DE69206772T2

DE69206772T2 - Steuerschaltung für Tintenstrahlaufzeichnungskopf

Info

Publication number: DE69206772T2
Application number: DE69206772T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Abe; Satoru Hosono; Shuji Yonekubo
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2012-12-25
Also published as: EP0548984B1; DE69206772D1; SG46595A1; JP3262141B2; JPH068427A; EP0548984A1; US5426454A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Schaltung zum Antrieb eines Aufzeichnungskopfs vom Tintenstrahltyp (in der Folge als "Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs" bezeichnet).
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf für eine Aufzeichnungsvorrichtung ist in der Technik allgemein bekannt, der so konstruiert ist, daß, wie zum Beispiel in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 24218/1990 (entsprechend US-A-4471363) offenbart ist, eine scheibenförmige piezoelektrische Vibrationsplatte an einer elastischen Tafel befestigt ist, die eine Druckkammer bildet. Bei dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf dieser Art ist die Verschiebung des piezoelektrischen Vibrators gering und daher ist es wesentlich, daß die Druckkammer einen großen wirksamen Bereich aufweist. Daher ist die Druckkammer in dem Aufzeichnungskopf verhältnismäßig weit von den Düsenöffnungen entfernt angeordnet und steht mit den letztgenannten durch Tintenkanäle in Verbindung. Daher ist der Aufzeichnungskopf unvermeidbar voluminos. Zusätzlich ist eine sorgfältige Einstellung erforderlich, um einen gleichförmigen Fluidwiderstand der Tintenkanäle zu erzielen.
Zur Beseitigung der obengenannten Schwierigkeiten wurde zum Beispiel in US Patent Nr. 4.697.193 ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf offenbart, in dem ein stabförmiger piezoelektrischer Vibrator gegen eine Vibrationstafel liegt, die eine Druckkammer bildet, so daß letztgenannte zusammengepreßt und entspannt wird, wobei durch die Längsvibration des piezoelektrischen Vibrators Tintentropfen gebildet werden.
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der mit der oben beschriebenen Längsvibration arbeitet, verwendet ein sogenanntes "Zug- und Schlag-" Antriebssystem, wobei unmittelbar vor der Bildung eines Punktes eine Antriebsspannung an den piezoelektrischen Vibrator angelegt wird, um diesen zu kontrahieren, und dann der piezoelektrische Vibrator entladen wird, so daß er für das Zusammenpressen der Druckkammer gedehnt wird, wodurch ein Tintentropfen gebildet wird.
Die Schrift US-A-4 717 927 zeigt eine derartige Antriebsschaltung für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, wobei ein erstes Signal eine erste Energiequelle mit einer Impedanzumwandlungs- und Stromverstärkungsschaltung verbindet, um eine Spannung der ersten Energiequelle an ein Piezoelement anzulegen, das eine Tintenkammer ausdehnt, und anschließend ein zweites Signal eine zweite Energiequelle mit der Impedanzumwandlungsund Stromverstärkungsschaltung verbindet, um eine zweite Spannung der zweiten Energiequelle, die ein entgegengesetztes Zeichen der ersten Spannung aufweist, an das Piezoelement anzulegen, das die Tintenkammer zur Ausführung eines Druckvörganges kontrahiert. Anschließend wird die an den Piezoelementen verbleibende Ladung über einen Kondensator und einen Widerstand entladen. Der Kondensator und der Widerstand bilden eine Zeitkonstantenschaltung für die Einstellung einer Dämpfungscharakteristik zur Verringerung der Vibration, der die Piezoelemente ausgesetzt sind, und zur Verringerung des Fehlers der Dämpfungszeit, so daß Bilder hoher Qualität erhalten werden.
Eine solche Schaltung hat den Nachteil, daß es nicht möglich ist, den Spannungswert und/oder den Strom des an die Piezoelemente angelegten Signals während des Druckvorganges unabhängig von den Energiequellen zu regulieren.
Die Verwendung des "Zug- und Schlag-" Antriebssystems ist vorteilhaft, da die in dem piezoelektrischen Vibrator oder der Vibrationstafel im voraus gespeicherte elastische Energie verwendet werden kann und zusätzlich die Tinte zwangsläufig in die Druckkammer geleitet werden kann. Der Nachteil besteht jedoch darin, daß, wenn die Betriebsfrequenz des piezoelektrischen Vibrators zur Steigerung der Druckgeschwindigkeit erhöht wird, der Tintenmeniskus bei der Bildung eines Tintentropfens in seiner Position in der Nähe der Düse schwingt, so daß sich die Fluggeschwindigkeit und Größe des gebildeten Tintentropfens verändern und somit der erhaltene Druck eine schlechte Qualität aufweist.
Zur Beseitigung der oben beschriebenen Schwierigkeit wurde ein Antriebsverfahren vorgeschlagen, wobei der kontrahierte piezoelektrische Vibrator in seinem Zustand gehalten wird, bis der Meniskus wieder seine ursprüngliche Position einnimmt und dort verweilt, und danach der piezoelektrische Vibrator durch Entladung gedehnt wird. Das Antriebssystem weist jedoch nach wie vor den Nachteil auf, daß eine Wartezeit zur Wiederherstellung des Meniskus besteht, welche die Druckgeschwindigkeit begrenzt.
Die Druckeigenschaft ist in bezug auf die Temperatur des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs im Vergleich zu jener anderer Arten von Aufzeichnungsköpfen, wie einem Nadelaufzeichnungskopf und einem Thermotransferaufzeichnungskopf, Veränderungen ausgesetzt. Daher wird bei dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf eine Temperaturkompensierungsschaltung verwendet, so daß die Antriebsspannung in Übereinstimmung mit einem Erkennungssignal reguliert wird, das ein Temperatursensor liefert. Daher ist in diesem Fall notwendig, eine Energiequellenschaltung zum Antrieb des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zusätzlich zu einer Energiequellenschaltung für einen Schrittmotor oder dergleichen, der für den Antrieb des Druckmechanismus dient, bereitzustellen; das heißt, die erhaltene Druckvorrichtung weist eine sehr komplexe Konstruktion auf.
Der piezoelektrische Vibrator des Längsvibrationsmodus, der einen kleinen Querschnitt aufweist, besitzt den Vorteil, daß eine Mehrzahl solcher piezoelektrischer Vibratoren einfach mit hoher Dichte angeordnet werden kann. Er hat jedoch den Nachteil, daß die nebeneinander angeordneten piezoelektrischen Vibratoren eine wechselseitige Interferenz erfahren, wodurch die Qualität des erhaltenen Drucks vermindert wird.
