesehen. Somit schlägt das Endspitzenteil 23A des Drahtes 23 auf die Vibrationsplatte 25a, wenn der Draht in eine Pfeilrichtung A vorspringt, und die Teilchen 17a der Tinte 17 werden von der Düse 24 in der Pfeilrichtung B hinausgespritzt.
Wenn die Düsen 24 (24-1 bis 24-N) blockiert werden, kann die Tintenkassette 21 auf dem Wagen 71 durch einen neue Tintenkassette ersetzt werden, indem der Halter 72 in einem Zustand ersetzt wird, in dem der Druckausübmechanismus 20 an dem Wagen 71 befestigt ist. Somit kann der Druckvorgang unmittelbar nach dem Ersetzen der Tintenkassette 21 ausgeführt werden. Da die Tintenkassette 21 mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann, kann sie als Verbrauchsgut behandelt werden.
Bei dieser Ausführungsform ist der Durchmesser des Eindringloches 22A 10 bis 100 µm größer als der Durchmesser des Drahtes 23, und die Länge des Eindringloches 23A muß 10 bis 200 µm größer eingestellt sein, wenn der Vorspringbetrag des Drahtes 23 10 bis 200 µm ist. Der Durchmesser der Düse 24 ist 50 µm, die Länge der Düse 24 ist 200 µm, der Durchmesser der Druckkammer 25 ist 500 µm, die Länge der Druckkammer 25 ist 200 µm, und die Dicke der Vibrationsplatte 25a ist 100 µm. Ferner wurde bestätigt, daß bei Verwendung einer Tinte mit einem schwarzen Farbstoff, der eine Oberflächenspannung von 20 dyne/cm und einen Viskositätskoeffizienten von 2 cp hat, als die Tinte 17, Anlegen einer Steuerspannung von 20 V und 1 kHz an das Antriebsteil 31 und Hinaustreiben des Drahtes 23 mit dem Durchmesser von 200 µm um ungefähr 20 µm durch das Antriebsteil 31, das in dem Nadel-Punktdruckertyp verwendet wird, ein befriedigendes Drucken hergestellt werden kann. Das Endspitzenteil 23A des Drahtes 23 schwankte nicht, und die Geschwindigkeit der hinausgespritzten Tintenpartikel 17a war 6 m/s und stabil.
Gemäß diesem Aufbau ist es beim Ersetzen der Tintenkassette 21 mit den blockierten Düsen 24 durch eine neue Tintenkassette möglich, sicherzustellen, daß kein Positionierungsfehler des Endspitzenteils 23A des Drahtes 23 auftritt, da die Führung 22 an der Seite der Tintenkassette 21 befestigt ist. Somit ist das Endspitzenteil 23A des Drahtes konstant an dem vorgegebenen Teil der Vibrationsplatte 25a positioniert, und ein gleichmäßiges Hinausspritzen der Tintenpartikel 17a ist durch Verhindern des Schwankens des Endspitzenteiles 23A beim Vorspringen des Drahtes 23 erreichbar.
Die Vibrationsplatte 25a und die Drahtführung 22 sind in der Fig. 24 in Kontakt, jedoch kann zwischen der Vibrationsplatte 25a und der Drahtführung 22 eine Lücke ausgebildet sein, wie in dem in der Fig. 5B gezeigten Fall.
Bei jeder der obigen Ausführungsformen muß der Bereich der Vibrationspiatte (Außenwand der Druckkammer) größer als der Endspitzenbereich des Drahtes sein. Jedoch ist es schwierig, die Dichte der Düsen zu verbessern, da sich die Vibrationspiatte und die Düse Eins zu Eins entsprechen.
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Ausführungsform angegeben, bei der die Dichte der Düsen verbessert werden kann. Die Fig. 26 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil einer achten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Fig. 26 sind jene Teile, die im wesentlichen dieselben wie die entsprechenden Teile in der Fig. 5B sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung wird weggelassen.
Bei dieser Ausführungsform ist am zentralen Teil der Vibrationsplatte 25a oder dem zentralen Teil der Endspitze des Drahtes 23 ein Vorsprung 80 vorgesehen. Wenn der Draht 23 verschoben ist, drückt der Vorsprung 80 auf den zentralen Teil der Vibrationsplatte 25a, und der Druck des Drahtes 23 wirkt immer auf den zentralen Teil der Vibrationsplatte 25a. Zusätzlich ist es möglich, zu verhindern, daß in der Vibrationsplatte 25a aufgrund des mechanischen Reibungsverschleißes zwischen dem Draht 23 und der Vibrationsplatte 25a ein Loch ausgebildet wird. Ferner besteht kein Erfordernis, den Durchmesser des Drahtes 23 kleiner als den Durchmesser der Druckkammer 25 zu machen.
