DE69904876T2

DE69904876T2 - Tintenzufuhrvorrichtung und Tintenstrahldruckkopf

Info

Publication number: DE69904876T2
Application number: DE69904876T
Authority: DE
Inventors: Seiichiro Karita; Hiroki Tajima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2019-06-17
Also published as: US6250752B1; DE69904876D1; JP2000071477A; EP0965452A1; EP0965452B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tintenzufuhrvorrichtung und einen Aufzeichnungskopf eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes zum Ausgeben von fliegenden Flüssigkeitströpfchen aus Tinte als eine Aufzeichnungsflüssigkeit, als Tintentröpfchen, von einer Ausstoßöffnung, um Aufzeichnungen auf einem Aufzeichnungspapier auszuführen, konkreter auf eine Tintenzufuhrvorrichtung, die mit einer Entfernungsvorrichtung zum Entfernen von Staub versehen ist, und auf einen Aufzeichnungskopf.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf ist so konstruiert, dass Tinte zu einer gemeinsamen Kammer, die mit einer Ausstoßöffnung kommuniziert, zugeführt wird, in der eine Filtervorrichtung, die einen Filter zum Verhindern von Kontamination mit einem feinem Staub oder dergleichen hat, der ein Grund für Düsenverstopfung sein kann, in einem Kanal zum Einführen von Tinte vorgesehen ist, die von einem Tintenbehälter zugeführt wird. Solch eine Filtervorrichtung ist im Allgemeinen von einer Bauaxt, in der ein Filtergehäuse mit einer Leitung zum Einführen der Tinte verbunden ist. Ein Filter ist in dem Filtergehäuse angeordnet, wobei der Durchmesser des Filters gewöhnlich größer als der Durchmesser der Leitung ist. Aus diesem Grund ist ein innerer Durchmesser der Leitung in der Nähe des Filters zu dem Filterdurchmesser hin vergrößert, der in einer Glockenbodenform der Leitung des Abschnitts endet.
Wenn jedoch ein erweiterter Abschnitt eines Durchflusskanals, wie beispielsweise ein Glockenbodenabschnitt, in einer Filtereinrichtung einer Tintenzufuhrvorrichtung vorhanden ist, ist die Tintendurchflussrate an diesem Abschnitt verringert, was zu einer Stockung der Tinte führt, wobei eine Blase wahrscheinlich in der Nähe des Filters erzeugt wird. Des Weiteren verschwindet eine einmal erzeugte Blase nicht leicht, sondern neigt dazu, an dem Filter anzuhaften. Folglich wird eine wirksame Fläche des Filters verringert, was eine Tintenwiederbefüllung stören kann, und führt zu einer instabilen Ausgabe oder einem Ausgabefehler durch eine unzureichende Tintenwiederbefüllung.
In den Druckschriften EP 0 683 050 oder EP 0 596 252 ist eine Tintenzufuhrvorrichtung dieser Art offenbart, die jeweils einen Tintendurchflusskanal zum Kommunizieren eines tintenfassenden Teils zum Fassen von Tinte mit einem Ausgabeteil zum Ausgeben der Tinte hat. Der Tintendurchflusskanal hat eine Filtereinrichtung, die einen Filter und ein Filtergehäuse zum Aufnehmen des Filters hat. Das Filtergehäuse ist mit einem Tinteneinlassanschluss und einem Tintenauslassanschluss versehen, so dass ein Bereich an der Tinteneinlassanschlussseite des Filtergehäuses unterhalb von einem Bereich auf der Seite des Tintenauslassanschlusses des Filtergehäuses angeordnet ist.
Angesichts dieses Stands der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hochzuverlässige Tintenzufuhrvorrichtung und einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu schaffen, der eine Filtereinrichtung hat, die keine Blase in der Nähe des Filters in dem Filtergehäuse erzeugt oder selbst wenn sie erzeugt wird, einen Aufbau hat, der sofort entschäumen kann, wodurch ein Auftreten einer instabilen Ausgabe oder eine unzureichende Tintenwiederbefüllung verhindert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die die vorstehende Aufgabe löst, ist eine Tintenzufuhrvorrichtung vorgesehen, die einen Tintendurchflusskanal zum Kommunizieren eines tintenfassenden Abschnitts zum Fassen von Tinte mit einem Ausgabeteil zum Ausgeben der Tinte hat, wobei der Tintendurchflusskanal eine Filtereinrichtung mit einem Filter und einem Filtergehäuse zum Aufnehmen des Filters hat und mit einem Tinteneinlassanschluss und einem Tintenauslassanschluss versehen ist, wobei ein Bereich auf der Seite des Tinteneinlassanschlusses des Filtergehäuses unterhalb von einem Bereich auf der Seite des Tintenauslassanschlusses des Filtergehäuses angeordnet ist, wobei ein innerer Durchmesser des Tintendurchflusskanals auf der Seite des Tinteneinlassanschlusses des Filtergehäuses im Durchmesser verschmälert ist, so dass er kleiner ist als ein innerer Durchmesser des Tintendurchflusskanals unmittelbar bevor er sich in einer Glockenbodenform zu dem Filter hin erweitert.
Des Weiteren hat ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der vorliegenden Erfindung zum Ausgeben von Tinte eine Filtereinrichtung, die einen Filter und ein Filtergehäuse zum Aufnehmen des Filters hat und die mit einem Tinteneinlassanschluss und einem Tintenauslassanschluss versehen ist, wobei der Filter und das Filtergehäuse in einem Kanal zum Zuführen der Tinte zu dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf vorgesehen sind, wobei ein Bereich an der Seite des Tinteneinlassanschlusses des Filtergehäuses unterhalb von einem Bereich an der Seite des Tintenauslassanschlusses des Filtergehäuses angeordnet ist und ein innerer Durchmesser des Tintendurchflusskanals auf der Seite des Tinteneinlasses im Durchmesser verschmälert ist, um kleiner zu sein als ein innerer Durchmesser des Tintendurchflusskanals unmittelbar vor Erweiterung in eine Glockenbodenform zu dem Filter hin.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Tintenzufuhrvorrichtung und dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf ist die Durchflussrate der Tinte, die durch den verschmälerten blendenförmigen Teil läuft, erhöht, was miteinander durch eine gegenseitige Entspannungswirkung einer Tintendurchflussrate in einem Gehäuseelement ausgeglichen wird, das eine Querschnittsfläche hat, die sich in eine Glockenbodenform zu dem Filter hin erweitert, der einen großen Durchmesser hat, wodurch ein Auftreten einer Erzeugung einer Blase durch ein Stocken eines Tintenflusses verhindert wird und eine hochzuverlässige Tintenzufuhrvorrichtung und ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf ohne eine instabile Tintenausgabe oder eine unzureichende Tintenwiederbefüllung erhalten wird.
Die vorstehende und weitere Aufgaben, Wirkungen, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ihrer Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen besser ersichtlich.
Fig. 1 ist eine Explosionsperspektivansicht, die die Form des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2A und 2B sind jeweils Ansichten zum Erläutern des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung, in denen 2A eine vertikale Schnittansicht eines Filtergehäuses ist und 2B eine Draufsicht eines Filter ist;
Fig. 3 ist eine vertikale Schnittansicht, die ein modifiziertes Beispiel eines Filtergehäuses des
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 4 ist eine schematische erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer Flüssigkeitszufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Als nächstes werden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

