DE69233215T2

DE69233215T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsgerät und Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungsverfahren

Info

Publication number: DE69233215T2
Application number: DE69233215T
Authority: DE
Inventors: Naoji Ohta-ku Ohtsuka; Kentaro Ohta-ku Yano; Kiichiro Ohta-ku Takahashi; Atsushi Ohta-ku Arai; Hitoshi Ohta-ku Nishikori; Osamu Ohta-ku Iwasaki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: DE69227142T2; EP0805027A2; DE69233215D1; EP0805027B1; US5280310A; EP0510934B1; EP0510934A3; JP3262363B2; EP0510934A2; EP0805027A3; US5481281A; DE69227142D1; JPH0584911A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zum Ausführen der Aufzeichnung durch Ausstoßen einer Tinte aus einem Aufzeichnungskopf auf ein Aufzeichnungsmedium.
Bemerkungen zum Stand der Technik
Aufzeichnungsgeräte, wie z. B. ein Drucker, ein Kopiergerät, ein Faksimilegerät und dergleichen, zeichnen ein Bild, welches eine Punktstruktur aufweist, auf einem Aufzeichnungsmedium, wie z. B. ein Papierblatt, eine dünne Kunststoffolie oder dergleichen, auf der Grundlage der Bildinformation auf. Die Aufzeichnungsgeräte können gemäß deren Aufzeichnungsverfahren in eine Tintenstrahldrucktype, eine Nadeldrucktype, eine Thermodrucktype, eine Laserstrahldrucktype und dergleichen eingeteilt werden. Von diesen Aufzeichnungsgeräten stößt eine Tintenstrahldrucktype (Tintenstrahlaufzeichnungsgerät) ein Tintenstrahltröpfchen (Aufzeichnungsflüssigkeitströpfchen) aus einer Ausstoßdüse eines Aufzeichnungskopfs aus und trägt das Tintentröpfchen auf ein Aufzeichnungsmedium auf, um Daten aufzuzeichnen.
In den letzten Jahren ist eine große Anzahl von Aufzeichnungsgeräten in Einsatz gelangt, und die Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung, die hohe Auflösung, die hohe Bildqualität und die geringe Geräuschentwicklung werden von diesen Aufzeichnungsgeräten verlangt. Ein Aufzeichnungsgerät, welches derartige Anforderungen erfüllen kann, stellt das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät dar. Da in dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät die Aufzeichnung durch Ausstoßen einer Tinte aus einem Aufzeichnungskopf ausgeführt wird, kann eine Druckoperation berührungslos erfolgen und ein sehr gleichmäßig aufgezeichnetes Bild kann erzielt werden.
Unter den Tintenstrahlaufzeichnungsgeräten ist in einem Gerät zum Ausstoßen einer Tinte unter Verwendung einer durch Wärmeenergie erzeugten Blase die Größe eines Wärmeerzeugungswiderstands (Heizelement), der in jeder Ausstoßdüse angeordnet ist, bemerkenswert kleiner als die Größe eines piezoelektrischen Elements, das in einem herkömmlichen Gerät verwendet wird, und eine hochdichte Mehrfachstruktur der Ausstoßdüsen ist realisierbar. Ein Mehrfachkopf mit einer Matrix aus einer großen Anzahl von Ausstoßdüsen wird unter Berücksichtigung des oberen Grenzwerts eines maximalen Energieverbrauchs normalerweise innerhalb eines Ansteuerzeitabschnitts zeitsequentiell angesteuert und gestattet das gleichzeitige Ansteuern von Heizelementen.
Da in einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren eine Tinte als eine Flüssigkeit eingesetzt wird, treten verschiedene unerwünschte hydrodynamische Erscheinungen auf, wenn ein Aufzeichnungskopf bei einer Geschwindigkeit verwendet wird, die gleich oder größer als oder nahe einer kritischen Druckgeschwindigkeit ist. Da eine Tinte eine Flüssigkeit ist, sind die physikalischen Zustände, wie z. B. die Viskosität, die Oberflächenspannung und dergleichen, bezüglich der Tinte immer weitgehend von der Umgebungstemperatur und der Nichtgebrauchszeitdauer der Tinte abhängig. Selbst wenn eine Druckoperation in einem gegebenen Zustand ausführbar ist, kann sie infolge der Umgebungstemperatur oder einer Erhöhung des Unterdrucks infolge einer Verminderung der Tintenrestmenge behindert werden.
Wenn ein herkömmliches Gerät nahe einem kritischen Ausstoßzeitabschnitt verwendet wird, kann ein Ausstoßfehler eintreten oder die Ausstoßmenge kann sich extrem vermindern. Eine solche Situation tritt ein, da das Wiederauffüllen einer Tinte in einer Düse (Flüssigkeitskanal) nicht dem Ausstoß folgen kann und der nächste Ausstoß eingeleitet wird, bevor die Tinte wiederaufgefüllt ist.
Um mit dieser Situation zurechtzukommen, kann der Ansteuerzeitabschnitt verlängert werden, d. h., eine Ansteueroperation kann eine Zeitdauer länger als die kritische Ausstoßzeitdauer ausgeführt werden. Die Verlängerung der Ansteuerzeitdauer steht jedoch im Widerspruch zur Forderung der vorstehend erwähnten Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung.