Das für den Vorsprung 80 verwendete Material ist nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt. Zum Beispiel kann, wenn der Vorsprung 80 aus demselben rostfreien Stahl gebildet ist, der die Vibrationsplatte 25a bildet, der Vorsprung 80 an der Vibrationsplatte 25a durch eine bekannte Ätztechnik ausgebildet werden. Andererseits ist es, wenn der Vorsprung 80 aus einem elastischen Material besteht, möglich, Maßnahmen gegen Geräusche ähnlich wie im Fall der im Zusammenhang mit der Fig. 16 beschriebenen ersten Ausführungsform zusätzlich zu den Wirkungen dieser Ausführungsform vorzunehmen.
Bei dieser Ausführungsform sind der Anordnungsabstand der Drähte 23 und der Anordnungslochabstand der Düsen 24 dieselben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zusätzlich kann eine Mehrzahl von Vorsprüngen 80 bezüglich eines Drahtes 23 vorgesehen sein, und die Form des Vorsprungs 80 ist nicht auf die zylindrische Form beschränkt. Außerdem kann an dem Draht 23 eine Vertiefung zum Eingriff mit dem Vorsprung 80 vorgesehen sein.
Bei jeder der obigen Ausführungsformen besteht die Außenwand der Druckkammer oder der Vibrationsplatte aus einem einzelnen Element. Aus diesen Grund wird in die Vibrationsplatte, selbst nachdem der Draht die Vibrationsplatte trifft, eine Restvibration eingeführt. Es gibt eine Möglichkeit, daß das Hinausspritzen der Tinte aufgrund dieser Restvibration unstabil wird.
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Ausführungsform angegeben, bei der die Restvibration der Vibrationsplatte unterdrückt werden kann.
Die Fig. 27 zeigt einen wesentlichen Teil einer neunten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 27 sind jene Teile, die im wesentlichen dieselben wie die entsprechenden Teile in der Fig. 24 sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen. In der Fig. 27 ist die Darstellung der Drähte weggelassen.
Bei dieser Ausführungsform besteht eine Vibrationsplatte 25a aus Platten 250-1 bis 250-N. Die Platten 250-1 bis 250-N bestehen jeweils aus einem Material, wie rostfreiem Stahl, Glas, Silizium und Harz. Um eine Verschiebung der Vibrationsplatte 25a zu erreichen, die zum Hinausspritzen der Tinte 17 erforderlich ist, ist die Dicke der Platten 250-1 bis 250-N 10 bis 500 µm. Bei dieser Ausführungsform ist die Dicke jeder Platte und die Gesamtanzahl der Platten so bestimmt, daß die Gesamtdicke der gestapelten Platten 250-1 bis 250-N 500 µm oder weniger ist, um die Restvibration der Vibrationsplatte 25a zu unterdrücken.
Zusätzlich ist der Reibungskoeffizient unter den Platten, die die Vibrationsplatte 25a bilden, optimiert, um die Restvibration zu unterdrücken. Der Reibungskoeffizient unter den Platten kann eingestellt werden, indem jede Platte einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird. Als Verfahren zum Ausführen der Oberflächenbehandlung gibt es das mechanische Oberflächenbehandlungsverfahren und das Verfahren, zwischen den Platten Schichten aus Schmiermittel, Wachs oder ähnlichem zwischen den Platten vorzusehen.
Die Fig. 28A bis 28C sind Diagramme zum Erklären der mechanischen Oberflächenbehandlung, die bei den Platten 250- 1 bis 250-N der Vibrationspiatte 25a ausgeführt wird. Als erstes wird, wie in der Fig. 28A gezeigt ist, eine bekannte mechanische Oberflächenbehandlung auf jeder Platten 250-1 bis 250-N ausgeführt, um wenigstens eine Fl:che jeder Platte auf zurauhen. Danach werden die Platten 250-1 bis 250-N, wie in der Fig. 288 gezeigt ist, gestapelt, und die Vibrationsplatte 25a wird durch Verkleben und/oder Verlöten an durch die Schraffuren angegebenen Teile komplettiert. Abschließend wird die Vibrationsplatte 25a an der Druckkammer 25 angebaut, wie in der Fig. 28C gezeigt ist, und an durch die Schraffuren angegebenen Teilen angeklebt und/oder verlötet.
