DE60029280T2

DE60029280T2 - Abdeckungselement aus Gummi, Druckkopf, Aufbewahrungsgehäuse und Tintenstrahldruckgerät

Info

Publication number: DE60029280T2
Application number: DE60029280T
Authority: DE
Inventors: Osamu Ohta-ku Morita
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: EP1078767A1; JP2001058670A; US6398352B1; EP1078767B1; DE60029280D1; JP3897490B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckkopf zum Ausstoßen von Drucktinte, ein Aufbewahrungsgehäuse für den Druckkopf und ein Tintenstrahldruckgerät, besonders aber ein Abdeckelement in Form einer Gummidichtung, welche das Verdampfen von Tinte verhindert.
Die vorliegende Erfindung ist übertragbar auf einen Kopierer, ein mit einem Kommunikationssystem und einem Textautomaten einschließlich Drucksektion ausgerüstetes Faxgerät und auch auf einen industriell genutzten Drucker, welcher mit verschiedenen Verarbeitungseinheiten ausgerüstet ist.
Viele als Drucker oder ähnliche Geräte verwendete Tintenstrahldruckgeräte haben einen Tintenbehälter in Form einer Kartusche, welche auf einfache Weise gegen eine andere ausgetauscht werden kann. Dieses Tintenbehältersystem ermöglicht einfaches Zuführen von Tinte bei relativ niedrigen Betriebskosten für das Drucken.
Die 28A und 28B zeigen in perspektivischer Darstellung ein Beispiel der Installation der Tintenbehälter in eine Druckkopfeinheit, die 29A und 29B Schnittansichten davon. Wie aus den 28B und 29B hervor geht, ist in der Druckkopfeinheit ein Tintenbehälter 111 installiert und der Tintenzuführkanal 211 dieses Tintenbehälters ist mit dem Verbindungsabschnitt 204 der Druckkopfeinheit 301 verbunden, um den Innenraum des Druckkopfes 102 mit Tinte zu versorgen. Bei dieser Konfiguration ist um den Verbindungs abschnitt 204 eine Gummidichtung 207 angeordnet, welche beim Installieren des Tintenbehälters 111 in die Druckkopfeinheit vom Tintenzuführkanal 211 des Tintenbehälters 111 und dem Verbindungsabschnitt 204 zusammengedrückt wird. Durch diese Verbindung kann Lecken oder Verdampfen von Tinte verhindert werden.
Die dem Druckkopf 201 durch den Flüssigkeitskanal 206 und dem im Siliziumsubstrat 201 vorhandenen Flüssigkeitskanal zugeführte Tinte wird durch die von den elektrothermischen Umwandlungselemente (nicht dargestellt) im Flüssigkeitskanal erzeugte Wärmeenergie ausgestoßen.
Wie bereits erwähnt, ist um den Tintenzuführkanal des Tintenbehälters im allgemeinen eine Gummidichtung angeordnet, um das Verdampfen von Tinte zu verhindern. Diese den Verbindungsabschnitt zwischen dem Tintenbehälter und dem Druckkopf luftdicht abschließende Gummidichtung ist ein kostengünstiges Element, welches das Verdampfen von Tinte effektiv verhindert. Diese Gummidichtung braucht nur leicht zusammengedrückt zu werden, um eine hohe Dichtfähigkeit zu gewährleisten. Deshalb muß diese Gummidichtung weich sein, d.h. eine relativ geringe Härte zwischen 30 und 45 HS(A) (Japanischer Industriestandard JIS) haben.
Gummis mit einer so geringen Härte können aber bei Berührung zusammenkleben. Wenn Druckkopfeinheiten wie die in den 28A, 28B, 29A und 29B dargestellten in einer Fabrik gefertigt werden, erfolgt die Bereitstellung der Gummidichtungen automatisch durch eine entsprechende Zuführvorrichtung. Separates Zuführen ist aber bei zusammengeklebten Gummidichtungen nicht möglich, so daß diese arbeits- und zeitaufwendig voneinander getrennt werden müssen. Deshalb sollten die gefertigten Gummidichtungen einzeln in Behältnissen gelagert werden, damit diese vor dem Einbau nicht zusammenkleben können. Dadurch steigen aber die Fertigungskosten.
Gummidichtungen neigen besonders bei einer Umgebungstemperatur von 20°C und darüber oder bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 70% und darüber zum Zusammenkleben.
Im Dokument US-A-5.781.213 ist ein Gummiabdeckelement offenbart, welches ein bestimmtes Tinte umgebendes Element berührt und dieses abdichtet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Gummiabdeckelements, welches keine Klebeigenschaften hat und somit bei der Fertigung von Druckköpfen, Tintenstrahldruckgeräten usw. keine Probleme verursacht.
Diese Aufgabe erfüllt das Gummiabdeckelement mit den im Anspruch 1 definierten Merkmalen. Eine Weiterentwicklung der Erfindung ist in den abhängigen Ansprüchen definiert.
1 zeigt in perspektivischer Darstellung die Außenansicht eines Tintenstrahldruckers als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt perspektivisch den in 1 dargestellten Drucker ohne Abdeckung.
3 zeigt in perspektivischer Darstellung eine im Drucker als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Druckkopfkartusche.
4 zeigt perspektivisch in Explosivdarstellung die Druckkopfkartusche gemäß 3.
5 zeigt perspektivisch in Explosivdarstellung den Druckkopf gemäß 4 schräg von unten gesehen.
Die 6A und 6B zeigen in perspektivischer Darstellung den Aufbau einer Scannerkartusche in Einbaulage bzw. um 180 Grad gedreht, welche anstatt der Druckkopfkartusche gemäß 3 in den Drucker gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.
7 zeigt schematisch im Blockschaltbild den Gesamtaufbau der elektrischen Schaltung des Druckers als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 8A und 8B zeigen in Blockschaltbildern ein Beispiel des Innenaufbaus der gedruckten Hauptleiterplatte (PCB) der in 7 dargestellten Schaltung.
Die 9A und 9B zeigen in Blockschaltbildern ein Beispiel des Innenaufbaus einer spezifischen integrierten Schaltung (ASIC) der in den 8A und 8B dargestellten Hauptleiterplatte.
10 zeigt im Flußplan ein Beispiel des im Drucker als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ablaufenden Programms.
11 zeigt perspektivisch in Explosivdarstellung den Druckkopf gemäß 4.
12 zeigt in perspektivischer Darstellung teilweise unterbrochen das Druckelementsubstrat gemäß 5.
13 zeigt in perspektivischer Darstellung die Druckkopfkartusche mit Tintenbehältern gemäß 3.
14 zeigt eine Schnittansicht der in 3 dargestellten Druckkopfkartusche.
Die 15A und 15B zeigen in perspektivischer Darstellung eine Gummidicht gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben bzw. von unten gesehen.
Die 16A, 16B, 16C und 16D zeigen die Draufsicht, die Querschnittansicht, die Längsschnittansicht bzw. die Unteransicht der in den 15A und 15B dargestellten Gummidichtung.
Die 17A und 17B zeigen in Tabellen- bzw. Diagrammform die Rate der aus dem Tintenbehälter verdampften Tinte bei Verwendung der in den 15A und 15B dargestellten Gummidichtung, welche in diesem Fall nicht rauh ist.
Die 18A und 18B zeigen in Tabellen- bzw. Diagrammform die Rate der aus dem Tintenbehälter verdampften Tinte bei Verwendung der in den 15A und 15B dargestellten Gummidichtung mit einer bestimmten Rauhigkeit.
Die 19A und 19B zeigen in Tabellen- bzw. Diagrammform die Rate der aus dem Tintenbehälter verdampften Tinte bei Verwendung der in den 15A und 15B dargestellten Gummidichtung mit einer anderen Rauhigkeit.
Die 20A und 20B zeigen in Tabellen- bzw. Diagrammform die Rate der aus dem Tintenbehälter verdampften Tinte bei Verwendung der in den 15A und 15B dargestellten Dichtgummis mit noch einer anderen Rauhigkeit.
Die 21A und 21B zeigen in perspektivischer Darstellung eine Gummidichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
22 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Gummidichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
23 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Druckkopfaufbewahrungsgehäuse gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
24 zeigt in perspektivischer Darstellung eine im Druckkopfaufbewahrungsgehäuse gemäß 23 verwendete Abdeckkappe.
25 zeigt in perspektivischer Darstellung eine im Druckkopfaufbewahrungsgehäuse verwendete Abdeckkappe gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
26 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Ausstoßregeneriermechanismus gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
27 zeigt in perspektivischer Darstellung den Ausstoßregeneriermechanismus gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer anderen perspektivischen Darstellung.
Die 28A und 28B zeigen in perspektivischer Darstellung eine herkömmliche Druckkopfkartusche.
Die 29A und 29B zeigen eine Schnittansicht der herkömmlichen Druckkopfkartusche.
Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Als ein Beispiel eines Tintenstrahldruckgerätes dient ein Drucker, bei welcher eine Gummidichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Der in der Beschreibung verwendete Begriff „Drucken" bezieht sich auf die Erzeugung von Bildern, Mustern usw. auf einem Druckmedium oder die Behandlung des Druckmediums hinsichtlich des Erzeugens von Informationen mit Bedeutung wie Buchstaben, Graphiken usw. oder von bedeutungslosen Informationen, welche sichtbar werden sollen oder nicht.
Der in der Beschreibung verwendete Begriff „Druckmedium" bezieht sich nicht nur auf das bei allgemeinen Druckgeräten benutzte Papier, sondern auch auf Gewebe, Plastfilme, Metallplatten, Glas, Keramik, Holz und Leder, welche Tinte aufnehmen können.
Der Begriff „Tinte" (oder „Flüssigkeit") sollte weitgehend in Verbindung mit dem erwähnten „Drucken" verwendet werden und betrifft eine Flüssigkeit zur Erzeugung von Bildern, Mustern usw. auf dem Druckmedium, deren Farbstoff auf dem Druckmedium erstarrt oder unlöslich wird.
1. Körper des Gerätes
Die 1 und 2 zeigen die Außenansicht eines mit einem Tintenstrahldrucksystem ausgerüsteten Druckers. Bei dieser Ausführungsform hat der Druckerkörper M1000 ein Gehäuse, welches aus einem Unterteil M1001, einem Oberteil M1002, einem Zugangsdeckel M1003 und einer Austragplatte M1004 zusammengesetzt und in welchem ein Chassis M3019 (2) untergebracht ist.
Das Chassis M3019 ist aus mehreren Metallplatten mit einer bestimmten Steifigkeit hergestellt und bildet das Skelett des Druckers, an welchem verschiedene, später näher beschriebene Druckmechanismen befestigt sind.
Grob ausgedrückt bildet das Unterteil M1001 die unter Hälfte, das Oberteil M1002 die obere Hälfte des Druckerkörpers M1000. Zusammen montiert formen diese beiden Hälften ein Gehäuse zur Aufnahme der später beschriebenen Mechanismen. Der Druckerkörper M1000 ist oben und vorn mit einer Öffnung versehen.
