DE69622958T2

DE69622958T2 - Elektrostatischer Tintenstrahlkopf

Info

Publication number: DE69622958T2
Application number: DE69622958T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Hagiwara; Hitoshi Minemoto; Kazuo Shima; Junichi Suetsugu; Ryosuke Uematsu
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: JPH09123458A; US5975684A; JP2783220B2; DE69622958D1; EP0771654B1; EP0771654A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf und insbesondere einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zum Ausstoßen von Tonerteilchen einer flüssigen Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium mittels einer elektrostatischen Kraft und dadurch Erzielen eines Aufzeichnungsvorgangs.
Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Beispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 5-254118 beschrieben worden ist.
Der Tintenstrahlkopf gemäß Fig. 1 hat eine Vielzahl von Düsen 55a zum Ausstoßen von Tinte, einen Tintenstromweg 54a, der an die Düsen SSa angeschlossen ist, ein Druckerzeugungselement 56 zum Erzeugen eines Tintenausstoßdruckes in dem Tintenweg 54a und Spannungsanlegemittel 58 zum Anlegen einer Spannung an das druckerzeugende Element 56. Als Aufzeichnungstinte wird eine Pigmentdispersionstinte verwendet. Zusätzlich sind in dem Tintenweg 54a eine Anzahl von Segmentelektroden 53 zum Mischen des Pigmentes in der Tinte zum Erzielen einer gleichförmigen Dichte derselben angeordnet. Jede Segmentelektrode 53 ist mit einer Treiberschaltung 51 verbunden, die Potentialdifferenzerzeugungsmittel aufweist.
In der Konstruktion werden, wenn ein Antriebsspannungsimpuls an die Segmentelektroden 53 angelegt wird, um alternierend zwischen diesen eine Potentialdifferenz zu erzeugen, Mikroteilchen des festen Pigmentes, welche eine negative Ladung haben, elektrisch durch Elektrophorese bewegt, uni eine Ausfällung und Koagulation der Pigmentteilchen zu verhindern.
Weiterhin zeigt Fig. 2 ein weiteres herkömmliches Beispiel des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, welches in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 61- 57343 beschrieben ist.
Das in der Fig. 2 gezeigte Aufzeichnungsgerät hat eine Tintenkammer 68, die mit isolierender Tinte gefüllt ist, ein poröses Element 69, das in der Tintenkammer 68 angeordnet ist, eine Pumpeneinrichtung (nicht dargestellt), damit die Tinte in das poröse Element 69 fließt, eine Düse 70, die mit der Tintenkammer 68 gekoppelt ist, eine Signalelektrode 61, die in der Düse 70 angeordnet ist, und eine rückwärtige Elektrode 62, die gegenüber der Signalelektrode 61 vorgesehen ist, wobei zwischen diesen ein Aufzeichnungsmedium 61 angeordnet ist. Wenn bei dieser Konstruktion an die Signalelektrode 61 eine Signalspannung angelegt wird, wird zwischen der Signalelektrode 61 und der rückwärtigen Elektrode 62 ein solches elektrisches Feld erzeugt, dass Tintenteilchen von einem spitzen Ende der Düse 70 auf das Aufzeichnungsmedium ausgestoßen werden, wodurch ein Aufzeichnungsvorgang erzielt wird. In dem System fließt die flüssige Tinte mittels eines Druckes, der durch die Pumpeneinrichtung, nicht dargestellt, erzeugt worden ist, durch das poröse Element 69 und wird dadurch elektrisch geladen.
Das in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 5-254118 beschriebene herkömmliche Beispiel erfordert jedoch eine Anzahl von Druckerzeugungselementen, die aus einer piezoelektrischen Substanz bestehen, um die Pigmenttinte abzustrahlen oder auszustoßen, und daher ist ein Nachteil zu erwarten, dass die Größe des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes vergrößert wird. Zusätzlich wird ein Verfahren verwendet, bei dem die Tinte gemäß der Verschiebung des piezoelektrischen Materials ausgestoßen wird, das Pigment wird nämlich nicht unter Verwendung des elektrischen Feldes emittiert. Daraus folgt, dass die Präzision der Tintenausstoßrichtung beträchtlich von der Kontur der Düsen und dergleichen abhängt. Da es darüber hinaus notwendig ist, für jeden Aufzeichnungspunkt ein feines Düsenloch herzustellen, ist die Verbesserung der Aufzeichnungsauflösung begrenzt.
Zusätzlich bestehen bei dem Beispiel gemäß dem Stand der Technik, wie es in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 61-57343 beschrieben ist, infolge des porösen Elementes, welches in der Tintenkammer zum elektrischen Laden der Tintenteilchen angeordnet ist, die Nachteile, dass der Aufzeichnungskopf in seiner Größe vergrößert ist, die Kopfherstellung schwierig wird und eine Hochleistungspumpe notwendig ist, um Tinte durch das poröse Element, welches gegenüber dem Tintenstrom einen hohen Widerstand entwickelt, zur Düse zuzuführen.
