DE60116022T2

DE60116022T2 - Verfahren zum Ansteuern eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes und entsprechende Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60116022T2
Application number: DE60116022T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Suwa-shi Takahashi; Hirofumi Suwa-shi Teramae
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2021-10-06
Also published as: DE60131910T2; EP1504901A3; US6540338B2; US20020057303A1; ATE380662T1; DE60116022D1; EP1195249A2; DE60131910D1; EP1195249A3; EP1504901A2; EP1195249B1; EP1504901B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, dem ermöglicht wird, einen Tintentropfen auszustoßen und auf eine Tintenaufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen von Bildern und Zeichen auf Aufzeichnungspapier unter Einatze eines solchen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der dazu ausgelegt ist, eine extrem kleine Menge von Tinte in einem Tintentropfen auszustoßen, der einen Mikropunkt bilden kann, und auf eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen von Bildern und Zeichen auf Aufzeichnungspapier unter Einsatz eines solchen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes.
Eine ist Druck und Plotter sind als typische Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungen bekannt (die nachfolgend einfach als Aufzeichnungsvorrichtung bezeichnet werden). In diesen Aufzeichnungsvorrichtungen wird der Durchmesser eines auf Aufzeichnungspapier aufgezeichneten Punktes, d.h. die Auflösung der Vorrichtung, entsprechend der Tintenmenge von Tintentropfen, die von einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf ausgestoßen werden. Daher ist die Tintenmenge der ausgestoßenen Tintentropfen wichtig. Somit wurde eine Aufzeichnungsvorrichtung vorgeschlagen, die einen Aufzeichnungskopf besitzt, der dazu ausgelegt ist, Tintentropfen auszustoßen, die jeweils unterschiedliche Tintenmengen besitzen, und zwar aus derselben Düsenöffnung. Dieser Aufzeichnungskopf besitzt ein Druckerzeugungselement, das dazu ausgelegt ist, eine Variation des Drucks von in einer Druckkammer enthaltener Tinte zu verursachen. Der Aufzeichnungskopf wird veranlasst, Tintentropfen auszustoßen, die jeweils unterschiedliche Tintenmengen besitzen, und zwar durch Zuführen einer Mehrzahl von Arten von Antriebsimpulsen, die sich in dem elektrischen Potentialveränderungsmuster voneinander unterscheiden, zu dem Druckerzeugungselement.
Ferner besitzt ein bekannter Mikropunktantriebsimpuls, das heißt ein Antriebsimpuls zum Ausstoßen einer extrem kleinen Tintenmenge eines Tintentropfens, eine Dekompressionskomponente zum Starten, De komprimieren der Druckkammer, eine Haltekomponente für den dekomprimierten Zustand zum Halten eines dekomprimierten Zustands der Druckkammer und eine Kompressionskomponente zum Komprimieren der Druckkammer derart, um Tintentropfen von der Düsenöffnung auszustoßen. Die Zufuhr der Dekompressionskomponente und der Haltekomponente für die dekomprimierten Zustand dieses Mikropunktantriebsimpulses veranlasst einen zentralen Abschnitt des Tintenmeniskus (das heißt eine freie Tintenoberfläche, die an der Düsenöffnung freigelegt ist), auf solche Weise hervorzustehen, um eine säulenförmige Gestalt zu besitzen. Ferner veranlasst die Zufuhr der Ausstoßkomponente den Aufzeichnungskopf, den säulenartigen Abschnitt der Tinte als Tintentropfen auszustoßen.
Wenn der Aufzeichnungskopf durch einen solchen Mikropunktantriebsimpuls angetrieben wird, wird ein Tintentropfen in einen Haupttintentropfen, der von einem Endabschnitt einer Tintensäule getrennt und ausgestrahlt wird, und einen Satellitentintentropfen, der auf solche Weise ausgestrahlt wird, um den Haupttintentropfen zu begleiten, aufgeteilt. Die Ausstrahlgeschwindigkeit dieses Satellitentintentropfens ist niedriger als diejenige des Haupttintentropfens. Darüber hinaus ist die Tintenmenge des Satellitentintentropfens geringer als diejenige des Haupttintentropfens. Wenn beispielsweise die Ausstrahlgeschwindigkeit des Haupttintentropfens 7 m/s beträgt, ist diejenige des Satellitentropfens etwa 4 m/s.
Ferner beträgt die Tintenmenge des Satellitentintentropfens zwei Drittel von derjenigen des Haupttintentropfens.
In den letzten Jahren wurde eine Aufzeichnungsvorrichtung gefordert, die in der Anlage ist, ein Bild mit einer weiter verbesserten Qualität aufzuzeichnen. Um diesem Bedarf zu begegnen, ist es erforderlich, die Tintenmenge jedes Tintentropfens weiter zu verändern. Wenn allerdings ein Tintentropfen in Antwort auf einen entsprechenden Mikropunktantriebsimpuls ausgestoßen wird, ist die Tintenmenge des Satellitentintentropfens extrem klein. Wenn beispielsweise ein Tintentropfen mit etwa 1,5 pL Tinte ausgestoßen wird, ist die Tintenmenge des Satellitentintentropfens etwa 0,5 pL.
Daher wird der Satellitentintentropfen stark durch den viskosen Widerstand von Luft beeinträchtigt. Dementsprechend wird die Ausstrahlgeschwindigkeit des Satellitentintentropfens stark vermindert, bis der Satellitentintentropfen auf das Aufzeichnungspapier auftritt. Andererseits ist die Tintenmenge des Haupttintentropfens im allgemeinen mehr als diejenige des Satellitentintentropfens. Daher ist das Maß der Verminderung der Geschwindigkeit des Haupttintentropfens niedriger als das des Satellitentintentropfens. Wenn dementsprechend der Tropfen auf das Aufzeichnungspapier auftritt, nimmt der Unterschied der Ausstrahlgeschwindigkeit mit dem Haupttintentropfen und dem Satellitentintentropfen noch weiter zu. Ferner wird der Ausstoß der Tintentropfen ausgeführt, während gleichzeitig der Aufzeichnungskopf bewegt wird. Dies lässt das Problem entstehen, dass die Auftreffpositionen des Haupttintentropfens und des Satellitentintentropfens voneinander aufgrund des Unterschiedes der Ausstrahlgeschwindigkeiten abweichen, und das Bildqualität entgegen der Anforderung verschlechtert wird.
Darüber hinaus besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Satellitentintentropfen das Aufzeichnungspapier infolge des Luftwiderstandes nicht erreichen. In einem solchen Falle verschwimmen die Satellitentintentropfen als Tintennebel. Wenn solcher Tintennebel an einem Gehäuse und an einer Düsenplatte des Aufzeichnungskopfes anhaftet, werden ein Ablenkung des Flugpfades des Tintentropfens und eine Verschmutzung des Inneren der Vorrichtung verursacht, so dass die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verschlechtert wird.
Ferner offenbart EP 0 737 586 A1 ein Tintenstrahlverfahren und eine Vorrichtung, bei denen Tintentropfen mit unterschiedlichen Volumina durch eine Mehrzahl getrennter Antriebsimpulse ausgestoßen werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf bereitzustellen, das in der Lage ist, die Ausstrahlgeschwindigkeit eines Tintentropfens zu erhöhen, selbst wenn eine Tintenmenge des Tintentropfens extrem klein ist, und eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung bereitzustellen, die einen solchen Aufzeichnungskopf enthält.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Auftreffpositionen eines Haupttintentropfens und eines Satellitentintentropfens zusammentreffen zu lassen, während verhindert wird, dass die Satellitentintentropfen Tintennebel werden, um hierdurch die Bildqualität zu verbessern.
Um die obigen Aufgaben zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Bei dieser Konfiguration wird der nach dem Ausstoßen des Haupttintentropfens ausgestoßene Satellitentintentropfen mit einer Geschwindigkeit ausgestrahlt, die höher ist als die Geschwindigkeit, mit welcher der Haupttintentropfen ausgestrahlt wird, bevor der Satellitentintentropfen ausgestrahlt wird. Dies kann die Auftreffposition des Haupttintentropfens auf dem Aufzeichnungspapier näher zu derjenigen des Satellitentintentropfens bringen. Entsprechend können, selbst wenn ein extrem kleiner Tintentropfen ausgestoßen wird, die Auftreffpositionen eines Haupttintentropfens und eines Satellitentintentropfens veranlasst werden, zusammen zu treffen, um hierdurch die Bildqualität zu verbessern. Ferner ist die Ausstrahlgeschwindigkeit des Satellitentintentropfens, dessen Tintenmenge mit Wahrscheinlichkeit klein ist, höher als diejenige des Haupttintentropfens. Daher wird den Tintentropfen ermöglicht, zuverlässig auf dem Aufzeichnungspapier zu landen. Dementsprechend wird verhindert, dass die Tintentropfen Tintennebel werden.
Ferner umfasst gemäß Anspruch 1 der Druckfluktuationserzeugungsschritt die Schritte:
Komprimieren der Druckkammer mit einer ersten Kompressionskraft zu einem Zeitpunkt, wenn der Haupttintentropfen von einem Meniskus von Tinte in der Düsenöffnung getrennt wird; und
Komprimieren der Druckkammer mit einer zweiten Kompressionskraft, die größer ist als die erste Kompressionskraft, zu einem Zeitpunkt, wenn der Satellitentintentropfen von dem Meniskus getrennt wird, wobei die zwei Kompressionsschritte kontinuierlich ausgeführt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ebenso eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 2 bereitstellt.
Dabei ist es bevorzugt, dass eine Potentialgradiente der zweiten Kompressionskomponente steiler ist als eine Potentialgradiente der ersten Kompressionskomponente. Bevorzugt ist das Druckerzeugungselement ein elektromechanischer Geber.