Die Austragplatte M1004 ist an einem Ende schwenkbar am Unterteil M1001 befestigt. Mit dem Schwenken der Austragplatte M1004 wird die an der Vorderseite des Unterteils M1001 vorhandene Öffnung geöffnet bzw. geschlossen. Zum Drucken wird die Austragplatte M1004 nach vorn geschwenkt, um die Öffnung freizugeben, damit die gedruckten Blätter ausgetragen und gestapelt werden können. In der Austragplatte M1004 sind zwei Hilfsplatten M1004a, M1004b untergebracht. Diese Hilfsplatten können nach Bedarf nach vorn herausgezogen werden, um die Papierstützfläche in drei Schritten zu vergrößern oder zu verkleinern.
Der Zugangsdeckel M1003 ist an einem Ende schwenkbar am Oberteil M1002 befestigt und dient zum Öffnen oder Schließen der an der Oberseite des Oberteils M1002 vorhandenen Öffnung. Bei hochgeschwenktem Zugangsdeckel M1003 kann eine bzw. ein im Druckerkörper installierte(r) Druckkopfkartusche H1000 oder Tintenbehälter H1900 ausgetauscht werden. Mit dem Öffnen oder Schließen des Zugangsdeckels M1003 betätigt ein an dessen Rückseite angeordneter Vorsprung (nicht dargestellt) einen Hebel. Von einem Mikroschalter wird die Schwenkposition des Hebels erfaßt und daraus erkannt, ob der Zugangsdeckel geöffnet oder geschlossen ist.
Am hinteren Abschnitt des Oberteils M1002 sind ein AN/AUS-Knopf E0018, ein Wiederaufnahmeknopf E0019 und eine Leuchtdiode E0020 angeordnet. Mit dem Drücken des AN/AUS-Knopfes E0018 leuchtet die Leuchtdiode E0020, welche der Bedienperson die Druckbereitschaft des Druckers anzeigt. Die Leuchtdiode E002 hat mehrere Anzeigefunktionen. So wird zum Beispiel durch Änderung der Blinkintervalle und der Farbe die Bedienperson auf Druckerstörungen hingewiesen. Außerdem können von einem Summer E0021 (7) Töne erzeugt werden. Nach Beseitigung der Störung wird der Wiederaufnahmeknopf E0019 gedrückt, um das Drucken fortzusetzen.
2. Druckdurchführmechanismus
Nachfolgend wird der im Druckergehäuse M1000 gemäß dieser Ausführungsform untergebrachte Druckdurchführmechanismus beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform weist der Druckdurchführmechanismus folgende Einheiten auf: eine automatische Papierzuführeinheit M3022 zum automatischen Zuführen eines Druckblattes zum Druckerkörper, eine Blatttransporteinheit M3029 zum Führen des von der automatischen Papierzuführeinheit einzeln zugeführten Blattes bis zur vorbestimmten Druckstation und von dieser zu einer Austrageinheit M3030, eine Druckeinheit zum Drucken auf dem zur Druckstation transportierten Blatt und eine Ausstoßregeneriereinheit M5000 zur Wiederherstellung der Tintenausstoßleistung der Druckeinheit.
Zuerst wird auf die Druckeinheit näher eingegangen. Die Druckeinheit weist einen auf einem Holm M4021 beweglich ge lagerten Schlitten M4001 und eine an diesem austauschbar befestigte Druckkopfkartusche H1000 auf.
2.1 Druckkopfkartusche
Die in der Druckeinheit verwendete Druckkopfkartusche wird anhand der 3 bis 5 beschrieben.
Die in 3 dargestellte Druckkopfkartusche H1000 ist aus einem mit Tinten gefüllten Tintenbehälter H1900 und einem Druckkopf H1001 zum Ausstoßen der vom Tintenbehälter H1900 gelieferten Tinte durch Düsen entsprechend den Druckinformationen zusammengesetzt. Der Druckkopf H1001 ist als Kartusche ausgeführt und austauschbar am Schlitten M4001 befestigt, worauf später näher eingegangen wird.
Der Tintenbehälter für die Druckkopfkartusche H1000 ist aus mehreren separaten Tintenbehältern H1900 zusammengesetzt, in welchen zum Beispiel die Farbtinten Schwarz, Hellzyan, Hellmagenta, Zyan, Magenta bzw. Gelb untergebracht sind und welche die Erzeugung von Bildern in Fotoqualität ermöglichen. Wie aus 4 hervor geht, sind diese separaten Tintenbehälter austauschbar am Druckkopf H1001 befestigt.
Der in 11 detailliert dargestellte Druckkopf H1001 weist eine Druckelementeinheit H1002 und eine Behälteraufnahmeeinheit H1500 auf. Zu der in 5 in Explosivdarstellung gezeigten Druckelementeinheit H1002 gehören ein Druckelementsubstrat H1100, eine erste Platte H1200, eine elektrische Verdrahtungsleiterplatte H1300 und eine zweite Platte H1400. Zur Behälteraufnahme H1500 gehören ein Strömungskanäle bildendes Element H1600, ein Filter H1700 und eine Gummidichtung H1800 gemäß dieser Ausführungsform.
Eine Seite des Druckelementsubstrats H1100 ist mit zahlreichen durch Filmablagern erzeugten Druckelementen zur Erzeu gung der für das Ausstoßen von Tinte erforderlichen Energie und mit elektrischen Verdrahtungen zum Beispiel aus Aluminium zum Speisen der einzelnen Druckelemente mit Strom versehen. Das Druckelementsubstrat H1100 ist auch mit photolithographisch erzeugten Tintenkanälen und Düsen H100T entsprechend der Anzahl an Druckelementen versehen. Auf der Rückseite des Druckelementsubstrats H1100 sind Tintenzuführkanäle zum Speisen der Tintenkanäle mit Tinte vorhanden. Das Druckelementsubstrat H1100 ist fest mit der mit Tintenzuführöffnungen H1201 versehenen ersten Platte H1200, diese wiederum fest mit der mit einer Öffnung versehenen zweiten Platte H1400 verbunden. Die zweite Platte H1400 drückt die elektrische Verdrahtungsleiterplatte H1300 gegen das Druckelementsubstrat H1100, um beide elektrisch miteinander zu verbinden. Die elektrische Verdrahtungsleiterplatte H1300 ist über Drähte mit dem Druckelementsubstrat H1100 und über Eingangsklemmen H1301 an den Drahtenden mit dem Druckerkörper verbunden und dient zur Übertragung von elektrischen Signalen zum Ausstoßen von Tinte zum Druckelementsubstrat H1100 sowie zum Empfangen externer Signale vom Druckerkörper. Die Eingangsklemmen H1301 für externe Signale sind an der Rückseite der Behälteraufnahme H1500 befestigt, worauf später näher eingegangen wird.
12 zeigt in perspektivischer Darstellung teilweise unterbrochen den detaillierten Aufbau des Druckelementsubstrats H1100.
Das Druckelementsubstrat H1100 weist als Hauptelement ein zum Beispiel 0,5 bis 1 mm dickes Siliziumsubstrat H1101 auf. Das Substrat H1101 ist mit sechs Reihen Tintenzuführkanälen H1102 (nur eine ist dargestellt) versehen, von denen jede eine schlitzförmige Durchgangsöffnung als Zuführkanal für die entsprechende der sechs Farbtinten bildet. An jeder Sei te der entsprechenden Tintenzuführkanäle H1102 ist eine Reihe elektrothermischer Umwandlungselemente H1103 (nur eine Seite ist dargestellt) angeordnet, wobei die Umwandlungselemente beider Reihen zickzackförmig zueinander sich erstrecken. Die elektrothermischen Umwandlungselemente H1103 und Verdrahtungen aus Aluminium werden durch Filmbildung erzeugt. Die Elektrodenabschnitte H1104 zum Speisen der Verdrahtungen mit Strom haben Erhebungen H1105 sind mit Ergebungen aus Gold oder einem ähnlichen Metall versehen.
Die Tintenzuführkanäle H1102 werden durch anisotropes Ätzen bei Nutzung der Kristallorientierung des aus Si gefertigten Substrats H1101 erzeugt. Wenn das aus Si gefertigte Substrat in Oberflächenrichtung die Kristallorientierung <100> und in Dickenrichtung die Kristallorientierung <111> hat, verläuft bei Verwendung eines alkalischen Ätzmittels (KOH, TMAH, Hydrazin oder eine ähnliche Verbindung) das anisotrope Ätzen unter einem Winkel von etwa 54,7°. Bei Anwendung dieses Verfahrens kann die gewünschte Ätztiefe erreicht werden.
Auf dem Si-Substrat H1101 sind entsprechend den elektrothermischen Umwandlungselementen H1103 photolithographisch erzeugte Wände H1106 als Tintenkanalwände und in sechs Reihen entsprechend den sechs Farbtinten angeordnete Ausstoßöffnungen H1100T vorhanden. Die elektrothermischen Umwandlungselemente H1103 sind den Ausstoßöffnungen H1101T gegenüber angeordnet und erzeugen in der aus dem Tintenzuführkanal zugeführten Tinte jeweils ein Bläschen, durch dessen Druck Tinte aus den Ausstoßöffnungen H1101T ausgestoßen wird.
Nachfolgend wird anhand von 5 und weiteren Zeichnungen die erste Platte H1200 detailliert beschrieben. Die erste Platte H1200 ist zum Beispiel aus Aluminiumoxid (A1203) gefertigt und hat eine Dicke zwischen 0,5 und 10 mm. Die erste Platte kann aber auch aus einem anderen Material gefertigt werden, wenn dieses einen dem Druckelementsubstrat H1100 äquivalenten linearen Ausdehnungskoeffizient und eine gleiche oder höhere Wärmeleitfähigkeit als dieses hat. Zu den Materialien, aus welchen die erste Platte gefertigt werden kann, zählen Silizium (Si), Aluminiumnitrid (AlN), Zirkoniumdioxid, Siliziumnitrid (Si₃N₄), Siliziumkarbid (SiC), Molybdän (Mo) und Wolfram (W).
Die erste Platte H1200 ist mit sechs Tintenzuführkanälen H1201 zum Zuführen der entsprechenden Tinte zum Druckelementsubstrat H1100 versehen. Diese sechs Tintenzuführkanäle H1201 entsprechen den im Druckelementsubstrat H1100 vorhandenen Tintenzuführkanälen H1102, wobei das Druckelementsubstrat H1100 mit hoher positioneller Genauigkeit an der ersten Platte H1200 befestigt ist. Der zum Verbinden des Druckelementsubstrats mit der ersten Platte verwendete erste Kleber wird so aufgetragen, daß zwischen benachbarten Tintenzuführkanälen keine Hohlräume entstehen. Der erste Kleber hat vorzugsweise eine geringe Viskosität, bildet auf den Kontaktflächen nur eine dünne Schicht, ist nach dem Aushärten relativ hart und tintenbeständig. Der Kleber kann zum Beispiel ein durch Wärme härtender Kleber mit dem Hauptbestandteil Epoxydharz sein, wobei die Haftschicht aus diesem Kleber vorzugsweise 50 μm oder weniger beträgt.
