DE60303847T2

DE60303847T2 - Vorrichtung zum Ausstoss sehr kleiner Tröpfchen

Info

Publication number: DE60303847T2
Application number: DE60303847T
Authority: DE
Inventors: Hiroto Mizuho-ku Nagoya-shi Sugahara
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: EP1398155A1; ATE319569T1; US7004555B2; JP2008143188A; US20040046825A1; DE60303847D1; EP1398155B1; JP5065083B2

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung bzw. ein Gerät wie einem Tintenstrahldrucker, die zum Ausstoß sehr kleiner Tröpfchen in der Lage ist.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Bei Tintenstrahldruckern ist es erwünscht, das jedes Tintentröpfchen, das aus einem Druckkopf ausgestoßen ist, so klein wie möglich ist, um die Druckqualität zu verbessern. Von diesem Standpunkt aus kann ein bestehender Tintenstrahldruckkopf kleine Tintentröpfchen von etwa 2pl ausstoßen, indem z. B. eine Steuer-Pulswellenform für einen Aktuator zur Beaufschlagung von Ausstoßenergie auf die Tinte gestaltet wird, oder indem der Durchmesser von jeder Düse verringert wird.
Die EP 0 895 864 A2 offenbart ein Flüssigkeitsausstoßverfahren und eine Flüssigstrahlvorrichtung, wobei zwei Arten von Tröpfchen mit unterschiedlichen Ausstoßgeschwindigkeiten v₁ und v₂ ausgestoßen werden, um zu kollidieren und sich miteinander zu vereinigen, und die so vereinigten Tröpfchen auf dem Druckmedium landen.
In den vergangenen Jahren ist es jedoch erforderlich, sehr kleine Tintentröpfchen von weniger als 2pl auszustoßen, um einen relativ hochwertigeren Ausdruck größerer Auflösung zu erhalten. Durch die oben beschriebene Technik des Gestaltens einer Steuer-Pulswellenform oder Verringerung des Durchmessers von jeder Düse ist jedoch schwierig, die Größe von jedem Tintentröpfchen weiter zu verringern.
Von den oben beschriebenen Techniken abgesehen ist eine Technik bekannt, eine Steuer-Pulswellenform zu regulieren und gleich zeitig den Abstand zwischen der Düse und einem Druckmedium so zu regulieren, daß ein Hauptpunkt (ein Haupttintentröpfchen) und ein Satellitenpunkt (ein Satellitentintentröpfchen), die beide durch eine Düse, in Übereinstimmung mit einer Druckveränderung, ausgestoßen werden, im Wesentlichen dasselbe Gewicht annehmen können und derart, daß die Auftreffpositionen dieser beiden Tintentröpfchen sich voneinander unterscheiden können (siehe Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 7-285222). Durch diese Technik kann die Größe des Haupttintentröpfchens verringert werden, im übrigen kann das Satellitentintentröpfchen in der Größe vergrößert werden, und somit kann dies einen vom Hauptpunkt unabhängiger Punkt darstellen.
Zum Drucken eines Bilds bei einer sehr hohen Auflösung mit z. B. fotografischer Qualität ist es jedoch erforderlich, Tintentröpfchen auszustoßen, die jeweils noch kleiner sind als jene, die durch die oben beschriebene Technik erhalten werden. Ferner kann es, unabhängig von dem Erfordernis des Ausstoßens sehr kleiner Tintentröpfchen, ein Erfordernis für einen Tintenstrahldrucker sein, sehr kleine Tröpfchen von leitfähiger Paste auszustoßen und dadurch eine sehr feine elektrische Schaltung auf einem Substrat zu drucken.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, die zum Ausstoßen sehr feiner Tröpfchen in der Lage ist.
Gemäß einem Gegenstand der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ausstoßen sehr kleiner Tröpfchen zum Bilden von Punkten auf einem Druckmedium gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung zum Ausstoßen sehr kleiner Tröpfchen sind in den Unteransprüchen definiert.
Gemäß einem anderen Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ausstoßen sehr kleiner Tröpfchen gemäß Anspruch 18 bereitgestellt.
Gemäß der Erfindung kollidieren das aus dem ersten Tröpfchenausstoßteil ausgestoßene Haupttröpfchen und das aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil ausgestoßene Tröpfchen miteinander, um sich zu vereinigen, und das vereinigte Tröpfchen fliegt in einer Flugbahn, die sich von der Flugbahn des Haupttröpfchens unterscheidet. Als einem Ergebnis kann nur das aus dem ersten Tröpfchenausstoßteil ausgestoßene, sehr kleine Satellitentröpfchen, welches ein Volumen von z. B. 0,002–0,5pl aufweist, ein Druckmedium erreichen. Somit kann ein Bild sehr hoher Auflösung durch Ausstoßen von Tröpfchen einer Tinte gedruckt werden, ein sehr feines elektrisches Schaltungsmuster kann durch Ausstoßen von Tröpfchen einer leitfähigen Paste gedruckt werden, oder eine Anzeigevorrichtung hoher Auflösung wie einer Organoelektrolumineszenzanzeige (OELD) durch Ausstoßen von Tröpfchen eines organischen Lumineszenzmaterials.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung unter Heranziehung der beigefügten Zeichnungen, wobei:
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptteils eines Tintenstrahldruckers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Teilschnittansicht eines ersten Tintenausstoßteils in einem im Tintenstrahldrucker von 1 angeschlosse nen Tintenstrahlkopf, genommen entlang der Länge des ersten Tintenausstoßteils;
3 ist eine Schnittansicht des im Tintenstrahldrucker von 1 angeschlossenen Tintenstrahlkopfs, genommen entlang der Breite des Tintenstrahlkopfs; und
4A–4D sind jeweils in 3 entsprechende Schnittansichten, die die Zustände von aus dem Tintenstrahlkopf ausgestoßenen Tintentröpfchen im Verlauf der voranschreitenden Zeit veranschaulichen.
5A ist ein Erläuterungsdiagramm zum Erläutern der sich aufeinander beziehenden Ausdrücke für jedes Tröpfchen für den Fall, daß ein Ausstoßzeitpunkt eines zweiten Tintenausstoßteils früher liegt als ein Ausstoßzeitpunkt des ersten Tintenausstoßteils.
5B ist ein Diagramm von auf die ersten und zweiten Tintenausstoßteile beaufschlagten Antriebspulse.
6A ist eine perspektivische Teilschnittansicht einer Modifikation des Tintenstrahlkopfs.
6B ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 6A.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Auf 1 bezugnehmend schließt ein Tintenstrahldrucker 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darin eine Druckwalze 40 für den Lauf eines Papiers als einem Druckmedium, einen Tintenstrahlkopf 10 zum Ausstoßen von Tinten auf das Papier 41 während des Laufs der Druckwalze 40 sowie einen Controller 20 zum Steuern des Betriebs von jedem Teil des Tintenstrahldruckers 1, wie im Tintenstrahlkopf 10, ein.
Die Druckwalze 40 wird auf einem an einem Rahmen 43 befestigten Schaft getragen, um rotierbar zu sein. Der Schaft 42 wird durch einen elektrischen Motor 44 angetrieben, um zusammen mit der Druckwalze 40 zu rotieren. Das Papier 41 wird aus einer nicht gezeigten Papierzufuhrkassette geliefert, die in einem Seitenabschnitt des Tintenstrahldruckers 1 bereitgestellt ist. Das Papier 41 wird dann durch die Druckwalze 40 bei einer konstanten Geschwindigkeit laufen gelassen. Nachdem der Ausdruck auf dem Papier 41 mit aus dem Tintenstrahlkopf 10 ausgestoßener Tinte erfolgt ist, wird das Papier 41 aus dem Tintenstrahldrucker 1 ausgegeben.