Daher ist es eine Aufgabe dieser Erfindung die oben beschriebenen Schwierigkeiten zu beseitigen, die mit einer herkömmlichen Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs verbunden sind.
Diese Aufgabe wird durch die Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Die Erfindung schafft eine Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs, wobei eine Vibrationstafel, die eine Druckkammer bildet, mit einem stabförmigen piezoelektrischen Vibrator verschoben wird, so daß die Druckkammer zusammengepreßt wird, um Tintentropfen durch Düsenöffnungen auszustoßen.
Genauer schafft die Erfindung eine Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs, welche die Größe eines Signals zum Antrieb eines piezoelektrischen Vibrators reguliert, ohne von einer Versorgungsspannung zum Zeitpunkt der Bildung eines Tintentropfens abhängig zu sein, und die Geschwindigkeiten zum Ausdehnen und Kontrahieren des piezoelektrischen Vibrators einzeln einstellt.
Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung wird eine Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs geschaffen, wobei ein Kondensator durch ein erstes Schaltelement und einen Ladezeitkonstantenregulierungswiderstand mit einer elektrischen Energiequelle verbunden ist und durch ein zweites Schaltelement und einen Entladezeitkonstantenregulierungswiderstand geerdet ist, wobei eine Anschlußspannung des Kondensators durch einen Strompuffer ausgegeben wird und das erste Schaltelement durch einen ersten Impuls zum Kontrahieren eines piezoelektrischen Vibrators gesteuert wird, während das zweite Schaltelement durch einen zweiten Impuls zum Ausdehnen des piezoelektrischen Vibrators gesteuert wird.
Mit der Aufzeichnungskopfantriebsvorrichtung wird die Impulsbreite des ersten Impulses den äußeren Bedingungen entsprechend eingestellt, der Ladezeitkonstantenregulierungswiderstand wird so eingestellt, daß eine Zeitkonstante erhalten wird, mit welcher der Meniskus nicht verschoben wird, so daß bei stabiler Position des Meniskus ein kugelförmiger Tintentropfen gebildet wird, und der Entladezeitkonstantenregulierungswiderstand wird in Übereinstimmung mit der freien Vibrationsperiode des Druckerzeugungselements so eingestellt, daß nach der Bildung eines Tintentropfens die Restvibrationen des piezoelektrischen Vibrators und der Druckkammer in der Amplitude und Dauer auf ein Minimum verringert werden.
Das Wesen, das Prinzip und die Nützlichkeit der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung deutlicher hervor, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird.
Von den beiliegenden Zeichnungen ist (sind):
Fig. 1 ein Schaltdiagramm, teilweise als Blockdiagramm, das eine Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zeigt, die ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung darstellt;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs des Längsvibrationsmodus, bei dem die Antriebsschaltung der Erfindung vorteilhaft angewendet wird;
Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Beispiels einer piezoelektrischen Vibrationseinheit, die den in Fig. 2 dargestellten Aufzeichnungskopf bildet;
Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel der piezoelektrischen Vibrationseinheit zeigt;
Fig. 5 ein erklärendes Diagramm, das die Zeitkonstantenregulierungswiderstände in der in Fig. 1 dargestellten Antriebsschaltung zeigt;
Fig. 6 ein Wellenformdiagramm zur Beschreibung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Antriebsschaltung;
Fig. 7(a) bis (d) erklärende Diagramme zur Beschreibung des Verhältnisses zwischen der Position eines Meniskus und der Gestalt eines Tintentropfens bei zusammengepreßter Druckkammer;
Fig. 8 eine graphische Darstellung, die Düsenöffnungsgrößen mit Anstiegsgeschwindigkeiten bei der Ausdehnung eines piezoelektrischen Vibrators gemeinsam mit der Gestalt der gebildeten Tintentropfen zeigt;
Fig. 9(a) bis 9(c) graphische Darstellungen, die Veränderungen in der Spannung zum Ausdehnen eines piezoelektrischen Vibrators, Restvibrationen eines Druckerzeugungselements bzw. der Verschiebung eines Meniskus in der Nähe einer Düsenöffnung im Aufzeichnungskopf zeigen;
Fig. 10 ebenso eine graphische Darstellung, welche die Spannung zum Ausdehnen des piezoelektrischen Vibrators mit maximaler freier Vibrationsamplitude eines die Druckkammer bildenden Elements nach Bildung eines Tintentropfens zeigt;
Fig. 11 ein erklärendes Diagramm, das zeigt, wie sich die Vibration eines Druckerzeugungselements durch andere Druckerzeugungselemente fortpflanzt;
Fig. 12 eine graphische Darstellung, welche die Verhältnisse zwischen der Vibration eines Druckerzeugungselements, das zum Drucken angetrieben wird, und den Vibrationen, die sich von dem Druckerzeugungselement zu anderen Druckerzeugungselementen fortpflanzen, zeigt;
Fig. 13 ein Schaltdiagramm, teilweise als Blockdiagramm, welches die Anordnung einer Modifizierung der in Fig. 1 dargestellten Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zeigt; und
Fig. 14 ein Wellenformdiagramm zur Beschreibung der Funktionsweise der in Fig. 13 dargestellten Antriebsschaltung.
Ein Beispiel einer Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs, das ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung darstellt, wird mit Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 12 beschrieben.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der durch die Kopfantriebsschaltung gemäß der Erfindung angetrieben wird, ist in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Druckkammer, die durch eine Vibrationstafel 3, die mit einem Film 2 überzogen ist, ein düsenbildendes Substrat 4, das einen im voraus festgelegten Abstand zum Film 2 herstellt, und eine Düsenplatte 5, die an das düsenformende Substrat 4 gebunden ist, begrenzt wird. Die Druckkammer 1 steht über einen Tinteneinlaß 7 mit einer herkömmlichen Tintenkammer (nicht dargestellt) in Verbindung. Ein Ende eines Druckerzeugungselements 8 liegt auf der anderen Oberfläche (Hinterseite) der Vibrationstafel 3 derart auf, daß es einer Düsenöffnung 6 gegenüberliegt. Das andere Ende des Druckerzeugungselements 8 ist durch ein Substrat 9 fest an einem Grundelement 20 angebracht.