(Ausführungsbeispiel 1)

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht, die die Form eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Filtergehäuses, die am besten sind, um die Besonderheit des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Tintenstrahlaufzeichnungskopf 1 der vorliegenden Erfindung aus einem elektrothermischen Wandler (elektrothermisches Umwandlungselement), der auf einem Substrat mittels einem Halbleiterherstellungsverfahren wie beispielsweise Ätzen, Ablagerung, Sputtern und dergleichen, als Schicht ausgebildet ist, einem Tintendurchflusskanal, der eine gemeinsame Flüssigkeitskammer hat, einer genuteten Randplatte 2, die ein Ausstoßöffnungsbildungselement ist, das eine Elektrode und eine Ausstoßöffnung (Düse) hat, einer Basisplatte 5, die eine gedruckte Leiterplatte 3 und eine Heizplatte 4 hat, einer Tintenzufuhrsystemeinheit 8, die einen Tintenzufuhrleitungskanal 7 hat, der mit einer Filtereinrichtung 10 versehen ist, die ein Filtergehäuse 6 hat, und dergleichen zusammen aufgebaut. Eine Aufzeichnungstinte wird von einem Tintenbehälter zu einem hinteren Teil an beiden Enden der genuteten Randplatte 2, die ein Ausbildungselement der Ausstoßöffnung ist, einem Tintendurchflusskanal und einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes 1 zugeführt.
Der Tintenzufuhrleitungskanal 7 der Tintenzufuhrsystemeinheit 8 ist zum Verbinden mit einer Leitung von dem Tintenbehälter angepasst, und eine Filtereinrichtung 10 ist an dem Verbindungsteil vorgesehen, das ein Filtergehäuse 6 hat, das mit einem Filter zum Verhindern von Kontamination mit feinem Staub und dergleichen von dem Tintenbehälter versehen ist. An der stromabwärtigen Seite der Filtereinrichtung 10 ist der Tintenzufuhrleitungskanal 7 in Zweigleitungskanäle 7a und 7b aufgezweigt, wobei Spitzen der jeweiligen Zweigleitungskanäle 7a und 7b mit beiden Enden der genuteten Randplatte 2 verbunden sind, und wobei die Montagevorsprünge 7c und 7c, die auf halbem Weg in den verzweigten Leitungskanälen 7a und 7b vorgesehen sind, jeweils an die Montagelöcher 5a und 5a der Basisplatte 5 montiert sind.
Die Tinte, die von dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf 1 der vorstehenden Konstruktion zugeführt wird, wird durch ein Kapillarphänomen in einen Tintenflüssigkeitskanal zugeführt, der aus der genuteten Randplatte 2 gebildet ist, und stabil durch Ausbilden eines Meniskus auf einer Tintenausstoßöffnungsoberfläche an der Spitze des Flüssigkeitskanals gehalten.
Hier wird durch Anregen des elektrothermischen Wandlers durch einen Elektrodenanschluss 3a der gedruckten Leiterplatte 3 die Tinte an der Oberfläche des elektrothermischen Wandlers erhitzt, um ein Blasenphänomen durch Sieden in der Tinte zu erzeugen, und die Tinte wird durch eine Blasenerzeugungsenergie als ein fliegendes Flüssigkeitströpfchen von einer Tintenausstoßöffnungsoberfläche 2a der genuteten Randplatte 2 ausgegeben. Indem Fall des so konstruierten vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren ein Tintenstrahlverfahren der. Bauart zum Ausgeben einer Flüssigkeit durch eine thermische Energie, wobei durch Anordnen der Tintenausstoßöffnungen in einer hohen Dichte ein sehr genaues Aufzeichnen erreicht werden kann.
In der konstruierten Tintenzufuhrsystemeinheit 8 hat die Filtereinrichtung 10 der vorliegenden Erfindung, wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist, zwei kegelstumpfförmige Gehäuseelemente 16 und 17, die in den gegenüberliegenden Richtungen verbunden sind, und ein Filtergehäuse 14, das einen Filter 16 hat, der in dem Verbindungsabschnitt zwischen diesen Gehäuseelementen 16 und 17 vorgesehen ist. Eine einlassseitige Leitung 12 ist mit einem Einlassanschluss des Gehäuseelements 16 verbunden, wobei andererseits eine auslassseitige Leitung 13 mit einem Auslass des Gehäuseelements 17 verbunden ist. Des Weiteren ist ein Kopfteil 12a an der einlassseitigen Leitung 12 mit einem vorragenden Abschnitt 12b auf seinem gesamten inneren Umfang vorgesehen, wodurch der Kopf ausgebildet wird.
In dem Filtergehäuse 14 ist das tinteneinlassseitige Filtergehäuseelement 16 unter dem tintenauslassseitigen Filtergehäuseelement 17 durch den Filter 15 angeordnet, so dass der Tintendurchfluss in eine vertikale Aufwärtsrichtung erfolgt. Das heißt, dass in dem in Fig. 1 gezeigten Aufzeichnungskopf die Ausstoßöffnung in eine vertikale Abwärtsrichtung verwendet wird.
