DE69918168T2

DE69918168T2 - Tröpfchenaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE69918168T2
Application number: DE69918168T
Authority: DE
Inventors: Michael John Little Downham DIXON; Steve Impington TEMPLE; Howard John Manning
Original assignee: Xaar Technology Ltd
Current assignee: Xaar Technology Ltd
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2019-12-25
Also published as: EP1393907A2; EP2050569A2; EP1393907A3; CN1331634A; EP1393907B1; JP2008173989A; JP4975677B2; EP2050569A3; ES2402194T3; EP2050569B1; EP1140513B1; ES2221758T3; ATE269218T1; JP4722826B2; AU1988800A; JP2011088449A; KR20010108047A; CN1150092C; JP2002533247A; IL143893A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Tröpfchenablage bzw. Tröpfchenabscheidung von Fluid und weist auf ein Array bzw. eine Anordnung von Fluidkammern, wobei jede Kammer mit einer Öffnung zur Tröpfchenausstoßung, mit einem gemeinsamen Fluid-Einlassverteiler bzw. einer gemeinsamen Fluid-Einlasssammelleitung und einem gemeinsamen Fluid-Auslassverteiler bzw. einer gemeinsamen Fluid-Auslasssammelleitung kommuniziert; zusammen mit einem Mittel zur Erzeugung eines Fluidflusses in den Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung, und zwar durch jede Kammer in der Anordnung bzw. dem Array, und in den Auslassverteiler bzw. die Auslasssammelleitung. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung Tintenstrahldruckköpfe mit einer derartigen Konstruktion, und in welchen der Fluidfluss Tinte ist.
Ein Tintenstrahldruckkopf ist aus der WO 91/17051 bekannt. Die 1 der vorliegenden Anmeldung ist aus diesem Dokument genommen und zeigt eine Schnittansicht, die entlang der longitudinalen Achse eines Druckkopfkanals 11 genommen ist, der in einer Basis 12 eines piezoelektrischen Materials ausgebildet ist. Die Tintenausstoßung von dem Kanal erfolgt über bzw. via eine Düse 22, die in einer Abdeckung 60 ausgebildet ist, während Tinte zu dem Kanal mit Hilfe von Verteilern bzw. Sammelleitungen 32, 33 zugeführt wird, die an beiden Enden des Kanals angeordnet sind. Wie z.B. aus der EP-A-0 277 703 und der EP-A-0 278 590 bekannt ist, werden piezoelektrische Aktuatorenwände zwischen aufeinander folgenden Kanälen ausgebildet und werden mit Hilfe von elektrischen Feldern betätigt, die zwischen Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten von jeder Wand angelegt werden, um in einem Scherungsmodus bzw.
Schermodus schräg bzw. transvers abzulenken bzw. zu biegen: Die sich ergebenden Druckwellen, die in der Tinte erzeugt wurden, verursachen die Ausstoßung eines Tröpfchens von der Düse. Wie es ferner bekannt ist, kann Tinte in beide Verteiler bzw. Sammelleitungen 33 zugeführt werden, um einen Tintenfluss in entgegengesetzte Richtungen durch den Kanal und zu der Düse während des Druckkopfbetriebes zu erzeugen.
Im Verlauf von Experimenten mit derartigen Druckköpfen, die mit Tinte mit einer Rate beliefert werden, die als ausreichend betrachtet wird, um zu verhindern, dass Fremdkörper sich in der Düse aggregieren bzw. ansammeln, wurde entdeckt, dass die Tröpfchenausstoßungscharakteristiken – besonders die Größe und Geschwindigkeit der ausgestoßenen Tröpfchen – sich entlang des Arrays bzw. der Anordnung verändert haben. Es wurde bewiesen, dass diese Variation ein Ergebnis einer Variation der Ruheposition des Tintenmeniskus in jeder Kammer entlang des Arrays bzw. der Anordnung ist, welche wiederum durch Variationen des statischen Drucks an der Düse in jeder Kammer in dem Array bzw. in der Anordnung verursacht wird.
Die gegenwärtigen Erfinder haben entdeckt, dass diese Druckvariation auf Grund des kontinuierlichen Tintenflusses ist bzw. existiert, wobei besonders der Tintenfluss in den Verteilern bzw. Sammelleitungen entlang des Arrays bzw. der Anordnung von Kanälen läuft bzw. fließt, welcher gleich ist (zumindest an dem Einlass und Auslass zu den Verteilern bzw. Sammelleitungen) zu dem Gesamttintenfluss durch jeden Kanal in dem Array bzw. in der Anordnung. Ein derartiger Fluss kann zu signifikanten, viskosen Druckverlusten entlang sowohl der Einlass- als auch der Auslassverteiler bzw. Einlass- als auch Auslasssammelleitungen führen. Dies wiederum bewirkt den statischen Druck an dem Einlass und Auslass zu jeder Kammer und somit den statischen Druck an der Düse der Kammer.
In ihren bevorzugten Ausführungsformen begehrt die vorliegende Erfindung, diese und andere Probleme zu lösen.
Die US 4,835,554 beschreibt einen Tintenstrahlarray bzw. eine Tintenstrahlanordnung, in der ein lineares Array von Tintenstrahlöffnungen mit Tinte beliefert wird, und zwar aus Druckkammern, die alternierend auf gegenüberliegenden Seiten des Arrays bzw. der Anordnung angeordnet sind. An dem gegenüberliegenden Ende von der Tintenstrahlöffnung kommuniziert jede Druckkammer mit einer Niederakustikimpedanzkammer, um negative Druckpulse von der Druckkammer zurück durch die Kammer als positive Pulse zu reflektieren und um zu verhindern, dass Druckpulse zu der Tintenzuführung übertragen werden. Zusätzlich stellt eine Hochimpedanzpassage zwischen der Niederakustikimpedanzkammer, die mit einer Druckkammer und der Druckkammer für den angrenzenden Tintenstrahl verbunden ist, eine kontinuierliche Durchflusspassage von dem Tintenzufuhrport für einen Tintenstrahl zu dem Tintenzufuhrport für einen angrenzenden Tintenstrahl bereit. Dies erlaubt eine kontinuierliche Zirkulation durch thermale Konvektion der Tinte, wenn die Tintenstrahle nicht verwendet werden.
Die EP 0 622 210 beschreibt einen Tintenstrahldruckkopf mit verjüngten bzw. zugespitzten Verteilern bzw. Sammelleitungen, Anschlüssen bzw. Öffnungen und Einlasskanälen, die alle ansteigend nach oben führen, um Blasen aus dem Kopf zu kehren bzw. abzulenken.
Die EP 0 810 093 beschreibt eine Tintenstrahlvorrichtung, die eine Vielzahl von Tintenkammern, eine Sammelleitung bzw. einen Verteiler, die bzw. der bereitgestellt ist, um Tinte in jede Tintenkammer einzuführen, und eine Düse beinhaltet, die an dem Frontende von jeder Tintenkammer bereitgestellt ist. Die Tinte wird von der Düse ausgestoßen, indem Druck an die Tinte angelegt wird, die in jeder Tintenkammer beinhaltet ist. Die Querschnittsfläche des Verteilers bzw. der Sammelleitung ist zumindest 0,5-mal die Querschnittsfläche aller kombinierten Tintenkammern.
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Tröpfchenablagevorrichtung bereit, die aufweist:
eine Anordnung bzw. ein Array von Fluidkammern, wobei jede Kammer mit einer Öffnung zur Tröpfchenausstoßung, einem gemeinsamen Fluid-Einlassverteiler bzw. einer gemeinsamen Fluid-Einlasssammelleitung und einem gemeinsamen Fluid-Auslassverteiler bzw. einer gemeinsamen Fluid-Auslasssammelleitung kommuniziert; und
Mittel zur Erzeugung eines Fluidflusses in den Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung, und zwar durch jede Kammer in der Anordnung bzw. dem Array und in den Auslassverteiler bzw. die Auslasssammelleitung, wobei jede Kammer mit einem Mittel verbunden ist, um Tröpfchenausstoßung von der Öffnung simultan mit dem Fluidfluss durch die Kammer zu bewirken;
dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche von zumindest einem der Einlass- und Auslassverteiler bzw. Einlass- und Auslasssammelleitungen derart ist, dass die Rate des Fluidflusses durch jede Kammer ausreichend ist, um zu verhindern, dass irgendein Fremdkörper in dem Fluid in der Kammer, welcher die Tröpfchenausstoßung blockieren würde, falls er die Öffnung betritt, in der Öffnung logiert bzw. deponiert wird, und derart, dass ein negativer statischer Druck an bzw. bei der Öffnung von jeder bzw. irgendeiner Kammer in der Anordnung bzw. in dem Array auf Grund des Flusses zwischen irgendwelchen zwei Kammern variiert, und zwar um einen Umfang bzw. eine Menge, der bzw. die geringer als jener bzw. jene, die Differenzen bei Tröpfchenausstoßungseigenschaften bzw. Tröpfchenausstoßungsverhalten zwischen den zwei Kammern in der Anordnung bzw. in dem Array verursachen würde.
Das Reduzieren des Flusswiderstandes von einem der Einlass- und Auslassverteiler bzw. Einlass- und Auslasssammelleitungen, um einen Schwellenwert zu unterschreiten, kann sicherstellen, dass irgendwelche viskosen Druckverluste, die infolge der Tintenzirkulation stattfinden, die Gleichförmigkeit der Tröpfchenausstoßungscharakteristiken nicht nachteilig über der Breite des Arrays bzw. der Anordnung beeinflussen.
Infolgedessen wird eine gleichförmige Bildqualität über der gedruckten Breite des Substrats leichter erreicht.
In einer bevorzugten Konstruktion weist der Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung einen Widerstand zum Fließen bzw. einen Fließwiderstand auf, der geringer ist als der, welcher zu einer Variation beim statischen Druck zwischen den Einlässen zu irgendwelchen zwei Kammern in der Anordnung bzw. dem Array führen würde, und zwar ausreichend, um signifikante Unterschiede bei den Tröpfchenausstoßungseigenschaften bzw. Tröpfchenausstoßungsverhalten zwischen den zwei Kammern in der Anordnung bzw. dem Array zu produzieren.