Die JP-A-60-201772 beschreibt ein Aufzeichnungssteuersystem, in welchem die Aufzeichnungselemente eines Aufzeichnungskopfs in Blöcke unterteilt sind, welche zeitmultiplex angesteuert werden. In einer beschriebenen Ausführungsform sind 2048 Aufzeichnungselemente in 40 Blöcke unterteilt.
Die US-A-4463539 beschreibt ein Tröpfchenerzeugungsverfahren und ein Gerät, in welchem Tintenstrahldüsen eines Tintenstrahlkopfs zeitmultiplex angesteuert werden, in einer Ausführungsform, in welcher der Tintenstrahlkopf 32 Tintenstrahldüsen aufweist, wobei jeder Block aus vier Tintenstrahldüsen besteht.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, und es ist deren Aufgabe, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät zu schaffen, welches den Tintenausstoß stabil ausführen kann und auch die Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung ausführen kann.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät zu schaffen, welches eine Tinte aus einer gemeinsamen Tintenkammer in Düsen mit hoher Geschwindigkeit wiederauffüllen kann.
In einem Gesichtspunkt zeigt die vorliegende Erfindung ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät auf, das aufweist:

– einen Aufzeichnungskopf mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, wobei die Ausstoßöffnungen eingerichtet sind, in einer Vielzahl von Blöcken ansteuerbar zu sein, und mit einer gemeinsamen Tintenkammer zum Zuführen von Tinte zu der Vielzahl von Ausstoßöffnungen, und
– Ansteuervorrichtungen zum Ansteuern der Ausstoßöffnungen jedes Blocks zum Ausstoßen von Tinte, daß die Summe von Blockansteuerzeitabschnitten kleiner als ein Ausstoßzeitabschnitt (T) ist und die Blockansteuerzeitabschnitte zu einem Beginn des Ausstoßzeitabschnitts (T) voreingestellt sind,

Dadurch wird die Tintenausstoßmenge je Zeiteinheit so minimiert, daß sich die Höhe eines Unterdrucks, der in der gemeinsamen Tintenkammer erzeugt ist, maximal an den normalen Druck annähert. Somit wird die Schwingungsamplitude beim Wiederauffüllen minimiert, um den Ausstoß zu stabilisieren, wodurch die Ansteuerfrequenz weiter erhöht wird.
Ferner ist es im Hinblick auf die Erhöhung der Wiederauffüllgeschwindigkeit auch vorteilhaft, zu verhindern, daß die Tinte aus benachbarten Ausstoßöffnungen fortgesetzt ausgestoßen wird.
In einem anderen Gesichtspunkt zeigt die vorliegende Erfindung ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät auf, das aufweist:

– einen Aufzeichnungskopf mit mindestens 32 Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, wobei die Ausstoßöffnungen eingerichtet sind, in einer Vielzahl von Blöcken ansteuerbar zu sein, und mit einer gemeinsamen Kammer zum Zuführen von Tinte zu den Ausstoßöffnungen, und
– Ansteuervorrichtungen zum Ansteuern der Ausstoßöffnungen für jeden Block, um Tinte so auszustoßen, daß die Summe der Blockansteuerzeitabschnitte kleiner als ein Ausstoßzeitabschnitt (T) ist und die Blockansteuerzeitabschnit te zu einem Beginn des Ausstoßzeitabschnitts (T) voreingestellt werden können,

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Hauptkörpers eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet ist,
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Tintenstrahlkassette,
3 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung einer Heizungsschaltplatte,
4 zeigt ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
5 zeigt ein Blockdiagramm der Einzelheiten des in 4 gezeigten Steueraufbaus,
6A und 6B zeigen jeweils ein Zeitsteuerdiagramm und ein Kurvenbild zur Erläuterung eines herkömmlichen Ansteuerverfahrens eines Aufzeichnungskopfs (das nicht in den Rahmen der beanspruchten Erfindung fällt),
7 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm mit Einzelheiten der Segmentsignale SEG1 bis SEG8 in einem n-ten gemeinsamen Signal COMn in 6A,
8A bis 8C zeigen Ansichten eines Düsenabschnitts eines Aufzeichnungskopfs und einen Zustand des Meniskus einer Tin te, welcher in dem distalen Düsenendabschnitt ausgebildet ist,
9 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Tintenstroms in einer gemeinsamen Tintenkammer,
10 zeigt ein Kurvenbild zur Darstellung einer Druckänderung in der gemeinsamen Tintenkammer, wenn Dauerausstoß bei einer Frequenz nahe einer herkömmlichen maximalen Ansteuerfrequenz ausgeführt wird,
11A und 11B zeigen jeweils ein Zeitsteuerdiagramm und ein Kurvenbild zur Erläuterung eines Ansteuerverfahrens eines Aufzeichnungskopfs gemäß dieser Ausführungsform,
12 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm zur Darstellung von Einzelheiten der Segmentsignale SEG1 bis SEG8 in einem n-ten gemeinsamen Signal COMn in 11A,
13 zeigt ein Kurvenbild zur Darstellung einer Druckänderung in der gemeinsamen Tintenkammer, wenn Dauerausstoß bei einer Frequenz nahe einer maximalen Ansteuerfrequenz in dieser Ausführungsform ausgeführt wird,
14A und 14B zeigen jeweils ein Zeitsteuerdiagramm und ein Kurvenbild zur Darstellung einer Druckänderung in der gemeinsamen Tintenkammer, wenn ein Zeitpunkt am Ende des Ausstoßes von der ersten Düse zu der letzten Düse verändert wird,