Die WO-A-93/11866 offenbart einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruches.
Auch zu nennen sind die EP-A-0 703 080 und EP-A-0 703 081, die frühere Patentveröffentlichungen gemäß Art. 54(3) EPÜ sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Unteransprüche gegeben.
Konsequenterweise werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Tonerteilchen, welche zusammen mit dem Tintenstrom bis zu dem Tintenausstoßschlitz gefördert werden, unter dem Einfluss des elektrischen Feldes, das zwischen der Elektrophoreseelektrode und der gegenüber liegenden Elektrode erzeugt wird, auf den Tintenausstoßschlitz konzentriert. Zusätzlich werden Gegenionen, die, nachdem die Tonerteilchen gerade ausgestoßen worden sind, erscheinen, durch die Elektrophorese auf die Seite der Elektrophoreseelektrode bewegt und werden durch den Tintenstrom transportiert, um daraus resultierend aus dem Tintenausstoßschlitz entfernt zu sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf geschaffen, bei dem die Elektrophoreseelektrode in einem Bereich angeordnet ist, der von einer stromaufwärts liegenden Seite des Tintenstromweges bis zu dem Tintenausstoßschlitz reicht, wobei die Elektrode entlang des Tintenstromes angeordnet ist.
Daher werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Tonerteilchen graduell an der Seite, an welcher der Tintenausstoßschlitz angeordnet ist, gesammelt, da die Tonerteilchen, welche in der Tinte enthalten sind, bis zum Tintenausstoßschlitz gefördert werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf geschaffen, bei dem die Elektrophoreseelektrode in einem Bereich angeordnet ist, der von der stromaufwärts liegenden Seite des Tintenstromweges bis zu dem Tintenausstoßschlitz reicht, wobei die Elektrode entlang des Tintenstromes angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Ausstoßelektrode mit einem Isolierfilm beschichtet.
Daraus folgt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Gegenionen, welche nach dem Ausstoßen der Tonerteilchen erscheinen, zur Seite der Elektrophoreseelektrode angezogen werden, um mit dieser in Kontakt gebracht zu werden, um entladen und entfernt zu werden. Andererseits werden die Tonerteilchen, welche sich in den Bereichen der Ausstoßelektroden konzentriert haben, nicht elektrisch mit den Ausstoßelektroden in Kontakt gebracht.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf geschaffen, bei dem die Elektrophoreseelektrode in einem Bereich angeordnet ist, der von einer stromaufwärts liegenden Seite bis zu einer stromabwärts liegenden Seite des Tintenausstoßschlitzes reicht.
Daraus folgt gemäß der vorliegenden Erfindung, dass das elektrische Feld, welches zwischen der Elektrophoreseelektrode und den Ausstoßelektroden gebildet wird, nicht nur an der stromaufwärts liegenden Seite, sondern auch an der stromabwärts liegenden Seite gebildet wird. Zusätzlich werden die Gegenionen durch Elektrophorese auch bei dem Vorgang des Ausströmens der Tinte bewegt.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf geschaffen, der ferner eine Anzahl von schlitzbildenden Elementen zum Unterteilen des Tintenausstoßschlitzes in schlitzförmige Abteile zu unterteilen, wobei die Elemente Drähte aufweisen.
Daher werden gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Tintenmenisken an dem einzelnen Tintenausstoßschlitz gebildet.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf geschaffen, bei dem der Tintenstromweg in der Nähe des Tintenausstoßschlitzes einen gebogenen Teil aufweist.
Daraus folgt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit des Tintenstromes in einem mittleren Teil des Tintenstromes auf spezielle Weise niedriger als in der Nähe des Tintenausstoßschlitzes ist.
Dank der vorstehenden Aspekte wird die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unter Berücksichtigung der folgenden, detaillierten Beschreibung anhand der begleitenden Figuren klarer ersichtlich, in welchen zeigt:
Fig. 1 eine auseinandergebaute perspektivische Ansicht, die unter teilweiser Weglassung ein herkömmliches Beispiel eines Tintenstrahlkopfes zeigt;
Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt eines weiteren herkömmlichen Beispiels eines Tintenstrahlkopfes;