Dabei ist es bevorzugt, dass der elektromechanische Geber ein piezoelektrischer Vibrator ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch ausführliches Beschreiben bevorzugter beispielhafter Ausführungsformen derselben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen noch ersichtlicher werden, wobei gleiche Bezugszeichen gleich oder entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen und wobei:
1 ist eine Perspektivansicht, die einen Tintenstrahldrucker veranschaulicht, der eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist;
2 ist eine Schnittansicht, die einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf veranschaulicht;
3 ist eine Schnittansicht, welche die Form einer Düsenöffnung veranschaulicht;
4 ist eine Blockansicht, welche die elektrische Konfiguration der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung veranschaulicht;
5 ist eine Ansicht, die ein Antriebssignal veranschaulicht, das nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist;
6 ist eine Ansicht, die einen Mikropunktantriebsimpuls gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht, die nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist;
7A bis 7F sind Ansicht, die jeweils ein Verfahren zum Ausstoßen eines Tintentropfens veranschaulichen. Dieses Verfahren ist nicht Teil der beanspruchte Erfindung;
8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Flugabstand eines Tintentropfens von einer Düsenplatte und der Ausstrahlgeschwindigkeit derselben in der ersten Ausführungsform zeigt, die nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist;
9A bis 9C sind Ansichten, die jeweils ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Ausstoßen eines Tintentropfens zeigen; dieses Verfahren ist nicht Teil der beanspruchten Erfindung;
10 ist eine Ansicht, die einen Mikropunktantriebsimpuls gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
11A bis 11C sind Ansichten, die jeweils ein Verfahren zum Ausstoßen eines Tintentropfens in der zweiten Ausführungsform veranschaulichen;
12 ist ein Diagramm, dass die Beziehung zwischen dem Flugabstand eines Tintentropfens von einer Düsenplatte und der Ausstrahlgeschwindigkeit derselben in der zweiten Ausführungsform zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird eine Ausführungsform, die nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist ein Schlitten 4 beweglich an einem Führungselement 5 in einem Tintenstrahldrucker 1 (der nachfolgend als Drucker 1 bezeichnet wird) montiert, welcher eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung darstellt. Der Schlitten 4 ist mit einem Steuerriemen 8 verbunden, der um eine Antriebsrolle 4 und eine angetriebene Rolle 7 geführt ist. Die Antriebsrolle 6 ist mit der Rotationswelle eines Impulsmotors 9 verbunden. Der Schlitten 4 bewegt sich in der Breitenrichtung eines Aufzeichnungspapiers 10 (das heißt in der Hauptscanrichtung), indem er durch den Impulsmotor 9 angetrieben wird.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf 2 (der nachfolgend als Aufzeichnungskopf 2 bezeichnet wird) ist an einer unteren Fläche des Schlittens 4 montiert, welche dem Aufzeichnungspapier 10 zugewandt ist. Dieser Aufzeichnungskopf 2 stößt Tinte, die von der Tintenpatrone 11 zugeführt wird, als einen Tintentropfen von einer Düsenöffnung 3 aus (siehe 3). Wenn somit ein Bild aufgezeichnet wird, veranlasst der Drucker 1 den Aufzeichnungskopf 2, Tintentropfen in Synchronisation mit der Bewegung in der Hauptscanrichtung des Schlittens 4 auszustoßen. Darüber hinaus veranlasst der Drucker 1 eine Papierförderwalze 12, auf solche Weise zu rotieren, um mit einer Hubbewegung verknüpft zu sein. Daher wird das Aufzeichnungspapier 10 in einer Papierförderrichtung bewegt.
Dementsprechend werden Bilder und Zeichen auf dem Aufzeichnungspapier 10 entsprechend Druckdaten aufgezeichnet.
Wie in 2 gezeigt, besitzt der Aufzeichnungskopf 2 ein Gehäuse 14, eine Kanaleinheit 15 und eine Vibratoreinheit 16, und ist aufgebaut, indem die Kanaleinheit 15 mit einer Endfläche des Gehäuses 14 verbunden und die Vibratoreinheit 16 in dem Gehäuse 14 aufgenommen und befestigt ist.
Das Gehäuse 14 ist wie ein Gehäuse gebildet, in welchem ein Aufnahmeraum 17 zum Aufnehmen und Fixieren der Vibratoreinheit 16 vorgesehen ist und es beispielsweise aus Harz gegossen ist. Dieser Aufnahmeraum 17 ist angrenzend durch das Gehäuse 14 gebildet, so dass Öffnungen auf einer Seitenfläche, die mit der Kanaleinheit 15 verbunden ist, und der gegenüberliegenden Seitenfläche hiervon, gebildet sind.
Die Kanaleinheit 15 ist derart aufgebaut, dass es Düsenplatte 19 mit einer der Flächen eines Kanal bildenden Substrats 18 verbunden ist und dass eine Membran 20 mit der anderen Fläche des Substrats 18 verbunden ist. Das Kanal bildenden Substrat 18 ist ein plattenartiges Element, in welchem ein Tintenkanal gebildet ist, der aus einem gemeinsamen Tintenreservoir 21, einem Tintenzufuhranschluss 22 und einer Druckkammer 23 besteht. Die Druckkammer 23 ist zu einer Kammer gebildet, die in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung, in der Düsenöffnungen 3 in einer Reihe angeordnet sind, länglich ist. Der Tintenzufuhranschluss 22 ist als begrenzter Abschnitt gebildet, der ein schmaler Kanal ist, welcher zwischen der Druckkammer 23 und dem gemeinsamen Tintenreservoir 21 kommuniziert. Das gemeinsame Tintenreservoir 21 wird zum Zuführen von Tinte verwendet, welche in der Tintenpatrone 11 gespeichert ist und zwar zu jeder der Druckkammern 23.
Eine Mehrzahl von Düsenöffnungen 3 (beispielsweise 96 Düsenöffnungen) ist in einem Feld in Abständen, welche einer Punktbildungsdichte entsprechen, in der Düsenplatte 19 geöffnet. Wie in 3 gezeigt, ist die Düsenplatte 3 ein Raum, der annähernd wie ein Trichter auf solche Weise gebildet ist, um die Düsenplatte 19 in einer Dickenrichtung hiervon zu durchdrängen. Das heißt, die Düsenöffnung 3 ist ein kontinuierlicher Raum, der aus einem sich verjüngenden Raum (das heißt einem Raum mit variierendem Durchmesser (24), der wie ein Kegelstumpf oder Kreiskegel derart gebildet ist, dass der Durchmessern in jedem Querschnitt hiervon zu der Druckkammer 23 von einem in dem mittleren Abschnitt in der Dickenrichtung der Düsenplatte 19 platzierten, verengten Teil zunimmt, und einem zylindrischen geraden Raum (das heißt einem Raum mit konstantem Durchmesser) 25, der auf solche Weise vorgesehen ist, um zu dem verengten Teil des sich verjüngenden Raums 24 kontinuierlich zu sein, besteht. Der sich verjüngende Raum 24 ist auf der inneren Seite, das heißt auf der Seite der Druckkammer 23 vorgesehen, während der gerade Raum 25 auf der äußeren Seite, das heißt auf der Tintenausstoßseite vorgesehen ist.
In dieser Ausführungsform beträgt die Dicke der Düsenplatte, das heißt die Länge L1 der Düsenmündung 3, 0,080 mm. Der innere Durchmesser R1 des geraden Raums 25 beträgt 0,032 mm. Die Länge L2 des geraden Raums 25 beträgt 0,025 mm. Der innere Durchmesser des verengten Teils des sich verjüngenden Raums 24 beträgt 0,025 mm, was gleich demjenigen des geraden Raums 25 ist. Der innere Durchmesser des verengten Teils des sich verjüngenden Raums 24 beträgt 0,032 mm, was gleich zu demjenigen des geraden Raums 25 ist. Ein Neigungswinkel X beträgt 32 Grad. Dabei ist die Form der Düsenöffnung 3 nicht auf diese beschränkt. Beispielsweise kann der Raum 24 nur durch einen des geraden Raums 25 und des sich verjüngenden Raums 24 gebildet sein. Die Form des sich verjüngenden Raums 24 ist nicht auf einen Kegelstumpf oder einen Kreiskegel beschränkt. Der sich verjüngende Raum 24 kann als ein konisch erweiterter Raum gebildet sein.
Die Membran 20 setzt eine doppelte Struktur ein, bei der ein elastischer Harzfilm 27, wie ein PPS-Film (Polyphenylsulfid)-Film auf ein rostfreies Tragsubstrat 26 gelegt ist. Jeder von Abschnitten der Membran 20, welche jeweils den Druckkammern 23 entsprechen, besitzt ein rostfreies Plattenteil, das ringförmig geätzt ist. Ein Inselabschnitt 28 ist in dem geätzten Abschnitt gebildet. Ein Membranabschnitt besteht aus diesem Inselabschnitt 28 und dem elastischen Film 27, der unter und um den Inselabschnitt 28 herum vorgesehen ist. Dieser Membranabschnitt verformt sich in Antwort auf einen Betrieb des piezoelektrischen Vibrator 23 der Vibratoreinheit 16. Daher ist die Kapazität der Druckkammer 23 variabel.
Die Vibratoreinheit 16 besteht aus mehreren piezoelektrischen Vibratoren 31, die in einer Reihe eingebaut sind, und einer Befestigungsbasis 32, welche diese piezoelektrischen Vibratoren 31 trägt. Die piezoelektrischen Vibratoren 31 werden durch Verarbeiten eines Vibratorsubstrats hergestellt, in welchem piezoelektrische Materialien 31 und Elektroden 34 abwechseln übereinander gelegt sind, und zwar derart, um kammförmig gebildet zu werden. Die Befestigungsbasis 33 wird mit einem Basisendabschnitt dieses kammförmigen Vibrators durch Anhaften verbunden. Diese Vibratoreinheit 16 wird in dem Aufnahmeraum 16 aufgenommen und befestigt, indem sie darin auf solche Weise eingefügt wird, um in einer Stellung zu sein, in welcher ein Ende jedes piezoelektrischen Vibrators 31 der Öffnung zugewandt ist und anschließend die Befestigungsbasis 32 an der inneren Wand des Aufnahmeraums 17 angehaftet wird. In einem solchen aufgenommenen Zustand liegt eine Endfläche jedes piezoelektrischen Vibrators 31 an dem zugehörigen Inselabschnitt 28 der Membran an und wird an dieser befestigt. Wenn daher die piezoelektrischen Vibratoren 31 ausgedehnt werden, wird der Membranabschnitt gegen die Druckkammer 23 geschoben, so dass sich die Druckkammer 23 zusammenzieht. Wenn umgekehrt sich der piezoelektrische Vibrator 31 zusammenzieht, tritt der Membranabschnitt zu einer Seite entgegengesetzt der Druckkammer 23 gezogen, so dass die Druckkammer 23 ausgedehnt wird.
Der piezoelektrische Vibrator 31 dient als ein Druckerzeugungselement gemäß der Erfindung. Der beispielhafte piezoelektrische Vibrator 31 wird in einem Längsoszillationsmodus betrieben, in welchem sich dieses Element in der Längsrichtung senkrecht zu der Schichtungsrichtung ausdehnt und zusammenzieht, und zwar durch Vorsehen einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 34. Das heißt, die Elektroden 34 umfassen eine gemeinsame Elektrode 34a, deren Potential als Referenzpotential eingestellt ist, und eine Antriebselektrode 34b, deren Potential als Potential eines Antriebssignals (das später beschrieben wird) eingestellt wird. Ein piezoelektrisches Element 33, das zwischen den Elektroden 34a und 34b sandwichartig eingelegt ist, verformt sich entsprechend der dazwischen angelegten Potentialdifferenz, so dass sich der piezoelektrische Vibrator 31 ausdehnt und zusammenzieht. Obgleich ein beliebiges Potential als Bezugsspannung eingestellt werden kann, ist in dieser Ausführungsform ein Erdungspotential als Bezugspotential eingestellt. Daher wird sich, je näher das Antriebspotential zu dem Erdungspotential kommt, umso mehr der piezoelektrische Vibrator 31 ausdehnen. Je stärker das Antriebspotential höher als das Erdungspotential ist, umso mehr wird sich der piezoelektrische Vibrator 31 zusammenziehen. Daher nimmt, je näher das Antriebspotential zu dem Erdungspotential kommt, umso mehr die Kapazität der Druckkammer 23 ab. Je mehr das Antriebspotential höher als das Erdungspotential ist, umso mehr dehnt sich die Druckkammer 23 aus.
Daher kann in dem Falle des beispielhaften Aufzeichnungskopfes 2 die Kapazität der Druckkammer 23 durch Steuern der Expansion und Extraktion der piezoelektrischen Vibratore 31 verändert werden. Das heißt, der Druck der in der Druckkammer 23 enthaltenen Tinte kann variiert werden. Beispielsweise kann der Druck der Tinte durch Ausdehnen der Druckkammer 23 abgesenkt werden. Umgekehrt kann der Druck der Tinte durch Kontrahieren der Druckkammer 23 erhöht werden. Der Druck der Tinte kann durch schnelles Verändern des elektrischen Potentials des Antriebssignals stark verändert werden. Darüber hinaus kann die Kapazität der Druckkammer 23 durch langsames Verändern des Potentials des Antriebssignals, während die Fluktuation des Tintendrucks begrenzt wird, verändert werden. Tintentropfen können von der Düsenöffnung durch Steuern der Druckfluktuation der in der Druckkammer 23 enthaltenen Tinte ausgestoßen werden.
