-
Hintergrund der Erfindung – Die Erfindung bezieht
sich auf einen Druckkopf, der in einer Einrichtung zum Drucken schwarzer
und farbiger Bilder auf ein Druckmedium, üblicherweise, jedoch nicht
ausschließlich
ein Papierblatt, mittels der Thermotintenstrahltechnologie verwendet
wird, und insbesondere auf einen Kopf, der mit einem die Tinten
enthaltenden Behälter
versehen ist, der entweder von der in den Kopf selbst integrierten
Art oder der austauschbaren Art ist.
-
Einrichtungen der oben beschriebenen
Art sind z. B. als Drucker, Fotokopiergeräte, Faxgeräte usw. und insbesondere als
Drucker bekannt, die zum Drucken eines Dokuments mittels Druckelementen verwendet
werden, die allgemein die Form stationärer oder austauschbarer Druckköpfe haben.
-
Der Aufbau und die allgemeine Arbeitsweise eines
Tintenstrahldruckers wie auch die des zugehörigen Tintenstrahldruckkopfes
sind bereits allgemein im Stand der Technik bekannt und werden daher
hier nicht im Einzelnen beschrieben, weshalb die Beschreibung auf
eine detaillierte Erläuterung
einiger für
das Verständnis
der vorliegenden Erfindung relevanter Eigenschaften beschränkt ist.
-
Ein typischer Tintenstrahldrucker
hat schematisch:
- – ein System, das selektiv
von einem Motor betätigt
wird, um das Papierblatt, auf das die Abbildung gedruckt werden
soll, derart zuzuführen, dass
der Vorschub in einer bestimmten Richtung in diskreten Schritten
(Zeilenvorschub) erfolgt,
- – einen
verstellbaren Schlitten, der auf Bahnen in einer Richtung senkrecht
zu der des Blattvorschubs gleitet, selektiv von einem Motor angetrieben,
um eine Auswärts-
und eine Rückwärtsbewegung über die
gesamte Breite des Blattes selbst durchzuführen,
- – eine
Druckeinrichtung, allgemein z. B. einen am Schlitten abnehmbar befestigten
Druckkopf, der mehrere Ausstoßwiderstände, wie
auf einem Substrat (üblicherweise
einem Siliziumwafer) angeordnet sind, und innen angeordnete Zellen
hat, die mit Tinte gefüllt
sind, die individuell an mehrere entsprechende Düsen angeschlossen sind, und
durch die der Kopf die Tropfen der in einem Behälter aufgenommen Tinte ausstoßen kann,
- – einen
elektronischen Controller, der auf der Grundlage der von einem Computer
empfangenen Information, an den er angeschlossen ist, und der vom
Benutzer durchgeführten
Voreinstellungen selektiv die oben erwähnten Motoren und den Druckkopf
steuert, wodurch darin aufgrund der selektiven Erhitzung der Widerstände der
Ausstoß der
Tintentropfen gegen die Oberfläche
des Blattes bewirkt wird, so dass eine sichtbare Abbildung darauf
erzeugt wird.
-
Die Druckköpfe haben, wie zuvor erwähnt, zusätzlich zu
den Ausstoßwiderständen auch
einen Behälter,
der eine bestimmte Tintenmenge enthält, einen Behälter, der
ein integraler Teil des Kopfes, im Falle der sog. Monoblockköpfe bzw.
der Einwegköpfe oder
austauschbar sein kann, indem er abnehmbar am Kopf befestigt ist,
im Falle der sog. wieder auffüllbaren
Köpfe.
Der Behälter
in den Köpfen
für Farbdruck
ist unabhängig
von den beschriebenen Arten, zu denen er gehört, im Allgemeinen in wenigstens drei
unabhängige
Kammern unterteilt, die miteinander nicht in Verbindung stehen und
von denen jede eine der drei Primärfarben, Gelb, Magentarot und
Zyanblau, enthält.
Ein typisches Beispiel eines Druckkopfes dieser Art ist im Einzelnen
im US-Patent 4,771,295 beschrieben.