In dem derart konstruierten Aufzeichnungskopf wird Tinte, die durch den Tinteneinlaß 7 in die Druckkammer 1 fließt, über die Vibrationstafel 3 durch das Druckerzeugungselement 8 unter Druck gesetzt, wodurch sie in Form von Tintentropfen P aus der Düsenöffnung 6 abgegeben wird.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer piezoelektrischen Vibratoreinheit, die den in Fig. 2 dargestellten Aufzeichnungskopf bildet. Die piezoelektrische Vibratoreinheit, welche die Druckerzeugungselemente 8 enthält, wird wie folgt gebildet: piezoelektrische Schichten 10, negative Innenelektroden 11 und positive Innenelektroden 12 werden derart gestapelt, daß eine piezoelektrische Schicht zwischen einer positiven Innenelektrode und einer negativen Innenelektrode liegt. Die negativen Innenelektroden 11 sind mit einer negativen Außenelektrode 13 verbunden, während die positiven Innenelektroden 12 mit einer positiven Außenelektrode 14 verbunden sind. Eine Mehrzahl derart gebildeter Druckerzeugungselemente 8 ist mit den Düsenöffnungen 6 ausgerichtet, die in vorbestimmten Abständen angeordnet und fest an dem Substrat 9 angebracht sind. Die derart befestigten Druckerzeugungselemente 8 besitzen jeweils einen Bereich, der als "inaktiver Teil 15" bezeichnet wird, in dem die Innenelektroden einer Polarität nicht vorgesehen sind (in dem Ausführungsbeispiel sind die positiven Innenelektroden 12 nicht vorgesehen), und einen Bereich, der als "aktiver Teil 16" bezeichnet wird, wo sowohl die negativen Innenelektroden 11 als auch die positiven Innenelektroden 12 vorhanden sind. Der aktive Teil 12 steht in der Art eines freitragenden Trägers über eine im voraus festgelegte Länge vom Substrat 9 ab und dient somit als freier Vibrationsteil.
Wenn in jedem Druckerzeugungselement 8 eine Spannung in der Größenordnung von 30 Volt zwischen der negativen Außenelektrode 13 und der positiven Außenelektrode 14 angelegt wird, entstehen elektrische Felder in den piezoelektrischen Vibratorschichten 10, so daß nur der aktive Teil 16 ausgedehnt und kontrahiert wird, wie durch den Pfeil A angezeigt wird. Bei diesem Vorgang wird der inaktive Teil 15, der von dem Substrat 9 getragen wird, nicht verformt.
In der oben beschriebenen piezoelektrischen Vibratoreinheit sind die Druckerzeugungselemente 8 einzeln fest an dem Substrat 9 angebracht. Die piezoelektrische Vibratoreinheit kann jedoch wie in Fig. 4 dargestellt gebildet sein. Das heißt, zunächst wird ein laminierter Block 24 durch Übereinanderstapeln von negativen Innenelektroden 21, positiven Innenelektroden 22 und der piezoelektrischen Schichten 23 auf dieselbe Weise gebildet. Danach werden in den Block 24 Schlitze 26, 26, 26,... geschnitten, so daß aktive Teile 25 entstehen, das heißt, piezoelektrische Vibratorkörper 27, wodurch inaktive Teile verbleiben. Das heißt, der Block 24 wird in die Form eines Kammes geschnitten. Der so gebildete Aufzeichnungskopf besitzt dieselben Wirkungen wie jener, der in Fig. 3 dargestellt ist, und benötigt kein Befestigungssubstrat 9 (Fig. 3).
Ein Beispiel der Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen IN1 einen Druckvorbereitungssignal-Eingangsanschluß; und IN2 einen Drucksignal-Eingangsanschluß. Wie in Fig. 6 dargestellt, werden impulsartige Signale an diese Eingangsanschlüsse mit Druckzeitabläufen gesteuert. Das Bezugszeichen Q1 bezeichnet einen Pegelregulierungstransistor, dessen Basiselektrode mit dem Eingangsanschluß IN1 verbunden ist. Die Sammelelektrode des Transistors Q1 ist mit der Basiselektrode eines ersten Schalttransistors Q2 verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors Q2 ist über einen Zeitkonstantenregulierungswiderstand R1 und einen Anschluß VH mit einer Energiequelle verbunden, und dessen Sammelelektrode ist über einen Zeitkonstantenregulierungskondensator C1 geerdet. Das Bezugszeichen Q3 bezeichnet einen Konstantstromtransistor, dessen Emitterelektrode mit dem Energiequellen-Anschluß VH verbunden ist. Die Sammelelektrode des Transistors Q3 ist mit der Sammelelektrode des Pegelregulierungstransistors Q1 verbunden, und die Basiselektrode des Transistors Q3 ist über den Zeitkonstantenregulierungswiderstand R1 mit dem Energiequellen-Anschluß VH verbunden.
Der Eingangsanschluß IN2 ist mit der Basiselektrode eines zweiten Schalttransistors Q4 verbunden, dessen Sammelelektrode mit dem Zeitkonstantenregulierungskondensator C1 verbunden ist. Die Emitterelektrode des Transistors Q4 ist über einen zweiten Zeitkonstantenregulierungswiderstand R2 angeschlossen.
Ferner bezeichnet in Fig. 1 das Bezugszeichen Q5 einen Konstantstromtransistor Q. Die Sammelelektrode des Transistors Q5 ist mit dem Eingangsanschluß IN2 verbunden, seine Emitterelektrode ist geerdet und seine Basiselektrode ist über den zweiten Zeitkonstantenregulierungswiderstand R2 angeschlossen.
Die Bezugszeichen Q6, Q7, Q8 und Q9 bezeichnen Transistoren, die einen Strompuffer zur Verstärkung des Stroms beim Laden und Endladen des Kondensators C1 bilden. In dem Ausführungsbeispiel sind die Transistoren Q6 und Q7 und die Transistoren Q8 und Q9 Darlington-geschaltet. Der Strompuffer kann gleichzeitig alle Druckerzeugungselemente 8 des anzutreibenden Tintenstrahlaufzeichnungskopfs antreiben.
Der Strompuffer weist einen Ausgangsanschluß OUT auf, der mit einem Schaltkreis 28 verbunden ist, der mit allen Druckerzeugungselementen 8 verbunden ist. Der Schaltkreis 28 ist wie folgt konstruiert: Als Antwort auf das Drucksignal wird der Schaltkreis 28 ein- und ausgeschaltet, so daß Ströme, die von den Transistoren Q6, Q7, Q8 und Q9 geliefert werden, die den Strompuffer bilden, wahlweise zu den Druckerzeugungselementen 8 geleitet werden, die Tintentropfen bilden sollen.
Der Schaltkreis 28 wird nur aus Schaltelementen gebildet; das heißt, es sind keine Stromregulierungsmittel erforderlich. Daher hat er ein geringes Gewicht und eine geringe Größe. Somit kann er mechanisch von einer Antriebsspannungserzeugungsschaltung gelöst und an dem Schlitten des Aufzeichnungskopfs befestigt werden, indem er durch ein biegsames Kabel daran angeschlossen wird.
Die Zeitkonstantenregulierungswiderstände R1 und R2 können wie in Fig. 5 dargestellt, vorgesehen sein. Das heißt, die Widerstände R1 und R2 sind fest an einem Substrat 31 mit Anschlüssen 30 angebracht, die mit Anschlußdrähten verbunden sind. Danach werden diese Komponenten zu einer Einheit geformt. In diesem Zusammenhang ist es wünschenswert, daß eine Mehrzahl dieser Einheiten, die einen unterschiedlichen Widerstand aufweisen, auf die zuvor beschriebene Weise hergestellt werden. Das heißt, wenn eine Anzahl von Einheiten zur Verfügung steht, kann einfach durch Austausch der Einheit eine Zeitkonstante eingestellt werden, die für die Tintenabgabeeigenschaft eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs am besten geeignet ist. Dies trägt zu einer Vereinfachung des Druckvorganges bei.