Die Fig. 29A bis 29C sind Diagramme zum Erklären der Wachsbeschichtung, die auf den Platten 250-1 bis 250-N der Vibrationsplatte 25a hergestellt wird. Als erstes wird Wachs auf wenigstens einer Oberfläche jeder der Platten 250-1 bis 250-N als Schicht aufgebracht, wie in der Fig. 29A gezeigt ist. Anschließend wird die Platte 250-N an der Druckkammer 25 angebracht und an den durch die Schraffuren in der Fig. 298 angegebenen Teilen angeklebt und/oder verlötet. Ein derartiger Montageprozeß wird für die anderen Platten 250-(N-1) bis 250-1 ausgeführt, so daß die Vibrationsplatte 25a schließlich an der Druckkammer 25 zusammengebaut ist, wie in der Fig. 29C gezeigt ist. In der Fig. 29C geben die Schraffuren die Teile an, an denen das Ankleben oder Anlöten stattfindet.
Gemäß dieser Ausführungsform kann die Tinte 17 stabil oder beständig hinausgespritzt werden, da die Restvibration der Vibrationsplatte 25a unterdrückt werden kann.
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Ausführungsform angegeben, bei der eine abgestufte oder Gradationswiedergabe mit Kontrast möglich ist. Die Fig. 30 zeigt einen wesentlichen Teil einer zehnten Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 30 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in den Fig. 24 und 25 sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Bei dieser Ausführungsform wird die Menge der Partikel 17a der Tinte 17, die von der Düse 24 hinausgespritzt werden, durch Steuern eines Drucks P gesteuert, der durch den Draht 23 auf die Vibrationsplatte 25a ausgeübt wird. Der Druck P wird durch Steuern einer Impulsspannung V eines Steuersignals 5, das an das Antriebsteil 31 angelegt wird, und/oder Steuern einer Impulsweite W des Steuersignals S gesteuert.
Eine genauere Beschreibung dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 31 bis 34 angegeben. Die Fig. 31 ist eine Seitenansicht, die einen mit dieser Ausführungsform ausgestatteten Drucker zeigt. In der Fig. 31 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in der Fig. 9 sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen. Die Fig. 32 zeigt ein Blockdiagramm dieser Ausführungsform, und die Fig. 33 ist eine Seitenansicht dieser Ausführungsform. Die Fig. 34 ist eine perspektivische Ansicht, die einen wesentlichen Teil eines Antriebsmechanismus zeigt, der bei dieser Ausführungsform verwendet wird.
Wie in der Fig. 31 gezeigt ist, sind die Tintenkassette (Düsenteil) 21 und der Antriebsmechanismus 20 an dem Wagen oder Schlitten 71 angebracht, und das Aufzeichnungspapier 72 wird durch die Führungswalzen 34, 35 und 36, die am Außenumfang der Platte 33 angeordnet sind, in einer Pfeilrichtung E1 von einer Papierführung (Ablagefach) zugeführt. Nachdem durch das Düsenteil 21 ein vorgegebener Druck auf dem Aufzeichnungspapier 72 erzeugt wurde, wird das Papier von einer Ausgabeöffnung einer Druckerabdeckung 37 ausgegeben, wie durch die Pfeile E2 und E3 angegeben ist.
Zusätzlich wird, wie in der Fig. 32 gezeigt ist, die Impulsspannung V oder die Impulsweite T des Steuersignals S, das von einer Steuerschaltung 95 an den Antriebsmechanismus 20 angelegt wird, durch einen Befehl von einem Abstufungs- Instruktionsteil 96 auf einen vorgegebenen Wert V1 oder T1 eingestellt. Der Antriebsmechanismus 20 wird durch Anlegen eines vorgegebenen Steuersignals 5 so gesteuert, daß vorgegebene Tintenpartikel 17a von dem Düsenteil 21 ausgespritzt werden.
Das Düsenteil 21 und der Antriebsmechanismus 20, die an dem Wagen 71 montiert sind, sind, wie in der Fig. 33 gezeigt ist, so angeordnet, daß ein Drahtteil 230 des Antriebsmechanismus 20 an der hinteren Fläche des Düsenteils 21 positioniert und das Aufzeichnungspapier 72 an der vorderen Fläche des Düsenteils 21 vorgesehen ist. Ferner ist der Tintentank 43 zum Zuführen der Tinte 17 im Düsenteil 21 vorgesehen. Entsprechend wird, wenn die im Tintentank 43 gespeicherte Tinte aufgebraucht ist, das Düsenteil 21 vom Wagen 71 entfemt, und das Düsenteil 21 kann durch Anbringen eines neuen Düsenteils an dem Wagen 71 leicht ersetzt werden.
Das in der Fig. 7 gezeigte Antriebsteil kann als das Antriebsteil 31 des Antriebsmechanismus 20 verwendet werden.
