DE602004012502T2

DE602004012502T2 - Tröpfchenausstosskopf und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE602004012502T2
Application number: DE602004012502T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Kodama
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2024-09-23
Also published as: EP1518683B1; US7128404B2; EP1518683A1; DE602004012502D1; US20050093931A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tröpfchen-Ausstoßkopf und eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, insbesondere betrifft sie die Struktur für einen Tröpfchen-Ausstoßkopf, die die Wirkung hat, Bläschen zu entfernen, die sich in einer mit einer Düse (einer Tröpfchen-Ausstoßöffnung) in Verbindung stehenden Druckkammer befinden, außerdem betrifft die Erfindung eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, die von dem Kopf Gebrauch macht.
Beschreibung des Standes der Technik
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtungen schlagen Tintentröpfchen auf einem Aufzeichnungsmedium dadurch nieder, dass Aufzeichnungspapier oder ein anderer Aufzeichnungsträger gegenüber einem mit Tintenausstoßdüsen versehenen Aufzeichnungskopf bewegt wird, während Tinte aus dem Ausstoßkopf nach Maßgabe eines Drucksignals ausgestoßen wird, so dass durch die Tintentröpfchen auf dem Druckmedium ein Bild erzeugt wird.
Tintenstrahlköpfe (Aufzeichnungsköpfe) sind so aufgebaut, dass sie Tinte in eine Druckkammer einbringen, die mit einer Düse in Verbindung steht, dass auf die im Inneren der Druckkammer befindliche Flüssigkeit eine Druckänderung aufgebracht wird, und dass Tröpfchen aus der Düse ausgestoßen werden, so dass, wenn sich Tröpfchen im Inneren der Druckkammer befinden, der erforderliche Ausstoßdruck nicht auf die Tinte überträgt und ein Ausstoßfehler zustande kommt. Um einen solchen Ausstoßfehler zu unterbinden, erfolgt eine Maßnahme (Saugwirkung) in der Weise, dass mit Bläschen vermischte Tinte im Inneren der Druckkammer angesaugt wird und die Tinte zusammen mit den Bläschen beseitigt wird. Allerdings hat diese Vorgehensweise den Nachteil, dass der Tintenverbrauch für den Saugvorgang erhöht wird.
Um diesem Problem zu begegnen, ist der in der japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 6-24000 offenbarte Tintenstrahlkopf derart aufgebaut, dass zwei Tintenzuführöffnungen mit unterschiedlichen Strömungswiderständen an einer Tintenkammer, die mit einer Düse verbunden ist, vorhanden sind. Diese zwei Tintenzuführöffnungen sind jeweils mit einem getrennten Reservetank verbunden, und im Inneren der Tintenkammer befindliche Bläschen können durch eine Pumpe, die das Umschalten der Tintenumwälzmodi (Tintenzirkulationsrichtung) steuert, in einen der Reservetanks gezogen werden.
Außerdem ist in der japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2002-355961 eine Struktur offenbart, bei der ein Umwälzströmungskanal für einen gemeinsamen Strömungskanal vorgesehen ist, der mit mehreren Druckkammern in Verbindung steht, so dass Bläschen in dem gemeinsamen Strömungskanal zusammen mit der Tinte zurückgewonnen werden können.
Außerdem zeigt die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2002-254643 eine Struktur, bei der Tinte, die einer Düse zuzuleiten ist, in einem Thermostrahl-Tintenstrahlkopf, der mit einem Heizwiderstand zum Erzeugen der für den Tintenausstoß erforderlichen Wärmeenergie ausgestattet ist, zirkuliert wird.
Allerdings führen die in den japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichungen Nr. 6-24000 und 2002-254643 offenbarten Ausgestaltungen zu dem Entspannen des Drucks für den Umwälzkanal während des Austreibvorgangs, so dass eine gesteigerte Ausstoßaktuatorleistung erforderlich ist. Der Aufbau nach der japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2002-355961 ermöglicht die Beseitigung von Bläschen aus dem Inneren des gemeinsamen Strömungskanals, allerdings lassen sich die im Inneren der Druckkammer befindlichen Bläschen nicht beseitigen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erläuterten Umstände gemacht, und es ist ihr Ziel, eine Struktur für einen Flüssigkeits-Ausstoßkopf anzugeben, in der Bläschen aus dem Inneren des Kopfs entfernt werden können, insbesondere aus dem Inneren der Druckkammer, ohne dass ein Ansaugvorgang zum Ansaugen von Material aus der Düse notwendig ist; außerdem soll eine einen solchen Kopf verwendende Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung geschaffen werden.
Um das obige Ziel zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung einen Tröpfchen-Ausstoßkopf, welcher umfasst: eine Düse, die Tröpfchen einer Flüssigkeit ausstößt; eine Druckkammer, die mit der Düse in Verbindung steht und mit der aus der Düse auszustoßenden Flüssigkeit gefüllt ist; und eine Druckerzeugungseinrichtung, die eine Druckschwankung in der Flüssigkeit innerhalb der Druckkammer erzeugt und bewirkt, dass die Tröpfchen aus der Düse ausgestoßen werden, wobei: die Druckkammer eine im wesentlichen dreieckige ebene Form aufweist; die Druckkammer ausgestattet ist mit einer ersten Leitung, die die Flüssigkeit von der Druckkammer zu der Düse leitet, einer zweiten Leitung, die die Flüssigkeit veranlasst, in die Druckkammer zu fließen, einer dritten Leitung; welche die in der Druckkammer befindliche Flüssigkeit aus der Druckkammer hinaus ableitet, und einer ersten Schalteinrichtung, die einen Strömungskanal in mindestens einer von der zweiten und der dritten Leitung öffnet und schließt; und die erste, die zweite und die dritte Leitung mit der Druckkammer an Stellen in der Nähe verschiedener Scheitel der im wesentlichen dreieckigen Form verbunden sind.
Erfindungsgemäß erhält die ebene Form der Druckkammer eine im wesentlichen dreieckige Gestalt, und die mit der ersten, der zweiten und der dritten Leitung, die die Einström- und Ausströmkanäle der Druckkammer bilden, kommunizierenden Flüssigkanal-Öffnungen befinden sich an Stellen, die den Scheiteln der Dreieckform entsprechen, so dass die Strömung der Flüssigkeit im Inneren der Druckkammer sich nicht so leicht ansammelt und die Ansammlung von Bläschen in der Druckkammer verhindert werden kann. Außerdem kann die Flüssigkeit, die dazu gebracht wurde, aus der zweiten Leitung in die Druckkammer zu strömen, aus dieser Druckkammer über die dritte Leitung abgezogen werden, so dass im Inneren der Druckkammer befindliche Bläschen entfernt werden können. Durch Schließen der Schalteinrichtung während des Ausstoßvorgangs zum Ausstoßen von Tröpfchen aus der Düse lässt sich ein Druckverlust verhindern, und es kann ausreichende Ausstoßkraft garantiert werden. Es können mehrere Druckkammern in einer zweidimensionalen, hochdichten Konfiguration angeordnet werden mit Hilfe einer Struktur, bei der die planare Form der Druckkammer im wesentlichen dreieckförmig ist, und es lässt sich hierdurch eine höherer Düsendichte realisieren.
Vorzugsweise befindet sich die Schalteinrichtung in der dritten Leitung.
Vorzugsweise umfasst der Tröpfchen-Ausstoßkopf: eine Mehrzahl von Druckkammern; einen gemeinsamen Strömungskanal, der in Verbindung mit der zweiten Leitung jeder der Druckkammern steht; und einen Zirkulations-Strömungskanal in Verbindung mit der dritten Leitung jeder der Druckkammern.
Vorzugsweise umfasst der Tröpfchen-Ausstoßkopf weiterhin eine Schaltsteuereinrichtung, die gleichzeitig eine Mehrzahl der Schalteinrichtungen steuert, die in entsprechender Weise an den mehreren Druckkammern angeordnet sind. Im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem eine Mehrzahl von Schalteinrichtungen individuell entsprechend den mehreren Druckkammern vorgesehen ist, ermöglicht dieser Aspekt eine Verringerung der Anzahl von Aktuatoren und weiterer Komponenten zum Öffnen und zum Schließen, eine Kostenbegrenzung und eine erleichterte Herstellung.
Vorzugsweise enthält der Tröpfchen-Ausstoßkopf: eine zuführkanalseitige Druckeinstelleinrichtung, die den Druck in der zweiten Leitung erhöht, wobei der durch die zuführkanalseitige Druckeinstelleinrichtung erhöhte Druck bewirkt, dass die Flüssigkeit von der zweiten Leitung zu der Druckkammer und von der Druckkammer zu der dritten Leitung strömt. Alternativ kann der Tröpfchen-Ausstoßkopf weiterhin umfassen: eine zirkulationskanalseitige Druckeinstelleinrichtung, welche Druck in der dritten Leitung vermindert, wobei der von der zirkulationskanalseitigen Druckeinstelleinrichtung verminderte Druck bewirkt, dass die Flüssigkeit in der zweiten Leitung zu der Druckkammer und von der Druckkammer zu der dritten Leitung strömt.
Alternativ kann der Tröpfchen-Ausstoßkopf aufweisen: eine zuführkanalseitige Druckeinstelleinrichtung, die Druck in der zweiten Leitung erhöht; und eine zirkulationskanalseitige Druckeinstelleinrichtung, die Druck in der dritten Leitung vermindert, wobei der von der zuführkanalseitigen Druckeinstelleinrichtung erhöhte Druck und der von der zirkulationskanalseitigen Druckeinstelleinrichtung verminderte Druck die Flüssigkeit veranlassen, von der zweiten Leitung zu der Druckkammer und von der Druckkammer zu der dritten Leitung zu strömen.
Vorzugsweise wird der Druck so eingestellt, dass die Bedingung Pa > Ps > Pc erfüllt ist, wobei Ps der Druck in der zweiten Leitung, Pc der Druck in der dritten Leitung und Pa der atmosphärische Druck ist.