Die Funktionsweise der oben beschriebenen Antriebsschaltung (Fig. 1) wird mit Bezugnahme auf ein Wellenformdiagramm von Fig. 6 ausführlicher beschrieben.
Wenn ein Drucktaktsignal (Teil I von Fig. 6) zur Bildung eines Punktes von einem Hauptrechner angesteuert wird, wird in Übereinstimmung mit dem Drucktaktsignal ein Druckvorbereitungssignal (Teil II von Fig. 6) mit einer Impulsbreite Tc erzeugt. Die Impulsbreite Tc wird nach einer Ladezeit bestimmt. Wenn das Druckvorbereitungssignal zu dem Eingangsanschluß IN1 gesteuert wird, wird der Pegelregulierungstransistor Q1 eingeschaltet, und somit wird auch der erste Schalttransistor Q2 eingeschaltet. Infolgedessen wird die Versorgungsspannung VH über den Zeitkonstantenregulierungswiderstand R1 an den Kondensator C1 angelegt, und dieser C1 wird mit einer Zeitkonstante geladen, die durch den Widerstand des Widerstands R1 und die Kapazität des Kondensators C1 bestimmt wird.
Der Zeitkonstantenregulierungswiderstand R1 wird mit dem Konstantstromtransistor Q3 nebengeschlossen, und daher ist die Spannung über dem Widerstand R1 im wesentlichen gleich der Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q3. Somit ist der im Kondensator C1 fließende Strom konstant und ändert sich nicht mit der Zeit. Daher ist der Anstiegsgradient C1 der Anschlußspannung (IV) des Kondensators C1 wie folgt:
τ1 = VBE1 /(R1 x C1
wobei R1 der Widerstand des Widerstands R1 ist, C1 die Kapazität des Kondensators C1 ist und VBE1 die Basis-Emitter-Spannung des Konstantstromtransistors Q3 ist.
Wenn die Zeit, die der Impulsbreite Tc des Druckvorbereitungssignals entspricht, verstrichen ist, wird die Anschlußspannung des Kondensators C1 auf eine Spannung VO angehoben. Zu diesem Zeitpunkt wird das Druckvorbereitungssignal auf den "L- (niederen)" Wert gestellt, so daß der Pegelregulierungstransistor Q1 abgeschaltet wird und daher der erste Schalttransistor Q2 abgeschaltet wird. Infolgedessen wird die Spannung des Kondensators C1 bei VO (= τ x Tc) gehalten.
Wenn eine im voraus festgelegte Zeitdauer Te nach Beendigung des Druckvorbereitungssignals verstrichen ist, das heißt, wenn eine Zeit in dem Ausmaß verstrichen ist, daß die Schalttransistoren Q2 und Q4 nicht kurzgeschlossen werden, wird ein Drucksignal (Teil III von Fig. 6) zu dem Eingangsanschluß IN2 gesteuert. Das Drucksignal weist eine Impulsbreite Td auf, die lange genug ist, um den Kondensator C1 im wesentlichen auf ein Nullpotential zu entladen. Das so angesteuerte Drucksignal schaltet den zweiten Schalttransistor Q4 ein, wodurch der Kondensator C1 über den Zeitkonstantenregulierungswiderstand R2 entladen wird. Gleichzeitig wird der Konstantstromtransistor Q5 eingeschaltet. Somit wird auf gleiche Weise wie bei dem oben beschriebenen ersten Konstantstromtransistor Q3 die Anschlußspannung des zweiten Zeitkonstantenregulierungswiderstands R2 zu der Basis-Emitter-Spannung VBE2 des Transistors Q5. So wird die Anschlußspannung (IV) des Kondensators C12 linear mit einem im voraus bestimmten Gradienten gesenkt.
Das heißt, der Abnahmegradient τ2 der Anschlußspannung (IV) des Kondensators C1 ist wie folgt:
τ2 = - VBE2 /(R2 x C1)
wobei R2 der Widerstand des zweiten Zeitkonstantenregulierungswiderstands R2 ist, C1 die Kapazität des Kondensators C1 ist und VBE2 die Basis-Emitter-Spannung des Konstantstromtransistors Q5 ist.
Wenn das Drucksignal nach dem Verstreichen der Periode Td beendet ist, wird der zweite Schalttransistor Q4 abgeschaltet, und die Veränderung in der Anschlußspannung des Kondensators C1 wird angehalten. Die Impulsbreite Td des Drucksignals ist viel größer als die Entladezeitkonstante, die durch die Kapazität C1 und den Widerstand R2 bestimmt wird, und somit verbleibt keine Ladung in dem Kondensator C1.
Die Spannung, die sich mit einer im voraus festgelegten Anstiegsrate und Abnahmerate verändert, die durch die Zeitkonstantenregulierungswiderstände R1 und R2 und den Kondensator C1 bestimmt werden, wird durch die Transistoren Q6, Q7, Q8 und Q9 verstärkt, die den Strompuffer bilden, und über den Schaltkreis 28 zu den piezoelektrischen Vibratoren 8 gesteuert, die den Tintenstrahlaufzeichnungskopf (Fig. 2) bilden.
Somit können durch Ein- und Ausschalten der Schaltelemente des Schaltkreises 28 in Übereinstimmung mit dem Drucksignal die Spannungssignale von der gemeinsamen Antriebsspannungserzeugungsschaltung, die ein und dieselbe Wellenform aufweisen, wahlweise zu der Mehrzahl von Druckerzeugungselementen 8 gesteuert werden. Die Impulsbreite Tc des Druckvorbereitungssignals und die Impulsbreite Td des Drucksignals hängen von der Konstruktion des verwendeten Tintenstrahlaufzeichnungskopfs und der Viskosität der gewählten Tinte ab; der Mittelwert der Impulsbreite Tc ist jedoch in der Größenordnung von 120 µs (Mikrosekunden) und jener der Impulsbreite Td ist in der Größenordnung von 6 µs. Diese Werte können, falls erforderlich, innerhalb von 10% eingestellt werden.
Die piezoelektrischen Vibratoren eines Aufzeichnungskopfs werden aus ein und derselben Charge genommen, und daher weisen die Düsen dieselben Tintenabgabeeigenschaften auf. Anderenfalls weisen die hergestellten Aufzeichnungsköpfe häufig wegen Herstellungsfehlern bei ihren Druckkammern unterschiedliche Tintenabgabeeigenschaften auf. Die voneinander abweichenden Tintenabgabeeigenschaften werden im allgemeinen durch Einstellung der Wellenform der Spannung korrigiert, welche den Tintenstrahlaufzeichnungskopf antreibt.
Mit der zuvor beschriebenen Antriebsschaltung können die Anstiegseigenschaft, das heißt, die Ausdehnungsrate der Druckkammer, und die Abnahmeeigenschaft, das heißt, die Kontraktionsrate der Druckkammer 1, einzeln und einfach mit dem Zeitkonstantenregulierungswiderstand R1 bzw. dem Zeitkonstantenregulierungswiderstand R2 eingestellt werden. Die Maximalspannung des Kondensators C1 hängt von der Ladezeit ab und kann daher eingestellt werden, indem die Impulsbreite Tc des Druckvorbereitungssignals verändert wird.
