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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Tintenstrahlkopfsubstrat, das für ein stabiles Drucken wirksam
ist, ohne eine Fehlfunktion wegen Rauschen zu verursachen, einen
Tintenstrahlkopf, der das Substrat verwendet, sowie ein Tintenstrahl-Druckgerät wie beispielsweise
einen Drucker, das den Kopf verwendet.
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Stand der Technik
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Der große Vorteil eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahrens
(Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren)
liegt darin, daß während des
Betriebs erzeugtes Rauschen so klein ist, daß es ignoriert werden kann,
ein Hochgeschwindigkeitsdrucken ermöglicht ist und sogenanntes
unbeschichtetes Papier für
das Drucken verwendet werden kann, ohne daß eine spezielle Fixierbehandlung
erforderlich ist. Es ist zu dem vorwiegenden Verfahren der Druckverfahren
geworden.
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Ein Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren,
wie es beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 54-51837 und der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 28 434 064
beschrieben ist, weist insbesondere ein bestimmtes Merkmal hinsichtlich
darauf auf, daß eine
antreibende Kraft zum Ausstoß von
Flüssigkeitströpfchen durch
Zufuhr thermischer Energie zu der Flüssigkeit erhalten wird, was im
Gegensatz zu anderen Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren
steht, beispielsweise zu einem Verfahren zum Ausstoß von Flüssigkeitströpfchen durch
Zufuhr mechanischen Drucks.
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Das heißt, daß das Aufzeichnungsverfahren, wie
es in den vorstehend genannten Veröffentlichungen offenbart ist,
dadurch gekennzeichnet ist, daß die
einer Wärmeenergie
unterworfene Flüssigkeit eine
Zustandsänderung
mit einem schnellen Volumenanstieg verursacht, damit Flüssigkeitströpfchen durch Öffnungen
an einem oberen Ende des Tintenstrahlkopfs infolge einer auf der
Zustandsänderung beruhenden
Betätigungskraft
ausgestoßen
werden und auf einem Aufzeichnungsträger zur Ausführung der
Aufzeichnung angebracht werden.
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Das Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungsverfahren,
wie es in der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 2 843 064 offenbart
ist, weist insbesondere die Merkmale auf, daß es nicht nur bei einem sogenannten
Tropfenbedarfsfall-Aufzeichnungsverfahren (Drop-On-Demand-Aufzeichnungsverfahren)
relativ wirksam anwendbar ist, sondern das Bild auch mit einer hohen
Auflösung
und einer hohen Qualitätsrate bereitstellen
kann, da der Tintenstrahlkopf mit einer hochdichten Anordnung von
Ausstoßöffnungen
sowie des Ganzzeilentyps einfach verwirklicht werden kann.
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Der bei dem vorstehend beschriebenen
Aufzeichnungsverfahren angewendete Tintenstrahlkopf umfaßt ein Flüssigkeitsausstoßteil mit
Ausstoßöffnungen,
die zum Ausstoß der
Flüssigkeit
bereitgestellt sind, sowie Flüssigkeitskanäle, die
mit den Ausstoßöffnungen
verbunden sind, wobei jedes als zugehöriges Teil ein Wärmebetätigungsteil
aufweist, bei dem Wärmeenergie
zum Ausstoß von
Flüssigkeitströpfchen der
Flüssigkeit
zugeführt
wird, wobei das Flüssigkeitsausstoßteil aus
einem Kopfsubstrat (Wärmeerzeugungsplatte)
gebildet wird, das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente
(Wärmeerzeugungselemente)
als Einrichtungen zur Erzeugung von Wärmeenergie und eine Deckenplatte
mit Rillen zur Ausbildung von Ausstoßöffnungen und Flüssigkeitskanälen aufweist.
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In jüngster Zeit ist das Kopfsubstrat
in einer Weise gestaltet worden, daß es nicht nur eine Vielzahl
von Wärmeerzeugungselementen
auf einem Substrat aufweist, sondern auch in dem gleichen Substrat
jeweilige Wärmeerzeugungselement-Ansteuereinrichtungen,
ein Schieberegister zur parallelen Übertragung von seriell eingegebenen
Bilddaten zu den jeweiligen Ansteuereinrichtungen und mit der gleichen
Bitanzahl wie die Wärmeerzeugungselemente,
sowie eine Signalspeicherschaltung zur zeitweisen Speicherung von
von dem Schieberegister ausgegebenen Daten bereitstellt.
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In 4 ist
ein Beispiel eines herkömmlichen
Schaltungsaufbaus auf dem Substrat gezeigt. Hierbei bezeichnet Bezugszeichen 400 ein
Substrat, Bezugszeichen 401 ein Wärmeerzeugungselement, Bezugszeichen 402 einen
Leistungstransistor, Bezugszeichen 903 eine Signalspeicherschaltung (latch)
und Bezugszeichen 404 ein Schieberegister. Zusätzlich werden
zum Zwecke der Miniaturisierung einer Drucker-Hauptenergiequelle
durch Verringerung der Anzahl von gleichzeitig anzusteuernden Wärmeerzeugungselementen
zur Verringerung eines unmittelbaren Stromflusses eine Zeitteilungs-Ansteuerblock-Auswahllogik 405,
wie beispielsweise ein Dekodierer, die zur Teilung einer Gruppe
von Wärmeerzeugungselementen
in Blöcke,
von denen jeder aus einer vorbestimmten Anzahl von Elementen besteht,
und zur Ausführung
der Teilung bereitgestellt ist, wobei jeder Block als eine Einheit
angesteuert wird, sowie ein Logiksystem-Zwischenspeicher 406 bereitgestellt.