Als nächstes wird die elektrische Konfiguration des Druckers 1 nachfolgend beschrieben. Wie in 4 veranschaulicht, besitzt der Drucker 1 einen Druckercontroller 37 und einen Druckmotor 38.
Der Druckercontroller 37 besitzt ein Interface 39 (nachfolgend als externe I/F 39 bezeichnet) zum Empfangen von Druckdaten von einem Hostcomputer (nicht gezeigt), einen RAM 40 zum Speichern verschiedener Arten von Daten, einen ROM 41 zum Speichern von Routinen, die für verschiedene Arten von Datenverarbeitung auszuführen sind, einen Controller 42, der durch eine CPU gebildet ist, einen Oszillator 43 zum Erzeugen von Zeitsignalen (CK), einen Antriebssignalgenerator 44 zum Erzeugen von Antriebssignalen (COM), die zu dem Aufzeichnungskopf 2 zuzuführen sind, und eine Schnittstelle 45 (die nachfolgend als interne I/F 45 bezeichnet wird) zum Übertragen von Druckdaten (SI) und Antriebssignalen zu dem Druckmotor 38.
Die externe I/F 39 empfängt Druckdaten, die aus einem oder einer Mehrzahl von Zeichencodedaten, Grafikfunktionsdaten und Bilddaten bestehen, von dem Hostcomputer. Die externe I/F 39 gibt ein Besetztsignal (BUSY) und ein Bestätigungssignal (ACK) zu dem Hostcomputer aus.
Der RAM 40 wird als Empfangsspeicher, Zwischenspeicher, Ausgabespeicher und Arbeitsspeicher (nicht gezeigt) verwendet. Der Empfangsspeicher speichert vorübergehend Druckdaten, die durch die externe I/F 39 von dem Hostcomputer empfangen werden. Der Zwischenspeicher speichert Zwischencodedaten, die durch den Controller 42 in Zwischencodes umgewandelt sind. Druckdaten (das heißt Punktmusterdaten) entsprechend jedem Punkt werden in den Ausgabespeicher geladen. Der ROM 41 speichert verschiedene Arten von Steuerroutinen, die durch den Controller 42 auszuführen sind, und speichert ebenso Schriftzeichendaten, Grafikfunktionsdaten, und verschiedene Arten von Prozedurdaten.
Der Controller 42 liest die in dem Empfangsspeicher gespeicherten Druckdaten ein und wandelt dann die Druckdaten in Zwischencodedaten. Ferner analysiert der Controller 42 die Zwischencodedaten, die aus dem Zwischenspeicher ausgelesen sind, und referenziert die Schriftzeichendaten und die Grafikfunktionsdaten und expandiert die Zwischencodedaten in die Druckdaten. Die Druckdaten sind durch Daten gebildet, die beispielsweise eine 2-Bit-Abstufungsinformation darstellen. Diese expandierten Druckdaten werden in dem Ausgabespeicher gespeichert. Wenn die Druckdaten entsprechend einer einzelnen Zeile des Aufzeichnungskopfes 2 erhalten sind, wird die serielle Übertragung der Druckdaten (SI) dieser einzelnen Zeile zu dem Aufzeichnungskopf 2 durch die interne I/F 45 ausgeführt. Wenn die Druckdaten einer einzelnen Zeile von dem Ausgabespeicher übertragen werden, werden die in dem Zwischenspeicher gespeicherten Daten gelöscht. Dann wird eine Wandlung der nächsten Zwischencodedaten ausgeführt. Ferner führt der Controller 42 ein Latchsignal (LAT) und ein Kanalsignal (CA) zu dem Aufzeichnungskopf 2 durch die interne I/F 45 zu. Diese Latch- und Kanalsignale stellen das Timing bereit, zu welchem die Zufuhr jedes der Impulssignale eines Antriebssignals (das später beschrieben wird) begonnen wird.
Der Antriebssignalgenerator 44 erzeugt eine Sequenz von Antriebssignalen einschließlich Antriebsimpulsen, die jeweils durch eine Mehrzahl von Wellenformkomponenten gebildet sind. Dieser Antriebssignalgenerator 44 kann auf solche Weise aufgebaut sein, um ein Wellenformsignal zu erzeugen, das eine gewünschte Wellenformgestalt besitzt, und zwar durch Montieren einer CPU daran. Alternativ kann dieser Antriebssignalgenerator 44 durch eine Analogschaltung gebildet sein, um hierdurch ein Wellenformsignal mit einer Wellenform mit gewünschter Gestalt zu erzeugen. Dabei wird dieses Antriebssignal später im Detail beschrieben.
Der Druckmotor 38 umfasst ein elektrisches Antriebssystem für den Aufzeichnungskopf 2 und umfasst ebenso den Impuls 9 zum Bewegen des Schlittens 4 und den Papierfördermotor 46 zum Rotieren der Papierförderwalze 12.
Das elektrische Antriebssystem für den Aufzeichnungskopf 2 besitzt eine Schieberegisterschaltung (shift register circuit) bestehend aus einem ersten Schieberegister 40 und einem zweiten Schieberegister 51, eine Latchschaltung bestehend aus einem ersten Latch 52 und einem zweiten Latch 53, einen Decoder 54, eine Steuerlogik 55, einem Pegelumsetzer 56, einen Umschalter 57 und einem piezoelektrischen Vibrator 31. Ferner ist eine Mehrzahl von Gruppen, die jeweils aus den Schieberegistern 50 und 51, den Latches 52 du 53, dem Decoder 54, dem Umschalter 57 und den piezoelektrischen Vibratoren 31 bestehen, auf solche Weise vorgesehen, um jeweils den Düsenöffnungen 3 zu entsprechen. Ferner stößt der Aufzeichnungskopf 2 Tintentropfen entsprechend den Druckdaten (die eine Abstufungsinformation darstellen), welche von dem Druckercontroller 37 empfangen werden, aus.
Das heißt, die von dem Druckercontroller 37 gesandten Druckdaten (SI) werden seriell von der internen I/F 45 zu dem ersten Schieberegister 50 und dem zweiten Schieberegister 51 in Synchronisation zu dem von dem Oszillator 43 gesandten Zeitsignal (CK) übertragen. Die von dem Druckercontroller 37 gesandten Druckdaten (SI) sind, wie oben beschrieben, 2-Bit-Daten und stellen vier Abstufungsniveaus jeweils entsprechend einem Nichtaufzeichnungsmodus, einem Mikropunktmodus, einem Mittelpunktmodus und einem Großpunktmodus dar. Dabei ist in dieser Ausführungsform der Nichtaufzeichnungsmodus durch die Abstufungsinformation „00" bezeichnet. Der Mikropunktmodus ist durch die Abstufungsinformation „01" bezeichnet. Der Mittelpunktmodus ist durch die Abstufungsinformation „10" bezeichnet. Der Großpunktmodus ist durch die Abstufungsinformation „11" bezeichnet.
Diese Druckdaten werden entsprechend jedem Punkt, das heißt entsprechend jeder Düsenöffnung 3 eingestellt. Durch den Bit niederer Ordnung (das heißt Bit 0) dargestellte Daten entsprechend jeder der Düsenöffnungen 3 werden zu dem ersten Schieberegister 50 eingegeben. Durch Bit höherer Ordnung (das heißt Bit 1) dargestellte Daten entsprechend jeder Düsenöffnung 3 werden in das erste Schieberegister 51 eingegeben. Der erste Latch 52 ist elektrisch mit dem ersten Schieberegister 50 verbunden. Der zweite Latch 53 ist elektrisch mit dem zweiten Schieberegister 51 verbunden. Wenn ferner ein Latchsignal (LAT), das von dem Druckercontroller 31 ausgegeben wird, zu jedem der Latches 52 und 53 eingegeben wird, latcht der erste Latch 52 die durch die Bit niederer Ordnung der Druck dargestellten Daten, während der zweite Latch 53 die durch die Bit höherer Ordnung der Druckdaten dargestellten Daten latcht.
Die durch jede der Latchschaltungen 52, 53 gelatchten Druckdaten werden zu dem Decoder 54 eingegeben. Dieser Decoder 54 übersetzt die 2-Bit-Druckdaten (welche die Abstufungsinformation darstellen) und erzeugt Auswahldaten.
Diese Impulsauswahldaten werden durch eine Mehrzahl von Bits gebildet, von denen jedes einem entsprechenden Impulssignal entspricht, welche ein Antriebssignal (COM) bilden. In Übereinstimmung mit durch jeden der Bits dargestellten Daten (beispielsweise „0" oder „1") wird ausgewählt, ob das Impulssignal zugeführt wird oder nicht.
Ferner ein von der Steuerlogik 55 gesandtes Timingsignal in den Decoder 54 eingegeben. Darüber hinaus erzeugt die Steuerlogik 55 ein Timingsignal jedes Mal, wenn sie Latchsignal (LAT) oder ein Kanalsignal (CH) empfängt. Die Bits der Impulsauswahldaten, die durch den Decoder 54 übersetzt sind, werden in den Pegelumsetzer 56 in der Reihenfolge vom Bit höherer Ordnung jedes Mal eingegeben, wenn in Antwort auf ein Timingsignal die Zeit für ein Bereitstellen des Timings kommt.
Der Pegelumsetzer 56 dient als Spannungsverstärker. Wenn die Impulsauswahldaten „1" sind, gibt der Pegelumsetzer 56 ein elektrisches Signal aus, das eine auf ein vorbestimmtes Niveau vorbestimmte Spannung, beispielsweise mehrere zehn Volt, bei welcher der Umschalter 57 betrieben werden kann, aus. Die „1" darstellenden Impulsdaten, welche dem elektrischen Signal entsprechen, dass der auf solch ein Niveau angehobenen Spannung entspricht, werden zu dem Umschalter 57 zugeführt.
Dieser Umschalter 57 führt Antriebsimpulse, die in einem Antriebssignal enthalten sind, zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 entsprechend den Impulsauswahldaten zu, welche durch die Übersetzung der Druckdaten erzeugt sind. Das heißt, ein in dem Antriebssignalgenerator 54 erzeugtes Antriebssignal wird zu der Eingabeseite dieses Umschalters 57 eingegeben. Der piezoelektrische Vibrator 31 ist mit der Ausgabeseite des Umschalters 57 verbunden. Ferner ist während die auf den Umschalter 57 aufgebrachten Impulsauswahldaten „1" darstellen der Umschalter 57 in einem geleiteten Zustand und führt das Antriebssignal zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zu. Das Potentialniveau des piezoelektrischen Vibrators 31, (das heißt das Potentialniveau an der Antriebselektrode 34b) verändert sich in antwort auf dieses Antriebssignal. Andererseits, während die auf den Umschalter 57 aufgebrachten Impulsauswahldaten „0" darstellen, gibt der Pegelumsetzer 56 keine elektrischen Signale aus, auf welche der Umschalter 57 betätigt wird. Daher wird der Umschalter 57 in einen nicht leitenden Zustand gebracht, so dass keine Antriebssignale zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt werden. Dabei wird in der Zeitdauer während die Impulsauswahldaten „0" darstellen das Niveau des Potentials an dem piezoelektrischen Vibrator auf demjenigen des Potentials gerade bevor der durch die Impulsdaten dargestellte Wert „0" verändert wurde, aufrechterhalten.