Nachfolgend wird anhand von 5 die elektrische Verdrahtungsleiterplatte H1300 beschrieben. Die elektrische Verdrahtungsleiterplatte H1300 dient zum Übertragen der für das Ausstoßen von Tinte erforderlichen elektrischen Signale zum Druckelementsubstrat H1100. Die elektrische Verdrahtungsleiterplatte weist eine Öffnung zum Befestigen des Druckelementsubstrats H1100, den Elektrodensektionen H1104 des Druckelementsubstrats H1100 gemäß 12 entsprechende Klemmen (nicht dargestellt) und Eingangsklemmen (nicht dargestellt) an den Verdrahtungselementen zum Empfangen externer Signale vom Druckerhauptkörper auf. Auf diese Weise sind die elektrische Verdrahtungsleiterplatte H1300 und das Druckelementsubstrat H1100 elektrisch miteinander verbunden. Das Verbinden kann zum Beispiel durch Auftragen eines durch Wärme aushärtenden Kunstharzklebers (nicht dargestellt) zwischen den Elektrodenabschnitt H1104 des Druckelementsubstrats H1100 und die entsprechende Elektrodenklemmleiste der elektrischen Verdrahtungsleiterplatte H1300 und Aushärten des Klebers durch gleichzeitiges Aufbringen von Wärme und Druck erfolgen.
Der durch Wärme aushärtende Kunstharzkleber kann ein leitende Partikel enthaltender anisotroper Kleber sein. Bei der Konfiguration gemäß dieser Ausführungsform könnte die elektrische Verbindung erreicht werden, wenn zum Beispiel die Elektrodensektionen des Druckelementsubstrats H1100 und die mit Gold plattierten Elektrodenanschlußklemmen der elektrischen Verdrahtungsleiterplatte H1300 erhitzt und bei einer Temperatur zwischen 170°C und 250°C mittels eines anisotropen, elektrisch leitenden Klebfilms, welcher Nickelpartikel mit einer Größe zwischen 2 μm und 6 μm und auch ein Epoxydharz enthält, angequetscht würden. Das für die elektrische Verdrahtungsleiterplatte H1300 verwendete Material kann ein flexibles Substrat mit einer doppelschichtigen Verdrahtung sein, wobei die vordere Schicht mit einem Resistfilm beschichtet ist. Die zur Übertragung externer Signale dienenden Anschlußklemmen dieses Verdrahtungssubstrats sind an der Rückseite an eine Verstärkungsplatte geklebt, um diesen eine plane Oberfläche zu geben. Die Verstärkungsplatte kann aus einem Glasepoxydharz, aus Aluminium oder einem ähnlichen hitzebeständigen Material gefertigt werden und zum Beispiel eine Dicke zwischen 0,5 mm und 2 mm haben.
Nachfolgend wird die zweite Platte H1400 beschrieben. Diese Platte ist zum Beispiel aus Aluminiumoxid (A1203) gefertigt und hat eine Dicke zwischen 0,5 und 1 mm, kann aber auch aus einem Material, welches einen dem Druckelementsubstrat H1100 und der ersten Platte H1200 äquivalenten linearen Ausdehnungskoeffizient, aber eine höhere Wärmeleitfähigkeit als jene hat, gefertigt werdend. Die in der zweiten Platte H1400 vorhandene Öffnung hat größere Dimensionen als das an der ersten Platte H1200 befestigte Druckelementsubstrat H1100. Die zweite Platte H1400 wird mit einem zweiten Kleber (nicht dargestellt) so an der ersten Platte H1200 befestigt, daß das Druckelementsubstrat H110 und die elektrische Verdrahtungsleiterplatte H1300 eben zueinander ausgerichtet und elektrisch miteinander verbunden sind. Die elektrische Verdrahtungsleiterplatte H1300 wird an der Rückseite mit einem dritten Kleber (nicht dargestellt) an der zweiten Platte H1400 befestigt, um die zweite Platte gefaltet und mit der ersten Platte H1200 verklebt. Der zweite Kleber kann zum Beispiel eine geringe Viskosität haben, auf der Kontaktfläche eine dünne Schicht bilden und tintenbeständig sein. Der dritte Kleber kann zum Beispiel ein durch Wärme aushärtender, hauptsächlich ein Epoxydharz enthaltender Film sein, dessen Dicke zwischen 10 μm und 100 μm beträgt.
Bei der beschriebenen Druckelementeinheit H1002 ist werden die elektrischen Verbindungen zwischen dem Druckelementsubstrat H1100 und der elektrischen Verdrahtungsleiterplatte H1300 mit einem nicht dargestellten ersten Dichtmittel und einem zweiten Dichtmittel abgedichtet, um diese gegen Korrosion durch die Tinte oder externe Stoßbelastungen zu schützen. Mit dem ersten Dichtmittel werden hauptsächlich die peripheren Abschnitte des Druckelementsubstrats H1100, mit dem zweiten Dichtmittel hauptsächlich die Kanten der in der elektrischen Verdrahtungsleiterplatte H1300 vorhandenen Öffnung abgedichtet. Die gefaltete elektrische Verdrahtungslei terplatte H1300 wird außerdem in Abhängigkeit von der Form der Behälteraufnahme H1500 verformt.
An der mit dem austauschbaren Tintenbehälter H1900 der Druckelementeinheit bestückten Behälteraufnahme H1500 gemäß 5 wird das Element H1600 zum Beispiel durch Ultraschallschmelzen befestigt, um vom Tintenbehälter H1900 zur ersten Platte H1200 einen Strömungskanal H1501 zu erzeugen. An der mit dem Tintenbehälter H1900 in Verbindung gebrachten Seite des Strömungskanals H1501 ist ein Filter H1700 angeordnet, welcher das Eindringen von Staub verhindert. Zwischen dem Filter H1700 und dem Tintenbehälter H1900 ist eine Gummidichtung H1800 angeordnet, um ein Verdampfen von Tinte über die Verbindungsfläche zwischen beiden zu verhindern.
Wie bereits beschrieben, werden die Behälteraufnahmeeinheit, zu welcher die Behälteraufnahme H1500, das Element H1600, der Filter H1700 und die Gummidichtung H1800 gemäß dieser Ausführungsform gehören, und die Druckelementeinheit, zu welcher das Druckelementsubstrat H1100, die erste Platte H1200, die elektrische Verdrahtungsleiterplatte H1300 und die zweite Platte H1400 gehören, miteinander verklebt, um den Druckkopf H1001 zu erzeugen.
Nachfolgend wird die Behälteraufnahme H1500 detailliert beschrieben. Die Behälteraufnahme H1500 wird zum Beispiel aus einem Kunstharz gegossen. Das Kunstharz enthält vorzugsweise 5 bis 40% Glasfasern, um die gewünschte geometrische Steifigkeit der Behälteraufnahme zu gewährleisten.
Die Behälteraufnahme H1500, in welche die Tintenbehälter H1900 austauschbar eingesetzt werden, ist mit Behälterpositionierbohrungen, einer ersten Bohrung und einer zweiten Bohrung (beide nicht dargestellt), und einer dritten Bohrung für die Positionierstifte, der Tintenbehälter H1900 mit einer ersten Klaue, einer zweiten Klaue und einer dritten Klaue versehen. Die Behälteraufnahme H1500 weist auch eine Öffnung für ein die Tintenrestmenge erfassendes Prisma auf. Zur Behälteraufnahme H1500 gehören auch eine Führung für das Installieren der Druckkopfkartusche H1000 in den Schlitten M4001 des Tintenstrahldruckers, ein Abschnitt zum Fixieren der Druckkopfkartusche im Schlitten M4001 über einen Hebel sowie Anschläge zum Positionieren in X-, Y- und Z-Richtung im Schlitten. Zur Behälteraufnahme gehören außerdem ein Abschnitt zum Positionieren und Fixieren der an der Druckelementeinheit H1002 vorhandenen Klemmleisten für externe Signale und mehrere an diesem Abschnitt angeordnet Rippen, um dessen Stabilität zu erhöhen. Außerdem sind an den Stellen, an welchen die Tintenbehälter H1900 für die einzelnen Farbtinten installiert werden, Trennrippen vorhanden, um ein Vermischen der Farbtinten miteinander zu verhindern. Die Behälteraufnahme H1500 weist an zwei Seiten eine Handlingabschnitt auf, welcher das Einsetzen und Entfernen des Druckkopfes H1001 erleichtert. Wie aus 5 hervor geht, ist die Behälteraufnahme H1500 eine Komponente, in welcher durch Anschweißen des Elements H1600 mittels Ultraschall ein den Tintenbehälter H1900 mit der Druckelementeinheit H1002 verbindenden Tintenströmungskanal erzeugt wird.
An der Fläche, welche vom Tintenbehälter H1900 berührt wird, sind Filter H1700 gegen das Eindringen von Staub thermisch angeschweißt, während eine an dieser angeordnete Gummidichtung H1800 gemäß dieser Ausführungsform das Verdampfen von Tinte aus der Verbindungsfläche verhindert.
Die Druckkopfkartusche H1000 wird durch Verbinden der Druckelementeinheit H1002 mit der Behälteraufnahme H1500 auf die in 11 dargestellte Weise vervollständigt.
Dazu werden die Tintenzuführkanäle in der Druckelementeinheit H1002 (Tintenzuführkanäle in der ersten Platte) mit den entsprechenden Tintenzuführkanälen in der Behälteraufnahme H1500 (Tintenzuführkanäle im Element H1600) positionell in Übereinstimmung gebracht und deren Umgebungen mittels eines vierten Klebers miteinander verklebt. Die Druckelementeinheit H1002 und die Behälteraufnahme H1500 werden an bestimmten Stellen zusätzlich mit einem fünften Kleber miteinander verbunden. Der vierte und der fünfte Kleber sind tintenbeständig und härten bei Raumtemperatur aus, sind aber weich genug, um Unterschiede im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den einzelnen Werkstoffen zu kompensieren. Bei dieser Ausführungsform werden zum Beispiel Silikonkleber verwendet, welche durch Feuchtigkeitsaufnahme aushärten. Der vierte und der fünfte Kleber können aus dem gleichen Kunstharz hergestellt sein. Wenn die Druckelementeinheit H1002 und die Behälteraufnahme H1500 durch Verwendung des vierten und des fünften Klebers miteinander verbunden sind, erfolgt das Positionieren und Befestigen der Druckelementeinheit H1002 zusätzlich mit einem sechsten Kleber. Der sechste Kleber ist ein Schnellkleber. Bei dieser Ausführungsform ist der sechste Kleber ein durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht aushärtender Kleber, kann aber auch ein Kleber anderer Art sein.