Die Eingangssignale umfassen Signale für den Takt zum Betreiben des
Schieberegisters, die von empfangenen Bilddaten seriell eingegebenen Bilddaten,
einen Signalspeichertakt zum Halten von Daten in der Signalspeicherschaltung,
ein Blockermöglichungssignal
zur Blockauswahl, ein Ansteuerimpulsbreiteeingangssignal (Wärmeimpulsbreiteeingangssignal)
zur externen Steuerung der Einschaltzeit (An-Zeit) des Leistungstransistors, d. h.
die Zeit zur Ansteuerung der Wärmeerzeugungselemente, eine
Logikschaltung-Ansteuerungsenergiequelle
(5 V), GND und eine Wärmeerzeugungselement-Ansteuerungsenergiequelle,
wobei diese Signale jeweils über
Kontaktflächen 407, 408, 409, 410, 411, 412, 413 und 414 eingegeben
werden.
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Eine Ansteuerungsabfolge umfaßt zuerst eine
zu dem Takt synchrone und serielle Übertragung von Bilddaten von
der Drucker-Hauptvorrichtung zu dem Substrat in dem Kopf, wobei
die Daten durch das Schieberegister 404 in dem Substrat
eingelesen werden. Die eingelesenen Daten werden zeitweise in der
Signalspeicherschaltung 403 gespeichert, damit die Blockauswahl
in der Zeitteilung vorgenommen wird, bis nächste Bilddaten in der Signalspeicherschaltung
gehalten werden. Bei jeder Blockauswahl wird, falls ein Impuls von
dem Wärmeimpuls 411 eingegeben
wird, die Blockauswahl durchgeführt,
und falls Bilddaten vorhanden sind, werden ein Leistungstransistor
oder mehrere Leistungstransistoren 402 eingeschaltet. Die
Blockauswahl wird vorgenommen, und falls Bilddaten vorhanden sind,
fließt
ein Strom durch ein Wärmeerzeugungselement
oder mehrere Wärmeerzeugungselemente
zur Ausführung
der Ansteuerung.
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Wie es vorstehend beschrieben ist,
ist in jüngster
Zeit die Integration der Logikschaltung, wie beispielsweise einer
Ansteuereinrichtung, eines Schieberegisters, eines Signalspeichers
usw. in das Kopfsubstrat vorangetrieben worden, wobei aber der durch
jedes Wärmeerzeugungselement
fließende Stromimpuls 100 bis
200 mA unmittelbar erreicht, und falls die zur gleichen Zeit eingeschalteten
Wärmeerzeugungselemente
acht Elemente sind, fließt beispielsweise
ein Stromimpuls von etwa 1 bis 1,5 A durch die Wärmeerzeugungselement-Ansteuerungsenergiequellenleitung
und GND-Leitung. Das hierbei auftretende Problem besteht darin,
daß die
Logikschaltung auf dem Kopfsubstrat eine Fehlfunktion aufgrund des
Rauschens mit einer induktiven Kopplung verursachen kann, die in
der flexiblen Verdrahtung bzw. Metallisierung von der Drucker-Hauptvorrichtung
zu dem Tintenstrahlkopf oder der Verdrahtung bzw. Metallisierung
in dem Tintenstrahlkopf erzeugt wird.
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Hierbei liegt, obwohl das Rauschen
mit einer Kapazitätskopplung
natürlich
wahrgenommen wird, die Taktfrequenz des Tintenstrahlkopfs in etwa
bei höchstens
einigen MHz, und falls die Logik-Energiequellenspannung bei etwa
5 V liegt, besteht lediglich eine geringe Möglichkeit, auf den Betrieb
einzuwirken, wobei das frühere
induktive Rauschen einen größeren Effekt
zur Verursachung der Fehlfunktion hat. Insbesondere wenn der Takt
oder der Signalspeichertakt (latch-Takt) in dem Kopfsubstrat aufgrund des
Rauschens einer Fehlfunktion unterliegt, besteht eine große Wahrscheinlichkeit,
daß die
Bilddaten in dem Kopfsubstrat komplett unterschiedlich zu den von
der Druck-Hauptvorrichtung übertragenen
Daten sind, was einen deutlich negativen Effekt auf die Druckqualität hat. Da
der Pegel des induktiven Rauschens mit größeren Stromveränderungen
pro Zeiteinheit höher
ist, falls die Anzahl von Ausstoßöffnungen für das Hochgeschwindigkeitsdrucken
vergrößert wird,
wird erwartet, daß die
Anzahl von gleichzeitig eingeschalteten Elementen weiter vergrößert wird,
so daß der
derzeitige Wert des Stromimpulses weiter vergrößert wird und der Rauschpegel
erhöht wird.
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Zur Lösung eines derartigen Problems
sind einige Maßnahmen
erdacht worden. Ein Beispiel ist, die Anzahl von gleichzeitig eingeschalteten
Wärmeerzeugungselementen
durch Vergrößerung der Anzahl
von Blöcken
zu verringern, damit die Größe des Stromimpulses
begrenzt wird. Allerdings wird bei Ausführung des Hochgeschwindigkeitsdruckens
das Intervall zum Halten von Daten durch die Signalspeicherschaltung
von einer Zeit zu der nächsten
Zeit, d. h. die Ausstoßzeitdauer
verkürzt,
so daß die
jedem Block zugewiesene Zeit durch die vergrößerte Anzahl von Blöcken verkürzt ist,
und es besteht ein Risiko, daß keine
ausreichende Energie zum Ausstoß der
Tinte erhalten werden kann.