Ein einer anderen bevorzugten Konstruktion wird der Widerstand zum Fließen bzw. Fließwiderstand des Auslassverteilers bzw. der Auslasssammelleitung derart gewählt, dass der Druck an einem Fluideinlass zu irgendeiner Kammer in der Anordnung bzw. dem Array zwischen irgendwelchen zwei Kammern variiert, und zwar um einen Umfang bzw. eine Menge, der bzw. die geringer ist als jener bzw. jene, die zu signifikanten Unterschieden bei den Tröpfchenausstoßungseigenschaften bzw. Tröpfchenausstoßungsverhalten zwischen den zwei Kammern in der Anordnung bzw. dem Array führen würde.
Vorzugsweise wird der Widerstand zum Fließen bzw. der Fließwiderstand von jedem der Einlass- und Auslassverteiler bzw. jeder der Einlass- und Auslasssammelleitungen derart gewählt, dass der Druck an bzw. bei der Öffnung von irgendeiner Kammer in der Anordnung bzw. dem Array zwischen irgendwelchen zwei Kammern variiert, und zwar um einen Umfang bzw. eine Menge, die geringer ist als jener bzw. jene, die zu signifikanten Unterschieden bei den Tröpfchenausstoßungseigenschaften bzw. Tröpfchenausstoßungsverhalten zwischen den zwei Kammern in der Anordnung bzw. dem Array führen würde. Da der Druck an bzw. bei einer Kammerdüse durch den statischen Druck an beiden Seiten des Einlasses und Auslasses zu der Kammer beeinflusst wird (es wird im Allgemeinen in der Mitte der zwei liegen, wobei irgendeine Diffe renz zwischen dem eingehenden Fluss und dem ausgehenden Fluss der Kammer auf Grund der Tröpfchenausstoßung vernachlässigt wird), wobei das Reduzieren des Flusswiderstandes bzw. Fließwiderstandes von beiden Verteilern bzw. Sammelleitungen, um geeignete Schwellenwerte zu unterschreiten, sicherstellen wird, dass weder der Einlassdruck noch der Auslassdruck in einer derartigen Art und Weise variiert, die zu signifikanten Druckunterschieden zwischen den Düsen von aufeinander folgenden Kammern in der Anordnung bzw. dem Array führen. Die Variation bei der Bildqualität über der Breite des Druckkopfes wird dabei auf einen derartigen Level bzw. ein derartiges Niveau reduziert, um signifikant zu sein.
Die Anordnung bzw. das Array von Kammern kann linear sein. Die zwei Kammern können angrenzend aneinander in der Anordnung bzw. dem Array angeordnet sein, oder können entfernt voneinander in der Anordnung bzw. dem Array angeordnet sein.
Die Anordnung bzw. das Array kann zu der Horizontalen winkelig bzw. angewinkelt oder verdreht sein und der Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung kann sich parallel zu der Anordnung bzw. dem Array erstrecken, wobei die Eigenschaften des Einlassverteilers bzw. der Einlasssammelleitung in einer Richtung, die parallel zu der Anordnung bzw. dem Array liegt, in einer derartigen Art und Weise variieren, um im Wesentlichen die Rate des Druckverlustes entlang des Einlassverteilers bzw. der Einlasssammelleitung auf Grund von viskosen Verlusten in dem Einlassverteiler bzw. in der Einlasssammelleitung zu der Anstiegsrate des statischen Drucks entlang des Einlassverteilers bzw. der Einlasssammelleitung auf Grund der Anziehungskraft bzw. Schwerkraft zu treffen bzw. anzugleichen oder zu erfüllen.
Infolgedessen kann die Bildqualität gleichförmig über die gesamte Höhe der Kammeranordnung trotz einer Tintendifferenz im Kopf zwischen der oberen und unteren Kammer der Anordnung bzw. des Arrays verbleiben.
In einer bevorzugten Anordnung variiert die Querschnittsfläche des Einlassverteilers bzw. der Einlasssammelleitung senkrecht zu der longitudinalen Richtung der Anordnung bzw. des Arrays der Kammern.
Die Vorrichtung kann einen gemeinsamen Fluid-Auslassverteiler bzw. eine gemeinsame Fluid-Auslasssammelleitung für die Anordnung bzw. das Array von Kammern aufweisen. Falls dem so ist, kann die Querschnittsfläche des Auslassverteilers bzw. der Auslasssammelleitung senkrecht zu der longitudinalen Richtung der Anordnung bzw. des Arrays der Kammern variieren. Es können Mittel bereitgestellt sein, um einen Fluidfluss in den gemeinsamen Fluidverteiler bzw. die gemeinsame Fluidsammelleitung durch jede Kammer in der Anordnung bzw. dem Array und in den gemeinsamen Fluid-Auslassverteiler bzw. die gemeinsame Fluid-Auslasssammelleitung zu erzeugen.
In einer bevorzugten Anordnung ist die Anordnung bzw. das Array im Wesentlichen vertikal angeordnet. Somit kann die gleichförmige bzw. einheitliche Bildqualität sich über mehr als 12,6 Inches (32 cm) erstrecken, und zwar in dem Fall eines vertikalen Druckkopfes zum Drucken eines A3-großen Substrates.
In der Vorrichtung von der Art, die oben beschrieben ist, wird Tinte typischerweise von einem Reservoir bzw. Tank zugeführt, der oberhalb des Druckkopfes angeordnet ist, und fließt zu einem Reservoir bzw. Tank, der unterhalb des Druckkopfes angeordnet ist, von wo sie zu dem oberen Reservoir bzw. Tank zurückkehrt, und zwar mit Hilfe einer Pumpe. Wenn der Druckkopf nicht im Betrieb ist und die Pumpe abgeschaltet ist, läuft die Tinte von dem oberen Reservoir bzw. Tank in das untere Reservoir bzw. Tank, und zwar über den Druckkopf (und manchmal über die Pumpe), so dass, wenn der Druckkopf wieder aktiviert wird bzw. wieder in Betrieb genommen wird, das Tintenniveau in dem oberen Tank neu etabliert bzw. neu eingeführt werden muss, bevor mit dem Drucken begonnen werden kann. Dies kann einige Zeit dauern, und zwar abhängig von der Größe der Pumpe.
Die vorliegenden Erfinder haben bewiesen, dass bei Tintenzufuhrsystemen von der Art, die oben beschrieben ist und in welchen die Reservoirs bzw. Tanks offen gegen bzw. zur Atmosphäre sind, die Steuerung des Fluidniveaus in jedem Reservoir bzw. Tank für den Betrieb des Druckkopfes kritisch bzw. bedenklich ist. Das obere Reservoir bzw. der obere Tank ist im Allgemeinen gewählt, um einen ausreichenden statischen Druck bereitzustellen, um den viskosen Widerstand zum Tintenfluss in dem Abschnitt der Kammer zwischen dem Kammereinlass und der Öffnung zu überwinden. Zur selben Zeit darf er nicht so groß sein, dass der Druck an der Düse die Oberflächenspannung des Tintenmeniskus überwindet und verursacht, dass Tinte von der Düse "tropft" – in der Tat ist ein etwas negativer Druck an der Düse zu bevorzugen. Das untere Reservoir bzw. der untere Tank muss einen ähnlich ausreichend negativen Druck an dem Kammerauslass anwenden, um einen Tintenfluss sicherzustellen. Jedoch, wie bei dem oberen Reservoir bzw. Tank, darf der negative Druck, der angewendet wird, nicht so groß sein, um den Tintenmeniskus in der Düse zu brechen.
Deshalb weist in einer bevorzugten Ausführungsform die Vorrichtung Pumpensteuermittel auf, um die Pumpe in Abhängigkeit von dem Fluidniveau in dem ersten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zu steuern.
Das Pumpensteuermittel kann einen Fluidniveausensor aufweisen, der in dem ersten Fluidreservoir bzw. Fluidtank angeordnet ist und angepasst ist, um das Pumpenmittel in Abhängigkeit von einem Ausgang von dem Fluidniveausensor zu steuern.
Die Vorrichtung kann ein Temperatursteuermittel zum Steuern der Temperatur des Fluids aufweisen, das von dem zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zu dem ersten Fluidreservoir bzw. Fluidtank befördert wird. Dies kann sicherstellen, dass Tinte von der Vorrichtung mit der optimalen Temperatur ausgestoßen wird, und zwar deshalb bei der optimalen Viskosität, und zwar ungeachtet der Umgebungstemperatur bzw. Außentemperatur.
Die Temperatur der Tinte kann ansteigen, da sie durch den Druckkopf hindurchgelangt, und zwar auf Grund der Wärme, die von der Treiberschaltung des Druckkopfes emittiert bzw. abgestrahlt wird. Deshalb weist in einer bevorzugten Ausführungsform das Temperatursteuermittel Mittel zum Reduzieren der Temperatur des Fluids auf, das von der zumindest einen Kammer zu dem ersten Fluidreservoir bzw. Fluidtank befördert wird, und zwar vorzugsweise von dem zweiten Reservoir bzw. Tank zu dem ersten Reservoir bzw. Tank. Dies kann sicherstellen, dass Tinte mit einer Temperatur, die höher als die optimale Temperatur nicht zu dem Druckkopf befördert wird.
Die Vorrichtung kann einen Kanal bzw. eine Leitung aufweisen, um Fluid von dem ersten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zu der zumindest einen Tröpfchenfluidkammer zu befördern, wobei das Temperatursteuermittel einen Temperatursensor aufweist, der in dem Kanal bzw. der Leitung angeordnet ist und angepasst ist, um die Temperatur des Fluids zu steuern, das von dem zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zu dem ersten Fluidreservoir bzw. Fluidtank befördert wird, und zwar abhängig von einem Ausgang von dem Temperatursensor.
In einer bevorzugten Anordnung weist die Vorrichtung Mittel zum Befördern von Fluid von dem ersten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zu dem zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank auf, wenn das Fluidniveau in dem ersten Fluidreservoir bzw. Fluidtank über ein gegebenes Niveau ansteigt. Dies kann ein "Überlaufen" des ersten Reservoirs bzw. Tanks verhindern.
Das Mittel, um Fluid von dem ersten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zu dem zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zu befördern, kann einen Kanal bzw. eine Leitung aufweisen, der bzw. die sich zwischen dem ersten und zweiten Reservoir bzw. Tank erstreckt und einen Einlass in dem ersten Fluidreservoir bzw. Fluidtank über einem gegebenen Niveau aufweist.
