DE60103106T2

DE60103106T2 - Tintenstrahlaufzeichnungskopf und -aufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE60103106T2
Application number: DE60103106T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Ohta-ku Ohashi; Yutaka Ohta-ku Koizumi; Hiroyuki Ohta-ku Kigami; Satoshi Ohta-ku Shimazu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: JP4862101B2; JP2011161934A; DE60103106D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlkopf, welcher ein Drucken auf ein Druckmedium, wie beispielsweise ein Papier oder ein Textil bzw. Stoff, durch Ausstoßen von Tinte vornimmt, und ein den Kopf verwendendes Druckgerät.
Verwandter Stand der Technik
Ein Druckgerät, wie beispielsweise ein Drucker, Kopierer oder Faksimile, ist derart zusammengesetzt bzw. ausgebildet, dass es auf der Grundlage von Bildinformationen ein Punktmusterbild auf ein Druckmaterial druckt. Die vorangehenden Geräte können gemäß ihrem Drucksystem in ein Tintenstrahlsystem, ein Drahtpunktsystem, ein thermisches System, ein Laserstrahlsystem und dergleichen klassifiziert werden. Von diesen weist das Tintenstrahlsystem einen Tintenstrahlkopf auf, und der Kopf weist eine Energieumwandlungseinrichtung zur Erzeugung von Ausstoßenergie auf, welche zum Ausstoßen von Tinte zu einem Flüssigkeitspfad Verwendung findet. Der Kopf ist derart ausgebildet, dass er Tinte von einer Tintenzufuhröffnung über eine Flüssigkeitskammer dem voranstehenden Flüssigkeitspfad zuführt, die Tinte als fliegende Tröpfchen durch die von der Energieumwandlungseinrichtung gegebene Ausstoßenergie in Richtung auf ein Druckmaterial strahlt, und ein Drucken vornimmt, indem die Tintentröpfchen das Druckmaterial treffen. Von diesen wurde ein Tintenstrahlkopf, welcher Tinte unter Verwendung von thermischer Energie ausstößt, praktisch verwendet, da er derartige Vorteile aufweist, dass Tintenausstoßöffnungen zum Erzeugen von fliegenden Tröpfchen durch Ausstoßen von Tintentröpfchen zum Drucken mit hohen Dichten angeordnet werden können, und dass eine Reduktion seiner gesamten Größe einfach vorgenommen werden kann. Zusätzlich nahm in den letzten Jahren die Anzahl von in dem Tintenstrahlkopf angeordneten Düsen als Reaktion auf die Nachfrage nach einem Hochgeschwindigkeitsdrucken zu.
Jedoch werden, da sich das Tintenstrahlsystem mit flüssiger Tinte befasst, die Wulstrandvibrationen bei den Ausstoßdüsen durch die Vibration der Tinte stark bzw. in großem Maße gestört, wodurch eine Verschlechterung der Qualität eines Bildes auftreten kann. Insbesondere wird, in dem Fall eines Tintenstrahlkopfs mit einer Anzahl von mit hohen Dichten darin angeordneten Düsen, da die Menge von sich pro Zeiteinheit bewegender Tinte groß ist, die Trägheitskraft der Tinte in einem Behältersystem auch groß, welches dazu dient, die Tinte vorwärts (in Richtung auf den Kopf) zu bewegen, wenn der Ausstoß der Tinte eingestellt ist. Aufgrund dieser Trägheitskraft wird auf die Düse ein positiver Druck ausgeübt, wodurch der Wulstrand herausragt. Kommt bei diesem Punkt das folgende Drucksignal herein, werden kleine Tintentröpfchen verspritzt und es ergibt sich ein sogenanntes „verspritztes" Drucken.
12 ist ein Graph, welcher die Vibrationswellenform des Drucks in einem Tintenfließpfad zu einem Ausstoßimpuls zeigt, wenn von einem Tintenstrahlkopf ein vorbestimmter Ausstoß vorgenommen wird. 13A, 13B, und 13C sind Querschnittsansichten einer Düse, welche die Zustände eines Wulstrandes in dem Bereich A (vor einem Ausstoß), dem Bereich B (während eines Ausstoßes) und dem Bereich C (unmittelbar nach einem Ausstoßstopp) zeigen. Wie in 12 gezeigt, ist die Amplitude a der Vibration des Drucks in einem Fließpfad nach einem Ausstoßstopp groß, und der Druck in dem Fließpfad ist ein positiver Druck, und diese Vibration stört bei dem nächsten Ausstoß eine Wulstrandvibration. Insbesondere in dem Bereich A in 12 ist ein stabiler Wulstrand M gebildet, wie in 13A gezeigt. Wird ein Ausstoß wie in dem Bereich B mit dem Wulstrand M in diesem Zustand vorgenommen (oder wird ein Heizelement 53 impulsangesteuert) wird ein gutes Tröpfchen 50 erzeugt, wie in 13B gezeigt. Dann tendiert der Druck in einem Fließpfad 52, in dem Bereich C unmittelbar nach dem Ausstoß, durch die Trägheit einer sich in Richtung auf eine Ausstoßöffnung 51 bewegende Flüssigkeit in großem Maße zu einem positiven Druck, und der Wulstrand M wird in einem derartigen Zustand gebildet, dass er von der Ausstoßöffnung, wie in 13C gezeigt, auskragt bzw. herausragt, und im schlimmsten Fall tropft Tinte von der Ausstoßöffnung 51. Daher werden, wie zuvor beschrieben, wenn der Ausstoß von Tinte in dem Zustand von 13C fortgesetzt bzw. wiederaufgenommen wird, kleine Tintentröpfchen verspritzt und es kann kein gutes Bild erzeugt bzw. gebildet werden.
