DE69109880T2 - Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit diesem Aufzeichnungskopf. - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf sowie ein den Aufzeichnungskopf enthaltendes Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät und ist insbesondere auf eine Blockansteuertechnik für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf des Vielfachfeldtyps gerichtet.
Relevanter Stand der Technik
• Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät erzeugt Ausstoßtintentröpfchen gemäß einer Vielfalt von Verfahren und bringt diese zum Anhaften an zu beschriftenden Materialien, wie z.B. Aufzeichnungspapier, um daran Schriftzeichen zu erzeugen. Vor allem ist das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, das Wärme als eine Energiequelle zur Erzeugung von Ausstoßtintentröpfchen verwendet, dazu in der Lage, ohne weiteres vielfache Düsen von hoher Dichte zu enthalten, womit es eine verbesserte Charakteristik besitzt, daß Abbildungen mit hoher Auflösung und Qualität mit höherer Geschwindigkeit erhalten werden können.
• Dieser Typ eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts umfaßt eine Mehrzahl von Tintentröpfchen-Erzeugungseinrichtungen, um Tintentröpfchen durch Anwendung von Wärmeenergie auf Tinte durch einen Ausstoßauslaß hindurch auszustoßen, d.h., eine Mehrzahl von Tintentröpfchen-Erzeugungseinrichtungen mit einem elektrothermischen Wandler, der durch die Zufuhr eines elektrischen Stromimpulses Wärme erzeugt, um Tinte zu erhitzen, eine Mehrzahl von integrierten Schaltungen (Treiber-IS'en), die am selben Substrat angeordnet sind und die elektrothermischen Wandler betreiben, sowie einen Aufzeichnungskopf für einen Zeilendrucker, d.h. mit anderen Worten einen sog. Aufzeichnungskopf des Vielfachfeldtyps, in welchem die Auslässe quer über die gesamte Breite des zu bedruckenden Mediums angeordnet sind. Dieser Vielfachfeldtyp-Aufzeichnungskopf wendet eine sog. Blockansteuermethode an, in welcher eine Mehrzahl von Blöcken, von denen jeder eine vorbestimmte Anzahl von elektrothermischen Wandlern enthält, gebildet sind, um durch Zeitteilung ein Ansteuern vorzunehmen und dadurch die zur Zeit eines Ansteuerns fließende Menge eines elektrischen Stroms zu vermindern.
• Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, das Wärmeenergie anwendet, erzeugt übrigens in der Tinte Blasen durch das Aktivieren eines elektrothermischen Wandlers und stößt die Tinte direkt vom Tintenausstoßauslaß des Aufzeichnungskopfes aufgrund des aus den Blasen resultierenden Drucks aus, um dadurch ein Aufzeichnen durchzuführen. Deshalb ist es notwendig, die Tinte konstant unveränderlich und zum Ausstoßen bereitzuhalten.
• Die Schwankung (die sog. reflektierie Welle) im Druck, die durch ein Ausstoßen der Tinte durch die Aktivierung der elektrothermischen Wandler hervorgerufen wird, läßt hie und da Tinte in den über eine gemeinsame Tintenkammer angrenzenden Tintenkanälen vibrieren. Wenn die in den einander benachbarten Tintenkanälen angeordneten elektrothermischen Wandler nacheinander angesteuert werden, wird der Ausstoß aufgrund der Schwankung im Druck, die von dem zuvor betriebenen elektrothermischen Wandler herrührt, instabil, wodurch die Anderung in der Ausstoßmenge bewirkt wird, um dadurch eine Unregelmäßigkeit in der Tiefe der aufgezeichneten Abbildung hervorzurufen. Zusätzlich ist, je größer die Anzahl der Bits (die Anzahl der in einem einzelnen Block enthaltenen elektrothermischen Wandler) ist, die gleichzeitig angesteuert werden, oder je kürzer der Abstand von der anzusteuernden Ausstoßöffnung ist, desto größer diese Fluktuation in der Ausstoßmenge der Tinte, die auf der Schwankung im Tintendruck beruht. Sie wird auch in hohem Maß durch die Ausgestaltung der gemeinsamen Tintenkammer beeinflußt, die mit dem Ausstoßauslaß in Verbindung steht.
• Um diese Probleme zu lösen, kann die gesamte Elektrizität gleichzeitig angesteuert werden. Jedoch ist der in einem elektrothermischen Wandler fließende Strom so groß wie mehrere 10 mA bis mehrere 100 mA, so daß eine enorme elektrische Strommenge während des Betreibens erforderlich ist, und das ist für eine Miniaturisierung der Treiberquelle und der Aufzeichnungsköpfe ungeeignet. Aus diesem Grund ist, wie oben beschrieben wurde, das Verfahren angewendet worden, bei dem eine Mehrzahl von Blöcken, von denen jeder eine Mehrzahl von elektrothermischen Wandlern enthält, gebildet wird, um mittels Zeitteilung zu arbeiten. Ferner wird im US-Patent Nr. 4 578 678 eine atmosphärische Expositionssektion für Tinte in einem Teil des Aufzeichnungskopfes vorgeschlagen, um dadurch eine Schwankung im Druck innerhalb der gemeinsamen Tintenkammer zur Zeit eines Ausstoßens von Tinte durch den spezifizierten Ausstoßauslaß zu zerstreuen, wodurch diese daran gehindert ist, auf die anderen Tintenkanäle störend einzuwirken. Dieses Verfahren hat jedoch Nachteile, daß ein winziger Luftstaub dazu neigt, durch die atmosphärische Expositionssektion einzutreten, daß eine Mangelhaftigkeit des Tintenausstoßes durch Anderungen in den physikalischen Eigenschaften, die der Verdampfung der Tinte zuzuschreiben sind, bewirkt wird, und daß das Festwerden von Tinte den Tintenausstoß behindert. Um diese Nachteile zu überwinden, wird die Vorrichtung komplizierter.
• Eine der Maßnahmen, um das Auftreten der Probleme aufgrund der störenden Beeinflussung zu minimieren, ist, daß der Abstand d vom rückwärtigen Abschnitt des Energieerzeugungselements zum rückwärtigen Abschnitt der gemeinsamen Tintenkammer ausreichend lang beibehalten wird. Experimentell wurde der Abstand d länger als 6,0 (mm) festgesetzt, um die Beeinflussung zu minimieren. Dieses Verfahren widerspricht jedoch der Forderung, die Abmessung des Aufzeichnungskopfes und des Aufzeichnungsgeräts selbst kleinst zu machen. Da Si-Substrate teuere Teile sind, führt darüber hinaus eine Vergrößerung des Aufzeichnungskopfes zum Anstieg in den Herstellungskosten. Um die störende Beeinflussung zu verhindern, wird der Zeitpunkt für einen Tintenausstoß durch den Ausstoßauslaß eines Blocks nach einem Tintenausstoß durch den Ausstoßauslaß des benachbarten Blocks nach dem Verstreichen von ausreichender Zeit festgesetzt, um den Meniskus zum normalen Zustand ohne Wölbung oder Höhlung zurückzuführen. Dieses Verfahren läuft jedoch der Forderung einer Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung zuwider. Die Verzögerung im Ausstoßzeitpunkt bringt Stufen in den aufgezeichneten Schriftzeichen oder Abbildungen hervor und verschlechtert das Qualitätsniveau der Aufzeichnung.
• In EP-A-0 103 943 wird eine Anordnung offenbart, die darauf abzielt, sich mit dem oben diskutierten Problem der Eliminierung der Effekte einer akustischen Einstreuung bei einem Thermo-Tintenstrahldrucker zu befassen. Jedoch versucht die dort beschriebene Anordnung, das Problem zu lösen, indem eine minimale Zeitverzögerung zwischen einem Tintenausstoß von benachbarten Düsen vorgesehen wird.
Abriß der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät geschaffen, das umfaßt: eine Mehrzahl von Tintenkanälen, die entsprechend einer Mehrzahl von Ausstoßauslässen zum Ausstoßen von Tinte angeordnet sind; eine Mehrzahl von Aufzeichnungselementen, von denen jedes in einer Systemanordnung, die jedem der Ausstoßauslässe zum Ausstoßen von Tinte in übereinstimmung mit Ansteuersignalen entspricht, angeordnet ist; eine gemeinsame Kammer zur Verbindung mit den genannten Tintenkanälen; und Mittel zur Steuerung der Erregung der Aufzeichnungselemente; das dadurch gekennzeichnet ist, daß vorhanden sind: eine Mehrzahl von Ansteuerblöcken, die die besagten Aufzeichnungselemente in eine vorbestimmte Anzahl von Einheiten in der Systemanordnung unterteilen; Steuerelemente, die an jedem der erwähnten Ansteuerblöcke zur Steuerung der Aufzeichnungselemente des zugeordneten Ansteuerblocks in einer simultanen Ansteuerweise angeordnet sind; Auswahlmittel, um eine Reihenfolge zu wählen, in welcher jeder Ansteuerblock anzusteuern ist, so daß mindestens einander benachbarte Ansteuerblöcke nicht der Reihe nach angesteuert werden; und Zufuhreinrichtungen, um Ansteuersignale einem jeden durch die erwähnten Auswahlmittel ausgewählten Ansteuerblock zuzuführen.