15A und 15B zeigen jeweils ein Zeitsteuerdiagramm und ein Kurvenbild zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
16 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
17A und 17B zeigen jeweils ein Zeitsteuerdiagramm und ein Kurvenbild zur Erläuterung eines herkömmlichen An steuerverfahrens eines Aufzeichnungskopfs (das nicht in den Rahmen der beanspruchten Erfindung fällt),
18A bis 18C zeigen Kurvenbilder zur Darstellung eines Unterschieds in dem Wiederauffüllzeitabschnitt infolge einer Differenz zwischen einer maximalen Meniskusrückzugsmenge und einer Wiederauffüllgeschwindigkeit, wenn eine Ausstoßgegendruckwelle aufgenommen wird und nicht aufgenommen wird, nachdem eine Tinte aus der ersten Düse ausgestoßen ist,
19A und 19B zeigen jeweils ein Zeitsteuerdiagramm und ein Kurvenbild zur Erläuterung eines Ansteuerverfahrens eines Aufzeichnungskopfs dieser Ausführungsform,
20 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm zur Darstellung von Einzelheiten der Segmentsignale SEG1 bis SEG8 in einem n-ten gemeinsamen Signal COMn in 19A,
21 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
22 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
23 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
24 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
25 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
26 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 bis 6B zeigen Ansichten zur Erläuterung einer Tintenstrahleinheit IJU, eines Tintenstrahlkopfs IJH, eines Tintenbehälters IT, einer Tintenstrahlkassette IJC, eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerät-Hauptkörpers IJRA und eines Schlittens HC, in welchen die vorliegende Erfindung verkörpert ist oder auf welche die vorliegende Erfindung angewendet ist und deren Beziehung. Eine Erläuterung des Aufbaus der jeweiligen Abschnitte erfolgt nachstehend unter Bezugnahme auf diese Zeichnungen.
(i) Kurzbeschreibung des Gerätehauptkörpers
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts IJRA, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet ist. In 1 ist ein Schlitten HC mit einer Spiralnut 5004 einer Führungsspindel 5005 in Wirkbeziehung, welche im Zusammenwirken mit der Normal-/Rückwärtsdrehung eines Antriebsmotors 5013 durch die Antriebskraftübertragungsräder 5011 und 5009 gedreht wird. Der Schlitten HC weist einen Stift (nicht gezeigt) auf und wird in die Pfeilrichtungen a und b in 1 wechselseitig bewegt. Der Schlitten HC trägt eine Tintenstrahlkassette IJC. Eine Blattandrückplatte 5002 drückt ein Blatt gegen eine Druckwalze 5000 entlang einer Schlittenbewegungsrichtung. Photokoppeleinrichtungen 5007 und 5008 dienen als Ausgangspositionserfassungseinrichtungen zum Bestätigen des Vorliegens eines Hebels 5006 des Schlittens in einem entsprechenden Bereich und zum Schalten der Drehrichtung des Antriebsmotors 5013. Ein Element 5016 trägt ein Kappenelement 5022 zum Verkappen der vorderen Oberfläche eines Aufzeichnungskopfs. Eine Saugeinrichtung 5015 entleert das Innere dieses Kappenelements durch Vakuumsaugen und führt die Saugregenerierung des Aufzeichnungskopfs durch eine Öffnung 5023 in der Kappe aus. Eine Reinigungsklinge 5017 ist durch ein Element 5019 wechselseitig bewegbar. Die Klinge 5017 und das Element 5019 werden auf einer Hauptkörpertragplatte 5018 getragen. Die Klinge 5017 ist nicht auf die dargestellte Form begrenzt, und selbstverständlich ist eine bekannte Reinigungsklinge in dieser Ausführungsform anwendbar. Ein Hebel 5012 wird zum Einleiten des Saugens der Saugregenerierung verwendet und wird bei der Bewegung eines Kurvenkörpers 5020 in Wirkbeziehung mit dem Schlitten bewegt. Eine Antriebskraft vom Antriebsmotor wird durch eine bekannte Übertragungseinrichtung, wie z. B. eine Schaltkupplung, auf den Hebel 5012 übertragen.
Diese Verkappungs-, Reinigungs- und Saugregeneriereinrichtungen sind angeordnet, um bei der Operation der Führungsspindel 5005, wenn der Schlitten einen Bereich auf der Seite der Ausgangsposition erreicht, die gewünschte Verarbeitung in den entsprechenden Positionen auszuführen. Es ist jedoch jede andere Einrichtung anwendbar, solange die gewünschten Operationen bei bekannten Zeitsteuerungen ausgeführt werden.
Wie aus der perspektivischen Ansicht in 2 deutlich wird, weist die Tintenstrahlkassette IJC dieser Ausführungsform ein vergrößertes Speichervermögen einer Tinte auf und weist eine Form auf, wobei der distale Endabschnitt einer Tintenstrahleinheit IJU geringfügig von der vorderen Oberfläche eines Tintenbehälters IT vorsteht. Diese Tintenstrahlkassette IJC ist fest angeordnet und wird durch eine Ausrichteinrichtung und einen elektrischen Kontakt des Schlittens HC (1), der in dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät-Hauptkörper IJRA angeordnet ist, wie weiter nachstehend beschrieben, getragen und ist von dem Schlitten HC abnehmbar.