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Es ist ebenso eine weitere Lösung erdacht worden,
die ein Bereitstellen eines Kondensators für die Stromversorgung auf einem
Schlitten selbst oder um einen Schlitten herum für die Drucker-Hauptvorrichtung,
was den Tintenstrahlkopf zur Verringerung des induktiven Rauschens
auf dem flexiblen Substrat unterstützt, oder ein Hinzufügen einer
Rauschgegenmaßnahme-Komponente zur Verhinderung
einer Fehlfunktion einbezieht. In der Praxis existieren viele Fälle einer
Anwendung einer derartigen Maßnahme bei
dem Schlittenteil für
den Tintenstrahldrucker. In einem derartigen Fall kann jedoch bei
dieser Maßnahme
eine Vergrößerung der
Abmessungen des Schlittenteils nicht vermieden werden, was ein Problem
zur Folge hat, daß die
Drucker-Hauptvorrichtung in ihrer Größe nicht verkleinert werden
kann und die Kosten für
die Gegenmaßnahme-Komponente ansteigen
können.
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Das vorstehend beschriebene Problem
kann nicht nur bei einem Tintenstrahlkopf mit Wärmeerzeugungselementen, die
mit einer hohen Dichte angeordnet sind und in der Lage sind, ein
Hochgeschwindigkeitsdrucken zu erreichen, beobachtet werden, sondern
auch bei anderen Druckköpfen,
beispielsweise bei einem Thermo-Kopf mit Wärmeerzeugungselementen, die
der Länge
nach angeordnet sind, oder bei einem Druckkopf mit angeordneten Aufzeichnungselementen,
die durch den Ansteuerimpuls angesteuert werden, der aufgrund des
Rauschens eine Fehlfunktion verursachen kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im
Lichte der vorstehend erwähnten
Probleme erzielt und ihre Aufgabe ist es, das Rauschproblem bei
der Tinte bei einem Tintenstrahlkopf ohne eine Änderung des Substratherstellvorgangs
für den
Tintenstrahlkopf, d. h. bei dem die Herstellkosten ansteigen würden, und ohne
Bedarf an einem Anordnen einer spezifischen Rauschgegenmaßnahmekomponente
an der Seite der Druckerhauptvorrichtung oder an einem Durchführen einer
Gestaltungsänderung
für die
Gegenmaßnahme
zu lösen.
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Bei einem Aspekt schafft die vorliegende
Erfindung ein Druckkopfsubstrat mit einer Vielzahl an Aufzeichnungselementen,
einem Treiber zum Antreiben der Vielzahl an Aufzeichnungselementen
gemäß den Bilddaten,
einem Schieberegister zum Ausgeben serieller Eingangsbilddaten in
Parallelformat und einer Riegelschaltung zum zeitweisen Speichern
der Datenausgabe von dem Schieberegister, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass das Druckkopfsubstrat eine Hystereseschaltung umfasst,
die an einem Signaleingabeabschnitt eines Antriebssteuerlogiksystems
ausgebildet ist, das das Schieberegister und das Riegelschaltungsantriebseingangssignal
umfasst, so dass der Eingabedatengrenzwert in Abhängigkeit
davon, ob das Signal ansteigt oder fällt, unterschiedlich sein kann.
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Hierbei können die Aufzeichnungselemente, der
Treiber, die Schieberegister und die Riegelschaltung an dem Substrat
durch einen Filmausbildungsprozess ausgebildet werden, wobei die
Hystereschaltung die Form eines Widerstandes hat, der aus einer
Widerstandskomponente einer Diffusionslage hergestellt ist, die
bei dem Filmaufbau des Treibers oder Antriebs verwendet wird, wobei
der Widerstand gleichzeitig bei dem Filmausbildungsverfahren ausgebildet
wird.
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Bei einem anderen Aspekt schafft
die vorliegende Erfindung einen Druckkopf gemäß Anspruch B.
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Bei einem Ausführungsbeispiel schafft die vorliegende
Erfindung einen Druckkopf, der das Substrat und ein Element in Kombination
mit dem Substrat zum Ausbilden von Flüssigkeitskanälen in Verbindung
mit Heizelementen und Tintenausstoßöffnungen an einem Ende von
Flüssigkeitskanälen aufweist und
der bei einem Tintenstrahlkopf zum Ausführen eines Druckens an einem
Aufzeichnungsmedium anwendbar ist.
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Beim Ausbilden eines Druckkopfsubstrats gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung werden eine Hystereseschaltung an dem Eingabeabschnitt
und eine CR-Integrationsschaltung für ein Eingabeimpulsbreitensignal
(Wärmeimpuls) zusammen
mit Aufzeichnungselementen (Heizelementen) und Komponenten für eine Logik-Abgabe-Steuerschaltung,
wie bspw. ein Treiber, ein Schieberegister und dgl., ausgebildet,
wodurch das erzeugte Rauschen an einer erhöhten Anzahl an Ausstoßöffnungen
unterdrückt
werden kann, was für
ein Hochgeschwindigkeitsdrucken unerlässlich ist, und wobei die erhöhte Anzahl
an Aufzeichnungselementen, die gleichzeitig anzutreiben ist, die
mit dem Packen in hoher Dichte zugehörig ist, und der stabile Betrieb
erzielt werden können
aufgrund des erhöhten Spielraumes
für das
Rauschen. Folglich besteht kein Bedarf an einer speziellen Rauschgegenmaßnahme für den Schlittenabschnitt
der Hauptvorrichtung oder den Tintenstrahlkopf an sich, was beim
Verwirklichen der geringeren Kosten und der verringerten Größe des Gerätes wirkungsvoll
ist.