• Gemäß einem anderen Gesichtspunkt dieser Erfindung wird ein Ansteuerungsverfahren für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf geschaffen, der eine Mehrzahl von entsprechend einer Mehrzahl von Ausstoßauslässen zum Ausstoßen von Tinte angeordneten Tintenkanälen, eine Mehrzahl von Aufzeichnungselementen, die Aufzeichnungsflüssigkeitströpfchen bilden, eine gemeinsame Kammer zur Verbindung mit den genannten Tintenkanälen und Ansteuerelemente, die die besagten, in eine Mehrzahl von Blöcken unterteilten Aufzeichnungselemente gemäß Ansteuersignalen betreiben, umfaßt, wobei dieses Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte: des Auswählens der erwähnten Blöcke in einer Reihenfolge von mindestens jedem zweiten Block, so daß einander benachbarte Blöcke nicht sequentiell angesteuert werden; und des Zuführens der Ansteuersignale zu den Ansteuerelementen der ausgewählten Blöcke.
• Wie die Erfindung ausgeführt werden kann, wird nun lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 ist eine teilweise abgeschnittene perspektivische Darstellung, die den die vorliegende Erfindung verkörpernden Aufbau des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes zeigt;
• Fig. 2 ist ein Blockbild, das eine Schaltung für das Aufzeichnungskopf-Ansteuersystem gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt
• Fig. 3 ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erzeugung einer Anzahl von Signalen durch die Ansteuersystemschaltung dieser Erfindung;
• Fig. 4 ist eine erläuternde Darstellung, die die Ansteuerfolge für die Ansteuerblöcke gemäß der in Fig. 3 gezeigten Zeitsteuerung veranschaulicht;
• Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Zeitsteuerung zur Erzeugung von verschiedenen Signalen gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung;
• Fig. 6 ist eine erläuternde Darstellung, die die Ansteuerfolge für die Ansteuerblöcke gemäß der in Fig. 5 gezeigten Zeitsteuerung veranschaulicht;
• Fig. 7 ist eine bildhafte Perspektivdarstellung des Zeilendruckers, der die Kopfansteuerungsmethode gemäß dieser Erfindung anwendet;
• Fig. 8 ist ein Blockbild, das die Ausgestaltung der Schaltung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
• Fig. 9 ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erzeugung von verschiedenen Signalen durch die Ansteuersystemschaltung gemäß der dritten Ausführungsform;
• Fig. 10 ist eine erläuternde Darstellung, die die Ansteuerfolge für die Ansteuerblöcke gemäß der in Fig. 9 gezeigten Zeitsteuerung veranschaulicht;
• Fig. 11 ist ein Blockbild, das das Ansteuersystem für den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
• Fig. 12 ist eine Darstellung, die die Zeitsteuerung der Ansteuerfolge gemäß der vierten Ausführungsform zeigt;
• Fig. 13 ist ein Blockbild, das das Ansteuersystem für den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß der fünften Ausführungsform zeigt;
• Fig. 14 ist ein Zeitablaufdiagramm für das Ansteuern des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung;
• Fig. 15 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Teilungsansteuermethode gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt;
• Fig. 16 ist ein schematisches Blockbild, das die Treiberschaltung für den Aufzeichnungskopf gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt;
• Fig. 17 ist eine bildhafte Perspektivdarstellung, die das Außere eines Beispiels des Tintenstrahlgeräts gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt;
• Fig. 18A und 18B zeigen, wie der Druck während des Anlegens einer Impulsspannung an den elektrothermischen Wandler des Aufzeichnungskopfes übertragen wird;
• Fig. 19 zeigt das Näherungsmodell des konvexen Meniskus;
• Fig. 20 ist ein Blockbild, das die Schaltung des herkömmlichen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes zeigt;
• Fig. 21 ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erzeugung der verschiedenen Signale durch das herkömmliche Ansteuersystem;
• Fig. 22 ist eine erläuternde Darstellung, die die Ansteuerfolge für die Ansteuerblöcke gemäß der in Fig. 21 veranschaulichten Zeitsteuerung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
• Vor der Beschreibung von Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung wird im einzelnen erläutert, weshalb wechselseitige Beeinflussungen zwischen jeweiligen Tintenkanälen in dem Aufzeichnungskopf auftreten, der einen Aufbau besitzt, wobei eine Mehrzahl von Tintenkanälen in eine gemeinsame Tintenkammer hinein öffnet.
• Die gegenseitige Beeinflussung bedeutet hier den Effekt, daß die Menge und die Geschwindigkeit eines Tintenausstoßes durch den zweiten Tintenausstoß in dem Fall, da der Schritt 2 unmittelbar nach dem Schritt 1 ausgeführt wird, von derjenigen in dem Fall unterschiedlich sind, da der Schritt 1 fehlt oder der Schritt 2 nach dem Verstreichen einer ausreichend langen Zeit nach dem Schritt 1 ausgeführt wird, wobei im
• Schritt 1: Tinte durch den spezifizierten Ausstoßauslaß des Aufzeichnungskopfes durch den ersten Tintenausstoß ausgestoßen wird;
• Schritt 2: Tinte durch den dem Ausstoßauslaß des Schritts 1 benachbarten Ausstoßauslaß durch den zweiten Tintenausstoß ausgestoßen wird.
• eine Verschlechterung der Ausstoß-Kenndaten bedeutet, daß die Schwankungen in der Menge und der Geschwindigkeit des Tintenausstoßes so groß sind, daß sie eine Verschlechterung im Qualitätsniveau der aufzuzeichnenden Schriftzeichen oder Abbildungen hervorrufen. Es ist zu bemerken, daß das Qualitätsniveau im hohen Maß von der Schwankung in der Tintenausstoßmenge abhängt. Je größer die Anzahl der Ausstoßauslässe, die gleichzeitig im Schritt 1 oder 2 Tinte ausstoßen, ist und je kürzer der Abstand zwischen dem rückwärtigen Ende der Trennwand einer Mehrzahl von Tintenkanälen sowie der Rückfläche der gemeinsamen Tintenkammer des Aufzeichnungskopfes ist, desto auffallender neigen die Beeinflussungen darüber hinaus zum Auftreten.
• Der Grund, warum diese wechselseitige störende Beeinflussung stattfindet, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 18A und 18B beschrieben. Die Fig. 18A zeigt einen Zeitpunkt t = 0, zu dem der erste Ausstoß im vorerwähnten Schritt 1 durch Aktivieren von Heizwiderständen, die Energieerzeuger des Aufzeichnungskopfes bilden, durch einen Impuls P&sub1; ausgeführt wird, und einen Zeitpunkt t = ts, zu dem der zweite Ausstoß im vorerwähnten Schritt 2 durch einen Impuls P&sub2; ausgeführt wird. Die Impulsbreiten von P&sub1; und P&sub2; sind jeweils 10 sec, und die an die Heizwiderstände anzulegende Spannung beträgt 30 V.
• Die Fig. 18B ist eine Teilschnittdarstellung, die einen Teil des oben erwähnten Aufzeichnungskopfes 501 zeigt, in welchem Energieerzeuger für den Tintenkanal No. 1 bis 4 gleichzeitig durch den ersten Impuls P&sub1; betrieben werden und Energieerzeuger für den Tintenkanal No.5 bis 8 bereit sind, durch den zweiten Impuls P&sub2; betrieben zu werden. Aufgrund der Wärmeerzeugung der Energieerzeuger für die Tintenkanäle No. 1 bis 4 werden Blasen 521 produziert, und die Tinte beginnt in der Richtung, die durch den Pfeil C angegeben ist, ausgestoßen zu werden. Zur gleichen Zeit fließt eine kleine Tintenmenge in die gemeinsame Tintenkammer 509 zurück, wie durch den Pfeil D dargestellt ist. Dieser Effekt läßt es nicht zu, daß die Tinte gänzlich durch die Ausstoßauslässe, die mit den Tintenkanälen an der und nach der No. 5 in Verbindung sind, in der durch den Pfeil E angegebenen Richtung auszustoßen ist. Nichtsdestoweniger steht die Tinte ein wenig in der Ausstoßrichtung vor, d.h., der Meniskus, der die Grenzfläche zwischen der Tinte und der Außenluft ist, wird geringfügig konvex. Danach kann die Tinte normal durch die Ausstoßauslässe, die in die Tintenkanäle No. 1 bis 4 offen sind, ausgestoßen werden.