Als ein Verfahren zum Überwinden eines derartigen Phänomens, wird es praktiziert, dass ein Fließwiderstand eingestellt wird, indem der Durchmesser eines Filters oder des Fließpfades der Tinte verändert bzw. gewechselt wird, um so die Wulstrandvibration zu steuern. Jedoch wird es, wenn der Fließwiderstand auf einen zu großen Wert gesetzt wird, nicht möglich sein, Ausstoßdüsen letztendlich eine ausreichende Zufuhr (Neufüllung) von Tinte zur Verfügung zu stellen, und zu dem Zeitpunkt des Ausstoßes kann keine ausreichende Ausstoßmenge erlangt werden, wodurch eine unzureichende Konzentration bewirkt wird. Andererseits kann, wenn der Fließwiderstand auf einen zu kleinen Wert gesetzt wird, eine ausreichende Zufuhr von Tinte zur Verfügung gestellt werden, jedoch kann die Amplitude der Wulstrandvibration nicht gesteuert werden, wodurch die Flexibilität einer Konzeption des Tintenstrahlkopfs ziemlich eingeschränkt ist. Als ein weiteres Verfahren gibt es ein Verfahren (japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 6-210872 oder EP 0 921 000 ), bei welchem eine Druckvibration durch zur Verfügung Stellen einer Pufferkammer zum Halten von Blasen in einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer absorbiert wird.
Auch wenn dieses Verfahren als ein Mittel zum Unterdrücken der Druckvibration perfekt ist, bleibt kaum eine Flexibilität bei dem Volumen und der Form des Puffers übrig, da der Puffer in der gemeinsamen Flüssigkeitskammer zur Verfügung gestellt ist. Zudem erhöht das Wachstum der Blasen die Möglichkeit des Auftretens eines Tintenausstoßfehlers, da Blasen in der Nähe der Düsen vorhanden sind.
Die vorliegende Erfindung wurde erfunden, um die voranstehenden Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, welcher einen unstabilen Tintenausstoß unterdrückt, der durch die Vibration von Tinte verursacht wird, welche auftritt, wenn die Tinte ausgestoßen wird, und ein den Tintenstrahlaufzeichnungskopf verwendendes Druckgerät zur Verfügung zu stellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die voranstehende Aufgabe zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf vor, mit einer Druckkopfeinheit, welche einen oder mehr Ausstoßabschnitte zum Ausstoßen von einem oder mehr Flüssigkeitstypen zum Drucken aufweist, einer Behälterhalteeinheit, in welcher ein oder mehr Behälter zum Speichern von einem oder mehr Flüssigkeitstypen geladen sind, die von der Druckkopfeinheit auszustoßen sind, und einem Flüssigkeitszufuhrpfad, welcher in der Behälterhalteeinheit gebildet ist und mit der Druckkopfeinheit und dem Behälter in Verbindung steht, wobei eine Pufferkammer zum Aufbewahren bzw. Halten von Gas mit dem Flüssigkeitszufuhrpfad verbunden ist bzw. an ihn angeschlossen ist.
Der voranstehende Flüssigkeitszufuhrpfad und die voranstehende Pufferkammer sind vorzugsweise durch Zusammenfügen von einem oder mehr Zufuhrpfad-Bildungsbauteilen mit der voranstehenden Behälterhalteeinheit gebildet.
Zudem ist der voranstehende Fließpfad vorzugsweise in der zu der Schwerkraftrichtung senkrechten Richtung gebildet.
Außerdem ist der die voranstehende Pufferkammer an den voranstehenden Flüssigkeitszufuhrpfad anschließende Fließpfad vorzugsweise bei einem Winkel von zumindest 90° zu bzw, von der Richtung angeordnet, in welcher eine Flüssigkeit von dem Behälter in Richtung auf den Ausstoßabschnitt gerichtet ist.
Darüber hinaus ist der Querschnitt des die voranstehende Pufferkammer mit dem voranstehende Flüssigkeitszufuhrpfad verbindenden bzw. anschließende Fließpfads vorzugsweise kleiner als der der Pufferkammer.
Zusätzlich ist die Innenwand der voranstehenden Pufferkammer vorzugsweise wasserabweisend angefertigt.
Bei dem voranstehenden Druckkopf weist der voranstehende Ausstoßabschnitt vorzugsweise einen Fließpfad, welcher mit einem Ausstoßanschluss bzw. einer Ausstoßöffnung zum Ausstoßen einer Flüssigkeit in Verbindung steht, ein zusammen mit bzw. entlang dem Fließpfad bereitgestelltes thermische Energie erzeugendes Element zum Erzeugen von thermischer Energie zum Ausstoßen einer Flüssigkeit, und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer zum Zuführen einer Flüssigkeit zu dem voranstehenden Fließpfad auf.
Ferner schlägt die vorliegende Erfindung auch ein Druckgerät vor, welches den voranstehenden Tintenstrahlaufzeichnungskopf verwendet, welcher Tröpfchen von Ausstoßabschnitten in Richtung auf ein Druckmedium ausstößt, um ein Drucken vorzunehmen.
Gemäß den voranstehenden Beschaffenheiten kann bei dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei welchem der Flüssigkeitszufuhrpfad, welcher mit dem Behälter und den Ausstoßabschnitten zum Ausstoß der Flüssigkeit in dem Behälter in Verbindung steht, gebildet ist, indem die Druckkopfeinheit mit den Ausstoßabschnitten mit der Behälterhalteeinheit und dem den Kopf verwendenden Druckgerät zusammengefügt ist, indem die Pufferkammer zum Aufbewahren von Gas an den voranstehenden Flüssigkeitszufuhrpfad angschlossen ist, die Vibration des Drucks in dem Fließpfad aufgrund der Vibration der Tinte zu dem Zeitpunkt des Ausstoßens der Tinte unterdrückt werden, ein stabiler Ausstoßzustand bewahrt bzw. aufrechterhalten werden, und immer ein Bild hoher Qualität erlangt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein schematisches Schaubild, welches ein erstes Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein schematisches Schaubild, welches das Ausführungsbeispiel des in 1 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zeigt, wenn er von seiner Seite betrachtet wird, bei der er Ausstoßöffnungen bzw. Ausstoßanschlüsse aufweist.