Wie in der Fig. 34 gezeigt ist, ist es möglich, ein piezoelektrisches Element 300 anstelle des elektromagnetischen Anziehungsteils 30 zu verwenden. In diesem Fall ist der Draht 23 mit einem Ende des piezoelektrischen Elements 300 verbunden, und der Draht 23 wird durch Steuern des piezoelektrischen Elements 300 in der Pfeilrichtung A hinausgestoßen.
Diese Ausführungsform verwendet die Tinte 17, die einen schwarzen Farbstoff enthält, der eine Oberflächenspannung von 52 dyne/cm und einen Viskositätskoeffizienten von 4 cp hat. In diesem Fall wurde, wenn der Druck bei Verwendung des Steuersignals 5 mit der Spannung V von 100 V und der Pulsweite T von 100 µs hergestellt wurde, ein Bild mit einer Aufzeichnungsdichte OD von 1,3 auf das Aufzeichnungspapier 72 gedruckt. Wenn die Spannung V auf 40 V verringert wurde, wurde ein Bild mit der Aufzeichnungsdichte OD von 0,2 erhalten. Zusätzlich wurde, wenn die Pulsweite T des Steuersignals S auf 100 µs eingestellt war, durch Variieren der Spannung V von 40 bis 100 V ein Bild mit der Aufzeichnungsdichte OD von 0,2 bis 1,3 erhalten. Es wurde bestätigt, daß ein Bild mit der Aufzeichnungsdichte OD von 0,2 bis 1,3 ebenfalls ähnlich erhalten wurde, wenn die Spannung V des Steuersignals S auf 100 V eingestellt und die Pulsweite T von 50 bis 100 µs variiert wurde.
Entsprechend wurde durch Einstellen der Spannung V und/oder der Pulsweite T des Steuersignals S, das von der Steuerschaltung 95 zugeführt wurde, in Abhängigkeit vom Befehl vom Abstufungs-Instruktionsteil 96, der in der Fig. 32 gezeigt ist, auf vorgegebene Werte, die Masse der Tintenpartikel 17a, die von dem Düsenteil 21 hinausgespritzt wurden, gesteuert, und es ist möglich, ein abgestuftes oder Gradationsbild mit Kontrast zu drucken.
Im Fall des Druckkopfes mit einer Mehrzahl von Düsen wird zwischen jeder Vibrationsplatte und der Endspitze des entsprechenden Drahtes in der stationären Position des Drahtes aufgrund von Fehlern und ähnlichem, die während des Produktionsabschnitts eingeführt wurden, eine unbeständige Lükke im Bereich von einigen µm ausgebildet. Jedoch wird, wenn die Lücken nicht alle gleich sind, die Geschwindigkeit und die Menge der von der Düse hinausgespritzten Tintenpartikel für jede Düse verschieden, und die Aufzeichnungsqualität verschlechtert sich.
Entsprechend wird als nächstes eine Beschreibung einer Ausführungsform angegeben, die das obige Problem beseitigen kann. Die Fig. 35 zeigt einen wesentlichen Teil einer elften Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 35 sind jene Teile, die im wesentlichen dieselben wie die entsprechenden Teile in der Fig. 26 sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Abstandhalter 99, der aus einem Isolatormaterial besteht, zwischen der Drahtführung 22 und der Tintenkassette (Düsenteil) 21 vorgesehen. Zusätzlich sind ein Kontaktsensor 108, der einen Kontakt zwischen dem Draht 23 und dem Vorsprung 80 durch Detektieren eines Stroms, der durch einen Widerstand R fließt, detektiert, eine Vorspannungseinstellschaltung 109, eine Steuerung 110 und eine Aufzeichnungssignalerzeugungssteuerung 111 vorgesehen. Vcc bezeichnet eine Energieguelle.
In der Fig. 35 legt die Steuerung 110, wenn durch Einstellen eines variablen Widerstandes innerhalb der Vorspannungseinstellschaltung 109 durch die Aufzeichnungssignalerzeugungsschaltung 111 zu der Zeit, wenn die Energieguelle auf EIN geschaltet wird, ein Startsignal an die Steuerung 110 angelegt wird, eine Spannung an eine elektromagnetische Schaltung 112 an, und der Draht 23 bewegt sich graduell in Abhängigkeit vom Startsignal in die Pfeilrichtung A. Der Draht 23, die Vibrationspiatte 25a und der Vorsprung 80 be stehen jeweils aus einem Leiter. Somit detektiert, wenn der Draht 23 einen Kontakt mit dem Vorsprung 80 herstellt, der Kontaktsensor 108 diesen Kontakt durch Detektieren des Stroms, der durch den Widerstand R fließt. Wenn der Kontakt detektiert ist, legt der Sensor 108 ein Start-Stopp-Signal an die darauf ansprechende Vorspannungseinstellschaltung 109 an und bestimmt eine Vorspannung VB. Ein derartiger Betrieb wird für jeden Draht 23 ausgeführt, und die Vorspannung VB wird für jeden Draht 23 unabhängig bestimmt.