Die Erfindung richtet sich außerdem auf eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, welche umfasst: einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit dem Tröpfchen-Ausstoßkopf, wobei ein Bild auf einem Aufzeichnungsträger durch Ausstoßen von Tintentröpfchen aus den Düsen aufgezeichnet wird, während der Aufzeichnungsträger relativ gegenüber dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf bewegt wird.
Bei der Implementierung der vorliegenden Erfindung ist die Form des Aufzeichnungskopfs nicht speziell beschränkt, der Aufzeichnungskopf kann ein hin- und hergehender Aufzeichnungskopf sein, der den Druck ausführt, während der Aufzeichnungskopf in einer etwa orthogonal zur Vorschubrichtung des Aufzeichnungsträgers verlaufenden Richtung hin- und herfährt; oder es kann sich um einen Vollzeilen-Aufzeichnungskopf mit Düsenreihen handeln, in denen mehrere Düsen zum Ausstoßen von Tinte über eine Länge hinweg angeordnet sind, die der gesamten Breite des Druckträgers in einer Richtung entsprechen, die etwa orthogonal zur Vorschubrichtung des Aufzeichnungsträgers verläuft.
Ein „Vollzeilen-Aufzeichnungskopf" ist normalerweise in einer Richtung rechtwinklig zur relativen Transportrichtung (Richtung der Relativbewegung) des Druckträgers angeordnet, möglich ist aber auch ein Aspekt, bei dem der Aufzeichnungskopf sich entlang der diagonalen Richtung unter einem vorbestimmten Winkel in bezug auf die Richtung orthogonal zur Vorschubrichtung befindet. Die Anordnungsform der Düsen in dem Aufzeichnungskopf ist nicht auf ein Einzelreihen-Feld (Array) in Form einer Linie beschränkt, möglich ist auch eine Matrixanordnung mit mehreren Reihen. Ebenfalls möglich ist ein Aspekt, bei dem mehrere Aufzeichnungskopfeinheiten kurzer Länge mit einer Reihe von Düsen, deren Länge nicht der gesamten Breite des Druckträgers entspricht, miteinander kombiniert sind, wobei die Bildaufzeichnungselement-Reihen derart konfiguriert sind, dass sie der gesamten Breite des Druckmediums entsprechen, wenn die Einheiten in ihrer Gesamtheit arbeiten.
Das „Aufzeichnungsmedium" ist ein Medium (ein Objekt, welches als Druckmedium oder Druckträger, Bilderzeugungsmedium, Aufzeichnungsmedium, Bildaufnahmemedium oder dergleichen bezeichnet werden kann), welches den Druck des Aufzeichnungskopfs aufnimmt und bahnförmiges Papier, Papierbögen, versegeltes Papier, OHP-Bögen und andere Kunststoffbögen ebenso umfasst wie Folienmaterial, Stoff und verschiedene andere Träger ungeachtet von deren Material oder Form. Im Zuge der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Begriff „Drucken" das Konzept von nicht nur der Erzeugung von Buchstaben, sondern auch die Erzeugung von Bildern im breiteren Sinn, wobei die Bilder auch Buchstaben beinhalten können.
Die Transporteinrichtung beinhaltet einen Aspekt, nach welchem das Druckmedium gegenüber einem ortsfesten (fixierten) Aufzeichnungskopf transportiert wird, einen Aspekt, bei dem der Aufzeichnungskopf gegenüber einem ortsfesten Druckmedium bewegt wird, oder einen Aspekt, nach welchem sowohl der Aufzeichnungskopf als auch das Druckmedium bewegt wird.
Vorzugsweise enthält die Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung eine Zirkulationssteuereinrichtung, die die Schalteinrichtung steuert, wobei dann, wenn ein Bild aufgezeichnet wird, die Zirkulationssteuereinrichtung die Schalteinrichtung zum Schließen bringt und dann, wenn kein Bild aufgezeichnet wird, die Zirkulationssteuereinrichtung die Schalteinrichtung zum Öffnen bringt, damit die im Inneren der Druckkammer befindliche Flüssigkeit in die dritte Leitung strömt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung sowie weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile in sämtlichen Figuren stehen. Es zeigen:
1 ein Gesamt-Blockdiagramm einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Teil-Draufsicht auf den Bereich um die Druckeinheit der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung herum;
3 ein schematisches Diagramm der Konfiguration des Tintenzuführsystems in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung;
4 eine ebene perspektivische Darstellung eines Strukturbeispiels für den Druckkopf;
5 eine teilweise vergrößerte Ansicht der 4;
6 eine Querschnittansicht entlang der Linie 6-6 in 5;
7 eine Querschnittansicht entlang der Linie 7-7 in 5;
8 eine Querschnittansicht, die die Struktur des in dem in 6 durch einen Kreis A eingekreisten Bereich vorhandenen Ventils veranschaulicht;
9 eine Querschnittansicht eines Beispiels zum Durchführen von Ventiloperationen in Koordination mit Kappen-Operationen;
10 eine schematische Seitenansicht eines weiteren Beispiels zum Durchführen von Ventiloperationen in Koordination mit Kappen-Operationen;
11 ein Teil-Blockdiagramm der Systemkonfiguration der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung;
12 ein Flussdiagramm, welches den Ablauf beim Beginn des Druckvorgangs veranschaulicht;
13 ein Flussdiagramm, welches die Bläschen-Beseitigungssequenz bei Beendigung des Druckvorgangs veranschaulicht;
14 eine teilweise vergrößerte Ansicht der 4, die eine Konfigurationsbeziehung zwischen der Druckkammer und dem Strömungskanal veranschaulicht;
15 ein Diagramm einer weiteren konfigurativen Beziehung zwischen der Druckkammer und dem Strömungskanal;
16A und 16B Diagramme eines Beispiels für die Form der Druckkammer;
17A und 17B Draufsichten auf weitere Beispiele der Form der Druckkammer;
18A und 18B Draufsichten auf weitere Beispiele für die Form der Druckkammer; und
19 eine Draufsicht auf ein weiteres Beispiel für die Form der Druckkammer.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Allgemeiner Aufbau einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung
1 ist eine allgemeine schematische Skizze einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, enthält die Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung 10: eine Druckeinheit 12 mit mehreren Druckköpfen 12K, 12C, 12M und 12V für Tintenfarben Schwarz (K), Cyan (C), Magenta (M) bzw. Gelb (Y); eine Tintenspeicher-/-ladeeinheit 14 zum Speichern von Tinten, die den Druckköpfen 12K, 12C, 12M und 12V zuzuführen sind; eine Papiervorratseinheit 18 zum Bereitstellen von Aufzeichnungspapier 16; eine Entknitterungseinheit oder Entwellungseinheit 20 zum Beseitigen von Welligkeiten in dem Aufzeichnungspapier 16; eine Saugband-Transporteinheit 22 gegenüber der Düsenseite (der Tintentröpfchen-Ausstoßseite der Druckeinheit 12, um das Aufzeichnungspapier 16 zu transportieren, während diese flach gehalten wird; eine Druckbestimmungseinheit 24 zum Lesen des gedruckten Ergebnisses, welches von der Druckeinheit 12 produziert wird; und eine Papierausgabeeinheit 26 zum Ausgeben des mit einem Bild bedruckten Aufzeichnungspapiers (Druckgut) nach außen.
In 1 ist ein Einzelmagazin für aufgerolltes Papier (bahnförmiges Papier) als Beispiel für die Papiervorratseinheit 18 dargestellt; allerdings können auch gemeinsam mehrere Magazine mit unterschiedlichen Papieren, zum Beispiel unterschiedlicher Papierbreite und -qualität, vorgesehen sein. Darüber hinaus kann Papier mit einer Kassette bereitgestellt werden, die in Schichten angeordnete Papierbögen enthält und in Verbindung mit oder anstatt eines Magazins für aufgerolltes Papier verwendet wird.
Im Fall einer Konfiguration mit mehreren Typen von Aufzeichnungspapier ist es bevorzugt, wenn ein Informations-Aufzeichnungsträger wie beispielsweise ein Strichcode und ein Funk-Etikett mit Information über den Papiertyp an dem Magazin angebracht ist, so dass durch Lesen der Information in dem Informations-Aufzeichnungsträger mit einem bestimmten Lesegerät der zu verwendende Papiertyp automatisch festgestellt wird. Der Tintentröpfchen-Ausstoß wird derart gesteuert, dass die Tintentröpfchen entsprechend dem Papiertyp in passender Weise ausgestoßen werden.
Das von der Papiervorratseinheit 18 bereitgestellte Aufzeichnungspapier 16 ist aufgrund der Aufnahme in dem Magazin mit einer Biegung oder Welligkeit behaftet. Um die Welligkeit zu beseitigen, wird dem Aufzeichnungspapier 16 in der Entwellungseinheit 20 mit Hilfe einer Heiztrommel 30 in der Richtung entgegen der Welligkeit in dem Magazin Hitze zugeführt. Die Heiztemperatur wird dabei vorzugsweise so gesteuert, dass das Aufzeichnungspapier 16 eine Wölbung aufweist, bei der die mit dem Druck zu versehene Oberfläche etwas nach außen gerundet ist.
Im Fall des Aufbaus mit Rollenpapier befindet sich gemäß 1 eine Schneidvorrichtung (erste Schneidvorrichtung) 28 in der Anordnung, so dass das bahnförmige Papier von der Schneidvorrichtung 28 auf die gewünschte Größe zugeschnitten wird. Die Schneidvorrichtung 28 besitzt eine ortsfeste Klinge 28A mit einer Länge die gleich oder größer ist als die Breite der Transportbahn für das Aufzeichnungspapier 16, und eine runde Klinge 28B, die sich entlang der ortsfesten Klinge 28A bewegt. Die ortsfeste Klinge 28A befindet sich auf der Rückseite der bedruckten Fläche des Aufzeichnungspapiers 16, und die runde Klinge 28B befindet sich auf der bedruckten Papierseite gegenüber dem Transportweg. Wenn Papierbögen verwendet werden, ist die Schneidvorrichtung 28 überflüssig.