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Wenn außerdem eine Integrationsschaltung und
eine Hystereseschaltung ausgebildet werden, indem der Filmaufbau
von jedem Element an dem Substrat angewendet wird, kann das zu dem
Tintenstrahlaufzeichnungskopf zugehörige Rauschproblem gelöst werden,
ohne den Bedarf eines Änderns
des herkömmlichen
Substratherstellprozesses, d. h. erhöhte Kosten bei der Herstellung
und Vorsehen der Rauschgegenmaßnahmekomponente
an der Druckgerätehauptvorrichtung,
dem flexiblen Substrat oder dem Schlitten oder Durchführen einer
Gestaltungsänderung
bei der herkömmlichen
Antriebssequenz oder Schaltung für
die Gegenmaßnahme
an der Seite der Druckgerätehauptvorrichtung.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1 eine
Schaltungsaufbaudarstellung von einem Tintenstrahlkopfsubstrat gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei außerdem eine CR- Integrationsschaltung
gezeigt ist, die nicht in den beanspruchten Umfang der Erfindung fällt, Die 2A und 2B Aufbaudarstellungen von zwei Beispielen
einer Hystereseschaltung innerhalb des Tintenstrahlkopfsubstrates
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3 ein
Zeitablaufdiagramm eines Wärmeimpulssignalverlaufs,
eines Ansteuerstromsignalverlaufs und eines Rauschsignalverlaufs
in dem Tintenstrahlkopfsubstrat gemäß dem Stand der Technik und
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel,
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4 eine
Schaltungsanordnungsdarstellung eines herkömmlichen Tintenstrahlkopfsubstrats,
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5 eine
typische perspektivische Ansicht eines Aufbaubeispiels eines Tintenstrahlkopfs
unter Verwendung des in 1 gezeigten
Substrats und
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6 eine
typische perspektivische Ansicht eines Aufbaubeispiels eines Druckers,
der den in 5 gezeigten
Kopf verwendet.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen beschrieben.
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In 1 ist
ein Beispiel einer Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen Tintenstrahlkopfsubstrats
gezeigt. Bezugszeichen 101 bezeichnet eine Schaltung zur
Bereitstellung einer Hysterese in dem Eingangsschwellenwert. Hierbei
sind gemäß dem Ausführungsbeispiel
Zwischenspeicherteile 202, die in einem herkömmlichen
Kopfsubstrat-Logiksystem-Eingabeteil (in 2A gezeigt) verwendet werden, und ferner
zusätzliche
Widerstände
201 bereitgestellt,
die damit verbunden sind, wie es in 2B gezeigt
ist. Dies kann einfach durch Verwenden einer Widerstandskomponente
einer bei dem Schichtaufbau einer Ansteuereinrichtung verwendeten
Diffisionsschicht aufgebaut werden. Das Verhältnis des Widerstandswerts
R1 zu R2 von Widerständen 201 beträgt 1 bis
2,5.
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Bei diesem Aufbau beträgt der Schwellenwert
für das
herkömmliche
Signal 2,5 V, der als ein Entscheidungskriterium
zwischen einem hohen Pegel und einem niedrigen Pegel dient, unabhängig davon,
ob es ansteigt (von NIEDRIG zu HOCH) oder abfällt (von HOCH zu NIEDRIG),
wohingegen in dem Ausführungsbeispiel
der Schwellenwert 3,5 V in der ansteigenden Zeitdauer
und 1,5 V in der abfallenden Zeitdauer beträgt. Das heißt, es besteht eine geringere
Wahrscheinlichkeit, daß der
Rauschpegel den Schwellenwert überschreitet.
Da die Frequenz des dem Tintenstrahlkopfsubstrat zuzuführenden
Signals nicht hoch ist und es kein Problem mit der Verzögerung beim
Ansprechen aufgrund einer in dem Eingang bereitgestellten Hysterese
gibt, ist die Verhinderung einer Fehlfunktion mit dem Aufbau gemäß dem Ausführungsbeispiel
sehr wirksam.
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Es ist ersichtlich, daß die Breite
der Hysterese durch Variation des Widerstandsverhältnisses
R1 zu R2 des Widerstands 201 geändert werden kann, und es ist
wünschenswert,
ein geeignetes Widerstandsverhältnis
hinsichtlich der Variation der Widerstandskomponente der Diffusionsschicht
zu haben.
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Gemäß 1 bezeichnet Bezugszeichen 102 eine
CR-Integrationsschaltung,
die 3 Teile aufweist, was einen Zwischenspeicher, eine Widerstandskomponente
einer bei dem Schichtaufbau einer Ansteuereinrichtung 402 verwendeten
Diffusionsschicht sowie eine kapazitive Komponente umfaßt, die
eine bei dem Schichtaufbau einer Logiksteuerschaltung verwendeten
Gate-Oxidschicht verwendet, wobei die Integrationsschaltung in einer
Wärmeimpuls-Signalleitung entsprechend
Elementen bereitgestellt ist, deren Anzahl der Anzahl von Elementen,
die in dem gleichen Block enthalten sind, minus 1 entspricht. Das
Erwärmungsimpulssignal
wird nicht parallel und gleichzeitig zu sämtlichen Elementen übertragen,
da für
jeden Block, der aus vier Elementen besteht, drei CR-Integrationsschaltungen 102 vorgesehen
sind, um vier Arten der Leitung 103 zu gestalten, und die
Verdrahtung ist so gestaltet, dass die Zeit zum Passieren des Wärmeimpulses
zu vier Elementen, die gleichzeitig durch eine Blockwahlschaltung 405 eingeschaltet
werden, in der Praxis um 10 bis 20 ns zwischen jedem Element und
vorzugsweise 10 bis 200 ns verschoben ist.
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Hierbei wird den Elementen (Wärmeerzeugungselementen)
A, B, C, D Aufmerksamkeit gezollt, die zur gleichen Zeit durch die
Blockauswahlschaltung 405 gemäß 1 ausgewählt werden, und es wird angenommen,
daß während das
Signal von dem Signalzwischenspeicher 403 insgesamt auf
HOCH liegt (aktiv ist), d. h. der Wärmeimpuls auf HOCH liegt (aktiv
ist), der Leistungstransistor 402 eingeschaltet ist, um
Strom zu den Wärmeerzeugungselementen 401 durchzulassen.