Fig. 3A eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines Tintenstrahlkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3B eine Ansicht im Schnitt der Ausführungsform gemäß Fig. 3A; und
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des Teils A aus der Fig. 3B.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bezugnehmend nunmehr auf die Fig. 3A, 3B und 4, wird eine Ausführungsform des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der in den Fig. 3A und 3B gezeigte Tintenstrahlkopf hat einen Tintenausstoßzellenkörper 6 zum darin aufnehmen von Tinte 3, welche Tonerteilchen 9 enthält, einen schlitzförmigen Tintenausstoßschlitz 4, der in einem Teil der Tintenausstoßzelle 6 angeordnet ist, eine Elektrophoreseelektrode 2 zum Konzentrieren der Tonerteilchen auf den Tintenausstoßschlitz 4 und eine Tintenausstoßelektrode 1, die in dem Tintenausstoßschlitz 4 angeordnet ist, um die Tonerteilchen 9 auszustoßen. In der Tintenausstoßzelle 6 sind ein Tintenzuführweg 11 und ein Tintenabführweg 12 als Tintenstromwege entlang einer Seitenwand der Ausstoßzelle 6 angeordnet. Der Tintenausstoßschlitz 4 ist in einem Teil der Seitenwand angeordnet, welche die Tintenstromwege 11 und 12 formt.
Im Einzelnen ist gemäß der Ausführungsform die Ausstoßelektrode 1 nadelförmig ausgebildet, mit einem spitzen Ende, welches an der Ausstoßzelle 6 etwas vorsteht. An einer Bodenfläche des Tintenausstoßschlitzes 4 sind eine Vielzahl derartiger Ausstoßelektroden 1 parallel zueinander angeordnet. Die Elektrode 1 hat beispielsweise einen inneren Leiterdraht an einem Bandträger für das automatisierte Band- Bondieren (TAB), wobei der innere Leiterdraht mit einem Isolierfilm beschichtet ist, der durch Beschichten mit einem Isoliermaterial hergestellt ist. Diese Elektroden sind mit einem Rastermaß von 300 Punkten pro Inch (dpi), das heißt einem Intervall von ungefähr 85 Mikrometern (um) angeordnet. Darüber hinaus ist die Ausstoßelektrode 1 an eine nicht gezeigte Ausstoßspannungssteuereinrichtung angeschlossen, um an diese. Hochspannungsimpulse mit einer Polarität gleich derjenigen der Tonerteilchen mit einer Zeitschaltung in Übereinstimmung mit einem Aufzeichnungssignal anzulegen.
Andererseits ist die Elektrophoreseelektrode 2 an den stromaufwärts und stromabwärts liegenden Seiten des Tintenausstoßschlitzes 4 angeordnet, um mit der Tinte 3 entlang der Innenseite der Tintenwege 11 und 12 in Kontakt gebracht zu sein. Bei dieser Konfiguration muss die Elektrophoreseelektrode 2 nur an wenigstens einem. Bereich vorgesehen sein, der von der stromaufwärts liegenden Seite des Tintenzuführweges 11 bis zu dem Tintenausstoßschlitz 4 und entlang des Tintenzuführweges 11 reicht. Weiterhin ist die Elektrophoreseelektrode 2 an eine nicht gezeigte Elektrophoresespannungsquelle angeschlossen, um eine Vorspannung anzulegen, die die identische Polarität wie diejenige der Tonerteilchen zur Elektrode 2 hat.
Die Tinte 3 enthält organisches Lösungsmittel (Isoparaffin), das aus Petroleum hergestellt ist, in welchem ein Ladungssteueragens und feine Teilchen gefärbten, thermoplastischen Harzes, so genannte Tonerteilchen 9, dispergiert sind. Die Toner 9 sind unter Verwendung eines Zeta-Potentials virtuell auf eine positive Polarität geladen.
Die Ausstoßstelle 6 ist aus einem dielektrischen Material in Form eines Parallelepipeds oder Kubus ausgebildet. In einem unteren Teil der in der Fig. 3A gezeigten Vorderansicht ist in der Zelle 6 der rechteckige Tintenausstoßschlitz 4 angeordnet.
Der Tintenausstoßschlitz 4 hat eine Anzahl von schlitzausbildenden Elementen 5 zum Unterteilen des Schlitzes 4 in schlitzförmige Abteile oder Sektionen. Jedes Element 5 hat einen Draht, wie beispielsweise eine Angelschnur, die aus einem Seidenschlauch besteht. Die Elemente 5 sind an der Seite der Ausstoßzelle 6 angeordnet, um die benachbarten jeweiligen Ausstoßelektroden 1 voneinander zu trennen, die Elemente stehen im Wesentlichen einer Außenfläche der Seitenwand der Ausstoßzelle 6 gegenüber. Der Draht hat einen Durchmesser von ungefähr 30 Mikrometer.
Die Tintenstromwege 11 und 12 haben in der Nähe des Tintenausstoßschlitzes 4 einen gebogenen Teil. Darüber hinaus sind die Wege 11 und 12 über ein Rohr mit einem nicht gezeigten Tintenbehälter verbunden, so dass die Tinte 3 in den Wegen 11 und 12 mit einem negativen Druck von ungefähr 1 cmH&sub2;O beaufschlagt ist, und die Tinte 3 zwangsweise zirkuliert. Um eine Leckage der Tinte 3 aus dem Tintenausstoßschlitz 4 zu verhindern, wird die Tintenzirkulation durch Saugen der Tinte 3 in den Tintenausfluss oder in die Ausgangsseite durchgeführt.