• Wenn jedoch P&sub2; bei t = ts = 13 (usec) angelegt wird, um die Tinte durch die Ausstoßauslässe, die zu den Tintenkanälen No. 5 bis 8 offen sind, auszustoßen, kann die Tinte von der konvexen Fläche des Meniskus ausgeschleudert werden. Im Vergleich mit dem Fall, wobei lediglich P&sub2; ohne P&sub1; angelegt wird, wird das Volumen der Tinte, die durch die in die Tintenkanäle No. 5 bis 8 öffnenden Ausstoßauslässe ausgeschleudert wird, um ΔV vergrößert, d.h., größere Tintentröpfchen werden zwangsweise ausgestoßen.
• Es ist bekannt, daß im allgemeinen eine Verschlechterung des Qualitätsniveaus einer Aufzeichnung durch Betrachten anerkannt werden kann, wenn die Veränderung in der Tintenausstoßmenge an den benachbarten Aufzeichnungspunkten etwa 10 (%) erreicht.
• Es ist schwierig, korrekt die Zunahme der Tintenmenge, die durch den Ausstoßauslaß, der in den Tintenkanal No. 5 öffnet, ausgestoßen wird, zu messen. Nichtsdestoweniger wird durch die Annäherungsrechnung das folgende Ergebnis erwartet. Im Zustand der Fig. 18B war der Wert im Vorstehen des Meniskus von dem Ausstoßauslaß, der mit dem Tintenkanal No. 5 in Verbindung ist, 10 (um). Wenngleich der Querschnitt des tatsächlichen Tintenkanals die Abmessungen von 20 (um) x 25 (um) hat, wurde der Querschnitt als ein Zylinder von 25 (um) im Durchmesser angenähert.
• Auf der Grundlage der mikroskopischen Beobachtung wurde das Vorstehen des Meniskus als ein Teil der Kugel angenommen, wie in Fig. 19 gezeigt ist. Folglich wird die aus dem Vorstehen des Meniskus resultierende Zunahme durch die folgende Formel dargestellt:
• ΔV1 = 2,98 (Pikoliter)
• Im normalen Zustand, in welchem Tinte nicht ausgestoßen wird, ist der Meniskus mit 2 (um) leicht konkav. Der Unterschied zwischen diesem Zustand und der ebenen Fläche des Ausstoßauslasses ist:
• ΔV2 = 0,16 (Pikoliter)
• Als Ergebnis wird die Zunahme in der Tintenausstoßmenge durch die Formel dargestellt:
• ΔV = ΔV1 + ΔV2 = 3,14 (Pikoliter)
• Da die Ausstoßmenge eines Standard-Tintentröpfchens etwa V = 28 (Pikoliter) beträgt, ist die Veränderung in den Tintentröpfchen:
• ΔV / V = 11,2 %,
• das verschlechtert das Qualitätsniveau der Aufzeichnung.
• In der vorausgehenden Beschreibung wird P&sub2; im Zeitpunkt angelegt, da die in den Tintenkanal No. 5 öffnende Ausstoßöffnung im höchsten Grad vorstehend ist. Es war zu sehen, daß die Veränderung in der Menge der Tintentröpfchen größer wird, wenn P&sub2; geringfügig eher als bei diesem Zeitpunkt angelegt wird. Dies ist den Tatsachen zuzuschreiben, daß ein Zeitunterschied zwischen der Zeit, da die Spannung an den Energieerzeuger gelegt wird, und dem Zeitpunkt, da Blasen innerhalb der Tinte erzeugt werden, besteht und daß die Kraft, der die Tinte in der Ausstoßrichtung ausgesetzt wird, im Zustand, da sich der Meniskus in der Richtung des Vorstehens bewegt, größer ist als in dem Zustand, da der Meniskus im höchsten Grad vorstehend ist.
• Wenn P&sub2; in der Nachbarschaft von t = 40 (usec) angelegt wird, wendet sich darüber hinaus die Veränderung der Tintentröpfchen zum Negativen. Diese Erscheinung ist den Tatsachen zuzuschreiben, daß der Meniskus, der einmal konvex gestaltet war, aufgrund seiner Oberflächenspannung zum normalen Zustand zurückgeholt wird sowie die resultierende kinetische Energie den Meniskus zwingt, aus dem normalen Zustand konkav gestaltet zu werden, und daß die Pfeile D sowie E in Fig. 18B in die entgegengesetzten Richtungen zu dem Zeitpunkt zeigen, da die Blasen, die in den Tintenkanälen No. 1 bis 4 erzeugt worden sind, verschwinden.
• Die Fig. 20 zeigt beispielhaft die Ausgestaltung der Ansteuervorrichtung für den herkömmlichen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf. Die Fig. 21 und 22 zeigen die Zeitfolge dessen Ansteuerung. In Fig. 20 bezeichnet die Bezugszahl 602 einen elekrothermischen Wandler, der entsprechend einer Mehrzahl von (nicht dargestellten) Tintenausstoßauslässen angeordnet ist. Aufzeichnungsdaten (SI; 13-b), die dieselbe Anzahl von Bits wie diejenige des elektrothermischen Wandlers haben, werden nacheinander zu einem Schieberegister 604 innerhalb eines Treiber-IS 603 synchron mit einem Datentransfertakt (CLK), wie in Fig. 21 gezeigt ist, übertragen. Nachdem alle Daten eingegeben worden sind, werden die übertragenen Aufzeichnungsdaten SI durch den Eingang von Latch-Signalen (LAT) in einen Latchkreis 605 eingelesen. Dann werden die Treiber-IS sequentiell durch ein Flip-Flop (F/F) 606 gemäß dem Eingang von Teilungssteuersignalen (EI) und von einem Teilungssteuersignal- Transfertakt (ECK) aktiviert. Danach wird, nur wenn Strobe- Signale (ENB) AN sind, der elektrothermische Wandler 602 mit der Treiber-IS 603, deren Aufzeichnungsdatensignale AN sind, selektiv der Reihe nach, wie in Fig. 22 gezeigt ist, erregt, so daß Tinte durch den Ausstoßauslaß 13 ausgestoßen wird.
• Im folgenden werden Ausführungsformen dieser Erfindung im einzelnen und konkret unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
• Die Fig. 1 zeigt einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, auf den diese Erfindung anwendbar ist, insbesondere einen sog. Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf des Vielfachfeldtyps, bei dem Ausstoßauslässe in einer Linie quer über den Bereich angeordnet sind, der der gesamten Breite des zu bedruckenden Mediums entspricht.
• Die Bezugszahl 11 bezeichnet hier einen Heizwiderstand, der einen elektrothermischen Wandler 2 darstellt, welcher Wärme in übereinstimmung mit einer Energiezufuhr erzeugt, um dadurch innerhalb der Tinte aufgrund eines Filmsiedens Blasen zu erzeugen, wodurch folglich Tinte auszustoßen ist. Die Heizwiderstände 11 werden zusammen mit der Verdrahtung an einem Substrat 12 durch denselben Herstellungsprozeß wie denjenigen für Halbleiter ausgebildet. Die Bezugszahl 13A bezeichnet ein Tintenkanalerzeugungselement zur Ausbildung von Ausstoßauslässen 13 und Tintenkanälen 14, die mit den Ausstoßauslässen 13 entsprechend dem Heizwiderstand 11 in Verbindung stehen, und 15 bezeichnet eine Deckplatte. Die Bezugszahl 16 gibt eine gemeinsame Tintenkammer an, welche zu den jeweiligen Tintenkanälen 14 offen ist und von einer (nicht dargestellten) Tintenzufuhrquelle herangeführte Tinte speichert.
• Die Fig. 2 zeigt beispielhaft ein Ansteuerungssystem für den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf 1 mit einer mechanischen Konstruktion, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, der einen elektrischen Aufbau besitzt, in welchem eine Mehrzahl von elektrothermischen Wandlern durch einen einzelnen Block, wie in Fig. 5 gezeigt ist, betrieben werden können.
• Die Bezugszahl 20 bezeichnet einen Kopftreiberkreis gemäß dieser Erfindung, der eine (nicht dargestellte) Torschaltung, eine Energiezufuhr 21 zur Kopfansteuerung, einen Taktgeberkreis 22 und einen Aufzeichnungsdaten-/Ansteuertakt-Erzeugerkreis 23 enthält.
• In dem Kopftreiberkreis 20 mit dieser Ausgestaltung erzeugt der Taktgeberkreis 22 Strobe-Signale ENB, Teilungssteuersignale EI, Teilungssteuersignal-Transfertakte ECK und Latchsignale LAT in übereinstimmung mit Steuersignalen C1 und C2, die vom Aufzeichnungsdaten-/Ansteuertakt-Erzeugerkreis zugeführt werden, um die jeweiligen Treiber-IS'en 3 des Aufzeichnungskopfes zu speisen.