Beim Ausführen des tatsächlichen Druckbetriebs ist eine Druckspannung VP, die von der Steuerung 110 an die elektromagnetische Schaltung 112 angelegt wird, eine Summe der Vorspannung VB und einer Aufzeichnungsspannung VR von der Aufzeichnungssignalerzeugungsschaltung 111. Wie in der Fig. 36 gezeigt ist, ist es, wenn der Abfall der hinteren Kante der Aufzeichnungsspannung VR graduell ist, möglich, die Umkehrgeschwindigkeit des Drahtes 23 mehr graduell als die Restvibrationsgeschwindigkeit der Vibrationsplatte 25a einzustellen, und in diesem Fall ist es möglich, die Restvibration der Vibrationsplatte 25a zu unterdrücken.
Die Fig. 37 zeigt ein Blockdiagramm dieser Ausführungsform, und die Fig. 38 ist ein Flußdiagramm zum Erklren des Betriebs einer Steuerschaltung. In der Fig. 37 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in der Fig. 35 sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
In der Fig. 37 sind ein Sensor 108i, eine Vorspannungseinstellschaltung 109i, eine Steuerung 110i und eine elektromagnetische Schaltung 112i bezüglich jedes Drahtes 23i vorgesehen, wobei i = 1, 2, ..., N. Jede elektromagnetische Schaltung 112i besteht aus einem Kern 112A, einem Anker 112B und einer Spule 112C. Die Aufzeichnungsspannung VR von der Aufzeichnungssignalerzeugungsschaltung 111 wird zum Beispiel an eine Steuerschaltung 120 angelegt.
In der Fig. 38 schaltet ein Schritt S1 die Energieguelle des Druckerhauptkörpers auf EIN und legt die Energieguellenspannung Vcc an jeden Teil des Druckers an. Ein Schritt S2 steuert die Vorspannungsschaltung 109i und legt ein Startsignal an die Steuerung 110i an. Ein Schritt S3 entscheidet, ob der Sensor 108i einen Kontakt zwischen dem Draht 23i und dem entsprechenden Vorsprung 80 detektiert hat oder nicht. Wenn das Entscheidungsergebnis JA ist, fixiert ein Schritt S4 die Vorspannung VB, die von der Vorspannungseinstellschaltung 109i ausgegeben wird. Die Schritte S2 bis S4 werden bezüglich jedes der Drähte 23i bis 23N ausgeführt. Anschließend führt der Schritt S5 das tatsächliche Drucken aus.
Es ist möglich, jede Vorspannung VB in einem Speicher (nicht gezeigt) innerhalb der Steuerschaltung 120 oder einem extern angeschlossenen Speicher (nicht gezeigt) zu speichern.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Vorspannung an das Antriebsteil angelegt, so daß der Druck jedes Drahtes bezüglich der Vibrationsplatte konstant wird. Somit wird die Geschwindigkeit und die Menge der Tintenteuchen, die von der Düse hinausgespritzt werden, konstant, und es wird möglich, ein hochqualitatives Drucken auszuführen. Zusätzlich ist es, da der Draht immer in Kontakt mit der entsprechenden Vibrationsplatte ist, möglich, die Restvibration der Vibrationsplatte zu unterdrücken und ein Hochgeschwindigkeitsdrucken auszuführen. Es ist ferner möglich, das beim Kontakt zwischen dem Draht und der Vibrationsplatte erzeugte Geräusch zu verhindern.
Bei jeder der obigen Ausführungsformen kann der Ausdruck nicht zum Erstellen von Duplikaten oder ähnlichem verwendet werden. Jedoch ist es möglich, unter Verwendung des Druckkopfes des Nadel-Punktdruckertyps Duplikate oder Durchschriften herzustellen. Da jede Ausführungsform, wie oben beschrieben wurde, den Antriebsmechanismus vom magnetisch angetriebenen Drahttyp verwenden kann, wäre es sehr günstig, wenn es möglich wäre, das Drucksystem zwischen dem Tintenstrahlsystem und dem Anschlagsystem wahlweise umzuschalten, und es wäre möglich, das Erfordernis, Duplikate herzustellen, zu meistern.
Als nächstes wird eine Beschreibung einer Ausführungsform angegeben, die die obige Anforderung erfüllt.
Die Fig. 39A und 39B zeigen jeweils einen wesentlichen Teil einer zwölften Ausführungsform des Druckkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung. In den Fig. 39A und 39B sind diejenigen Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in den Fig. 31 und 33 sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung davon wird weggelassen. Die Fig. 39A zeigt den Fall, in dem das Tintenstrahlsystem verwendet wird, und die Fig. 39B zeigt den Fall, in dem das Anschlagsystem verwendet wird.