Daher hat das Filtergehäuse 14, das mit dem Filter 15 versehen ist, eine sogenannte Abakus-Wulst-Form, in der zwei kegelstumpfartige Gehäuseelemente 16 und 17 miteinander in den umgekehrten Richtungen an den Bodenflächenseiten verbunden sind, wobei der Filter 15 mit einem Durchmesser D integral an dem Verbindungsabschnitt an der Mitte des Filtergehäuses 14 ausgebildet ist, die einlassseitige Leitung 12 mit einem Durchmesser d1 an der Tinteneinlassseite angeachlossen ist und die auslassseitige Leitung 13 des gleichen Durchmessers d1 an der Tintenauslassseite angeschlossen ist.
Die Wände der einlassseitigen Leitung 12 und der auslassseitigen Leitung 13, die Gehäuseelemente 16 und 17 des Filtergehäuses 14 und dergleichen sind nicht in der Figur gezeigt und können in der geeigneten Dicke ausgebildet sein. Des Weiteren ist es zum visuellen Überprüfen des inneren Zustands vorteilhaft, wenn das Filtergehäuse 14 aus einem transparenten oder durchscheinenden synthetischen Harz oder dergleichen gefertigt ist.
Insbesondere sind, wie in den Figuren gezeigt ist, die einlassseitige Leitung 12 und die auslassseitige Leitung 13 beide aus einer Leitung gefertigt, die den gleichen Durchmesser d1 hat, wobei des Weiteren der Kopfteil 12a der einlassseitigen Leitung 12 auf einen Durchmesser d2 an dem Einlassanschluss 14a in dem Filtergehäuse 14 verjüngt ist. Das heißt, dass der Auslassanschluss des Kopfteils 12a der einlassseitigen Leitung 12 der Einlassanschluss 14a des Filtergehäuses 14 ist und eine Öffnung mit einem Durchmesser d2 bildet. Daher hat auch der Einlassanschluss 14a des Filtergehäuses 14 einen Durchmesser d2.
Da ein "verengtes" Teil, wie in der Figur gezeigt ist, an dem Verbindungsteil zwischen dem Kopfteil 12a der einlassseitigen Leitung 12 und dem Einlassanschluss 14a des Filtergehäuses 14 ausgebildet ist, ist es bevorzugt, dass der vorragende Abschnitt 12b an dem äußeren Umfang des verengten Teils durch Anhaften eines geeigneten Füllwerkstoffes oder Formwerkstoffes auf annähernd den gleichen Durchmesser wie der einlassseitigen Leitung 12 vorgesehen ist, so dass die Festigkeit dieses Abschnitts erhöht ist.
Des Weiteren ist das Filtergehäuse 14 von dem Einlassanschluss 14a zu dem Inneren des Filtergehäuses 14 hin abgeschrägt, um eine Glockenbodenform auszubilden, die sich zu dem Filterdurchmesser hin erweitert, und nach Durchlaufen des Filters 15 auf der Gegenseite gleichermaßen abgeschrägt ist, um in eine Glockenbodenform zu der auslassseitigen Leitung 13 hin zuzulaufen.
In dem so konstruierten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die einlassseitige Leitung 12, die den Durchmesser d1 hat, an dem Verbindungsteil mit dem Filtergehäuse 14 verjüngt, wobei der Durchmesser des Auslassanschlusses des konischen Kopfteils 12a der gleiche Durchmesser d2 ist wie der des Einlassanschlusses 14a des Filtergehäuses 14, und wobei die einlassseitige Leitung 12 und die auslassseitige Leitung 13 vom gleichen Durchmesser sind, wobei, wenn der Filter 15 einen Durchmesser D hat, eine Beziehung D > d1 > d2 zwischen diesen Durchmessern d1, d2 und D besteht.
In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes der vorliegenden Erfindung ist die Filtereinrichtung 10, die das Filtergehäuse 14 hat, das mit dem Filter 15 zum Verhindern von Kontamination mit feinem Staub in dem Kanal zum Zuführen der Tinte zu der gemeinsamen Flüssigkeitskammer der genuteten Randplatte 2 versehen ist, angeordnet, wobei der innere Durchmesser d1 der einlassseitigen Leitung 12 an der Einlassseite des Gehäuseelements 16 des Filtergehäuses 14 durch eine Stufe verschmälert ist und an dem Teil vor der unmittelbaren Erweiterung zu einer Glockenbodenform mit dem Durchmesser des Filters 15 hin in einer Blendenform ausgebildet ist, die einen Durchmesser d2 an dem Loch des Auslassanschlusses des Kopfteils 12a hat. Folglich ist die Durchflussrate der Tinte, die durch diesen Teil läuft, erhöht, und es kann eine Verringerung der Durchflussrate durch die Erweiterung in die Glockenbodenform zu dem Filter 15 hin, der den Durchmesser D hat, ausgeglichen werden, um eine Erzeugung einer Blase durch ein Stocken der Tinte zu verhindern. Des Weiteren wird durch den Tintendurchfluss, der in der Durchflussrate durch Strömen durch den Einlassanschluss 14a erhöht ist, eine turbulente Strömung der Tinte in dem Inneren des Filtergehäuseelements 16 erzeugt, sogar wenn eine Blase an der Oberfläche der Tinteneinlassseite des Filters anhaftet, wobei die Blase in kleine Stücke geteilt wird, so dass diese durch den Filter laufen können und sich aufwärts bewegen können (zu der stromabwärtigen Seite).