3 ist ein schematisches Querschnittsschaubild, welches das Ausführungsbeispiel des in 1 und 2 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zeigt.
4 ist eine vergrößerte Ansicht der in 1 und 2 gezeigten Pufferkammer.
5 ist ein Graph, welcher die Beziehung bzw. das Verhältnis zwischen dem Puffervolumen und dem Druck in einem Fließpfad bei bzw. in dem eine Pufferkammer aufweisenden Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Graph, welcher die Vibrationswellenform des Drucks in einem Fließpfad des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist eine vergrößerte Ansicht des Randes bzw. der Umgebung bzw. der Peripherie der Pufferkammer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung der Pufferkammer gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung der Pufferkammer gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht eines fünften Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein schematisches Schaubild des Fließpfad bildenden Bauteils, welches mit einer Pufferkammer bei dem in 10 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungskopf ausgestattet ist.
12 ist ein Graph, welcher die Vibrationswellenform des Drucks in einem Tintenfließpfad zu einem Ausstoßimpuls zeigt, wenn ein gegebener Ausstoß durch einen herkömmlichen Tintenstrahlkopf vorgenommen wird.
13A, 13B, und 13C sind Querschnittsansichten einer Düse, welche die Zustände eines Wulstrandes in dem Bereich A (vor einem Ausstoß), dem Bereich B (während eines Ausstoßes) und dem Bereich C (unmittelbar nach einem Ausstoßstopp) zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend wird eine Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung gegeben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
1 und 2 sind auseinandergezogene perspektivische Ansichten, welche schematisch eine Druckkopfkartusche zeigen, welche ein erstes Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs der vorliegenden Erfindung sind. Insbesondere ist 1 eine Ansicht der Kartusche an ihrer Seite, von welcher Behälter bzw. Tanks in die Kartusche geladen werden, und 2 ist eine Ansicht der Ausstoßöffnungen der Kartusche.
Die Kopfkartusche 1 des in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels umfasst eine Druckkopfeinheit 5, welche zwei Tintenausstoßöffnungen 19, wobei eine davon für drei Farben ist, das heißt Zyan (C), Magenta (M) und Gelb (Y), und die andere davon für Schwarz (Bk) ist, separate Tintenbehälter 7a, 7b, 7c und 7d für vier Farben (C, M, Y, und Bk), eine Behälterhalteeinheit 4, in welche die Behälter 7a bis 7d geladen werden bzw. sind, und ein Fließpfad bildendes Bauteil 1 zum Bilden von Tintenzufuhrpfaden umfasst, welche die geladenen Tintenbehälter 7a bis 7d an ihre entsprechenden Tintenausstoßabschnitten 19 anschließen.
An den Oberflächen des Fließpfad bildenden Bauteils 1 und der Behälterhalteeinheit 4, an welchen sie miteinander zusammengefügt sind, sind jeweils Rillen 2A und 2B für Tintenzufuhrpfade und Rillen 3A und 3B für eine Pufferkammer eingraviert. Sind das Fließpfad bildende Bauteil 1 und die Behälterhalteeinheit 4 zusammengefügt, bilden die Rillen 2A und 2B für Tintenzufuhrpfade zusammen röhrenförmige Tintenzufuhrpfade, und die Rillen 3A und 3B für eine Pufferkammer bilden zusammen eine Pufferkammer. Die Pufferkammer ist eine Kammer (Raum), welche von dem Tintenzufuhrpfad abgezweigt ist und zum Aufbewahren von Gas zum Absorbieren von Tintenvibration zur Verfügung gestellt bzw. ausgestattet ist. Bei den Rillen 2B für die Tintenzufuhrpfade, welche an der Oberfläche der Behälterhalteeinheit 4 zur Verfügung gestellt sind, an welcher die Behälterhalteeinheit 4 mit dem Fließpfad bildenden Bauteil 1 zusammengefügt ist, sind ein Flüssigkeitsauslass (C) 4a, ein Flüssigkeitsauslass (M) 4b, ein Flüssigkeitsauslass (Y) 4c, und ein Flüssigkeitsauslass (Bk) 4d zum Ausstoßen der Tinte, die in dem in die Behälterhalteeinheit 4 geladenen Behälter jeder Farbe (C, M, Y, Bk) gespeichert ist, aus dem Behälter gebildet.
Sind das Fließpfad bildende Bauteil 1 und die Behälterhalteeinheit 4 miteinander zusammenzufügen, müssen sie derart zusammengefügt werden, dass keine Leckagen um die Umfänge der Tintenzufuhrpfade und der Pufferkammer auftreten würden. Bei der vorliegenden Erfindung sind sie mittels Ultraschall durch Bereitstellen von Schweißrippen (vgl. 4) entlang der Rillen 2A für die Tintenzufuhrpfade und der Rille 3A für die Pufferkammer des Fließpfad bildenden Bauteils 1 zusammengeschweißt. Dadurch kann die Durchlässigkeit von Gas zu den Tintenzufuhrpfaden und der Pufferkammer niedriger gehalten werden, als wenn die Umfänge der Tintenzufuhrpfade und der Pufferkammer durch eine Silikonabdichtung oder dergleichen abgedichtet werden bzw. sind, und es kann das Auftreten eines Tintenausstoßfehlers aufgrund der in die Tintenzufuhrpfade eingetretenen Blasen durch das Wachstum von Gas verhindert werden. Tatsächlich wurde bei dem Test des vorliegenden Ausführungsbeispiels, bei welchem das Fließpfad bildende Bauteil 1 und die Behälterhalteeinheit 4 miteinander zusammengefügt sind und sie für 72 Stunden in einer 35% trockenen Umgebung stehen gelassen wurden, kein Wachstum von die Tintenzufuhrpfade blockierenden Gases beobachtet.