In 1 fehlt eine Veranschaulichung der Systeme für die Zufuhr und zur Ausgabe des Papiers 41. Der Tintenstrahldrucker 1 von 1 schließt darin lediglich einen Tintenstrahlkopf 10 ein, da es sich um einen monochromatischen Drucker handelt. Im Fall eines Farbdruckers sind mindestes vier Tintenstrahlköpfe 10 für die Farben Gelb, Magenta, Zyan und Schwarz parallel bereitgestellt.
Wie in 1 veranschaulicht, ist der Tintenstrahlkopf 10 dieser Ausführungsform ein linearer Kopf, der sich senkrecht zur Laufrichtung des Papiers 41 erstreckt. Der Tintenstrahlkopf 10 ist am Rahmen 43 befestigt.
Der Tintenstrahlkopf 10 schließt zwei flache Tintenausstoßteile ein, d. h. einem ersten Tintenausstoßteil 100 und einem zweiten Tintenausstoßteil 200, wobei jedes sich entlang der Länge des Tintenstrahlkopfs 10 erstreckt. Die Tintenausstoßteile 100 und 200 sind an ihrem jeweiligen einen Ende in der Breite miteinander verbunden, um einen Winkel von 135° miteinander zu bilden (siehe 3). Aus dem Verbindungsabschnitt zwischen den Tintenausstoßteilen 100 und 200 erstreckt sich ein Basisabschnitt 11 senkrecht zum ersten Tintenausstoßteil 100.
Das erste Tintenausstoßteil 100 besitzt eine Tintenausstoßseite, wo eine hohe Zahl von Düsen 109 (siehe 2) in einer Reihe entlang der Länge des ersten Tintenausstoßteils 100 angeordnet sind. Die Tintenausstoßseite ist so angeordnet, daß sie parallel zur oberen Seite des sich im Durchlauf durch die Druckwalze 40 befindlichen Papiers 41 ist. Deshalb weist jedes aus jeder Düse 109 des ersten Tintenausstoßteits 100 ausgestoßene Tintentröpfchen eine Flugbahn auf, die zum Papier 41 im Wesentlichen senkrecht ist. Wie später beschrieben werden wird, steuert der Controller 20 das erste Tintenausstoßteil 100 so, daß jede Düse 109 in Übereinstimmung mit einem Tintenausstoßsignal ein Haupttröpfchen mit einem relativ großen Durchmesser von z. B. etwa 4 bis 25µm sowie ein Satellitentröpfchen, welches in Bezug auf das Volumen kleiner ist als das Haupttröpfchen, z. B. mit einem Durchmesser von etwa 1,6 bis 10µm ausstoßen kann.
Wenn ein Durchmesser der Düse ungefähr 20µm beträgt, besitzt ein Haupttröpfchen einen Durchmesser von 25µm und ein Volumen von 8pl, und ein Satellitentröpfchen besitzt einen Durchmesser von 10µm und ein Volumen von 0,5pl. Wenn ein Durchmesser der Düse ungefähr 3,5µm beträgt, besitzt das Haupttröpfchen einen Durchmesser von 4µm und ein Volumen von 0,03pl, und ein Satellitentröpfchen besitzt einen Durchmesser von 1,6µm und ein Volumen von 0,002pl. In diesen Fällen beträgt die Ausstoßgeschwindigkeit des Haupttröpfchens etwa 9m/s, und eine Ausstoßgeschwindigkeit des Satellitentröpfchens beträgt etwa 5,5m/s.
Das zweite Tintenausstoßteil 200 besitzt eine Tintenausstoßseite, wo ein große Zahl von Düsen 209 (siehe 3) in einer Reihe entlang der Länge des zweiten Tintenausstoßteils 200 angeordnet sind. Die Tintenausstoßseite des zweiten Tintenaus stoßteils 200 bildet einen Winkel von 45° mit der oberen Seite des durch die Druckwalze 40 in Lauf gebrachten Papiers 41. Bei einer passenden Ausstoßgeschwindigkeit schneidet die Flugbahn von jedem, aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßenen Tintentröpfchen die Flugbahn eines aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßenen Haupttröpfchens, bevor das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene Tintentröpfchen die obere Seite des Papiers 41 erreicht. Wenn die Ausstoßgeschwindigkeit und das Timing des aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßenen Tintentröpfchens durch den Controller 20 passend gesteuert werden, kann deshalb das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene Tintentröpfchen mit dem aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßenen Haupttröpfchen kollidieren.
Eine Achse der Düse 109 (einer Ausstoßrichtung der Tröpfchen aus der Düse 109) im ersten Tintenausstoßteil 100 und eine Achse der Düse 209 (einer Ausstoßrichtung der Tröpfchen aus der Düse 209) im zweiten Tintenausstoßteil 200 sind so angeordnet, daß sie untereinander einen Winkel bilden. Darüberhinaus ist die Achse der Düse 109 im ersten Tintenausstoßteil 100 senkrecht zum Papier 41, wohingegen die Achse der Düse 209 im zweiten Tintenausstoßteil 200 in Bezug auf das Papier 41 geneigt ist.
Der Controller 20 steuert die Betriebsweise von Teilen des Tintenstrahldruckers 1, wie dem elektrischen Motor 44 und dem Tintenstrahlkopf 10. Speziell in dieser Ausführungsform steuert der Controller 20 Timing und Geschwindigkeiten der Tintenausstöße in den jeweiligen ersten und zweiten Tintenausstoßteilen 100 und 200. Durch diese Steuerung werden im Fall des ersten Tintenausstoßteils 100 ein Haupttröpfchen und dann ein Satellitentröpfchen, welches in Bezug auf das Volumen kleiner ist als das Haupttröpfchen, in Übereinstimmung mit einem Tintenausstoßsignal ausgestoßen, d. h. einem Antriebspuls, der einem Punkt auf dem Papier 41 entspricht. Im Gegensatz dazu wird im Fall des zweiten Tintenausstoßteils 200 nur ein Tintentröpfchen in Übereinstimmung mit einem Tintenausstoßsignal ausgestoßen. Das aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßene Haupttröpfchen und das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene Tintentröpfchen kollidieren ferner miteinander, um sich zu vereinigen, und das vereinigte Tintentröpfchen fliegt in einer von der Flugbahn des Haupttröpfchens verschiedenen Flugbahn. Die Tintenaustrittsgeschwindigkeit kann gesteuert werden durch Steuern mindestens der Pulshöhe, der Anzahl von Pulsen und der Pulsbreite des Tintenausstoßsignals.
Zum Veranlassen, daß das erste Tintenausstoßteil 100 ein Haupttröpfchen und ein Satellitentröpfchen in Übereinstimmung mit einem Tintenausstoßsignal ausstößt, kann in vielen Fällen die Tintenausstoßgeschwindigkeit in einem passenden Bereich relativ hoher Werte eingestellt werden. Ein Beispiel des Bereichs kann von etwa 5m/s bis etwa 15m/s reichen. Zum Veranlassen, daß das zweite Tintenausstoßteil 200 nur ein Tintentröpfchen in Übereinstimmung mit einem Tintenausstoßsignal ausstößt, kann die Tintenausstoßgeschwindigkeit in vielen Fällen in einem passenden Bereich relativ niedriger Werte eingestellt werden. Ein Beispiel des Bereichs kann bei etwa 5m/s und weniger liegen. Ein passender Bereich der Tintenausstoßgeschwindigkeit variiert jedoch in Abhängigkeit der physikalischen Eigenschaften der ausgestoßenen Flüssigkeit.