Unter Bezugnahme auf 3 ist nachstehend
der Aufbau des Ausführungsbeispiels beschrieben.
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In 3 sind
für den
Aufbau von 4 (auf der
linken Seite in der Figur) und für
den Aufbau von 1 (auf
der rechten Seite in der Figur) die Spannungssignalverläufe, bei
denen ein Wärmeimpuls
jedem der vier Elemente A, B, C, D zugeführt wird, sowie die Zeit, bei
der er einen Schwellenwert überschreitet,
der Stromimpuls-Signalverlauf, der zu dieser Zeit durch die Leitung
der Wärmeerzeugungselement-Ansteuerungsenergiequelle
und die GND-Leitung verläuft,
sowie der Spannungssignalverlauf des Logiksystem-Signals gezeigt,
das einem induktiven Rauschen unterworfen ist, welches durch den
zugehörigen
Stromimpuls für
zwei Fälle
erzeugt wird, wobei der praktische Pegel des zugehörigen Logiksystem-Signals
NIEDRIG (0 V) und HOCH (5 V) ist (für den Vergleich
mit den Grenzwerten der Hystereseschaltung 101 bei diesem
Ausführungsbeispiel
und dem Aufbau von 4).
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Bei dem Aufbau von 4 wird der Wärmeimpuls zur gleichen Zeit
zu vier Elementen A, B, C, D zugeführt und überschreitet gleichzeitig den Schwellenwert,
um den Leistungstransistor 402 einzuschalten, so daß augenblicklich
ein Strom zu fließen
beginnt, d. h., die Stromveränderung
pro Zeiteinheit in dem ansteigenden Teil beträgt das vierfache dessen, was
bei einem Einschalten eines Wärmeerzeugungselements 401 vorliegt,
wodurch der in der Logiksystem-Signalleitung erzeugte Rauschpegel um
diese Größe erhöht wird.
Somit wird der Schwellenwert der Logiksystem-Signalleitung überschritten, so
daß eine
Fehlfunktion verursacht wird und die Bilddaten verändert werden.
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Wenn jedoch die CR-Integrationsschaltung 102 wie
in 1 gezeigt aufgebaut
ist, wird der Signalverlauf, in dem der Wärmeimpuls des Wärmeerzeugungselements
A integriert ist, zu einem Wärmeimpuls
des Wärmeerzeugungselements
B, wie es aus dem Wärmeimpulssignalverlauf
gemäß 3 ersichtlich ist, und die
Zeit, bei der das Wärmeerzeugungselement
B eingeschaltet wird, nachdem der Wärmeimpuls des Wärmeerzeugungselements
B praktisch den Schwellenwert überschritten
hat, wird von der für
das Einschalten des Wärmeerzeugungselements
A erforderlichen Zeit verzögert.
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Auf ähnliche Weise ist, da die Wärmeerzeugungselemente
C, D ebenso verzögert
werden, der durch die Wärmeerzeugungselement-Ansteuerungsenergiequellenleitung
fließende
Stromimpuls entsprechend der vorhergehenden Verzögerung schrittweise, wie es
in 3 gezeigt ist. Das
heißt,
daß die Stromveränderung
pro Zeiteinheit sich nicht sehr von der unterscheidet, bei der ein
Wärmeerzeugungselement
eingeschaltet wird, so daß der
Rauschpegel deutlich verringert ist.
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Während 1 ein Beispiel zeigt, bei
dem vier Elemente als ein Block zur gleichen Zeit ausgewählt werden
und die Wärmeimpulsübertragungszeit für jedes
Element verschoben wird, ist es ersichtlich, daß die Anzahl von einen Block
bildenden Elementen in geeigneter Weise bestimmt werden kann, oder
daß mehrere
Elemente kombiniert werden können,
bis der Rauschpegel kein Problem mehr darstellt, so daß jede Anzahl
von Elementen gleichzeitig durch Vergrößern oder Verringern der Elemente
der CR-Integrationsschaltung und durch Herstellen einer geeigneten
Verdrahtung bzw. Metallisierung eingeschaltet werden kann.
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Die vorstehend genannte Hystereseschaltung 101 und
die CR-Integrationsschaltung 102 können zur
gleichen Zeit durch Ausbilden des Ansteuerungssteuerlogiksystems,
das die Wärmeerzeugungselemente,
die Ansteuereinrichtung, das Schieberegister sowie die Signalspeicherschaltung
umfaßt,
des Impulsbreite-Eingabeteils 411 und der Blockauswahlschaltung 405 auf
dem Substrat durch den Schichtbildungsvorgang und ohne Änderung
des Herstellungsprozeßes
des Kopfsubstrates 400 hergestellt werden. Folglich steigen,
da keine großen Änderungen
der Anzahl von Kontaktflächen
bei dem Eingabeteil des Substrats oder eines anderen Schaltungsaufbaus
in dem Substrat erforderlich sind, die Kosten des Substrats selbst
nur unwesentlich an. Da das Rauschen in dem Kopf unterdrückt werden
kann, ohne daß es
erforderlich ist, Teile wie beispielsweise einen Kondensator für die Gegenmaßnahme bei
dem Schlittenteil anzubringen, kann das Gerätehauptteil bei niedrigeren
Kosten und in einer kleineren Größe verwirklicht
werden.