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung Mittel auf, um Fluid zu dem zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zuzuführen, und weist Fluid-Zufuhrsteuermittel auf, um die Zufuhr des Fluids zu dem zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank in Abhängigkeit des Fluidniveaus in dem zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zuzuführen. Dies kann sicherstellen, dass das zweite Reservoir bzw. der zweite Tank nicht überläuft.
Das Fluid-Zufuhrsteuermittel kann einen Fluidniveausensor aufweisen, der in dem zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank angeordnet ist und angepasst ist, um die Zufuhr von Fluid zu dem zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank in Abhängigkeit eines Ausgangs von dem Fluidniveausensor zu steuern.
In einer Anordnung weist die Vorrichtung ein drittes Fluidreservoir bzw. einen dritten Fluidtank, der mit dem zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank kommuniziert, und Mittel auf, um Fluid von dem dritten Reservoir bzw. Tank zu dem zweiten Reservoir bzw. Tank in Abhängigkeit des Fluidniveaus in dem zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zu befördern.
Die Vorrichtung kann ein Mittel aufweisen, um Fluid vom zweiten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zu der zumindest einen Tröpfchenfluidkammer zu befördern.
In einer bevorzugten Anordnung weist die Vorrichtung Mittel auf, um die Beförderung von Fluid weg von dem ersten Fluidreservoir bzw. Fluidtank zu der zumindest einen Tröpfchenfluidkammer abzulenken bzw. zu lenken.
Die oder jede Kammer kann einen Kanal aufweisen, der an das erste und zweite Fluidreservoir an den jeweiligen Enden davon und an eine Düse zur Tröpfchenausstoßung an einem Punkt angeschlossen ist, der zwischen den ersten und zweiten Enden liegt.
Es kann ein Mittel sein, das zwischen den jeweiligen Enden des Kanals angeschlossen ist, um einen Fluidfluss um den Kanal byzupassen bzw. zu umgehen.
Vorzugsweise hat das zweite Reservoir bzw. der zweite Tank eine große Fußabdruck-(Oberflächen-)Bereich, und zwar verglichen zu seiner Höhe, wobei es dabei ermöglicht wird, große Variationen im Fluidvolumen mit nur einer kleinen Änderung im Kopf (Flüssigkeitstiefe) in dem Reservoir anzupassen. Dies kann negative Druckvariationen bzw. Variationen eines negativen Drucks in der Kammer reduzieren.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
1 ist eine Schnittansicht eines bekannten Druckkopfes, die entlang der longitudinalen Achse eines Druckkopfkanals genommen ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht von einem "seitenbreiten" Druckkopf, der den ersten Aspekt der Erfindung beinhaltet.
3 ist eine perspektivische Ansicht von der Rückseite und der Oberseite des Druckkopfes von 2.
4 ist eine Schnittansicht des Druckkopfes von 2 und 3, die senkrecht zu der Richtung der Erweiterung XX der Düsenzeilen XX genommen ist.
5 ist eine Schnittansicht, die entlang eines Fluidkanals eines Tintenausstoßungsmoduls des Druckkopfes von 1 genommen ist.
6 ist eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Druckkopfes, der senkrecht zu der Richtung der Erweiterung der Düsenzeilen genommen ist.
7 ist eine schematische Darstellung eines Druckkopfes nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
8, 9a, 9b, 10a, 10b und 11 sind schematische Darstellungen des Fluid-Zufuhrsystems nach weiteren Aspekten der Erfindung und besonders geeignet zur Verwendung mit Druckköpfen von der Art, die mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben ist.
2 veranschaulicht eine erste Ausführungsform eines Druckkopfes 10 nach dem ersten, zweiten und dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das Beispiel, das ge zeigt ist, ist eine "seitenbreite" Vorrichtung, die zwei Düsenzeilen 20, 30 aufweist, die sich erstrecken bzw. ausdehnen (in die Richtung, die durch den Pfeil 100 angezeigt ist), und zwar bzw. über die Breite eines Papierstückes, und welche erlaubt, Tinte über die gesamte Breite einer Seite in einem einzelnen Durchgang abzulegen. Eine Tintenausstoßung von einer Düse wird durch das Anlegen eines elektrischen Signals an ein Betätigungsmittel erreicht, das zu einer Fluidkammer zugehörig ist, die mit jener Düse kommuniziert, wie es z.B. aus EP-A-0 277 703, EP-A-0 278 590 und noch spezieller aus den UK-Anmeldungen Nrn. 9710530 und 9721555 bekannt ist. Um die Herstellung zu Vereinfachen und den Gewinn bzw. Ertrag oder die Ausbeute zu steigern, können die "seitenbreiten" Zeile(n)-Düsen aus einer Anzahl von Modulen hergestellt sein, wobei eines davon bei 40 gezeigt ist, wobei jedes Modul zugehörige Fluidkammern und Betätigungsmittel aufweist und mit einer zugehörigen Treiberschaltung (integrierte Schaltung ("Chip") 50) verbunden ist, und zwar mit Hilfe von z.B. einer flexiblen Schaltung 60. Eine Tintenzufuhr zu und von dem Druckkopf findet über jeweilige Bohrungen (nicht gezeigt) in den Endkappen 90 statt.
3 ist eine perspektivische Ansicht des Druckkopfes von 2 von hinten und mit den Endkappen 90, die entfernt wurden, um die Haltestruktur bzw. Trägerstruktur 200 des Druckkopfes deutlich zu machen bzw. offenzulegen, der die Tintenflusspassagen 210, 220, 230 beinhaltet, die die Breite des Druckkopfes erweitern. Über eine Bohrung in einer der Endkappen 90 (die aus den Ansichten der 2 und 3 weggelassen wurden) betritt Tinte den Druckkopf und die Tintenzufuhrpassage 220, wie es bei 215 in 3 gezeigt ist. Da sie entlang der Passage fließt, wird sie in jeweiligen Tintenkammern abgezapft bzw. abgezogen, wie es in 4 veranschaulicht ist, die eine Querschnittsansicht des Druckkopfes ist, die senkrecht zu der Richtung der Erweiterung bzw. Ausdehnung der Düsenzeilen genommen ist. Von der Passage 220 fließt Tinte in erste und zweite parallele Zeilen von Tintenkammern (jeweils bei 300 und 310 angezeigt), und zwar über eine Apertur 320, die in einer Struktur 200 ausgebildet ist (schattiert gezeigt). Nachdem sie durch die ersten und zweiten Tintenkammerreihen geflossen ist, tritt Tinte aus, und zwar über Aperturen 330 und 340, um sich dem Tintenfluss entlang der jeweiligen ersten und zweiten Tintenauslasspassagen 210, 230, wie bei 235 angezeigt ist, anzuschließen bzw. zu verbinden. Dieses Anschließen bzw. Verbinden an einem gemeinsamen Tintenauslass (nicht gezeigt) ist in den Endkappen ausgebildet und kann an dem gegenüberliegenden oder selben Ende des Druckkopfes zu jenem, in welchem die Einlassbohrung ausgebildet ist, angeordnet sein.
Jede Kammerreihe 300 und 310 hat damit jeweilig zugehörige Treiberschaltungen 360, 370. Die Treiberschaltungen werden im Wesentlichen in thermischem Kontakt mit jenem Teil der Struktur 200 befestigt, die als ein Kanal bzw. eine Leitung wirkt, und welche die Tintenflusspassagengänge definiert, um einer wesentlichen Menge bzw. einen wesentlichen Umfang der Hitze zu erlauben, die durch die Schaltungen während ihres Betriebs erzeugt wird, über die Kanalstruktur bzw. Leitungsstruktur zu der Tinte zu transferieren. An diesem Ende ist die Struktur 200 aus einem Material mit guten thermischen Leiteigenschaften hergestellt. Von derartigen Materialien wird im Besonderen Aluminium bevorzugt, und zwar mit der Begründung, dass es leicht und kostengünstig durch Extrusion ausgebildet werden kann. Die Schaltungen 360, 370 werden dann auf der Außenseitenoberfläche der Struktur 200 positioniert bzw. angeordnet, so dass sie in thermischem Kontakt mit der Struktur sind bzw. liegen, wobei thermisch leitfähige Pads bzw. Flecken oder Klebstoff, die oder der optional eingesetzt werden, um den Widerstand zum Wärmetransfer zwischen Schaltung und Struktur zu reduzieren.
Um ein effektives Reinigen der Kammern durch die zirkulierende Tinte sicherzustellen, und im Besonderen, um sicherzustellen, dass irgendwelche Fremdkörper in der Tinte, z.B. Schmutzpartikel, wahrscheinlich eine Düse passieren bzw. an der Düse vorbei fließen eher als hinein fließen, muss die Tintenflussrate durch eine Kammer hoch sein, z.B. zehnmal der maximalen Rate der Tintenausstoßung aus dem Kanal. Dies erfordert eine entsprechend hohe Flussrate in den Verteilern bzw. Sammelleitungen, die Tinte zu und von der Kammer zuführen bzw. wegführen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind Eirilass- und/oder Auslassverteiler bzw. -sammelleitungen von ausreichender Querschnittsfläche, um sicherzustellen, dass sogar bei derart hohen Tintenflussraten irgendwelche Druckverluste entlang der Länge der Kammeranordnung bzw. des Kammerarrays auf Grund von Viskoseeffekten bzw: viskosen Effekte nicht signifikant sind.
Wie oben erklärt ist, können signifikante Druckverluste in einem von den beiden oder beiden Verteilern bzw. Sammelleitungen zu signifikanten Unterschieden im statischen Druck an den Düsen zwischen unterschiedlichen Kammern in dem Array bzw. in der Anordnung führen. Dies wiederum kann zu Differenzen bei der Ruheposition des Tintenmeniskus zwischen den Kammern führen, welche wiederum zur Senkung von Volumen und Geschwindigkeitsvariationen zwischen den Kanälen führen wird. Wie es gut bekannt ist, werden diese Variationen zu Druckdefekten führen, welche bemerkbar sein können, wobei diese unter anderem von dem Bild abhängig sind, das gedruckt wird, und zwar ob es eine signifikante Variation zwischen aufeinander folgenden Kammern in der Anordnung bzw. dem Array oder nur zwischen Kammern an gegenüberliegenden Enden der Anordnung bzw. des Arrays gibt. In der vorliegenden Erfindung werden die Eigenschaften der Verteiler bzw. Sammelleitungen gewählt, um derartige Defekte zu vermeiden.