Im Tintenstrahldrucker 1 dieser Ausführungsform wird, wie in 1 bzw. 4A–4D veranschaulicht, ein Tintenauffänger 30 bei einer Position bereitgestellt, die gegenüber den Flugbahnen der aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßenen Haupttröpfchen etwas abweicht, um die Flugbahnen der vereinigten Tintentröpfchen zu schneiden, bevor jedes vereinigte Tintentröpfchen die obere Seite des Papiers 41 erreicht. Die obere Seite des Tintenauffängers 30 ist aus einem Material gefertigt, etwa einem Stoff oder einem Schwamm, das zur Absorbtion von Tinte und somit zur Vermeidung von Verspritzen von Tinte in der Lage ist. Der Tintenauffänger 30 kann jedes vereinigte Tintentröpfchen auffangen, bevor es die obere Seite des Papiers erreicht, und somit wird jegliches vereinigte Tintentröpfchen daran gehindert, die obere Seite des Papiers 41 zu erreichen. Wie in 1 veranschaulicht, wird ein Fließdurchlauf 31 bereitgestellt, der sich von einem unteren Abschnitt des Tintenauffängers 30 erstreckt, zum Abgeben von absorbierter Tinte aus dem Tintenauffänger 30.
Als nächstes wird eine detaillierte Struktur des die ersten und zweiten Tintenausstoßteile 100 und 200 einschließenden Tintenstrahlkopfs 10 unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. In 3 ist eine Darstellung des unteren Abschnitts 11 und des Verbindungsabschnitts zwischen den ersten und zweiten Tintenausstoßteilen 100 und 200 weggelassen.
Wie in 2 und 3 veranschaulicht, sind im ersten Tintenausstoßteil 100 eine Aktuatoreinheit 106 und eine Durchgangseinheit 107 in Schichten gebildet. Die Aktuator- und Durchgangseinheiten 106 und 107 sind mit einem wärmehärtenden Klebstoff auf Epoxidbasis miteinander verbunden. Tintendurchgänge sind in der Durchgangseinheit 107 gebildet. Die Aktuatoreinheit 106 ist ein bimorpher piezoelektrischer Aktuator. Die Aktuatoreinheit 106 wird mit einem Pulsantriebssignal angetrieben, das, in einer nicht veranschaulichten Antriebsschaltung erzeugt, selektiv entweder ein Erdungspotential oder ein vorbestimmtes positives Potential annehmen kann. Zum Beaufschlagen der Aktuatoreinheit 106 mit dem Pulsantriebssignal aus der nicht gezeigten Antriebsschaltung ist mit der oberen Seite der Aktuatoreinheit 106 eine flexible Leiterplatte verbunden, obgleich die flexible Leiterplatte nicht gezeigt ist.
Die Durchgangseinheit 107 ist aus drei Metallplatten gefertigt, d. h. einer Kavitätsplatte 107a, einer Abstandsplatte 107b und einer Verteilerplatte 107c sowie einer aus einem synthetischen Harz gefertigten Düsenplatte 107d, was in Schichten gelegt ist. Düsen 109 zum Ausstoßen von Tinte sind in der Düsenplatte 107d gebildet. Die Kavitätsplatte 107a in der obersten Schicht steht mit der Aktuatoreinheit 106 in Kontakt.
In der Kavitätsplatte 107a sind Druckkammern 110 gebildet, zur Aufnahme von Tinte darin, um durch die Wirkung der Aktuatoreinheit 106 selektiv ausgestoßen zu werden. Die Druckkammern 110 sind in einer Reihe entlang der Länge des Tintenausstoßteils 100 angeordnet, d. h. in einer Richtung nach rechts von 2 und senkrecht zum Zeichnungsblatt von 3. Aufteilungen 110a trennen die Druckkammern 110 voneinander.
Verbindungslöcher 111 zum Verbinden der einen Enden der Druckkammern 110 mit den entsprechenden Düsen 109 sowie Verbindungslöcher 112 (siehe 3) zum Verbinden der anderen Enden der Druckkammern 110 mit dem später beschriebenen Verteilerkanal 115 sind in der Abstandsplatte 107b gebildet.
Verbindungslöcher 113 zum Verbinden der einen Enden der Druckkammern 110 mit den entsprechenden Düsen 109 sind in der Verteilerplatte 107c gebildet. Ferner ist in der Verteilerplatte 107c ein Verteilerkanal 115 zum Liefern von Tinte zu den Druck kammern 110 gebildet. Der Verteilerkanal 115 ist unterhalb der Reihe der Druckkammern 110 unter Erstreckung entlang der Reihe gebildet. Ein Ende des Verteilerkanals 115 ist mit einer nicht gezeigten Tintenzufuhrquelle verbunden.
Somit sind Tintendurchgänge gebildet, die sich jeweils vom Verteilerkanal 115 über ein Verbindungsloch 112, einer Druckkammer 110, ein Verbindungsloch 111 und ein Verbindungsloch 113 zu einer Düse 109 erstrecken.
In der Aktuatoreinheit 106 sind sechs piezoelektrische Keramikplatten 106a bis 106f jeweils aus einem keramischen Material aus Bleizirkonattitanat (PZT) gefertigt. Zwischen den piezoelektrischen Keramikplatten 106b und 106c sowie zwischen den piezoelektrischen Keramikplatten 106d und 106e sind jeweils gemeinsame Elektroden 101 bzw. 103 bereitgestellt. Jede der gemeinsamen Elektroden 101 und 103 ist nur in einem Bereich oberhalb der entsprechenden Druckkammer 110 der Durchgangseinheit 107 gebildet. In einer Modifikation können sich groß erstreckende, gemeinsame Elektroden 101 und 103 verwendet werden, um im Wesentlichen die gesamte Fläche von jeder piezoelektrischen Keramikplatte zu bedecken.
Zwischen den piezoelektrischen Keramikplatten 106c und 106d sowie zwischen den piezoelektrischen Keramikplatten 106e und 106f sind jeweils einzelne Elektroden 102 und 104 bereitgestellt. Jede der einzelnen Elektroden 102 und 104 ist nur in einem Bereich oberhalb der entsprechenden Druckkammer 110 der Durchgangseinheit 107 gebildet.
Wie in 2 gezeigt sind die gemeinsamen Elektroden 101 und 103 stets bei Erdungspotential gehalten. Andererseits werden die einzelnen Elektroden 102 und 104 paarweise mit einem Puls antriebssignal beaufschlagt. Abschnitte der piezoelektrischen Keramikplatten 106c bis 106e, die zwischen den gemeinsamen Elektroden 101 und 103 und den individuellen Elektroden 102 und 104 gelegt sind, sind aktive Abschnitte, die entlang der Dicke von jeder piezoelektrischen Keramikplatte durch ein zuvor durch die Elektroden angelegtes elektrisches Feld polarisiert worden sind. Wenn individuelle Elektroden 102 und 104 paarweise auf ein vorbestimmtes positives Potential gesetzt sind, setzen sich deshalb die entsprechenden aktiven Abschnitte der piezoelektrischen Keramikplatten 106c bis 106e in der Dicke von jeder piezoelektrischen Keramikplatte aufgrund des angelegten elektrischen Feldes fort. Dieses Phänomen tritt jedoch nicht in dem piezoelektrischen Keramikplatten 106a und 106B auf. Als einem Ergebnis schwillt der den aktiven Abschnitten entsprechende Abschnitt der Aktuatoreinheit 106 zur Druckkammer 110 hin an.