-
Teilweise gezeigt ist in 1 ein Druckkopf 10 entsprechend
den Prinzipien des erwähnte
Patents mit vergrößerten Darstellungen
seiner charakteristischen Komponenten. Insbesondere ist ein Gehäuse des
Tintenbehälters
gezeigt, der innen drei identische Behälterkammern 21, 22 und 23 hat,
wie durch die unterbrochenen Linien angegeben ist, die außen über das
Gehäuse 20 verlaufen.
Das Gehäuse 20 hat
auch eine Auflagefläche 33,
an der der eigentliche Druckkopf (in der Fig. nicht gezeigt) bzw. ein
Kopf zur Erzeugung der Tintentropfen befestigt ist, der die Komponenten
(Widerstände)
zur Erzeugung der Tintenblasen und die Düsen trägt, durch die die Tintentropfen
ausgestoßen
werden. Die Auflagefläche 33 ist
von Seitenwänden 34 begrenzt
und mit drei Kanälen 35, 36 und 37 für die Tinte
versehen und steht jeweils mit den drei Behälterkammern 21, 22 und 23 in
Verbindung.
-
Drei kapillare Schwammkörper 30, 31 und 32 gleicher
Abmessungen und chemischer sowie physikalischer Eigenschaften, die
jeweils mit gelber, magentaroter und zyanblauer Tinte imprägniert sind, sind
die entsprechenden Behälterkammern 21, 22 und 23 eingesetzt.
Ebenfalls in die letztgenannten sind drei Tintenfilter 25, 26 und 27 eingesetzt,
die typischerweise aus einem rostfreien Stahlgitter bestehen, um
jegliche Luftblasen oder Feststoffverunreinigungen auszufiltern,
wenn die Tinte aus den Schwammkörpern 30, 31 und 32 zu
den drei Kanälen 35, 36 und 37 fließt.
-
Farbköpfe, die in vier unabhängige Kammern
unterteilt sind, sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt, wobei
die vierte Kammer eine schwarze Tinte enthält, oder in fünf Kammern,
wobei die fünfte
Kammer eine weitere schwarze Tinte enthält, die von einer Art ist,
die von der der vorherigen verschieden ist. In jedem Falle jedoch
sind die Tintenmengen der drei Primärfarben, die im Behälter enthalten
sind, im Wesentlichen gleich.
-
Nimmt man den Fall des Farbkopfes 10,
der in 1 gezeigt ist,
als Beispiel, wobei der Behälter, der
die drei Primärfarben
Gelb, Magentarot und Zyanblau enthält, muss, selbst wenn nur eine
dieser Farben zu Ende geht, entweder der gesamte Kopf (im Falle
der Monoblockköpfe)
oder der gesamte Behälter
(im Falle der wiederauffüllbaren
Köpfe)
notwendigerweise ersetzt werden, selbst wenn noch eine bestimmte,
manchmal sogar beträchtliche
Tintenmenge der anderen zwei Farben verbleibt: dies führt zu einem
Verlust, der sich in hohen Kosten pro Druckseite widerspiegelt.
-
Zusammenfassung der Erfindung – Der vorliegenden
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Farbtintenstrahldruckkopf
zu schaffen, der das Problem des Verbrauchs von Köpfen (oder
von z. T. noch vollen Behältern)
wesentlich reduziert, wenn eine der drei Primärfarben vor den beiden anderen
zu Ende geht.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, einen Farbtintenstrahldruckkopf zu schaffen, bei
dem der Behälter
der Primärfarben
(entweder vom eingebauten oder vom auswechselbaren Typ) eine größere Menge
einer der Farbtinten, insbesondere Gelb, als die jedes der anderen
beiden enthält.