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Wie es in 5 gezeigt ist, sind auf dem derart gestalteten
Kopfsubstrat ein Flüssigkeitskanal-Wandteil 501 zur
Bildung von Flüssigkeitskanälen 505,
die mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen 500 verbunden
sind, sowie eine Deckenplatte 502 mit einem Tintenversorgungsanschluß 503 angebracht, damit
ein Aufzeichnungskopf des Tintenstrahlaufzeichnungssystems erhalten
wird. In diesem Fall wird die durch den Tintenversorgungsanschluß 503 zugeführte Tinte
in einer gemeinsamen, innen bereitgestellten Flüssigkeitskammer 504 aufbewahrt,
von der die Tinte zu jedem Flüssigkeitskanal 505 zugeführt wird.
Die Tinte wird durch Ansteuern von Wärmeerzeugungselementen 506 auf
dem Substrat 400 in diesem Zustand von den Ausstoßöffnungen
ausgestoßen.
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Durch Anbringen eines Aufzeichnungskopfs 510 mit
dem vorstehend beschriebenen Aufbau an das Aufzeichnungsgerät-Hauptteil
und durch Zufuhr eines Signals von dem Gerätehauptteil zu dem Aufzeichnungskopf 510 kann
ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät
erhalten werden, das zu einer Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung und
einer Aufzeichnung mit hoher Bildqualität in der Lage ist.
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Nachstehend ist ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das einen
erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf
verwendet, unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
In 6 ist eine externe
perspektivische Ansicht gezeigt, die ein Beispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes 600 zeigt,
bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird.
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Ein Aufzeichnungskopf 510 ist
an einem Schlitten 620 angebracht, der in eine Schraubnut 621 einer
Führungsschraube 604 eingreift,
die über
Antriebskraftübertragungszahnräder 602, 603 gedreht wird,
die mit der Vorwärtsdrehung
oder Rückwärtsdrehung
eines Antriebsmotors 601 verbunden sind, und der in die
Richtungen der Pfeile a, b entlang einer Führung 619 gemeinsam
mit dem Schlitten 620 durch die Bewegungskraft des Antriebsmotors 601 hin-
und herbewegt wird. Eine Papierniederdrückplatte 605 für das auf
einer Rolle 606 durch eine nicht gezeigte Aufzeichnungsträgervorschubeinheit
zu befördernde
Aufzeichnungsblatt P drückt
das Aufzeichnungsblatt P gegen die Rolle 606 entlang der
Schlittenbewegungsrichtung.
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Bezugszeichen 607, 608 bezeichnen
Fotokoppelelemente, die Ursprungspositions-Erfassungseinrichtungen
darstellen, die die Drehrichtung des Antriebsmotors 601 durch
eine Bestätigung
umschalten, daß sich
ein Hebel 609 des Schlittens 620 in diesem Bereich
befindet. Bezugszeichen 610 bezeichnet ein Unterstützungsteil
zur Unterstützung
eines Abdeckteils 611 zur Abdeckung der gesamten Oberfläche des
Aufzeichnungskopfs 610. Bezugszeichen 612 bezeichnet
ein Absaugteil zum Absaugen der Tinte innerhalb des Abdeckteils 611,
um eine Absaugwiedergewinnung des Aufzeichnungskopfs 510 über eine Öffnung 613 in
der Abdeckung zu bewirken. Bezugszeichen 614 bezeichnet
eine Reinigungsklinge, und Bezugszeichen 615 bezeichnet
ein Bewegungsteil zur Ermöglichung,
daß die
Klinge in einer Vorwärts-
und Rückwärtsbewegungen
bewegt wird, wobei dies auf einer Hauptteil-Unterstützungsplatte 616 unterstützt wird.
Es ist ersichtlich, daß für die Reinigungsklinge 614 neben
der vorstehend beschriebenen Form eine allgemein bekannte Reinigungsklinge
in diesem Ausführungsbeispiel
angewendet werden kann. Bezugszeichen 617 bezeichnet ebenfalls
einen Hebel zum Starten des Absaugens des Absaugwiedergewinnungsvorgangs,
der entlang der Bewegung einer Nocke 618 im Eingriff mit
dem Schlitten 620 bewegt wird, wobei die Antriebskraft
von dem Antriebsmotor 610 für die Bewegung mittels allgemein
bekannter Übertragungseinrichtungen
wie beispielsweise eines Kupplungsschalters gesteuert wird. Eine
Drucksteuerungseinheit zur Zufuhr eines Signals zu den bei dem Aufzeichnungskopf 510 bereitgestellten
Wärmeerzeugungselementen 506 oder
zur Steuerung der Antriebssteuerung jedes Mechanismusses, wie sie
vorstehend beschrieben sind, ist auf der Seite des (nicht gezeigten)
Gerätehauptteils
bereitgestellt.
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Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät 600 mit dem
vorstehend beschriebenen Aufbau führt die Aufzeichnung auf einem
Aufzeichnungsblatt P aus, das auf der Rolle 606 durch die
Aufzeichnungsträgervorschubvorrichtung
befördert
wird, während
der Aufzeichnungskopf 510 über die gesamte Breite des Aufzeichnungsblatts
P hin- und herbewegt wird, wobei die Hochpräzisions- und Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung
ausgeführt werden
kann, da der Aufzeichnungskopf 510 durch das vorstehend
beschriebene Verfahren hergestellt wird.
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Während
gemäß der vorstehenden
Beschreibung das Substrat für
den Aufzeichnungskopf des Tintenstrahlsystems angepaßt ist,
ist es ersichtlich, daß das
erfindungsgemäße Substrat
ebenso bei einem Thermokopfsubstrat anwendbar ist.