Darüber hinaus kann, sogar wenn eine Blase aus irgendeinem Grund erzeugt wird, durch die die vorstehend beschriebene Erhöhung der Tintendurchflussrate und der Erzeugung einer turbulenten Strömung die Blase zerstört werden, um in die gemeinsame Flüssigkeitskammer des Aufzeichnungskopfes durch den Filter 15 zu fließen, so dass sie von der Ausstoßöffnung der Tintenausstoßöffnungsoberfläche 2a, das heißt von der Düse, ausgegeben wird, wodurch ein hoch zuverlässiger Tintenstrahlaufzeichnungskopf ohne ein Auftreten einer instabilen Ausgabe oder einer unzureichenden Tintenwiederbefüllung konstruiert werden kann.
Hier kann der innere Durchmesser d1 der Tinteneinlassleitung 12 bestimmt werden, so dass ein Tintenzufuhrfehler zu dem Kopf nicht erzeugt wird, wenn die Tintendurchflussrate maximal ist, und der Filterdurchmesser ist angesichts einer Verkleinerung der Vorrichtung selber minimal. Der Maximalwert der Durchflussrate kann aus der Zahl der Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfes, der Tintenausgabemenge von der Ausstoßöffnung, der Antriebsfrequenz und dergleichen berechnet werden, und wenn die jeweiligen Werte erhöht sind, muss der maximale Wert der Tintendurchflussrate mit einem großen Wert angenommen werden. In dem Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels eines Aufzeichnungskopfes der sogenannten Voll-Zeilen-Bauart, der eine große Anzahl von Ausgabeanschlüssen hat (gegenwärtig 300 oder mehr), wenn die Antriebsfrequenz ungefähr 2 bis 5 (KHz) beträgt, was nicht so hoch ist, ist es gemäß einem Versuch, der durch die Erfinder ausgeführt wurde, bestätigt worden, dass die vorstehend beschriebene unzureichende Zuführung nicht erzeugt wird, wenn der Durchmesser d1 ≥ 10 (mm) beträgt.
Weiterhin ist es, wegen der konischen Form des Kopfteils 12a der Einlassleitung, da ein Verlustkoeffizient infolge von Verlusten an einer plötzlichen Verengung erhöht wird, wenn sie eine gestufte Form hat, gewünscht, dass die konische Form so ist, dass die Querschnittsfläche in Bezug auf die Tintendurchflussrichtung stetig abnimmt (vertikal aufwärts). Dann haben die Erfinder die innere Oberflächenform des Kopfteils 12a auf eine annähernd kegelstumpfförmige Form festgelegt, in der ein Winkel θ zwischen dem Teil der sich stetig ändernden Querschnittsform und der inneren Wand des Tintendurchflusskanals θ ist, untersuchten einen optimalen Bereich des Winkels θ und erhielten das Ergebnis, das in nachstehender Tabelle 1 gezeigt ist. (Tabelle 1)
Aus Tabelle 1 ist bestätigt worden, dass in dem Fall des Winkels 30º ≤ θ ≤ 45º die vorstehende Wirkung auftritt ohne die Wirkung durch die erhöhte Durchflussrate zu verringern und ohne ein Phänomen der Verringerung der Durchflussrate, da dieser Teil als ein Widerstand wirkt, zu finden.
Des Weiteren sind, wegen der Beziehung zwischen den Durchmessern d1 und d2, obwohl von der Größe des inneren Durchmessers d1 abhängig, wenn die Untersuchung unter der Bedingung ausgeführt worden ist, die Blasen auf dem Filter in kleinste Größen zu teilen, die unter den Bedingungen des Durchmessers d1 = 10 mm und des Winkels 30º ≤ θ ≤ 45º, die in Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse erhalten worden. (Tabelle 2)
Wie aus der Tabelle 2 gesehen werden kann, ist es bestätigt worden, dass die zurückbleibende Blase auf dem Filter fein in dem Bereich des Durchmesserverhältnisses 2 ≤ d1/d2 ≤ 4 geteilt wird. In dem Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels, insbesondere gemäß einem Versuch durch die Erfinder, ist es gefunden worden, dass die Blase in die kleinste Größe geteilt worden ist, wenn der Durchmesser d1 = 2d2 beträgt.
Hinsichtlich des Bereichs des vorstehenden Winkels θ kann der Bereich des Winkels 30º ≤ θ ≤ 45º die vorstehende Wirkung schaffen, ohne durch die jeweiligen Durchmesser beeinflusst zu sein, wenn die Durchmesser d1 und d2 die vorstehende gewünschte Beziehung erfüllen.