Die linke Druckkammer 110 verwendend veranschaulicht 2 einen Zustand, wo das Volumen der Druckkammer 110 durch die Aktuatoreinheit 106, die zur Druckkammer 110 hin angeschwollen ist, verringert ist, weil ein vorbestimmtes positives Potential an das entsprechende Paar der individuellen Elektroden 102 und 104 angelegt ist, und dadurch wird Tinte durch die mit der Druckkammer 110 verbundenen Düse 109 ausgestoßen.
Zum Ausstoßen von Tinte wird die Methode von „Laden vor Feuern" angewendet. Bei dieser Methode wird vorab an alle individuellen Elektroden 102 und 104 eine Spannung angelegt, um die Volumina aller Druckkammern 110 (wie in der linken Druckkammer von 2) zu verringern, die individuellen Elektroden 102 und 104, die nur einer Druckkammer 110 entsprechen, welche zum Tintenausstoß zu verwenden ist, werden von der Spannung entlastet, um das Volumen der Druckkammer 110 zu erhöhen (wie in der rechten Druckkammer von 2), um eine negative Druckwelle zu erzeugen, dann wird erneut eine Spannung an die individuellen Elektroden 102 und 104 zur Verringerung des Volumens der Druckkammer 110 angelegt, und dadurch wird die Tinte in der Druckkammer 110 wirksam mit Ausstoßdruck beaufschlagt. Eine durch das Anlegen der Spannung erzeugte, positive Druckwelle überlagert sich mit der negativen Druckwelle zu dem Zeitpunkt, wenn die negative Druckwelle sich ins Positive umkehrt. Durch diese Ausgestaltung werden durch die Düse 109, in Übereinstimmung mit einem Tintenausstoßsignal, d. h. einem einem Punkt auf dem Papier 41 entsprechenden Antriebspuls, ein Haupttröpfchen und dann ein in Bezug auf das Volumen kleineres Satellitentröpfchen ausgestoßen.
Das zweite Tintenausstoßteil 200 besitzt dieselbe Struktur wie das erste Tintenausstoßteil 100. Das zweite Tintenausstoßteil 200 wird wie das erste Tintenausstoßteil 100 betrieben mit der Ausnahme, daß das zweite Tintenausstoßteil 200 so gesteuert wird, daß es kein Satellitentröpfchen ausstößt. Aus diesem Grund ist in 3 jedes Teil des zweiten Tintenausstoßteils 200 durch eine Bezugsziffer bezeichnet, bei der nur die höchste Einheit der das entsprechende Teil des ersten Tintenausstoßteils 100 bezeichnenden Bezugsziffer von 1 auf 2 verändert worden ist. Deshalb wird eine detailliert Beschreibung der Struktur des zweiten Tintenausstoßteils 200 hier weggelassen.
Als nächstes werden Einzelheiten des Tintenausstoßbetriebs des Tintenstrahldruckers 1 dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4A bis 4D beschrieben. In allen 4A bis 4D ist eine Veranschaulichung von Abschnitten der Durchgangseinheiten, mit Ausnahme der Umgebung der Düsen, und die Aktuatoreinheit weggelassen.
Wie in 4A veranschaulicht, wird zuerst die Aktuatoreinheit 106 des ersten Tintenausstoßteils 100, wie oben beschrieben, unter der Steuerung des Controllers 20 mit einem Tintenausstoßsignal beaufschlagt, um ein Haupttröpfchen 12 bei einer Ausstoßgeschwindigkeit von etwa 5 bis 15m/s durch eine Düse 109 des ersten Tintenausstoßteils 100 auszustoßen. In 4A ist das Haupttröpfchen 12 an seiner Rückseite mit der Düse 109 verbunden, und ein Satellitentröpfchen ist noch nicht gebildet. Auf der anderen Seite wird, wie oben beschrieben, die Aktuatoreinheit 206 des zweiten Tintenausstoßteils 200 unter der Steuerung des Controller 20 mit einem Tintenausstoßsignal beaufschlagt, um ein Tintentröpfchen 14 bei einer Ausstoßgeschwindigkeit von etwa 4m/s durch eine Düse 209 des zweiten Tintenausstoßteils 200 auszustoßen.
Das Timing zum Beaufschlagen der ersten und zweiten Tintenausstoßteile 100 und 200 mit den jeweiligen Tintenausstoßsignalen sowie die entsprechenden Ausstoßgeschwindigkeiten der Haupt- und Tintentröpfchen 12 und 14 sind so bestimmt, daß das aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßene Haupttröpfchen 12 und das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene Tintentröpfchen 14 miteinander kollidieren können, um vereinigt zu sein, und das vereinigte Tintentröpfchen fliegt in einer geraden Linie, die sich von der Flugbahn des Haupttröpfchens 12 unterscheidet. In diesem Fall können der Ausstoß des Haupttröpfchens 12 aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 und der Ausstoß des Tintentröpfchens 14 aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 zusammenfallen, müssen aber nicht zusammenfallen.
Die Flugbahn 12a des Haupttröpfchens 12 sowie die Flugbahn 13a eines Satellitentröpfchens 13, wie später noch zu beschreiben ist, ist eine gerade Linie, senkrecht zum Papier 41. Die Flugbahn 14a des Tintentröpfchens 14 ist eine gerade Linie, die die Flugbahn 12a des Haupttröpfchens 12 bei einer Position schneidet, die schräg oberhalb des Tintenauffängers 30 liegt.
Unmittelbar nach dem Ausstoß des Haupttröpfchens 12 wird, wie in 4B veranschaulicht, ein Satellitentröpfchen 13 gebildet, indem es während des Flugs vom Haupttröpfchen 12 getrennt wird. Haupt- und Satellitentröpfchen 12 und 13 fliegen auf ihren Flugbahnen 12a und 13a senkrecht zum Papier 41.
Danach kollidieren das aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßene Haupttröpfchen 12 und das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene Tintentröpfchen 14 miteinander. Dadurch werden Haupt- und Tintentröpfchen 12 und 14, wie 4C veranschaulicht, miteinander vereinigt, um ein vereinigtes Tintentröpfchen 15 zu bilden. Eine Flugbahn 15a des vereinigten Tintentröpfchens 15, die gemäß einer Vektorsumme des kinetischen Moments bestimmt wird, d. h. dem Produkt des Volumens (Masse) und der Geschwindigkeit der beiden Tröpfchen 12 und 14, ist eine zusammengesetzte Flugbahn der Flugbahnen der beiden Tröpfchen 12 und 14. Diese Flugbahn des vereinigten Tintentröpfchens 15 ist eine gerade Linie, die sich von der Flugbahn 12a des Haupttröpfchens 12 unterscheidet und die sich zum Tintenauffänger 30 hin erstreckt. Da das Satellitentröpfchen 13 durch das Tintentröpfchen 14 nicht beeinflußt wird, fliegt es andererseits nach wie vor ohne Veränderung auf seiner Flugbahn 13a.