(ii) Beschreibung des Aufbaus der Tintenstrahleinheit IJU
Die Tintenstrahleinheit IJU ist eine Einheit einer Type zum Ausführen der Aufzeichnung unter Verwendung von Elektrizität-Wärme-Umwandlungselementen zum Erzeugen von Wärmeenergie zum Verursachen des Filmsiedens in einer Tinte gemäß einem elektrischen Signal.
In 2 ist eine Heizungsschaltplatte 100 durch Erzeugen einer Vielzahl von Matrizen von Elektrizität-Wärme-Umwandlungselementen (Ausstoßheizeinrichtungen) ausgebildet und eine elektrische Verdrahtungsschicht (z. B. eine Al-Schicht) zum Zuführen von Elektroenergie zu diesen Elementen auf einem Si-Substrat durch ein Schichterzeugungsverfahren.
Eine Verdrahtungsplatte 200 für die Heizungsschaltplatte 100 weist eine Verdrahtungsschicht (verbunden durch z. B. Drahtbonden) entsprechend der Verdrahtungsschicht der Heizungsschaltplatte 100 auf, und Anschlußflächen 201, welche an Endabschnitten der Verdrahtungsschicht angeordnet sind, um elektrische Signale von dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät-Hauptkörper aufzunehmen.
Eine genutete Oberplatte 1300 ist mit Teilungswänden zum Unterteilen einer Vielzahl von Tintenfließpfaden ausgestattet, einer gemeinsamen Tintenkammer und dergleichen, und wird durch einstückige Formgebung einer Tintenaufnahme-(einlaß)-öffnung 1500 zum Aufnehmen einer Tinte ausgebildet, welche von dem Tintenbehälter zugeführt wird, und zum Leiten der Tinte zu der gemeinsamen Tintenkammer, und einer Düsenplatte 400 mit einer Vielzahl von Ausstoßdüsen. Als ein einstückig ausbildbares Formmaterial ist Polysulfon zu bevorzugen. Es können jedoch andere Kunststofformmaterialien verwendet werden.
Ein Tragelement 300, erzeugt z. B. aus einem Metall, trägt die rückseitige Oberfläche der Verdrahtungsplatte 200 und dient als eine Bodenplatte der Tintenstrahleinheit. Eine Druckfeder 500 weist eine M-Form auf, um die gemeinsame Tintenkammer in der Mitte der M-Form zu drücken und einige Düsen in einem Segmentabschnitt 501 durch einen Liniendruck zu drücken. Der Fußabschnitt der Druckfeder ist in Wirkbeziehung mit der rückseitigen Oberfläche des Tragelements 300 durch ein Loch 3121 des Tragelements 300, um die Heizungsschaltplatte 100 und die Oberplatte 1300 miteinander in Wirkbeziehung zu bringen und das Tragelement 300 und die Druckfeder 500 zusammen dazwischen anzuordnen. Somit werden die Heizungsschaltplatte 100 und die Oberplatte 1300 durch die Vorspannkraft der Druckfeder 500 und deren Segmentabschnitt 501 in der Position fest angeordnet. Das Tragelement 300 weist Ausrichtlöcher 312, 1900 und 2000 auf, welche mit zwei Ausrichtvorsprüngen 1012 des Tintenbehälters IT in Wirkbeziehung sind, und Vorsprünge 1800 und 1801 für Ausricht- und Wärmeschweißhaltezwecke und weist auch Ausrichtvorsprünge 2500 und 2600 für den Schlitten HC des Tintenstrahlaufzeichnungsgerät-Hauptkörpers IJRA auf dessen rückseitiger Oberfläche auf. Außerdem weist das Tragelement 300 ein Loch 320 auf, um zu gestatten, daß sich ein Tintenzuführschlauch 2200 (wird weiter nachstehend beschrieben), welcher für die Tintenzuführung von dem Tintenbehälter verwendet wird, durch dieses erstreckt. Die Verdrahtungsplatte 200 wird an das Tragelement 300 geklebt, z. B. mit einem Klebstoff. Es ist darauf hinzuweisen, daß Ausnehmungen 2400 des Tragelements 300 nahe den Ausrichtvorsprüngen 2500 und 2600 erzeugt sind.
Ein Deckelelement 800 erzeugt die Außenwand der Tintenstrahlkassette IJC und bildet auch einen Raum zur Aufnahme der Tintenstrahleinheit IJU aus. Ein Tintenzuführelement (oder ein Tintenbehälter) 600 bildet ein Tintenzuführrohr 1600 aus, das mit dem vorstehend erwähnten Tintenzuführschlauch 2200 als eine Halteeinrichtung verläuft, deren Abschnitt auf der Seite des Tintenzuführschlauchs 2200 fest angeordnet ist, und ein Dichtstift 602 ist eingeführt, um eine Kapillarwirkung zwischen der fest angeordneten Seite des Tintenzuführrohrs und dem Tintenzuführschlauch 2200 zu gewährleisten. Es ist darauf hinzuweisen, daß eine Packung 601 eine Verbindungsdichtung zwischen dem Tintenbehälter IT und dem Tintenzuführschlauch 2200 gewährleistet, und ein Filter 700 ist an dem Behälterseitenendabschnitt des Tintenzuführschlauchs angeordnet.