Zum Beispiel produziert ein Druckkopf von der Art, die in den 2 bis 4 gezeigt ist, typischerweise 50 p1 Tropfen, welche zu einer maximalen Flussrate durch die Düse von jeder Kammer korrespondiert, und zwar von 300 Nanolitern pro Sekunde, und zwar bei einer typisch maximalen Ausstoßungsfrequenz von ungefähr 6 kHz. Das Multiplizieren mit den 4604 Düsen, die notwendig sind, um eine seitenbreite Druckbreite (typisch 12,6 Inches) mit der Standardauflösung von 360 Punkte pro Inch bereitzustellen führt zu einer maximalen Ausstoßungsrate aus den Düsen von einem Druckkopf von ungefähr 83 ml pro Minute.
Ein weiteres Detail der Kammern und Düsen des besonderen Druckkopfes des Beispiels wird in 5 gegeben, welche eine Schnittansicht ist, die entlang einer Fluidkammer eines Moduls 40 genommen ist. Die Fluidkammern nehmen die Form der Kanäle 11 an, die maschinenhergestellt sind oder auf andere Weise ausgebildet sind, und zwar in einer Basiskomponente 860 aus piezoelektrischem Material, um piezoelektrische Kanalwände zu definieren, welche nachfolgend mit Elektroden beschichtet werden, um dabei Kanalwandaktoren auszubilden, wie es z.B. aus der EP-A-0 277 703 bekannt ist. Jede Kanalhälfte ist entlang einer Länge 600, 610 durch jeweilige Abschnitte 820, 830 einer Abdeckungskomponente 620 geschlossen, welche ferner mit den Anschlüssen bzw. Öffnungen 630, 640, 650 ausgebildet ist, die mit den Fluidverteilern bzw. Fluidsammelleitungen 210, 220, 230 jeweils kommunizieren. Eine Unterbrechung in den Elektroden bei 810 erlaubt es den Kanalwänden in einer der beiden Hälften des Kanals, unabhängig betrieben zu werden, und zwar mit Hilfe von elektrischen Signale, die über elektrische Eingänge bzw. Eingaben (flexible Schaltungen 60) angelegt werden. Die Tintenausstoßung aus jeder Kanalhälfte findet über Öffnungen 840, 850 statt, die mit dem Kanal mit der gegenüberliegenden Fläche bzw. Oberfläche der piezoelektrischen Basiskomponente kommunizieren, und zwar zu jenen, in welchen der Kanal ausgebildet ist. Düsen 870, 800 zur Tintenausstoßung werden nacheinander ausgebildet, und zwar in einer Düsenplatte 890, die zu der piezoelektrischen Komponente angehängt ist.
Verlässliche Betrachtungen fordern, dass die Rate, bei welcher Tinte durch den Druckkopf zirkuliert wird, im Wesentlichen größer sein muss – bis zu zehnmal größer – als die Ausstoßungsrate: wie vorher erwähnt, hilft dieses Maß bzw. Ausmaß oder diese Größenordnung, irgendwelche Fremdkörper in der Tinte zu dem Haupttintenfluss abzugrenzen, wobei die Wahrscheinlichkeit einer Düsenblockade reduziert wird. Infolgedessen ist die Gesamtflussrate durch den Druckkopf des Beispiels in der Größenordnung von 830 ml pro Minute. Die Tintenausstoßung aus den Düsen (welche mit dem Bild, das gedruckt wird, variieren wird) wird natürlich in einer variierenden Art und Weise den Umfang des Umfangs der Tinte reduzieren, die aus dem Druckkopf fließt, und zwar verglichen mit dem Umfang der Tinte, die hineinfließt: Wie es jedoch bereits gesehen wurde, ist diese Differenz klein im Vergleich mit der Gesamttintenzirkulationsrate, so dass es wahr bzw. zutreffend ist, zu sagen, dass die Fluidflussrate durch jede Kammer im Wesentlichen konstant ist.
Es wird ferner bewiesen werden, dass die Rate des Fluidflusses entlang des Einlassverteilers bzw. der Einlasssammelleitung mit der Distanz entlang des Arrays bzw. der Anordnung (und weg von der Einlassbohrung in einer der Endkappen 90) abnehmen wird, während die Anzahl der Kanäle, die verbleiben, die mit Fluid beliefert werden, abnimmt. Ähnlich wird die Rate des Fluidflusses in dem Auslassverteiler bzw. den Auslasssammelleitungen ansteigen, während die Anzahl der Kanäle, die die Tinte in jene Verteiler bzw. Sammelleitungen absaugt, ansteigen, und zwar mit der Distanz entlang der Anordnung bzw. des Arrays.
Um Maximalflussraten zu bringen bzw. aufzunehmen, und zwar sowohl in dem Einlassverteiler bzw. in der Einlasssammelleitung als auch dem Auslassverteiler bzw. der Auslasssammelleitung, ohne signifikante Variationen der Bildqualität zu verursachen, die durch verschiedene Kanäle in der Anordnung bzw. in dem Array gedruckt ist, haben die Einlass- und Auslassverteiler bzw. Einlass- und Auslasssammelleitungen des gegebenen Beispiels jeweils Querschnittsflächen von 1,6 × 10^–4 m² und 1,2 × 10^–4 m². Dies gibt typisch einen Gesamtdruckabfall über die Länge eines Einlassverteilers in der Größenordnung von 136 Pa (die Oberflächenrauigkeit des Verteilers bzw. der Sammelleitung hat wenig Auswirkung, wobei der Fluss laminar bzw. flächig ist). Der entsprechende Druckabfall über die Länge von jedem der Auslassverteiler bzw. Auslasssammelleitungen ist typisch in der Größenordnung von 161 Pa.
Wie es oben angezeigt ist, findet die Maximalflussrate – und somit der maximale Druckabfall – an den Einlass- und Auslassverbindungen der Einlass- und Auslassverteiler bzw. Einlass- und Auslasssammelleitungen jeweils statt. In dem gegebenen Beispiel überschreiten die Druckabfälle an diesen Orten ferner nicht jenen Level bzw. jenes Niveau, bei welchen Differenzen in der Bildqualität zwischen aufeinander folgenden Kanälen signifikant werden.
Eine weitere vorteilhafte Charakteristik bzw. Eigenschaft der Konfiguration der 2 bis 4 ist der im Wesentlichen rechtwinklige Querschnitt der Verteiler bzw. Sammelleitungen, welche den ausreichenden Flussbereich erlaubt, der oben umrissen ist, der zu erreichen ist, aber nicht bei den Kosten bzw. mit dem Aufwand, dass der Druckkopf in der Substratreiserichtung (senkrecht zu sowohl der Tröpfchenausstoßungsrichtung als auch der Kanalanordnungsrichtung) weiter bzw. breiter gemacht wird.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Tröpfchenablagevorrichtung, die senkrecht zu der Richtung der Erweiterung der Düsenreihen genommen ist. Ähnlich zur ersten Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, beinhalten die Haltestruktur bzw. Trägerstruktur 900 des Druckkopfes Tintenflusspassagen 910, 920, die die Breite bzw. Weite des Druckkopfs erweitern bzw. ausdehnen. Die Tinte betritt den Druckkopf und die Tintenzufuhrpassage 920, wie es in 6 bei 915 gezeigt ist. Während sie entlang der Passage fließt, wird sie in die jeweiligen Tintenkammern 925 über eine Apertur 930 entnommen bzw. abgezapft, die in Struktur 900 ausgebildet ist. Nachdem sie durch die Tintenkammern geflossen ist, tritt die Tinte über Aperturen 940 und 950 aus, um sich mit dem Tintenfluss entlang der Tintenauslasspassage 910 zu verbinden, wie es bei 935 angezeigt ist.
Ein flaches Aluminiumoxidsubstrat 960 ist an der Struktur 900 über eine Aluminiumoxid-zwischengeschobene Schicht 970 befestigt. Die zwischengeschobene Schicht 970 wird vorzugsweise an die Struktur 900 gebondet, und zwar unter Verwendung eines thermisch leitfähigen Klebstoffs, und zwar ungefähr 100 Mikrometer in der Dicke, wobei das Substrat 960 wiederum an die zwischengeschobene Schicht 970 unter Verwendung eines thermisch leitfähigen Klebstoffs gebondet ist.
Chips 980 der Treiberschaltung werden auf einer flexiblen Leiterplatte 985 mit niedriger Dichte befestigt. Um die Herstellung des Druckkopfes einzurichten und um Kosten zu reduzieren, sind die Abschnitte der Leiterplatte, die die Chips 980 tragen, direkt auf der Oberfläche des Aluminiumoxidsubstrats 960 befestigt. Um ein Überhitzen der Treiberschaltung zu vermeiden, sind andere Wärme erzeugende Komponenten der Treiberschaltung, wie z.B. Widerstände 990, in substanzieller thermischer Leitung befestigt, und zwar mit dem Teil der Struktur 900, das als ein Kanal bzw. eine Leitung wirkt, um einen wesentlichen Umfang bzw. eine wesentliche Menge der Wärme, die durch diese Komponenten 990 während des Betriebs erzeugt wird, zu der Tinte über die Kanalstruktur bzw. Leitungsstruktur zu transferieren.
Zusätzlich zu dem Aluminiumoxidsubstrat und der zwischengeschobenen Schicht ist eine Aluminiumoxidplatte 995 an der Unterseite der Struktur 900 befestigt, um die Expansion der Aluminiumoxidstruktur 900 an dieser Position zu limitieren bzw. zu begrenzen, wobei dabei im Wesentlichen verhindert wird, dass sich die Struktur auf Grund der thermalen bzw. thermischen Expansion biegt.