Danach wird das vereinigte Tintentröpfchen 15, wie in 4D veranschaulicht, durch den Tintenauffänger 30 gefangen, bevor es das Papier 41 erreicht. Dann wird das vereinigte Tintentröpfchen 15 durch den Tintendurchgang 31 (siehe 1) aus dem Tintenauffänger 30 abgegeben. Andererseits fliegt das Satellitentröpfchen 13 weiter und erreicht bald das Papier 41.
Nun wird, unter Bezugnahme auf 5A und 5B, die sich aufeinander beziehenden Ausdrücke für jedes Tröpfchen 12, 13 und 14 für den Fall beschrieben, daß ein Ausstoßtiming des zweiten Tintenausstoßteils 200 früher liegt als ein Ausstoßtiming des ersten Tintenausstoßteils 100. 5A zeigt einen Zustand, wo die Tröpfchen 12, 13 und 14 fliegen, nachdem sie aus jedem der Tintenausstoßteile 100 und 200 ausgestoßen wurden. 5B ist ein Diagramm der Antriebspulse, mit denen die ersten und zweiten Tintenausstoßteile 100 und 200 beaufschlagt werden.
Wenn eine Zeit als Tm1 definiert wird, die seit dem Ausstoß des Haupttröpfchens 12 verstrichen ist, bis das Haupttröpfchen 12 einen Schnittpunkt A (siehe 5A) der Flugbahn 12a des Haupttröpfchens 12 und der Flugbahn 14a des Tintentröpfchens 14 erreicht, ist der folgende Ausdruck (1) gegeben. Tm1 = X1/Sm1 (1)worin X1 einen Abstand zwischen dem ersten Tintenausstoßteil 100 und dem Schnittpunkt A darstellt, und Sm1 die Ausstoßgeschwindigkeit des Haupttröpfchens 12 darstellt.
Wenn ähnlich eine Zeit, die seit dem Ausstoß des Tintentröpfchens 14 verstrichen ist, bis das Tintentröpfchen den Schnittpunkt A erreicht, sowie eine Zeit, die verstrichen ist, seit dem Ausstoß des Satellitentröpfchens 13, bis das Satellitentröpfchen 13 den Schnittpunkt A erreicht, jeweils als Tm2 bzw. Ts1 definiert werden, sind die folgenden Ausdrücke (2) und (3) gegeben. Tm2 = X2/Sm2 (2) Ts1 = X1/Ss1 (3)worin X2 einen Abstand zwischen dem zweiten Tintenausstoßteil 200 und dem Schnittpunkt A darstellt, Sm2 die Ausstoßgeschwindigkeit des Tintentröpfchens 14 darstellt, und Ss1 die Ausstoßgeschwindigkeit des Satellitentröpfchens 13 darstellt.
Darüberhinaus weisen, wie in 5B gezeigt, das Ausstoßtiming T2 des zweiten Tintenausstoßteils 200 und das Ausstoßtiming T1 des ersten Tintenausstoßteils 100 eine Zeitdifferenz D auf.
Wenn Antriebsspannungen der ersten und zweiten Tintenausstoßteile 100 und 200 jeweils als V1 und V2 definiert werden, ist der Ausdruck V1 > V2 erfüllt.
In dem Fall, daß das Haupttröpfchen 12 und das Tintentröpfchen 14 miteinander kollidieren, ist der folgende Ausdruck (4) erfüllt, und wenn das Satellitentröpfchen 13 und das Tintentröpfchen 14 nicht miteinander kollidieren, ist der folgende Ausdruck (5) erfüllt. Es ist jedoch nicht nötig, daß die linke Seite und die rechte Seite des Ausdrucks (4) genau gleich sind, viel mehr können sie allgemein gleich sein in einem solchen Ausmaß, daß das Haupttröpfchen 12 und das Tintentröpfchen 14 sich zumindest kontaktieren können. Tm1 + D = Tm2 (4), Ts1 + D ≠ Tm2 (5)
Als Beispiel wird nun ein Fall diskutiert, bei dem X1 = 1,5mm; X2 = 1,5mm; Sm1 = 9m/s und Ss1 = 5,5m/s mit V1 = 24V; Sm2 = 5m/s mit V2 = 16V; und D = 143µs. In diesem Fall erreicht gemäß Ausdruck (2) das Tintentröpfchen 14 aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 den Schnittpunkt A, wenn seit dem Ausstoß eine Zeitdauer von 300µs (Tm2) verstrichen ist. Andererseits wird gemäß Ausdruck (1) das Haupttröpfchen 12 aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßen nach einer Zeitdauer von 143µs (D) seit dem Ausstoß des Tintentröpfchens 14. Das Haupttröpfchen 12 erreicht des Schnittpunkt A nach einer weiteren Zeitdauer von 167µs (Tm1) seit dem Ausstoß des Haupttröpfchens 12, d. h. nach einer Zeitdauer von 300µs (Tm1 + D) seit dem Ausstoß des Tintentröpfchens 14. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausdruck (4) erfüllt, und das Haupttröpfchen 12 und das Tintentröpfchen 14 kollidieren miteinander. Darüberhinaus wird gemäß Ausdruck (3) das Satellitentröpfchen 13 nach einer Zeitdauer von 143µs (D) seit dem Ausstoß des Tintentröpfchens 14 ausgestoßen. Das Satellitentröpfchen 13 erreicht den Schnittpunkt A nach einer weiteren Zeitdauer von 273µs (Ts1) seit dem Ausstoß des Satellitentröpfchens 13, d. h. nach einer Zeitdauer von 416µs (Ts1 + D) seit dem Ausstoß des Tintentröpfchens 14. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausdruck (5) erfüllt, und das Satellitentröpfchen 13 und das Tintentröpfchen 14 kollidieren nicht miteinander.
Gewöhnlich wird eine Pulsbreite der in 5B gezeigten Antriebspulse auf einen AL-Wert (akustische Länge) gesetzt, d. h. einer zeitlichen Länge, die erforderlich ist, daß eine Druckwelle von den Verteilerkanälen 115 und 215 zu den in 3 gezeigten Düsen 109 und 209 voranschreitet. Der Wert von dieser AL wird gemäß den Gestaltungen der Druckköpfe bestimmt und beträgt z. B. 4–12µs. Wenn die Pulsbreite auf die AL gesetzt wird, wird eine Ausstoßenergieeffizienz maximal, und wenn die Pulsbreite so festgesetzt wird, daß sie sich vom AL-Wert entfernt, wird die Ausstoßgeschwindigkeit verringert.
Die Ausstoßgeschwindigkeiten der aus den ersten und zweiten Ausstoßteilen 100 und 200 ausgestoßenen Tröpfchen können auch gemäß den Kammwerten der Antriebsspannungen V1 und V2 variiert werden, wie in 5B gezeigt, um die Zeiten Tm1, Tm2 und Ts1, die seit dem Erreichen der ausgestoßenen Tröpfchen beim Schnittpunkt A verstrichen sind, zu steuern.
4A bis 4D und 5A zeigen die Bewegung von jedem Tröpfchen 12, 13 und 14 in Bezug auf den die Tintenausstoßteile 100 und 200 einschließenden Tintenstrahlkopf 10.