(iii) Beschreibung des Aufbaus des Tintenbehälters IT
Der Tintenbehälter wird durch einen Kassettenhauptkörper 1000, ein Tintenabsorptionselement 900 und ein Deckelelement 1100 zum Abdichten des Tintenabsorptionselements 900 ausge bildet, nachdem das Tintenabsorptionselement 900 von einer Seitenoberfläche in Gegenüberlage der Tintenstrahleinheit IJU-Anordnungsoberfläche des Kassettenhauptkörpers 1000 eingefügt ist.
Das Tintenabsorptionselement 900 ist in dem Kassettenhauptkörper 1000 angeordnet. Eine Zuführöffnung 1200 wird zum Zuführen einer Tinte zu der Tintenstrahleinheit IJU verwendet, welche durch die vorstehend erwähnten Abschnitte 100 bis 600 ausgebildet wird und auch als eine Einspritzöffnung dient. D, h., in einem Schritt, bevor die Einheit auf einem Abschnitt 1010 des Kassettenhauptkörpers 1000 angeordnet wird, erfolgt das Einspritzen einer Tinte von der Zuführöffnung 1200, um das Absorptionselement 900 mit der Tinte zu tränken.
In dieser Ausführungsform sind die Abschnitte, welche die Tintenzufuhr zulassen, eine Luftverbindungsöffnung und diese Zuführöffnung. Um eine ausreichende Tintenzufuhr vom Tintenabsorptionselement zu gewährleisten, ist ein Innenbehälterluftbereich, definiert durch Rippen 2300 in dem Hauptkörper 1000 und Teilrippen 2302 und 2301 des Deckelelements 1100, ausgebildet, um sich durchgehend von der Seite der Luftverbindungsöffnung 1401 zu einem Eckenabschnitt zu erstrecken, welcher am weitesten von der Tintenzuführöffnung 1200 beabstandet ist. Aus diesem Grund ist es wichtig, eine Tinte von der Seite der Zuführöffnung 1200 dem Absorptionselement im wesentlichen ausreichend und gleichmäßig zuzuführen. Dieses Verfahren ist in, einer praktischen Anwendung sehr wirkungsvoll. Die Rippen 2300 schließen vier Rippen parallel zueinander in der Schlittenbewegungsrichtung auf der rückseitigen Oberfläche des Tintenbehälterhauptkörpers 1000 ein, um zu verhindern, daß das Absorptionselement in engen Kontakt mit der rückseitigen Oberfläche ist. Die Teilrippen 2302 und 2301 sind auf der inneren Oberfläche des Deckelelements 1100 angeordnet, daß sie auf den entsprechenden Erstreckungslinien der Rippen 2300 angeordnet sind, aber aufgeteilt sind, anders als die Rippen 2300, um einen Luftraum im Vergleich zu den Rippen 2300 zu vergrößern. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Teilrippen 2302 und 2301 auf einer Oberfläche der halben oder weniger als der Gesamtfläche des Deckelelements 1100 verteilt sind. Da diese Rippen angeordnet sind, kann eine Tinte in einem Eckenabschnittsbereich, der am weitesten von der Tintenzuführöffnung 1200 des Tintenabsorptionselements beabstandet ist, durch eine Kapillarkraft gleichmäßig und zuverlässig der Seite der Zuführöffnung 1200 zugeleitet werden. Ein Flüssigkeitsabstoßungselement 1400 ist innerhalb der Luftverbindungsöffnung 1401 angeordnet, um zu verhindern, daß eine Tinte aus der Luftverbindungsöffnung 1401 austritt.
Der Tintenspeicherraum des vorstehend erwähnten Tintenbehälters IT weist die Form eines rechteckigen Parallelpipedons auf und weist die langen Seiten auf der Seitenoberfläche auf. Aus diesem Grund ist der vorstehend erwähnte Rippenaufbau besonders wirkungsvoll. Wenn der Tintenspeicherraum lange Seiten in der Schlittenbewegungsrichtung oder eine Würfelform aufweist, sind die Rippen auf der gesamten Oberfläche des Deckelelements 1100 angeordnet, um die Tintenzuführung vom Tintenabsorptionselement 900 zu stabilisieren.
Der Tintenbehälter IT schließt die Tintenstrahleinheit IJU ein, ausschließlich einer unteren Öffnung, da die Tintenstrahleinheit IJU mit einem Deckel 800 bedeckt ist, nachdem sie angeordnet ist. Da die untere Öffnung zur Anordnung der Kassette auf dem Schlitten HC nahe dem Schlitten HC ist, wird ein im wesentlicher. vierseitig geschlossener Raum als die Tintenstrahlkassette IJC ausgebildet. Daher ist die durch den Tintenstrahlkopf IJH erzeugte Wärme in dem geschlossenen Raum als eine Temperaturerhaltungsquelle in diesem Raum wirkungsvoll, verursacht aber einen geringfügigen Temperaturanstieg bei einem fortgesetzten Gebrauch für eine lange Zeitdauer. Aus diesem Grund ist in dieser Ausführungsform ein Schlitz 1700 in. der oberen Oberfläche der Tintenstrahlkassette IJC mit einer Breite erzeugt, welche kleiner als dieser Raum ist, um die natürliche Wärmestrahlung des Tragelements zu unterstützen, so daß die Temperaturverteilung der gesamten Tintenstrahleinheit IJU ausgeglichen wer den kann, unabhängig von einem Umgebungszustand, während ein Temperaturanstieg verhindert wird.