(Ausführungsbeispiel 2)

Fig. 3 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung dar, dessen Grundkonstruktion aus einer einlassseitigen Leitung 22, einer auslassseitigen Leitung 23, einem Filter 25 und dergleichen die gleiche ist wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine obere Fläche 26b des einlassseitigen Gehäuseelements 26 eines Filtergehäuses 24 breit und flach und ein Einlassanschluss 26 ist in der Mitte vorgesehen, um eine Blende oder Drosselöffnung auszubilden.
Dementsprechend ist der verengte Teil auf dem Umfang des Teils, der den Kopfteil 22a der einlassseitigen Leistung 22 mit der oberen Fläche 26b des Gehäuseelements 26 verbindet, mit einem vorragenden Teil 22b durch Anhaften eines geeigneten Füllwerkstoffes oder Formwerkstoffes versehen, um die äußere Umfangsfläche flach zu machen.
In dem so konstruierten zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, da der innere Durchmesser d1 der einlassseitigen Leitung 22 zu dem tinteneinlassseitigen Gehäuseelement 26 des Filtergehäuses 24 durch eine Stufe verringert ist, unmittelbar bevor sie in eine Glockenbodenform zu dem äußerem Durchmesser des Filters 25 hin erweitert wird, d. h. Bilden einer Blendenform, die einen Durchmesser d2 an dem Loch des Auslassanschlusses des Kopfteils 22a hat, die Durchflussrate der durch diesen Teil laufenden Tinte folglich erhöht. Des Weiteren wird die Tintendurchflussrate in dem Gehäuseelement 26 entspannt, das eine Querschnittsfläche hat, die sich durch Erweitern in die Glockenbodenform zu dem Filter 25 hin, der eine Durchmesser D hat, stark erweitert, um einander auszugleichen, wodurch eine Blasenerzeugung durch ein Stocken der Tinte verhindert wird.
Weiterhin kann, sogar wenn eine Blase erzeugt wird, wenn durch die vorstehende erhöhte Tintendurchflussrate die Blase geteilt wird, um die Tinte in die gemeinsame Flüssigkeitskammer des Aufzeichnungskopfes durch den Filter 25 zu führen, und die Tinte von der Tintenausstoßöffnung ausgegeben wird, ein hoch zuverlässiger Tintenstrahlaufzeichnungskopf ohne Auftreten einer instabilen Ausgabe oder einer unzureichenden Tintenwiederbefüllung erhalten werden.