7 veranschaulicht schematisch einen weiteren Aspekt der Erfindung, welcher, wie veranschaulicht auf Druckköpfe, angewendet wird bzw. angelegt wird, bei welchen die lineare Anordnung bzw. das lineare Array der Tröpfchenfluidkammern an einem Nicht-Null-Winkel zu der horizontalen Richtung angeordnet ist (das heißt mit einem nicht senkrechten Winkel zur Richtung der Schwerkraft, die durch einen Pfeil X in der Figur angezeigt ist). Aus Gründen der Klarheit ist nur eine einzige lineare Anordnung bzw. ein einziges lineares Array von Kammern durch Pfeile 1000 dargestellt. Die Analyse, die jedoch folgt, basiert auf einer Anordnung eines einzelnen Einlassverteilers bzw. einer Einlasssammelleitung 1010 und eines Doppelauslassverteilers bzw. einer Doppelauslasssammelleitung 1020 von der Art, die in den 2 bis 5 gezeigt sind. Die Verteiler bzw. Sammelleitungen 1010, 1020 weiden jeweils mit Tinte versorgt, und von den Verteilern bzw. Sammelleitungen wird jeweils Tinte abgeleitet, und zwar an Verbindungen 1030 und 1040.
In der Ausführungsform, die gezeigt ist, werden Einfügungen mit einer verjüngten bzw. spitz zulaufenden Form in den Einlass- und Auslassverteilern bzw. Einlass- und Auslasssammelleitungen platziert, wie bei 1050 und 1060 angezeigt ist, und zwar derart, dass Tinte, die den Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung an der Spitze der Anordnung bzw. des Arrays betritt, findet, dass die verjüngte bzw. spitz zulaufende Einfügung nur einen Teil des Querschnitts des Verteilers bzw. der Sammelleitung blockiert. Während die Tinte den Verteiler bzw. die Sammelleitung nach unten passiert bzw. die Tinte den Verteiler bzw. die Sammelleitung nach unten durchläuft, fließt etwas davon über die Kanäle 1000 zu dem Auslassverteiler bzw. der Auslasssammelleitung 1020 nach außen, und zwar derart, dass zu der Zeit, wenn der Boden der Anordnung bzw. des Arrays erreicht wird, es keine Tinte gibt, die in den inneren Verteiler bzw. in die innere Sammelleitung fließt, und die verjüngte bzw. spitz zulaufende Einfügung keinen Querschnitt zum Fließen hinterlässt bzw. übrig lässt. Die Tinte, die den Auslassverteiler bzw. die Auslasssammelleitung erreicht, fließt ebenfalls nach unten, und zwar über die Querschnitte, welche zu dem Boden auf Grund weiterer verjüngter bzw. spitz zulaufender Einfügungen ansteigen. Durch den Boden der Anordnung bzw. des Arrays fließt die gesamte Tinte (außer jener, welche zum Drucken ausgestoßen wurde) in einem großen Raum, der durch die Einfügungen gewährt ist.
In jedem Verteiler bzw. in jeder Sammelleitung ist der viskose Druckabfall pro Länge der Anordnung bzw. des Arrays nach unten ausbalanciert gegenüber dem gravitationalen Druckanstieg, indem angeordnet bzw. festgelegt wird, dass der Querschnitt, der für den Fluss an jedem Punkt zur Verfügung steht, für den Fluss dort geeignet ist. Nimmt man die Länge der Anordnung bzw. des Arrays der Kammern L und die Düsenauflösung pro Düsenzeile als r, dann ist die Gesamtanzahl der Düsen in einem zweizeiligen Druckkopf von der Art, die in den 2 bis 5 gezeigt ist, 2rL und die Gesamttintenausstoßungsrate für den Druckkopf ist 2rLVf, wo V und f jeweils das Volumen und die Maximalfrequenz der Tröpfchenausstoßung sind. Die Gesamtfluss rate durch den Druckkopf auf der anderen Seite, muss ein Faktor n – typisch 10 – mal größer sein als die Ausstoßungsrate auf Grund von Reinigungsbetrachtungen, wie oben erwähnt.
Die verjüngten bzw. spitz zulaufenden Einfügungen entsprechend der Ausführungsform von 7 bewirkt bzw. verursacht, dass die Flussrate in dem Einlassverteiler bzw. der Einlasssammelleitung entsprechend der Formel 2rLVfnx sinkt (wo x die Distanz von dem Boden der Anordnung bzw. des Arrays ist) und jener in jedem Auslassverteiler bzw. in jeder Auslasssammelleitung entsprechend der Formel rVfn(L – x) ansteigt. In Kombination mit Verteilern bzw. Sammelleitungen von allgemeinem rechtwinkligem Querschnitt werden sie ferner typisch einen Querschnitt geben, der für einen Tintenfluss an jedem Punkt entlang der Anordnung bzw. des Arrays verfügbar ist, das rechtwinklig ist, und zwar mit einer großen Dimension d (senkrecht zu der Ebene der 7) und eine kleinere Dimension (W – T(x)) für den Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung und (w – t(x)) für den Auslassverteiler bzw. die Auslasssammelleitung. Dementsprechend variiert die Geschwindigkeit V des Flusses in jedem Verteiler bzw. in jeder Sammelleitung entlang der Anordnung bzw. des Arrays wie 2rVfnx/(W – T(x)) für den Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung und wie rVfn(L – x)/(w – t(x)) für jeden der Auslassverteiler bzw. jede der Auslasssammelleitungen.
Der Druckabfall, der mit dem Fluss entlang eines verjüngten bzw. zugespitzten nichtzirkularen Kanals zugehörig ist, wird bestimmt durch die Flussgeschwindigkeit v und eine Tintendichte ρ in Übereinstimmung mit der allgemeinen Gleichung Kρv²/2. K ist der Widerstandskoeffizient f(dx)/D für eine kurze Länge der Pfeife bzw. Röhre dx mit einem laminaren Reibungsfaktor f=64/(Reynolds Nummer) und ein hydraulischer Durchmesser D, welcher in dem Fall eines rechtwinkligen Querschnitts ungefähr gleich zweimal der kleineren Dimension ist, das heißt 2(W – T(x)) für den Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung und 2(w – t(x)) für den Auslassverteiler bzw. die Auslasssammelleitung.
In Übereinstimmung mit diesem Aspekt der Erfindung balanciert der viskose Druckabfall über einem kurzen Element der Länge dx präzise das Ansteigen im statischen Kopf auf Grund der Schwerkraft über jener Länge und ist gleich zu ρg(dx), wobei g die Beschleunigung auf Grund der Schwerkraft ist. Legt man diese Balance bzw. diesen Ausgleich an die Ausdrücke für Viskositätsverluste bzw. Viskoseverluste an, die oben gegeben sind, ergibt das bzw. führt das zu Ausdrücken für die Variation in einer Verteilerdimension bzw. Sammelleitungsdimension, die notwendig ist, um eine derartige Balance bzw. einen derartigen Ausgleich zu erreichen, nämlich: (W – T)3 = 16nrfVxμ/ρgdfür den Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung und (w – t)3 = 8nrfV(L – x)μ/ρgdfür jeden der Auslassverteiler bzw. Auslasssammelleitungen. Dies wiederum erfordert, dass die Einfügung in den Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung verjüngt bzw. spitz zulaufen muss, und zwar in einer derartigen Art und Weise, dass eine Breite des Durchganges für die Tinte übrig bzw. zurück bleibt, die als x^1/3 variiert, während die Einfügung in den Auslassverteiler bzw. die Auslasssammelleitung verjüngt bzw. spitz zulaufen muss, und zwar auf einem ähnlichen Weg bzw. in einer ähnlichen Art und Weise, und zwar von dem gegenüberliegenden Ende der Anordnung bzw. des Arrays. Exakt diese Variation kann in der Praxis schwierig zu erreichen sein, besonders falls die Einfügung maschinell herzustellen ist, wobei in jenem Fall die eine ungefähre Variation erreicht wird, z.B. durch eine Reihe von Beilagen bzw. Beilagscheiben, kann akzeptabel geprüft werden.
Typische Figuren für einen Druckkopf von der Art, der in den 2 bis 4 gezeigt ist und mit Bezug auf den ersten, zweiten und dritten Aspekt der Erfindung diskutiert sind (W – T) = 1,46 mm an dem Einlass-(Verbindung 1030 zur Tintenzufuhr)-Ende des Einlassverteilers bzw. der Einlasssammelleitung 1010, und ähnlich ist (w – t) = 1,16 mm an dem Auslass-(Verbindung 1040 zum Tintenablauf bzw. Tintendrain)-Ende von jedem Auslassverteiler bzw. jeder Auslasssammelleitung 1020. Diese Figuren nehmen an, dass eine Verteilertiefe d von 40 mm, eine Tintendichte ρ von 900 kg/m³ und eine Tintenviskosität μ von 0,01 Pa.s. Sie betrachten ferner den Fluss durch die Kanäle, der im Wesentlichen konstant ist, wobei irgendwelche Flussdifferenzen bzw. Fließdifferenzen zwischen den zwei Verteilern bzw. Sammelleitungen auf Grund der Tintenausstoßung vernachlässigt wird.
Die obige Erfindung erlaubt mit geeigneter Anpassung der Verteiler bzw. Sammelleitung einheitliche bzw. gleichförmige Ausstoßungscharakteristiken bzw. Ausstoßungseigenschaften, die zu erreichen sind, und zwar über der Anordnung bzw. dem Array eines Druckkopfes, der mit irgendeinem Winkel zur Horizontalen angeordnet ist. Er ist nicht beschränkt auf "seitenbreite" Entwürfe, obwohl das Potenzial für eine große statische Druckvariation über der Anordnung bzw. dem Array, das sich ergeben würde, wo die vorliegende Erfindung oder alternative Maße bzw. Größenordnungen nicht eingesetzt werden, im Besonderen groß ist bei solchen Druckköpfen.
Es sollte bemerkt werden, dass während eine Variation des Flusswiderstandes bzw. Fließwiderstandes in dem Beispiel erreicht worden ist, und zwar mit einer Flussbereichsvariation, dieses nicht der einzige Mechanismus ist, der zur Verfügung steht. Andere der Parameter, die oben erwähnt werden, im Besonderen der Widerstandskoeffizient K, kann variiert werden, z.B. durch Ablenkplatten bzw. Leitbleche oder Trennwände bzw. Umlenkungen in dem Verteiler bzw. in den Sammelleitungen, und zwar durch eine variable Rauigkeitsbeschichtung in dem Verteiler bzw. der Sammelleitung. Überdies kann das Konzept mehr als einmal in einer einzelnen Anordnung bzw. in einem einzelnen Array verwendet werden – wobei die Kanäle separiert sein können, und zwar in zwei Gruppen, wie es z.B. aus der WO 97/04963 bekannt ist, wobei jeder davon sein eigenes Tintenzirkulationssystem aufweist. Die Erfindung ist ferner nicht beschränkt auf Systeme, die eine Tintenzirkulation einsetzen – ein im Wesentlichen konstanter Tintenfluss würde sich ferner aus der Situation ergeben, wo im Wesentlichen alle Tintenkammern Tinte im Wesentlichen die ganze Zeit ausstoßen.