Als nächstes werden ein durch den genannten Antriebssignalgenerator 44 erzeugtes Antriebssignal COM und ein Betrieb zum Zuführen jedes der Impulse, die das Antriebssignal COM bilden, nachfolgend beschrieben.
Das durch den Antriebssignal 44 erzeugte Antriebssignal COM ist ein Signal, das durch aufeinander folgendes Verbinden einer Mehrzahl von Arten von Antriebsimpulsen entsprechend unterschiedlichen Tintenmengen gebildet ist. Wie beispielsweise in 5 gezeigt, umfasst das Antriebssignal COM einen Vibrationsimpuls DP1 zum Vibrieren des Meniskus von Tinte in einem solchen Ausmaß, dass ein Tintentropfen nicht von der Düsenöffnung 3 ausgestoßen wird, einen Mikropunktantriebsimpuls DP2, der nach der Erzeugung des Vibrationsimpulses DP1 erzeugt wird, um den Kopf zu veranlassen, einen Tintentropfen zum Bilden eines Mikropunktes auszustoßen, und einen Mittelpunktantriebsimpuls DP3 zum Veranlassen des Kopfes, einen Tintentropfen zum Bilden eines mittelgroßen Punktes auszustoßen. Der Antriebssignalgenerator 44 erzeugt wiederholt diese Antriebsimpulse DP1, DP2 und DP3 in jeder Druckperiode.
In dem Fall, dass der Kopf an einem Ausstoßen von Tintentropfen gehindert wird, werden nur die Vibrationsimpulse DP1 dieses Antriebssignal COM ausgewählt und zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt. In dem Falle des Aufzeichnens von Mikropunkten werden nur die Mikropunktantriebsimpulse DP2 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt. In dem Falle des Aufzeichnens von mittelgroßen Punkten werden nur die Mittelpunktantriebsimpulse DP3 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt. In dem Falle des Aufzeichnens von großen Punkten werden die Mikropunktantriebsimpulse DP2 und die Mittelpunktantriebsimpulse DP3 zu den piezoelektrischen Vibratoren 31 zugeführt.
Das heißt, der Decoder 54 erzeugt die Impulsauswahldaten „100" durch Übersetzen der Abstufungsinformation „00" entsprechend dem Nichtaufzeichnungsmodus. Ferner erzeugt der Decoder 54 die Impulsauswahldaten „010" durch Übersetzen der Abstufungsinformation „01" entsprechend dem Mikropunktmodus. Darüber hinaus erzeugt der Decoder 54 die Impulsauswahldaten „001" durch Übersetzen der Abstufungsinformation „10" entsprechend dem Mittelpunktmodus. Ferner erzeugt der Decoder 54 die Impulsauswahldaten „011" durch Übersetzen der Abstufungsinformation „11" entsprechend dem Großpunktmodus. Dann gibt der Decoder 54 jedem der Bits der Impulsauswahldaten zu dem Pegelumsetzer 56 in Synchronisation zu dem Timing ein, mit welchem die Zufuhr des entsprechenden Antriebsimpulses DP1 bis DP3 gestartet wird.
Als nächstes wird der Mikroantriebsimpuls 2 nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Wenn der Aufzeichnungskopf 2 in Antwort auf diesen Mikropunktantriebsimpuls DP2 angetrieben wird, schwillt ein zentraler Abschnitt M1 des Meniskus M nach oben auf solche Weise an, um eine Säule zu werden, wie in 7D und 7E gezeigt. Ein Haupttintentropfen wird von dem Endabschnitt dieser Tintensäule getrennt und ausgestrahlt. Anschließend wird ein Satellitentintentropfen von dem verbleibenden Teil der Tintensäule getrennt und auf solche Weise ausgestrahlt, um dem Haupttintentropfen zu folgen. Das heißt, der Satellitentintentropfen wird auf solche Weise ausgestrahlt, um den Haupttintentropfen zu begleiten. Die Gestalt der Wellenform dieses Mikropunktsantriebsimpulses DP2 ist derart eingestellt, dass die Tintenmenge des Satellitentintentropfens größer ist als die Tintenmenge des Haupttintentropfens.
Dieser Mikropunktantriebsimpuls DP2 ist ein Signal, das durch aufeinander folgendes und serielles Verbinden einer ersten Ladekomponente P1, die als erste Dekompressionskomponente dient, einer zweiten Ladekomponente P2, die als zweite Dekompressionskomponente dient, einer ersten Haltekomponente P3, die als Haltekomponente für einen dekomprimierten Zustand dient, einer ersten Ausstoßkomponente P4, die als erste Kompressionskomponente dient, einer zweiten Haltekomponente P5, die als Haltekomponente für einen komprimierten Zustand dient, und einer zweiten Ausstoßkomponente P6, die als zweite Kompressionskomponente dient, gebildet.
Die erste Ladekomponente P1 ist eine Komponente zum Anheben des Potentials von dem niedrigsten Potential VL zu einem mittleren Potential VM mit einer relativ geringen Gradiente 81. Wenn diese erste Ladekomponente P1 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, nimmt die Kapazität der Druckkammer 23 relativ langsam von der minimalen Kapazität, die bei dem niedrigsten Potential VL bereitgestellt wird, zu der mittleren Kapazität, die bei dem mittleren Potential VM bereitgestellt wird, zu, so dass der Druck der in der Druckkammer 23 enthaltenen Tinte langsam abnimmt (erster Dekompressionsschritt).
Mit dieser langsamen Verminderung des Drucks verändert der Meniskus seinen Zustand von einen in 7A gezeigten stationären Zustand in einen in 7B gezeigten ersten dekomprimierten Zustand. Dabei ist der Ausdruck „stationärer Zustand" ein Zustand, in welchem es eine extrem geringe Fluktuation des inneren Drucks der Druckkammer 23 gibt, und in welchem der Meniskus M in der Nähe einer Düsenbildungsfläche (das heißt, der äußeren Fläche der Düsenplatte 19) platziert ist. In diesem stationären Zustand ist der Meniskus M leicht konkav mit einer geringen Krümmung auf der Seite der Druckkammer 23. Der erste dekomprimierte Zustand ist ein Zustand, in welchem der Meniskus M in eine Mitte der Düsenöffnung 3 zu der Druckkammer 23 gezogen ist. Dabei ist in dieser Ausführungsform der Meniskus M in einem mittleren Teil des sich verjüngenden Raums 24 gezogen.
Ferner ist die Gradient θ1 der ersten Ladekomponente P1, das heißt die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Druckkammer 23, die bei Zufuhr der ersten Ladekomponente ausgedehnt wird, auf einen Wert eingestellt, bei welchem die gekrümmte Gestalt des Meniskus in dem stationären Zustand aufrechterhalten werden kann. Diese Einstellung wird derart vorgenommen, um den Meniskus M einzuziehen, während die gekrümmte Form aufrechterhalten wird. Wenn der Meniskus in die Mitte des sich verjüngenden Raum 24 gezogen wird, nimmt die in die Düsenöffnung 3 gefüllte Tintenmenge ab, da der innere Durchmesser der Düsenöffnung 3 vergrößert wird. Dementsprechend kann die Inertanz der Tinte in der Düsenöffnung 3 vermindert werden. Daher wird das Ansprechverhalten des Meniskus auf eine Druckfluktuation von in der Druckkammer enthaltener Tinte verbessert.
Die zweite Ladekomponente P2 ist eine Komponente zum Anheben des Potentials von dem mittleren Potential VM auf das höchste Potential VH mit einer ansteigenden Gradiente θ2. Wenn diese zweite Ladekomponente P2 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, wird die Kapazität der Druckkammer schnell von der mittleren Kapazität, die bei dem mittleren Potential VM bereitgestellt wird, zu der maximalen Kapazität, die bei dem höchsten Potential VH bereitgestellt wird, angehoben, so dass der Druck der in der Druckkammer 23 enthaltenen Tinte schnell abnimmt (zweiter Dekompressionsschritt).
Mit dieser schnellen Verminderung des Drucks verändert der Meniskus seinen Zustand von dem in 7B gezeigten ersten dekomprimierten Zustand in einen in 7C gezeigten zweiten dekomprimierten Zustand. Dabei ist der zweite dekomprimierte Zustand ein Zustand, in welchem der Meniskus M, der zu der Seite der Druckkammer 23 in dem ersten Dekompressionsschritt gezogen worden ist, noch weiter dorthin gezogen wird.
Ferner ist die Gradiente θ2 der zweiten Ladekomponente p1 (oder die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Druckkammer 23, die bei Zufuhr der zweiten Ladekomponente P2 expandiert wird) auf solche Weise eingestellt, um größer zu sein als die Gradiente θ1 der ersten Ladekomponente P1 (oder die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Druckkammer 23). Bevorzugt ist die Gradiente θ2 (oder die Ausdehnungsgeschwindigkeit) auf einen steuerbaren Maximalwert eingestellt. Diese Einstellung wird derart vorgenommen, um den zentralen Abschnitt M1 des Meniskus M lokal zu der Druckkammer 23 zu ziehen.
Das heißt, wenn diese zweite Ladekomponente P2 in den piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, wird der Druck der in der Druckkammer enthaltenen Tinte schnell vermindert. Dabei wird der zentrale Abschnitt M1 des Meniskus M lokal eingezogen, wie in 7C veranschaulicht, da das Ansprechverhalten des Meniskus M auf die Druckfluktuation in der Druckkammer 23 in dem ersten Dekompressionsschritt verbessert wurde. Das heißt, ein lokal konkaver Abschnitt mit einer Krümmung, die größer ist als diejenige eines Umfangsrandes, wird in dem zentralen Abschnitt M1 des Meniskus M gebildet.
Die erste Haltekomponente P3 ist eine Komponente zum Aufrechterhalten des unmittelbar vorhergehenden Potentials, das heißt des höchsten Potentials VH, welches das Abschlusspotential der zweiten Ladekomponente ist und zwar über eine vorbestimmte Zeitdauer. Wenn diese erste Haltekomponente P3 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, wird die Kontraktion des piezoelektrischen Vibrators 31 gestoppt, wodurch die Expansion der Druckkammer 23 gestoppt wird. Das heißt, die maximale Kapazität der Druckkammer 23 wird aufrechterhalten (Halteschritt). In einer Zeitdauer, in welcher diese erste Haltekomponente P3 zugeführt wird, reagiert der lokal konkave Abschnitt, der stark zu der Druckkammer 23 in dem zweiten Dekomprimierschritt gezogen wurde, das heißt eine Rückstellkraft infolge der Oberflächenspannung dieses Abschnitts kehrt die Richtung der Bewegung hiervon in eine Ausstoßrichtung um, in welcher Tintentropfen ausgestoßen werden. Danach wird, wie in 7D gezeigt, der zentrale Abschnitt M1 des Meniskus M in einen konvexen Zustand gebracht, in welchem der zentrale Abschnitt M1 nach oben in der Ausstoßrichtung aufgrund einer Inertialkraft schwillt.
Daher bestimmt diese erste Haltekomponente P3 eine Haltezeit zum Veranlassen des zentralen Abschnitts M1 des Meniskus M, der im zweiten Dekompressionsschritt lokal eingezogen ist, zum Reagieren und sich in der Ausstoßrichtung Bewegen. Der zentrale Abschnitt M1 des Meniskus M führt über diese Haltezeit eine freie Oszillation aus.