Beim Tintenstrahldrucker 1 dieser Ausführungsform kollidieren, wie oben beschrieben, das aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßene Haupttröpfchen 12 und das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene Tintentröpfchen 14 miteinander, um sich zu vereinigen, und das vereinigte Tintentröpfchen 15 fliegt auf seiner Flugbahn 15a, die sich von der Flugbahn 12a des Haupttröpfchens 12 unterscheidet. Als einem Ergebnis vermag nur das aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßene Satellitentröpfchen 13 das Papier 41 eines Druckmediums zu erreichen. Somit kann ein Ausdruck bei einer hohen Auflösung ausgeführt werden unter Verwendung von nur solchen sehr kleinen Satellitentröpfchen 13, die jeweils ein Volumen von 0,002–0,5pl aufweisen.
Da der Tintenauffänger 30 das vereinigte Tintentröpfchen 15 bei einer Position oberhalb der oberen Seite des Papiers 41 auffängt, erreicht das vereinigte Tintentröpfchen 15 die obere Seite des Papiers 41 nicht. Somit wird das vereinigte Tinten tröpfchen 15 daran gehindert, die Druckseite des Papiers 41 zu verschmutzen, und deshalb wird die gute Qualität bewahrt.
Da das zweite Tintenausstoßteil 200 außer dem Tintentröpfchen 14 gemäß einem Tintenausstoßsignal kein geringvolumiges Tröpfchen ausstößt, kollidiert das aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßene Satellitentröpfchen 13 niemals mit einem solchen geringvolumigen Tröpfchen. Deshalb können die ersten und zweiten Tintenausstoßteile 100 und 200 leicht gesteuert werden.
Da sowohl das erste als auch das zweite Tintenausstoßteil 100 und 200 am Rahmen 43 befestigt sind, ist es unwahrscheinlich, daß die ersten und zweiten Tintenausstoßteile 100 und 200 Fehler in den Flugbahnen 12a und 14a der daraus ausgestoßenen Tröpfchen 12 und 14 verursachen. Als einem Ergebnis kann das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene Tintentröpfchen 14 mit Sicherheit mit dem aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßenen Haupttröpfchen 12 kollidieren.
Da die ersten und zweiten Tintenausstoßteile 100 und 200 miteinander in einem einzelnen Tintenstrahlkopf 10 eine Einheit bilden, kann der Tintenstrahldrucker 1 sehr kompakt sein.
Obgleich in der oben beschriebenen Ausführungsform die ersten und zweiten Tintenausstoßteile 100 und 200 in einem einzigen Tintenstrahlkopf 10 miteinander eine Einheit bilden, können die ersten und zweiten Tintenausstoßteile 100 und 200 in einer Modifikation jeweils als getrennte Tintenstrahlköpfe bereitgestellt werden.
Ein Winkel, der von den Tintenausstoßseiten der beiden Tintenausstoßteile 100 und 200 gebildet wird, sowie ein Winkel, der durch die Tintenausstoßseite des zweiten Tintenausstoßteils 200 und des Papiers 41 gebildet wird, sind nicht auf jeweils 135° bzw. 45° beschränkt, und verschiedentliche Winkel sind akzeptabel.
Darüberhinaus können die Abstände X1 und X2 zwischen dem jeweiligen Tintenausstoßteil 100, 200 und dem Schnittpunkt A, wie in 5A gezeigt, passend verändert werden.
Ferner kann die aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene Tinte aus dem gleichen Material oder aus einem unterschiedlichen Material im Vergleich zur aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßenen Tinte gemacht werden.
Ferner ist die Struktur jeweils der ersten und zweiten Tintenausstoßteile 100 und 200 nicht auf die oben beschriebene begrenzt. Die Struktur kann verschiedentlich je nach z. B. der Anwendung verändert werden.
Zum Beispiel kann der in 6A und 6B gezeigte Tintenstrahlkopf 700 als eine Modifikation des oben beschriebenen Tintenstrahlkopfs 10 erwähnt werden. Im Tintenstrahlkopf 700 sind ein Paar eines ersten Tintenausstoßteils 500 und eines zweiten Tintenausstoßteils 600 bereitgestellt, bei denen sich die Achsen (gezeigt in 6A mit einer alternierend lang und kurz gestrichelten Linie) der Düsen 509 und 609 untereinander schneiden. Die Düsen 509 und 609 sind in einer eine unterste Schicht einer Durchgangseinheit 707 aufbauenden Düsenplatte gebildet, derart, daß sie schräg zueinander stehen. Auf einer obersten Platte, die mit Druckkammern 510 und 610 gebildet ist, ist ein Metalldiaphragma 706 angeordnet. Auf Flächen des Diaphragmas 706, die jeder der Druckkammern 510 und 610 entsprechen, sind jeweils piezoelektrische Blättchen 506 und 606 angeordnet, die entlang ihrer Dicke polarisiert sind. Wenn das Diaphragma 706 auf Erdungspotential gehalten wird und ein im Vergleich zum Erdungspotential höheres Potential auf die individuellen Elektroden 501 und 601 auf den piezoelektrischen Blättchen 506 und 606 angelegt wird, dehnen sich die piezoelektrischen Blättchen 506 und 606 in ihrer Dickenrichtung aus und ziehen sich gleichzeitig in ihrer Ebenenrichtung durch einen transversalen piezoelektrischen Effekt zusammen. Dieser Zustand ist in 6B vergrößert dargestellt. 6B zeigt, daß die individuellen Elektroden 501 und 601 und das Diaphragma 706 zu den Druckkammern 510 und 610 hin anschwellen (unimorphe Deformierung]. Das heißt, es wird ein unimorpher Antriebsmechanismus bewerkstelligt.
Darüberhinaus veranschaulicht 6A mit gestrichelten Linien Verbindungslöcher 512 und 612, die am anderen Ende von jeder Druckkammer 510, 610 bereitgestellt sind, sowie einen über die Verbindungslöcher 512 und 612 mit jeder Druckkammer 510, 610 verbundenen Verteilerkanal 715.
Ferner ist, wie in 6A und 6B gezeigt, zwischen den Düsen 509, 609 und einem Papier 41 ein Tintenauffänger 730 angeordnet. Deshalb werden ein Haupttröpfchen und ein Satellitentröpfchen aus der Düse 509 ausgestoßen und nur ein einziges Tintentröpfchen aus der Düse 609 ausgestoßen, und dann kollidieren das Haupttröpfchen aus der Düse 509 und das Tintentröpfchen aus der Düse 609 und vereinigen sich miteinander, ähnlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform, um ein vereinigtes Tintentröpfchen 815 zu bilden, welches dann durch den Tintenauffänger 730 aufgefangen wird. Nur das Satellitentröpfchen 813 aus der Düse 509 erreicht das Papier 41.
Ein Aktuator ist nicht auf eine bimorphe Struktur oder eine unimorphe Struktur begrenzt und kann verschiedentliche Strukturen annehmen.
Ferner mag das zweite Tintenausstoßteil 200 nicht nur das Tintentröpfchen 14, sondern auch ein Satellitentröpfchen, in Übereinstimmung mit einem Tintenausstoßsignal, ausstoßen, das dem Tintentröpfchen 14 folgt und ein kleineres Volumen als das Tintentröpfchen 14 aufweist. Bei dieser Modifikation kann das zweite Tintenausstoßteil 200 das Tintentröpfchen 14 bei einer relativ hohen Geschwindigkeit ausstoßen. Als einem Ergebnis kann der Unterschied der Flugbahn des vereinigten Tintentröpfchens 15 gegenüber der Flugbahn des Haupttröpfchens 12 größer gemacht werden. Bei dieser Modifikation wird jedoch das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 auszustoßende, kleinvolumige Satellitentröpfchen günstigerweise so gesteuert, daß es nicht mit dem aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßenen Satellitentröpfchen 13 kollidiert. Zum Beispiel ist vorzugsweise der folgende Ausdruck (6) zusätzlich zu den oben erwähnten Ausdrücken (4) und (5) erfüllt. Ts1 + D ≠ Ts2 (6),worin Ts2 eine Zeit wiedergibt, die das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene Satellitentröpfchen braucht, um den Schnittpunkt A in 5A zu erreichen.