• Die Fig. 3 zeigt die Ansteuerungszeitfolge gemäß der in Rede stehenden Ausführungsform. Die Aufzeichnungsdaten SI, die dieselbe Bitanzahl wie diejenige des elektrothermischen Wandlers 2 haben, werden synchron mit dem Datentransfertakt CLK eingegeben, bevor sie in den Latchkreis 5 im Treiber-IC 3 durch die Latchsignale LAT eingelesen werden. Dann werden die Teilungssteuersignale EI zu dem Block weitergeschoben, der mittels des Teilungssteuersignal-Transfertakts ECK erregt werden kann, und die Signale ENB werden eingegeben, um das Erregen durch den Block zu beginnen. In diesem Fall werden die Teilungssteuersignale EI und der Teilungssteuersignal-Transfertakt ECK zu dem Zeitpunkt eingegeben, da benachbarte Blöcke nicht gleichzeitig erregt werden, wie später beschrieben werden wird. In der Zeitsteuerung der Fig. 3 werden die Ansteuerblöcke um drei Blöcke während des Ansteuerns des jeweiligen Blocks verschoben, so daß jeder dritte Block erregt wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Ferner startet in der zweiten und dritten Periode das Ansteuern bei dem zweiten bzw. dritten Block, so daß die Teilungssteuersignale EI um zwei bzw. drei Blöcke jeweils durch den Transfertakt ECK verschoben werden.
• Die Fig. 4 zeigt ein Beispiel der Erregungs- und der Ausstoßfolge für die jeweilige Blöcke in einer Zusammensetzung von 1 bis 3n gemäß der Erfindung. Wenn im Fall eines Aufzeichnungskopfes von 4736 Punkten, dessen Punktdichte 16 Punkte/mm ist, die Anzahl der elektrothermischen Wandler 2, die mit einem treiber-IS verbunden sind, 64 und diejenige der elektrothermischen Wandler, die gleichzeitig betrieben werden, 126 ist, so werden 37 Blöcke sequentiell ausgestoßen, wobei jeder dritte Block das Aufzeichnen ausführt.
• Die Fig. 5 und 6 zeigen die Zeitsteuerungs- und Erregungs- Ausstoßfolge für jeweilige Blöcke gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die elektrothermischen Wandler in 4n Blöcke unterteilt, um die Anzahl der in einen Block einbezogenen Bits zu vermindern. Darüber hinaus werden zwei Signale EI, die mit 2n voneinander entfernt sind, eingegeben, so daß zwei Blöcke, die 2n Blöcke voneinander getrennt sind, gleichzeitig angesteuert werden können. Da die Ansteuerblöcke um zwei Blöcke während des Ansteuerns der jeweiligen Blöcke verschoben werden, wird auch jeder zweite Block erregt. Somit wird der Druck der auszustoßenden Tinte verteilt und kann dessen Einfluß herabgesetzt werden. Bei der ersten und zweiten, vorstehend beschriebenen Ausführungsform, wurde jeder zweite oder dritte Block sequentiell erregt. Jedoch soll das Intervall der Blöcke, die in Aufeinanderfolge erregt werden, in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit der Ausgestaltung sowie den Abmaßen der Tintenkammer und der Anzahl an Bits bestimmt werden. In Abhängigkeit vom Intervall eines jeden zweiten oder darüberliegenden Blocks besteht keine Beschränkung auf den spezifizierten Bereich.
• Die vorstehend beschriebene Ansteuerungsmethode für den Aufzeichnungskopf kann verwendet werden, um einen Zeilendrucker zu bilden, der für eine Vollfarbenaufzeichnung imstande ist, wie er beispielsweise in Fig. 17 gezeigt ist. Die Erläuterung dessen Aufbau wird zunächst unter Bezugnahme auf die Fig. 7 gegeben.
• Die Bezugszahlen 1A, 1B, 1C und 1D bezeichnen Aufzeichnungsköpfe des Vielfachfeldtyps, die parallel zueinander angeordnet sind. Durch die Ausstoßauslässe dieser Aufzeichnungsköpfe 1A, 1B, 1C und 1D werden Farbtinten von Zyan, Magenta, Gelb und Schwarz jeweils zum vorbestimmten Zeitpunkt zum zu bedruckenden Medium 17 hin ausgestoßen. Die Abbildungen werden dann am zu bedruckenden Medium gemäß des Vorschubs des zu bedruckenden Mediums in Übereinstimmung mit der Zeitsteuerung aufgezeichnet, wie oben beschrieben wurde. Bei der in Rede stehenden Ausführungsform ist das zu bedruckende Medium 17 ein kontinuierlicher Bogen, der zusammengefaltet werden kann. Die Bezugszahl 18 bezeichnet Walzen zum Bogentransport, 19 bezeichnet Walzen nahe der Austragsektion, die den kontinuierlichen Bogen 17 im Zusammenwirken mit den Bogentransportwalzen 18 festhalten und den Bogen 17 in der Richtung des Pfeils zusammen mit den Transportwalzen 18 durch (nicht dargestellte) Antriebseinrichtungen transportieren.
• Gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben wurden, wird eine sequentielle Ansteuerung der benachbarten Blöcke nicht zugelassen, so daß die Schwankung im Druck der Tinte, die während eines Ausstoßens von Tinte stattfindet, nicht auf den benachbarten Tintenkanal übertragen wird. Als Ergebnis kann die Unregelmäßigkeit in der Tiefe der aufgezeichneten Abbildung, die aufgrund der Schwankung im Tintendruck auftreten wird, mit einer relativ einfachen Einrichtung eliminiert werden. Es ist somit möglich, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät zu schaffen, das kompakt und zu einem Aufzeichnen mit hoher Geschwindigkeit und hohem Qualitätsniveau imstande ist.
• Die dritte Ausführungsform dieser Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Fig. 8 bis 10 beschrieben. In Fig. 8 sind zur Fig. 2 identische Bauelemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
• Die Bezugszahl 120 bezeichnet einen Kopftreiberkreis, der eine (nicht dargestellte) Torschaltung, eine Energiezufuhr 121 zur Kopfansteuerung, einen Taktgeberkreis 122, einen Aufzeichnungsdaten-/Ansteuertakt-Erzeugerkreis 123 und einen Aufzeichnungsdaten-Teilungserzeugerkreis 124 enthält.
• Im Kopftreiberkreis mit der derartigen Ausgestaltung erzeugt der Taktgeberkreis 122 Strobe-Signale ENB in Übereinstimmung mit den vom Aufzeichnungsdaten-/Ansteuertakt-Erzeugerkreis 123 zugeführten Steuersignalen C1 und C2. Er wählt auch die Latchposition am Latchkreis 105, in der die einzugebenden Aufzeichnungsdaten verriegelt werden, aus, um dadurch Auswahlsignale SEL1 bis SELm zum Auswählen des anzusteuernden elektrothermischen Wandlers 102 der jeweiligen Blöcke und der Latchsignale LAT2 zu erzeugen. Im Aufzeichnungsdaten-Teilungserzeugerkreis 124 werden die dem gleichzeitig anzusteuernden elektrothermischen Wandler entsprechenden Aufzeichnungsdaten abgetastet sowie unter den Aufzeichnungsdaten SI1 für eine Zeile umkonfiguriert, und dadurch werden sie zum Aufzeichnungskopf-Treiber-IS 103 in der Form eines Signals SI2 und eines Taktsignals CLK 2 jeweils zugeführt.
• Die Fig. 9 zeigt die Ansteuerungszeitfolge der in Rede stehenden Ausführungsform. Die Aufzeichnungsdaten SI1 für eine Zeile mit derselben Anzahl von Bits wie diejenige des elektrothermischen Wandlers 102 werden im Aufzeichnungsdaten-Teilungserzeugerkreis 124 in Übereinstimmung mit den elektrothermischen Wandlern 102, die gleichzeitig angesteuert werden, geteilt sowie umkonfiguriert und dann zum vorerwähnten Aufzeichnungskopf 101 übertragen. Die Daten SI2 werden dann durch den Eingang eines Latchsignals LAT 2 in die jeweiligen Latchkreise 105 in Treiber-IS 103 eingelesen, die durch die Auswahlsignale SEL1 bis SELm ausgewählt werden. Die elektrothermischen Wandler 102, die entsprechend dem Eingang der Strobe-Signale ENB ausgewählt worden sind, werden somit erregt. Auf diese Weise werden der oben erwähnten Datentransfer sowie der Eingang der Auswahlsignale SEL1 bis SELm und der Strobe-Signale ENB vorbestimmte Male gleich der Anzahl der jeweilige Blöcke bildenden Elemente wiederholt, wodurch das Aufzeichnen für eine Zeile ausgeführt wird.
• Die Fig. 10 zeigt die Ansteuerfolge für den in der Reihe der Ausstoßauslässe 13 gemäß dieser Erfindung (nicht dargestellten) elektrothermischen Wandler. In den jeweiligen Treiber- IS'en sind, wie aus dieser Zeichnung entnommen werden kann, die Positionen der Ausstoßauslässe in geeigneter Weise voneinander entfernt angeordnet, obwohl die elektrothermischen Wandler 102, die durch den Taktgeberkreis 122 ausgewählt worden sind, gleichzeitig angesteuert werden. Demzufolge wird der nachfolgende Tintenausstoß nicht beeinflußt werden.