Bei der Konstruktion ist an einer vorstehenden Position der Ausstoßelektrode 1 eine gegenüber liegenden Elektrode, die nicht dargestellt ist, angeordnet, welche über ein Aufzeichnungsmedium an Masse gelegt ist.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 die Funktionsweise des Tintenstrahlkopfes gemäß der Ausführungsform beschrieben.
Wenn das System in einen Betriebszustand gesetzt worden ist, wird die Tinte 3 in den Tintenstromwegen 11 und 12 mit negativem Druck beaufschlagt und die Tinte 3 wird in der in der Fig. 4 durch einen Pfeil angegebenen Richtung zwangsweise zirkuliert. In dieser Situation bildet die Tinte 3 an dem Teil des Tintenausstoßschlitzes 4 infolge ihrer Oberflächenspannung einen Tintenmeniskus 10. Da die Tinte 3 mit dem negativen Druck beaufschlagt ist und die Ausstoßelektroden 1 am Tintenausstoßschlitz 4 vorstehen, wird, wie in der Fig. 4 von der Seite des Systems her gesehen, ein Tintenmeniskus 10 in Form einer geneigten konkaven Form ausgebildet. Zusätzlich sind an Positionen zwischen den entsprechenden Ausstoßelektroden 1 in dem Tintenausstoßschlitz 4 Schlitzbildungselemente 5 angeordnet. Daraus folgt, dass, wenn von der Vorderseite her gesehen, der Tintenmeniskus 10 eine Kontur hat, in welcher die Fläche, welche von den schlitzbildenden Elementen 5 umschlossen ist, deren Unterseite bildet, und die spitzen Enden der Ausstoßelektroden 1 bilden dessen Scheitelpunkt.
In der Situation, in welcher von der Elektrophoresespannungsquelle eine Spannung an die Elektrophoreseelektrode 2 angelegt wird, wird zwischen der Elektrode 2 und den gegenüber liegenden Elektroden, die nicht gezeigt sind, so ein elektrisches Feld erzeugt, dass die Tonerteilchen 9 in der Nachbarschaft des Tintenausstoßschlitzes 4 auf den Bereich des Tintenmeniskus 10 konzentriert sind.
Wenn darauf folgend von der Ausstoßspannungssteuerungseinrichtung an eine beliebige Ausstoßelektrode 5 ein Hochspannungsimpuls angelegt wird, wird zwischen der Elektrode 5 und der gegenüber liegenden Elektrode ein elektrisches Feld erzeugt und dann werden die Tonerteilchen 9, welche sich am Tintenmeniskus 10 konzentriert haben, als Gruppe vom Meniskus 10 auf die gegenüber liegende Elektrode ausgestoßen. Daraus resultiert, dass die ausgestoßenen Tonerteilchen 9 auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert sind.
Andererseits ist, nachdem die Tonerteilchen 9 auf diese Art und Weise ausgestoßen worden sind, die Anzahl der Tonerteilchen 9 in der Nähe des Tintenausstoßschlitzes 4 reduziert und es erscheinen dort eine große Menge Gegenionen, die eine entgegengesetzte Polarität zu derjenigen der Tonerteilchen 9 haben, und zwar gemäß der Menge der Elektrizität der ausgestoßenen Tonerteilchen. Die Gegenionen üben auf das elektrische Feld, welches zwischen der Elektrophoreseelektrode 2 und den Ausstoßelektroden 5 erzeugt ist, einen gegenteiligen Einfluss aus und verhindern, dass Tonerteilchen unter dem Einfluss der Elektrophorese zugeführt werden. Daraus folgend ist es wünschenswert, die Gegenionen zu entfernen. Gemäß der Ausführungsform bewegen sich die erzeugten Gegenionen infolge der Elektrophorese zur Elektrophoreseelektrode, da die Elektrophoreseelektrode 2 mit einer Vorspannung beaufschlagt ist, welche eine Polarität gleich derjenigen der Tonerteilchen 9 hat, und gehen bis zu einem mittleren Punkt des Tintenausgabeweges mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit. Infolge des Druckes des Tintenstroms werden die Gegenionen schnell aus der Nachbarschaft des Tintenausstoßschlitzes 4 entfernt und werden dann mit der Elektrophoreseelektrode 2 in Kontakt gebracht, um als Ergebnis entladen zu werden.
Weiterhin sind die Tonerteilchen 9 der Tinte 3, die vom Tintenweg 11 zugeführt werden, dem Einfluss des elektrischen Feldes ausgesetzt, welches der Elektrophoreseelektrode 2 zuzuordnen ist, wenn die Tonerteilchen 9 durch eine Nachbarschaft des Tintenausstoßschlitzes 4 passieren. Daher werden die Tonerteilchen 9 kontinuierlich in dem Bereich des Tintenmeniskus 10 gesammelt. Bei der Konfiguration werden die Tonerteilchen 9 unter dem Einfluss des elektrischen Feldes, welches zwischen der Elektrophoreseelektrode 2 und den gegenüber liegenden Elektroden erzeugt wird, graduell an der Seite der Seitenwand konzentriert, da die Elektrophoreseelektrode 2 entlang der Tintenzuführroute 11 angeordnet ist, während die Tinte 3 im Weg 11 fließt.