Zudem weisen das Fließpfad bildende Bauteil 1 und die Druckkopfeinheit 5 jeweils Flüssigkeitszufuhröffnungen auf. Die Flüssigkeitszufuhröffnungen der Druckkopfeinheit 5 sind eine Flüssigkeitszufuhröffnung (C) 6a, eine Flüssigkeitszufuhröffnung (M) 6b, und eine Flüssigkeitszufuhröffnung (Y) 6c, welche an die (nicht abgebildeten) entsprechenden separaten gemeinsamen Flüssigkeitskammern in dem Tintenausstoßabschnitt angeschlossen sind, welcher die drei Farben (C/M/Y) ausstößt, und eine Flüssigkeitszufuhröffnung (Bk) 6d, welche an die gemeinsame Flüssigkeitskammer in dem Tintenausstoßabschnitt angeschlossen ist, welcher Schwarz (Bk) ausstößt. Unterdessen stellen die Flüssigkeitszufuhröffnungen des Fließpfad bildenden Bauteils 1 eine Flüssigkeitszufuhröffnung (C) 1a, eine Flüssigkeitszufuhröffnung (M) 1b, eine Flüssigkeitszufuhröffnung (Y) 1c, und eine Flüssigkeitszufuhröffnung (Bk) 1d dar, welche den Flüssigkeitszufuhröffnungen 6a bis 6d der Druckkopfeinheit 5 entsprechen.
Mit der Behälterhalteeinheit 4, dem Fließpfad bildenden Bauteil 1 und der Druckkopfeinheit 5, die miteinander zusammengefügt sind, kann die zyanfarbige Tinte in dem Zyantintenbehälter 7a der gemeinsamen Zyanflüssigkeitskammer in dem Tintenausstoßabschnitt für die drei Farben zugeführt werden, indem sie durch den Flüssigkeitsauslass (C) 4a der Behälterhalteeinheit 4, dem Flüssigkeitsauslass (C) 1a des Fließpfad bildenden Bauteils 1, den Zyantintenzufuhrpfad und die Flüssigkeitszufuhröffnung (C) 6a der Druckkopfeinheit 5 hindurchläuft. Wie für andere Behälter 7b bis 7d, ist in ähnlicher Weise ein unabhängiger Pfad zum Zuführen der Tinte in einem gegebenen Behälter zu der gemeinsamen Flüssigkeitskammer des Tintenausstoßabschnitts, welcher die Tinte in dem Behälter ausstößt, für jede der verbleibenden Farben gebildet.
Auch wenn 1 und 2 nur eine Pufferkammer zeigen, welche von dem Tintenzufuhrpfad abgezweigt und an ihn angeschlossen ist, welcher mit dem Flüssigkeitsauslass 4d für schwarze Tinte in Verbindung steht, um die Zeichnung zu vereinfachen, ist eine Pufferkammer auch für den Tintenzufuhrpfad für jede der anderen C-, M-, und Y-Tinten zur Verfügung gestellt.
3 ist ein schematisches Querschnittsschaubild eines Beispiels eines Tintenzufuhrpfads, welcher in einem Tintenzufuhrsystem zur Verfügung gestellt ist, welches einen auf die vorliegende Erfindung anwendbaren Behälter, eine Behälterhalteeinheit und ein Kanal bildendes Bauteil und eine Druckkopfeinheit aufweist. Die Tinte von einem Tintenbehälter 7 läuft über einen Filter 11 durch einen Tintenzufuhrpfad 9 und wird einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer 10 zugeführt. 3 ist keine Querschnittsansicht des Zusammenbaus der in 1 und 2 gezeigten Komponenten und zeigt den Tintenzufuhrpfad nur schematisch, welcher gemäß der Beschaffenheit bzw. Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gebildet ist, und sich von dem Behälter zu der gemeinsamen Flüssigkeitskammer erstreckt. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Heizplatte, welche durch Bilden eines Wärmewiderstandselements (Heizung zum Ausstoß) 16 als ein Ausstoßenergie erzeugendes Element an einem Substrat unter Verwendung eines Halbleiterprozesses erlangt wird. Die der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 10 zugeführte Tinte läuft durch einen Tintenfließpfad 21, welcher zusammen mit bzw. entlang der Heizung 16 zur Verfügung gestellt ist, und wird durch die Druckwelle von durch das Filmsieden von dem Wärmewiderstandselement 16 verursachten Blasen aus einer Ausstoßöffnung ausgestoßen.
Zudem wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Druckgerät eingesetzt, das ein Bild auf Druckpapier P durch Ausstoßen von Tintentröpfchen aus einer Druckkopfeinheit 5 druckt, welche sich annähernd in der Schwerkraftrichtung über dem Druckpapier P befindet, wie in 3 gezeigt. Der durch Zusammenfügen des Fließpfad bildenden Bauteils 1 mit einer Behälterhalteeinheit 4 gebildete Tintenzufuhrpfad 9 und ein Kommunikations- bzw. Verbindungskanal, welcher mit dem Tintenzufuhrpfad 9 und einer Pufferkammer in Verbindung steht, sind in der zu der Richtung der Schwerkraft (g) senkrechten Richtung (horizontale Richtung) zur Verfügung gestellt. Dadurch kann die Unterdrückung von Tintenvibration von bzw. durch die Pufferkammer erzielt werden, ohne dass der Einfluss von Schwerkraftkomponenten betrachtet wird. Jedoch ist es, auch wenn unter Bezugnahme auf 3 ein Ausführungsbeispiel des Druckgeräts veranschaulicht wurde, welches Drucken durch Ausstoßen von Tintentröpfchen aus der Druckkopfeinheit 5 annähernd in der Richtung der Schwerkraft vornimmt, bei der vorliegenden Erfindung ausreichend, dass zumindest die Pufferkammer und der Kommunikations- bzw. Verbindungskanal, welcher mit der Pufferkammer und dem Tintenzufuhrpfad 9 in Verbindung steht, in einer horizontalen Richtung zu dem Zeitpunkt des Druckens gebildet sind, und die Richtung, in welcher die Drucktröpfchen ausgestoßen werden, die Richtung der Schwerkraft kreuzen können.