In der Fig. 39A ist das Düsenteil 21 an dem Druckkopf angebracht. Entsprechend ist der Betrieb in diesem Fall derselbe, wie im in der Fig. 33 gezeigten Fall. Bei dieser Ausführungsform ist der Durchmesser der Düse 500 µm, die Länge der Düse ist 200 µm, der Durchmesser der Druckkammer ist 500 µm, die Länge der Druckkammer ist 100 µm, die Dicke der Vibrationsplatte aus rostfreiem Stahl ist 50 µm, und der Durchmesser des Drahtes ist 200 µm. Der in der Fig. 34 gezeigte piezoelektrische Antriebsmechanismustyp wurde als der Antriebsmechanismus 20 verwendet. Eine Tinte, die einen schwarzen Farbstoff mit einer Oberflächenspannung von 52 dyne/cm und einen Viskositätskoeffizienten von 4 cp enthält, wurde als die Tinte verwendet. Unter diesen Bedingungen war ein befriedigendes Drucken möglich, wenn die Steuerspannung von 20 V und 3 kHz an das Antriebsteil 31 angelegt war. Die Verschiebung des Drahtes war im Bereich von 20 µm und die Geschwindigkeit der Tintenpartikel 17a war 6 m/s.
In der Fig. 39B ist die Düse 21 vom Druckkopf entfernt, und ein Farbband 500 ist zwischen der Endspitze des Drahtes und dem Aufzeichnungspapier 72 angeordnet. Das Farbband 500 ist innerhalb einer Farbbandkartusche (nicht gezeigt) untergebracht, und die Farbbandkartusche ist bezüglich des Druckkopfes eingelegt. In diesem Fall wurde, wenn die Steuerspannung von 100 V an das Antriebsteil 31 angelegt war, bestätigt, daß ein befriedigendes Duplikat zu erhalten war, selbst wenn das Drucken unter Verwendung eines Kohlepapiers als das Aufzeichnungspapier 72 ausgeführt wurde.
Die Steuerbedingungen des Antriebsteils zwischen dem Fall, in dem das Tintenstrahlsystem verwendet wird, und dem Fall, in dem das Anschlagsystem verwendet wird, können manuell oder automatisch umgeschaltet werden. Wenn die Steuerbedingungen automatisch umgeschaltet werden, ist es ausreichend, das Einlegen des Düsenteils 21 oder der Farbbandkartusche durch einen Sensor (nicht gezeigt (oder ähnliches) zu detektieren.
Die Verschiebung des Drahtes beim Ausführen des Drukkens unter Verwendung des Anschlagsystems ist zum Beispiel 200 µm. Da das Düsenteil 21 entfernt ist, ist es jedoch notwendig, den Druckkopf näher zur Platte 33 hin zu bewegen. Die Fig. 40 zeigt einen Mechanismus, um den Druckkopf bei dieser Ausführungsform in der Pfeilrichtung A zu bewegen. In der Fig. 40 zeigt eine einfach punktierte Kettenlinie eine Farbbandkartusche 501 an, die das Farbband 500 aufnimmt.
In der Fig. 40 ist der Druckkopf an dem Wagen über eine bewegliche Stufe 601 vorgesehen. Der Wagen oder Schlitten 71 ist längs einer Führung 710 in der Längsrichtung der Platte 33 beweglich. Beim Ausführen des Druckens unter Verwendung des Anschlagsystems wird ein Hebel 605 in der Pfeilrichtung G bewegt, um die bewegliche Stufe 601 in der Pfeilrichtung A zu einer Position nach oben zu bewegen, wo sie durch einen Stopper 602 angehalten wird.
Der Druckkopf gemäß der vorliegenden Erfindung kann natürlich zum Farbdrucken angewandt werden. Zusätzlich sind die gedruckten Informationen nicht auf Zeichen beschränkt und können verschiedene Arten von Bilder sein. Zusätzlich ist es möglich, eine Mehrzahl der oben beschriebenen Ausführungsformen frei zu kombinieren.
Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern verschiedene Variationen und Modifikationen können durchgeführt werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Wie oben beschrieben wurde, wird die Vibrationsplatte der Druckkammer gemäß dem Druckkopf der vorliegenden Erfindung durch die Endspitze des Drahtes verschoben, und somit ist es möglich, das Drucken befriedigend auszuführen. Zusätzlich können die Antriebsteilseite und die Druckkammerseite den trennbaren Aufbau einnehmen. Daher ist die vorliegende Erfindung besonders nützlich hinsichtlich der praktischen Betrachtungsweise.