Wenn bei dem Tonerteilchenzuführvorgang das Ausstoßen der Tonerteilchen 9 für eine kurze Zeitspanne aus irgendwelchen Gründen unterbrochen wird und eine überschüssige Menge Tonerteilchen 9 in der Nähe des Tintenausstoßschlitzes 4 zugeführt sind, kann ein nachteiliges Ereignis stattfinden, bei dem die Tonerteilchen 9 nur infolge der Spannung, welche an die Elektrophoreseelektrode angelegt ist, ausgestoßen werden. Da die Tinte jedoch mit relativ geringer Geschwindigkeit in der Nähe des Tintenausstoßschlitzes 4 infolge des L-förmigen Verlaufs der Tintenwege 11 und 12 fließt und die Tintenströmungsrate in dem mittleren Teil des Tintenstromes relativ erhöht ist, wird eine erforderliche Menge Tonerteilchen 9 kontinuierlich dem Tintenausstoßschlitz 4 zugeführt und die überschüssigen Tonerteilchen 9 werden mit hoher Geschwindigkeit in den Tintenstrom geleitet. Daraus resultiert, dass in jeder Situation eine geeignete Menge Tonerteilchen 9 sukzessive dem Tintenausstoßschlitz 4 zugeführt wird.
Wie vorstehend angegeben, wird, während die Tonerteilchen 9 dem Tintenausstoßschlitz 4 zugeführt werden, der Druckvorgang wiederholt durchgeführt, was zur Ausbildung eines Tonerbildes auf dem Aufzeichnungsmedium führt, welches durch den Formzuführweg transportiert wird. Das Aufzeichnungsmedium, auf welchem das Tonerbild erzeugt worden ist, wird dann zu einem nicht gezeigten Fixiergerät getragen, ähnlich einem Gerät, das bei einem elektrofotografischen Aufzeichnungssystem verwendet wird, um das Bild auf dem Aufzeichnungsmedium thermisch zu fixieren.
Gemäß der Ausführungsform ist es möglich, Nachteile, wie beispielsweise das sich gelegentliche Entwickeln von Flecken auf dem Aufzeichnungsmedium bei dem Druckvorgang unter Verwendung des herkömmlichen Tintenstrahlkopfes, bei dem die flüssige Tinte direkt vom Kopf auf das Druckmedium ausgestoßen wird, zu beseitigen, da nur die Tonerteilchen 9, welche in der Tinte 3 enthalten sind, auf das Aufzeichnungsmedium übertragen werden, wie dies vorstehend angegeben ist. Dies führt konsequenterweise zu einer hohen Qualität der gedruckten Zeichnen, die äquivalent derjenigen ist, welche in der Elektrofotografie erhalten wird.
Da insbesondere die Tintenstromrouten 11 und 12 entlang der Seitenwand der Tintenausstoßzelle 6 vorgesehen sind und der Tintenausstoßschlitz 4 an einem Teil der Seitenwand angeordnet ist, welche die Tintenrouten 11 und 12 bildet, können die Tonerteilchen 9 schnell vom Tintenstrom zum Ausstoßschlitz 4 geleitet werden, wodurch ein Hochgeschwindigkeitsdruckvorgang erzielt wird. Weiterhin können die Gegenionen, welche nach dem Ausstoßen der Tonerteilchen 9 erscheinen, schnell entfernt werden, so dass die Effizienz des elektrischen Feldes zwischen der Elektrophoreseelektrode 2 und den gegenüber liegenden Elektroden bewahrt werden kann. Dies garantiert konsequenterweise die Zufuhr der erforderlichen Tonerteilchen 9 zu dem Tintenausstoßschlitz 4. Dies verhindert einen Fall, bei dem das Ausstoßen der Tonerteilchen 9 fehlschlägt, was daraus resultierend zu einem sehr zuverlässigen Druckvorgang führt.
Zusätzlich ist die Elektrophoreseelektrode 2 entlang des Tintenstromweges 11 in einem Bereich angeordnet, der von stromaufwärts des Tintenstromweges 11 bis zu dem Tintenausstoßschlitz 4 reicht. Während daher die Tonerteilchen 9 durch den Tintenstrom bis zu dem Tintenausstoßschlitz 4 gefördert werden, werden die Tonerteilchen 9 zuvor an der Seite des Ausstoßschlitzes 4 konzentriert, was vorteilhafterweise die Zufuhr der Tonerteilchen 4 zu dem Ausstoßschlitz 4 garantiert.
Da darüber hinaus die Tintenstromwege 11 und 12 einen gebogenen Teil in der Nähe des Tintenausstoßschlitzes 4 haben, können die erforderlichen Tonerteilchen 9 ausreichend zur Nachbarschaft des Ausstoßschlitzes 4, an welchem die Tintenströmungsgeschwindigkeit relativ gesenkt ist, zugeführt werden. Andererseits werden Tonerteilchen 9, die übermäßig zu dem mittleren Teil der Tintenwege 11 und 12 geleitet worden sind, durch den Hochgeschwindigkeitstintenstrom in dem mittleren Teil der Wege 11 und 12 entfernt. Dadurch wird es möglich, dem Tintenausstoßschlitz 4 kontinuierlich eine geeignete Menge von Tonerteilchen 9 zuzuführen, was bei dem Druckvorgang zu Vorteilen, wie im Folgenden angegeben, führt. Es möglich, den Fall zu verhindern; bei dem die Tonerteilchen 9 infolge einer unzureichenden Menge zugeführter Tonerteilchen 9 nicht ausgestoßen werden. Das spontane Ausstoßen der Tonerteilchen 9, verursacht durch eine übermäßige Zufuhr von Tonerteilchen 9, kann verhindert werden. Darüber hinaus kann ein Ereignis, bei dem der Ausstoßschlitz infolge übermäßiger Zufuhr von Tonerteilchen verstopft ist, ebenfalls verhindert werden. Dies hat zur Folge, dass die Zuverlässigkeit des Druckvorganges erhöht werden kann.