Bezieht man sich nun auf 8, so ist dort in einer schematischen Art und Weise ein Tintenzufuhrsystem 2000 dargestellt, das geeignet ist zur Verwendung mit einem Durchflussdruckkopf 2010 von der Art, die oben diskutiert ist und der eine Anzahl von Aspekten der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Während der Druckkopf 2010 mit der Kanalanordnung bzw. dem Kanalarray gezeigt ist, das horizontal liegt, und die Düsen für eine nach unten gerichtete Ausstoßung ausgerichtet sind, wie bei 2020 angezeigt ist, sollte man bemerken, dass das System gleichwertig auf nicht-horizontale Anordnungen anwendbar ist, wie sie oben diskutiert sind.
Die Tinte betritt den zentralen Einlassverteiler bzw. die zentrale Einlasssammelleitung 2030 des Druckkopfes von dem oberen Reservoir bzw. dem oberen Tank 2040, das bzw. der über einen Luftfilter 2041 zu der Atmosphäre geöffnet ist und selbst mit Tinte aus einem unteren bzw. kleineren Reservoir bzw. Tank 2050 zugeführt wird, und zwar mit Hilfe einer Pumpe 2060. In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Pumpe 2060 durch einen Sensor 2070 in dem oberen Reservoir bzw. Tank gesteuert, und zwar in einer derartigen Art und Weise, dass das Fluid-Niveau 2080 darin eine konstante Höhe Hu über der Ebene P der Düsen beibehält. Ein Beschränker 2090 verhindert eine exzessive bzw. überhöhte Flussrate, so dass das Zirkulieren der Pumpe die Drücke nicht stört, die durch die freie Oberfläche 2080 etabliert bzw. eingeführt sind. Ein Filter 2095 greift irgendwelche Fremdkörper ab, die die Tintenzufuhr betreten haben können, typisch über den Speichertank. Ein Druckkopf von der Art, die oben diskutiert ist, und der Tröpfchen von ungefähr 50 p1 Volumen im Allgemeinen ausstößt, benötigt einen Filter, der Partikel von der Größe von 8 μm und darüber abgreift bzw. fängt, so dass diese die Druckkopfdüsen nicht blockieren, die typisch einen minimalen (Auslass-)Durchmesser bzw. Minimum-(Auslass-)Durchmesser von ungefähr 25 μm aufweisen. Kleinere Tröpfchen, z.B. zur Verwendung in dem so genannten "Multipuls"- bzw. "Mehrfachpuls"-Druck wird entsprechend kleinere Düsen (typisch 20 μm Durchmesser) und größere Filtration benötigen.
In dem unteren bzw. kleineren Reservoir bzw. Behälter 2050 wird das Fluidniveau 3000 bei einer konstanten Höhe HL unterhalb der Düsenebene P beibehalten, und zwar durch einen Sensor 3010, der eine Pumpe 3030 steuert, die an den Tintenspeichertank (nicht gezeigt) angeschlossen ist. Ein Filter 3020 und ein Beschränker 3040 dienen demselben Zweck wie in dem oberen Reservoir bzw. Behälter. Das untere Reservoir bzw. der untere Behälter 2050 ist an die Auslassverteiler bzw. Auslasssammelleitungen 2035 des Druckkopfes angeschlossen.
Wie vorher erklärt ist, erzeugt der positive Druck, der durch das obere Reservoir bzw. den oberen Behälter an den Druckkopf-Einlassverteiler bzw. die Druckkopf-Einlasssammelleitung angelegt ist zusammen mit dem negativen Druck, der durch das untere bzw. kleinere Reservoir bzw. den unteren bzw. kleineren Behälter an den Druckkopf-Auslassverteiler bzw. die Druckkopf-Auslasssammelleitung angelegt ist, einen Fluss durch die Fluidkammern des Arrays, der ausreichend ist, um die Ansammlung von Schmutz zu verhindern, und zwar ohne ungeeignete Drücke an den Düsen. In dem Beispiel, das gezeigt ist, wobei ein Druckkopf mit den Dimensionen, die oben beschrieben sind, verwendet wird, wurden Werte von ungefähr 280 mm für Hu und 320 mm für HL gefunden, um einen Druck an den Düsen von ungefähr –200 Pa zu geben. Ein etwas negativer Druck von dieser Art stellt sicher, dass der Tintenmeniskus nicht bricht, sogar, wenn er milden positiven Druckpulsen unterworfen wird, die typisch während des Betriebes derartiger Köpfe erzeugt werden (z.B. durch die Bewegung der Tintenzufuhrröhren, die Vibration von dem Papierzufuhrmechanismus und der Tintenzufuhrpumpen usw.). Das Mittel zur Steuerung der verschiedenen Zufuhrpumpen, um die freien Oberflächenniveaus in den Reservoirs bzw. Behältern im Wesentlichen konstant beizubehalten, trägt zu einem derartigen Betrieb bzw. einer derartigen Operation bei.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Ventile 3050, 3060 in den Tintenzufuhrleitungen zu und von dem Druckkopf angeordnet. Elektrisch verbunden mit der Druckkopfsteuerung zusammen mit den Pumpen 2060, 3030 und den Sensoren 2070, 3010 verbleiben sie auch während des Druckkopfbetriebes offen, sind aber geschlossen, wenn der Druckkopf abgeschaltet wird, um zu verhindern, dass Tinte von dem oberen Reservoir bzw. dem oberen Behälter zurück in das untere Reservoir bzw. den unteren Behälter abfließt. Infolgedessen kann das Drucken rasch wieder aufgenommen werden, wenn der Druckkopf als Nächstes eingeschaltet wird. Ein Rückschlagventil 3070 kann ferner in der Zufuhrleitung zur Pumpe 2060 installiert werden, wo dies nicht von der positiven Verschiebungsart ist.
9a veranschaulicht eine alternative Tintenzufuhranordnung zu jener von 8. Die Steuerungsschaltung ist vereinfacht, indem es der Pumpe 2060 erlaubt wird, kontinuierlich zu laufen, wobei die Tinte zurück zu dem unteren bzw. kleineren Reservoir bzw. Behälter fließt, wenn das Fluidniveau in dem Reservoir bzw. Behälter das Niveau eines Auslass 4000 überschreitet. Ein luftdichter Tintenspeichertank 4010 wird über dem unteren Reservoir 2050 befestigt und daran angeschlossen, und zwar durch ein Zufuhrrohr bzw. eine Zufuhrleitung 4020. Ein weiteres Rohr bzw. eine weitere Leitung 4030 hat ein Ende, das mit dem Luftraum 4040 über der Tinte in dem Speichertank kommuniziert, und ein anderes Ende, das an der Höhe des gewünschten Tintenniveaus A in dem unteren Reservoir bzw. Behälter angeordnet ist, und zwar derart, dass, wenn das tatsächliche Tintenniveau 3000 in dem unteren Reservoir bzw. Behälter unterhalb eines gewünschten Niveaus A sinkt, das Ende des Rohrs bzw. der Leitung 4030 nicht abgedeckt ist, wobei es der Luft erlaubt wird, in den Luftraum 4040 zu fließen, welcher es wiederum erlaubt, dass mehr Tinte aus dem Tank über die Röhre 4020 und in das untere bzw. kleinere Reservoir bzw. in den unteren bzw. kleineren Behälter 2050 fließt, wodurch das Tintenniveau zu seinem gewünschten Wert wieder aufgefüllt wird. Bezüglich der Anordnung in 8 können normal geschlos sene Ventile und Rückschlagventile eingesetzt sein, um eine schnelle Inbetriebsetzung des Druckes nach Perioden des Nichtverwendens sicherzustellen.
Eine modifizierte und einfachere Version des Systems von 9a wird in der 9b gezeigt. Eine einzelne große Durchmesserröhre 4012 erstreckt sich zwischen dem abgedichteten Container 4010 und dem unteren Reservoir 2050. Diese Röhre ist so angeordnet, dass kein Teil von ihr horizontal ist, und hat sein unteres Ende 4014 (vorzugsweise mit einem Winkel geschnitten) in Kontakt mit dem Fluid in dem unteren Reservoir 2050. Das Tintenniveau in dem unteren Reservoir bzw. Behälter ist durch sein Ende eingestellt. Anfänglich fließt Tinte von dem abgedichteten Container 4010 aus, bis ein Vakuum in dem Raum 4040 etabliert ist. Die Depletion bzw. Entleerung von Tinte von dem unteren Container deckt das Ende 4014 der Röhre auf, wobei es der Luft erlaubt wird, zu dem abgedichteten Container nach oben zu fließen, wobei das Vakuum dort reduziert wird. Die Tinte fließt dann aus dem abgedichteten Container nach unten, bis das Vakuum zu einem vorherigen Niveau ansteigt, das ausreichend ist, um den Tintenkopf zu halten.
In den Anordnungen, die mit Bezug auf die 8 und 9 beschrieben sind, wird der Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung des Druckkopfes mit Tinte durch das obere Reservoir bzw. den oberen Behälter 2040 beliefert. Das anfängliche Auffüllen des Druckkopfes mit Tinte wird jedoch nicht einfach durch Zuführen der Tinte aus dem oberen Reservoir bzw. Behälter durchgeführt bzw. bewerkstelligt. Als Erstes muss die Luft in dem Druckkopf nach unten durchgeflutet werden. Als Zweites kann die Luft in dem Druckkopf gefangen bzw. abgegriffen werden, welche die Etablierung eines "Siphon"-Effekts in dem unteren Reservoir bzw. Behandlung verhindern kann.