Das entwellte und zu geschnittene Aufzeichnungspapier 16 wird der Saugband-Transporteinheit 22 zugeleitet, deren Aufbau ein Endlosband 33 auf Walzen 31 und 32 aufweist, so dass der Teil des Endlosbands 33, der zumindest der Düsenseite der Druckeinheit 12 und der Sensorfläche der Druckbestimmungseinheit 24 gegenüberliegt, eine horizontale (flache) Ebene bildet.
Das Band 33 besitzt eine Breite, die größer ist als die Breite des Aufzeichnungspapiers 16, und in der Bandoberfläche sind mehrere Saugöffnungen (nicht dargestellt) ausgebildet. Gegenüber der Sensorfläche der Druckbestimmungseinheit 24 und der Düsenfläche der Druckeinheit 12 befindet sich auf der Innenseite des Bands 33, das um die Walzen 31 und 32 gemäß 1 geschlungen ist, eine Saugkammer, die mit Hilfe eines Gebläses 35 Ansaug-Unterdruck erzeugt, wodurch das Aufzeichnungspapier 16 durch Saugkraft an dem Band 33 gehalten wird. Das Band 33 wird in 1 durch einen (in 1 nicht gezeigten, in 10 mit 150 bezeichneten) Antriebsmotor im Uhrzeigersinn angetrieben über mindestens eine der Walzen 31 und 32, um die das Band 33 geschlungen ist, wobei das Aufzeichnungspapier 16 auf dem Band 33 von links nach rechts in 1 transportiert wird.
Da an dem Band 33 Tinte haften bleibt, wenn ein Randlos-Druckvorgang oder dergleichen ausgeführt wird, befindet sich an einer vorbestimmten Stelle (an einer geeigneten Stelle außerhalb des Druckbereichs) auf der Außenseite des Bands 33 eine Bandreinigungseinheit 36. Wenngleich die Einzelheiten des Aufbaus der Bandreinigungseinheit 36 hier nicht dargestellt sind, sind Beispiele hierfür ein Aufbau, bei dem das Band 33 zwischen einer Reinigungswalze, beispielsweise in Form einer Bürstenwalze, und einer wasserabsorbierenden Walze erfasst wird, außerdem möglich ist ein Luft-Blasstrom, der reine Luft auf das Band 33 bläst, oder eine Kombination aus diesen Maßnahmen. Im Fall des Aufbaus, bei dem das Band 33 mit der Reinigungswalze erfasst wird, ist es bevorzugt, die Lineargeschwindigkeit der Reinigungswalze verschieden zu machen von der Geschwindigkeit des Bands 33, um den Reinigungseffekt zu steigern.
Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung 10 kann einen Walzenspalt-Transportmechanismus aufweisen, mit dem das Aufzeichnungspapier 16 durch Andruckwalzen anstelle von einem Saugband-Transportmechanismus 22 transportiert wird. Der Nachteil eines Andruckwalzen-Transportmechanismus besteht allerdings darin, dass der Druck leicht verschmiert, wenn der Druckbereich durch die Andruckwalzen kontaktiert wird, da jede Andruckwalze in Berührung mit der Druckfläche des Papiers steht, nachdem der Papierbogen gerade bedruckt wurde. Deshalb wird der Saugbandtransport bevorzugt, bei dem nichts in Berührung mit der Bildfläche in dem bedruckten Bereich gelangt.
Auf der stromaufwärtigen Seite der Druckeinheit 12 in dem durch die Saugband-Transporteinheit 22 gebildeten Transportweg befindet sich ein Heizgebläse 40, das erhitzte Luft auf das Aufzeichnungspapier 16 bläst, um dieses unmittelbar vor dem Druckvorgang zu erwärmen, damit die auf dem Aufzeichnungspapier 16 niedergeschlagene Tinte leichter trocknet.
Wie in 2 gezeigt ist, bildet die Druckeinheit 12 einen sogenannten Vollzeilenkopf, bei dem ein Zeilenkopf mit einer der maximalen Papierbreite entsprechenden Länge sich in Hauptabtastrichtung rechtwinklig zur Transportrichtung des Aufzeichnungspapiers 16 (im folgenden als Papiertransportrichtung bezeichnet) gemäß dem in 2 gezeigten Pfeil etwa rechtwinklig zur Breitenrichtung des Aufzeichnungspapiers 16 erstreckt. Ein spezifisches bauliches Beispiel wird weiter unten anhand der 4 bis 8 beschrieben. Jeder der Druckköpfe 12K, 12C, 12M und 12V besteht aus einem Zeilenkopf, in welchem mehrere Tintentröpfchen-Ausstoßöffnungen (Düsen) über einen Längsabschnitt angeordnet sind, der mindestens eine Seite des Aufzeichnungspapiers 16 maximaler Größe übersteigt, das zur Verwendung in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung 10 vorgesehen ist, wie in 2 dargestellt ist.
Die Druckköpfe 12K, 12C, 12M und 12V sind in dieser Reihenfolge ausgehend von der stromabwärtigen Seite entlang der Papiertransportrichtung angeordnet. Ein Farbdruck kann auf dem Aufzeichnungspapier 16 dadurch aufgebracht werden, dass die Tinten aus den Druckköpfen 12K, 12C, 12M und 12V auf das Aufzeichnungspapier 16 während dessen Transport ausgestoßen werden.
Obschon der Aufbau mit den vier KCMV-Standardfarben für die obige Ausführungsform beschrieben wurde, sind Kombinationen der Tintenfarben und der Anzahl der Farben nicht hierauf beschränkt, bedarfsweise können auch helle und/oder dunkle Tinten hinzugefügt werden. Beispielsweise ist ein Aufbau möglich, bei dem Druckköpfe zum Ausstoßen von hellfarbigen Tinten wie beispielsweise hellem Cyan und hellem Magenta, zusätzlich vorgesehen sind. Darüber hinaus ist ein Aufbau möglich, bei dem ein einzelner Druckkopf zum Aufzeichnen eines Bilds in den Farben CMY oder KCMY anstelle der mehreren Druckköpfe für die einzelnen Farben vorgesehen ist.
Die Druckeinheit 12, in der die Vollzeilenköpfe die gesamte Breite des Papiers abdecken und für die jeweiligen Tintenfarben vorgesehen sind, kann ein Bild auf der gesamten Oberfläche des Aufzeichnungspapiers 16 dadurch aufzeichnen, dass das Aufzeichnungspapier 16 und die Druckeinheit 12 relativ zueinander einmal in der Nebenabtastrichtung bewegt werden (das heißt im Rahmen einer einzelnen Unter- oder Nebenabtastung). Hierdurch wird eine höhere Druckgeschwindigkeit und Produktivität erreicht als bei einem Pendeltyp-Druckkopf, bei dem ein Druckkopf in der Hauptabtastrichtung hin- und herverfahren wird.
Wie in 1 zu sehen ist, besitzt die Tintenspeicher-/-ladeeinheit 14 Tanks oder Behälter zur Aufnahme der den Druckköpfen 12K, 12C, 12M und 12V zuzuführenden Tinten. Die Tanks sind mit den Druckköpfen 12K, 12C, 12M und 12V über (nicht gezeigte) Kanäle verbunden. Die Tintenspeicher-/-ladeeinheit 14 besitzt eine Warneinrichtung (zum Beispiel eine Anzeigevorrichtung, einen Alarmtongeber), um zu signalisieren, wenn die Restmenge der jeweiligen Tinte knapp ist, und es ist cm Mechanismus vorhanden, der Ladefehler unter den einzelnen Farben unterbindet.
Die Druckbestimmungseinheit 24 besitzt einen Bildsensor zum Erfassen eines Bilds des Tintentröpfchen-Niederschlagungsergebnisses des Druckkopfs 12, und sie fungiert als Einrichtung zum Prüfen von Ausstoßdefekten wie beispielsweise Verstopfungen der Düsen innerhalb der Druckeinheit 12 anhand der Tintentröpfchen-Niederschlagungsergebnisse, die von dem Bildsensor ausgewertet werden. Die Druckbestimmungseinheit 24 ist ausgebildet in Form eines Zeilensensors oder eines Flächensensors mit Reihen photoelektrischer Wandlerelemente, deren Breite größer ist als die Tintentröpfchen-Ausstoßbreite (Bilderzeugungsbreite) der Druckköpfe 12K, 12C, 12M und 12V.
Eine Nachtrocknungseinheit 42 schließt sich an die Druckbestimmungseinheit 24 an. Die Nachtrocknungseinheit 42 ist eine Vorrichtung zum Trocknen der bedruckten Bildfläche, sie enthält zum Beispiel ein Heizgebläse. Es ist bevorzugt, eine Berührung der bedruckten Fläche solange zu vermeiden, bis die aufgedruckte Tinte getrocknet ist, so dass ein Vorrichtung bevorzugt wird, die erhitzte Luft auf die bedruckte Fläche bläst.
In Fällen, in denen die Bedruckung mit einer Tinte auf Farbstoffbasis auf porösem Papier erfolgt, verhindert ein Blockieren der Papierporen durch Anwenden von Druck, dass die Tinte in Berührung mit Ozon oder einer anderen Substanz kommt, die ein Aufbrechen der Farbstoffmoleküle verursacht, also die Wirkung hat, die Haltbarkeit des Drucks zu steigern.
Eine Heiz-/Druckbeaufschlagungseinheit 44 schließt sich an die Nachtrocknungseinheit 42 an, bei der Heiz-/Druckbeaufschlagungseinheit 44 handelt es sich um eine Vorrichtung zum Steuern der Glanzes der Bildfläche, wobei die Bildoberfläche mit einer Andruckwalze 45 unter Druck gesetzt wird, die eine vorbestimmte unregelmäßige Oberflächenform besitzt, wobei das Andrücken bei erwärmter Bildfläche stattfindet, so dass sich die unregelmäßige Form auf die Bildfläche überträgt.