4 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung bzw. Peripherie der Rille 3B für die Pufferkammer, welche mit der Rille 2B für den Tintenzufuhrpfad in Verbindung steht, in welchem der in 2 gezeigte Flüssigkeitsauslass (Bk) 4d als ein Beispiel gebildet ist, um die voranstehende, in 4 gezeigte, Pufferkammer ausführlicher zu beschreiben. In 4 zeigt der Pfeil F die Richtung des Flusses von Tinte zu der Zeit des Ausstoßens der Tinte an. Bezugnehmend auf 4 steht die Rille 3B für die Pufferkammer an der Oberfläche der Behälterhalteeinheit 4, an welcher die Behälterhalteeinheit 4 mit dem Fließpfad bildenden Bauteil 1 zusammengefügt ist, mit der Rille 2B für den Tintenzufuhrpfad durch den Verbindungskanal 22 in Verbindung. In ähnlicher Weise, wie in 1 gezeigt, steht die Rille 3A für die Pufferkammer an der Oberfläche des Fließpfad bildenden Bauteils 1, an welcher das Fließpfad bildende Bauteil 1 mit der Behälterhalteeinheit 4 zusammengefügt ist, mit der Rille 2A für den Tintenzufuhrpfad durch den Verbindungskanal 22 in Verbindung. Zudem stehen an den Oberflächen der Behälterhalteeinheit 4 und dem Fließpfad bildenden Bauteil 1, an welchen sie miteinander zusammengefügt sind, Oberflächenabschnitte (Schweißoberflächenabschnitte) mit Schweißrippen 31 um die Rillen für die Tintenzufuhrpfade, die Rillen für die Pufferkammer und den Verbindungskanal herum zur Verfügung.
Als Nächstes wird nachfolgend eine Beschreibung speziell zu 4 gegeben. Der Verbindungsfließpfad 22 ist bei einem Winkel von zumindest 90° von der Richtung (der Richtung der Pfeile in 4) gebildet, in welche Tinte fließt, wenn die Tinte von dem Druckgerät selbst gesaugt und wiedergewonnen wird, oder wenn die Tinte zu dem Druckkopf ausgestoßen wird. Zudem umfasst die Rille 3B für die Pufferkammer einen Volumenexpansionsabschnitt 23 und den Verbindungsfließpfad 22 und verjüngt sich herunter in Richtung auf die Rille 2B für den Tintenzufuhrpfad. Der Querschnitt des Verbindungsfließpfads 22 ist vorzugsweise kleiner als der der Pufferkammer. Durch diese Form kann in der durch Anschließen des Fließpfad bildenden Bauteils oder dergleichen fertiggestellten Kopfkartusche verhindert werden, dass Tinte in die Pufferkammer fließt, wenn die Tinte in den Tintenfließpfad fließt und das Gas in der Pufferkammer ersetzt. Wurde der Winkel bei diesem Ausführungsbeispiel auf 120° gesetzt, wurde das Gas in der Pufferkammer nicht durch Tinte ersetzt, wenn die Tinte von dem Druckgerät selbst gesaugt wird, oder wenn die Tinte ausgestoßen wird.
Ferner variiert die Absorptionsfähigkeit von Tintenvibration in großem Maße gemäß dem Volumen von vorhandenem Gas. 5 ist ein Graph, welcher die Beziehung bzw. das Verhältnis zwischen einem Puffervolumen und der Vibrationsamplitude des Drucks in einem Fließpfad darstellt, das auftritt, wenn ein Ausstoß eingestellt wird bzw. aufhört. In diesem Fall wurde Tinte bei einer Ansteuerfrequenz von 18 kHz und einer Fließrate von ungefähr 9 g/min unter Verwendung einer 304 Düse als Ausstoßdüse ausgestoßen. Wie aus dieser Zeichnung verständlich wird, wird die Vibrationsamplitude des Drucks in dem Fließpfad mit zunehmendem Puffervolumen kleiner. Im allgemeinen wird, wenn keine Tinte ausgestoßen wird (oder wenn die Haltekraft des Wulstrandes bei einer Düse und der von dem Tintenbehälter erzeugte negative Druck ausgeglichen sind), durch den von dem Tintenbehälter erzeugten negativen Druck ein statischer negativer Druck auf die Innenseite des Fließpfades ausgeübt. Der Nullpunkt bei dem Druck in dem Fließpfad in 5 ist der Punkt, welcher die Grenze zwischen dem statischen negativen Druck und einem positiven Druck in dem Fließpfad anzeigt. Ist der interne Druck des Fließpfads ein positiver Druck, ragt der Wulstrand aus einer Düse aus, und wenn bei diesem Punkt ein Drucksignal hereinkommt, resultiert eine Verschlechterung der Qualität des Druckens. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel konnte ein gutes Druckresultat erlangt werden, wenn das Volumen der Pufferkammer 6 mm³ oder größer war. Jedoch kann das Volumen der Pufferkammer abhängig von der Anzahl von Ausstoßdüsen in dem Kopf und der Ansteuerfrequenz kleiner als 6 mm³ sein. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein großes Volumen sichergestellt werden, da die Pufferkammer in dem Fließpfad bildenden Bauteil 1 zur Verfügung gestellt ist, und es kann irgendeine bzw. jede Form frei ausgewählt werden, ohne dass die Furche bzw. Einbrandkerbe zu dem Zeitpunkt der Herstellung betroffen ist.