Die an der Druckelementeinheit H1002 angeordneten Anschlußklemmen zum Empfangen externer Signale werden über zwei Positionierstifte und zwei Positionierbohrungen ausgerichtet an einer Seite der Behälteraufnahme H1500 befestigt. Das Befestigen dieser Anschlußklemmleisten kann auf die Weise erfolgen, daß die an der Behälteraufnahme H1500 vorhandenen Verbindungsstifte in die um die Anschlußklemmleisten an der elektrischen Verdrahtungsleiterplatte H1300 vorhandenen Verbindungsbohrungen gedrückt und dann thermisch angeschweißt werden. Das Befestigen kann aber auch auf andere Weise erfolgen.
Nachfolgend wird anhand von 13 die Druckkopfkartusche detailliert beschrieben.
13 zeigt das Zusammenfügen des Druckkopfes H1001 und der Tintenbehälter H1900 zur Druckkopfkartusche H1000. Jeder der sechs Tintenbehälter H1900 ist mit der entsprechenden Farbtinte gefüllt. An jedem Tintenbehälter ist ein Tintenzuführkanal H1907 zum Versorgen des Druckkopfes H1001 mit Tinte vorhanden. Der äußerste linke der in 13 dargestellten Tintenbehälter H1900 ist zum Beispiel mit schwarzer Tinte gefüllt und versorgt durch den Tintenzuführkanal H1907 den Druckkopf H1001 mit dieser Tinte.
14 zeigt eine Schnittansicht der Druckkopfkartusche H1000.
Wie aus 14 hervor geht, ist an einer Seite des Bodens dieses kastenförmigen Druckkopfes H1001 das Druckelementsubstrat H1100 angeordnet. Dieser Bodenabschnitt des Druckkopfes H1001 ist mit dem bis zum Druckelementsubstrat H1100 sich erstreckenden Tintenkanal H1501 versehen.
Nachfolgend wird das Strömen der Tinte zum Beispiel aus dem Tintenbehälter H1900 für schwarze Tinte durch diese Druckkopfkartusche beschrieben. Durch den Tintenzuführkanal H1907 strömt Tinte aus diesem Behälter H1900 zunächst in den Druckkopf H1001, von diesem durch den Tintenzuführkanal H1501 zur ersten Platte H1200, dann zum Tintenzuführkanal H1102 im Druckelementsubstrat H1100 und schließlich durch die mit den elektrothermischen Umwandlungselementen H1103 bestückte Bläschenerzeugungskammer bis zu den Ausstoßöffnungen H1100T (siehe 12). Durch die von den elektrother mischen Umwandlungselementen H1103 erzeugte Wärmeenergie werden Bläschen in der Tinte gebildet, durch deren Druck Tinte ausgestoßen wird.
2.2 Schlitten
Nachfolgend wird anhand von 2 der mit einer Druckkopfkartusche H1100 bestückte Schlitten M4001 beschrieben.
Wie aus 2 hervor geht, ist der Schlitten M4001 mit einer Abdeckung M4002 zum Führen des Druckkopfes H1001 bis an die gewünschte Stelle und einem Hebel M4007 zum Positionieren und Anpressen des Druckkopfes H1001 über die Behälteraufnahme H1500 in bzw. an diesem versehen.
Der Hebel M4007 ist am oberen Abschnitt des Schlittens M4001 schwenkbar befestigt. An der Stelle, an welcher der Druckkopf H1001 den Schlitten M4001 berührt, ist eine federbelastete Platte (nicht dargestellt) angeordnet. Über die federbelastete Platte klemmt der Hebel M4007 den Druckkopf H1001 im Schlitten M4001 fest.
An einer Verbindungsstelle zwischen dem Schlitten M4001 und dem Druckkopf H1001 berührt wird, ist ein flexibles Kabel E0011 (7; nachfolgend Kontakt FPC genannt)) befestigt, welches über Kontaktstellen H1301 am Druckkopf H1001 die elektrische Verbindung zu diesem herstellt und Druckinformationen an diesen weiterleitet.
Zwischen dem Kontaktabschnitt des Kabels E0011 und dem Schlitten M4001 ist ein zum Beispiel aus Gummi gefertigtes elastisches Element (nicht dargestellt) angeordnet. Dieses elastische Element und der federbelasteten Hebel gewährleisten einen zuverlässigen Kontakt zwischen dem Kabel E0011 und dem Schlitten M4001. Der Kontaktabschnitt des Kabels ist an das an der Rückseite des Schlittens M4001 angeordnete Substrat E0013 (7) angeschlossen.
3. Scanner
Beim Drucker dieser Ausführungsform kann anstatt der Druckkopfkartusche H1000 ein Scanner als Lesegerät in den Schlitten M4001 installiert werden.
Der Scanner wird zusammen mit dem Schlitten M4001 in Abtasthauptrichtung bewegt, um ein Bild auf einem Dokument, welches anstatt eines Druckmediums zugeführt wird, zu lesen. Das Lesen des in Abtastnebenrichtung bewegten Bilddokuments erfolgt in Abtasthauptrichtung.
Die 6A und 6B zeigen den Scanner M6000 in der Lage, in welcher dieser eingesetzt wird, bzw. in umgekehrter Lage.
Wie aus diesen Figuren hervor geht, hat die Scanneraufnahme M6001 Kastenform und ist mit einem optischen System sowie einer zum Lesen erforderlichen Verarbeitungsschaltung bestückt. Wenn der Scanner M6000 im Schlitten M4001 installiert ist, zeigt die Leselinse M6006 auf das zu lesende Dokument. Die Linse M6006 fokussiert das vom Dokument reflektierte Licht auf eine im Scanner angeordnete Leseeinheit, um das auf dem Dokument vorhandene Bild zu lesen. Das von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) emittierte Licht wird durch eine Linse M6005 auf das Dokument gerichtet.
Eine am Boden der Scanneraufnahme M6001 befestigte Abdeckung M6003 verhindert das Eindringen von Licht in den Scannerhalter. Ein geriffelter Abschnitt an zwei Seiten des Scannerhalters erleichtert das Einsetzen und Entfernen des Scanners in den bzw. aus dem Schlitten M4001. Die Außenform der Scanneraufnahme M6001 ist der Aufnahme für den Druckkopf ziem lich ähnlich, so daß der Scanner auf die gleiche Weise wie der Druckkopf H1001 in den Schlitten M4001 eingesetzt und aus diesem entfernt werden kann.
In der Scanneraufnahme M6001 ist ein mit einer Leseschaltung bestücktes Substrat angeordnet, dessen Kontaktabschnitt PCB M6004 nach außen zeigt. Wenn der Scanner M6000 im Schlitten M4001 installiert ist, berührt der Kontaktabschnitt PCB M6004 den Kontaktabschnitt FPC E0011 am Schlitten und verbindet das Substrat mit einem im Druckerkörper angeordneten Steuersystem.
4. Konfiguration der elektrischen Druckerschaltung
Nachfolgend wird die Konfiguration der elektrischen Schaltung bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
7 zeigt schematisch den Gesamtaufbau der elektrischen Schaltung bei dieser Ausführungsform.
Diese Schaltung weist hauptsächlich ein Schlittensubstrat (CRPCB) E0013, eine gedruckte Hauptleiterplatte (PCB) E0014 und eine Stromversorgungseinheit E0015 auf.
Die Stromversorgungseinheit E0015 ist an die Hauptleiterplatte E0014 angeschlossen und speist verschiedene Einheiten mit Strom.
Das Schlittensubstrat E0013 in Form einer gedruckten Leiterplatte ist am Schlitten M4001 (2) befestigt und dient als Schnittstelle zum Übertragen von Signalen über den Kontaktabschnitt FPC E0011 vom und zum Druckkopf. Aus dem beim Bewegen des Schlittens M4001 vom Kodiersensor E0004 ausgegebenen Impulssignals erfaßt das Schlittensubstrat E0013 die Veränderung in der positionellen Beziehung zwischen der Kodierskala E0005 und dem Kodiersensor E0004 und sendet über das flexible Flachkabel (CRFFC) E0012 ein Signal zur Hauptleiterplatte E0014.
Die Haupteiterplatte E0014 ist eine Platte mit einer gedruckten Schaltung, welche verschiedene Komponenten des Tintenstrahldruckgerätes dieser Ausführungsform steuert und E/A-Kanäle für den Sensor E0007 zum Erfassen des Papierendes (Sensor PE), einen Sensor E0009 zum automatischen Erfassen des Papierzuführens (Sensor ABZ), einen Deckelsensor E0022, eine Parallelschnittstelle (Parallel I/F) E0016, eine Reihenschnittstelle (Reihen I/F) E0017, eine Wiederaufnahmetaste E0019, eine Leuchtdiode (LED) E0020, einen AN/AUS-Schalter E0018 und einen Summer E0021 aufweist. Die Hauptleiterplatte E0014 ist an einen Motor (Motor SCH) E0001 als Antriebsquelle zum Bewegen des Schlittens M4001 in Abtasthauptrichtung, einen Motor (DMT-Motor) E0002 als Antriebsquelle zum Transportieren des Druckmediums und einen Motor (Motor RG) E0003 zur Durchführung des Regenerierens des Druckkopfes und zum Zuführen des Druckmediums angeschlossen und steuert diese. Die Hauptleiterplatte E0014 ist über eine Schnittstelle auch an einen Sensor E0006 zum Erfassens des Fehlens von Tinte, einen Spaltsensor E0008, einen Sensor PE E0010, das Kabel (CRFFC) E0012 und die Stromversorgungseinheit E0015 angeschlossen.
8, unterteilt in 8A und 8B, zeigt im Blockschaltbild ein Beispiel des Aufbaus der Hauptleiterplatte E0014.
In 8 kennzeichnet das Bezugszeichen E1001 eine CPU, welche einen an die Oszillierschaltung E1005 zur Erzeugung eines Signals E1019 angeschlossenen Taktimpulsgenerator E1002 aufweist. Die CPU 1001 ist an eine ASIC (anwendungs spezifische integrierte Schaltung) und über einen Steuerbus E1014 an einen ROM E1004 angeschlossen. Die CPU 1001 steuert auf der Grundlage des im ROM E1004 gespeicherten Programms die ASIC E1006, erfaßt aus dem Signal E0017 den Status des AN/AUS-Schalters, aus dem Signal E1016 den Status des Wiederaufnahmeschalters, aus dem Signal E1042 den Status der Abdeckung, aus dem Signal (HSENS) E1013 den Status des Druckkopfes, steuert über das Signal (BUZ) E1018 den Summer E0021 und erfaßt aus dem Signal E1011 über den eingebauten A/D-Konverter E1003 das Fehlen von Tinte und aus dem von einem Thermistor gesendeten Signal E1012 die Kopftemperatur. Außerdem führt die CPU E1001 verschiedene andere logische Operationen durch und steuert entsprechend den vorliegenden Bedingungen das Tintenstrahldruckgerät.