Das auf diese Weise erstellte Druckgut wird von der Papierausgabeeinheit 26 ausgegeben. Der Zieldruck (das ist das Ergebnis des Drucks des Zielbilds) und der Testdruck werden vorzugsweise separat ausgegeben. In der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung 10 befindet sich eine (nicht gezeigte) Sortiereinrichtung zum Umschalten des Ausgabewegs, um das Druckgut mit dem Zieldruck einerseits und das Druckgut mit dem Testdruck andererseits zu sortieren und die sortierten Drucke an Papierausgabeeinheiten 26A bzw. 26B zu liefern. Wenn der Zieldruck und der Testdruck gleichzeitig parallel auf einem großen Papierbogen erzeugt werden, wird der Teil mit dem Testdruck von einer Schneidvorrichtung (einer zweiten Schneidvorrichtung) 48 abgeschnitten und getrennt. Die Schneidvorrichtung 48 befindet sich direkt vor der Papierausgabeeinheit 26 und dient zum Abschneiden des Testdruckteils von dem Zieldruckteil, wenn der Testdruck auf einem freien Teil des Zieldruckbogens ausgeführt wurde. Der Aufbau der Schneidvorrichtung 48 ist der gleiche wie der der oben beschriebenen ersten Schneidvorrichtung 28, sie besitzt eine ortsfeste Klinge 48A und eine runde Klinge 48B.
Obschon in 1 nicht dargestellt, befindet sich an der Papierausgabeeinheit 26A für die Zieldrucke ein Sortierer zum Sammeln von Drucken abhängig vom jeweiligen Druckauftrag.
3 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau des Tintenzuführsystems in der Tintenaufzeichnungsvorrichtung 10 veranschaulicht. Die Druckköpfe 12K, 12C, 12M und 12V für die Tintenfarben haben gleichen Aufbau, im folgenden wird daher das Bezugszeichen 50 stellvertretend für jeden der Druckköpfe 12K, 12C, 12M und 12V verwendet.
Ein Tintenvorratstank 60 ist ein Grundtank oder Grundbehälter, der Tinte liefert und in die in Verbindung mit 1 beschriebene Tintenspeicher-/-ladeeinheit 14 eingesetzt ist. Die Aspekte des Tintenvorratstanks 60 betreffen einen nachfüllbaren Typ und einen Patronentyp: wenn die Tinten-Restmenge knapp wird, wird der Tintenvorratstank 60 vom Nachfülltyp mit Tinte über eine (nicht gezeigte) Nachfüllöffnung aufgefüllt, und der Tintenvorratstank 60 vom Patronentyp wird durch eine neue Patrone ersetzt. Um den Tintentyp abhängig von dem jeweils vorgesehenen Anwendungsfall zu ändern, eignet sich der Patronentyp besser, und es ist bevorzugt, die Tintentyp-Information mittels eines Strichcodes oder dergleichen an der Patrone anzubringen, um die Ausstoßsteuerung abhängig vom Tintentyp vorzunehmen. Der Tintenvorratstank 60 in 3 entspricht der oben beschriebenen Tintenspeicher-/-ladeeinheit 14 nach 1.
Ein Filter 62 zum Beseitigen von Fremdstoffen und Bläschen befindet sich zwischen dem Tintenvorratstank 60 und dem Druckkopf 50, wie in 3 gezeigt ist. Die Filter-Maschengröße in dem Filter 62 ist vorzugsweise äquivalent oder kleiner als der Durchmesser der Düse und beträgt üblicherweise etwa 20 μm.
Obschon in 3 nicht gezeigt, ist es bevorzugt, einen mit dem Druckkopf 50 integrierten oder in dessen Nähe angeordneten Nebentank zu verwenden. Der Nebentank besitzt eine Dämpfer- oder Pufferfunktion zum Verhindern einer Schwankung des Innendrucks des Kopfs, außerdem die Funktion, das Nachfüllen des Druckkopfs zu verbessern.
Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung 10 ist außerdem mit einer Kappe 64 als Einrichtung zum Verhindern eines Austrocknens der Düsen oder zum Verhindern einer Zunahme der Tintenviskosität in Düsennähe ausgestattet, wobei eine Reinigungsklinge 66 eine Einrichtung zum Reinigen der Düsenfläche bildet. Eine Wartungseinheit, die die Kappe 64 und die Reinigungsklinge 66 beinhaltet, lässt sich relativ in bezug auf den Druckkopf 50 mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Bewegungsmechanismus bewegen und wird von einer vorbestimmten Ruheposition in eine Wartungsposition unterhalb des Druckkopfs 50 bewegt, wenn dies erforderlich ist.
Die Kappe 64 wird in bezug auf den Druckkopf 50 von einem (nicht gezeigten) Hubmechanismus nach oben und nach unten verlagert. Wenn die Netzspannung der Tintenstrahldruckvorrichtung 10 abgeschaltet ist, oder wenn sich das Gerät im Standby-Zustand befindet, wird die Kappe 64 bis zu einer vorbestimmten erhöhten Position angehoben, um in engen Kontakt mit dem Druckkopf 50 zu treten, und hierdurch wird die Düsenfläche von der Kappe 64 abgedeckt.
Die Reinigungsklinge 66 besteht aus Gummi oder einem anderen elastischen Element und kann über die Tintenausstoßfläche (die Oberfläche der Düsenplatte) des Druckkopfs 50 mit Hilfe eines Klingenbewegungsmechanismus (eines nicht gezeigten Abstreifers) geführt werden. Wenn Tintentröpfchen oder Fremdstoffe an der Düsenplatte haften, wird die Oberfläche der Düsenplatte abgewischt, und die Oberfläche der Düsenplatte wird gereinigt durch die Reinigungsklinge 66, die an der Düsenplatte entlanggleitet.
Während des Druckvorgangs oder im Standby-Zustand, kann zum Austragen minderwertiger Tinte eine Vorab-Ausstoßung in Richtung der Kappe 64 erfolgen, wenn die Häufigkeit des Einsatzes spezifischer Düsen verringert ist und die Tintenviskosität in der Nähe der Düsen ansteigt.
Wenn sich außerdem Bläschen in die Tinte im Inneren des Druckkopfs 50 eingemischt haben (im Inneren der Druckkammer), so wird die Kappe 64 an dem Druckkopf 50 platziert, und Tinte (Tinte mit darin vermischten Bläschen) im Inneren der Druckkammer 52 wird durch Ansaugen mit der Saugpumpe 67 beseitigt, wobei die durch Ansaugen entfernte Tinte einem Sammeltank 68 zugeleitet wird. Dieser Saugvorgang dient dem Ansaugen von minderwertiger Tinte mit erhöhter Viskosität (gehärteter Tinte), wenn sie am Anfang in den Kopf gelangt, oder wenn nach einer langen Ruhepause ein Service durchgeführt wird.
Wenn der Zustand, in welchem aus dem Druckkopf 50 keine Tinte ausgestoßen wird, für einen über einen gewissen Rahmen hinausgehenden Zeitraum anhält, so verdampft das Tinten-Lösungsmittel in der Nähe der Düsen, demzufolge die Viskosität der Tinte zunimmt. In einem solchen Zustand kann die Tinte nicht mehr aus den Düsen ausgestoßen werden, auch wenn der Aktuator in Betrieb gesetzt wird. Bevor ein derartiger Zustand erreicht wird, wird der Aktuator 58 betätigt (im Viskositätsbereich, der einen Betrieb des Aktuators zum Ausstoßen von Tinte zulässt), und es erfolgt eine Vorab-Ausstoßung in Richtung des Tintenaufnehmers, auf den Tinte ausgestoßen wird, deren Viskosität sich in der Nähe der Düse erhöht hat. Nachdem die Düsenfläche von einem (nicht gezeigten) Abstreifer oder Wischer der Reinigungsklinge 66 als Reinigungsvorrichtung für die Düsenfläche gereinigt wurde, folgt ebenfalls ein Vorab-Aussstoßvorgang, um zu verhindern, dass Fremdstoffe sich durch die Wischer-Gleitbewegung in das Innere der Düsen einmischen. Der Vorab-Ausstoß wird auch als „Dummy-Ausstoß", „Ausleiten", „Flüssigkeitsausstoß" und dergleichen bezeichnet.
Wenn sich in den Düsen oder in der Druckkammer Bläschen untergemischt haben, oder wenn die Tintenviskosität im Inneren der Düsen über einen gewissen Wert angestiegen ist, so kann keine Tinte mehr mit dem Vorab-Ausstoßvorgang ausgestoßen werden, so dass ein im folgenden beschriebener Saugvorgang ausgeführt wird.
Wenn sich in die Tinte im Inneren der Düsen und der Druckkammer gemischt haben, so kann Tinte nicht mehr aus den Düsen ausgestoßen werden, selbst wenn der Aktuator in Betrieb gesetzt wird. Wenn außerdem die Tintenviskosität im Inneren der Düsen über einen gewissen Wert angestiegen ist, kann Tinte nicht mehr aus den Düsen ausgetragen werden, selbst wenn der Aktuator in Betrieb gesetzt wird. In solchen Fällen wird eine Saugvorrichtung zum Entfernen von Tinte aus der Druckkammer durch die Saugwirkung einer Saugpumpe oder dergleichen an der Düsenfläche angesetzt, und durch Ansaugen wird die Tinte mit darin befindlichen Bläschen oder Tinte mit erhöhter Viskosität beseitigt.
Allerdings erfolgt dieser Saugvorgang für sämtliche Tinte innerhalb der Druckkammer, so dass der Tintenverbrauch beträchtlich ist. Aus diesem Grund besteht ein bevorzugter Aspekt darin, einen Vorab-Ausstoß dann auszuführen, wenn die Zunahme der Tintenviskosität gering ist.
Die Kappe 64, die in Verbindung mit 3 erläutert wurde, dient als die Saugeinrichtung und auch als der Tintenaufnehmer für den Vorab-Ausstoßvorgang.
Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung ist eine Kopfstruktur vorgesehen, die es ermöglicht, im Inneren der Druckkammer befindliche Bläschen zu entfernen, ohne dass der oben beschriebene Saugvorgang ausgeführt wird, demzufolge der Tintenverbrauch durch die Saugwirkung reduziert werden kann. Der Aufbau dieser Vorrichtung wird im folgenden erläutert.
Aufbau des Druckkopfs
4 ist eine schematische Grundrissansicht, die den inneren Aufbau des Druckkopfs 50 zeigt; 5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der 4; 6 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie 6-6 in 5; und 7 ist eine Schnittansicht der Linie 7-7 in 5.
Bezugszeichen 70 in 4 zeigt eine Druckkammer, 71 eine Düse. In 4 ist die Anzahl der Druckkammern 70 aus Zweckmäßigkeitsgründen verringert, allerdings sind innerhalb des Druckkopfs 50 in Form einer Matrix mit vorbestimmten Zwischenabständen mehrere Druckkammern 70 gleichen Aufbaus angeordnet.
Der Düsen-Mittenabstand in dem Druckkopf 50 sollte miniert werden, um die Dichte der auf die Oberfläche des Aufzeichnungspapiers zu druckenden Punkte zu maximieren. Der Druckkopf 50 dieser Ausführungsform hat einen Aufbau, bei dem Ausstoßelemente (Bildaufzeichnungselemente) 73, die die Düsen 71 und die Druckkammer 70 in Verbindung mit der Düse 71 enthalten, in Form einer versetzten Matrix angeordnet sind, wobei der Düsen-Mittenabstand so angelegt ist, dass er in der Hauptabtastrichtung fluchtet und dadurch gering ist.
Der in 4 gezeigte Druckkopf 50 ist mit einer Struktur ausgebildet, bei der vier parallele Reihen von Düsen in einer Diagonalreihenrichtung mit einem etwas geneigten Winkel ψ in bezug auf die Längsrichtung des Kopfs ausgerichtet sind mit einem vorbestimmten Abstand in Spaltenrichtung, orthogonal zu der Reihenrichtung. Allerdings ist die Implementierung der vorliegenden Erfindung nicht auf dieses Beispiel der Struktur der Düsenanordnung beschränkt.
Bezugszeichen 75 in 4 bezeichnet einen gemeinsamen Strömungskanal (zuführseitiger gemeinsamer Strömungskanal) zum Zuführen von Tinte zu jeder der Druckkammern 70, 76 bezeichnet einen Zirkulations-Strömungskanal (gemeinsamer Zirkulations-Strömungskanal) zum Leiten von Tinte aus den Druckkammern 12 zu dem Umwälzsystem oder Zirkulationssystem, 77 bezeichnet einen Luftstromkanal zum Betätigen einer Ventileinrichtung (der Membran 95 in 8), die den separaten Zirkulations-Strömungskanal (in 5 bis 8 mit 86 bezeichnet), der im folgenden noch erläutert wird, öffnet und schließt.
In dem Druckkopf 50 sind entsprechend zu den jeweiligen Düsenreihen gemäß 4 der gemeinsame Strömungskanal 75, der Zirkulations-Strömungskanal 76 und der Luftstromkanal 77, die parallel zu den Düsenreihen verlaufen, vorgesehen.
Die gemeinsamen Strömungskanäle 75 für die Düsenreihen sind in dem Bereich (links in 4) zusammengeführt, der sich an der Kante des Druckkopfs 50 entfernt von dem Düsenbereich (der Bereich, in welchem die Düsen 71 gebildet sind) vorgesehen und stehen mit einer Zuführsystem-Verbindungsöffnung 78 in Verbindung. Die Zuführsystem-Verbindungsöffnung 78 ist mit einer Zuführsystemleitung (in 4 nicht gezeigt) gekoppelt, und die gemeinsamen Strömungskanäle 75 kommunizieren mit der Tintenvorratsquelle (dem Nebentank oder dem Tintenvorratstank 60, die in 4 nicht gezeigt sind), und zwar über die Zuführsystemleitung. Die Zuführsystemleitung ist mit einer Zuführkanalpumpe 202 (in 4 nicht gezeigt) ausgestattet, um den Druck in einem Zuführströmungskanal einzustellen.
In der gleichen Weise sind die Zirkulations-Strömungskanäle 76 entsprechend den Düsenreihen in dem Gebiet zusammengeführt (rechts in 4), das sich an dem Rand des Druckkopfs 50 entfernt von dem Düsenbereich befindet, und sie stehen mit einer Zirkulationssystem-Verbindungsöffnung 79 in Verbindung, die ihrerseits mit einer Zirkulationssystemleitung verbunden ist und mit der Zuführsystemleitung gekoppelt ist, und die Zirkulations-Strömungskanäle 76 stehen in Verbindung mit der Tintenzuführquelle (dem Nebentank oder dem Tintenvorratstank 60, die in 4 nicht gezeigt sind) über die Zirkulations-Verbindungsöffnung 79. Die Zirkulationssystemleitung ist mit einer Zirkulationskanalpumpe 212 (in 4 nicht gezeigt) zum Einstellen des Drucks in dem Zirkulations-Strömungskanal ausgestattet, und die aus der Druckkammer in den Zirkulations-Strömungskanal gezogene Tinte wird über die Zirkulationssystemleitung zur Zuführseite zurückgeführt. Das Tintenzuführsystem zum Versorgen des Druckkopfs 50 mit Tinte und das Tinten-Zirkulationssystem zur Rückgewinnung der Tinte aus dem Druckkopf 50 werden weiter unten in Verbindung mit den 9 und 10 näher erläutert.
Wie in 4 gezeigt ist, sind die Luftstromkanäle 77 entsprechend den Düsenreihen in der Zone zusammengeführt (rechts in 4), die sich an der Kante des Druckkopfs 5 entfernt von dem Düsenbereich befindet, und sie stehen mit einem Luftloch 80 in Verbindung. Der Druck in den Luftstromkanälen 77 wird durch eine Ventilbetätigungspumpe 100 (in 4 nicht gezeigt), die mit dem Luftloch 80 verbunden ist, erhöht oder vermindert.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die planare Form der Druckkammern 70 im wesentlichen dreieckig, und ein Düsenströmungskanal 81, ein separater Zuführkanal 85 und ein separater Zirkulationskanal (Ausstoß-Strömungskanal) 86 sind entsprechend den Scheitelpositionen des Dreiecks ausgebildet. Der Düsenströmungskanal 61 steht mit der Düse 71 in Verbindung und bildet eine Leitung zum Leiten von Tinte aus der Druckkammer 70 zu der Düse 71, wie in den 6 und 7 zu sehen ist. Die Düse 71 ist der abschließende Verengungsbereich, aus dem Tinte ausgestoßen wird.
Der separate Zuführkanal 85 steht in Verbindung mit dem gemeinsamen Strömungskanal 75 und bildet eine Leitung zum Führen von Tinte aus dem gemeinsamen Strömungskanal 75 zu der Druckkammer 70. Der getrennte Zirkulationskanal 86 steht in Verbindung mit dem Zirkulations-Strömungskanal 76 und bildet eine Leitung zum Leiten von Tinte aus der Druckkammer 70 zu dem Zirkulations-Strömungskanal 76.
Wie in 6 gezeigt ist, ist ein durch ein Piezoelement (ein piezoelektrisches Element) gebildeter Aktuator 92 mit der Schwingungsplatte 90 verbunden, die die Oberseite der Druckkammer 70 bildet. Der Aktuator 92 besitzt eine separate Elektrode 93, und Tinte wird aus der Düse 71 dadurch ausgestoßen, dass eine Treiberspannung an die separate Elektrode 93 gelegt wird, um den Aktuator 92 zu verformen, so dass eine Druckschwankung oder -schwingung auf die Tinte im Inneren der Druckkammer 70 gelangt, wenn die Schwingungsplatte 90 schwingt. Wenn Tinte aus der Düse 71 ausgestoßen wird, gelangt über den separaten Zuführkanal 85 neue Tinte aus dem gemeinsamen Strömungskanal 75 in die Druckkammer 70.
Eine in 6 dargestellte Einzelheit in einem Kreis A ist vergrößert in 8 dargestellt. Ein Ventil 94 zum Öffnen und Schließen des Strömungskanals befindet sich in dem separaten Zirkulationskanal 86, wie in 8 gezeigt ist. Das Ventil 94 ist so aufgebaut, dass eine Membrane (ein weiches Element) 95 aus Silikonkautschuk oder dergleichen mittels Luftdruck verformt wird. Insbesondere steht an einem Bereich des ersten Trägersubstrats 97, das den separaten Zirkulationskanal 86 bildet, ein Ventilelement 78 vorbestimmter Form zum Sperren des Strömungskanals vor, wobei die Membrane 95 sich auf der Strömungskanalseite gegenüber dem Ventilelement 98 befindet. Die Membran 95 ist an dem zweiten Trägersubstrat 99 zum Definieren des Luftstromkanals 77 gelagert, und die Membran 95 wird zum Öffnen und zum Schließen des Strömungskanals durch Erhöhen bzw. Vermindern des Drucks im Luftstromkanal 77 bewegt.
Wenn der Druck in dem Luftstromkanal 77 vermindert wird, sinkt die Membran 95 ab und öffnet den Strömungskanal, wie in 8 durch die ausgezogene Linie dargestellt ist. Wenn hingegen der Luftstromkanal 77 zur Atmosphäre hin geöffnet wird (unter Druck gesetzt wird), bewegt sich die Membran 95 zu der durch strichpunktierte Linien in 8 dargestellten Position und berührt das Ventilelement 98, wodurch der Strömungskanal geschlossen wird.
Durch diese Ausgestaltung kann die Einrichtung zum Erhöhen/Vermindern des Luftdrucks im Inneren des Luftstromkanals 77 gemeinsam mit mehreren Druckkammern 70 verwendet werden, so dass Ventile 94 für sämtliche Druckkammern 70 im Inneren des Kopfs gleichzeitig (im Verein) dadurch gesteuert werden können, dass man den Druck mit einer einzelnen Pumpe (der Ventilbetätigungspumpe 100) erhöht oder vermindert.