Da darüber hinaus die Elektrophoreseelektrode 2 in einem Bereich angeordnet ist, der von stromaufwärts bis stromabwärts des Tintenausstoßschlitzes 4 reicht, kann ein elektrisches Feld ausgebildet werden, um die Tonerteilchen 9 effizient auf den Tintenausstoßschlitz 4 zu konzentrieren. Zusätzlich können die Gegenionen, welche nach dem Ausstoßen der Tinte stattfinden, durch Elektrophorese auf die Seite der Elektrophoreseelektrode 2 beim Ausfließen oder Ausgabevorgang derselben bewegt werden. Die Gegenionen können nämlich schnell von dem Ausstoßschlitz 4 entfernt werden.
Da die Elektrophoreseelektrode 2 so angeordnet ist, dass sie mit der Tinte 3 entlang der Innenseite der Tintenstromwege 11 und 12 in Berührung gebracht werden kann, können insbesondere die Gegenionen mit der Elektrophoreseelektrode 2 bei dem Vorgang des Ausgebens der Tinte 3 in Berührung gebracht werden. Daher können die Gegenionen durch Entladen in dem Tintenstrahlkopf entfernt werden. Da weiterhin jede Ausstoßelektrode 1 mit einem Isolierfilm beschichtet ist, ist es möglich, ein nachteiliges Ereignis zu verhindern, bei dem die Tonerteilchen 9, die sich in der Nähe des Tintenausstoßschlitzes 4 konzentriert haben, so an den Ausstoßelektroden 1 fixiert werden, dass der Ausstoßschlitz 4 daraus folgend mit Tonerteilchen 9 verstopft ist. Dies ermöglicht einen stabilen Druckvorgang in jeder Situation.
Da der Tintenausstoßschlitz 4 durch die schlitzbildenden Elemente 5 in eine Anzahl von Abteilen unterteilt ist, können zusätzlich eine Anzahl von Tintenmenisken in dem einzigen Tintenausstoßschlitz 4 erzeugt werden. Wenn die Ausstoßelektroden 1 mit einem kurzen Abstand dazwischen angeordnet sind, ist die Aufzeichnungsauflösung erhöht und die Größe des Aufzeichnungskopfes ist minimiert. Da darüber hinaus die Anzahl Ausstoßelektroden 1 gleichzeitig für einen simultanen Druckvorgang betrieben werden können, kann die Druckgeschwindigkeit merklich erhöht werden. Als ein Ergebnis kann der Aspekt der schnellen Zufuhr der Tonerteilchen 9 vollständig in dem Hochgeschwindigkeitsdruckvorgang verwendet werden.
In diesem Zusammenhang müssen die Tintenstromwege 11 und 12 nicht notwendigerweise mit dem gebogenen Teil versehen sein, sondern können in einer V-Form gebildet sein oder können als eine gerade Linie ausgebildet sein. Ferner ist es nicht notwendig, die Elektrophoreseelektrode als ein einstückiges Element auszubilden. Die Elektrode 2 kann nämlich eine Anzahl von Elektrodensektionen stromaufwärts und/oder stromabwärts haben. In einem derartigen Fall können die Elektrophoreseelektroden 2 jeweils stromaufwärts und stromabwärts mit zueinander unterschiedlichen Vorspannungen beaufschlagt werden, um die Ausbildung des elektrischen Feldes einzustellen. Es ist nicht notwendig, dass die Elektrophoreseelektrode 2 mit der Tinte 3 und entlang der Tintenstromwege 11 und 12 in Kontakt gebracht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Tintenstrahlkopf so konfiguriert, dass er den vorstehend beschriebenen Funktionen dient, nämlich dass die Tintenstromwege entlang der Seitenwand der Tintenausstoßzelle angeordnet sind, und der Tintenausstoßschlitz ist an einem Teil der Seitenwand angeordnet, welche die Tintenströmwege bildet. Daher können die Tonerteilchen schnell von dem Tintenstrom zum Tintenausstoßschlitz geleitet werden, um den Hochgeschwindigkeitsdruckvorgang durchzuführen. Da zusätzlich die Gegenionen, welche nach dem Ausstoßen der Tonerteilchen erscheinen, schnell entfernt werden können, ist die Effizienz des elektrischen Feldes, welches zwischen der Elektrophoreseelektrode und den gegenüber liegenden Elektroden erzeugt wird, garantiert, so dass eine erforderliche Menge Tonerteilchen kontinuierlich dem Tintenausstoßschlitz zugeführt wird.