Das Signal E1013 ist ein Kopferfassungssignal, welches von der Druckkopfkartusche H1000 über das flexible Kabel E0012, das Schlittensubstrat E0013 und den Kontaktabschnitt (FPC) E0011 gesendet wird. Das vom Sensor E0006 zum Erfassen des Fehlens von Tinte gesendete Signal E1011 ist ein analoges Signal. Das vom Thermistor (nicht dargestellt) im Schlittensubstrat E0013 gesendete Temperaturerfassungssignal ist ein analoges Signal.
Das Bezugszeichen E1008 kennzeichnet einen an die Motorspannungsquelle (VM) E1040 angeschlossenen Treiber (Motortreiber SCH), welcher aus dem von der ASIC E1006 gesendeten Signal E1036 ein Signal E1037 zum Antreiben des Schlittenmotors E0001 erzeugt. Das Bezugszeichen E1009 kennzeichnet einen an die Motorspannungsquelle E1040 angeschlossenen Motortreiber RG/DMT, welcher aus dem von der ASIC E1006 gesendeten Impulssignal (PM-Steuersignal) 1033 ein Motortreibersignal 1033 zum Antreiben des Motors DMT und ein Motortreibersignal E1034 zum Antreiben des Motors RG erzeugt.
Das Bezugszeichen E1010 kennzeichnet eine Stromversorgungssteuerschaltung, welche gemäß dem von der ASIC E1006 gesendeten Signal E1024 die mit einem Lichtemissionselement ausgerüsteten Sensoren mit Strom versorgt. Die Parallelschnittstelle E0016 überträgt das von der ASIC E1006 erzeugte Signal E1030 auf das an die externen Schaltungen angeschlossene Kabel E1031 und über dieses Kabel auch ein Signal zur ASIC E1006. Die Reihenschnittstelle E0017 überträgt das von der ASIC E1006 erzeugte Signal E1028 auf das an die externen Schaltungen angeschlossene Kabel E1029 und über dieses Kabel auch ein Signal zu ASIC E1006.
Die Stromversorgungseinheit E0015 erzeugt ein Kopfantriebssignal (VH) E1039, ein Motorantriebssignal (VM) E1040 und ein Logikantriebssignal (VDD) E1041. Von der ASIC E1006 werden zur Stromversorgungseinheit E0015 das Signal Kopf AN (VHAN) E1022 und das Signal Motor AN (VMAN) E1023 gesendet, um die AN/AUS-Steuerung des Kopfantriebssignals E1039 und des Motorantriebssignals E1040 durchzuführen. Das von der Stromversorgungseinheit E0015 gesendete logische Antriebssignal (VDD) E1041 ist wie erforderlich spannungsgewandelt und wird an verschiedene Komponenten innerhalb oder außerhalb der Hauptleiterplatte E0014 gesendet.
Das Kopfantriebssignal E1039 wird von der Hauptleiterplatte E0014 geglättet und über das flexible Flachkabel E0011 zur Druckkopfkartusche H1000 gesendet. Das Bezugszeichen E1007 kennzeichnet eine Rückstellschaltung, welche eine Verringerung des logischen Antriebssignals E1041 erfaßt und ein Rückstellsignal (RESET) zur CPU E1001 und zur ASIC ER1006 sendet, um diese zu initialisieren.
Die ASIC E1006 ist eine integrierte Schaltung in Form eines Halbleitereinzelchips und wird über den Steuerbus E1014 von der CPU E1001 gesteuert, um das Steuersignal E1036 für den Motor RG, das PM-Steuersignal E1033, das Steuersignal E1024 für die Stromeinspeisung, das Kopfanschaltsignal E1022 und das Motoranschaltsignal E1023 auszugeben. Die ASIC überträgt auch die Signale zur und von der Parallelschnittstelle E0016 sowie der Reihenschnittstelle E0017, erfaßt den Status des Signals (PES) E1025 vom Sensor PE E0007, des Signals (ABZS) E1026 vom Sensor ABZ E0009, des Signals (GAPS) E1027 vom Sensor E0008 zum Erfassen des Spaltes zwischen dem Druckkopf und dem Druckmedium und des Signals (PGS) E1032 vom Sensor PE E0007 und sendet die den Status dieser Signale repräsentierenden Daten über den Steuerbus E1014 zur CPU E1001. Auf der Grundlage der empfangenen Daten steuert die CPU E1001 das Signal E1038 zum An- oder Abschalten der Leuchtdiode E0020.
Die ASIC E1006 kontrolliert auch den Status des Kodiersignals (ENC) E1020, erzeugt ein Taktsignal, kommuniziert mit der Druckkopfkartusche H1000 und steuert mit dem Kopfsteuersignal E1021 das vom Druckkopf durchzuführende Drucken. Das Kodiersignal (ENC) E1020 ist ein vom Kodiersensor SCH E0004 ausgegebenes, über das flexible Flachkabel E0012 empfangenes Signal. Das Kopfsteuersignal E1021 wird über das flexible Flachkabel E0012, das Schlittensubstrat E0013 und den Kontakt FPC E0011 zum Druckkopf H1001 gesendet.
9, unterteilt in 9A und 9B, zeigt im Blockschaltbild ein Beispiel des Innenaufbaus der ASIC E1006.
In diesen Figuren ist nur das Fließen der Daten wie zum Beispiel der Druckdaten und der Motorsteuerdaten in Verbindung mit der Steuerung des Kopfes und verschiedener mechanischer Komponenten dargestellt, während auf die Steuersignale sowie den Taktimpuls in Verbindung mit dem Lesen/Schreiben der in jedem Block vorhandenen Register sowie auf die mit der Steuerung des direkten Speicherzugriffs (DMA) verbundenen Steuersignale verzichtet wurde, um die Zeichnung zu vereinfachen.
In diesen Figuren kennzeichnet das Bezugszeichen E2002 einen PLL-Regler, welcher auf der Grundlage des Taktsignals (CLK) E2031 und des Steuersignals (PLLON) E2033, ausgegeben von der CPU E1001, einen für den größten Teil der ASIC E1006 benötigten Taktimpuls (nicht dargestellt) erzeugt.
Das Bezugszeichen E2001 kennzeichnet eine CPU-Schnittstelle (CPU I/F), welche den Lese/Schreib-Vorgang des Registers in jedem Block steuert, den Taktimpuls für einige Blöcke liefert sowie ein Unterbrechungssignal gemäß dem Rückstellsignal E1015 (keiner dieser Vorgänge ist dargestellt), ein Softwarerückstellsignal (PDWN) E2032 und ein von der CPU E1001 ausgegebenes Taktsignal (CLK) E2031 und Steuersignale vom Steuerbus E1014 annimmt. Die CPU-I/F E2001 sendet dann ein Unterbrechungssignal (INT) E2034 zur CPU E1001, um diese über eine innerhalb der ASIC vorliegende Unterbrechung zu informieren.
Das Bezugszeichen E2005 kennzeichnet einen dynamischen RAM (DRAM) mit verschiedenen Bereichen zum Speichern von Druckdaten, wie zum Beispiel einen Empfangszwischenspeicher E2010, einen Arbeitszwischenspeicher E2011, eine Druckzwischenspeicher E2014 und einen Datenentwicklungszwischenspeicher E2016. Der DRAM E2005 hat auch einen Motorsteuerzwischenspeicher E2023 zur Motorsteuerung sowie einen Scannereingangzwischenspeicher E2024, einen Scannerdatenzwischenspeicher E2026 und einen Ausgangszwischenspeicher E2028, welche bei Scannerbetrieb anstatt der genannten Druckdatenzwischenspeicher verwendet werden.
Der DRAM E2005 wird von der CPU E1001 als eigener Arbeitsbereich verwendet. Das Bezugszeichen E2004 kennzeichnet eine Steuereinheit zur Durchführung der Lese/Schreib-Vorgänge im DRAM EE2005 durch Umschalten zwischen dem DRAM-Zugriff der CPU E1001 über den Steuerbus und dem DRAM-Zugriff der später beschriebenen Direktzugriffsteuereinheit E2003.
Die Direktzugriffsteuereinheit E2003 empfängt von verschiedenen Blöcken Anforderungssignale (nicht dargestellt), sendet Adreßsignale und Steuersignale (nicht dargestellt) und schreibt bei Schreibbetrieb Schreibdaten E2038, E2041, E2044, E2053, E2055, E2057 usw. für die DRAM-Steuereinheit, um DRAM-Zugriffe zu ermöglichen. Bei Lesebetrieb überträgt die Direktzugriffsteuereinheit E2003 die von der DRAM-Steuereinheit E2004 erzeugten Lesesignale E2040, E2043, E2045, E2051, E2054, E2056, E2058, E2059 zu den Anfrageblöcken.
Das Bezugszeichen E2006 kennzeichnet eine Schnittstelle 1284, welche über die Parallelschnittstelle E0016 als bidirektionale Kommunikationsschnittstelle zu nicht dargestellten externen Leitvorrichtungen dient und über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert wird. Bei Druckbetrieb überträgt die Schnittstelle (1284) E2006 die von der Parallelschnittstelle E0016 empfangenen Daten (PIF-Empfangsdaten E2036) durch Direktzugriffverarbeitung zur Empfangssteuereinheit E2008. Bei Scannerlesebetrieb sendet die Schnittstelle (1284) E2006 die im Ausgabezwischenspeicher E2028 des DRAM E2005 gespeicherten Daten (RDPIF-Daten) E2059 durch Direktzugriffverarbeitung zur Parallelschnittstelle E0016.
Das Bezugszeichen E2007 kennzeichnet eine universelle Reihenbusschnittstelle (USB), welche über die Reihenschnitt stelle E0017 eine bidirektionale Kommunikation mit externen Hauptvorrichtungen (nicht dargestellt) durchführt und über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert wird. Bei Druckbetrieb überträgt die universelle Reihenbusschnittstelle E2007 die von der Reihenschnittstelle E0017 erhaltenen Daten E2037 durch Direktzugriffverarbeitung zur Empfangssteuereinheit E2008. Beim Scannerlesen sendet die universelle Reihenbusschnittstelle E2007 die im Ausgabezwischenspeicherpuffer E2028 des DRAM E2005 gespeicherten Daten (RDUSB) E2058 durch Direktzugriffverarbeitung zur Reihenschnittstelle E0017. Die Empfangssteuereinheit E2008 schreibt die von der Schnittstelle (1284) E2006 oder von der universellen Reihenbusschnittstelle E2007, je nachdem, welche ausgewählt wurde, in eine von der Empfangszwischenspeichersteuereinheit E2039 verwaltete Empfangszwischenspeicherschreibadresse.
Das Bezugszeichen E2009 kennzeichnet ein Komprimier/Dekomprimier-Steuerelement mit Direktzugriff, welches, über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert, die in einem Empfangszwischenspeicher E2010 gespeicherten, aus einer von der Empfangszwischenspeichersteuereinheit E2039 verwalteten Empfangszwischenspeicherleseadresse erhaltenen Empfangsdaten (Rasterdaten) liest, diese entsprechend einem spezifischen Modus zu Daten (RDWK) E2040 komprimiert oder dekomprimiert und als Druckcodedatenfolge (WDWK) E2041 in den Arbeitszwischenspeicherbereich schreibt.