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Die vorliegende Erfindung weist unter
den verschiedenen Tintenstrahl-Aufzeichnungssystemen eine hervorragende
Wirksamkeit insbesondere in einem Aufzeichnungskopf oder einer Aufzeichnungsvorrichtung
des Systems auf, das Einrichtungen zur Erzeugung von Wärmeenergie
(beispielsweise Elektrizitäts-Wärme-Umwandlungselemente
oder ein Laserstrahl) als für
den Tintenausstoß zu
verwendende Energie umfaßt,
und das Zustandsänderungen
der Tinte aufgrund der Wärmeenergie
verursacht. Mit einem derartigen System kann die Aufzeichnung mit
einer höherer
Dichte und einer höherer Auflösung erhalten
werden.
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Als zugehöriger typischer Aufbau und
als zugehöriges
typisches Prinzip ist beispielsweise ein in der Praxis verwendetes
Grundprinzip zu bevorzugen, das beispielsweise in den U.S.-Patenten 4 723 129 und
4 740 796 offenbart ist. Das System ist sowohl auf einen sogenannten
Anforderungs-Typ (On-Demand-Typ) als auch auf einen kontinuierlichen
Typ anwendbar. Insbesondere der Fall des Anforderungstyps ist effektiv,
da durch Zufuhr zumindest eines Ansteuerungssignals, das eine rasche,
den Kernsiedepunkt überschreitende
Temperaturerhöhung
entsprechend den Aufzeichnungsinformationen bei Elektrizitäts-Wärme-Umwandlungselementen vorgibt,
die entsprechend den Blättern
oder den eine Flüssigkeit
(Tinte) haltenden Flüssigkeitskanälen angeordnet
sind, Wärmeenergie
bei den Elektrizitäts-Wärme-Umwandlungselementen
erzeugt wird, damit ein Filmsieden bei der Wärmebetätigungsoberfläche des
Aufzeichnungskopfes verursacht wird und folglich die Blasen in der
Flüssigkeit
(Tinte) entsprechend den Ansteuerungssignalen nacheinander gebildet
werden können.
Durch Ausstoßen
der Flüssigkeit
(Tinte) durch eine Öffnung
zum Ausstoßen
durch Anwachsen und Einschrumpfen der Blase wird zumindest ein Tröpfchen gebildet.
Indem die Ansteuerungssignale in Impulsform erzeugt werden, kann
ein Anwachsen und Zusammenschrumpfen der Blasen augenblicklich und
in geeigneter Weise bewirkt werden, damit ein mehr zu bevorzugendes
Ausstoßen der
Flüssigkeit
(Tinte) ausgeführt
wird, was insbesondere bezüglich
Reaktionseigenschaften hervorragend ist. Als Ansteuerungssignale
einer derartigen Impulsform sind die in den U.S.-Patenten 4 463
359 und 4 345 262 offenbarten geeignet. Ferner kann eine hervorragende
Aufzeichnung durch Einsatz der Bedingungen ausgeführt werden,
die in der Erfindung des U.S.-Patents 4 313 124 beschrieben sind, die
die Temperaturerhöhungsrate
der vorstehend genannten Wärmebetätigungsoberfläche betrifft.
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Als Aufbau des Aufzeichnungskopfs
ist zusätzlich
zu der Kombination der Ausstoßöffnung,
des Flüssigkeitskanals
und des Elektrizitäts-Wärme-Umwandlungselements
(ein linearer Flüssigkeitskanal oder
ein rechtwinkliger Flüssigkeitskanal),
wie es in den vorstehend genannten jeweiligen Patentschriften offenbart
ist, in der vorliegenden Erfindung ebenso der Aufbau unter Verwendung
der U.S.-Patente 4 558 333 oder 4 459 600 enthalten, die einen Aufbau mit
einem in einem gebogenen Bereich angeordneten Wärmebetätigungsteil offenbaren. Zusätzlich kann
die vorliegende Erfindung ebenso einen Aufbau ausführen, wie
er in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 59-123670 offenbart
ist, in der ein Aufbau unter Verwendung eines Schlitzes, der einer Vielzahl
von Elektrizitäts-Wärme-Umwandlungselementen
gemeinsam ist, als Ausstoßteil
des Elektrizitäts-Wärme-Umwandlungselements
offenbart ist, oder wie er in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 59-138461 offenbart ist, in der ein Aufbau mit einer Öffnung zur
Absorbierung einer Druckwelle der Wärmeenergie entsprechend dem
Ausstoßteil
offenbart ist. Das heißt,
die vorliegende Erfindung ermöglicht
eine Ausführung
einer sicheren und effektiven Aufzeichnung, in welcher Form der
Aufzeichnungskopf auch vorliegt.
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Ferner ist die vorliegende Erfindung
bei dem Aufzeichnungskopf des Ganzzeilentyps wirksam anwendbar,
der eine Länge
entsprechend der maximalen Breite eines Aufzeichnungsträgers aufweist,
auf dem durch die Aufzeichnungsvorrichtung aufgezeichnet werden
kann. Als ein derartiger Aufzeichnungskopf kann entweder ein Aufbau,
der der zugehörigen
Länge durch
eine Kombination einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen Genüge tut,
oder ein als einzelner Aufzeichnungskopf einstückig ausgebildeter Aufbau verwendet
werden.
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Zusätzlich ist die vorliegende
Erfindung unter den Reihentyp-Aufzeichnungsköpfen, wie
sie vorstehend genannt sind, für
einen Aufzeichnungskopf, der an der Hauptvorrichtung fest angebracht
ist, für
einen Aufzeichnungskopf des frei austauschbaren Chiptyps, der eine
elektrische Verbindung mit der Hauptvorrichtung oder einer Tintenversorgung
von der Hauptvorrichtung durch ein Anbringen an die Hauptvorrichtung
ermöglicht,
oder für
einen Aufzeichnungskopf des Patronentyps mit einem bei dem Aufzeichnungskopf
selbst einstückig
bereitgestellten Tintenbehältnis
wirksam.