• Bei dem obigen Beispiel war die Anzahl der Aufzeichnungsdaten, die zum Aufzeichnungskopf übertragen werden, gleich der Anzahl von Bits, die gleichzeitig anzusteuern sind, wodurch durch die Auswahlsignale SEL1 bis SELm anzusteuernde elektrothermische Wandler 102 ausgewählt werden. Solange die Datentransferzeit innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, ist es jedoch auch möglich, in der herkömmlichen, vorher in Fig. 20 gezeigten Schaltung den Betrieb in der Art auszuführen, daß in diesem Fall die den elektrothermischen Wandlern 602, die nicht gleichzeitig angesteuert werden, entsprechenden Aufzeichnungsdaten zur nicht erregenden Seite fixiert werden sollten und die Übertragung von Daten, die dieselbe Anzahl von Bits wie die Anzahl von allen elektrothermischen Wandlern 602 haben, zu den jeweiligen Treiber-IS'en 603 wiederholt werden sollte, womit ein gleichartiger Betrieb ermöglicht wird.
• Ähnlich zu den vorher gezeigten Ausführungsformen kann gemäß dem obigen Ansteuerverfahren ein Zeilendrucker, der zu einer Vollfarbenaufzeichnung imstande ist, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, ausgebildet werden.
• Gemäß der dritten Ausführungsform dieser Erfindung werden aus einer Mehrzahl von elektrothermischen Wandlern die elektrothermischen Wandler spezifizierter Intervalle sequentiell ausgewählt, um simultan angesteuert zu werden, so daß die einander benachbarten elektrothermischen Wandler nicht auf einmal anzusteuern sind, womit die gleichzeitig anzusteuernden elektrothermischen Wandler verteilt werden. Aufgrund dessen übt die Schwankung im Tintendruck, die während des Ausstoßens von Tinte hervorgerufen wird, keine Wirkung auf einen weiteren Tintenausstoß aus, was ansonsten die Unregelmäßigkeit in der Tiefe der aufgezeichneten Abbildungen bewirken würde. Auf diese Weise können aufgezeichnete Abbildungen von hohem Qualitätsniveau gewährleistet werden.
• Die vierte Ausführungsform dieser Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 beschrieben. In Fig. 11 werden die Bauelemente, die solchen der Fig. 2 entsprechen, mit entsprechenden Bezugszahlen bezeichnet.
• In Fig. 11 bezeichnet SI einen Aufzeichnungsdaten-Eingangsanschluß und CLK einen Transfertakt-Eingangsanschluß, um die Aufzeichnungsdaten, die in SI eingegeben werden, zu übertragen. Die Bezugszahl 204 bezeichnet 64-Bit-Schieberegister, die jeweils den Heizelementen 202 zugeordnet sind. Die Aufzeichnungsdaten für eine Zeile werden den Schieberegistern 204 durch den SI und CLK zugeführt, und dann gemäß dem Latcheingang, der in die LAT-Eingangsanschlüsse eingegeben wird, in die 64-Bit-Latchkreise 205 geladen. Ein Treiberfolgesteuerkreis 210 wählt die Heizelemente 202 in Übereinstimmung mit den Aufzeichnungsdaten aus, wie später beschrieben werden wird.
• In Fig. 11 ist bei jedem Treiber-IS 203, der aus einem 64-Bit- Schieberegister 204 und einem 64-Bit-Latchkreis 205 besteht, ein Strobe-Terminal vorgesehen. Strobe-Signale ENB1 bis ENBn, die durch den vorausgehenden Kreis 210 eingegeben werden, und der den jeweiligen Heizelementen 202 entsprechende Ausgang des 64-Bit-Latchkreises 205 werden beide in UND- Glieder 207 eingegeben, die ein Ansteuern der Heizelemente 202 durch die zugehörigen Steuertransistoren zulassen. Die Teilungsansteuerung der Heizelemente 202 kann auf diese Weise bewerkstelligt werden.
• Hinsichtlich der Teilungsansteuerung bestimmt der Treiberfolgesteuerkreis 210 die Ansteuerfolge auf der Grundlage von m- Bit-Strukturdaten, die in die Treiberfolgeeinstelldaten-Eingangsanschlüsse Do bis Dm eingegeben werden, und er aktiviert den Strobe-Anschluß, der an jeweiligen Folgesteuerung-IS'en vorgesehen ist. Die Fig. 12 zeigt ein Beispiel des Steuerfolgeschemas in Übereinstimmung mit Signalen, die in die Strobe- Anschlüsse ausgegeben werden (die Zahlen bezeichnen die Pakkungsfolge für Treiber-Is'en).
• Die Schemata 0 und 1 zeigen die normale Teilungsansteuerzeitfolge, bei welcher jeweils 64-Bit- bzw. 128-Bit-Heizelemente gleichzeitig angesteuert werden.
• Die Schemata 2 und 3 zeigen Beispiele einer Ansteuerzeitfolge gemäß dieser Erfindung, die dazu vorgesehen sind, das Qualitätsniveau der Aufzeichnung zu steigern. Es ist zu bemerken, daß es für benachbarte Treiber-IS'en nicht zulässig ist, im Schema 3 sequentiell angesteuert zu werden. Als Ergebnis kann das Qualitätsniveau der Aufzeichnung gesteigert werden. Bei diesem Schema wird jede zweite Treiber-IS angesteuert. Stattdessen kann jede Treiber-IS mit Abstand von mehreren IS'en angesteuert werden. Wenn der Grad in der Unregelmäßigkeit in der Tiefe geringfügig bei dem zu verwendenden Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf schwankt, kann irgendein Schema in Übereinstimmung mit dem gewünschten Druckqualitätsniveau ausgewählt werden.
• Auf diese Weise wird der Ansteuerfolge-Steuerkreis, der eine Mehrzahl von Schemata hat, so ausgestaltet, um das optimale Schema fakultativ in Übereinstimmung mit dem gewünschten Druckqualitätsniveau festzusetzen.
• Im folgenden wird die fünfte Ausführungsform dieser Erfindung anhand der Fig. 13 erläutert.
• Um die in Fig. 13 gezeigte fünfte Ausführungsform zu schaffen, werden zu der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform ein Zeilenpuffer 313, der die Aufzeichnungsdaten für eine Zeile speichert, ein Zähler 312 und ein Treiberfolgeeinstellkreis 311, der Steuerdaten durch seinen Ausgang dem vorerwähnten Treiberfolgesteuerkreis zuführt, zugefügt. Aufgrund dieser Ausgestaltung können die Aufzeichnungsdaten für eine Zeile wieder aufgefunden werden und kann im Fall eines Aufzeichnens eine optimale Ansteuerfolge bewerkstelligt werden.
• Ein Aufzeichnungsdaten-Eingangsanschluß SI und ein Datentransfer-Eingangsanschluß CLK sind mit einem 64-Bit-Schieberegister 304 wie auch mit dem Zeilenpuffer 313 sowie dem Zähler 312' der die Reihenfolge der Aufzeichnunginformation in den Aufzeichnungsdaten für eine Zeile zählt, verbunden. Eine Aufzeichnungsinformation-Wiederauffindeeinheit 314, die aus dem Zeilenpuffer 313 und dem Zähler 312 besteht, findet in Übereinstimmung mit diesen Eingängen die Aufzeichnungsinformation wieder auf. Der Ausgang der Aufzeichnungsinformation-Wiederauffindeeinheit 314 wird dem Treiberfolgeeinstellkreis 311 zugeführt, wodurch Treiberfolgeschematadaten, die für die Aufzeichnungsinformation optimal sind, erhalten werden können. Diese Schemadaten werden in den Treiberfolgesteuerkreis eingegeben. Auf diese Weise wird, wenn das Ansteuern für eine Zeile bestimmt wird, das Aufzeichnen durch den Eingang in den Anschluß LAT begonnen (der Vorgang ist zur Fig. 11 gleichartig) und gleichzeitig werden der Zeilenpuffer 313 sowie der Zähler 312 gelöscht, um die Aufzeichnungsdaten für die nächste Zeile einzugeben.
• Die obige Steuerung macht es möglich, das Ansteuerverfahren einer jeden Zeile zu ändern. Wenn beispielsweise die Zeile die Aufzeichnungsdaten enthält, die dazu neigen, die Unregelmäßigkeit in der Tiefe hervorzurufen, kann ein geeignetes Treiberfolgeschema gewählt werden, um das zu eliminieren, oder wenn die Zeile weniger Aufzeichnungsinformationen enthält, kann ein simultanes Ansteuerungsschema angewendet werden.
• Als Ergebnis kann, während das Qualitätsniveau der Aufzeichnung gesteigert werden kann, die Aufzeichnungsgeschwindigkeit für die weniger Aufzeichnungsinformationen aufweisende Zeile verkürzt werden.