Das Bezugszeichen E2013 kennzeichnet einen Druckzwischenspeicherübertragungsregler mit Direktzugriff, welcher, über die Schnittstelle E2001 von der CPU 1001 gesteuert, die Druckcodes (RDWP) E2043 auf dem Arbeitszwischenspeicher E2011 liest und diese auf die Adressen im Druckzwischenspeicher E2014, welche zur Datenübertragungsfolge zur Druckkopf kartusche H1000 passen, neu ordnet, bevor die Codes (WDPW) E2044 übertragen werden. Das Bezugszeichen E2012 kennzeichnet einen Arbeitsbereichregler mit Direktzugriff, welcher, über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert, spezifische Arbeitsfülldaten (WDWF) E2042 wiederholt in den Bereich des Arbeitszwischenspeichers schreibt, dessen Datenübertragung durch den Druckzwischenspeicherübertragungsregler E2013 mit Direktzugriff abgeschlossen ist.
Das Bezugszeichen E2015 kennzeichnet einen Druckdatenentwicklungsregler mit Direktzugriff, welcher über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert wird. Gestartet durch ein von der Kopfsteuereinheit E2018 gesendetes Datenentwicklungstaktsignal E2050, liest der Druckdatenentwicklungsregler E2015 mit Direktzugriff den in den Druckzwischenspeicher geschriebenen, neu geordneten Druckcode und die in den Entwickeldatenzwischenspeicher E2016 geschriebenen Entwickeldaten und schreibt die entwickelten Druckdaten (RDHDG) E2045 als Spaltenzwischenspeicherschreibdaten (WDHDG) E2047 in den Spaltenzwischenspeicher E2017. Der Spaltenzwischenspeicher E2017 ist ein statischer RAM (SRAM), welcher die zur Druckkopfkartusche H1000 zu sendenden Übertragungsdaten (entwickelte Druckdaten) vorübergehend speichert und durch ein Bestätigungssignal (nicht dargestellt) sowohl vom Druckdatenentwicklungsregler mit Direktzugriff als auch von der Kopfsteuereinheit anteilige genutzt und verwaltet wird.
Das Bezugszeichen E2018 kennzeichnet eine Kopfsteuereinheit, welche über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert wird und mit der Druckkopfkartusche H10000 oder dem Scanner über das Kopfsteuersignal kommuniziert. Die Kopfsteuereinheit sendet auf der Grundlage eines von der Kodiersignalverarbeitungseinheit E2019 erzeugten Kopfantriebs taktsignals E2049 ein Datenentwicklungstaktsignal E2050 zum Druckdatenentwicklungsregler mit Direktzugriff.
Wenn bei Druckbetrieb die Kopfsteuereinheit E2018 das Kopfantriebstaktsignal E2049 empfängt, liest diese die entwickelten Druckdaten (RDHD) E2048 aus dem Spaltenzwischenspeicher und sendet die Daten als Kopfsteuersignal E1021 zur Druckkopfkartusche H1000.
Im Scannerlesemodus überträgt die Kopfsteuereinheit E2018 die als Kopfsteuersignal E1021 empfangenen Eingabedaten (WDHD) E2053 zum Scannereingabezwischenspeicher E2024 des DRAM E2005. Das Bezugszeichen E2025 kennzeichnet den Scannerdatenverarbeitungsregler mit Direktzugriff, welches, über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert, die im Scannereingabezwischenspeicher E2024 gespeicherten Daten (RDAV) liest und die gemittelten Daten (WDAV) E2055 in den Scannerdatenzwischenspeicher E2026 des DRAM E2005 schreibt.
Das Bezugszeichen E2027 kennzeichnet einen Scannerdatenkomprimierregler mit Direktzugriff, welcher, über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert, die verarbeiteten Daten (RDYC) E2056 aus dem Scannerdatenzwischenspeicher E2026 liest, die Daten komprimiert und die komprimierten Daten (WDYC) E2057 zur Weiterleitung in den Ausgabezwischenspeicher E2028 schreibt.
Das Bezugszeichen E2019 kennzeichnet eine Kodiersignalverarbeitungseinheit, welche bei Empfang des Kodiersignals (ENC) das Kopfantriebstaktsignal E2049 entsprechend dem von der CPU E1001 bestimmten Modus ausgibt. Die Kodiersignalverarbeitungseinheit E2019 speichert auch die aus dem Kodiersignal E1020 erhaltenen Informationen zur Position und Geschwindigkeit des Schlittens M4001 in ein Register und prä sentiert diese der CPU E1001. Auf der Grundlage dieser Informationen bestimmt die CPU E1001 verschiedene Parameter für den Schlittenmotor E0001. Das Bezugszeichen E2020 kennzeichnet eine Steuereinheit für den Schlittenmotor, welche, über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert, ein Steuersignal E1036 für den Schlittenmotor ausgibt.
Das Bezugszeichen E2022 kennzeichnet eine Sensorsignalverarbeitungseinheit, welche das vom Sensor RG E0010, vom Sensor PE E0007, vom Sensor ABZ E0009 und vom Spaltsensor E0008 ausgegebene Erfassungssignal E1032, E1025, E1026 bzw. E1027 empfängt und diese Sensorinformationen entsprechend dem von der CPU E1001 bestimmten Modus an diese weiterleitet. Die Sensorsignalverarbeitungseinheit E2022 sendet auch ein Sensorerfassungssignal E2052 zum Regler E2021 mit Direktzugriff, um den Motor PG/DMT zu steuern.
Das Steuerelement E2021 mit Direktzugriff zum Steuern des Motors RG/DMT, welches über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert wird, liest die im Impulsmotorzwischenspeicher E2023 des DRAM E2005 gespeicherte Impulsmotorsteuertafel (RDPM) E2051 und erzeugt ein Impulsmotorsteuersignal E1033. In Abhängigkeit von der Betriebsart erzeugt das Steuerelement bei Empfang des Sensorerfassungssignals als Steuerungsauslöser das Impulsmotorsteuersignal E1033.
Das Bezugszeichen E2030 kennzeichnet eine LED-Steuereinheit, welche, über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert, ein LED-Steuersignal E1038 erzeugt. Das Bezugszeichen E2029 kennzeichnet eine Kanalsteuereinheit, welche, über die Schnittstelle E2001 von der CPU E1001 gesteuert, für den Kopf das Zuschaltsignal E1022, für den Motor das Zuschaltsignal E1023 und das Stromspeisesteuersignal E1024 erzeugt.
5. Drucker
Nachfolgend wird anhand des in 10 dargestellten Flußplans die Arbeitsweise des Tintenstrahldruckgerätes dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wenn der Druckerkörper M1000 an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist, erfolgt in Schritt S1 die erste Initialisierung des Gerätes. Bei dieser Initialisierung wird das elektrische Schaltungssystem einschließlich dem ROM und dem RAM im Gerät kontrolliert, um zu ermitteln, ob das Gerät einsatzbereit ist.
Im nachfolgenden Schritt S2 wird kontrolliert, ob der Schalter E0018 auf dem Oberteil M1002 des Druckerkörpers M1000 betätigt wurde. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S3 über, um die zweite Initialisierung durchzuführen.
Bei der zweiten Initialisierung werden verschiedene Antriebsmechanismen und der Druckkopf des Gerätes kontrolliert. Bei diesem Vorgang werden verschiedene Motore initialisiert und Informationen zum Kopf gelesen, um zu ermitteln, ob das Gerät betriebsbereit ist.
In Schritt S4 wird auf ein Ereignis gewartet. Wenn von der externen Schnittstelle, über das Bedienfeld oder von der eingebauten Steuerung eine Forderung vorliegt, erfolgt die Verarbeitung dieser Forderung.
Wenn in Schritt S4 zum Beispiel ein Druckbefehl von der externen Schnittstelle empfangen wird, geht der Ablauf zu Schritt S5 über. Wenn in Schritt S4 über das Bedienfeld ein Befehl eingegeben wird, geht der Ablauf zu Schritt S10 über. In jedem anderen Fall erfolgt der Übergang zu Schritt S11.
In Schritt S5 wird der von der externen Schnittstelle erteilte Druckbefehl analysiert, außerdem werden die spezifizierte Papierart, die Papiergröße, die Druckqualität, das Papierzuführverfahren usw. geprüft und die Überprüfungsdaten in den DRAM E2005 eingespeichert, bevor der Übergang zu Schritt S6 erfolgt.
In Schritt S6 beginnt das Papierzuführen entsprechend dem in Schritt S5 spezifizierten Papierzuführverfahren. Wenn das Papier die Druckposition erreicht hat, geht der Ablauf zu Schritt S7 über.
In Schritt S7 wird gedruckt. Zur Durchführung des Druckens werden die von der externen Schnittstelle gesendeten Druckdaten vorübergehend im Druckzwischenspeicher gespeichert. Danach wird der Schlittenmotor E0001 zugeschaltet, um den Schlitten M4001 in Abtasthauptrichtung zu bewegen. Dabei werden die im Druckzwischenspeicher E2014 gespeicherten Druckdaten zum Druckkopf H1001 gesendet, um eine Zeile zu drucken. Nach Beendigung des Druckens einer Zeile wird der Motor DMT E0002 zugeschaltet, um die Vorschubwalze M3001 in Drehung zu setzen und das Papier in Abtastnebenrichtung zu transportieren. Diese Vorgänge werden so lange wiederholt, bis die von der externen Schnittstelle gesendeten Druckdaten für eine Seite abgearbeitet sind. Danach geht der Ablauf zu Schritt S8 über.
In Schritt S8 wird der Motor DMT E0002 erneut zugeschaltet, um die Papieraustragwalze M20003 so lange in Drehung zu setzen, bis das bedruckte Blatt vollständig aus dem Gerät geschoben ist und auf der Blattablage M1004a liegt.
In Schritt S9 wird dann geprüft, ob alle zu druckenden Blätter gedruckt sind. Wenn weitere Blätter zum Drucken verblieben sind, kehrt der Ablauf zu Schritt S5 zurück, um diesen und die anderen Schritte bis S9 erneut durchzuführen. Wenn das Drucken auf allen vorgesehen Blättern beendet ist, kehrt der Ablauf zu Schritt S4 zurück, um auf das nächste Ereignis zu warten.
In Schritt S10 wird das Beenden des Druckens verarbeitet. Das heißt, es werden verschiedene Motore und der Druckkopf ausgeschaltet, um das Gerät in den Wartezustand zu versetzen, bevor erneut zu Schritt S4 übergegangen wird.
In Schritt S11 werden andere Ereignisse verarbeitet. Eines dieser durch die externe Schnittstelle oder über die Eingabetatstatur gemeldeten Ereignisse ist die Durchführung einer Regenerierung. Nach Durchführung der Regenerierung wird der Drucker erneut in den Wartezustand versetzt, um in Schritt S4 auf das nächste Ereignis zu warten.