Nachdem die Tintenstrahlkassette IJC montiert ist, wird die Tinte vom Inneren der Kassette durch die Zuführöffnung 1200, das in dem Tragelement 300 erzeugte Loch 320 und eine in der mittleren rückseitigen Oberfläche des Zuführbehälters 600 erzeugte Einlaßöffnung in den Zuführbehälter 600 zugeleitet und strömt durch den Innenraum des Zuführbehälters 600. Danach strömt die Tinte von einer Auslaßöffnung durch ein zweckentsprechendes Zuführrohr und die Tinteneinlaßöffnung 1500 der Oberplatte 1300 in die gemeinsame Tintenkammer. In dem vorstehend beschriebenen Aufbau sind aus z. B. Silikongummi oder Butylgummi erzeugte Packungen an Verbindungsabschnitten zur Herstellung der Tintenverbindungen angeordnet, um so eine Dichtung auszubilden, wodurch ein Tintenzuführpfad gewährleistet wird.
(iv) Beschreibung der Heizungsschaltplatte
3 zeigt die Heizungsschaltplatte 100 des in dieser Ausführungsform verwendeten Kopfs. Temperaturregel-(Neben)-Heizeinrichtungen 8d zur Regelung der Temperatur des Kopfs, eine Ausstoßabschnittsmatrix 8g, in welcher Ausstoß-(Haupt)-Heizeinrichtungen 8c zum Ausstoßen einer Tinte angeordnet sind, und Ansteuerelemente 8h sind auf einem einzigen Substrat mit der in 3 gezeigten Lagebeziehung erzeugt. Wenn die Elemente auf dem einzigen Substrat auf diese Weise angeordnet sind, ist die Kopftemperatur wirkungsvoll erfaßbar und regelbar, und ferner sind ein kompakter Aufbau und ein einfacher Herstellungsprozeß des Kopfs erreichbar. 3 zeigt auch die Lagebeziehung eines Außenumfangswandabschnitts 8f der Oberplatte zum Abtrennen eines Bereichs, in welchem die Heizungsschaltplatte mit einer Tinte gefüllt ist, von dem restlichen Bereich. Ein Abschnitt auf der Seite der Ausstoßheizeinrichtungen 8c des Außenumfangswandabschnitts 8f der Oberplatte dient als die gemeinsame Tintenkammer. Es ist darauf hinzuweisen, daß Nuten, welche in dem Außenumfangswandabschnitt 8f der Oberplatte über der Ausstoßabschnittsmatrix 8g ausgebildet sind, Düsen definieren.
(v) Beschreibung des Steueraufbaus
Der Steueraufbau zum Ausführen der Aufzeichnungssteuerung der jeweiligen Abschnitte des vorstehend erwähnten Geräteaufbaus wird nachstehend unter Bezugnahme auf das in 4 gezeigte Blockdiagramm beschrieben. Eine in 4 gezeigte Steuerschaltung weist auf: ein Interface 10 zum Eingeben eines Aufzeichnungssignals, eine MPU 11, einen programmierbaren ROM (PROM) 12 zum Speichern eines durch die MPU 11 ausgeführten Steuerprogramms und einen dynamischen RAM (DRAM) 13 zum Speichern verschiedener Daten (das Aufzeichnungssignal, dem Kopf zuzuführende Aufzeichnungsdaten und dergleichen). Die Steuerschaltung weist auch ein Gate-Array 14 zum Ausführen der Zuführsteuerung der Aufzeichnungsdaten zu einem Aufzeichnungskopf 18 auf und führt auch die Datenübertragungssteuerung zwischen dem Interface 10, der MPU 11 und dem DRAM 13 aus, einen Kopfbewegungsmotor 20 zum Transportieren des Aufzeichnungskopfs 18, einen Transportmotor 19 zum Transportieren einer Aufzeichnungsunterlage, eine Kopfansteuereinrichtung 15 zum Ansteuern des Kopfs und Motoransteuereinrichtungen 16 und 17, um jeweils den Transportmotor 19 oder den Kopfbewegungsmotor 20 anzusteuern.
5 zeigt ein Schaltungsdiagramm mit Einzelheiten der in 4 gezeigten jeweiligen Abschnitte. Das Gate-Array 14 weist einen Datenzwischenspeicher 141, ein Segment-(SEG)-Schieberegister 142, eine Multiplexeinrichtung (MPX) 143, einen gemeinsamen (COM) Zeitsteuergenerator 144 und eine Dekodiereinrichtung 145 auf. Der Aufzeichnungskopf 18 weist einen Diodenmatrixaufbau auf. D. h., ein Ansteuerstrom fließt in einer Ausstoßheizeinrichtung (H1 bis H64) in einer Position, in welcher ein gemeinsames Signal COM und ein Segmentsignal SEG einander übereinstimmen, wobei eine Tinte erhitzt und ausgestoßen wird.
Die Dekodiereinrichtung 145 dekodiert ein Zeitsteuersignal, das durch den gemeinsamen Zeitsteuergenerator 144 erzeugt ist, um eines der gemeinsamen Signale COM1 bis COM8 auszuwählen. Der Datenzwischenspeicher 141 speichert Aufzeichnungsdaten, welche vom DRAM 13 in Einheiten von 8 Bit gele sen sind. Die Multiplexeinrichtung 143 gibt die Aufzeichnungsdaten, welche durch den Datenzwischenspeicher 141 als Segmentsignale SEG1 bis SEG8 zwischengespeichert sind, gemäß dem Segmentschieberegister 142 aus. Die Ausgabe von der Multiplexeinrichtung 143 ist verschieden veränderbar, als eine 1-Bit-Ausgabe, eine 2-Bit-Ausgabe, eine 8-Bit-Ausgabe und dergleichen, gemäß dem Inhalt des Schieberegisters 142, wie weiter nachstehend beschrieben ist.