• Der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und sein Steuerungssystem, die oben beschrieben wurden, können auch zur Ausbildung des für eine Vollfarbenaufzeichnung fähigen Zeilendruckers, der in Fig. 7 gezeigt ist, verwendet werden. Gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung kann das Ansteuerungsfolgeschema fakultativ gewählt werden, wodurch die Unregelmäßigkeit in der Tiefe eliminiert und das Qualitätsniveau der Aufzeichnung ohne kompliziertere Treiber-IS'en gesteigert werden.
• Wie bei der fünften Ausführungsform zu erkennen ist, kann auch die Aufzeichnungsinformation für jede einzelne Zeile wiederaufgefunden werden, um dadurch das Ansteuerungsschema zu verändern und ein Aufzeichnen mit hoher Geschwindigkeit auszuführen.
• Gleichartige Wirkungen können im Seriendruckerkopf erzielt werden, dessen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf eine Mehrzahl von daran zu montierenden Treiber-IS'en hat. Darüber hinaus können gleichartige Effekte mit Bezug auf Treiber-IS'en erlangt werden, die komplizierte Ansteuerungskreise haben, welche imstande sind, die Impulsbreite eines jeden Heizelements zu kontrollieren.
• Die sechste Ausführungsform dieser Erfindung wird nun im einzelnen beschrieben.
• Die Fig. 14 zeigt die Ansteuerungszeitfolge für das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung. Die grundsätzliche Konstruktion des Aufzeichnungskopfes ist im wesentlichen die gleiche wie die Konstruktion des in Fig. 18 gezeigten Aufzeichnungskopfes. Die Gesamtheit der Ausstoßauslässe beträgt 4637, der Abstand der Ausstoßauslässe ist 63,5 (um), und das Aufzeichnen kann quer über die Breite von etwa 30 cm mit der Aufzeichnungsdichte von 400 dpi ausgeführt werden. Der Abstand d vom rückwärtigen Teil (Verbindungsteil zwischen dem Tintenkanal und der gemeinsamen Tintenkammer) der Tintenkanal-Trennwand 511 zur Hinterkantenwand der gemeinsamen Tintenkammer 509 beträgt 2 (mm), was geringer als derjenige im Stand der Technik ist.
• In der Fig. 14 bezeichnet (A) den ersten Impuls P&sub1;, der gleichzeitig Energieerzeuger der Tintenkanäle No. 1 bis 64 ansteuert, bezeichnet (B) den zweiten Impuls P&sub2;, der gleichzeitig Energieerzeuger der Tintenkanäle No. 65 bis 128 ansteuert, bezeichnet (C) den dritten Impuls P&sub3;, der gleichzeitig Energieerzeuger der Tintenkanäle No. 129 bis 192 ansteuert, und bezeichnet (D) den vierten Impuls P&sub4;, der Energieerzeuger der Tintenkanäle No. 193 bis 256 ansteuert. Im folgenden wird der 74. Impuls in derselben Weise erreicht, um Energieerzeuger aller Tintenkanäle anzusteuern. Jegliche Impulsbreite beträgt 7(usec).
• (E) bezeichnet den Vorwälbungswert X (um) des Meniskus am Ausstoßauslaß, der mit dem benachbarten Tintenkanal in Verbindung ist, wenn der Impuls P&sub1; lediglich an die Energieerzeuger der Tintenkanäle No. 1 bis 64 angelegt wird, das heißt mit anderen Worten am Tintenkanal No. 65. Das Zeichen + bedeutet hier die Konvexität, das Zeichen - bedeutet die Konkavität. Im normalen Zustand ist X = -2 (um). Die Bewegung des Meniskus des mit dem Tintenkanal No. 66 in Verbindung stehenden Ausstoßauslasses ist mäßiger als diejenige des Meniskus des Ausstoßauslasses, der mit dem Tintenkanal No. 65 in Verbindung ist.
• (F) gibt die Zeitachse t (usec) für (A) bis (D) an.
• Es wird auf (E) Bezug genommen. Nach Anlegen des Impulses P&sub1; und nach Verstreichen der Zeitverzögerung td, d.h. bei t = td, beginnt Xd aus seinem normalen Zustand X = X&sub0; anzuwachsen und erreicht sein Maximum bei t = t&sub1; Hiernach kehrt X zu seinem normalen Zustand X = -2 bei t = t&sub3; zurück, und dann geht er zu seinem Minimum bei t = t&sub4; herunter. Bei t = t&sub5; kehrt anschließend X zu seinem Normalzustand X = -2 zurück, und danach bleibt der Vorwölbungswert des Meniskus unverändert.
• Hier wird die Menge des durch P&sub2; bewirkten Tintenausstoßes, wenn P&sub2; nach Anlegen von P&sub1; in der Nachbarschaft von t = t&sub1; angelegt wird, größer als die durch P&sub2; allein ohne P&sub1; hervorgerufene Ausstoßmenge. Andererseits wächst die durch P&sub2; herbeigeführte Tintenausstoßmenge, wenn P&sub2; bei t = t&sub4; nach Anlegen von P&sub1; angelegt wird, geringer an als die allein durch P&sub2; ohne P&sub1; bewirkte Ausstoßmenge.
• Es ist klar, daß die durch P&sub2; bewirkte Tintenausstoßmenge, wenn P&sub2; bei t&sub2; = t&sub3; - td(usec) nach Anlegen von P&sub1; angelegt wird, trotz des Vorhandenseins oder Fehlens von P1 unverändert bleibt. Das heißt mit anderen Worten, daß eine wechselseitige Beeinflussung nicht beobachtet wird.
• In diesem Fall werden die Energieerzeuger von allen Tintenkanälen der Teilungsansteuerung unterworfen. Wenn die Energieerzeuger der Tintenkanäle No. 1 bis 64, die den ersten Block bilden, durch den Impuls P&sub1; betrieben werden, um den ersten Block auszustoßen, kehrt der Meniskus der Ausstoßauslässe, die mit den Tintenkanälen No. 65 bis 128 in Verbindung sind, die den zum ersten Block benachbarten zweiten Block bilden, zur Konvexität um. Anschließend werden die Energieerzeuger des zweiten Blocks im wesentlichen zur Zeit t = t&sub3; betrieben, wenn der Meniskus der Ausstoßauslässe des zweiten Blocks frühestens zur selben Position wie derjenigen im Normalzustand zurückkehrt. Da die Energie auf die Tinte mit der Zeitverzögerung von td (usec) nach Anlegen des Impulses P&sub1; wirkt, wurde P&sub2; bei t&sub2; = t&sub3; - td angelegt. Hinsichtlich der folgenden P&sub3;, P&sub4;, ..., P&sub7;&sub4; wurde t&sub3; = 2 x t&sub2;, t&sub4; = 3 x t&sub2;, ... verwendet.
• Die Fig. 15 zeigt die Zeitfolge der Teilungsansteuerung. Das Intervall im Anlegen der Impulse war im Stand der Technik ts - td. Bei der in Rede stehenden Ausführungsform ist es jedoch t&sub3; - td, was es möglich macht, die Aufzeichnungsgeschwindigkeit zu verdoppeln.
• Darüber hinaus ist t&sub3; die Zeit, wenn X = X&sub0;, jedoch können zufriedenstellende Effekte innerhalb des Bereichs von X = X&sub0; ± 1 (um) erlangt werden. Konkret gesagt ist td = 5 (usec), t&sub3; = 35 (usec) und t&sub2; = 30 (usec). Jedoch kann t&sub2; gleich 25 (usec) bis 31 (usec) sein.
• Die Fig. 16 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den Treiberkreis für den Aufzeichnungskopf zeigt. Zuerst werden Aufzeichnungsdaten SI von 4736 Teilen in serieller Ordnung, die allen Tintenkanälen entsprechen, einem Daten-Latchkreis 704 zugeführt, in welchem die Aufzeichnungsdaten vorübergehend mittels Latchsignalen LAT gespeichert werden. Wenn die digitalen Aufzeichnungsdaten auf dem H-Pegel sind, wird das Aufzeichnen ausgeführt, d.h., wird Tinte zum Ausstoßen gebracht. In derselben Weise wird, wenn die Aufzeichnungsdaten auf dem L- Pegel sind, ein Aufzeichnen nicht bewerkstelligt. Diese Aufzeichnungsdaten werden dann einer logischen Schaltung 703 zugeführt. Wenn Aufzeichnungs-Strobe-Signale ENB in die logische Schaltung 703 eingeführt werden, werden für jeden Block, wie in Fig. 14 gezeigt ist, Freigabesignale (P1, P2, P3 ...) erzeugt. Die Freigabesignale und die verriegelten Aufzeichnungsdaten werden über UND-Gatter verknüpft, um selektiv Transistoren 708 von gleichfalls 4736 Teilen anzusteuern. Wenn die Transistoren 708 durchschalten, erzeugen die Heizelemente 702 der zugeordneten Tintenkanäle Wärme, wodurch Tinte ausgestoßen wird.
• Bei den oben erwähnten Ausführungsformen wurden alle Tintenkanäle von Nt von 4736 durch Nb = 64 teilungsgesteuert. Ohne jedoch auf diese Zahlen beschränkt zu sein, ist die vorliegende Erfindung auf alle Fälle anwendbar, in denen Nt gleich 2 oder darüber sowie Nb gleich 1 oder darüber sind und alle Tintenkanäle teilungsgesteuert werden. Es ist bevorzugt zu bemerken, daß, je größer Nb ist, desto größer die resultierenden Effekte sind, weil, je größer Nb ist, desto größer die wechselseitige Beeinflussung zwischen den benachbarten Tintenkanälen ist. Insbesondere sind die resultierenden Effekte bemerkenswert, wenn Nb gleich 64 oder darüber ist.