Es ist für die Erzeugung der positiven und negativen Fluiddrücke wichtig, dass die gesamte Luft aus dem Tintensystem vertrieben wird, und wenn das System von einen leeren Zustand aus gefüllt wird, muss ein großes Luftvolumen aus dem Druckkopf, seinen Verteilern bzw. Sammelleitungen und Verbindungsröhren ausgegeben bzw. entfaltet werden. Zwei Verfahren wurden für dies entwickelt: beide sind in 10 veranschaulicht. Diese können zusammen oder als Alternativen verwendet werden.
10 veranschaulicht ein Beispiel einer geeigneten Anordnung zum Befüllen bzw. Auffüllen des Druckkopfes unter Verwendung des unteren Reservoirs bzw. Behälters. In diesem Beispiel ist der Druckkopf 2010 mit einem einzelnen Einlassverteiler bzw. einer einzelnen Einlasssammelleitung 2030 und einem einzelnen Auslassverteiler bzw. einer einzelnen Auslasssammelleitung 2035 veranschaulicht, wie es in dem Beispiel mit Bezug auf 6 beschrieben ist. Diese Verteiler bzw. Sammelleitungen werden durch einen Bypass 5010, der ein Bypassventil 5012 beinhaltet, angeschlossen, wobei der Zweck davon unten beschrieben ist.
Unter normalem Druckbetrieb betritt die Tinte den Einlassverteiler 2030 des Druckkopfes vom unteren Reservoir 2040, der über Luftfilter 2041 zu der Atmosphäre geöffnet ist. Ein Ventil 5012 ist während des normalen Druckbetriebes bzw. der normalen Druckoperation geschlossen, so dass die Tinte von dem Einlassverteiler bzw. der Einlasssammelleitung in die Tröpfchenausstoßungskanäle in dem Druckkopf fließt, und dann in den Auslassverteiler bzw. die Auslasssammelleitung fließt, von welcher sie zu dem unteren Reservoir befördert wird. Das obere Reservoir bzw. der obere Behälter wird mit Tinte von dem unteren Reservoir bzw. unteren Behälter 2050 mit Hilfe einer Pumpe 2060 beliefert. Wie es in dem System mit Bezug auf 9 beschrieben ist, ist es der Pumpe 2060 erlaubt, kontinuierlich zu laufen, und zwar mit Tinte, die zu dem unteren Reservoir bzw. Behälter zurückfließt, wenn das Fluidniveau des oberen Reservoirs bzw. Behälters das Niveau des Auslasses 4000 übersteigt. Ein Filter 2095 greift irgendwelche Fremdkörper ab, welche die Tintenzufuhr betreten haben können, z.B. von einem Tintenspeichertank (nicht gezeigt) der Tinte zu dem unteren Reservoir bzw. Behälter mit Hilfe einer Pumpe 3030, mit Filter 3020 zuführt, die denselben Zweck wie die Filter 2041 dienen.
Tinte passiert vom Filter 2095 zum Ablenkventil bzw. Umlenkventil 5000. Das Ablenkventil bzw. Umlenkventil 5000 kann eine der zwei Positionen akzeptieren bzw. annehmen. Unter einer normalen Druckoperation nimmt das Ablenkventil bzw. Umlenkventil 5000 eine erste Position 5002 ein, wie es in der 10a gezeigt ist, so dass Tinte zu dem oberen Reservoir bzw. Behälter 2040 zugeführt wird, wie es vorher beschrieben ist.
Während des anfänglichen Auffüllens bzw. Befüllens des Druckkopfes wird das Ventil 3050 (das an dem niedrigsten Punkt des Systems ist) geschlossen und das Ablenkventil bzw. Umlenkventil 5000 nimmt eine zweite Position ein, wie es in der 10b gezeigt ist. Dies erlaubt es dem Druckkopf, vom Boden aufwärts mit Tinte befüllt bzw. aufgefüllt zu werden, die von dem unteren Reservoir gepumpt wird. Während des Auffüllens bzw. Befüllens kann das Bypassventil 5012 geöffnet sein. Wenn es geöffnet ist, verbindet dieses Ventil den Einlass- und Auslassverteiler bzw. die Einlass- und Auslasssammelleitungen des Druckkopfes an dem gegenüberliegenden Ende mit den Verbindungsröhren und erlaubt somit Fluid und Luft von einem zum anderen zu passieren, und zwar ohne die Druckkopfkanäle nach unten passieren zu müssen. Dies ist ein viel geringerer Widerstandsweg, der höhere Fluidgeschwindigkeiten erlaubt und deshalb die Passage von Luft erlaubt bzw. ermöglicht, wenn es nicht durch die Kanäle passieren würde.
Wie es vorher mit Bezug auf 8 beschrieben ist, sind die Ventile 3050, 3060 in den Tintenzufuhrleitungen zu und von dem Druckkopf angeordnet. Diese Ventile bleiben bzw. verbleiben während des Druckbetriebes bzw. der Druckoperation offen, und zwar mit dem Ventil 3050, das während der Befüllungsoperation bzw. Auffülloperation geschlossen ist, um zu verhindern, dass Tinte von dem Druckkopf in das untere Reservoir bzw. in den unteren Behälter bzw. abfließt. Die Ventile 3050 und 3060 sollten eine klare Bohrung aufweisen, die zumindest gleich mit der Bohrung der verbundenen Röhren ist, um zu verhindern, dass Luftblasen an dem Eingang zu dem Ventil stehen bleiben. Ein Rückschlagventil kann ferner in der Zufuhrleitung von dem Ablenkventil bzw. Umlenkventil 5000 zu dem Druckkopf installiert sein, und kann ferner in der Zufuhrleitung zu der Pumpe 2060 installiert sein, wo dies nicht von der positiven Verschiebungsart ist.
Das Bypassventil 5012 kann alternativ verwendet werden, um den Druckkopf von dem oberen Reservoir bzw. Behälter 2040 effektiv aufzufüllen bzw. zu befüllen. Die Sequenz der Operationen bzw. der Betriebe zum Auffüllen bzw. Befüllen des Druckkopfes ist auf diesem Wege wie folgt:
Mit der Pumpe 2060, die läuft, und dem oberen Reservoir, das voll ist, ist das untere Ventil 3050 geschlossen, das Bypassventil 5012 und das obere Ventil 3060 sind geöffnet. Fluid wird in den Druckkopf fließen, wobei die Luft in die unteren Verbindungsröhre komprimiert wird. Wenn dies stattgefunden hat, wird das untere Ventil 3050 geöffnet und die Luft wird nach unten durch die hohe Tintenflussrate bzw. Tintenfließrate abgeführt (vertrieben). Wenn die gesamte Luft entfernt wurde, wird das Bypassventil geschlossen und der Druckkopf ist fertig zum Betrieb bzw. betriebsbereit.
Ein Vorteil der Verwendung des Bypassventils bei entweder dem von unten nach oben Füllen oder der Abführmethode ist, dass der Druckkopf keine Tinte von den Düsen während des Befüllungsprozesses bzw. Auffüllprozesses tropft, da es einen minimalen netto-positiven Druck an den Düsen gibt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass kleine Luftmengen leicht aus dem System abgeführt werden können, indem das Bypassventil 5012 für einen Moment geöffnet wird.
Ein anderer Vorteil ist, dass das System durchflutet werden kann, um Ablagerung bzw. Fremdkörper oder Verschleißpartikel bzw. Abrieb nach Verbindung eines Druckkopfes zu entfernen, indem das Bypassventil 5012 geöffnet wird, und zwar ohne das ablagerungs- bzw. fremdkörperbeladene Fluid oder das verschleißpartikel- bzw. abriebbeladene Fluid, das die Druckkopfkanäle nach unten wandert und sie möglicherweise blockiert.
Eine weitere Verbesserung ist die Verwendung eines Bypassventils 5012 in Verbindung mit den Zufuhrröhren bzw. Zufuhrleitungen zu dem Druckkopf, welche die schmalsten bzw. kleinsten praktischen internen Bohrungen sind, die konsistent mit einem akzeptablen Druckabfall sind, der die Rohre bzw. Leitungen nach unten geht. Die schmale bzw. kleine Bohrung führt zu einer Hochgeschwindigkeit, die effektiver beim Transportieren von Luftblasen nach unten und aus dem System ist, als eine große Bohrung, welche Blasen stagnieren kann.
Es wird aus dem vorangegangenen geschätzt werden, dass das System entweder ein Ablenkventil bzw. Umlenkventil 5000 oder ein Bypassventil 5012 oder beide davon einsetzen kann.
Die Temperatur der Tinte in dem Tintenzufuhrsystem kann aus einer Anzahl von Gründen fluktuieren, z.B. auf Grund einer Fluktuation in der Umgebungstemperatur und mit der Betriebsbedingung des Druckkopfes (Hell- oder Dunkeldruck). Die Fluktuation der Tintentemperatur kann bewirken, dass die Viskosität der Tinte sich ändert. Dies kann den Tintenumfang, welcher in einem Tintentröpfchen von dem Druckkopf abgelegt bzw. niedergeschlagen wird, ändern, wobei dies zu ungewünschten Variationen z.B. der Größe der Tröpfchen führt, die durch den Druckkopf abgelegt bzw. niedergeschlagen werden. Es ist deshalb wünschenswert, die Temperatur der Tinte zu regulieren, die von dem Druckkopf abgelegt bzw. niedergeschlagen wird.
11 veranschaulicht eine Anordnung zur Regulierung der Temperatur eines Tintenzufuhrsystems. Das System, das in 11 gezeigt ist, ist ähnlich zu jenem, das mit Bezug auf 10 gezeigt ist, und zwar mit dem Ablenkventil bzw. Umlenkventil 5000, dem Bypass 5010 und dem Bypassventil 5012; das nur aus Klarheitsgründen weggelassen ist.
Das System schließt einen Heizer 6000 zur Erwärmung der Tinte in dem oberen Reservoir bzw. Behälter 2040 ein. Der Heizer 6000 kann irgendeine geeignete Form annehmen, z.B. kann der Heizer 6000 das obere Reservoir bzw. den oberen Behälter 2040 umgeben. Der Ausgang des Heizers 6000 wird durch eine Steuerung (nicht gezeigt) gesteuert, welche eine Anzeige der Temperatur der Tinte empfängt, die von dem oberen Reservoir bzw. Behälter 2040 ausgegeben wird, und zwar von dem Temperatursensor 6020, der in einer Leitung angeordnet ist, die Tinte befördert, und zwar von dem oberen Reservoir bzw. Behälter zu dem Druckkopf.