Somit benötigt die Antriebsschaltung der Erfindung im Gegensatz zu der herkömmlichen Antriebsschaltung keine Energiequellenschaltung, die bei einer bestimmten Spannung gehalten wird. Zum Beispiel kann sie die Ausgangsenergie einer Schrittmotor-antreibenden Gleichstrom-Energiequelle verwenden, die eine verhältnismäßig große Spannungsveränderung aufweist. Das heißt, in diesem Fall kann die Impulsbreite Tc des Druckvorbereitungssignals konstant gemacht werden, indem sie der Versorgungsspannung entsprechend automatisch reguliert wird. Dies bedeutet, daß ein und dieselbe Energiequelle sowohl für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf als auch für den Schrittmotor oder dergleichen verwendet werden kann, mit dem Ergebnis, daß sowohl die Größe der Druckvorrichtung als auch deren Herstellungskosten verringert werden.
Die Spannung mit der im voraus festgelegten Wellenform, die durch die Antriebsschaltung erzeugt wird, wird über den Schaltkreis 28 wahlweise zu den piezoelektrischen Vibratoren in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf angelegt. Daher kann das Antriebsmittel nur mit Schaltelementen gebildet werden, was deutlich zu einer Vereinfachung der Konstruktion der Druckvorrichtung und zu einer Gewichtsverringerung derselben beiträgt. Daher kann in jenem Fall, in dem die Antriebsschaltung an einem feststehenden System befestigt ist und das Antriebsmittel an einem Schlitten befestigt ist, der größere Teil der Anschlußdrähte in einem biegsamen Kabel, das zwischen der Antriebsschaltung und dem Antriebsmittel angeschlossen ist, eine kleine Stromkapazität bis zu dem Ausmaß aufweisen, daß ein Abtastsignal maximal übertragen werden kann. In diesem Fall kann auch das Verbindungskabel in diesem Ausmaß auf ein Minimum reduziert werden.
Wenn die Druckerzeugungselemente 8 als Antwort auf das Druckvorbereitungssignal kontrahiert werden, wird die Druckkammer 1 ausgedehnt, so daß die Tinte durch den Tinteneinlaß 7 in die Druckkammer 1 geleitet wird. Die Ausdehnung der Druckkammer bewirkt ein Zurückziehen eines Tintenmeniskus, der sich in der Nähe der Düsenöffnung 6 bildet.
Nach dem Einleiten der Tinte in die Druckkammer 1 werden die Druckerzeugungslemente 8 ausgedehnt, um die Druckkammer 1 zusammenzupressen, so daß Tintentropfen aus den Düsenöffnungen 6 ausgestoßen werden. Wenn die Druckkammer zusammengepreßt ist, stehen die Position des Tintenmeniskus und die Form des Tintentropfens in einem engen Bezug zueinander. Somit hängt die Qualität des von der Druckvorrichtung gebildeten Drucks von der zeitlichen Regulierung des Zusammenpressens der Druckkammer ab.
Das heißt, wenn die Druckkammer 1 unter der Bedingung zusammengepreßt wird, daß der Meniskus M nahe der Düsenöffnung 6 positioniert ist (Fig. 7(a)), wie in dem Fall, wo die Druckkammer im angehaltenen Zustand gehalten wird, weist der Tintentropfen P, der aus der Düsenöffnung ausgestoßen wird, die Form einer Kugel auf, wie in Fig. 7(b) dargestellt. Andererseits, wenn die Druckkammer unter der Bedingung kontrahiert wird, daß, wie in Fig. 7(c) dargestellt, der Meniskus M von der Düsenöffnung 6 zurückgezogen ist, hat der Tintentropfen P, der aus der Düsenöffnung 6 ausgestoßen wird, eine zylindrische Form, wobei er in die Flugrichtung verlängert ist, wie in Fig. 7(d) dargestellt. Wenn der kugelförmige Tintentropfen P das Aufzeichnungsmedium erreicht, bildet er einen im wesentlichen kreisförmigen Punkt, während der Tintentropfen P in Zylinderform einen Punkt bildet, der nicht kreisförmig ist, wodurch die Qualität des erhaltenen Druckes vermindert wird.
Wenn die Druckkammer 1 ausgedehnt ist, wird der Meniskus M von der Düsenöffnung zurückgezogen; das heißt, er wird zu dem Druckerzeugungselement 8 bewegt. Das ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß der Druckverlust am Tinteneinlaß 7 größer als die Oberflächenspannung der Tinte an oder nahe der Düsenöffnung 6 ist. Daher ist es notwendig, die Tinte mit einer Geschwindigkeit in die Druckkammer 1 zu ziehen, die den Druckverlust am Tinteneinlaß 7 kleiner hält als die Oberflächenspannung der Tinte in der Nähe der Düsenöffnung.
Die Oberflächenspannung der Tinte nahe der Düsenöffnung 6 hängt von der Größe der letztgenannten 6 und der Viskosität der Tinte ab. Allgemein ausgedrückt jedoch, wie in Fig. 8 dargestellt, wenn die Tintenkammer mit einer Rate ausgedehnt wird, die geringer als jene ist, die aus einer geraden Linie L erhalten wird, welche das proportionale Verhältnis zwischen der Größe der Düsenöffnung und der Kontraktionszeit des piezoelektrischen Vibrators darstellt, d.h., die Anstiegszeit des Druckvorbereitungssignals, dann wird ein kugelförmiger Tintentropfen erzeugt. Die Erhöhung der Anstiegszeit ist jedoch auf einen bestimmten Wert begrenzt, da, wenn die Anstiegszeit zu sehr erhöht wird, die Druckgeschwindigkeit gesenkt wird.
Mit der Schaltung zum Antrieb eines Aufzeichnungskopfes der Erfindung kann die Anstiegszeit mit dem Zeitkonstantenregulierungswiderstand R1 wie zuvor beschrieben auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Daher kann die Schaltung zum Antrieb eines Aufzeichnungskopfes bei einer Vielzahl von Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen unterschiedlicher Spezifikation angewendet werden, indem der Widerstand des Zeitkonstantenregulierungswiderstands R1 in Übereinstimmung mit der Eigenschaft eines bestimmten Tintenstrahlaufzeichnungskopfs bestimmt wird, wie Größe der Düsenöffnung und der Viskosität der verwendeten Tinte.
Nach Beendigung der Tintenzuleitung in die Druckkammer 1 wird zur Bildung eines Tintentropfens die Druckkammer zusammengepreßt; das heißt, das Druckerzeugungselement 8 wird ausgedehnt. Wenn in diesem Fall das Druckerzeugungselement 8 aus einem piezoelektrischen Vibrator des Längsvibrationsmodus besteht, dann wird, da das Druckerzeugungselement 8 eine hohe Steifigkeit aufweist, eine Restvibration erzeugt, die eine verhältnismäßig lange Restzeit entsprechend ihrer Resonanzfrequenz und eine große Amplitude aufweist.
Das heißt, wie in Fig. 9(a) dargestellt, wenn das Druckerzeugungselement 8, das auf eine Spannung VO geladen ist, mit veränderter Entladezeit Td entladen wird, wird die Restvibration des Druckerzeugungselements 8 in einem Muster entsprechend der Entladezeit Td verändert. Das heißt, eine freie Vibration einer Eigenschwingungsperiode Tf findet bei etwa der Position D0 statt, wo das Ende des Druckerzeugungselements angeordnet ist, wenn keine Spannung auf dieses angelegt wird. In diesem Fall hängen die Amplitude und die Dauer der freien Vibration größtenteils von der Entladezeit ab, wie bei (A) und (B) in Fig. 9(b) gezeigt wird.