• Bei den obigen Ausführungsformen werden elektrothermische Wandler als Energieerzeuger verwendet, jedoch können andere Energieerzeuger, z.B. elektromechanische Wandler, wie piezoelektrische Elemente, zur Anwendung kommen. Die vorliegende Erfindung ist auch auf die Fälle anwendbar, in denen der Tintenausstoß durch statische Elektrizität oder elektrische Entladung bewerkstelligt wird, solange die Menisken der einander benachbarten Tintenkanäle verschoben werden.
• Die Fig. 17 ist eine bildhafte Perspektivdarstellung, die das Aussehen eines Beispiels des Tintenstrahlgeräts gemäß den gegenwärtigen Ausführungsformen zeigt. In Fig. 17 bezeichnen die Bezugszahlen 1000 ein Hauptteil des Geräts, 1100 einen Energieguellenschalter und 1200 eine Bedienungstafel.
• In der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben wurde, hat der Aufzeichnungskopf eine Eigenschaft, daß zur Zeit eines Tintenausstoßes des spezifizierten Blocks B1 die Position des Meniskus des benachbarten Blocks B2, der noch nicht ausgestoßen worden ist, sich in der Ausstoßrichtung vorwärts und rückwärts bewegt. Der Block B2 wird im wesentlichen zum Zeitpunkt betrieben, da die Position des Meniskus frühestens zur selben Position wie diejenige im Normalzustand zurückkehrt, wodurch Tinte ohne jegliche wechselseitige Beeinflussung zwischen den Tintenkanälen von einem Block ausgestoßen wird, um folglich das hohe Qualitätsniveau der Aufzeichnung zu gewährleisten.
• Insbesondere ist, je mehr es Tintenkanäle Nd sind, die auf einmal angesteuert werden, die vorliegende Erfindung desto wirksamer. Mit Nd gleich 64 oder darüber werden die Effekte minimiert.
• Darüber hinaus tritt die wechselseitige Beeinflussung umso mehr in Erscheinung, je kleiner die Breite d der gemeinsamen Tintenkammer ist, so daß die durch die vorliegende Erfindung zu erzielenden Effekte groß sind. Insbesondere ist sie sehr wirksam, wenn d gleich 6,0 (mm) oder darunter ist.
• Darauf ist es zurückzuführen, daß es möglich ist, ein kompaktes und preisgünstiges Aufzeichnungsgerät zu schaffen.
• Die vorliegende Erfindung bringt eine ausgezeichnete Wirkung insbesondere bei einem Aufzeichnungskopf und einem Aufzeichnungsgerät eines Tintensystems, das unter den Tintenstrahl- Aufzeichnungssystemen Wärmeenergie verwendet, hervor.
• Als seine typische Ausgestaltung und sein typisches Prinzip wird beispielsweise bevorzugt eine solche/ein solches in die Praxis umgesetzt, die/das z.B. den in den US-Patenten Nr. 4 723 129 und Nr. 4 740 796 offenbarten Grundgedanken anwendet. Dieses System ist sowohl auf den sog. signalgesteuerten Typ als auch den kontinuierlichen Typ anwendbar. Insbesondere ist der Fall mit gesteuerter Tropfenerzeugung leistungsfähig, weil durch Anlegen von mindestens einem Ansteuersignal, welches einen rapiden Temperaturanstieg, der das Keimbildungssieden übersteigt, entsprechend der Aufzeichnungsinformation an einem Elektrowärmewandler hervorbringt, der in Übereinstimmung mit den Flüssigkeit (Tinte) festhaltenden Lagen oder Flüssigkeitskanälen angeordnet ist, Wärme an den Elektrowärmewandlern erzeugt wird, um ein Filmsieden an der wärmewirksamen Fläche des Aufzeichnungskopfes zu bewirken, so daß folglich die Blasen innerhalb der Flüssigkeit (Tinte) einzeln entsprechend den Ansteuersignalen gebildet werden können. Durch Ausstoßen der Flüssigkeit (Tinte) durch eine Öffnung für ein Ausstoßen durch Anwachsen und Schrumpfen der Blase wird mindestens ein Tröpfchen gebildet. Indem die Ansteuersignale impulsförmig gemacht werden, kann ein Anwachsen und Schrumpfen der Blase augenblicklich und in hinreichender Weise bewirkt werden, um ein mehr bevorzugtes, insbesondere in der Ansprechcharakteristik ausgezeichnetes Ausstoßen der Flüssigkeit (Tinte) herbeizuführen. Als die Ansteuersignale einer solchen Impulsform sind solche geeignet, wie sie in den US-Patenten Nr. 4 463 359 und 4 345 262 offenbart sind. Ein weiteres ausgezeichnetes Aufzeichnen kann durch Anwenden der im US-Patent Nr. 4 313 124 beschriebenen Bedingungen der die Temperaturanstiegsrate der oben erwähnten wärmewirksamen Fläche betreffenden Erfindung ausgeführt werden.
• Was die Ausgestaltung des Aufzeichnungskopfes angeht, so wird zusätzlich zu den Kombinationsausbildungen der Ausstoßdüse, des Flüssigkeitskanals, des Elektrowärmewandlers (linearer Flüssigkeitskanal oder rechtwinkliger Flüssigkeitskanal), wie in den oben erwähnten jeweiligen Schriften offenbart ist, die Ausbildung unter Anwendung der US-Patente Nr. 4 558 333 und Nr. 4 459 600, die die Konstruktion mit dem im gebogenen Bereich angeordneten wärmewirksamen Teil beschreiben, auch in die vorliegende Erfindung einbezogen. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung leistungsfähig von der in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 59-123670 beschriebenen Ausbildung, die die Konstruktion unter Verwendung eines einer Mehrzahl von Elektrowärmewandlern gemeinsamen Schlitzes als das Ausstoßteil des Elektrowärmewandlers offenbart, oder von der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 59-138461, die die Konstruktion mit der dem Ausstoßteil entsprechenden Öffnung zum Absorbieren einer Druckwelle der Wärmeenergie offenbart, Gebrauch machen.
• Ferner kann für den Aufzeichnungskopf des Ganzzeilentyps, der eine der maximalen Breite des durch das Aufzeichnungsgerät zu bedruckenden Aufzeichnungsmediums entsprechende Länge hat, entweder die Ausbildung, die diese Länge durch Kombination einer Mehrzahl von Aufzeichnungsköpfen erfüllt, wie in den oben erwähnten Schriften offenbart ist, oder die Ausbildung als ein einzelner einstückig ausgebildeter Aufzeichnungskopf angewendet werden, wobei die vorliegende Erfindung die oben beschriebenen Effekte weiter effektiv entfalten kann.
• Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung für einen Aufzeichnungskopf des frei austauschbaren Chiptyps wirksam, der eine elektrische Verbindung mit der Hauptbaugruppe oder eine Tintenzufuhr von der Hauptbaugruppe durch Montage an der Hauptbaugruppe ermöglicht, oder für den Fall der Verwendung eines Aufzeichnungskopfes des Typs mit einer Kartusche, die am Aufzeichnungskopf selbst einstückig vorgesehen ist.
• Auch ist die Zufügung einer Regeneriereinrichtung für den Aufzeichnungskopf, einer präliminären Hilfseinrichtung usw., was für die Ausbildung des Aufzeichnungsgeräts der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, vorzuziehen, weil der Effekt dieser Erfindung ferner stabilisiert werden kann. Spezielle Beispiele hierfür können für den Aufzeichnungskopf Abdeckeinrichtungen, Reinigungseinrichtungen, Druck- oder Saugeinrichtungen, Elektrowärmewandler oder ein anderes Heizelement oder präliminäre Heizeinrichtungen gemäß einer Kombination von diesen einschließen, und es ist auch wirksam, um ein stabiles Aufzeichnen zu bewirken, eine präliminäre Betriebsweise, die ein vom Aufzeichnen getrenntes Ausstoßen bewerkstelligt, auszuführen.
• Was die Aufzeichnungsart des Aufzeichnungsgeräts angeht, ist ferner die vorliegende Erfindung extrem wirksam für nicht nur die Aufzeichnungsart mit lediglich einer Primärfarbe, wie z. B. Schwarz usw., sondern auch für ein Gerät, das mit mindestens einer von mehreren unterschiedlichen Farben oder für eine Vollfarbe durch Farbmischung, ob der Aufzeichnungskopf entweder integriert oder in Mehrzahl kombiniert ausgebildet ist, ausgerüstet ist.
• Darüber hinaus kann das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät dieser Erfindung als ein Kopiergerät in Kombination mit einem Lesegerät oder anderen Vorrichtungen, als ein Faksimilesystem, das eine Übertragungs-/Empfangsfunktion hat, wie auch als ein Bildausgabe-Terminalgerät für Datenprozessoren, wie z.B. Computer, verwendet werden.