(Ausführungsbeispiel 3)

Fig. 4 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes der vorliegenden Erfindung dar. In diesem Ausführungsbeispiel ist, nicht wie in dem vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, die vorstehend beschriebene Filtereinrichtung, statt in dem Aufzeichnungskopf, in einem ersetzbaren Tintenbehälter vorgesehen.
In Fig. 4 bezeichnet ein Bezugszeichen 108 eine Tintenbehälter als ein tintenfassendes Teil, das mit einem mit der Atmosphäre kommunizierendem Loch 1 zum Kommunizieren mit der Atmosphäre und einem Tintenzufuhranschluss 102 zum Leiten der Tinte zu der Außenseite vorgesehen ist. 103 ist ein Tinteneinlassanschluss zum Einführen einer zurückgeführten Tinte. 109 ist eine Pumpe zum Pumpen der Tinte, 110 ist eine Energieversorgung zum Antreiben der Pumpe und 111 ist ein Schalter zum Steuern des Antriebs. Gewöhnlich fließt die Tinte aus dem Tintenbehälter, läuft durch die Filtereinrichtung 106 der vorliegenden Erfindung und durch einen Tintenzufuhrkanal 122 zu dem Kopf 112. Während einem Reinigungsvorgang, wie beispielsweise einer Blasenentfernung, wird die Tinte durch Pumpen von dem Kopf durch einen Tintenzufuhrkanal 122 als ein Tintenrückführkanal zu dem Tintenbehälter zurückgeführt.
Auch in einem solchen Tintenzufuhrweg kann durch Anwenden des Filters der vorliegenden Erfindung die gleiche Wirkung wie in dem vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsbeispiel erhalten werden. In diesem Fall ist es überflüssig, zu sagen, dass die Spezifikation des bevorzugteren Bereichs des Winkels θ und der Durchmesser d1 und d2, die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben sind, ebenso auf das vorliegende Ausführungsbeispiel angewandt werden können.
Die vorliegende Erfindung erreicht deutliche Wirkungen, wenn sie auf einen Aufzeichnungskopf oder ein Aufzeichnungsgerät angewandt wird, das eine Einrichtung zum Erzeugen thermischer Energie hat, wie beispielsweise einen elektrothermischen Wandler oder Laserlicht, und die Änderungen in der Tinte durch thermische Energie verursachen, so dass Tinte ausgestoßen wird. Dies ist so, da solch ein System eine Aufzeichnung mit einer hohen Dichte und einer hohen Auflösung erreichen kann.
Ein typischer Aufbau und dessen Betriebsprinzip ist in den US- Patentschriften 4 723 129 und 4 740 796 offenbart und es ist bevorzugt, dieses Grundprinzip zu verwenden, um solch ein System einzuführen. Obwohl dieses System auf Tintenstrahlaufzeichnungssysteme der auf Anfrage-Bauart oder der kontinuierlichen Bauart angewandt werden kann, ist es insbesondere für das Gerät der auf Anfrage-Bauart geeignet. Dies ist so, da das Gerät der auf Anfragebauart elektrothermische Wandler hat, die jeweils auf einem Blatt oder einem Flüssigkeitskanal angeordnet sind, der Flüssigkeit (Tinte) zurückhält und wie nachstehend arbeitet: erstens werden ein oder mehrere Antriebssignale auf den elektrothermischen Wandler aufgegeben um thermische Energie entsprechend der Aufzeichnungsinformation zu bewirken; zweitens erzeugt die thermische Energie plötzlichen Temperaturabstieg, der das Blasensieden überschreitet, so dass das Filmsieden auf geheizten Abschnittendes Aufzeichnungskopfes bewirkt wird; und drittens wachsen Blasen in der Flüssigkeit (Tinte) entsprechend den Antriebssignalen. Durch Verwenden des Wachstums und des Zusammenbrechens der Blasen wird Tinte von mindestens einem der Tintenausstoßöffnungen des Kopfes ausgeworfen, um eine oder mehrere Tintentröpfen zu bilden. Es wird das Antriebssignal in der Form eines Pulses bevorzugt, da das Wachstum und Zusammenbrechen der Blase augenblicklich und geeignet durch diese Form des Antriebssignals erreicht werden kann. Als ein Antriebssignal in der Form eines Pulses sind diese, die in den US-Patente 4 463 359 und 4 345 262 beschrieben sind, bevorzugt. Zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Rate des Temperaturanstiegs der Heizabschnitte, die in dem US-Patent Nr. 4 313 124 beschrieben ist, eingesetzt werden, um besseres Aufzeichnen zu erhalten.
Die US-Patente Nr. 4 558 333 und 4 459 600 offenbaren den nachstehenden Aufbau eines Aufzeichnungskopfes, der in der vorliegenden Erfindung eingebaut ist: dieser Aufbau enthält Heizabschnitte, die an gebogenen Abschnitten zusätzlich zu einer Kombination der Ausstoßöffnungen angeordnet sind, Flüssigkeitskanäle und die elektrothermischen Wandler, die in den vorstehenden Patenten offenbart sind. Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung auf die Konstruktionen angewandt werden, die in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 59- 12367Q (1984) und 59-138461 (1984) offenbart sind, um gleiche Wirkungen zu erhalten. Die erste offenbart einen Aufbau, in dem ein Schlitz, der allen elektrothermischen Wandlern gemeinsam ist, als Ausstoßöffnung der elektrothermische Wandler verwendet wird, und die letztere offenbart einen Aufbau, in dem Löcher zum Absorbieren von Druckwellen, die durch thermische Energie verursacht werden, in Übereinstimmung mit den Ausstoßöffnungen ausgebildet sind. Daher kann, unabhängig von der Bauart des Aufzeichnungskopfes, die vorliegende Erfindung vorteilhaftes und wirksames Aufzeichnen erzielen.