-
Es wurde tatsächlich experimentell festgestellt,
dass praktisch im Mittel über
einen weiten Bereich unterschiedlicher, zu druckender Farbbilder,
die gelbe Tinte stets die erste ist, die zu Ende geht. Eine intensive
Untersuchung, die durchgeführt
wurde, um numerische Daten dieses Effekts zu erstellen, wurde vom
Erfinder unter Anwendung des folgenden Verfahrens durchgeführt:
- – zuerst
wurde eine Probe digitalisierter Bilder erstellt, die aus denjenigen
ausgewählt
wurden, die in einer Vielzahl von unterschiedlichen grafischen Formaten,
die als „copyright
free"-Sammlungen auf
CD-ROM gespeichert sind, erhältlich
sind;
- – dann
wurde für
jedes der oben erwähnten
Bilder eine Druckdatei unter Verwendung eines normalen Drucktreiberprogramms,
das für
einen Farbtintenstrahldrucker erhältlich ist, z. B. des OliChrom®-Treibers
für Windows '95TM des
Olivetti Lexikon JP 790-Druckers, erstellt;
- – die
erstellte Druckdatei wurde mit einem speziellen Programm zum Zerlegen
des Bildes in die drei Farbebenen – Gelb, Magentarot und Zyanblau – zerlegt,
und für
jede Ebene wurde die Gesamtanzahl von Pixeln gezählt (und somit die Tropfen
der gelben, zyanblauen bzw. magentaroten Farbe, die zum Drucken
des diesbezüglichen Bildes
erforderlich ist).
-
Die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchung
zeigten, dass im Mittel die Anzahl der Tropfen der gelben Tinte,
die zum Bedrucken der Probe mit Bildern erforderlich ist, zwischen
40 und 60% der Gesamtanzahl von Tropfen der drei Primärfarbtinten, Gelb,
Magentarot und Zyanblau, bei einem Mittelwert von etwa 50%, schwankt.
-
Daher ist ein Farbtintenstrahldruckkopf,
der wie im Hauptanspruch definiert gekennzeichnet ist, in der Lage,
die obigen Aufgaben vollständig
zu erzielen.
-
Diese und andere Aufgaben, Eigenschaften und
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
in Form eines nicht exklusiven Beispiels anhand der beigefügten Zeichnungen.
-
Auflistung
der Figuren
-
1 ist
eine schematische Wiedergabe einer vergrößerten Teildarstellung eines
Farbdruckkopfes gemäß dem Stand
der Technik.
-
2 ist
eine schematische Wiedergabe einer vergrößerten Teildarstellung eines
Farbdruckkopfes gemäß der Erfindung.
-
Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
-
2 ist
eine schematische Wiedergabe einer vergrößerten Teildarstellung eines
Farbdruckkopfes 40 des Monoblocktyps gemäß der Erfindung ähnlich in
der Konstruktion dem bekannten Kopf 10 der 1, wobei die gleichen Teile die gleiche
Nummerierung wie der Kopf 10 erhalten haben. Der Kopf 10 hat
ein Gehäuse 60 mit
einem integrierten Behälter, der
innen in drei Behälterkammern 41, 42 bzw. 43 unterteilt
ist, die Schwammkörper 50, 51 und 52 aufnehmen,
von denen jeder durch kapillare Elemente eine gelbe Tinte, eine
magentarote Tinte und eine zyanblaue Tinte in der erwähnten Reihenfolge
aufnimmt.
-
Das Volumen des Schwammkörpers 50 und entsprechend
die Menge der gelben Tinte, die darin durch die Kapillaren Elemente
aufgenommen ist, ist im Wesentlichen doppelt so groß wie das
Volumen der Schwammkörper 51 und 52,
die im Wesentlichen gleich sind. In ähnlicher Weise ist das Volumen
der Behälterkammer 51 des
Behälters 20 im
Wesentlichen doppelt so groß wie
das Volumen der Behälterkammern 42 und 43,
die im Wesentlichen gleich sind. Wenn man daher die Gesamtmenge
(als das Flüssigkeitsvolumen
zu verstehen) der Tinte der drei Primärfarben Gelb, Magentarot und
Zyanblau mit Q bezeichnen, die im Gehäuse 60 des Behälters aufgenommen
ist, erhält
man die folgenden Gleichungen:
Qyellow ≅ 0,5 Q; (1)
Qmagenta ≅ Qcyan ≅ 0,25
Q, (2)in
denen Qyellow die Menge gelber Tinten in
der Behälterkammer 41,
Qmagenta die Menge der magentaroten Tinte
in der Behälterkammer 42 und
Qcyan die Menge der zyanblauen Tinte in
der Behälterkammer 43 wiedergibt.