Dies verhindert ein Ereignis, bei dem das Ausstoßen der Tonerteilchen fehlschlägt und führt demgemäß zu einem hochzuverlässigen Druckvorgang. Insbesondere wird die Tintenkammer, bei der herkömmlicherweise eine große Kapazität erforderlich war, unnötig, und daher kann die Größe des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes merklich minimiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Tonerteilchen zuvor an der Seite des Ausstoßschlitzes konzentriert werden, da die Elektrophoreseelektrode in dem Bereich angeordnet ist, welcher von stromaufwärts des Tintenstromweges bis zum Tintenausstoßschlitz reicht, und entlang des Tintenstromweges angeordnet ist, während die Tonerteilchen durch den Tintenstrom bis zu dem Tintenausstoßschlitz transportiert werden können, wobei die Tonerteilchen zuvor an der Seite des Ausstoßschlitzes konzentriert worden sind. Dies garantiert vorteilhafterweise den Tonerteilchenzuführvorgang.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Gegenionen mit der Elektrophoreseelektrode bei dem Vorgang des Entladens der Tinte in Kontakt gebracht werden, da die Elektrophoreseelektrode zum Inkontaktbringen derselben mit der Tinte entlang einer Innenseite des Tintenstromweges angeordnet ist. Daher können die Gegenionen durch elektrische Entladung in dem Tintenstrahlkopf entfernt werden. Da jede Ausstoßelektrode mit einem Isolierfilm beschichtet ist, ist es zusätzlich möglich, ein nachteiliges Ereignis zu verhindern, bei dem Tonerteilchen, die sich in der Nähe des Tintenausstoßschlitzes konzentriert haben, an den Ausstoßelektroden fixiert werden, woraus ein Verstopfen des Ausstoßschlitzes resultiert. Dies ermöglicht einen stabilen Druckvorgang in jeder Situation.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisches Feld erzeugt, um die Tonerteilchen effizient auf den Tintenausstoßschlitz zu konzentrieren, da die Elektrophoreseelektrode in einem Bereich angeordnet ist, der von stromaufwärts bis stromabwärts des Tintenausstoßschlitzes reicht. Darüber hinaus können die Gegenionen, welche nach dem Ausstoßen der Tinte erscheinen, durch Elektrophorese auf die Seite der Elektrophoreseelektrode bei deren Entladevorgang bewegt werden. Daraus resultiert, dass die Gegenionen von dem Ausstoßschlitz mit hoher Geschwindigkeit entfernt werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Tintenausstoßschlitz in eine Anzahl von Abteilen mittels schlitzbildender Elemente unterteilt. Daraus folgt, dass eine Anzahl von Tintenmenisken in dem Bereich des einzelnen Tintenausstoßschlitzes erzeugt werden. Wenn die Ausstoßelektroden mit kurzem Abstand zwischen sich angeordnet sind, ist es möglich, die Aufzeichnungsauflösung zu erhöhen und daher kann der Aufzeichnungskopf in seiner Größe minimiert werden.
Da die Anzahl Ausstoßelektroden für einen simultanen Druckvorgang gleichzeitig betätigt werden können, kann zusätzlich die Druckgeschwindigkeit merklich erhöht werden. Daher kann der Aspekt des schnellen Zuführens der Tonerteilchen bei dem Hochgeschwindigkeitsdruckvorgang als Vorteil voll in Anspruch genommen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die erforderlichen Tonerteilchen ausreichend zur Nachbarschaft des Ausstoßschlitzes, in welcher die Tintenströmungsgeschwindigkeit relativ niedrig ist, geführt werden, da die Tintenstromwege in der Nähe des Tintenausstoßschlitzes einen gekrümmten Teil aufweisen. Andererseits werden überschüssige Tonerteilchen, welche zum mittleren Teil der Tintenwege zugeführt worden sind, durch den Tintenstrom mit hoher Geschwindigkeit in dessen mittlerem Teil entfernt. Daraus folgt, dass eine geeignete Menge von Tonerteilchen kontinuierlich zum Tintenausstoßschlitz geleitet werden kann, woraus resultiert, dass die folgenden Vorteile beim Druckvorgang erzielt werden. Es kann der Fall verhindert werden, bei dem die Tonerteilchen infolge einer ungenügenden Menge von zugeführten Tonerteilchen nicht ausgestoßen werden. Das spontane Ausstoßen von Tonerteilchen, welches durch eine übermäßige Zufuhr von Tonerteilchen verursacht wird, kann verhindert werden. Darüber hinaus kann ein Ereignis, bei dem der Ausstoßschlitz infolge von übermäßiger Zufuhr von Tonerteilchen verstopft wird, ebenfalls verhindert werden, was demgemäß die Zuverlässigkeit des Druckvorganges erhöht. Dies macht es möglich, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit den vorstehend angegebenen neuen vorteilhaften Merkmalen zu schaffen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der bestimmten illustrierenden Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen, sondern nur die anhängenden Patentansprüche begrenzt. Für den Fachmann ist klar zu ersehen, dass die Ausführungsformen ohne Abweichen vom Umfang der vorliegenden Erfindung geändert oder modifiziert werden können.