Zudem ist, da sich die Pufferkammer entfernt von der eine Heizquelle darstellenden Heizplatte befindet, das Gas in der Pufferkammer nicht von der Wärme beeinflusst, die von dem Ansteuern des Wärmewiderstandselements verursacht wird. Daher kann ein gewünschtes Leistungsverhalten aufrechterhalten werden, auch wenn die Quantität von Wärme groß ist und die Gasmenge in der Pufferkammer groß ist, wie in dem Fall eines Langkopfes.
6 ist ein schematisches Schaubild, welches die Vibrationswellenform des Drucks in einem Fließpfad zeigt, wenn die Pufferkammer mit einem Volumen von 12 mm³ bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgestattet ist. Es wird verstanden, dass die Vibrationsamplitude des Drucks nach der Beendigung des Druckens auf einen niedrigeren Pegel unterdrückt wird, als wenn der herkömmliche Kopf Verwendung findet (vgl. 12).
Das Gas in der Pufferkammer löst sich insbesondere bei niedrigen Temperaturen in Tinte auf. Bewirkt dies, dass das Gas in der Pufferkammer verschwindet und vollständig durch die Tinte ersetzt wird, wird keine Tintenvibration absorbiert und die Wulstrandvibration wird in großem Maße gestört. Wird die Löslichkeit von Luft in Wasser berechnet, weist die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufzulösende Menge des Gases bei 0°C und 1 atm den Wert 3,4 mm³ auf und das Gas in der Pufferkammer verschwindet nicht. Tatsächlich verschwand das Gas in der Pufferkammer nicht, wenn es für 360 Stunden bei 5°C gespeichert bzw. gelagert ist, und es kann sogar nach der Speicherung bzw. Lagerung weiterhin eine gute Druckqualität erzielt werden. Ferner kann die Rückhaltefähigkeit des Gases in der Pufferkammer durch Unterziehen der Innenwand der Pufferkammer einer wasserabweisenden Behandlung verbessert werden, um der Innenwand eine wasserabweisende Eigenschaft zu verleihen.
Als Nächstes wird ein Beispiel des von dem voranstehenden ersten Ausführungsbeispiel unterschiedlichen Ausführungsbeispiels vorgestellt, und es wird nur eine Beschreibung von den Unterschieden zwischen den beiden Ausführungsbeispielen vorgenommen.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
7 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung bzw. der Peripherie der Pufferkammer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs der vorliegenden Erfindung, und es wird nur eine Beschreibung von den Unterschieden zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel vorgenommen. Insbesondere ist in 7 ein Beispiel der Modifikation der Rille 3B für eine in 4 gezeigte Pufferkammer dargestellt. Das heißt, die durch Zusammenfügen der Behälterhalteeinheit 4 mit dem Fließpfad bildenden Bauteil 1 gebildete Pufferkammer weist zumindest zwei Volumenexpansionsabschnitte 23 und 24 auf, und die Volumenexpansionsabschnitte 23 und 24 und die Rille 2B für den Tintenzufuhrpfad stehen miteinander durch Verbindungsfließpfade 22 und 25 in Verbindung, welche enger sind als die Volumenexpansionsabschnitte 23 und 24. Zudem sind auch die Schweißrippen 31 um den Volumenexpansionsabschnitt 23 und den Verbindungsfließpfad 25 herum zusätzlich zu den in 4 gezeigten Abschnitten gebildet. Die Querschnitte der Verbindungsfließpfade 22 und 25 sind vorzugsweise kleiner als diejenigen der Volumenexpansionsabschnitte 23 und 24, welche die Pufferkammer bilden. Gemäß dieser Beschaffenheit kann durch den Einfluss von Druckverlust in den Verbindungsfließpfaden 22 und 25 verhindert werden, dass Tinte in die Pufferkammer 23 fließt und das Gas in der Pufferkammer aufgrund von unregelmäßiger Dekompression oder Vibration während des Transports einer fertiggestellten Kopfkartusche verschwindet bzw. entweicht.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
8 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung bzw. der Peripherie der Pufferkammer gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und es wird nur eine Beschreibung von den Unterschieden zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem dritten Ausführungsbeispiel vorgenommen. In 8 zeigt der Pfeil F die Richtung an, in welcher Tinte zu der Zeit des Ausstoßes fließt.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, sind durch Bilden von Oberflächenabschnitten (Schweißoberflächenabschnitten) mit den Schweißrippen 31 um die Rillen für Tintenzufuhrpfade herum die Rillen für eine Pufferkammer und die Verbindungsfließpfade an den Oberflächen der Behälterhalteeinheit und des Fließpfad bildenden Bauteils, an welchen sie miteinander zusammengefügt sind, die Tintenzufuhrpfade und die Pufferkammer, welche durch Zusammenfügen der Rillen miteinander durch Schweißen gebildet sind, sicher abgedichtet. Zusätzlich dazu ist, bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, die Schweißrippe 31 bei dem Punkt (der in 8 durch den Kreisabschnitt A angezeigt ist), bei dem die Rille 2B für den Tintenzufuhrpfad und der von der Rille 23 abzweigende Verbindungsfließpfad 22 aneinander angeschlossen sind, näher an der Rille 2B für den Tintenzufuhrpfad und dem Verbindungsfließpfad 22 gebildet als die des ersten Ausführungsbeispiels, und das Schweißen ist innerhalb der Schweißrippe 31 wird reduziert.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ungeachtet davon, in welcher Position sich eine fertiggestellte Kopfkartusche während eines Transports oder einer Lagerung befindet, verhindert werden, dass aufgrund von unregelmäßiger Vibration und Schock Tinte in die Pufferkammer 23 durch den Schweißbereich innerhalb der Schweißrippe 31 fließt und das Gas in der Pufferkammer verschwindet. Ferner kann durch Anwenden der Form wie der Abschnitt A in 8 auf das voranstehende zweite Ausführungsbeispiel, die Rückhaltefähigkeit des Gases in der Pufferkammer weiter verbessert werden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
9 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung bzw. der Peripherie der Pufferkammer gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und es wird nur eine Beschreibung von den Unterschieden zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem vierten Ausführungsbeispiel vorgenommen. In 8 zeigt der Pfeil F die Richtung an, in welcher Tinte zu der Zeit des Ausstoßes fließt.