Durch diesen Aufbau lässt sich die Anzahl von Aktuatoren beträchtlich verringern, verglichen mit einem Aufbau, bei dem Aktuatoren oder dergleichen individuell zum Treiben von Ventilen für jede Druckkammer 70 vorgesehen sind.
Für das Ventil 94 mit der beispielhaft in 8 dargestellten Struktur ist es bevorzugt, den Druck auf die Membran 95 während eines Ausstoßvorgangs zu erhöhen. Wird der Druck auf die Membran 95 beim Ausstoßvorgang nicht erhöht, so würde sich die Membran 95 durch Antrieb seitens des Aktuators 92 während des Ausstoßvorgangs bewegen, das Ventil 94 würde geöffnet, und der Druck würde freigesetzt. Deshalb kann ein Ausstoß stabiler gemacht werden, wenn man den Druck in dem Luftstromkanal 77 erhöht und die Schwankung der Membran 95 während eines Ausstoßvorgangs in der oben beschriebenen Weise steuert.
Auch ist ein Aspekt möglich, bei dem der Betrieb des Ventils 94 in Koordination mit dem Betrieb der Kappe 64 durchgerührt wird. Beispiele hierfür sind in den 9 und 10 dargestellt. Bei dem in 9 gezeigten Beispiel ist die Struktur derart beschaffen, dass der Luftlochverbindungsteil 104 am Ende des mit der Ventilbetätigungspumpe 100 in Verbindung stehenden Schlauchs 102 sich innerhalb der Kappe 64 befindet. Bei diesem Aufbau ist der Luftstromkanal 77 zum Verformen der Membran 95 zur Atmosphäre hin offen, wenn die Kappe nicht angebracht ist. Ist die Kappe 64 an die Düsenoberfläche 106 des Druckkopfs 50 angelegt, so ist die Luftloch-Verbindungsöffnung 104 mit dem in der Düsenfläche 106 ausgebildeten Luftloch 80 gekoppelt. Der Druck in dem Luftstromkanal 77 innerhalb des Druckkopfs 50 wird erhöht oder vermindert durch Antreiben der Ventilbetätigungspumpe 100 in diesem Zustand, und die Membran 95 kann in der in Verbindung mit 8 beschriebenen Weise verformt werden.
In 9 bezeichnet Bezugszeichen 200 die Zuführsystemleitung, 202 eine Pumpe (die Zuführkanalpumpe) als zuführkanalseitige Druckeinstelleinrichtung, 210 die Zirkulationssystemleitung und 212 eine Pumpe (die Zirkulationskanalpumpe), die als zirkulationskanalseitige Druckeinstelleinrichtung fungiert.
Wenn die Zuführkanalpumpe 202 betrieben wird, um Druck auf den Druckkopf 50 auszuüben, so wird Tinte aus dem Tintenvorratstank 60 in den Druckkopf 50 geleitet, und die Tinte gelangt in den gemeinsamen Strömungskanal 75 innerhalb des Druckkopfs 50. Wenn andererseits die Zirkulationskanalpumpe 212 betrieben wird, um den Druck im Druckkopf 50 zu vermindern, so wird die Tinte, die sich innerhalb des Druckkopfs 50 befindet, zu der Zirkulationssystemleitung 210 geleitet und gelangt im weiteren Verlauf zu einem Tintenumwälztank 214.
Der Tintenumwälztank (Zirkulationstank) 214 enthält die Tinte, die bei der Umwälzung aus dem Druckkopf 50 aufgenommen wurde, und er ist verbunden mit dem Tintenvorratstank 60 über einen Tintentransportkanal 222, der mit einer Pumpe 220 ausgestattet ist.
Wie in 9 gezeigt ist, enthält der Tintenzuführkanal 222 die Pumpe 220, eine einlassseitige Leitung 224, eine auslassseitige Leitung 226 und Rückschlagventile 228 und 230. Der Tintenumwälztank 214 ist mit der einlassseitigen Leitung 224 über das Rückschlagventil 228 verbunden, und die einlassseitige Leitung 224 ist mit dem Einlass der Pumpe 220 gekoppelt. Der Tintenvorratstank 60 ist über das Rückschlagventil 230 an die auslassseitige Leitung 226 angeschlossen, und diese ist mit dem Auslaß der Pumpe 220 gekoppelt. Die Rückschlagventile 228 und 230 werden gesteuert von einer Systemsteuerung 112, um zu öffnen und zu schließen (die Systemssteuerung ist in 9 nicht dargestellt, allerdings in 11 gezeigt). Wenn die Rückschlagventile 228 und 230 geöffnet und die Pumpe 220 in Betrieb ist, wird die in dem Tintenumwälztank 214 enthaltene Tinte zur Wiederverwendung an den Tintenvorratstank 60 geleitet.
Bei dem in 10 gezeigten Beispiel ist der Aufbau so, dass der Luftloch-Verbindungsteil 104 am Ende de Schlauchs 102 in Verbindung mit der Ventilbetätigungspumpe 100 sich außerhalb der Kappe 64 befindet, und die Luftloch-Verbindungsöffnung 104 und die Kappe 64 integriert über ein (nicht dargestelltes) Trägerelement gehalten werden. Gleiche und ähnliche Teile wie in 10 sind auch in 9 mit gleichen Bezugszeichen versehen, auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
Wie in 10 gezeigt ist, wird, wenn die Kappe 64 gegen die Düsenfläche 106 des Druckkopfs 50 gelegt ist, die Düsenloch-Verbindungsöffnung 104 mit dem in der Düsenfläche 106 ausgebildeten Luftloch 80 verbunden. Der Druck in dem Luftkanal 77 innerhalb des Druckkopfes 50 wird erhöht oder vermindert durch Betätigung der Ventilbetätigungspumpe 100 in diesem Zustand, und die Membran 95 kann in der in Verbindung mit 8 beschriebenen Weise verformt werden.
Durch einen Aufbau, bei dem der Betrieb des Ventils 94 gekoppelt ist mit dem Kappenvorgang, lässt sich der Kopfaufbau vereinfachen, weil es keine externen Schläuche (Schlauch 102 und dergleichen) gibt, die von dem Kopf 50 während des Ausstoß-Treibervorgangs wegführen, wie dies in 9 und 10 gezeigt ist. Außerdem können der Kopf und der Druckträger während des Druckvorgangs (während des Ausstoßbetriebs) näher zusammengebracht werden.
Obschon der Aufbau, der anhand der 9 und 10 erläutert wurde, die Zuführkanalpumpe 202 enthält, um den Druck auf der Zuführseite zu erhöhen, und die Umwälzkanalpumpe 212 enthält, um den Druck auf der Zirkulationsseite zu vermindern, ist entweder die Zuführkanalpumpe 202 oder die Umwälzkanalpumpe 212 bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verzichtbar.
Beschreibung des Steuersystems
Im folgenden wird das Steuersystem der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung 10 beschrieben.
11 ist ein Teil-Blockdiagramm des Systemaufbaus der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung 10. Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung 10 besitzt eine Verbindungsschnittstelle 110, eine Systemsteuerung 112, einen Bildspeicher 114, eine Pumpenanordnung 116, eine Kappentreibereinheit 118, eine Klingentreibereinheit 120, einen Motortreiber 122, einen Heizungstreiber 124, eine Drucksteuerung 126, einen Bildspufferspeicher 128, einen Kopftreiber 130 sowie weitere Komponenten.
Die Pumpenanordnung 116 enthält die Saugpumpe 67, die Ventilbetriebspumpe 100, die Zuführkanalpumpe 202, die Umwälzkanalpumpe 212 und weitere Pumpen. Die Kappentreibereinheit 118 ist ein Antriebselement zum Bewegen der Kappe 64. Die Klingentreibereinheit 120 ist eine Treibereinheit zum Bewegen der Reinigungsklinge 66.
Die Verbindungsschnittstelle 110 ist eine Schnittstelleneinheit zum Empfangen von Bilddaten, die von einem Host-Computer 140 gesendet werden. Eine serielle Schnittstelle wie beispielsweise USB, IEEE1394, Ethernet oder ein Funknetzwerk oder eine parallele Schnittstelle wie beispielsweise eine Centronics-Schnittstelle kann für die Verbindungsschnittstelle 110 eingesetzt werden. Ein (nicht gezeigter) Pufferspeicher kann in diesem Bereich vorhanden sein, um die Kommunikationsgeschwindigkeit zu steigern.
Die von dem Host-Computer 140 gesendeten Bilddaten werden von der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung 10 über die Verbindungsschnittstelle 110 gelesen und in dem Bildspeicher 114 zwischengespeichert. Der Bildspeicher 114 ist eine Speichereinrichtung zur Zwischenspeicherung von Bildern, die über die Schnittstelle 110 eingegeben wurden, Daten werden mit Hilfe der Systemsteuerung 112 in den Speicher eingeschrieben. Der Bildspeicher 114 ist nicht auf einen Halbleiterspeicher beschränkt. Möglich ist auch ein Festplattenlaufwerk oder ein anderes magnetisches Speichermedium.
Die Systemsteuerung 112 ist eine Steuerung zum Steuern der Kommunikationsschnittstelle 110, des Bildspeichers 114, der Pumpenanordnung 116, der Kappentreibereinheit 118, der Klingenantriebseinheit 120, des Motortreibers 122, des Heizungstreibers 124 und weiterer Komponenten. Die Systemsteuerung 112 besitzt eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), dazugehörige periphere Schaltungen und dergleichen. Die Steuerung steuert die Kombination zwischen sich selbst und dem Host-Computer 140, sie steuert das Lesen in den und das Schreiben aus dem Bildspeicher 114, und sie führt weitere Funktionen aus, außerdem generiert sie Steuersignale zum Steuern der Pumpenanordnung 116, der Kappentreibereinheit 118, der Klingentreibereinheit 120, des Transportsystem-Motors 150, der Heizung 152 und dergleichen.