Die erste Ausstoßkomponente P4 ist eine Komponente zum Absenken des Potentials von dem höchsten Potential VH zu dem mittleren Potential VM mit einer stark absenkenden Gradiente θ3, um hierdurch die Druckkammer 23 zu kontrahieren. Wenn diese erste Ausstoßkomponente P4 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, wird der piezoelektrische Vibrator 31 etwas ausgedehnt, so dass die Kapazität der Druckkammer 23 schnell von der. maximalen Kapazität auf die mittlere Kapazität abgesenkt wird. Dementsprechend steigt der Druck der in der Druckkammer 23 enthaltenen Tinte an. Darüber hinaus wird die Tintensäule komprimiert. Das heißt, wie in 7E gezeigt, der zentrale Abschnitt M1 des Meniskus M, der wie eine Säule aufgrund der Inertialkraft ausgedehnt ist, wird in der Tintenausstoßrichtung infolge einer Kompressionskraft, die durch der Kontraktion der Druckkammer verursacht ist, heraus geschoben. Daher wird, während der zentrale Abschnitt M1 des Meniskus M sich in der Ausstoßrichtung als Reaktion bewegt, die Druckkammer 23 komprimiert. Dementsprechend wird der von der Druckkammer 23 ausgegebene Tintendruck darauf als Reaktion aufgebracht. Daher kann die Tintensäule stark heraus geschoben werden.
Ferner wird das Timing, mit welchem die Zufuhr der ersten Ausstoßkomponente P4 gestartet wird, durch eine Zeit bereitgestellt, während der die erste Haltekomponente P3 zugeführt wird. Daher wird die Optimierung des Timings, zu welchem die Tintensäule heraus geschoben wird, entsprechend der Einstellung der Zeit erzielt, während der die erste Haltekomponente P3 zugeführt wird.
Dabei ist, obgleich das mittlere Potential VM, welches das Abschlusspotential dieser ersten Ausstoßkomponente P4 ist, gleich dem anfänglichen Potential der zweiten Ladekomponente P2 in dieser Ausführungsform eingestellt ist, das mittlere Potential VM nicht auf diesen Fall beschränkt. Das anfängliche Potential der zweiten Ladekomponente P2 und das Abschlusspotential der ersten Ausstoßkomponente P4 können individuell eingestellt werden.
Die zweite Haltekomponente P5 ist eine Komponente zum Aufrechterhalten des mittleren Potentials VM, welches das Abschlusspotential der ersten Ausstoßkomponente P4 ist. Wenn diese zweite Haltekomponente P5 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, wird die Ausdehnung des piezoelektrischen Vibrators 31 gestoppt. Ferner hält die Druckkammer ihre Kapazität auf der mittleren Kapazität aufrecht.
Die zweite Haltekomponente P5 ist eine Haltekomponente zum Halten des mittleren Potentials VM, welches das Abschlusspotential der ersten Ausstoßkomponente P4 ist. Wenn diese zweite Haltekomponente P5 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, wird die Ausdehnung des piezoelektrischen Vibrators 31 gestoppt. Ferner hält die Druckkammer 23 ihre Kapazität auf der mittleren Kapazität aufrecht. Dabei wird, wie in 7F veranschaulicht, die in der Tintenausstoßrichtung in Antwort auf die erste Ausstoßkomponente P4 heraus geschobene Tintensäule von dem Meniskus M aufgrund der Inertialkraft abgerissen. Dann wird der abgerissene Abschnitt als Tintentropfen ausgestrahlt, dessen Tintenmenge extrem gering ist und etwa 2 pL beträgt. Daher entsprechend der Schritt zum Zuführen dieser Haltekomponente P5 und der Schritt zum Zuführen der ersten Ausstoßkomponente P4 dem Ausstoßschritt.
Während die zweite Haltekomponente P5 und die zweite Ausstoßkomponente P6 zugeführt werden, wird die Tintensäule in der Richtung ausgedehnt, in welcher Tintentropfen ausgestoßen werden, aufgrund des von der Druckkammer aufgebrachten Tintendrucks und der Inertialkraft. Infolge der Ausdehnung dieser Tintensäule wird zuerst ein Spitzenendabschnitt der Tintensäule abgerissen. Dann wird der abgerissene Abschnitt als Satellitentintentropfen ausgestrahlt. Daher werden, wie in 7F veranschaulicht, der Haupttintentropfen und der Satellitentintentropfen nacheinander ausgestrahlt.
Da der von der Druckkammer 23 ausgegebene Druck auf den zentralen Abschnitt M1 des Meniskus M aufgebracht wird, wenn der in dem Schritt des Zuführens der ersten Ausstoßkomponente P4 reagiert, wird der in dem Ausstoßschritt ausgestoßene Tintentropfen mit einer Geschwindigkeit ausgestrahlt, die höher als diejenige des Tintentropfens in dem Falle der bekannten Vorrichtung. Der in dem Ausstoßschritt ausgestoßene Tintentropfen wird mit 7 bis 8 m/sec ausgestrahlt. Daher wird, selbst wenn die Tintenmenge des Tintentropfens extrem gering ist, eine ausreichende Ausstrahlgeschwindigkeit des Tintentropfens erzielt. Darüber hinaus kann der Tintentropfen auf eine gewünschte Position aufgebracht werden. Dementsprechend wird die Qualität weiter verbessert.
Die zweite Ausstoßkomponente P6 ist eine Komponente zum Verändern des Potentials von dem mittleren Potential VM zu dem niedrigsten Potential VL mit einer konstanten Absenkungsgradiente θ4. Wenn diese zweite Ausstoßkomponente P6 zugeführt wird, wird der piezoelektrische Vibrator 31 ausgedehnt, so dass die Kapazität der Druckkammer 23 von der mittleren Kapazität zu der minimalen Kapazität abnimmt. Dementsprechend wird die Druckkammer 23 komprimiert. Dabei ist die Gradiente θ4 entsprechend der zweiten Ausstoßkomponente P6 auf solche Weise eingestellt, um den Meniskus M daran zu hindern, sich zu der Druckkammer 23 nach dem Ausstoß des Tintentropfens zu bewegen. Das heißt, wenn der Tintentropfen ausgestoßen wird, bewegt sich der zentrale Abschnitt M1 des Meniskus M zu der Druckkammer 23 als Reaktion. Die Bewegung dieses zentralen Abschnitts M1 veranlasst den gesamten Meniskus M, zu oszillieren. Wenn daher der Meniskus M gelassen wird wie er ist, nimmt es eine lange Zeit in Anspruch, um dessen Oszillation zu konvergieren. Daher wird die zweite Ausstoßkomponente P6 zugeführt und die Druckkammer 23 wird komprimiert, und zwar zu einem Timing, zu welchem der zentrale Abschnitt M1 des Meniskus M sich zu der Druckkammer 23 bewegt. Dementsprechend wird die Bewegung des zentralen Abschnitts M1 des Meniskus M begrenzt. Daher kann die Oszillation des Meniskus M in kurzer Zeit gedämpft werden. Darüber hinaus kann ein erforderliches Zeitintervall zum nächsten Ausstoß eines Tintentropfens verkürzt werden. Dementsprechend kann die Druckdauer verkürzt werden. Darüber hinaus wird eine Erhöhung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit der Vorrichtung erzielt.
Ferner wird das Timing, zu welchem die Zufuhr zu dieser zweiten Ausstoßkomponente P6 begonnen wird, durch die Zeit bereitgestellt, während der die zweite Haltekomponente P5 zugeführt wird. Daher kann das Timing, zu welchem die Druckkammer 23 komprimiert wird, entsprechend der Eigenstellung der Zeit optimiert werden, während der die zweite Haltekomponente P5 zugeführt wird. Dementsprechend wird das Dämpfen effektiv ausgeführt.
In dem Falle des Zuführens des Mikropunktantriebsimpulses DP2 in dieser Ausführungsform, wird die Druckkammer 23 dekomprimiert und der zentrale M1 des Meniskus M wird lokal eingezogen, und zwar durch Zuführen der zweiten Ladekomponente P2. Dann wird das Innere der Druckkammer 23 komprimiert, und die Tintensäule wird durch Zuführen der ersten Ausstoßkomponente P4 heraus geschoben, während sich der lokal gezogene zentrale Abschnitt M1 des Meniskus M in der Ausstoßrichtung als Reaktion bewegt. Daher kann die Tintenmenge des Tintentropfens auf solche Weise erhöht werden, um mehr als diejenige des Haupttintentropfens zu sein. Dabei ist, wie anhand des Vergleichs zwischen den (anfänglichen) Ausstrahlgeschwindigkeiten des Haupttintentropfens und des Satellitentintentropfens ersichtlich ist, die Ausstrahlgeschwindigkeit des Haupttintentropfens höher als diejenige des Satellitentintentropfens, ähnlich wie in dem Falle des bekannten Mikropunktantriebsimpulses. Kurz gesagt ist die Tintenmenge des Haupttintentropfens, dessen anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit höher ist als diejenige des Satellitentintentropfens, gering, während die Tintenmenge des Satellitentintentropfens, dessen anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit niedriger ist als diejenige des Haupttintentropfens. Dementsprechend können die Auftreffpositionen des Haupttintentropfens und des Satellitentintentropfens veranlasst werden, zusammen zu treffen.
Das heißt, obgleich die anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit des Haupttintentropfens hoch ist, ist dessen Tintenmenge extrem gering. Daher wird der Haupttintentropfen stärker durch den viskosen Luftwiderstand beeinträchtigt, verglichen mit dem Satellitentintentropfen. Ferner ist die Verminderungsrate des Verhältnisses der Geschwindigkeit zum Flugabstand des Haupttintentropfens hoch. Umgekehrt ist, obgleich die anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit des Satellitentintentropfens niedrig ist, dessen Tintenmenge relativ groß. Daher wird der Satellitentintentropfen durch den viskosen Luftwiderstand verglichen mit dem Haupttintentropfen nicht beeinträchtigt. Ferner ist die Verminderungsrate des Verhältnisses der Geschwindigkeit zum Flugabstand des Haupttintentropfens niedrig. Daher kann die Geschwindigkeitsdifferenz an der Auftreffposition zwischen dem Haupttintentropfen und dem Satellitentintentropfen auf das Aufzeichnungspapier 10 vermindert werden. Dementsprechend kann die Auftreffposition des Haupttintentropfens näher zu der Auftreffposition des Satellitentintentropfens aufgebracht werden, verglichen zu dem Unterschied der Auftreffpositionen zwischen diesen im Falle der bekannten Vorrichtung.
Dies wird nachfolgend ausführlich entsprechend einem in 8 gezeigten praktischen Beispiel beschrieben, wobei 8 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Flugabstand von der Düsenplatte 19 und der Ausstrahlgeschwindigkeit des Tintentropfens zeigt. In diesem Diagramm zeigt eine durchgezogene Linie Daten eines in Antwort auf den Mikropunktantriebsimpuls DP2 dieser Ausführungsform ausgestoßenen Haupttintentropfens. Eine gestrichelte Linie zeigt Daten eines in Antwort auf den Mikropunktantriebsimpuls DP2 dieser Ausführungsform ausgestoßenen Satellitentintentropfens. Eine strichpunktierte Linie zeigt Daten eines in Antwort auf den Mikropunktantriebsimpuls in der bekannten Vorrichtung ausgestoßenen Haupttintentropfens. Eine doppelstrichpunktierte Linie zeigt die Daten eines in Antwort auf den Mikropunktantriebsimpuls in der bekannten Vorrichtung ausgestoßenen Satellitentintentropfens. Dabei beträgt die Tintenmenge des Haupttintentropfens dieser Ausführungsform 0,5 pL, während die Tintenmenge des Satellitentintentropfens dieser Ausführungsform 1,0 pL beträgt. Andererseits trägt die Tintenmenge des Haupttintentropfens in der bekannten Vorrichtung 1,0 pL, während die Tintenmenge des Satellitentintentropfens im Falle der bekannten Vorrrichtung 0,5 pL beträgt.