Andererseits vibriert die Tinte in der Druckkammer 1 synchron mit der Vibration der Druckkammer selbst. Die Dauer der freien Vibration der Druckkammer 1, wie bei (E) in Fig. 9(c) dargestellt, ist länger als jene des Druckerzeugungselements 8. Daher überlagert die Vibration des Druckerzeugungselements 8 jene (E) der Tinte selbst, so däß der Meniskus nahe der Düsenöffnung sich wie bei (F) in Fig. 9(c) bewegt. Das heißt, die Restvibration des Druckerzeugungselements 8 weist eine kleine Amplitude auf; wenn sie jedoch zu der Vibration der Tinte selbst hinzugefügt wird, kann die Amplitude der Vibration des Meniskus mit einem Zeitwert, der die Größenordnung der freien Vibrationsdauer des Druckerzeugungselements 8 aufweist, nicht außer acht gelassen werden. Wenn der Meniskus mit hoher Geschwindigkeit in der Größenordnung der freien Vibrationsdauer des Druckerzeugungselements 8 vibriert wird, werden Tintentropfen wie Nebel erzeugt, wodurch die Benetzbarkeit der unmittelbaren Umgebung der Düsenöffnung beeinträchtigt wird. Die Benetzbarkeit der unmittelbaren Umgebung der Düsenöffnung beeinträchtigt die Fluggeschwindigkeit und die Gestalt des Tintentropfen. Infolgedessen wird die Qualität des Druckes beeinträchtigt.
In Experimenten wurde bestätigt, daß die Verhältnisse zwischen der Amplitude der Restvibration des Druckerzeugungselements 8 und der Entladezeit Td, wie in Fig. 10 dargestellt sind, und die Amplitude der Restvibration minimal ist, wenn die Entladezeit Td der freien Vibrationsperiode der piezoelektrischen Vibration entspricht.
Wenn die Amplitude der Restvibration abnimmt, wird der Meniskus nach Bildung eines Tintentropfens so rasch wie möglich stabilisiert, und die obengenannten Benetzbarkeit kann konstant gehalten werden. Daher kann die periodische Antriebsfrequenz erhöht und die Druckqualität konstant gehalten werden.
Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, sind die maximale Amplitude und die maximale Geschwindigkeit größer, wenn die Entladezeit kürzer als die natürliche Periode dt ist. Daher sollte die Entladezeit der Sicherheit wegen auf einen Wert eingestellt werden, der größer als die natürliche Vibrationsdauer ist. Zum Beispiel in dem Fall, in dem die freie yibrationsdauer dt des Druckerzeugungselements 8 6,5 µs beträgt, sollte die Entladezeit auf einen Wert in einem Bereich von 6,3 µs (= dt -x1 = 6,5 - 0,2) bis 6,9 µs (= dt + x2 6,5 + 0,4) eingestellt werden.
In dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf sind eine Anzahl von Druckerzeugungselementen 8&sub1;, 8&sub2;, 8&sub3; und 8&sub4; in besonders kurzen Abständen angeordnet, wie in Fig. 11 dargestellt, Daher pflanzt sich eine Kompressionswelle, die in dem aktiven Bereich eines Druckerzeugungselements 8&sub2; erzeugt wurde, durch den inaktiven Bereich und durch das Substrat 9 fort, so daß die benachbarten Druckerzeugungselemente 8&sub1; und 8&sub3; mit diesem mitschwingen. Diese Phänomen tritt signifikant im Verhältnis zu der steigenden Aufzeichnungsdichte auf.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist bei dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf der Erfindung die Antriebsspannungsentladezeit gleich der freien Vibrationsdauer dt. Daher wird die Amplitude der freien Vibration des Druckerzeugungselement 8 minimal, wie bei (A) in Fig. 12 dargestellt, und daher wird auch die Veränderung der Amplitude der Kompressionswelle, die sich in das Substrat 9 fortpflanzt, klein, wie bei (B) in Fig. 12 dargestellt. Dementsprechend werden die Resonanzamplituden der Druckerzeugungselemente 8&sub1; und 8&sub3;, die dem Druckerzeugungselement 8&sub2; benachbart sind, unterdrückt, wie bei (C) und (D) in Fig. 12 dargestellt. Das heißt, ein fehlerhafter Betrieb, bei dem Tintentropfen unnötig durch Resonanzverschiebung ausgestoßen werden, wird vermieden.
Selbst wenn die Mehrzahl von Druckerzeugungselementen 8 gleichzeitig angetrieben wird, schwingen ferner die Kompressionswellen, die dadurch erzeugt werden, nicht miteinander. Daher sind die Druckerzeugungselemente, unabhängig von der Zahl der angetriebenen Druckerzeugungselemente, im Ausmaß der Verschiebung und in der Betriebsgeschwindigkeit stabil. Somit weisen die mit der Antriebsschaltung der Erfindung erhaltenen Drucke unabhängig von dem verarbeiteten Druckmuster eine hohe Qualität auf.
Fig. 13 zeigt eine Abänderung der oben beschriebenen Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs, die ein zweites Ausführungsbeispiel darstellt. Kurz gesagt, die Schaltung verwendet die zuvor beschriebene Spannungsregulierungsfunktion und arbeitet ruhig bei Veränderungen in äußeren Bedingungen, insbesondere bei Temperaturveränderungen.
In Fig. 13 bezeichnet das Bezugszeichen 40 eine Temperaturkompensierungsschaltung, die zwischen dem Drucktaktsignal-Eingangsanschluß IN1 und dem Pegelregulierungstransistor Q1 angeschlossen ist. Ein Temperaturdetektor 41, wie in Thermistor, zum Erfassen der Temperatur des Aufzeichnungskopfs, steuert ein Temperatursignal zu der Temperaturkompensierungsschaltung 40. Als Antwort auf das Temperatursignal verändert die Temperaturkompensierungsschaltung 40 die Impulsbreite Tc des Druckvorbereitungssignals. Dieser Vorgang beruht auf der Tatsache, daß die Viskositat der für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf verwendeten Tinte eine Funktion der Temperatur ist. Das heißt, die Schaltung ist so konstruiert, daß die Antriebsspannung zur Kompensierung der Verringerung der Tintenfluggeschwindigkeit reguliert wird, die auf die Veränderung in der Viskosität der Tinte zurückzuführen ist, wodurch die maximale Amplitude verändert wird. Eine solche Impulsbreitenregulierungsschaltung kann als analoge Schaltung ausgeführt werden, indem ein Schwingungskonstantenregulierungswiderstand eines monostabilen Multivibrators durch einen wärmeempfindlichen Widerstand wie einen Thermistor ersetzt wird, der den Temperaturdetektor 41 darstellt. Die Schaltung kann auch einfach als digitale Schaltung ausgeführt werden, indem die Ausgangszahl eines Einheitsimpulses durch ein Temperatursignal reguliert wird, das durch einen Analog-Digital-Wandler zu einem digitalen Signal umgewandelt wurde.
Die Funktionsweise der Antriebsschaltung, die in Fig. 13 dargestellt ist, wird mit Bezugnahme auf ein Wellenformdiagramm von Fig. 14 beschrieben.