Die Operation des Steueraufbaus wird nachstehend beschrieben. Wird ein Aufzeichnungssignal dem Interface 10 eingegeben, erfolgt zwischen dem Gate-Array 14 und der MPU 11 das Umwandeln des Aufzeichnungssignals in Druckaufzeichnungsdaten. Die Motoransteuereinrichtungen 16 und 17 werden angesteuert, und der Kopf wird gemäß den Aufzeichnungsdaten angesteuert, welche der Kopfansteuereinrichtung 15 zugeführt werden, wodurch eine Druckoperation ausgeführt wird.
Vor der Beschreibung dieser Ausführungsform werden Probleme in einem herkömmlichen Ansteuerverfahren nachstehend ausführlich erläutert.
6A und 6B zeigen jeweils ein Zeitsteuerdiagramm der Ansteuerimpulse gemäß dem herkömmlichen Aufzeichnungskopf-Ansteuerverfahren und ein Kurvenbild eines Druckzustands in der gemeinsamen Tintenkammer zu diesem Zeitpunkt. 7 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm mit Einzelheiten der Segmentsignale SEG1 bis SEG8 in einem n-ten gemeinsamen Signal COMn, wie in 6A gezeigt ist.
Die gemeinsamen Signal- und Segmentanschlüsse der Heizeinrichtungen sind in Einheiten von 8 Bit verbunden, wie die Heizeinrichtungen H1 bis H64, wie in 5 gezeigt. Die Heizeinrichtungen, für welche Segmentsignale SEG gleichzeitig auf HIGH-Pegel gehen, wie in 6A gezeigt, leiten Düsen, entsprechend den Heizeinrichtungen, für welche ein Signal COM1 auf HIGH-Pegel geht und die Signale SEG auf HIGH-Pegel gehen, den Ausstoß ein. Diese Ausstoßoperation wird für einen kurzen Zeitabschnitt von den Signalen COM2 und COM3 bis zu einem Signal COM8 wiederholt, wobei die Ausstoßoperationen von 64 Düsen abgeschlossen werden. In diesem Fall beträgt eine Zeitdauer bis zu dem Ausstoßende von der ersten Düse bis zu der letzten Düse (alle Düsen sind in der Lage, den Ausstoß auszuführen) etwa 40% eines Ausstoßzeitabschnitts T. Diese Zeitdauer dient dazu, alle Düsen einer Vielzahl von Düsen zu veranlassen, den Ausstoß in einem Zeitabschnitt auszuführen, der so kurz als möglich ist, so daß eine senkrechte Netzlinie so gerade als möglich aufgezeichnet werden kann. Der Ausstoß-(Ansteuer)-zeitabschnitt T ist der kürzeste Zeitabschnitt, in welchem eine bestimmte Düse der Ausstoßansteuerung unterzogen wird.
Unter solchen Umständen tritt jedoch häufig ein durch ein Druckmuster und die Wiederauffülleigenschaften einer Tinte verursachter Ausstoßfehler ein.
Z. B. wird nachstehend ein Fall untersucht, wobei eine senkrechte Netzlinie mit einer durchgehenden 2-Punkt-Matrix zu drucken ist. Da in einem Zustand, in welchem der erste Punkt einer senkrechten Netzlinie gedruckt wird, eine Druckoperation aus einem Zustand eingeleitet wird, in welchem die Tinte in den Düsen wiederaufgefüllt ist, können alle Düsen normalen Ausstoß ausführen. Daraufhin wird jedoch erkennbar, daß die Düsenzustände während und nach dem Ausstoß einen großen Unterschied aufweisen. Da sich in dem Fall, wenn der zweite Punkt der Netzlinie aufeinanderfolgend gedruckt wird, die Wiederauffüllzustände des ersten Punkts abhängig von den Düsen verändern, weisen die Düsen unterschiedliche Düsenzustände auf.
Da in mehr spezifischer Weise die meisten Düsen eine Wiederauffülloperation in der zweiten Hälfte des Ausstoßes des zweiten Punkts nicht abschließen, ist die Punktgröße verringert oder ein Haupttröpfchen kann schließlich infolge einer Verminderung der Ausstoßmenge nicht erzeugt werden, so daß ein unerwünschter sogenannter Spritzausstoß ausgeführt wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß auch erkannt wurde, daß in dem Fall, wenn weiterhin der dritte und der vierte Punkt ge druckt werden, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieser Erscheinung allmählich geringer wird. Wird das Ausstoßen mit einer Frequenz ausgeführt, die gleich oder höher als eine kritische Frequenz der herkömmlichen Steuerung ist, tritt in vielen Düsen bei Druckoperationen des zweiten Punkts und der nachfolgenden Punkte ein unerwünschter Ausstoßzustand ein.