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Ebenso ist ein Hinzufügen einer
Ausstoßwiedergewinnungseinrichtung
für den
Aufzeichnungskopf, einer vorbereitenden Hilfseinrichtung usw. zu bevorzugen,
die als Aufbau der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsvorrichtung
bereitgestellt sind, da die Wirkung der vorliegenden Erfindung weiter
stabilisiert werden kann. Spezifische Beispiele hierfür können für den Aufzeichnungskopf
eine Abdeckeinrichtung, eine Reinigungseinrichtung, eine Druck-
oder Absaugeinrichtung, Elektrizitäts-Wärme-Umwandlungselemente oder
andere Typen von Wärmeerzeugungselementen,
oder vorbereitende Wärmeerzeugungselemente
entsprechend einer zugehörigen Kombination
sowie eine Vorausstoßeinrichtung
umfassen, die einen von der Aufzeichnung getrennten Ausstoß ausführt.
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Bezüglich des Typs oder der Anzahl
von angebrachten Aufzeichnungsköpfen
ist die vorliegende Erfindung bei einem einzelnen Aufzeichnungskopf, der
entsprechend einer einfarbigen Tinte bereitgestellt ist, oder bei
einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen wirksam, die einer Vielzahl
von Tinten mit beispielsweise unterschiedlichen Aufzeichnungsfarben oder – dichten
entsprechen. Das heißt,
daß die
vorliegende Erfindung als Aufzeichnungsbetriebsart der Aufzeichnungsvorrichtung
nicht nur für
die Aufzeichnungsbetriebsart lediglich einer Primärfarbe wie
beispielsweise schwarz usw. äußerst wirksam
ist, sondern auch für
eine Vorrichtung, die mit zumindest einer von mehreren unterschiedlichen
Farben oder einer Vollfarbe durch Farbmischung ausgestattet ist, sei
es, daß der
Aufzeichnungskopf entweder einstückig
aufgebaut ist, oder aus einer Mehrfachanzahl zusammengefügt ist.
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Zusätzlich können, obwohl in dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel
Tinte als Flüssigkeit
angenommen wird, ebenfalls andere Tinten verwendet werden, die unterhalb
der Zimmertemperatur fest sind und bei oder über der Zimmertemperatur aufweichen
oder verflüssigen,
oder verflüssigen,
wenn ein verwendetes Aufzeichnungssignal ausgegeben wird, wie es
bei der Tintenstrahlvorrichtung allgemein der Fall ist, damit die
Viskosität
der Tinte gesteuert wird, damit sie in einem bestimmten Bereich
des stabilen Ausstoßes
durch Einstellen der Temperatur der Tinte in einem Bereich von 30°C bis 70°C aufrecht
erhalten wird. Zusätzlich
kann zur Vermeidung der Temperaturerhöhung aufgrund der Wärmeenergie
durch positives Verwenden der Wärmeenergie
als Energie für
die Zustandsänderung
von fest zu flüssig
oder zur Verhinderung einer Verdunstung der Tinte eine Tinte verwendet
werden, die in dem festen Zustand versteift und durch Erwärmung verflüssigt. In
jeden Fall ist in der vorliegenden Erfindung ebenso die Verwendung
einer Tinte mit einer Eigenschaft anwendbar, lediglich bei Zufuhr
von Wärmeenergie
zu verflüssigen,
wie beispielsweise die Tinten, die bei Zufuhr von Wärmeenergie
entsprechend einem Aufzeichnungssignal derart verflüssigen,
daß flüssige Tinte
ausgestoßen
wird, oder die vor Erreichen eines Aufzeichnungsträgers verfestigen
können.
In einem derartigen Fall kann die Tinte flüssig oder fest in Aushöhlungen
oder durch Löcher
eines porösen
Blechs gehalten werden, das gegenüber den Elektrizitäts-Wärme-Umwandlungselementen plaziert
ist, wie es in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 54-56847
oder Nr. 60-71260 offenbart ist. Das wirksamste Verfahren für die Tinten, wie
sie vorstehend in der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, beruht
auf dem Filmsieden.
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Des weiteren kann das erfindungsgemäße Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät als ein
Bildausgabeendgerät
in einem Informationsverarbeitungsgerät wie beispielsweise einem
Computer, einer Kopieranlage in Kombination mit einer Lesevorrichtung
oder einem Faksimileendgerät
mit Übertragungs- und Empfangseigenschaften
verwendet werden.
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Wie es vorstehend beschrieben ist,
werden in der vorliegenden Erfindung bei der Ausbildung eines Tintenstrahlkopfsubstrats
eine Hystereseschaltung bei dem Eingabeteil und eine CR-Integrationsschaltung
für ein
Eingansimpulsbreitesignal (Wärmeimpulsbreitesignal)
gemeinsam mit Aufzeichnungselementen und Komponenten für eine Logikausstoßsteuerungsschaltung
wie beispielsweise eine Ansteuereinrichtung, ein Schieberegister
und dergleichen ausgebildet, wodurch das durch die angestiegene
Anzahl von Ausstoßöffnungen,
die für
das Hochgeschwindigkeitsdrucken unentbehrlich sind, und durch die
gleichzeitig anzusteuernde Anzahl von Aufzeichnungselementen, die
mit der hochdichten Unterbringung verbunden ist, erzeugte Rauschen
unterdrückt
werden kann und die stabile Arbeitsweise infolge der erhöhten Grenze
für das
Rauschen erreicht werden kann. Folglich ist es nicht erforderlich, die
spezielle Rauschgegenmaßnahme
für das
Schlittenteil der Hauptvorrichtung oder für den Tintenstrahlkopf selbst
bereitzustellen, was bewirkt, daß das Aufzeichnungsgerät mit niedrigeren
Kosten und kleinerer Größe realisiert
wird.