Zunächst wird eine solche Beziehung in dem Falle des Haupttintentropfens, der gemäß dieser Ausführungsform ausgestoßen wird (entsprechend der durchgezogenen Linie) mit derjenigen des Haupttintentropfens verglichen, der in der bekannten Vorrichtung ausgestoßen wird (entsprechend der strichpunktierten Linie). Die anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit (das heißt die Ausstrahlgeschwindigkeit in einem Abstand von 0 mm) im Falle des Haupttintentropfens in der bekannten Vorrichtung beträgt etwa 7,0 m/s. Ferner nimmt, während der Flugabstand zunimmt, die Ausstrahlgeschwindigkeit hiervon ab. Da allerdings die Tintenmenge hiervon relativ groß (1,0 pL) ist, ist die Verminderungsrate des Verhältnisses der Ausstrahlgeschwindigkeit zum Flugabstand relativ niedrig. Die Ausstrahlgeschwindigkeit jeweils entsprechend Abständen von 1,0 mm, 2,0 mm und 3,0 mm betragen etwa 5,0 m/s, 3,0 m/s bzw. 1,0 m/s. Andererseits beträgt in ähnlicher Weise die anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit im Falle des Haupttintentropfens in der vorliegenden Ausführungsform etwa 7,0 m/s. Ferner nimmt, während der Flugabstand ansteigt, die Ausstrahlgeschwindigkeit hiervon ab. Allerdings ist die Tintenmenge hiervon extrem gering (0,5 pL), so dass die Verminderungsrate des Verhältnisses der Ausstrahlgeschwindigkeit zum Flugabstand relativ hoch ist. Die Ausstrahlgeschwindigkeiten jeweils entsprechend Abständen von 1,0 mm 2,0 mm und 2,25 mm betragen etwa 3,8 m/s, 0,7 m/s bzw. 0 m/s.
Als nächstes wird eine solche Beziehung im Falle des in dieser Ausführungsform ausgestoßenen Satellitentintentropfens (entsprechend der gestrichelten Linie) mit derjenigen des Satellitentintentropfens verglichen, der in der bekannten Vorrichtung ausgestoßen wird (entsprechend der doppeltstrichpunktierten Linie). Die anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit in dem Falle des Satellitentintentropfens beträgt in der bekannten Vorrichtung etwa 4,0 m/s. Ferner ist die Tintenmenge hiervon extrem gering (0,5 pL), so dass die Verminderungsrate des Verhältnisses der Ausstrahlgeschwindigkeit zum Flugabstand relativ hoch ist. Die Ausstrahlgeschwindigkeiten jeweils entsprechend Abständen von 1,0 mm und 1,25 mm betragen etwa 0,7 m/s bzw. 0 m/s. Andererseits beträgt in ähnlicher Weise die anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit in dem Fall des Satellitentintentropfens in der vorliegenden Ausführungsform etwa 4,0 m/s. Da allerdings die Tintenmenge hiervon relativ groß ist (1,0 pL), verglichen mit derjenigen des Satellitentintentropfens in der bekannten Vorrichtung, ist die Verminderungsrate des Verhältnisses der Ausstrahlgeschwindigkeit zum Flugabstand relativ niedrig, verglichen mit der Verminderungsrate im Falle der bekannten Vorrichtung. Die Ausstrahlgeschwindigkeiten jeweils entsprechend Abständen von 1,0 mm und 2,0 mm betragen etwa 2,0 m/s bzw. 0 m/s.
Wenn dabei der Abstand von der Düsenplatte 19 zu dem Aufzeichnungspapier 10 1,0 mm beträgt, beträgt die Ausstrahlgeschwindigkeit des Hauttintentropfens in der bekannten Vorrichtung etwa 5,0 m/s an der Auftreffposition während die Geschwindigkeit des Satellitentintentropfens in solch einem Falle etwa 0,7 m/s beträgt. Daher ist der Unterschied zwischen diesen beiden Tintentropfen groß, so dass es relativ lange Zeit dauert, bis der Satellitentintentropfen auftrifft, nachdem der Haupttintentropfen aufgetroffen ist. Ferner werden während sich der Aufzeichnungskopf 2 bewegt Tintentropfen hiervon ausgestoßen. Daher nimmt der Unterschied der Auftreffposition zwischen diesen beiden Tintentropfen zu. Andererseits beträgt in dieser Ausführungsform die Geschwindigkeit des Haupttintentropfens an der Auftreffposition etwa 3,8 m/s und die Geschwindigkeit des Satellitentintentropfens beträgt etwa 2,0 m/s. Daher ist die Differenz der Geschwindigkeit zwischen dem Haupttintentropfen und dem Satellitentintentropfen, die in dieser Ausführungsform ausgestoßen werden, geringer als eine solche Differenz im Falle der bekannten Vorrichtung. Daher treffen der Haupttintentropfen und der Satellitentintentropfen nacheinander auf das Aufzeichnungspapier auf, so dass die Differenz der Auftreffposition zwischen diesen vermindert wird.
Wenn ferner der Abstand von der Düsenplatte 19 zu dem Aufzeichnungspapier 10 1,5 mm beträgt, wird die Geschwindigkeit des Satellitentintentropfens 0 m/s, bevor der Tintentropfen in der bekannten Vorrichtung hier auftrifft. Daher besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Tintentropfen in der Luft zerstäubt und verteilt werden. Im Gegensatz hierzu beträgt in dieser Ausführungsform die Geschwindigkeit des Haupttintentropfens an der Auftreffposition etwa 3,3 m/s, und die Geschwindigkeit des Satellitentintentropfens an der Auftreffposition beträgt etwa 1,0 m/s. Dementsprechend wird den Tintentropfen ermöglicht, zuverlässig auf dem Aufzeichnungspapier 10 aufzutreffen. Darüber hinaus wird verhindert, dass die Tintentropfen zerstäubt werden.
Wie oben beschrieben sind in dem Falle des Zuführens des Mikropunktantriebsimpulses DP2 gemäß dieser Ausführungsform die Differenz des Potentials unter den Komponenten und die Zeitdauer, während der jede der Komponenten, somit die Gestalt der Wellenform jede der Komponenten derart eingestellt, dass die Tintenmenge des Satellitentintentropfens größer ist als die Tintenmenge des Haupttintentropfens. Daher können, selbst wenn Mikropunkttintentropfen, deren Tintenmengen extrem klein sind, ausgestoßen werden, die Auftreffpositionen des Haupttintentropfens und des Satellitentintentropfens veranlasst werden zusammen zu treffen. Daher wird die Bildqualität verbessert. Darüber hinaus wird verhindert, dass die Tintentropfen zerstäubt werden. Ferner wird die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert.
Dabei ist, obgleich der Meniskus M sich in den verjüngenden Raum 24 der Düsenöffnung 3 in dem ersten Dekompressionsschritt gezogen wird, die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt. Ähnliche Wirkungen werden durch Ziehen des Meniskus M in eine Mitte des geraden Raums 25, wie in 9B veranschaulicht, gezogen, und zwar beispielsweise in dem ersten Dekompressionsschritt in Antwort auf die erste Ladekomponente P1.
Das heißt, es ergibt sich aus dem Vergleich zwischen einem Zustand, in welchem annähernd der gesamte gerade Raum 25 mit Tinte bis zum Öffnungsrand der Düsenöffnung 3 gefüllt ist, wie in 9A gezeigt, und einem Zustand, in welchem Tinte in dem geraden Raum bis zu einer Mitte hiervon gefüllt ist, wie in 9B gezeigt, dass die Menge der in den geraden Raum 25 gefüllten Tinte in dem letzteren Zustand geringer ist als die Menge von in den Abschnitt 25 gefüllter Tinte in dem ersteren Zustand. Daher ist die Inertanz in dem letzteren Zustand geringer als diejenige in dem ersteren Zustand. Daher kann die Inertanz durch Einziehen des Meniskus M vermindert werden.
Dabei wird die Inertanz stark durch den geraden Raum 25 beeinflusst, welcher der am meisten verengte Abschnitt des Tintenkanals ist. Daher wird die Inertanz ausreichend abgesenkt, indem nur der Meniskus in einem mittleren Teil des geraden Raums 25 gezogen wird.
Wenn ferner die Inertanz von Tinte in der Düsenöffnung 3 abgesenkt wird, wird das Ansprechverhalten des Meniskus M auf die Druckfluktuation von in der Druckkammer 23 enthaltener Tinte verbessert. Daher wird, wie in 9C veranschaulicht, der zentrale Abschnitt M1 (das heißt der lokal konkave Teil) des Meniskus M stark in dem zweiten dekomprimierten Zustand eingezogen, der in Antwort auf die zweite Ladekomponente P2 verursacht wird. Danach wird die Tintensäule stark in der Tintenausstoßrichtung aufgrund der Reaktion des lokal konkaven Teils und der in Antwort auf die Ausstoßkomponente P4 veranlassten Kompressionskraft geschoben, ähnlich wie in der zuvor genannten Ausführungsform. Dementsprechend wird die Ausstrahlgeschwindigkeit des Mikropunkttintentropfens verglichen mit derjenigen der Tintentropfen in der bekannten Vorrichtung erhöht.
Ähnliche Wirkungen werden durch Zuführen der zweiten Dekompressionskomponente und anschließendes Einziehen eines Teils des Meniskus M in den sich verjüngenden Raum 24 in Antwort hierauf erzielt. In diesem Falle wird beispielsweise eine Oberfläche des zentralen Abschnitts M1, welcher der lokal konkave teil ist, in den sich verjüngenden Raum 24 eingezogen.
Dabei stellt die erste Ausführungsform, die nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist, die Tintenmenge des Satellitentintentropfens auf solche Weise ein, um größer zu sein als die Tintenmenge des Haupttintentropfens, um hierdurch die Auftreffpositionen des Haupttintentropfens und des Satellitentintentropfens zusammentreffen zu lassen und hierdurch zu verhindern, dass die Tintentropfen zerstäubt werden. Allerdings kann dieses Ergebnis auch auf andere Arten erzielt werden. Beispielsweise kann die Ausstrahlgeschwindigkeit des Satellitentintentropfens höher eingestellt sein als die Ausstrahlgeschwindigkeit des Haupttintentropfens. Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, die auf solche Weise aufgebaut ist.
Der Unterschied zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform liegt in der Wellenform des Mikropunktantriebsimpulses. Der Rest der Bauteile der zweiten Ausführungsform ist derselbe wie der entsprechende Abschnitt der ersten Ausführungsform. Daher wird die Beschreibung der Bauteile hier weggelassen.