Die vorliegende Erfindung kann ebenso auf einen Aufzeichnungskopf der sogenannten Vollzeilenbauart angewandt werden, dessen Länge gleich der maximalen Länge quer zu einem Aufzeichnungsmedium ist. Solch ein Aufzeichnungskopf kann aus einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen, die miteinander kombiniert sind, oder einem integral angeordneten Aufzeichnungskopf bestehen.
Zusätzlich kann die vorliegenden Erfindung auf verschiedene Aufzeichnungsköpfe der seriellen Bauart angewandt werden: einen Aufzeichnungskopf, der an eine Hauptbaugruppe eines Aufzeichnungsgerätes befestigt ist; einen Aufzeichnungskopf der Bauart mit einem in geeigneter Weise ersetzbaren Chip, der, wenn er auf der Hauptbaugruppe eines Aufzeichnungsgerätes aufgenommen ist, elektrisch mit der Hauptbaugruppe verbunden ist und mit Tinte davon versorgt wird; und einen Aufzeichnungskopf der Kartuschenbauart, der integral einen Tintenbehälter enthält.
Es ist ferner bevorzugt, ein Reinigungssystem oder ein Vor- Hilfssystem für eine Aufzeichnungskopf als ein Bestandteil des Aufzeichnungsgerätes hinzuzufügen, da sie dazu dienen, die Wirkung der vorliegenden Erfindung zuverlässiger zu machen. Beispiel des Reinigungssystems sind eine Abdeckeinrichtung und eine Reinigungseinrichtung für den Aufzeichnungskopf und eine Druck oder Saugeinrichtung für den Aufzeichnungskopf. Beispiele des Vor-Hilfssystems sind eine Vor-Heizeinrichtung, die elektrothermische Wandler oder eine Kombination anderer Heizelemente und der elektrothermischen Wandler einsetzt, und eine Einrichtung zum Ausführen eines Vorausstoßes von Tinte unabhängig von dem Ausstoß für das Aufzeichnen. Diese Systeme sind für zuverlässiges Aufzeichnen wirksam.
Die Zahl und die Bauarten von Aufzeichnungsköpfen, die an ein Aufzeichnungsgerät montiert werden können, kann ebenso verändert werden. Zum Beispiel kann nur ein Aufzeichnungskopf in Übereinstimmung mit einer einzelnen Farbtinte oder eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen in Übereinstimmung mit einer Vielzahl von Tinten unterschiedlicher Farbe oder Konzentration verwendet werden. In anderen Worten kann die vorliegende Erfindung wirksam auf ein Gerät angewandt werden, das mindestens einen, den monochromatischen, den Vielfarben- oder den Vollfarbenmodus, hat. Hier führt der monochromatische Modus Aufzeichnung unter Verwendung von nur einer Hauptfarbe wie schwarz aus. Der Mehrfarbenmodus führt ein Aufzeichnen durch Verwenden unterschiedlicher Tintenfarben aus und der Vollfarbenmodus führt Aufzeichnen durch Farbmischen aus.
Des Weiteren können, obwohl die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele Flüssigtinte verwenden, Tinten verwendet werden, die flüssig sind, wenn das Aufzeichnungssignal aufgegeben wird: zum Beispiel können Tinten eingesetzt werden, die bei einer Temperatur niedriger als die Raumtemperatur verfestigen und bei Raumtemperatur aufgeweicht oder verflüssigt sind. Dies ist so, da in den Tintenstrahlsystemen die Tinte im Allgemeinen in einem Bereich der Temperatur von 30º bis 70º temperiert ist, so dass die Viskosität der Tinte bei einem solchen Wert gehalten wird, dass die Tinte zuverlässig ausgestoßen werden kann.
Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auf ein Gerät angewandt werden, in dem die Tinte gerade vor dem Ausstoß durch die thermische Energie wie nachstehend verflüssigt wird, so dass die Tinte von den Öffnungen in dem Flüssigzustand ausgestoßen wird und dann beginnt bei Auftreffen auf das Aufzeichnungsmedium zu verfestigen, wodurch das Verdampfen von Tinte verhindert wird: die Tinte wird vom festen zum flüssigen Zustand durch vorteilhaftes Einsetzen der thermischen Energie umgewandelt, die andererseits den Temperaturanstieg bewirken würde; oder die Tinte, die trocken ist, wenn sie an Luft gelassen wird, wird im Ansprechen auf die thermische Energie des Aufzeichnungssignals verflüssigt. In solchen Fällen kann die Tinte in Vertiefungen oder Durchgangslöchern, die in einem porösen Blatt ausgebildet sind, als flüssiger oder fester Stoff zurückgehalten werden, so dass die Tinte den elektrothermischen Wandlern anliegt, wie in den japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschriften Nr. 54-56847 (1979) oder 60-71260 (1985) beschrieben ist. Die vorliegende Erfindung ist am wirksamsten, wenn sie das Filmsiedephänomen einsetzt, um die Tinte auszustoßen.
Des Weiteren kann das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät der vorliegenden Erfindung nicht nur als ein Bildausgabeterminal einer Informationsverarbeitungsvorrichtung wie einem Computer verwendet werden, sondern ebenso als eine Ausgabevorrichtung eines Kopiergerätes, das eine Leseeinrichtung hat, und als eine Ausgabevorrichtung eines Faxgerätes, das eine Übertragungs- und Empfangsfunktion hat.
Die vorliegende Erfindung ist im Detail im Bezug auf die verschiedenen Ausführungsbeispiele beschrieben worden und es wird nun aus dem Vorstehenden für den Fachmann ersichtlich, das Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne von dem Umfangsbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Tintenzufuhrvorrichtung (8), die einen Tintendurchflusskanal (7) zum Kommunizieren eines tintenfassenden Teils zum Fassen einer Tinte mit einem Ausgabeteil (2a) zum Ausgeben der Tinte hat, wobei der Tintendurchflusskanal (7) eine Filtereinrichtung (10; 20) mit einem Filter (15; 25) und einem Filtergehäuse (14; 24) zum Aufnehmen des Filters (15, 25) hat und mit einem Tinteneinlassanschluss (12; 22) und einem Tintenauslassanschluss (13; 23) vorgesehen ist, wobei