Alternativ können das aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßene Satellitentröpfchen 13 und das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene Satellitentröpfchen so gesteuert werden, daß sie miteinander kollidieren, um auf dem Papier 41 einen Druckpunkt zu bilden. In diesem Fall muß eine Flugbahn des vereinigten Tintentröpfchens der beiden Satellitentröpfchen sich von einer Flugbahn des vereinigten Tintentröpfchens 15 (siehe 4C) des Haupttröpfchens 12 und des Tintentröpfchens 14 unterscheiden, so daß das vereinigte Tintentröpfchen der beiden Satellitentröpfchen auf dem Papier 41 landen kann. Die Flugbahn des vereinigten Tintentröpfchens der beiden Satellitentröpfchen wird bestimmt gemäß einer Vektorsumme des kinetischen Moments, d. h. dem Produkt des Volumens (Masse) und der Geschwindigkeit der beiden Satellitentröpfchen.
In dem Fall zum Beispiel, daß das Haupttröpfchen 12 eine Ausstoßgeschwindigkeit von 9m/s und ein Volumen von 1pl aufweist, das aus dem ersten Tintenausstoßteil 100 ausgestoßene Satellitentröpfchen 13 eine Ausstoßgeschwindigkeit von 5,5m/s und ein Volumen von 0,06pl aufweist, das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene, größere Tintentröpfchen 14 (Haupttröpfchen) eine Ausstoßgeschwindigkeit von 7m/s und ein Volumen von 1pl aufweist und das aus dem zweiten Tintenausstoßteil 200 ausgestoßene Satellitentröpfchen 3 eine Ausstoßgeschwindigkeit von 4,7m/s und ein Volumen von 0,06pl aufweist, ist, wenn D = 48µs, der Ausdruck Ts1 + D = Ts2 erfüllt, wodurch eine Vereinigung der beiden größeren Haupttröpfchen, eine Vereinigung der beiden kleineren Satellitentröpfchen und ferner ein Unterschied der Flugbahnen dieser beiden vereinigten Tröpfchen erhalten wird.
Ferner kann der Tintenstrahlkopf 10 nicht nur von einem Linientyp, sondern auch von einem Reihentyp sein. In diesem Fall kann der Tintenstrahlkopf 10 so gesteuert werden, daß er sich senkrecht zur Laufrichtung des Papiers hin und her bewegt. Dadurch kann der Druck auf einem großflächigen Papier mit einem kurzen Kopf ausgeführt werden. Wenn die aus den Tintenausstoßteilen 100 und 200 ausgestoßenen Tröpfchen in Bezug auf den Tintenstrahlkopf 10 wiedergegeben sind, d. h. wenn ein Koordinatensy stem mit dem Tintenstrahlkopf 10 fixiert ist, können die 4A bis 4D und 5A auch auf diesen Fall angewandt werden, und das Haupttröpfchen 12 und das Satellitentröpfchen 13 besitzen dieselbe Ausstoßrichtung und weisen deshalb die gleiche Flugbahn auf. Da eine Flugbahn, in Übereinstimmung mit einer Vektorsumme einer Ausstoßgeschwindigkeit und einer Bewegungsgeschwindigkeit des Kopfs, bestimmt wird, nehmen jedoch – von außerhalb des Kopfs 10 betrachtet – das Haupttröpfchen 12 und das Satellitentröpfchen 13 unterschiedliche Flugbahnen an.
Eine Vorrichtung bzw. ein Gerät, welches wie der Tintenstrahldrucker der oben beschriebenen Ausführungsform aufgebaut ist, kann Tröpfchen einer leitfähigen Paste ausstoßen, um ein sehr feines elektrisches Schaltungsmuster zu drucken. Ferner kann ein Gerät, welches wie der Tintenstrahldrucker der oben beschriebenen Ausführungsform aufgebaut ist, Tröpfchen eines organischen Lumineszenzmaterials ausstoßen, um eine hochauflösende Anzeigevorrichtung wie einer Organikelektrolumineszenzanzeige (OELD) zu bilden. Davon abgesehen kann bei Anwendungen, bei denen kleine Punkte auf einem Druckmedium gebildet werden, ein Gerät wie der Tintenstrahldrucker der oben beschriebenen Ausführungsform sehr breit angewandt werden.
Während diese Erfindung in Verbindung mit den oben aufgezeigten speziellen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß dem Fachmann viele Alternativen, Modifikationen und Variationen klar werden. Dementsprechend sollen die oben wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung nur beschreibend sein, jedoch nicht begrenzend. Es können unterschiedliche Veränderungen gemacht werden, ohne sich vom Umfang der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen 1 und 8 definiert, zu entfernen.

Claims

Vorrichtung zum Ausstoß sehr kleiner Tröpfchen zum Bilden von Punkten auf einem Druckmedium (41), wobei die Vorrichtung umfaßt: ein erstes Tröpfchenausstoßteil (100; 500), das in der Lage ist, ein Haupttröpfchen (12) in einer ersten Flugbahn (12a) auszustoßen; ein zweites Tröpfchenausstoßteil (200; 600), das in der Lage ist, ein Tröpfchen (14) in einer die erste Flugbahn schneidenden zweiten Flugbahn (14a) auszustoßen; und eine Steuereinheit (20) zum Steuern der ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteile so, daß das Haupttröpfchen (12) und das aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil ausgestoßene Tröpfchen (14) miteinander kollidieren und sich vereinigen unter Bildung eines vereinigten Tröpfchens (15; 815), welches in einer Flugbahn (15a) fliegt, die sich von der ersten Flugbahn (12a) des Haupttröpfchens (12) unterscheidet; dadurch gekennzeichnet, daß das erste Tröpfchenausstoßteil (100; 500) ferner in der Lage ist, ein Satellitentröpfchen (13; 813) auszustoßen, das hinsichtlich Volumen kleiner ist als das Haupttröpfchen und vom Haupttröpfchen (12) getrennt ist, wobei das Satellitentröpfchen zusammen mit dem Haupttröpfchen in Übereinstimmung mit einem Ausstoßsignal ausgestoßen wird, und daß die Steuereinheit (20) ferner zum Steuern der ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteile dient, derart, daß das Satellitentröpfchen (13; 813) auf dem Druckmedium (41) landet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (20) die Ausstoßtimings und die Ausstoßgeschwindigkeiten des Haupttröpfchens (12), des Satellitentröpfchens (13; 813) und des aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) ausgestoßenen Tröpfchens (14) steuert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Satellitentröpfchen (13; 813) in Bezug auf das erste Tröpfchenausstoßteil im wesentlichen in derselben Flugbahn (13a) wie der ersten Flugbahn (12a) fliegt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Haupttröpfchen (12) und das Satellitentröpfchen (13; 813) bei einem ersten Ausstoßtiming ausgestoßen werden und das aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil ausgestoßene Tröpfchen bei einem zweiten Ausstoßtiming ausgestoßen wird, das sich von dem ersten Ausstoßtiming unterscheidet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das zweite Timing mit einer Zeitdifferenz D früher liegt als das erste Timing, und wobei, wenn das Haupttröpfchen (12) und das aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) ausgestoßene Tröpfchen (14) miteinander kollidieren, der folgende Ausdruck erfüllt ist: Tm1 + D = Tm2worin Tm1 = X1/Sm1, und Tm2 = X2/Sm2; Tm1: eine seit dem Ausstoß des Haupttröpfchens (12) vergangene Zeit, bis das Haupttröpfchen den Schnittpunkt (A) der ersten Flugbahn (12a) und der zweiten Flugbahn (14a) erreicht; Tm2: eine seit dem Ausstoß des aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) ausgestoßenen Tröpfchens (14) vergangene Zeit, bis das Tröpfchen den Schnittpunkt (A) erreicht; X1: Abstand zwischen dem ersten Tröpfchenausstoßteil (100; 500) und dem Schnittpunkt (A); X2: Abstand zwischen dem zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) und dem Schnittpunkt (A); Sm1: Ausstoßgeschwindigkeit des Haupttröpfchens (12); und Sm2: Ausstoßgeschwindigkeit des aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) ausgestoßenen Tröpfchens (14).