Claims

1. Tintenstrahlkopf, mit:

einer Ausstoßzelle (6), die eine Tinte enthält, welche eine Anzahl von Tonerteilchen enthält, wobei der Ausstoßzellenkörper wenigstens eine Seitenwand hat;

einem schlitzförmigen Tintenausstoßschlitz (4), der durch eine Öffnung in einem Teil des Ausstoßzellenkörpers gebildet ist;

einem Tintenstromweg (11, 12), der in der Seitenwand des Ausstoßzellenkörpers gebildet ist, wobei der Tintenstromweg einen Strömungsweg für einen Tintenstrom von einem stromaufwärts liegenden Ort zu einem stromabwärts liegenden Ort definiert, wobei der Tintenstromweg eine Innenwand und eine Außenwand hat;

einer Elektrophoreseelektrode (2), die entlang des Tintenstromweges angeordnet ist und gegenüber dem Ausstoßschlitz (4) liegt, um wenigstens einen Teil der Tonerteilchen auf den Tintenausstoßschlitz zu konzentrieren; und

einer Ausstoßelektrode (1), die indem Tintenausstoßschlitz (4) angeordnet ist, um die Tonerteilchen mit einer Ausstoßkraft zu beaufschlagen; und

wobei der Tintenausstoßschlitz (4) an einem Teil der Seitenwand des Ausstoßzellenkörpers entlang der Außenwand des Tintenstromweges ausgebildet ist, so dass der Tintenstromweg sich von dem stromaufwärts liegenden Ort zum stromabwärts liegenden Ort dergestalt erstreckt, dass wenigstens ein Teil der Tonerteilchen in dem Tintenstrom in dem Tintenstromweg von dem stromaufwärts liegenden Ort zu dem stromabwärts liegenden Ort an dem Tintenausstoßschlitz (4) vorbeigeht, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrophoreseelektrode (2) entlang der Innenwand des Tintenstromweges (11, 12) angeordnet ist.

2. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei die Elektrophoreseelektrode (2) von der stromaufwärts liegenden Seite des Tintenstromweges (11, 12) bis zu dem Tintenausstoßschlitz (4) angeordnet ist.

3. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei: die Elektrophoreseelektrode (2) von einer stromaufwärts liegenden Seite des Tintenstromweges (11, 12) bis zu dem Tintenausstoßschlitz (4) angeordnet ist, und die Ausstoßelektrode (1) mit einem Isolierfilm beschichtet ist.

4. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei die Elektrophoreseelektrode (2) von der stromaufwärts liegenden Seite bis zur stromabwärts. liegenden Seite des Tintenausstoßschlitzes (4) angeordnet ist.

5. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei der Tintenausstoßschlitz durch eine Anzahl von schlitzbildenden Elementen (5) in schlitzförmige Abteile unterteilt ist.

6. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, wobei der Tintenstromweg (11, 12) in der Nähe des Tintenausstoßschlitzes (4) einen gebogenen Teil aufweist.