Der Mikropunktantriebsimpuls gemäß der zweiten Ausführungsform besitzt die Gestalt einer Wellenform, die in 10 veranschaulicht ist. Wenn der Aufzeichnungskopf 2 unter Einsatz dieses Mikropunktantriebsimpulses DP2' beschrieben wird, wird der Haupttintentropfen von einem Endabschnitt der Tintensäule getrennt und dann ausgestrahlt. Danach wird ein Satellitentintentropfen von dem verbleibenden Abschnitt der Tintensäule getrennt und dann ausgestrahlt. Ferner wird im Falle des Zuführens dieses Mikropunktantriebsimpulses DP2' die Kompressionskraft zum Komprimieren der Druckkammer 23 zu einem Zeitpunkt erhöht, zu welchem der Satellitentintentropfen von der Tintensäule abgerissen wird. Dementsprechend wird die Ausstrahlgeschwindigkeit des Satellitentintentropfens auf solche Weise eingestellt, um höher zu sein als diejenige des Haupttintentropfens.
Das heißt, dieser Mikropunktantriebsimpuls DP2' ist ein Signal, das gebildet ist durch aufeinander folgendes und serielles Verbinden einer ersten Ladekomponente P11, die als erste Dekompressionskomponente dient, einer ersten Haltekomponente DP12, die als Haltekomponente für einen dekomprimierten Zustand dient, eine erste Ausstoßkomponente P13, die als erste Kompressionskomponente dient, eine zweite Haltekomponente P14, die als Haltekomponente für einen komprimierten Zustand dient, eine zweite Ausstoßkomponente P15, die als zweite Kompressionskomponente dient, und eine dritte Ausstoßkomponente P16, die als dritte Kompressionskomponente dient.
Die erste Ladekomponente P11 hebt das Potential von dem niedrigsten Potential (oder Referenzpotential) VL auf das höchste Potential VH mit einer ansteigenden Gradiente θ11 an.
Wenn diese erste Ladekomponente P11 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, nimmt die Kapazität der Druckkammer 23 schnell von der bei dem niedrigsten VL bereitgestellten minimalen Kapazität auf die bei dem mittleren Potential VM bereitgestellten mittleren Kapazität zu. Mit dieser Zunahme wird der interne Druck der Druckkammer 23 schnell abgesenkt. Der Meniskus, der in dem stationären Zustand gewesen ist, wird zu der Druckkammer 23 gezogen, wie in 11A gezeigt. Dabei wird der zentrale Abschnitt des Meniskus stark aufgrund der schnellen Dekompression eingezogen, verglichen mit seinen Randabschnitten.
Die erste Haltekomponente P12 ist eine Komponente zum Aufrechterhalten des unmittelbar vorhergehenden Potentials, das heißt des höchstens Potentials VH, über eine vorbestimmte Zeitdauer. Die Druckkammer 23 hält die maximale Kapazität über die Zeitdauer aufrecht, während der diese erste Haltekomponente P12 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird. In einer Zeitdauer, in der diese erste Haltekomponente P12 zugeführt wird, bewegt sich der zentrale Abschnitt des Meniskus als Reaktion in der Tintenausstoßrichtung. Dieser zentrale Abschnitt des Meniskus wird in einen Zustand gebracht, in welchem der zentrale Abschnitt nach oben von dem Randabschnitt schwillt.
Die erste Ausstoßkomponente P13 ist eine Komponente zum Absenken des Potentials von dem höchsten Potential VH zu einem ersten Ausstoßpotential VM1 mit einer steil absinkenden Gradiente θ12. Wenn diese erste Ausstoßkomponente P13 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, wird die Kapazität der Druckkammer 23 von einer durch das höchste Potential VH bereitgestellten maximalen Kapazität auf die durch das erste Ausstoßpotential VM1 bereitgestellte Kapazität abgesenkt. Mit dieser Absenkung wird die Druckkammer 23 komprimiert. Ferner wird der zentrale Abschnitt des Meniskus, der in der Tintentropfenausstoßrichtung schwillt, weiter komprimiert.
Daher wird der zentrale Abschnitt des Meniskus wie eine Säule ausgefahren.
Die zweite Haltekomponente P14 ist eine Komponente zum Aufrechterhalten des ersten Ausstoßpotentials VM1, welches das Abschlusspotential der ersten Ausstoßkomponente P13 ist, über eine vorbestimmte Zeitdauer. Wenn diese zweite Haltekomponenten P14 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, wird ein Kontraktionsbetrieb des piezoelektrischen Vibrators 31 in Antwort auf die erste Ausstoßkomponente P13 gestoppt. Dabei wird der zentrale Abschnitt des Meniskus wie eine dünne Säule durch die Inertialkraft in die Ausstoßrichtung ausgefahren, wie in 11B gezeigt.
Die zweite Ausstoßkomponente P15 ist eine Komponente zum Absenken des Potentials von dem ersten Ausstoßpotential VM1 auf das zweite Ausstoßpotential VM2 mit einer konstant absinkenden Gradiente θ13. Wenn diese zweite Ausstoßkomponente P15 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, nimmt die Kapazität der Druckkammer 23 von einer ersten mittleren Kapazität, die bei dem ersten Ausstoßpotential VM1 bereitgestellt wird (eine zweite mittlere Kapazität, die bei dem zweiten Ausstoßpotential VM2 bereitgestellt wird, ab. Bei dieser Abnahme wird die Druckkammer 23 enthaltene Tinte komprimiert. Ferner wird das Timing, mit welchem die zweite Ausstoßkomponente P14 zugeführt wird, mit dem Timing synchronisiert, zu welchem ein Haupttintentropfen von der Tintensäule getrennt wird. Dementsprechend wird mit Zufuhr der zweiten Ausstoßkomponente P15 ein Endabschnitt der Tintensäule abgerissen. Dieser abgerissene Abschnitt wird als Haupttintentropfen ausgestrahlt.
Die dritte Ausstoßkomponente P16 ist eine Komponente zum Absenken des Potentials von dem zweiten Ausstoßpotential VM2 auf das niedrigste Potential VL mit einer absinkenden Gradiente θ14, um hierdurch schnell die Druckkammer 23 zu kontrahieren. Die absinkende Gradiente θ14 entsprechend dieser dritten Ausstoßkomponente P16 ist auf solche Weise eingestellt, um kleiner zu sein als absinkende Gradiente θ13 entsprechend der zweiten Ausstoßkomponente P15. Wenn daher die dritte Ausstoßkomponente P4 zu dem piezoelektrischen Vibrator 31 zugeführt wird, wird die Druckkammer 23 in höhrem Maße kontrahiert als wenn die zweite Ausstoßkomponente P15 zu dem Vibrator 31 zugeführt wird. Ferner wird das Timing, zu welchem die dritte Ausstoßkomponente P16 zugeführt wird, mit dem Timing synchronisiert, zu welchem ein Satellitentintentropfen von der Tintensäule getrennt wird, wie in 11C gezeigt. Daher ist die auf die Druckkammer 23 zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Satellitentintentropfen hiervon getrennt wird, aufgebrachte Kompressionskraft stärker als die Kompressionskraft, die auf die Druckkammer 23 zu dem Timing aufgebracht wird, zu welchem der Haupttintentropfen hiervon getrennt wird. Daher kann die Ausstrahlgeschwindigkeit des Satellitentintentropfens höher gemacht werden als diejenige des Haupttintentropfens.
Dementsprechend können die Auftreffpositionen des Haupttintentropfens und des Satellitentintentropfens veranlasst werden, zusammen zu treffen. Das heißt, da die Geschwindigkeit des Satellitentintentropfens, das später ausgestoßen wird als der Haupttintentropfen höher ist als diejenige des Haupttintentropfens, der früher als der Satellitentintentropfen ausgestoßen wird, kann die Auftreffposition des Haupttintentropfens näher zu der Auftreffposition des Satellitentintentropfens gebracht werden, und zwar verglichen mit dem Unterschied der Auftreffpositionen im Falle der bekannten Vorrichtung.
Dies wird nachfolgend ausführlich entsprechend einem praktischen Beispiel beschrieben, das in 12 gezeigt ist, welche ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Flugabstand von der Düsenplatte 19 und der Ausstrahlgeschwindigkeit des Tintentropfens zeigt. In diesem Diagramm zeigt eine durchgezogene Linie die Daten eines in Antwort auf den Mikropunktantriebsimpuls DP2' dieser Ausführungsform ausgestoßenen Haupttintentropfens an. Eine gestrichelte Linie zeigt Daten eines in Antwort auf den Mikropunktantriebsimpuls DP2' dieser Ausführungsform ausgestoßenen Satellitentintentropfens an. Eine strichpunktierte Linie zeigt Daten eines in Antwort auf den Mikropunktantriebsimpuls in der bekannten Vorrichtung ausgestoßenen Haupttintentropfens an. Eine doppelstrichpunktierte Linie zeigt Daten des in Antwort auf den Mikropunktantriebsimpuls in der bekannten Vorrichtung ausgestoßenen Satellitentintentropfens an. Dabei sind die Tintenmengen des Haupttintentropfen dieser Ausführungsform und er bekannten Vorrichtung gleich zueinander und betragen 1,0 pL. Darüber hinaus sind die Tintenmengen der Satellitentintentropfen in dieser Ausführungsform und in der bekannten Vorrichtung gleich zueinander und betragen 0,5 pL.
Zuerst wird eine solche Beziehung in dem Falle des Haupttintentropfens, der in dieser Ausführungsform (entsprechend der durchgezogenen Linie) ausgestoßen wird, mit derjenigen des Haupttintentropfens verglichen, der in der bekannten Vorrichtung (entsprechend der einfach strichpunktierten Linie) ausgestoßen wird. Die anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit im Falle des Haupttintentropfens der bekannten Vorrichtung beträgt etwa 7,0 m/s. Ferner nimmt, wenn der Flugabstand ansteigt. Die Ausstrahlgeschwindigkeiten jeweils entsprechend Abständen von 1,0 mm, 2,0 mm und 3,0 mm betragen etwa 5,0 m/s, 3,0 m/s bzw. 1,0 m/s. Andererseits beträgt die anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit im Falle des Haupttintentropfens gemäß dieser Ausführungsform etwa 5,0 m/s. Ferner nimmt, wenn der Flugabstand ansteigt, die Ausstrahlgeschwindigkeit hiervon ab. Die Ausstrahlgeschwindigkeiten hiervon jeweils entsprechend Abständen von 1,0 mm 2,0 mm und 2,5 mm betragen etwa 3,0 m/s, 1,0 m/s bzw. 0 m/s.
Als nächstes wird eine solche Beziehung in dem Falle des Satellitentintentropfens, der in dieser Ausführungsform (entsprechend der gestrichelten Linie) ausgestoßen wird, mit derjenigen des Satellitentintentropfens verglichen, der in der bekannten Vorrichtung (entsprechend der doppeltstrichpunktierten Linie ausgestoßen wird. Die anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit des Satellitentropfens im Falle der bekannten Vorrichtung beträgt etwa 4,0 m/s und ist somit niedriger als diejenige des Haupttintentropfens in einem solchen Falle. Ferner ist die Tintenmenge hiervon extrem gering (0,05 pL), so dass die Verminderungsrate des Verhältnisses der Ausstrahlgeschwindigkeit zum Flugabstand relativ hoch ist. Daher ist bei einem Abstand von 1,0 mm die Geschwindigkeit auf etwa 0,7 m/s vermindert. Ferner wird die Geschwindigkeit 0 m/s. Andererseits beträgt die anfängliche Ausstrahlgeschwindigkeit des Satellitentintentropfens gemäß dieser Ausführungsform etwa 7,0 m/s, was ausreichend hoch verglichen mit der Geschwindigkeit des Haupttintentropfens in dieser Ausführungsform ist. Daher kann, selbst wenn die Tintemenge extrem gering ist, der Satellitentintentropfen gemäß dieser Ausführungsform über eine relativ lange Strecke ausgestrahlt werden. Das heißt, die Ausstrahlgeschwindigkeit in jeweils entsprechenden Abständen von 1,0 mm, 2,0 mm und 2,2 mm betragen etwa 3,8 m/s, 0,7 m/s und 0 m/s.