ein Bereich auf der Seite des Tinteneinlassanschlusses des Filtergehäuses (14; 24) unter einem Bereich auf der Seite des Tintenauslassanschlusses des Filtergehäuses (14; 24) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein innerer Durchmesser des Tintendurchflusskanals (7) auf der Seite des Tinteneinlassanschlusses des Filtergehäuses (14; 24) auf einen Durchmesser (d2) verschmälert ist, so dass er kleiner ist, als ein innerer Durchmesser (d1) des Tintendurchflusskanals (7) unmittelbar bevor er sich in eine Glockenbodenform zu dem Filter (15; 25) hin erstreckt.

2. Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein innerer Durchmesser (d1) auf der Seite des Tinteneinlasses des Durchflusskanals des Filtergehäuses (14; 24), ein innerer Durchmesser (d2) eines im Durchmesser durch eine Stufe des Durchflusskanals (7) verschmälerten Teils und ein Filteraußendurchmesser (D) eine Durchmessergrößenbeziehung von D > d1 > d2 haben.

3. Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der innere Durchmesser (d1) auf der Seite des Tinteneinlasses des Durchflusskanals und der innere Durchmesser (d2) des Teils des Durchflusskanals (7), der durch einen Schritt im Durchmesser verschmälert ist, ein Durchmesserverhältnis von 2 ≤ d1/d2 ≤ 4 erfüllen.

4. Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet; dass

der in einem Schritt verschmälerte Teil des Tintendurchflusskanals (7) eine stetig verändernde Querschnittsform hat.

5. Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Winkel θ zwischen dem Teil, das sich stetig in der Querschnittsform verändert, und einer Innenwand des Durchflusskanals (7) ein Winkel von 30º ≤ θ ≤ 45º ist.

6. Tintenstrahlaufzeichnungskopf zum Ausgeben einer Tinte mit einer Filtereinrichtung (10; 20), die einen Filter (15; 25) und ein Filtergehäuse (14; 24) hat, das auf jeder, der Tinteneinlassseite und der Tintenauslassseite in Bezug auf den Filter (15; 25), vorgesehen ist,

die Tinteneinlassseite des Filtergehäuses unter der Tintenauslassseite des Filtergehäuses vor dem Filter angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Innendurchmesser des Tintendurchflusskanals (7) der Tinteneinlassseite des Filtergehäuses (14; 24) in einem Durchmesser (d2) verschmälert ist, so dass er kleiner ist, als der innere Durchmesser (d1) des Tintendurchflusskanals (7) unmittelbar bevor er in eine Glockenbodenform zu dem Filter (15; 25) hin erweitert wird.

7. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Tintenstrahlaufzeichnungskopf ein Ausgabeanschluss bildendes Element hat, das einen Ausgabeanschluss, einen Tintendurchflusskanal (7), der mit dem Ausgabeanschluss kommuniziert, eine gemeinsame Flüssigkeitskammer an dem hinteren Ende des Tintendurchflusskanals (7) und ein ausgabeenergieerzeugendes Element hat, das in einem Teil des Tintendurchflusskanals (7) zum Erzeugen einer thermischen Energie angeordnet ist, die verwendet wird, um eine Tinte auszugeben, indem eine Blase zum Ausgeben der Tinte erzeugt wird, wodurch fliegende Flüssigkeitströpfen zum Ausführen der Aufzeichnung gebildet werden.

8. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Filtergehäuse aus einem durchscheinenden Werkstoff gefertigt ist.

9. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Filtergehäuse (14; 24) aus zwei kegelstumpfartigen Gehäuseelementen, die den Filter (15; 25) vorsehen, gefertigt ist, die an gegenüberliegenden Konusseitenflächen verbunden sind.