(Ausführungsform 1)
Nachfolgend wird die erste Ausführungsform der im Tintenstrahldrucker gemäß den 1 bis 14 verwendeten Gummidichtung als Abdeckelement beschrieben.
Die Gummidichtung dieser Ausführungsform wird zum Abdichten des Verbindungsabschnitts zwischen dem Druckkopf und dem Tintenbehälter in der Druckkopfkartusche verwendet. Diese Gummidichtung ist in den 15A, 15B und 16A bis 16D dargestellt. Die 15A und 15B zeigen die Gummidichtung in perspektivischer Darstellung von oben bzw. unten gesehen, während 16A die Draufsicht, 16B die Schnittansicht XVIB–XVIB, 16C die Schnittansicht XVIC–XVIC und 16D die Unteransicht dieser Gummidichtung zeigt.
Die Gummidichtung H1800 dieser Ausführungsform ist aus einem weichem, relativ preiswerten Äthylenpropylen hergestellt und eignet sich zum Abdichten irgendwelcher Art. Wie aus den 15A und 15B hervor geht, hat die gesamte Gummidichtung eine rauhe Oberfläche, weil diese in einer Form mit sandgestrahlter Oberfläche hergestellt wird.
Die mittlere Oberflächenrauhigkeit (Ra) der Gummidichtung liegt zwischen 10 μm und 15 μm gemäß JIS B0601. Wenn zur Fertigung von Druckköpfen eine große Anzahl solcher Gummidichtungen mit rauher Oberfläche von einer Transporteinheit zugeführt werden, kann durch die rauhe Oberfläche ein den Fertigungsvorgang beeinträchtigendes Zusammenkleben der Dichtungen verhindert werden. Dieser Rauhigkeitsgrad gewährleistet ausreichendes Abdichten des erwähnten Verbindungsabschnitts. Bei einer Oberflächenrauhigkeit von 5 μm und darunter kann das Zusammenkleben der Dichtungen nur unzureichend verhindert werden.
Die Oberflächenrauhigkeit der Gummidichtung dieser Ausführungsform wurde mit einer Berührungslehre (SurfCom 570A von der Tokyo Precision C. Ltd.) gemessen. Das Messen erfolgte bei einer Geschwindigkeit von 0,3 mm/s über eine Meßlänge von 2,5 mm, bei Verwendung eines Schermessers von 0,8 mm und bei einer vertikalen Vergrößerung von 2000 und einer horizontalen Vergrößerung von 20.
Mit Gummidichtungen unterschiedlicher Oberflächenrauhigkeit wurden Versuche hinsichtlich des Verdampfens von Tinte aus dem Tintenbehälter durchgeführt.
Um die Tintenverdampfungsgeschwindigkeit zu ermitteln, wurde der Druckkopf mit installierten Tintenbehältern gemäß den 3 und 14 über 30 Tage einer Temperatur von 45°C ausgesetzt. Genauer ausgedrückt, die Einheit aus dem Druck kopf und den Tintenbehältern wurde wie in einem Drucker abgedeckt und einer Temperatur von 45°C ausgesetzt und dabei in bestimmten Zeitabständen der Tintenbehälter gewogen.
Dazu wurden Gummidichtungen mit folgenden Rauhigkeiten verwendet:

(1) Keine Rauhigkeit.
(2) Mittlere Rauhigkeit (Ra) von 12,5 μm gemäß JIS B 0601.
(3) Mittlere Rauhigkeit mit (Ra) von 18,0 μm gemäß JIS B 0601
(4) Mittlere Rauhigkeit (Ra) von 25,0 μm gemäß JIS B 0601.

Die 17A, 17B bis 20A, 20B zeigen die Beziehung zwischen der Verdampfungsrate und der Anzahl an Tagen, an welchen die Tintenbehälter und der Druckkopf unverändert blieben, bei unterschiedlichen Rauhigkeitsgraden der zum Abdichten des Verbindungsabschnitts zwischen jedem der sechs Tintenbehälter und dem Druckkopf in der Druckkopfkartusche verwendeten Gummidichtung. Die 17A und 17B, 18A und 18B, 19A und 19B, 20A und 20B zeigen eine Tabelle bzw. ein Diagramm für die Gummidichtung mit der unter (1), (2), (3) bzw. (4) beschriebenen Oberflächenrauhigkeit. In diesen Figuren steht das Bezugszeichen Bk1 für die schwarze Tinte, das Bezugszeichen LC1 für die Farbtinte Hellzyan, das Bezugszeichen LM für die Farbtinte Hellmagenta, das Bezugszeichen C1 für die Farbtinte Zyan, das Bezugszeichen M1 für die Farbtinte Magenta, das Bezugszeichen Y1 für die gelbe Farbtinte im entsprechenden Tintenbehälter.
Die gewünschte Bezugsgröße für die Tintenverdampfungsrate ist 2% oder darunter, unabhängig von der Anzahl an Tagen, an welchen die Tintenbehälter und der Druckkopf unverändert bleiben, unter Beachtung des Einflusses auf die Druckqualität und die Tintenausstoßcharakteristik durch die aus der Verdampfung resultierende Farbstoffkonzentration der jeweiligen Tinte. Bei den Gummidichtungen mit der unter (1), (2) bzw. (3) beschriebenen Oberflächenrauhigkeit liegt durch die gute Dichtfähigkeit die Tintenverdampfungsrate unter der Bezugsgröße. Dagegen kann bei der Gummidichtung mit der unter (4) beschriebenen Oberflächenrauhigkeit in Abhängigkeit von der Anzahl an Tagen, an welchen die Tintenbehälter und der Druckkopf unverändert bleiben, die Verdampfungsrate die Bezugsgröße überschreiten. Daraus geht hervor, daß die Gummidichtung mit der unter (4) beschriebenen Oberflächenrauhigkeit eine geringere Dichtfähigkeit hat.
Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die Gummidichtungen mit der unter (1), (2) bzw. (3) beschriebenen Oberflächenrauhigkeit hinsichtlich des Abdichtens keine Probleme verursachen, bei den Gummidichtungen (1) ohne Oberflächenrauhigkeit ein Zusammenkleben nicht verhindert werden kann. Deshalb sollte die mittlere Rauhigkeitstiefe zwischen 5 μm und 20 μm liegen.
Die Gummidichtung dieser Ausführungsform ist aus einem preisgünstigen Äthylenpropylengummi hergestellt, kann aber auch aus chloriertem Butylgummi oder Silikongummi mit einer besseren Tintenbenetzungsbeständigkeit hergestellt werden.
(Ausführungsform 2)
Die 21A und 21B zeigen in perspektivischer Darstellung eine Gummidichtung als Abdeckelement gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 21A und 21B zeigen die Gummidichtung dieser Ausführungsform von oben bzw. unten gesehen. Die Gummidichtung dieser Ausführungsform wird wie die Gummidichtung der Ausführungsform 1 zum Abdichten des Verbindungsabschnitts zwischen dem Tintenbehälter und dem Druckkopf verwendet.
Die Oberseite der Gummidichtung dieser Ausführungsform ist glatt, während deren anderen Flächen rauh sind. Die glatte Oberseite dieser Dichtung, in 16A mit dem Bezugszeichen @ gekennzeichnet, ist die Seite, welche mit dem um den Tintenzuführkanal vorhandenen Verbindungsabschnitt des Tintenbehälters in Berührung kommt. Das heißt, nur diese Fläche der Gummidichtung ist glatt und hat ausreichende Dichtfähigkeit. Wenn zur Druckkopffertigung Dichtungen dieser Ausführungsform zugeführt werden, zeigt deren glatte Fläche oder deren entgegengesetzte Fläche nach unten, so daß aufgrund der Form dieser Dichtung nie glatte Flächen sich berühren und ein Zusammenkleben effektiv verhindert werden kann.
(Ausführungsform 3)
22 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Gummidichtung als Abdeckelement gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gummidichtung dieser Ausführungsform wird ebenfalls zum Abdichten des Verbindungsabschnitts an der Druckkopfkartusche verwendet.
Bei der Gummidichtung dieser Ausführungsform ist nur die ringförmige Fläche, welche mit dem um den Tintenzuführkanal vorhandenen Abschnitt des Tintenbehälters in Berührung kommt, glatt ausgeführt.
Die Gummidichtungen dieser Ausführungsform verhindern noch besser als die der Ausführungsform 2 ein Zusammenkleben.
(Ausführungsform 4)
Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kappe als Abdeckelement des Aufbewahrungsgehäuse für einen Druckkopf.
23 zeigt das Aufbewahrungsgehäuse M6100 für den beschriebenen Druckkopf H1001.
Das Aufbewahrungsgehäuse M6100 weist mehrere Einzelteile auf, d.h. einen oben offenen Kasten M6101, einen Deckel M6102, welcher schwenkbar am Kasten M6101 befestigt ist, eine am Boden des Kastens M6101 befestigte Kappe M6103 gemäß dieser Ausführungsform und eine innen am Deckel M6102 befestigte Blattfeder M6104.
Der Druckkopf H1001 wird mit den Ausstoßöffnungen auf die Abdeckung M6103 gerichtet in den Kasten M6101 gelegt. Beim Schließen des Kastens M6101 durch den Deckel M6102 rastet die am Deckel vorhandene Klaue in die am Kasten vorhandene Öffnung. In diesem Zustand drückt die Feder M6104 so gegen den Druckkopf H1001, daß die Abdeckung M6103 dessen Ausstoßöffnungen abdichtet. Dadurch kann kein Staub in die Ausstoßöffnungen gelangen und keine Tinte aus diesen verdampfen, so daß der Druckkopf über eine lange Zeit in einem geeigneten Zustand gehalten werden kann.
24 zeigt die im Kasten M6101 verwendete Abdeckung M6103 in perspektivischer Darstellung.
Die gesamte Oberfläche dieser Abdeckung ist rauh, wobei wie bei der Gummidichtung der Ausführungsform 1 die mittlere Rauhtiefe (Ra) gemäß JIS B0601 5 μm bis 20 μm beträgt, um ein Zusammenkleben der Abdeckungen während des Zuführens bei der Fertigung der Aufnahmebehälter zu verhindern. Dadurch kann bei der Fertigung jedes Aufnahmebehälters die Abdeckung leicht in den Behälterkasten eingesetzt werden.
(Ausführungsform 5)
25 zeigt eine modifizierte vierte Ausführungsform der Abdeckung.
Bei dieser Abdeckung M6103 ist nur die Fläche, welche mit der die Ausstoßöffnungen umgebende Fläche des Druckkopfes H1001 in Berührung kommt rauh. In diesem Fall werden ähnliche Effekte wie bei der in 22 dargestellten Gummidichtung erzielt.
(Ausführungsform 6)
Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Abdeckelement aus Gummi, welches beim Regenerieren der Ausstoßöffnungen des Druckkopfes verwendet wird.
Die 26 und 27 zeigen in perspektivischer Darstellung den Mechanismus zum Regenerieren der beschriebenen Druckkopfkartusche H1000.