Wenn hier der Abstand von der Düsenplatte 19 zu dem Aufzeichnungspapier 10 1,0 mm beträgt, ist die Ausstrahlgeschwindigkeit des Haupttintentropfens in der bekannten Vorrichtung 5,0 m/s an der Auftreffposition, während die Geschwindigkeit des Satellitentintentropfens in einem solchen Falle etwa 0,7 m/s beträgt. Daher dauert es relativ lange, bis der Satellitentintentropfen auftrifft, seit der der Haupttintentropfen aufgetroffen ist. Daher nimmt die Differenz der Auftreffposition zwischen diesen beiden Tintentropfen zu. Andererseits beträgt in dieser Ausführungsform die Geschwindigkeit des Haupttintentropfens an der Auftreffposition etwa 3,0 m/s, und die Geschwindigkeit des Satellitentintentropfens beträgt etwa 3,8 m/s. Daher ist die Geschwindigkeit des Satellitentintentropfens höher als diejenige des Haupttintentropfens in dieser Ausführungsform. Somit treffen der Haupttintentropfen und der Satellitentintentropfen nacheinander auf dem Aufzeichnungspapier auf, so dass die Differenz der Auftreffposition dazwischen vermindert wird.
Wenn ferner der Abstand von der Düsenplatte 19 zu dem Aufzeichnungspapier 10 1,5 mm beträgt, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Tintentropfen in der bekannten Vorrichtung in der Luft zerstäubt und verteilt werden. Im Gegensatz hierzu beträgt in dieser Ausführungsform die Geschwindigkeit des Haupttintentropfens an der Auftreffposition etwa 2,0 m/s, und die Geschwindigkeit des Satellitentintentropfens an der Auftreffposition beträgt etwa 2,2 m/s. Dementsprechend wird den Tintentropfen ermöglicht, zuverlässig auf dem Aufzeichnungspapier 10 aufzutreffen.
Wie oben beschreiben, sind im Falle des Zuführens des Mikropunktantriebsimpulse DP2' gemäß dieser Ausführungsform die Potentialdifferenz unter den Komponenten und die Zeitdauer der jeweiligen Komponenten (das heißt die Gestalt der Wellenform jeder Komponente) derart eingestellt, dass die Ausstrahlgeschwindigkeit des Satellitentintentropfens höher ist als die Ausstrahlgeschwindigkeit des Haupttintentropfens. Daher können, selbst wenn Mikropunkttintentropfen ausgestoßen werden, die Auftreffpositionen des Haupttintentropfens und des Satellitentintentropfens veranlasst werden, zusammen zu treffen. Daher wird die Bildqualität verbessert.
Dabei können verschiedene Bauteile in der genannten Ausführungsform gemäß den beigefügten Ansprüchen hinzugefügt oder verändert werden. Beispielsweise, obgleich ein Steuerbetrieb zum Einstellen der Tintenmenge des Satellitentintentropfens auf solche Weise, um größer zu sein als die Tintenmenge des Haupttintentropfens (in der ersten Ausführungsform), und ein weiterer Steuerbetrieb zum Einstellen der Ausstrahlgeschwindigkeit des Satellitentintentropfens auf solche Weise, um größer zu sein als die Ausstrahlgeschwindigkeit des Haupttintentropfens (in der zweiten Ausführungsform) in der vorhergehenden Beschreibung der Ausführungsformen veranschaulicht worden sind, können diese beiden Steuervorgänge miteinander kombiniert werden. Das heißt, die Vorrichtung kann durch Verändern der Gestalt der Wellenform des Mikropunktantriebsimpulses gesteuert werden, so dass die Tintenmenge des Satellitentintentropfens als die Menge des Haupttintentropfens und das die Ausstrahlgeschwindigkeit des Satellitentintentropfens höher ist als die Ausstrahlgeschwindigkeit des Haupttintentropfens.
Ein solcher Steuerbetrieb kann durch geeignetes Einstellen der Potentialdifferenz zwischen der zweiten Ausstoßkomponente P15 und der dritten Ausstoßkomponente P16 des Mikropunktantriebsimpulses DP2' und der Zeitdauer, während der die Komponenten zugeführt werden und der Gradienten jeweils entsprechend den Komponenten erzielt werden. Alternativ kann ein solcher Steuerbetrieb durch Verwendung eines Mikropunktantriebsimpulses erzielt werden, der durch die erste Ladekomponente P1, die zweite Ladekomponente P2, die erste Haltekomponente P3, die erste Ausstoßkomponente P4, die zweite Haltekomponente P14, die zweite Ausstoßkomponente P15 und die dritten Ausstoßkomponente P16 gebildet ist.
Obgleich darüber hinaus in der vorhergehenden Beschreibung der Ausführungsformen beschrieben worden ist, dass ein Mikropunkttintentropfen durch einen einzelnen Haupttintentropfen und einen Satellitentintentropfen gebildet ist, kann die Erfindung auf ein Antriebsverfahren angewendet werden, das derart angepasst ist, dass der ausgestoßene Mikropunkttintentropfen eine Mehrzahl von Satellitentintentropfen aufweist. Beispielsweise kann die Erfindung auf den Fall angewendet werden, dass der Satellitentintentropfen in eine Mehrzahl von Tropfen aufgeteilt ist, das heißt es werden sekundäre Satellitentintentropfen erzeugt. In diesem Falle werden ähnliche Wirkungen zu denjenigen der Ausführungsformen erzielt, wenn die Tintenmenge mindestens eines eine Mehrzahl von Satellitentintentropfen des Mikropunkttintentropfens größer ist als die Tintenmenge des Haupttintentropfens. In ähnlicher Weise werden, wenn die Ausstrahlgeschwindigkeit des mindestens einen Satellitentintentropfens höher ist als diejenige des Haupttintentropfens, ähnliche Wirkungen zu denjenigen der Ausführungsformen erzielt.
Obgleich ferner die piezoelektrischen Vibratoren 31 des Typs, der dazu ausgelegt ist, durch Laden derart kontrahiert zu werden, um die Druckkammer 23 zu expandieren, während er durch Entladen ausgedehnt wird, um die Druckkammer 23 zum Ausstoßen eines Tintentropfens zu kontrahieren, in der vorhergehenden Beschreibung der Ausführungsformen veranschaulicht worden sind, ist der piezoelektrische Vibrator dieser Erfindung nicht auf einen Vibrator dieses Typs beschränkt. Die Aufzeichnungsvorrichtung der Erfindung kann ähnlich unter Einsatz piezoelektrischer Vibratoren 31 eines Typs aufgebaut sein, der dazu ausgelegt ist, durch Entladung derart kontrahiert zu werden, um die Druckkammer 23 zu expandieren, und durch Ladung derart ausgedehnt zu werden, um die Druckkammer 23 zum Ausstoßen eines Tintentropfens zu kontrahieren. Alternativ kann die Vorrichtung der Erfindung unter Einsatz von piezoelektrischen Vibratoren 31 des Typs aufgebaut sein, der in der Lage ist, die Kapazität der Druckkammer 23 durch Ausführen einer Biegeverformung zu verändern.
Ferner ist das Druckerzeugungselement zum Variieren der Kapazität der Druckkammer 23 nicht auf einem piezoelektrischen Vibrator 31 beschränkt. Kurz gesagt, kann, solange das Druckerzeugungselement in der Lage ist, eine Druckfluktuation der in der Druckkammer 23 enthaltenen Tinte zu erzeugen, die Erfindung auf eine Vorrichtung angewendet werden, die solche Druckerzeugungselemente einsetzt. Beispielsweise kann die Erfindung auf einen Aufzeichnungskopf angewendet werden, der ein magnetostriktives Element einsetzt, das eine Art elektromechanischer Geber ist.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes (2), der mit einer Druckkammer (23) ausgestattet ist, die mit einer Düsenöffnung (3) in Verbindung steht, von welcher ein Haupttintentropfen und ein den Haupttintentropfen begleitender Satellitentintentropfen ausgestoßen werden, um einen Tintenpunkt auf einem Aufzeichnungsmedium zu erzeugen, umfassend die Schritte: Erzeugen einer Druckfluktuation in der Druckkammer; Ausstoßen von darin enthaltener Tinte von der Düsenöffnung als Haupttintentropfen mit einer ersten Geschwindigkeit, infolge der Druckfluktuation; und Ausstoßen von darin enthaltener Tinte von der Düsenöffnung als Satellitentintentropfen mit einer zweiten Geschwindigkeit, die schneller ist als die erste Geschwindigkeit, infolge der Druckfluktuation, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfluktuationserzeugungsschritt die Schritte aufweist: Komprimieren der Druckkammer mit einer ersten Kompressionskraft zu einem Zeitpunkt, wenn der Haupttintentropfen von einem Meniskus (M) von Tinte in der Düsenöffnung getrennt wird; und Komprimieren der Druckkammer mit einer zweiten Kompressionskraft, die größer ist als die erste Kompressionskraft, zu einem Zeitpunkt, wenn der Satellitentintentropfen von dem Meniskus getrennt wird; und der Kompressionsschritt mit der ersten Kompressionskraft und der Kompressionsschritt mit der zweiten Kompressionskraft werden kontinuierlich durchgeführt.
Tintentstrahlaufzeichnungsvorrichtung, umfassend: einen Aufzeichnungskopf (2), der mit einer Druckkammer (23) ausgestattet ist, die mit einer Düsenöffnung (3) in Verbindung steht; ein Druckerzeugungselement (31), das eine Druckfluktuation in in der Druckkammer enthaltener Tinte erzeugt; und einen Antriebssignalgenerator (44), der ein Antriebssignal (COM) zum Antreiben des Druckerzeugungselements derart erzeugt, dass ein Haupttintentropfen und ein den Haupttintentropfen begleitender Sattelitentintentropfen ausgestoßen werden, um einen Tintenpunkt auf einem Aufzeichnungsmedium zu bilden, wobei der Haupttintentropfen mit einer ersten Geschwindigkeit ausgestoßen wird und der Satellitentintentropfen mit einer zweiten Geschwindigkeit ausgestoßen wird, die schneller ist als die erste Geschwindigkeit; dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssignal aufweist: eine erst Kompressionskomponente (P15), welche die Druckkammer mit einer ersten Kompressionskraft zu einem Zeitpunkt komprimiert, wenn der Haupttintentropfen von einem Meniskus (M) von Tinte in der Düsenöffnung getrennt wird; und eine zweite Kompressionskomponente (P16), welche die Druckkammer mit einer zweiten Kompressionskraft komprimiert, die größer ist als die erste Kompressionskraft, und zwar zu einem Zeitpunkt, wenn der Satellitentintentropfen von dem Meniskus getrennt wird; und wobei ein Abschlussende der ersten Kompressionskomponente und eine Anfangsende der zweiten Kompressionskomponente verbunden sind.
Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher eine Potentialgradiente (θ14) der zweiten Kompressionskomponente steiler ist als eine Potentialgradiente (θ13) der ersten Kompressionskomponente.
Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher das Druckerzeugungselement ein elektromechanischer Geber ist.
Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der elektromechanische Geber ein piezoelektrischer Vibrator ist.