-
Wie im Falle des Kopfes 10 der 1 läuft die in den Schwammkörpern 50, 51 und 52 enthaltende
Tinte durch die entsprechenden Filter 25, 26 und 27 und
erreicht danach mittels der drei Kanäle 35, 36 und 37 den
Tintentropfenerzeugungskopf (in der Fig. nicht gezeigt), der die
Komponenten (Widerstände) zur
Erzeugung der Tintenblasen und die Düsen trägt, durch die die Tintentropfen
ausgestoßen
werden.
-
Die größere Menge gelber Tinte, die
im Druckkopf 40 enthalten ist, kompensiert die größere Menge
dieser Tinte, die während
des Druckens mehrerer Farbbilder verbraucht wird, mit dem Ergebnis, dass
die drei Primärtinten
Gelb, Magenta und Zyan auf diese Weise im Wesentlichen gleichzeitig
zu Ende gehen. Auf diese Weise wird die Verwendung der im Behälter enthaltenen
Tinte optimiert und die tatsächliche
Betriebsdauer des Kopfes wird bei offensichtlichen wirtschaftlichen
Vorteilen für
den Benutzer erhöht.
-
Selbstverständlich können Änderungen der oben beschriebenen
Erfindung durchgeführt
werden, ohne den Umfang der Erfindung zu überschreiten.
-
Z. B. ist es möglich, den relativen Prozentsatz
gelber Tinte bzgl. der beiden anderen Primärtinten in einem Bereich von
einer Untergrenze wie durch die folgenden Gleichungen definiert
zu ändern: Qyellow ≅ 0,4 Q; (3)
Qmagenta ≅ Qcyan ≅ 0,3
Q, (4)und
mit einer Obergrenze, die durch die folgenden Gleichungen definiert
ist:
Qyellow ≅ 0,6 Q; (5)
Qmagenta ≅ Qcyan ≅ 0,2
Q, (6)wobei
wiederum in einem Bereich, in dem 0,4 Q ≤ Qyellow ≤ 0,6
Q (7)der
restliche Anteil der im Behälter
enthaltenen Tinte in nicht gleiche Teile zwischen der magentaroten
und der zyanblauen Tinte aufgeteilt werden kann.
-
Es ist auch möglich, das Prinzip der Erfindung
auf einen Druckkopf anzuwenden, bei dem das Gehäuse 60 des Behälters am
eigentlichen Kopf lösbar
befestigt ist, so dass sich ein austauschbarer Behälter ergibt.
-
Es ist auch möglich, das Prinzip der Erfindung
auf einen Tintenstrahldruckkopf anzuwenden, der ebenso wie die farbigen
Tinten eine oder mehrere schwarze Tinten enthält, die physikalisch und chemisch
mit den farbigen Tinten kompatibel sind oder nicht.
-
Es ist auch möglich, das Prinzip der Erfindung
auf einen Druckkopf anzuwenden, der mit einem Behälter versehen
ist, ob vom integrierten oder abnehmbaren Typ, bei dem die Farbe
nicht in einem Schwammkörper
durch kapillare Elemente aufgenommen ist, sondern in einem Gehäuse mit
starren oder flexiblen Wänden,
wobei solch ein Behälter
entweder innen vollkommen frei von kapillaren Elementen (z. B. Schwämmen, Filz,
Granulat oder Faservliesen) ist oder teilweise mit den letzteren
gefüllt
ist.
-
Schließlich ist es möglich, das
Prinzip der Erfindung auf einem Tintenstrahldruckkopf anzuwenden,
der die piezoelektrische statt die thermische Technologie für die Erzeugung
der Tintenblasen anwendet.