Die Ausstoßregeneriersektion gemäß dieser Ausführungsform weist eine Regeneriervorrichtung M5000 auf, welche in den Druckerhauptkörper eingesetzt und aus diesem entfernt werden kann. Die Regeneriervorrichtung M5000 weist eine Reinigungseinheit zum Entfernen der am Druckelementsubstrat H1100 des Druckkopfes H1001 haftenden Fremdstoffe, eine Regeneriereinheit zur Wiederherstellung des Normalzustandes des vom Tintenbehälter H1900 zum Druckelementsubstrat H1100 des Druckkopfes H1001 führenden Kanals (d.h. des von H1500 durch H1501 und H1600 zu H1400 führenden Kanals) und andere Einheiten auf.
In den 26 und 27 kennzeichnet das Bezugszeichen E0003 einen Motor RG zum Betätigen einer Kappe M5001, zum Antreiben einer Pumpe M5100, zum Betätigen von Wischlamellen M5011, M5012-1 und M5012-2 sowie zum Antreiben einer automatischen Blattzuführeinheit M3022, worauf später näher eingegangen wird. Die aus einer Seite des Motors E0003 ragende Welle treibt die Pumpe M5100 oder über eine später beschrie bene Schalteinheit die erwähnte Blattzuführeinheit M3022 an, während die aus dessen anderer Seite ragende Welle über eine Einwegkupplung M5041 die Kappe M5001 und die Wischlamellen M5011, M5012-1 und M5012-2 betätigt, aber nur, wenn der Motor E0003 in einer bestimmten Richtung (nachfolgend „normale Drehrichtung" genannt) dreht. Wenn der Motor E0003 in der entgegengesetzten Richtung dreht, verhindert die Einwegkupplung M5041 das Übertragen der Antriebskraft auf die Kappe M5001 sowie die Wischlamellen M5011, M5012-1 und M5012-2.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch die aus Gummi gefertigte Kappe M5001 mit einer rauhen Oberfläche. Die Kappe M5001 ist an einem um eine Welle schwenkenden Hebel M5004 befestigt. Die Kappe M5001 wird über die Einwegkupplung M5041, ein Getriebe M5110, einen Nocken und den Hebel M5004 in Pfeilrichtung A bewegt und dabei entweder gegen das Druckelementsubstrat H1100 des Druckkopfes H1001 gedrückt oder von diesem abgehoben. In der Kappe M5001 ist ein auf das Druckelementsubstrat H1100 gerichtetes Absorptionselement M5002 angeordnet, welches bei angelegter Kappe einen bestimmten Abstand zu diesem hat.
Das Absorptionselement M5002 absorbiert während des Saugvorgangs die abgesaugte Tinte und leitet diese während eines später näher beschriebenen Vorgangs aus der Kappe M5001 in einen Gebrauchttintenbehälter. Die Kappe M5001 ist mit zwei Röhrchen M5009, M5010 versehen, wobei das Röhrchen M5009 an das Röhrchen M5019 der Pumpe M5100, das Röhrchen M5010 an ein Gummiventil M5036 angeschlossen, worauf später näher eingegangen wird.
Die mit den Bezugszeichen M5011, M5012-1 und M5012-2 gekennzeichneten Wischlamellen sind flexible Elemente aus Gummi, welche sich aus dem Lamellenhalter M5013 senkrecht nach oben erstrecken. Durch den Lamellenhalter M5013 erstreckt sich eine Leitspindel M5031, in deren Nut ein am Lamellenhalter M5013 vorhandener Vorsprung (nicht dargestellt) ragt und von dieser mitgenommen wird. Wenn die Leitspindel M5031 sich dreht, wird der Lamellenhalter M5013 in Pfeilrichtung B1 und B2 (27) hin und her bewegt, so daß die Wischlamellen M5011, M5012-1 und M5012-2 über das Druckelementsubstrat H100 der Druckkopfkartusche H1000 gleiten und dieses dabei reinigen. Die Leitspindel M5031 wird über die Einwegkupplung M5041 und das Getriebe M5120 vom E0003 angetrieben.
Die mit dem Bezugszeichen M5100 gekennzeichnete Pumpe setzt Rollen (nicht dargestellt) in Drehung, um das Röhrchen M5019 zusammenzudrücken und einen Druck in diesem zu erzeugen. Diese Pumpe ist über die bereits erwähnte Schalteinheit, welche das Umschalten zwischen der automatischen Zuführeinheit M3022 und der Pumpe M5100 vornimmt, und über das Getriebe M5130 an den Motor E0003 angeschlossen. Die Pumpe M5100 ist mit einem Mechanismus zum Abheben der erwähnten Rollen vom Röhrchen M5109 ausgerüstet, auf dessen detaillierte Beschreibung jedoch verzichtet wird. Wenn der Motor E0003 in Normalrichtung dreht, werden die genannten Rollen vom Röhrchen abgehoben, wenn dieser in entgegengesetzter Richtung dreht, quetschen die Rollen das Röhrchen zusammen. Das andere Ende des Röhrchens M5019 ist an das an der Kappe M5001 vorhandene Röhrchen M5009 angeschlossen.
Die erwähnte Schalteinheit weist einen Pendelarm M5026 und einen Schalthebel M5043 auf. Der Pendelarm M5026 wird in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Motors E0003 um die Welle M5026a in Pfeilrichtung C1 oder C2 geschwenkt. Außerdem wird in Abhängigkeit von der Stellung des Schlittens M4001 der Schalthebel M5043 betätigt. Wenn der Schlitten über die Regeneriereinheit M5000 bewegt wird, erfaßt dieser den Schalthebel M5043 und bewegt diesen in Pfeilrichtung D1 oder D2 (26), wobei die im Pendelarm M5026 vorhandene Verriegelungsbohrung M5026b über den Verriegelungszapfen M5043a am Schalthebel M5043 gleiten kann.
Das am Gummiventil M5036 vorhandenen Röhrchen M5010 ist an die Kappe M5001 angeschlossen.
Das Gummiventil M5036 ist über einen Nocken M5035, eine Kupplung M5048 und ein Getriebe M5140 an die Ausstoßwalze M2003 (5) angeschlossen, und ein in Abhängigkeit von der Drehung der Ausstoßwalze M2003 auf der Welle M5038a in Pfeilrichtung E1 oder E2 geschwenkter Hebel M5038 wird gegen das Gummiventil M5036 gedrückt bzw. von diesem abgehoben.
Wenn der Hebel M5038 gegen das Gummiventil M5036 drückt, ist dieses geschlossen, während bei abgehobenem Hebel das Ventil geöffnet ist.
Das Bezugszeichen E0010 kennzeichnet einen PG-Sensor zum Erfassen der Stellung der Kappe M5001.
Ähnliche Effekte wie oben beschrieben werden erreicht, wenn die für das Regenerieren der Ausstoßsektion verwendete Kappe eine entsprechend rauhe Oberfläche hat.
Bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen ist das Abdeckelement in Form der Gummidichtung oder der Kappe in die Fertigung des Gerätes einbezogen und dient zum Zurückhalten der Tinte bei der Installation anderer Elemente. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Aus der Beschreibung der Ausführungsformen ist ersichtlich, daß das Abdeckelement aus Gummi auch fest angeordnet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die von den elektrothermischen Umwandlungselementen erzeugte Wärmeenergie zum Auslösen des Filmsiedens in der Flüssigkeit und somit zur Erzeugung von Bläschen genutzt.
Wie bereits erwähnt, haben gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Abdeckelement und die Kappe aus Gummi eine rauhe Oberfläche. Die rauhe Oberfläche verhindert ein Zusammenkleben dieser Gummielemente bei deren Zuführung zur Fertigung von Druckköpfen. Selbst wenn der Gummi nur eine relativ geringe Härte und demzufolge ausreichende Dichtfähigkeit hat, sollten die aus diesem gefertigten Elemente eine entsprechende Oberflächenrauhigkeit haben, um ein Zusammenkleben zu verhindern.
Dadurch kann der Druckkopf leichter zusammengebaut werden, ohne daß die Dichtfähigkeit des Abdeckelements in Form der Gummidichtung herabgesetzt wird.

Claims

Gummiabdeckelement (M6103, M5001), welches ein bestimmtes, Tinte umgebendes Element (H1102, H1907) berührt und dieses abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummiabdeckelement (M6103, M5001 in einer Form mit rauher Oberfläche gefertigt wird und dadurch eine mittlere Oberflächenrauhigkeit (Ra) von 5 μm bis 20 μm hat.
Gummiabdeckelement (M6103, M5001) gemäß Anspruch 1, wobei nur ein Teil der gesamten Oberfläche dieses Elements rauh ist.
Druckkopf (H1001), welcher von einem Tintenbehälter (H1900) mit auszustoßender Tinte gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ein Gummiabdeckelement (M6103, M5001) gemäß Anspruch 1 oder 2 aufweist, welches für einen Verbindungsabschnitt zum Zuführen von Tinte aus dem Tintenbehälter (1900) verwendet wird, wobei das bestimmte Element (H1102, H1907) ein Tintenzuführkanal am Tintenbehälter (H1900) ist und das diesen Tintenkanal abdichtende Gummiabdeckelement (M6103, M5001) eine rauhe Oberfläche hat.
Druckkopf (H1001) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Nutzung von Wärme ein Bläschen in der Tinte erzeugt und durch dessen Druck Tinte ausgestoßen wird.
Tintenstrahldruckgerät mit einem Druckkopf (H1001) gemäß Anspruch 3 zum Ausstoßen von Tinte auf ein Druckmedium zwecks Durchführung des Druckens.
Tintenstrahldruckgerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckkopf (H1001) zur Erzeugung eines Bläschen in der Tinte Wärme genutzt und durch den Bläschendruck Tinte ausgestoßen wird.
Aufbewahrungsgehäuse (M6100) für einen Druckkopf (H1001) zum Ausstoßen von Tinte, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ein Gummiabdeckelement (M6103, M5001) in Form einer Kappe gemäß Anspruch 1 oder 2 aufweist, wobei das vorbestimmte Element (H1101, H1907) die mit den Ausstoßöffnungen versehene Fläche des Druckkopfes (H1001) ist und diese vom Gummiabdeckelement (M6103, M5001) abgedeckt wird, wenn der Druckkopf (H1001) im Aufbewahrungsgehäuse (M6100) untergebracht ist.
Tintenstrahldruckgerät mit einem Druckkopf (H1001) zum Ausstoßen von Tinte auf ein Druckmedium, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ein Gummiabdeckelement (M6103, M5001) in Form einer Kappe gemäß Anspruch 1 oder 2 aufweist und das Gummiabdeckelement (M6103, M5001) zum Regenerieren des Druckkopfes (H1001) verwendet wird, wobei das bestimmte Element (H1102, H1907) die mit den Ausstoßöffnungen versehene Fläche des Druckkopfes (H1001) ist.
Tintenstrahldruckgerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckkopf (H1001) Wärme zur Erzeugung eines Bläschens in der Tinte verwendet und durch den Bläschendruck Tinte ausgestoßen wird.