Die Bildung der Pufferkammer ist nicht auf nur eine Seite des Tintenzufuhrpfads beschränkt, wie in 4, 7 und 8 gezeigt. Wie insbesondere in 9 gezeigt, kann eine weitere Kammer durch zur Verfügung Stellen eines weiteren Volumenexpansionsabschnitts 26 auf der Seite der Rille 2B für den Tintenzufuhrpfad gegenüber von der Seite davon, an welche die Rille 3B für die Pufferkammer angeschlossen ist, und durch Anschließen des Volumenexpansionsabschnitts 26 an die Rille 2B für den Tintenzufuhrpfad durch den Verbindungsfließpfad 27, welcher enger ist als der Volumenexpansionsabschnitt 26, gebildet werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann, ungeachtet davon, in welcher Position sich eine fertiggestellte Kopfkartusche während eines Transports oder einer Lagerung befindet, der Einfluss des Verschwindens von Gas in der Pufferkammer, welches aufgrund von unregelmäßiger Vibration und Schock durch die in die Pufferkammer fließende Tinte verursacht wird, auf einem niedrigen Pegel gehalten werden.
Selbstverständlich kann die Beschaffenheit bzw. Ausgestaltung, bei welcher eine oder mehr Pufferkammern an beiden Seiten des Tintenzufuhrpfads wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gebildet sind, in Kombination mit einem von beiden oder beiden des Ausführungsbeispiels von 7 und des Ausführungsbeispiels von 8 angewendet werden. Dadurch kann die Rückhaltefähigkeit des Gases in der Pufferkammer weiter verbessert werden. Jedoch muss zumindest einer der Verbindungsfließpfade, welcher mit der Pufferkammer in Verbindung steht, die an beiden Seiten des Tintenzufuhrpfads gebildet ist, mit einem Winkel von zumindest 90° zu der Richtung gebildet sein, in welche Tinte fließt, wenn die Tinte von dem Druckkopf ausgestoßen wird, und der Winkel des anderen Verbindungsfließpfades muss nicht der gleiche sein wie der voranstehende Winkel und sollte gemäß der Art auf einen optimalen Winkel gesetzt werden, in welcher der Druckkopf in dem Druckgerät installiert wird.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
10 ist eine schematische Querschnittsansicht eines fünften Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs der vorliegenden Erfindung. In 10 bezeichnet ein Bezugszeichen 28 ein weiteres Fließpfad bildendes Bauteil, welches zwischen dem Fließpfad bildenden Bauteil 1 und der Halteeinheit 4 angeordnet ist, und dieses Fließpfad bildende Bauteil 28 weist Pufferkammern 29 zum Aufbewahren bzw. Halten von Gas auf. 11 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Fließpfad bildenden Bauteils 28. Die Pufferkammern 29 sind derart geformt bzw. gebildet, dass sie sich in Richtung auf den Tintenzufuhrpfad herunter verjüngen und unter der Behälterhalteeinheit 4 kleine lichte Weiten 30 aufweisen. Das heißt, die Querschnitte der lichten Weiten 30, welche die Verbindungsfließpfade sind, die mit den Pufferkammern und dem Tintenzufuhrpfad in Verbindung stehen, sind ausreichend kleiner als diejenigen der Pufferkammern 29. Bei dieser Beschaffenheit wird das Gas in den Pufferkammern 29 nicht durch die Tinte ersetzt, da Tinte den gesamten Umfang der lichten Weiten 30 augenblicklich abdichtet, so dass das Gas in den Kammern zurückgehalten werden kann. In diesem Fall müssen die Behälterhalteeinheit 4 und das Fließpfad bildende Bauteil 28 miteinander zusammengefügt werden, damit um die Pufferkammern herum keine Leckagen vorhanden sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde das Fließpfad bildende Bauteil 28 mit der Behälterhalteeinheit 4 durch Bilden von Schweißrippen um die Pufferkammern 29 herum und durch Schweißen dieser Schweißrippen mittels einem Ultraschallschweißen zusammengefügt. Bei dieser Beschaffenheit können, wenn die Pufferkammern zum Aufbewahren von Gas nicht parallel zu dem Tintenzufuhrpfad 2 aufgrund von Raumfragen bzw. -angelegenheiten oder dergleichen zur Verfügung gestellt werden können, die Pufferkammern durch die Ausrichtung in einer vertikalen Richtung zur Verfügung gestellt werden, und die Größe des Kopfes kann vorteilhaft reduziert werden. Durch Kombination eines derartigen Ausführungsbeispiels mit jedem der voranstehenden ersten bis fünften Ausführungsbeispiele, wie geeignet, wird die Flexibilität beim Bereitstellen der Pufferkammer für den Tintenzufuhrpfad zwischen der Druckkopfeinheit und der Behälterhalteeinheit erhöht.