Falls z.B. die Umgebungstemperatur von 15°C bis 30°C variiert und der Druckkopf bei einer optimalen Temperatur von 40°C zu betreiben ist, muss der Heizer fähig sein, die Tinte bis zu 25°C zu erwärmen. Wie es jedoch oben beschrieben ist, wird während des Betriebes des Druckkopfes Fluid, das durch den Druckkopf hindurchgeleitet wird bzw. diesen passiert, ebenfalls erwärmt, und zwar durch die Treiberschaltung des Druckkopfes. Dies kann zur Erwärmung der Tinte bis zu 10°C führen, da sie durch den Druckkopf fließt. Dies kann zu einer Situation führen, wo Wärme von dem unteren Reservoir zu dem oberen Reservoir bzw. Behälter geleitet wird bzw. diesen passiert, heißer ist als die optimale Temperatur. Deshalb wird ein steuerbarer abkühlender Wärmeaustauscher bzw. steuerbarer Abkühlungswärmeaustauscher 6010 zwischen der Pumpe 2060 und dem Fühler 2095 installiert, um die Temperatur des Fluids zu reduzieren, das zu dem oberen Reservoir bzw. Behälter befördert wird, wie es erforderlich ist.
Jedes Merkmal, das in dieser Spezifikation beschrieben ist (welcher Ausdruck die Ansprüche einschließt), und/oder das in den Zeichnungen gezeigt ist, kann in dieser Erfindung unabhängig von den anderen offenbarten und/oder veranschaulichten Merkmalen beinhaltet sein.
Zum Beispiel kann irgendeines der Merkmale, das mit Bezug auf die 8 bis 11 gezeigt ist, zusammen in irgendeiner geeigneten Anordnung beinhaltet sein. Zum Beispiel kann die Erwärmungs- und Abkühlungsanordnung, die mit Bezug auf 11 beschrieben ist, in irgendeinem der Systeme, die mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben sind, verwendet werden. Ähnlich kann die Anordnung zum Auffüllen bzw. Befüllen des Druckkopfes unter Verwendung des unteren Reservoirs 2050, das mit Bezug auf 10 beschrieben ist, in irgendeinem der Systeme, die mit Bezug auf die 8 und 9 beschrieben sind, verwendet werden.

Claims

Tröpfchenablagevorrichtung, die aufweist: eine Anordnung bzw. ein Array von Fluidkammern (300), wobei jede Kammer mit einer Offnung zur Tröpfchenausstoßung, einem gemeinsamen Fluid-Einlassverteiler bzw. einer gemeinsamen Fluid-Einlasssammelleitung (220) und einem gemeinsamen Fluid-Auslassverteiler bzw. einer gemeinsamen Fluid-Auslasssammelleitung (210, 230) kommuniziert; und Mittel (2040) zur Erzeugung eines Fluidflusses in den Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung, und zwar durch jede Kammer in der Anordnung bzw. dem Array und in den Auslassverteiler bzw. die Auslasssammelleitung, wobei jede Kammer mit einem Mittel verbunden ist, um Tröpfchenausstoßung von der Öffnung simultan mit dem Fluidfluss durch die Kammer zu bewirken; dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche von zumindest einem der Einlass- und Auslassverteiler bzw. Einlass- und Auslasssammelleitungen derart ist, dass die Rate des Fluidflusses durch jede Kammer ausreichend ist, um zu verhindern, dass irgendein Fremdkörper in dem Fluid in der Kammer, welcher die Tröpfchenausstoßung blockieren würde, falls er die Öffnung betritt, in der Öffnung logiert bzw. deponiert wird, und derart, dass ein negativer statischer Druck an bzw. bei der Öffnung von jeder bzw. irgendeiner Kammer in der Anordnung bzw. in dem Array aufgrund des Flusses zwischen irgendwelchen zwei Kammern variiert, und zwar um einen Umfang bzw. eine Menge, der bzw. die geringer ist als jener bzw. jene, die Differenzen bei Tröpfchenausstoßungseigenschaften bzw. Tröpfchenausstoßungsverhalten zwischen den zwei Kammern in der Anordnung bzw. in dem Array verursachen würde.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einlassverteiler bzw. die Einlasssammelleitung einen Widerstand zum Fließen bzw. einen Fließwiderstand aufweist, der geringer ist, als der welcher zu einer Variation beim statischen Druck zwischen den Einlässen zu irgendwelchen zwei Kammern in der Anordnung bzw. dem Array führen würde, und zwar ausreichend, um signifikante Unterschiede bei den Tröpfchenausstoßungseigenschaften bzw. Tröpfchenausstoßungsverhalten zwischen den zwei Kammern in der Anordnung bzw. dem Array zu produzieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Widerstand zum Fließen bzw. der Fließwiderstand des Auslassverteilers bzw. der Auslasssammelleitung derart gewählt wird, dass der Druck an einem Fluid-Einlass zu irgendeiner Kammer in der Anordnung bzw. dem Array zwischen irgendwelchen zwei Kammern variiert, und zwar um einen Umfang bzw. eine Menge, der bzw. die geringer ist, als jener bzw. jene, die zu signifikanten Unterschieden bei den Tröpfchenausstoßungseigenschaften bzw. Tröpfchenausstoßungsverhalten zwischen den zwei Kammern in der Anordnung bzw. dem Array führen würde.
Vorrichtung nach irgendeinem der vorherigen Ansprüche, wobei die Anordnung bzw. das Array der Kammern linear ist.
Vorrichtung nach irgendeinem der vorherigen Ansprüche, wobei bei der Verwendung die Anordnung bzw. das Array zu der horizontalen winkelig bzw. angewinkelt ist.
Vorrichtung nach irgendeinem der vorherigen Ansprüche, die ein Trägerglied bzw. Halterungsglied (200) für die Fluidkammern aufweist, wobei die Einlass- und Auslassverteiler bzw. Einlass- und Auslasssammelleitungen jeweils Tröpfchen-Fluid-Gänge bzw. Durchgänge innerhalb der Trägerstruktur bzw. Halterungsstruktur aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die eine Vielzahl von Tröpfchenausstoßungsmodulen (40) aufweist, die an dem Trägerglied bzw. Halterungsglied befestigt sind, wobei jedes Modul eine Vielzahl der Fluidkammern und eine Vielzahl von Düsen aufweist, die in einer Reihe angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Reihe von Fluidkammern mit einer Treiberschaltung (360) zum Zuführen elektrischer Signale zu dem Tröpfchen bewirkenden Mittel verbunden ist, wobei die Treiberschaltung im Wesentlichen im thermischen Kontakt mit dem Trägerglied bzw. Halterungsglied ist, um einen wesentlichen Teil der Wärme, die in der Treiberschaltung während des Betriebs erzeugt wird, zum Tröpfchen-Fluid in das Trägerglied bzw. Halterungsglied zu transferieren.
Vorrichtung nach irgendeinem vorherigen Anspruch, wobei bei der Verwendung der Fluss durch jede Kammer im Wesentlichen größer ist als der maximale Fluß durch die Offnung über den Weg der Tröpfchenablage.
Vorrichtung nach irgendeinem vorherigen Anspruch, wobei die Einlass- und Auslassverteiler bzw. Einlass- und Auslasssammelleitungen jeweilige Fluidgänge bzw. Fluiddurchgänge aufweisen, die sich entlang der Breite der Anordnung bzw. des Arrays erstrecken und wobei die Kammern jeweils parallele Kanäle aufweisen.
Vorrichtung nach irgendeinem vorherigen Anspruch, wobei die Fluidkammern Kanäle (11) aufweisen, die in einem Körper (860) von piezoelektrischen Material ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Kanäle entlang einer Länge durch ein Abdeckglied (620) geschlossen sind, das mit Anschlüssen (630, 640, 650) zum Kommunizieren mit den Einlass- und Auslassverteilern bzw. den Einlass- und Auslasssammelleitungen ausgebildet ist.
Ein Verfahren zur Tröpfchenablage, die eine Vorrichtung verwendet, die aufweist, eine Anordnung bzw. ein Array von Fluidkammern (300), wobei jede Kammer mit einem Ausgang kommuniziert, um einen Fluidmeniskus in der Öffnung zur Tröpfchausstoßung zu definieren, einen gemeinsamen Fluid-Einlassverteiler bzw. eine gemeinsame Fluid-Einlasssammelleitung (220) und einen gemeinsamen Fluid-Auslassverteiler bzw. eine gemeinsame Fluid-Auslasssammelleitung (210, 230), wobei jede Kammer mit einem Mittel zum Bewirken der Tröpfchenausstoßung von der Offnung zugeordnet bzw. verbunden ist; wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Erzeugung eines Fluidflusses in dem Einlassverteiler bzw. in der Einlasssammelleitung, und zwar durch jede Kammer in der Anordnung bzw. in dem Array und in dem Auslassverteiler bzw. in der Auslasssammeleitung, wobei: der Fluidfluss in jede Kammer ausreichend größer ist als der maximale Fluidfluss der Tröpfchen, die durch die Öffnung abgelegt werden, so dass irgendein Fremdkörper in dem Fluid in der Kammer, welcher die Tröpfchenausstoßung blockieren würde, falls er die Öffnung betritt, aufgrund des Flusses durch die Kammer wahrscheinlicher die Öffnung passiert bzw. an der Öffnung vorbeifließt, als hineinzufließen; ein negativer statischer Druck bei jeder Öffnung beibehalten wird, wenn die Tröpfchenausstoßung nicht bewirkt wird; und der Widerstand zum Fluidfluss in den Einlass- und Auslassverteilern bzw. Einlass- und Auslasssammelleitungen ausreichend klein ist, so dass die Position des Meniskus in jeder Öffnung, wenn die Tröpfchenausstoßung nicht bewirkt wird, sich nicht über die Anordnung bzw. das Array verändert bzw. unterscheidet.
Ein Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Fluss in jede Kammer ausreichend größer ist, als der maximale Fluidfluss der Tröpfchen, die durch die Öffnung der Kammer abgelegt werden, so dass die Fluidflussrate durch jede Kammer im Wesentlichen konstant bleibt.
Ein Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei der Fluss in jede Kammer zehnmal größer ist als der maximale Fluidfluss der Tröpfchen die durch die Öffnung der Kammer abgelegt werden.