Es wird angenommen, daß die Temperatur des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs bei einem Referenzwert t1 gehalten wird, Wenn in diesem Fall ein Druckvorbereitungssignal (Teil II von Fig. 14) zu dem Eingangsanschluß IN1 gesteuert wird, steuert die Temperaturkompensierungsschaltung 40 das Signal wie es ist zu dem ersten Schalttransistor Q1, ohne dessen Impulsbreite Tc zu verändern. Infolgedessen wird der Kondensator C1 auf eine Antriebsspannung V1 geladen, die der Temperatur t1 entspricht, mit einer Anstiegszeit, die durch den Widerstand des Zeitkonstantenregulierungswiderstands R1 und die Kapazität des Kondensators C1 selbst bestimmt wird. Die Spannung des Kondensators C1, der geladen wird, wird durch den Schaltkreis 28 wahlweise an die Druckerzeugungselemente 8 des Aufzeichnungskopfs angelegt, und daher wird die Druckkammer 1 mit einer Anstiegsrate ausgedehnt, die durch den Zeitkonstantenregulierungswiderstand R1 und den Kondensator C1 bestimmt wird, womit sie auf ein Volumen gedehnt wird, das der endgültigen Ladespannung V1 entspricht.
Danach wird ein Drucksignal (Teil III von Fig. 14) an die Schaltung gesteuert. Das Drucksignal schaltet den zweiten Schalttransistor ein, woraufhin der Kondensator C1 mit einer Abnahmerate entladen wird, die durch den Kondensator C1 selbst und den Zeitkonstantenregulierungswiderstand R2 bestimmt wird, so daß die Druckkammer zusammengepreßt wird, um ein Ausstoßen von Tintentropfen aus den Düsenöffnungen zu veranlassen. In diesem Fall, da die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Druckerzeugungselements 8 durch den Kondensator C1 und den Zeitkonstantenregulierungswiderstand R2 auf die freie Vibrationsperiode des letztgenannten eingestellt wird, wird die Restvibration der Druckkammer 1 wie zuvor beschrieben auf ein Minimum reduziert.
Wenn die Tintentropfen-Fluggeschwindigkeit zum Beispiel verringert wird, weil die Temperatur des Aufzeichnungskopfs auf einen Wert t2 vom geplanten Referenzwert t1 zur Erhöhung der Viskosität der Tinte gesenkt wird, arbeitet die Temperaturkompensierungsschaltung 40 zur Erhöhung der Impulsbreite des Druckvorbereitungssignals, das zu dem Eingangsanschluß IN1 gesteuert wird, von TC1 auf TC2. Das so verarbeitete Druckvorbereitungssignal wird zu dem ersten Schalttransistor Q2 gesteuert. Infolgedessen wird der Kondensator C1 auf eine Spannung V2 geladen, die höher als die Referenzspannung V1 ist. Es muß nicht erwähnt werden, daß die Änderungsrate bei der Spannung des Kondensators, der geladen wird, bei einem im voraus festgelegten Wert gehalten wird, der durch den Kondensator C1 und den Zeitkonstantenregulierungswiderstand R1 bestimmt wird, und somit der Meniskus an der Düsenöffnung 6 im unveränderten Zustand gehalten wird.
Danach wird in einer im voraus festgelegten Zeitperiode ein Drucksignal angesteuert, um den Schalttransistor Q4 einzuschalten, so daß der Kondensator C1 entladen wird. Das heißt, die Spannung V2 wird mit der Abnahmerate gesenkt, die durch den Zeitkonstantenregulierungswiderstand R2 und den Kondensator C1 bestimmt wird, und dementsprechend wird die Druckkammer in Übereinstimmung mit der Senkung der Spannung V2 kontrahiert. In diesem Fall wird die Druckkammer 1 stärker ausgedehnt als in jenem Fall, in dem der Aufzeichnungskopf die geplante Referenztemperatur t1 aufweist, und somit wird ein hoher Druck in der Druckkammer erzeugt, so daß Tintentropfen mit der geplanten Referenzgeschwindigkeit gegen den Fluidwiderstand fliegen, der entsteht, wenn die Viskosität der Tinte erhöht wird.
Wenn die Temperatur des Aufzeichnungskopfs auf t3 erhöht wird, arbeitet die Temperaturkompensierungsschaltung 40 zur Veränderung der Impulsbreite des Druckvorbereitungssignals auf einen Wert Tc3, welcher der Temperatur t3 entspricht, so daß das Druckerzeugungselement mit einer Spannung V3 kontrahiert wird. Infolgedessen wird ein Druck in Übereinstimmung mit einer Verringerung in der Viskosität der Tinte erzeugt, die auf den Temperaturanstieg des Aufzeichnungskopfs zurückzuführen ist, so daß die Tintentropfen mit der geplanten Referenzgeschwindigkeit fliegen. Das heißt, die Druckkammer 1 wird sowohl im Volumen als auch in der Kontraktionsrate gemäß der Temperatur des Aufzeichnungskopfs verändert, und somit werden Tintentropfen in einer im voraus bestimmten Weise, unabhängig von Temperaturänderungen, erzeugt.
In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Druckvorbereitungssignal mit der am besten geeigneten Impulsbreite Tc1 bei der Referenztemperatur verarbeitet, um als Antwort auf das Erkennungssignal von dem Temperaturerkennungsmittel eine Impulsbreite zu erhalten, die einer gegenwärtigen Temperatur entspricht. Dies kann jedoch wie folgt modifiziert werden: Das heißt, Verhältnisse zwischen Temperaturen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs und den Impulsbreiten des Druckvorbereitungssignals werden im voraus erfaßt und als Daten in einem Speicher gespeichert. Als Antwort auf das Erkennungssignal von dem Temperaturerfassungsmittel wird die entsprechende Impulsbreite aus dem Speicher gelesen, so daß ein Druckvorbereitungssignal mit der so gelesenen Impulsbreite in Übereinstimmung mit dem Drucktaktsignal ausgegeben wird. Es versteht sich, daß die Modifizierung dieselben Effekte erzielt.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist in der Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs der Erfindung der Kondensator durch das erste Schaltelement und den Ladezeitkonstantenregulierungswiderstand mit einer elektrischen Energiequelle verbunden und über das zweite Schaltelement und den Entladezeitkonstantenregulierungswiderstand geerdet, die Anschlußspannung des Kondensators wird über den Strompuffer ausgegeben, und der erste Impuls zur Kontraktion des piezoelektrischen Vibrators wird an das erste Schaltelement gesteuert, und der zweite Impuls zur Ausdehnung des piezoelektrischen Vibrators wird an das zweite Schaltelement gesteuert. Somit können die Kontraktionsgeschwindigkeit des Druckerzeugungselements zum Zeitpunkt der Ausdehnung der Druckkammer und die Kontraktionsgeschwindigkeit des Druckerzeugungselements zum Zeitpunkt des Fluges des Tintentropfens einzeln auf einen Wert eingestellt werden, bei dem der Meniskus nicht bewegt wird bzw. auf einen Wert eingestellt werden, bei dem keine Restvibration auftritt. Ferner können durch Veränderung der Impulsbreite des ersten Impulses die Bedingungen zur Bildung der Tintentropfen gegenüber Veränderungen in den Außenbedingungen und in der Versorgungsspannung konstant gehalten werden.