Claims (15)

1. Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, das umfaßt:

- eine Mehrzahl von Tintenkanälen (14), die entsprechend einer Mehrzahl von Ausstoßauslässen (13) zum Ausstoßen von Tinte angeordnet sind;

- eine Mehrzahl von Aufzeichnungselementen (11), von denen jedes in einer Systemanordnung, die jedem der Ausstoßauslässe zum Ausstoßen von Tinte in Übereinstimmung mit Ansteuersignalen entspricht, angeordnet ist;

- eine gemeinsame Kammer (16) zur Verbindung mit den genannten Tintenkanälen (14);

- Mittel (120) zur Steuerung der Erregung der Aufzeichnungselemente; dadurch gekennzeichnet, daß vorhanden sind:

- eine Mehrzahl von Ansteuerblöcken, die die besagten Aufzeichnungselemente (11) in eine vorbestimmte Anzahl von Einheiten in der Systemanordnung unterteilen;

- Steuerelemente, die an jedem der erwähnten Ansteuerblöcke zur Steuerung der Aufzeichnungselemente (11) des zugeordneten Ansteuerblocks in einer simultanen Ansteuerweise angeordnet sind;

- Auswahlmittel (122), um eine Reihenfolge zu wählen, in welcher jeder Ansteuerblock anzusteuern ist, so daß mindestens einander benachbarte Ansteuerblöcke nicht der Reihe nach angesteuert werden; und

- Zufuhreinrichtungen, um Ansteuersignale einem jeden durch die erwähnten Auswahlmittel (122) ausgewählten Ansteuerblock zuzuführen.

2. Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, in welchem die erwähnten Auswahlmittel (122) zur gleichen Zeit zwei oder mehr der erwähnten Ansteuerblöcke, die einander nicht benachbart sind, auswählen.

3. Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, in welchem die besagten Aufzeichnungselemente (11) Wärmeenergieerzeuger umfassen, die zum Ausstoßen von Tinte verwendete Wärmeenergie erzeugen.

4. Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 3, in welchem die besagten Wärmeerzeuger (11) eine Veränderung im Tintenzustand aufgrund von Wärme bewirken, um dadurch Tinte durch die genannten Ausstoßauslässe auszustoßen.

5. Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 4, in welchem die erwähnte Veränderung im Zustand ein Filmsieden ist und durch dieses Filmsieden gebildete Blasen Tinte durch die genannten Ausstoßauslässe hindurch ausstoßen.

6. Ein Ansteuerungsverfahren für eineh Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der eine Mehrzahl von entsprechend einer Mehrzahl von Ausstoßauslässen (13) zum Ausstoßen von Tinte angeordneten Tintenkanälen (14), eine Mehrzahl von Aufzeichnungselementen (11), die Aufzeichnungsflüssigkeitströpfchen bilden, eine gemeinsame Kammer (16) zur Verbindung mit den genannten Tintenkanälen und Ansteuerelemente, die die besagten, in eine Mehrzahl von Blöcken unterteilten Aufzeichnungselemente gemäß Ansteuersignalen betreiben, umfaßt, wobei das genannte Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte:

- des Auswählens der erwähnten Blöcke in einer Reihenfolge von mindestens jedem zweiten Block, so daß einander benachbarte Blöcke nicht sequentiell angesteuert werden; und

- des Zuführens der Ansteuersignale zu den Ansteuerelementen der ausgewählten Blöcke.

7. Ein Ansteuerungsverfahren nach Anspruch 6, in welchem die erwähnten Blöcke, die zur gleichen Zeit angesteuert werden, so ausgewählt werden, daß sie einander nicht benachbart sind.

8. Ein Ansteuerungsverfahren nach Anspruch 6, in welchem jeder Block aus einer Mehrzahl von elektrothermischen Wandlern (11) in Reihenfolge zusammengesetzt ist.

9. Ein Ansteuerungsverfahren nach Anspruch 6, in welchem der erwähnte Aufzeichnungskopf einen Vielfachfeld-Aufzeichnungskopf umfaßt, der Aufzeichnungselemente (11) besitzt, die sich über eine einer Breite eines Aufzeichnungsmediums entsprechende Breite erstrecken.

10. Ein Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 6, in welchem die besagten Aufzeichnungselemente Wärmeerzeuger (11) umfassen, die zum Ausstoßen von Tinte benutzte Wärmeenergie erzeugen.

11. Ein Ansteuerungsverfahren nach Anspruch 10, in welchem die besagten Wärmeenergieerzeuger (11) eine Veränderung im Tintenzustand aufgrund von Wärme bewirken, um dadurch Tinte durch die genannten Ausstoßauslässe auszustoßen.

12. Ein Ansteuerungsverfahren nach Anspruch 11, in welchem die erwähnte Veränderung im Zustand ein Filmsieden ist und durch dieses Filmsieden gebildete Blasen Tinte durch die genannten Ausstoßauslässe hindurch ausstoßen.

13. Ein Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Aufzeichnungsgerät auf ein Kopiergerät anwendbar ist.

14. Ein Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Aufzeichnungsgerät auf ein Faksimilegerät anwendbar ist.

15. Ein Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Aufzeichnungsgerät auf ein Datenverarbeitungsgerät anwendbar ist.