Der Motortreiber 122 ist ein Treiber (eine Treiberschaltung) zum Treiben des Motors 150 abhängig von Befehlen aus der Systemsteuerung 112. Der Heizungstreiber 124 ist ein Treiber zum Treiben der Heizung 152 der Nachtrocknungseinheit 42 oder dergleichen in Abhängigkeit von Befehlen aus der Systemsteuerung 112.
Die Drucksteuerung 126 besitzt eine Signalverarbeitungsfunktion zum Ausführen unterschiedlicher Aufgaben, Korrekturen und anderer Arten von Verarbeitungen zum Generieren von Drucksteuersignalen aus den Bilddaten im Inneren des Bildspeichers 114 und in Abhängigkeit von Befehlen seitens der Systemsteuerung 112, und die Drucksteuerung ist eine Steuerung zum Zuführen der generierten Drucksteuersignale (Punktedaten) zu dem Kopftreiber 130.
Die erforderliche Signalverarbeitung wird in der Drucksteuerung 126 vorgenommen, und die zeitliche Steuerung und die Ausstoßmenge der Tintentröpfchen aus dem Druckkopf 50 werden über den Kopftreiber 130 abhängig von den Bilddaten gesteuert. Die gewünschte Punktgröße und Punktplatzierung lässt sich hierdurch bewerkstelligen.
Die Drucksteuerung 126 besitzt einen Bildpufferspeicher 128, und Bilddaten, Parameter und andere Daten werden vorübergehend in dem Bildpufferspeicher 128 abgespeichert, während die Bilddaten in der Drucksteuerung 126 verarbeitet werden. Der in 10 gezeigte Aspekt sieht vor, dass der Bildpufferspeicher 128 die Drucksteuerung 126 begleitet, er kann aber auch als Bildspeicher 114 fungieren. Möglich ist auch eine Variante, bei der die Drucksteuerung 126 und die Systemsteuerung 112 zur Bildung eines einzelnen Prozessors integriert sind.
Der Kopftreiber 130 treibt den Aktuator 92 für die Druckköpfe 12K, 12C, 12M und 12V der Farben entsprechend den von der Drucksteuerung 126 empfangenen Druckdaten. In dem Kopftreiber 130 kann ein Rückkopplungssystem vorhanden sein, durch welches die Treiberbedingungen für den Kopf konstant gehalten werden.
Die Druckbestimmungseinheit 24 ist ein Block, der einen Zeilensensor enthält, wie in 1 beschrieben ist, der das auf dem Aufzeichnungspapier 16 gedruckte Bild liest, die Druckbedingungen erfasst (Vorhandensein eines Ausstoßvorgangs, Schwankung des Tröpfchenausstoßes und dergleichen), indem eine bestimmte Signalverarbeitung oder dergleichen durchgeführt wird, und das Ergebnis hierüber an die Drucksteuerung 126 liefert.
Die Drucksteuerung 126 führt verschiedene Korrekturen an dem Druckkopf 50 aus, wie es entsprechend der von der Druckbestimmungseinheit 24 erhaltenen Information erforderlich ist.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung 10 mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert.
12 ist ein Flussdiagramm, welches die Ablauffolge beim Start des Druckvorgangs veranschaulicht. Wie in 12 gezeigt, treibt, wenn an die Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung 10 ein Druckbefehl gegeben wird (Schritt S210), die Systemsteuerung 112 die Ventilbetätigungspumpe 100, um den Druck an der Membran 95 zu erhöhen (Schritt S212). Als nächstes wird die Kappe 64 von dem Druckkopf 50 getrennt (Schritt S214), und der Kopf wird gereinigt (Schritt S216).
Nach Abschluss des Reinigens des Kopfs wird der Aktuator in gesteuerter Weise für den Beginn des Drucks betätigt (Schritt S218). Während des Druckvorgangs wird Druck auf die Membran 95 gegeben, so dass ein Verlust des Ausstoßdrucks durch den Aktuator 92 verhindert werden kann.
13 ist ein Flussdiagramm, welches die Bläschen-Beseitigungssequenz beim Abschluss des Druckvorgangs veranschaulicht. Wie in 13 gezeigt ist, wird bei Eingabe eines Befehls zur Beendigung des Drucks (Schritt S310) die Kappe 64 an dem Druckkopf 50 angesetzt (Schritt S312). Als nächstes bestimmt die Systemsteuerung 112, ob ein Umwälzen oder Zirkulieren der Tinte innerhalb des Kopfs erforderlich ist (Schritt S314). Diese Bestimmungsroutine folgt einem vorbestimmten Bestimmungsalgorithmus und führt zu einer Feststellung basierend auf der Anzahl von zu druckenden Bögen, dem Betriebszustand jeder Düse, der Ruhezeit, der nach der vorhergehenden Umwälzung verstrichenen Zeitspanne, der Entlüftungsmenge und anderer Faktoren.
Im Schritt S314 wird die Kappe im eingesetzten Zustand gehalten und der Standby-Zustand fortgesetzt, wenn ermittelt wurde, dass keine Tintenumwälzung erforderlich ist.
Das Anstehen eines Druckbefehles wird anschließend geprüft (Schritt S330), wenn kein Druckbefehl ansteht, kehrt der Prozess zurück zum Schritt S314.
Wenn im Schritt S314 geschlussfolgert wird, dass eine Tintenumwälzung erforderlich ist, wird die Ventilbetriebspumpe 100 angesteuert, um einen Saugvorgang hervorzurufen, und der Druck auf die Membran 95 wird vermindert (Schritt S320). Auf diese Weise öffnet sich der Strömungskanal des getrennten Zirkulationskanals 86, die Zuführkanalpumpe 202 und die Zirkulationskanalpumpe 212 arbeiten, und die Flüssigkeit im Inneren der Druckkammer 70 wird umgewälzt (Schritt S322). In diesem Fall wird der Druck so geregelt, dass er folgender Formel 1 genügt: Pa > Ps > Pc (1),wobei Ps der zuführkanalseitige Druck, Pc der zirkulationskanalseitige Druck und Pa der atmosphärische Druck ist.
In diesem Fall wird die obige Formel 1 leicht erfüllt, wenn die Zuführkanalpumpe 202 abgeschaltet wird und die Umwälzkanalpumpe 212 eingeschaltet wird. Diese Prozedur ist deshalb bevorzugt, weil hierdurch ein Lecken von Tinte aus der Düse verhindert werden kann.
Im Inneren der Druckkammer 70 befindliche Tinte wird durch den Druckgradienten aus dem Zirkulationsströmungskanal 76 abgezogen, und in die Druckkammer 70 wird neue Tinte aus dem gemeinsamen Strömungskanal 75 aufgefüllt. Innerhalb der Druckkammer 70 befindliche Bläschen werden zusammen mit der Tinte durch die Tintenumwälzung beseitigt.
Die mit Bläschen vermischte Tinte, die aus dem Zirkulationskanal abgezogen wurde, wird in einen Nebentank geleitet und mit einer Entlüftungseinrichtung entlüftet. Tinte, aus der Bläschen entfernt wurden, wird erneut über den Zuführkanal der Druckkammer zugeleitet.
Der Umwälz- oder Zirkulationsvorgang des Schritts S322 wird über eine feste Zeitspanne fortgesetzt (Schritt S324), anschließend geht der Prozess weiter zum Schritt S330.
Im Inneren der Druckkammer 70 befindliche Bläschen können auf diese Art und Weise der Steuerung beseitigt werden, ohne dass die Düse 71 einem Absaugvorgang unterzogen werden muss.
In dem in 13 gezeigten Flussdiagramm ist ein Beispiel gezeigt, bei dem der Umwälzvorgang in einem Zustand ausgeführt wird, in welchem die Kappe 64 an dem Druckkopf 50 angesetzt ist, jedoch ist es entsprechend den durch die Formel 1 angegebenen Bedingungen auch möglich, Bläschen ohne Ansetzen der Kappe 64 zu beseitigen.
In dem Druckkopf 50, der in Verbindung mit der obigen Ausführungsform beschrieben wurde, sind der gemeinsame Strömungskanal 75 und der Umwälzströmungskanal 76 für jeweils eine Reihe von Düsen vorgesehen, wie durch die teilvergrößerte Darstellung in 14 dargestellt ist, möglich ist aber auch eine Implementierung der Erfindung, bei der derselbe Strömungskanal von vertikal benachbarten Druckkammern (Druckkammern in verschiedenen Düsenreihen) 70 gemeinsam benutzt wird, wie dies in 15 gezeigt ist. Gemäß diesem Aspekt ist es auch möglich, Druckkammern 70 mit einer noch höheren Dichte anzuordnen.
Ebenfalls bevorzugt ist ein Aspekt, gemäß dem der Aktuator 92 zum Ausstoßen während des oben beschriebenen Umwälzvorgangs etwas zum Vibrieren in einem Bereich gebracht wird, der nicht die Ausstoßkraft erreicht. Die Bewegung von an den Strömungskanalwänden der Druckkammer 70 haftenden Bläschen kann durch solche geringfügigen Vibrationen zwangsweise hervorgerufen werden.
Außerdem ist bei der obigen Ausführungsform das Ventil 94 vorhanden, um die Seite des Zirkulationskanals 86 abzutrennen, ein weiterer bevorzugter Aspekt sieht aber vor, dass ein weiteres Ventil in der gleichen Weise zum Trennen des Zuführkanals 85 vorhanden ist, wobei die Ventile auf der Zuführkanalseite und der Zirkulationskanalseite während des Ausstoßvorgangs oder der Vorab-Ausstoßung geschlossen werden. Dieser Aspekt kann eine weitere Verbesserung der Ausstoßstabilität und eine Erhöhung der Vorab-Ausstoßkraft bewirken.
Spezielle Beispiele für die Form der Druckkammer
Beispiele für die Form der Druckkammer 70 sind in den 16A bis 19 dargestellt.