Claims

1. Schaltung zum Antrieb eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einem Schaltkreis (28), welcher wahlweise ein- und ausgeschaltet ist, um Aufzeichnungskopfdruckerzeugungselementen (8) einen Antriebsstrom zuzuführen, wobei die Antriebsschaltung folgendes aufweist:

eine erste Konstantstromschaltung zur Regulierung einer Ladezeitkonstante, umfassend ein erstes Schaltelement (Q2), welches durch einen ersten, an einem ersten Eingangsanschluß (IN1) zur Verfügung gestellten Impuls zur Kontraktion eines piezoelektrischen Vibrators gesteuert ist, einen Ladezeitkonstantenregulierungswiderstand (R1), welcher mit einem ersten Konstantstromtransistor (Q3) nebengeschlossen ist;

eine zweite Konstantstromschaltung zur Regulierung einer Entladezeitkonstante, umfassend ein zweites Schaltelement (Q4), welches durch einen zweiten, an einem zweiten Eingangsanschluß (IN2) zur Verfügung gestellten Impuls zur Ausdehnung des piezoelektrischen Vibrators gesteuert ist, einen Entladezeitkonstantenregulierungswiderstand (R2), welcher mit einem zweiten Konstantstromtransistor (Q5) nebengeschlossen ist;

einen Kondensator (C1), welcher durch das erste Schaltelement (Q2) und den

Ladezeitkonstantenregulierungswiderstand (R1) mit einer elektrischen Energiequelle (VH) verbunden ist und durch das zweite Schaltelement (Q4) und den Entladezeitkonstantenregulierungswiderstand (R2) geerdet ist; und

einen Strompuffer (Q6, Q7, Q8, Q9) mit einem Eingang, welcher mit dem Kondensator (C1) verbunden ist, um Strom beim Laden und Entladen des Kondensators (C1) zu verstärken, und mit einem Ausgang, welcher mit dem Schaltkreis verbunden ist, um einen Antriebsstrom zum Zuführen zu den Aufzeichnungskopfdruckerzeugungselementen durch den Schaltkreis zur Verfügung zu stellen.

2. Antriebsschaltung gemäß Anspruch 1, bei der das erste Impulssignal mit der Zeit eingestellt ist, um einen Spannungswert zu bestimmen, welcher an den piezoelektrischen Vibrator angelegt werden soll.

3. Antriebsschaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche des weiteren Temperaturkompensierungsmittel (40, 41) zur Anderung einer Impulsbreite gemäß externer Temperatur aufweist, wodurch das erste Impulssignal an das erste Schaltelement (Q2) angelegt wird.

4. Antriebsschaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Ladezeitkonstantenregulierungswiderstand (R1) einen Widerstand aufweist, bei welchem eine Druckkammer so ausgedehnt ist, daß ein Meniskus an einer Düsenöffnung nicht zurückgezogen wird.

5. Antriebsschaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Entladezeitkonstantenregulierungswiderstand (R2) einen Widerstand aufweist, bei welchem eine Entladezeitkonstante im wesentlichen der Dauer der freien Vibration des piezoelektrischen Vibrators entspricht.

6. Antriebsschaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Widerstandswert des Ladezeitkonstantenregulierungswiderstands veränderbar ist, um einen Spannungswert zu bestimmen, welcher an den piezoelektrischen Vibrator angelegt werden soll.