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei, wenn das Satellitentröpfchen (13) auf dem Druckmedium landet, ohne mit dem von dem zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) ausgestoßenen Tröpfchen (14) zu kollidieren, der folgende Ausdruck erfüllt ist. Ts1 + D ≠ Tm2worin Ts1 = X1/Ss1; Ts1: eine seit dem Ausstoß des Satellitentröpfchens (13; 813) vergangene Zeit, bis das Satellitentröpfchen den Schnittpunkt (A) erreicht; und Ss1: Ausstoßgeschwindigkeit des Satellitentröpfchens (13; 813).
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinheit (20) erste und zweite Antriebssignale jeweils auf das erste und zweite Tröpfchenausstoßteil (100, 200; 500, 600) anwendet, um Ausstöße des Haupttröpfchens (12) und des Satellitentröpfchens (13; 813) aus dem ersten Tröpfchenausstoßteil (100; 500) und einen Ausstoß des Tröpfchens (14) aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) zu veranlassen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei das erste Antriebssignal einen einzelnen Antriebspuls einschließt, das zweite Antriebssignal einen einzelnen Antriebspuls einschließt und der im ersten Antriebssignal eingeschlossene Antriebspuls einen Scheitelwert aufweist, der höher ist als der im zweiten Antriebssignal eingeschlossene Antriebspuls.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Ausstoßgeschwindigkeiten des Haupttröpfchens (12) und des Satellitentröpfchens (13; 813) jeweils im wesentlichen 5 bis 15 m/s sind und eine Ausstoßgeschwindigkeit des aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) ausgestoßenen Tröpfchens (14) im wesentlichen nicht mehr als 5 m/s ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Volumen des Satellitentröpfchens im wesentlichen 0,002 bis 0,5 pl ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner mit einem Tröpfchenauffänger (30; 730) zum Auffangen des vereinigten Tröpfchens (15; 815), bevor das vereinigte Tröpfchen auf dem Druckmedium (41) landet, wobei der Tröpfchenauffänger (30; 730) zwischen den ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteilen (100, 200; 500, 600) und dem Druckmedium (41) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, ferner mit einem Abflußdurchlauf (31), durch den das durch den Tröpfchenauffänger (30; 730) aufgefangene vereinigte Tröpfchen (15; 815) abfließt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Steuereinheit (20) das zweite Tröpfchenausstoßteil (200; 600) so steuert, daß mit dem aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) ausgestoßenen Tröpfchen (14) kein zusätzliches Tröpfchen ausgestoßen wird, welches in Bezug auf Volumen kleiner ist als das aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) ausgestoßene Tröpfchen (14), oder wobei die Steuereinheit (20) das erste und das zweite Tröpfchenausstoßteil (100, 200; 500, 600) so steuert, daß das zweite Tröpfchenausstoßteil (200; 600) zusammen mit dem aus dem zweiten Tröpfchenausstoß teil (200; 600) ausgestoßene Tröpfchen (14) ein zusätzliches Tröpfchen ausstößt, das hinsichtlich Volumen kleiner ist als das aus dem zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) ausgestoßene Tröpfchen (14) und daß das zusätzliche Tröpfchen mit dem Satellitentröpfchen (13, 813) nicht kollidiert, oder wobei sowohl das erste als auch das zweite Tröpfchenausstoßteil (100, 200; 500, 600) fest angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine Mehrzahl von Düsen (109, 209) in jedem der ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteile (100, 200) gebildet sind und Achsen der Düsen in den ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteilen untereinander einen Winkel bilden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei von den Achsen der Düsen im ersten Tröpfchenausstoßteil (100) und im zweiten Tröpfchenausstoßteil Eine senkrecht zum Druckmedium (41) ist und die Andere in Bezug auf das Druckmedium (41) schräg ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei jedes der ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteile umfaßt: eine Durchgangseinheit (107, 207; 707), die mit einer Mehrzahl von Druckkammern (110), 210; 510, 610) zum Aufnehmen von Flüssigkeit gebildet ist, und Düsen (109, 209; 509, 609), die mit den jeweiligen Druckkammern in Verbindung stehen, und ein Aktuator (106, 206; 501, 506, 601, 606, 706) zum Verändern des Drucks in der Mehrzahl von Druckkammern (110, 210).
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteile (100, 200; 500, 600) in einem einzelnen Tröpfchenausstoßkopf (10; 700) miteinander vereinigt sind.
Vorrichtung zum Ausstoß sehr kleiner Tröpfchen, wobei die Vorrichtung umfaßt: ein erstes Tröpfchenausstoßteil (100; 500), welches mit Düsen (109; 509) gebildet ist, deren Achsen sich in einer ersten Richtung erstrecken; ein zweites Tröpfchenausstoßteil (200; 600), welches mit Düsen (209; 609) gebildet ist, deren Achsen sich in einer zweiten, die erste Richtung schneidenden Richtung erstrecken; eine Steuereinheit (20) zum Anwenden von Antriebssignalen auf die ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteile zum Veranlassen des Ausstoßes der Tröpfchen aus den ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteilen; und einen Tröpfchenauffänger (30, 730) zum Auffangen eines Teils der aus den ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteilen ausgestoßenen Tröpfchen, bevor der Teil der Tröpfchen auf einem Druckmedium (41) landet, wobei der Tröpfchenauffänger (30, 730) zwischen den ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteilen (100, 200; 500, 600) und dem Druckmedium (41) angeordnet ist, wobei die Steuereinheit die ersten und zweiten Tröpfchenausstoßteile so steuert, daß das erste Tröpfchenausstoßteil ein Haupttröpfchen (12) und ein Satellitentröpfchen (13, 813), das im Volumen kleiner ist als das Haupttröpfchen, ausstößt, wobei das Haupttröpfchen (12) und ein vom zweiten Tröpfchenausstoßteil (200; 600) ausgestoßenes Tröpfchen (14) miteinander kollidieren und sich vereinigen und ein vereinigtes Tröpfchen (15; 815) zum Tröpfchenauffänger (30; 730) fliegt, und das Satellitentröpfchen (13; 813) auf dem Druckmedium (41) landet.