Claims

1. Tintenstrahl-Druckkopf, enthaltend:

eine Druckkammer (11, 25), die mit Tinte (17) versorgt wird und eine Vibrationsplatte (11a) hat, die zum Vergrößern des Druckes in der Druckkammer (11, 25) ausgelegt ist, wenn eine Kraft auf die Vibrationsplatte (11a) ausgeübt wird,

eine Düse (13, 24), die mit der Druckkammer (11, 25) in Verbindung steht und durch die Tinte hinausgespritzt werden kann, wenn der Druck in der Druckkammer (11, 25) erhöht wird, und

Kraftausübeinrichtungen (12, 20) zum Ausüben einer Kraft auf die Vibrationsplatte (11a), um die Vibrationsplatte zum Vibrieren zu veranlassen, wodurch der Druck in der Druckkammer (11, 25) erhöht wird, um die Tinte aus der Düse (13, 24) hinauszuspritzen:

dadurch gekennzeichnet, daß ferner vorgesehen sind:

Halteeinrichtungen (65, 65A) zum elastischen Halten der Vibrationsplatte (11a) an der Druckkammer (11, 25).

2. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftausübeinrichtungen (12, 20) ein Kraftübertragungselement (14, 23) und ein Antriebsteil (15, 31) zum Verschieben des Kraftübertragungselements (14, 23) enthalten.

3. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (11, 25) bezüglich der Kraftausübeinrichtungen (12, 20) abnehmbar vorgesehen ist.

TEXT FEHLT

9. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftausübeinrichtungen (12, 20) ein Kraf tübertragungselement (14, 23) zum Ausüben einer Kraft auf die Vibrationsplatte (11a, 25a) enthalten, und daß ein Vorsprung (80) zwischen der Vibrationsplatte (11a, 25a) und dem Ende des Kraftübertragungselements (14, 23) vorgesehen ist, wobei der Vorsprung an einem solchen Ort vorgesehen ist, daß die Kraft auf einen zentralen Teil der Vibrationsplatte (11a, 25a) ausgeübt wird.

10. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (80) aus einem Material besteht ist, das identisch zu jenem ist, das die Vibrationsplatte (11a, 25a) bildet.

11. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (80) aus einem elastischen Material besteht.

12. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsplatte (11a, 25a) eine Mehrzahl von gestapelten Platten (250-1 - 250-N) enthält.

13. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Fläche jeder Platte (250-1 - 250-N), die die Vibrationsplatte (11a, 25a) bilden, einer Oberflächenverarbeitung ausgesetzt und der Reibungskoeffizient zwischen den Platten eingestellt wurde.

14. Druckkopf nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 13 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Partikel (17a) der Tinte (17), die von der Düse (13, 24) herausgespritzt werden, durch Anlegen eines Steuersignals (5), das die auf die Vibrationsplatte (11a, 25a) durch die Kraftausübeinrichtungen (12, 20) ausgeübte Kraft steuert, an das Antriebsteil (15, 31) gesteuert wird.

15. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Vibrationsplatte (11a, 25a) durch die Kraftausübeinrichtungen (12, 20) ausgeübte Kraft durch Steuern der Impulsspannung und/oder der Impulsweite des Steuersignals (5) gesteuert wird.

16. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die abfallende Kante des Steuersignals (S) verglichen mit seiner ansteigenden Kante graduell ist.

17. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftausübeinrichtungen (12, 20) ein Kraftübertragungselement (14, 23) zum Ausüben eines Drucks auf die Vibrationsplatte (11a, 25a) und ein Antriebsteil (15, 31) zum Verschieben des Kraftübertragungselements (14, 23) und eine Vorspannungseinrichtung (108-112) zum Anlegen einer Vorspannung an das Antriebsteil (15, 31) enthalten, so daß, selbst wenn der Druckkopf nicht druckt, das Ende des Kraftübertragungselements (14, 23) in Kontakt mit der Vibrationsplatte (11a, 25a) gedrängt wird.

18. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Düsen (13, 24) vorgesehen sind, und daß die Vorspannungseinrichtungen (108-112) die Vorspannung entsprechend jedem Kraftübertragungselement (14, 23) unabhängig für das Antriebsteil (15, 31) einstellen.

19. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Druckkammer (11, 25) bezüglich der Kraftausübeinrichtungen (12, 20) abnehmbar vorgesehen ist, und daß ein Farbband (500) anstelle der Druckkammer (11, 25) eingesetzt werden kann, so daß ein Anschlagsystemdrucken möglich ist.

20. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein bewegliches Teil (601) enthalten ist, das wenigstens die Kraftausübeinrichtungen (12, 20) in einer beweglichen Weise hält, wobei das bewegliche Teil in Richtungen hin zu und weg von einem Aufzeichnungspapier beweglich ist, auf dem der Druck ausgeführt werden soll.

21. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausübeinrichtungen (12, 20) ein Kraftübertragungselement (14, 23) und ein Antriebsteil (15, 31) enthalten, wobei das Antriebsteil ein magnetisches Antriebsteil eines Nadel- Punktdruckkopfes, ein piezoelektrisches Stapel typelement oder ein piezoelektrisches Element mit einem Verschiebungsvergrößerungsmechanismus enthält.

22. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement (14, 23) ein Draht oder eine Nadel ist.

23. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (11, 25) an einem Zwischenteil des Kraftübertragungselements (14, 23) von dem Antriebsteil (15, 31) abnehmbar ist.

24. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtungen (65, 65A) ein elastisches Element (65, 65A) enthalten, das die Vibrationsplatte (11a) elastisch hält, so daß eine Verschiebung der Vibrationsplatte unterstützt wird, wenn die Kraftausübeinrichtungen (12, 20) eine Kraft auf die Vibrationsplatte (11a) ausüben.

25. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (11, 25) einen nichtvibrierenden Abschnitt hat, und daß das elastische Element (65, 65A) zwischen der Vibrationsplatte (11a) und dem nichtvibrierenden Abschnitt der Druckkammer (11, 25) zwischengeschaltet ist.

26. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (65, 65A) einen Randabschnitt der Vibrationsplatte (ha) hält und die Kraftausübeinrichtungen (12, 20) die Kraft an einem zentralen Abschnitt der Vibrationsplatte (11a) ausüben.

27. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element

(65, 65A) aus einem Material besteht, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus natürlichen Gummis und synthetischen Gummis besteht.

28. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (65, 65A) aus einem Harzmaterial besteht.

29. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die synthetischen Gummis aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Styren-Butadien-Gummi, Butadien- Gummi, geblasenem Gummi, Acrylgummi, Silikongummi und Urethangummi besteht.

30. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (65, 65A) durch ein Klebemittel an die Vibrationsplatte (11a) angebunden ist.

31. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (65, 65A) durch ein Klebemittel an einen nichtvibrierenden Abschnitt der Druckkammer (11, 25) angebunden ist.

32. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (65, 65A) aus einem Material besteht, das sowohl elastische als auch thermisch adhäsive Charakteristika hat.

33. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (65, 65A) ein Film ist.

34. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (65, 65A) ein Material enthält, das ein Elastizitätsmodul im Bereich von 0,01 x 10&sup7; bis 0,5 x 10&sup7; N/m² hat.

35. Tintenstrahl-Druckkopf nach einem der Ansprüche 24 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (65, 65A) eine Dicke im Bereich von 10 bis 200 µm hat.