16A ist ein Grundriss eines Beispiels für die Form der Druckkammer, 16B ist eine entsprechende Seitenansicht. Wie in den 16A und 16B zu sehen ist, hat die Druckkammer 70 in einer parallel zur Düsenausrichtungsebene (Düsenfläche) parallelen Ebene eine im wesentlichen dreieckige Form, wobei die Einström- und Ausströmkanäle 181, 182 und 183 der Druckkammer sich an den Scheitelpunkten des Dreiecks befinden. Die Einström- und Ausströmkanäle 181, 182 und 183 in den 16A und 16B entsprechen dem Düsenströmungskanal 81, dem getrennten Zuführkanal 85 und dem getrennten Zirkulationskanal 86, die in den 4 bis 8 dargestellt sind. Die Scheitelpunkte der Dreieckform sind bogenförmig abgefast, wie in 16A zu sehen ist. Der Rundungs-Radius R entspricht vorzugsweise der folgenden Formel 2 in Verbindung mit den Radien r der Einström- und Ausströmkanäle 181 bis 183: r/2 ≤ R ≤ 2 × r. (2)
Ein bevorzugter Aspekt sieht eine Anordnung von Strömungskanalöffnungen der drei Einström- und Ausströmkanäle 181, 182 und 183 in Verbindung mit der Druckkammer 70 vor, die eine symmetrische Lagebeziehung aufweist. Insbesondere liegt ein bevorzugter Aspekt darin, dass die Druckkammer um 120 × n Grad (wobei n eine natürliche Zahl ist) um den Mittelpunkt der Druckkammer 70 in der zur Düsenfläche parallelen Ebene gedreht wird, wobei es eine Übereinstimmung gibt zwischen den Formen (der symmetrischen Struktur bezüglich der Drehung um 120°) der ursprünglichen Druckkammer 70 und der gedrehten Druckkammer 70.
Ebenfalls bevorzugt ist eine Konfiguration, bei der die Düsenströmungskanal-Öffnung (die Verbindungsöffnung, mit der der Düsenströmungskanal 81 verbunden ist) und die Zirkulationsströmungskanal-Öffnung (die Verbindungsöffnung, mit der der separate Zirkulationskanal 86 verbunden ist) an symmetrischen Positionen bezüglich der Zuführkanalöffnung (der Verbindungsöffnung, an die der separate Zuführkanal 85 angeschlossen ist) in der Druckkammer 70 angeordnet sind. Gemäß diesem Aspekt ist die Strömung während des Ausstoßes die gleiche wie während der Umwälzung, und es gibt keinen Zeitpunkt, zu dem eine der Strömungen zu einem Zusammenfluss neigt.
Bei dem in 16A gezeigten Beispiel ist die Fläche in der Nähe der etwa rechteckigen Form eine nach außen weisende konvexe Kurve, allerdings ist die planare Form der Druckkammer nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Möglich ist beispielsweise außerdem eine Version, bei der die Fläche in der Nähe der im wesentlichen dreieckigen Form durch eine gerade Linie gebildet wird, wie aus 17A hervorgeht. Weiterhin möglich ist eine Version, bei der die Fläche in der Nähe der etwa dreieckigen Form mit einer gekrümmten Linie ausgebildet ist, deren Krümmung nach innen weist, wie in 17B zu sehen ist.
Bei den in den 18A und 18B gezeigten Beispielen ist die ebene Form der Druckkammern im wesentlichen die Form eines gleichschenkligen Dreiecks, wobei die Scheitelpunkte Winkel von mehr als 60° haben. In diesem Fall befindet sich der Düsenströmungskanal 81 an der Scheitelstelle, und der separate Zuführkanal 85 und der separate Zirkulationskanal 86 befinden sich an den unteren Winkelpositionen. Das Merkmal, gemäß dem die Scheitelposition der im wesentlichen gleichschenkligen Dreieckform abgerundet ist, ist das gleiche wie bei dem Beispiel nach den 16A und 16B.
Bei dem in 19 gezeigten Beispiel entspricht die ebene Form der Druckkammer etwa der Form eines gleichschenkligen Dreiecks, wobei die Schenkel Winkel von weniger als 60° haben. Bei dieser Form befindet sich der Düsenströmungskanal 61 in einer unteren Winkelposition. Das Merkmal, gemäß dem die Scheitelposition des im wesentlichen gleichschenkligen Dreiecks abgerundet ist, ist das gleiche wie bei dem Beispiel nach 16A.
In der obigen Beschreibung ist auf ein Beispiel einer sogenannten Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung vom Piezo-Typ bezug genommen, die Erfindung ist aber nicht beschränkt auf derartige Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtungen. Der Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der Erfindung kann auch an andere verschiedene Typen von Flüssigkeits-Ausstoßvorrichtungen angepasst sein, so zum Beispiel in Form einer Vorrichtung, die Behandlungsflüssigkeiten und andere Flüssigkeiten auf ein Medium aufträgt.
Allerdings sollte gesehen werden, dass es keine Beschränkung der Erfindung auf die hier offenbarten spezifischen Formen gibt, sondern die Erfindung vielmehr nur durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Tröpfchen-Ausstoßkopf (12, 50), umfassend: eine Düse (71), die Tröpfchen einer Flüssigkeit ausstößt; eine Druckkammer (70), die mit der Düse (71) in Verbindung steht und mit der aus der Düse (71) auszustoßenden Flüssigkeit gefüllt ist; und eine Druckerzeugungseinrichtung (92), die eine Druckschwankung in der Flüssigkeit innerhalb der Druckkammer (70) erzeugt und bewirkt, dass die Tröpfchen aus der Düse (71) ausgestoßen werden, wobei: die Druckkammer (70) eine im wesentlichen dreieckige ebene Form aufweist; die Druckkammer (70) ausgestattet ist mit einer ersten Leitung (81), die die Flüssigkeit von der Druckkammer (70) zu der Düse (71) leitet, einer zweiten Leitung (85), die die Flüssigkeit veranlasst, in die Druckkammer (70) zu fließen, einer dritten Leitung (86), welche die in der Druckkammer (70) befindliche Flüssigkeit aus der Druckkammer (70) hinaus ableitet, und einer ersten Schalteinrichtung (94), die einen Strömungskanal in mindestens einer von der zweiten und der dritten Leitung (85, 86) öffnet und schließt; und die erste, die zweite und die dritte Leitung (81, 85, 86) mit der Druckkammer (70) an Stellen in der Nähe verschiedener Scheitel der im wesentlichen dreieckigen Form verbunden sind.
Tröpfchen-Ausstoßkopf (12, 50) nach Anspruch 1, bei dem die Schalteinrichtung (94) sich in der dritten Leitung (86) befindet.
Tröpfchen-Ausstoßkopf (12, 50) nach Anspruch 1 oder 2, umfassend: eine Mehrzahl von Druckkammern (70); einen gemeinsamen Strömungskanal (75), der in Verbindung mit der zweiten Leitung (85) jeder der Druckkammern (70) steht; und einen Zirkulations-Strömungskanal (76) in Verbindung mit der dritten Leitung (86) jeder der Druckkammern (70).
Tröpfchen-Ausstoßkopf (12, 50) nach Anspruch 3, weiterhin umfassend eine Schaltsteuereinrichtung (100), die gleichzeitig eine Mehrzahl der Schalteinrichtungen (94) steuert, die in entsprechender Weise an den mehreren Druckkammern (70) angeordnet sind.
Tröpfchen-Ausstoßkopf (12, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend: eine zufuhrkanalseitige Druckeinstelleinrichtung (202), die Druck in der zweiten Leitung (85) erhöht, wobei der durch die zuführkanalseitige Druckeinstelleinrichtung (202) erhöhte Druck bewirkt, dass die Flüssigkeit von der zweiten Leitung (85) zu der Druckkammer (70) und von der Druckkammer (70) zu der dritten Leitung (86) strömt.
Tröpfchen-Ausstoßkopf (12, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend: eine zirkulationskanalseitige Druckeinstelleinrichtung (212), welche Druck in der dritten Leitung (86) vermindert, wobei der von der zirkulationskanalseitigen Druckeinstelleinrichtung (212) verminderte Druck bewirkt, dass die Flüssigkeit von der zweiten Leitung (85) zu der Druckkammer (70) und von der Druckkammer (70) zu der dritten Leitung (86) strömt.
Tröpfchen-Ausstoßkopf (12, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend: eine zuführkanalseitige Druckeinstelleinrichtung (202), die Druck in der zweiten Leitung (85) erhöht; und eine zirkulationskanalseitige Druckeinstelleinrichtung (212), die Druck in der dritten Leitung (86) vermindert, wobei der von der zuführkanalseitigen Druckeinstelleinrichtung (202) erhöhte Druck und der von der zirkulationskanalseitigen Druckeinstelleinrichtung (212) verminderte Druck die Flüssigkeit veranlassen, von der zweiten Leitung (85) zu der Druckkammer (70) und von der Druckkammer (70) zu der dritten Leitung (86) zu strömen.
Tröpfchen-Ausstoßkopf (12, 50) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Druck eingestellt wird zum Erfüllen der Bedingung Pa > Ps > Pc, wobei Ps der Druck in der zweiten Leitung (85), Pc der Druck in der dritten Leitung (86) und Pa der atmosphärische Druck ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, umfassend: einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf (12, 50) mit dem Tröpfchen-Ausstoßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Bild auf einem Aufzeichnungsträger (16) durch Ausstoßen von Tintentröpfchen aus den Düsen (71) aufgezeichnet wird, während der Aufzeichnungsträger (16) relativ gegenüber dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf (12, 50) bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin umfassend ein Zirkulationssteuereinrichtung (112), die die Schalteinrichtung (94) steuert, wobei: dann, wenn ein Bild aufgezeichnet wird, die Zirkulationssteuereinrichtung (112) die Schalteinrichtung (94) zum Schließen bringt, und dann, wenn kein Bild aufgezeichnet wird, die Zirkulationssteuereinrichtung (112) die Schalteinrichtung (94) zum Öffnen bringt, damit die im Inneren der Druckkammer (70) befindliche Flüssigkeit in die dritte Leitung (86) strömt.