Wie zuvor beschrieben kann, gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei welchem der Flüssigkeitszufuhrpfad, welcher mit dem Behälter und den Ausstoßabschnitten zum Ausstoßen der Flüssigkeit in dem Behälter in Verbindung steht, gebildet wird, indem die die Ausstoßabschnitte aufweisende Druckkopfeinheit mit der Behälterhalteeinheit und dem den Kopf verwendenden Druckgerät zusammengefügt ist, indem die Pufferkammer zum Aufbewahren von Gas an den voranstehenden Flüssigkeitszufuhrpfad angeschlossen ist, die Vibration des Drucks in dem Fließpfad aufgrund der Vibration der Tinte zu der Zeit des Ausstoßes der Tinte unterdrückt werden, ein stabiler Ausstoßzustand bewahrt bzw. aufrechterhalten werden, und immer ein Bild hoher Qualität erlangt werden.
Ferner wird durch Bilden des voranstehenden Flüssigkeitszufuhrpfads und der voranstehenden Pufferkammer durch Zusammenfügen der voranstehenden Behälterhalteeinheit mit einem oder mehr Zufuhrpfad-Bildungsbauteilen, die Flexibilität bei einer Konzeption der Form des Flüssigkeitszufuhrpfads oder der Pufferkammer oder bei einer Bestimmung der Position des Flüssigkeitszufuhrpfads oder der Pufferkammer erhöht.
Zudem kann durch Anordnen des voranstehenden Flüssigkeitszufuhrpfads in der zu der Schwerkraftrichtung senkrechten Richtung die Unterdrückung von Tintenvibration durch bzw. von die Pufferkammer erzielt werden, ohne dass der Einfluss von Schwerkraftkomponenten in Betracht gezogen wird.
Außerdem kann durch Anordnen des die voranstehende Pufferkammer mit dem voranstehenden Flüssigkeitszufuhrpfad verbindenden bzw. anschließenden Fließpfads bei einem Winkel von zumindest 90° zu der Richtung, in welche eine Flüssigkeit von dem Behälter in Richtung auf den Ausstoßabschnitt gerichtet ist, verhindert werden, dass Tinte in die Pufferkammer fließt, wenn die Tinte in den Tintenzufuhrpfad fließt, und das Gas in der Pufferkammer ersetzt bzw. verdrängt. Zusätzlich kann, wenn der Querschnitt des die voranstehende Pufferkammer mit dem voranstehenden Flüssigkeitszufuhrpfad verbindenden bzw. anschließenden Fließpfads kleiner als der der voranstehenden Pufferkammer ist, das Verschwinden des Gases in der Pufferkammer effektiver verhindert werden.
Zudem kann durch Unterziehen der Innenwand der voranstehenden Pufferkammer einer wasserabweisenden Behandlung die Rückhaltefähigkeit des Gases in der Pufferkammer verbessert werden.
Es ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur Verfügung gestellt, mit einer Druckkopfeinheit, welche einen oder mehr Ausstoßabschnitte zum Ausstoßen von einem oder mehr Flüssigkeitstypen zum Drucken aufweist, einer Behälterhalteeinheit, in welcher ein oder mehr Behälter zum Speichern von einem oder mehr Flüssigkeitstypen geladen sind, die von der Druckkopfeinheit auszustoßen sind, und einem Flüssigkeitszufuhrpfad, welcher in der Behälterhalteeinheit gebildet ist und mit der Druckkopfeinheit und dem Behälter in Verbindung steht, wobei eine Pufferkammer zum Aufbewahren von Gas an den Flüssigkeitszufuhrpfad angeschlossen ist.

Claims

Tintenstrahlaufzeichnungskopf, mit einer Druckkopfeinheit, welche einen oder mehr Ausstoßabschnitte zum Ausstoßen von einem oder mehr Flüssigkeitstypen zum Drucken aufweist, einer Behälterhalteeinheit, in welcher ein oder mehr Behälter zum Speichern von einem oder mehr Flüssigkeitstypen geladen sind, die von der Druckkopfeinheit auszustoßen sind, und einem Flüssigkeitszufuhrpfad, welcher in der Behälterhalteeinheit gebildet ist und mit der Druckkopfeinheit und dem Behälter in Verbindung steht, wobei eine Pufferkammer zum Aufbewahren von Gas mit dem Flüssigkeitszufuhrpfad verbunden ist.
Kopf nach Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitszufuhrpfad und die Pufferkammer durch Zusammenfügen von einem oder mehr Zufuhrpfad-Bildungsbauteilen mit der Behälterhalteeinheit gebildet sind.
Kopf nach Anspruch 1, wobei ein die Pufferkammer mit dem Flüssigkeitszufuhrpfad verbindender Fliesspfad in der zu der Schwerkraftrichtung senkrechten Richtung gebildet ist.
Kopf nach Anspruch 1, wobei zumindest ein die Pufferkammer mit dem Flüssigkeitszufuhrpfad verbindender Fliesspfad bei einem Winkel von zumindest 90° zu der Richtung angeordnet ist, in welcher eine Flüssigkeit von dem Behälter in Richtung auf den Ausstoßabschnitt gerichtet ist.
Kopf nach Anspruch 1, wobei der Querschnitt des die Pufferkammer mit dem Flüssigkeitszufuhrpfad verbindenden Fliesspfads kleiner als der der Pufferkammer ist.
Kopf nach Anspruch 1, wobei die Innenwand der Pufferkammer wasserabweisend angefertigt ist.
Kopf nach Anspruch 1, wobei der Ausstoßabschnitt einen Fliesspfad, welcher mit einem Ausstoßanschluss zum Ausstoßen einer Flüssigkeit in Verbindung steht, ein zusammen mit dem Fliesspfad bereitgestelltes thermische Energie erzeugendes Element zum Erzeugen von thermischer Energie zum Ausstoßen einer Flüssigkeit, und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer zum Zuführen einer Flüssigkeit zu dem Fliesspfad aufweist.
Druckgerät mit dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1 bis 7 zum Ausstoßen von Tröpfchen von Ausstoßabschnitten in Richtung auf ein Druckmedium, um ein Drucken vorzunehmen.