Der vorstehend erwähnte Zustand wird nachstehend unter Bezugnahme auf 8A bis 8C erläutert. 8A bis 8C zeigen Schnittansichten eines Düsenabschnitts und zeigen einen Düsenabschnitt eines Aufzeichnungskopfs sowie einen Zustand des Meniskus der Tinte, welcher in dem distalen Endabschnitt der Düse ausgebildet wird. 8A bis 8C zeigen eine Ausstoßheizeinrichtung 80, eine Düse (Fließpfad oder Kanal) 81, eine gemeinsame Tintenkammer 82, eine Düsenplatte 83 und einen Meniskus 84. In dem in 6A und 6B gezeigten Zustand kann eine normale Meniskusform 84a (8A) der Tinte nicht länger in dem distalen Endabschnitt einer Ausstoßdüse erzeugt werden. Wenn der Unterdruck zu hoch ist oder wenn eine Wiederauffülloperation nicht rechtzeitig zu Beginn des nächsten Ausstoßzeitabschnitts erfolgt, wird ein in 8B gezeigter Zustand ausgebildet. Wenn im Gegensatz dazu eine Schwingung nicht in Übereinstimmung ist und ein Überdruck erzeugt wird, steht eine Meniskusform 84c der Tinte von der Endfläche des Aufzeichnungskopfs vor, wie in 8C gezeigt ist. Wird in solchen Zuständen der Ausstoß ausgeführt, erfolgt eine Verminderung der Punktgröße oder ein Haupttröpfchen kann infolge einer Verminderung der Ausstoßmenge in 8B schließlich nicht erzeugt werden und ein unerwünschter sogenannter Spritzausstoß wird ausgeführt. Wenn der Ausstoß in dem in 8C gezeigten Zustand eingeleitet wird, erfolgt das Drücken der von der Endfläche vorstehenden Tinte durch die Tinte, welche eine Vorwärtsbewegungskraft in der Düse 81 aufnimmt, und die Tinte wird in alle Richtungen kegelförmig als Nebel verteilt.
Die vorstehend erwähnten Probleme werden unmittelbar durch einen Wiederauffüllfehler verursacht, wie vorstehend be schrieben ist. Der Wiederauffüllfehler wird durch ein nachstehend beschriebenes Kausalsystem verursacht.
Eine Ursache besteht darin, daß eine zum Bewegen der in dem Tintenbehälter vorliegenden Tinte zu der Ausstoßdüse notwendige Kraft wegen einer Trägheitskraft nicht rasch wirksam wird und die Tinte veranlaßt, in Ruhe zu verbleiben, und das Innere der gemeinsamen Tintenkammer ferner in einen Unterdruckzustand gelangt. Demzufolge wird die Meniskusrückzugsmenge vergrößert oder die Wiederauffüllgeschwindigkeit wird verringert.
Ein Mechanismus zum Erzeugen eines Unterdrucks wird nachstehend unter Bezugnahme auf 9 ausführlicher beschrieben. 9 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung der Strömung einer Tinte nahe der gemeinsamen Tintenkammer. Wird der Ausstoß in einem möglichen maximalen Ansteuerzeitabschnitt ausgeführt, wird angenommen, daß das Prinzip der Erzeugung eines Unterdrucks in der gemeinsamen Tintenkammer im Frühzustand des Ausstoßes im wesentlichen auf den folgenden zwei Punkten beruht:

[1] einer durch eine Kapillarkraft ausgebildete Strömung 88, welche erzeugt wird, um eine von einer Düse 81 ausgestoßene Tinte 85 wiederaufzufüllen und die Tinte von einer gemeinsamen Tintenkammer 82 zur Seite der Düse 81 zu ziehen und
[2] einer Umkehrströmungskraft 87, die erzeugt wird, da die Tinte von der Düse 81 durch die Blasenerzeugungsenergie beim Erzeugen einer Blase in die gemeinsame Tintenkammer 82 zurückgedrückt wird.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das Bezugszeichen 90 eine Tintenzuführkraft bezeichnet.
Wenn zu diesem Zeitpunkt die Düse 81 den Ausstoß einleitet, wird durch eine Ausstoßreaktion die Umkehrströmungskraft 87 erzeugt. Der Druck in der gemeinsamen Tintenkammer wird in der Überdruckrichtung vorübergehend erhöht, um den Meniskus infolge der Umkehrströmungskraft 87 zu drücken. Somit erscheint die Tintenzufuhr von der Tintenzuführeinrichtung zeitweise unterbrochen zu sein. Wenn danach eine Wiederauffülloperation der Düse, welche bereits die Tinte ausgestoßen hat, in der zweiten Hälfte des Ausstoßes in demselben Ausstoßzeitabschnitt eingeleitet wird, beginnt die Tinte nahe der Düse sich in die Düse zurückzuziehen. Die Bewegung einer großen Masse der gesamten Tinte, einschließlich jener in dem Behälter, ist infolge der vorstehend erwähnten Trägheitskraft langsam, und das Innere der gemeinsamen Tintenkammer 82 wird daher in einen übermäßigen Unterdruckzustand versetzt.
Eine Druckänderung in der gemeinsamen Tintenkammer zu diesem Zeitpunkt übersteigt ein zulässiges Niveau eines optimalen Ausstoßzustands in den Düsen, welche den Ausstoß in der zweiten Hälfte der 64 Düsen ausführen, wie in 6B gezeigt ist. Da der Ausstoß auf einen kurzen Zeitabschnitt konzentriert ist, wird die Tinte mit einer höheren Geschwindigkeit als die Zuführgeschwindigkeit der Tinte vom Tintenbehälter ausgestoßen, und der Unterdruck in der gemeinsamen Tintenkammer wird höher als das zulässige Niveau.
In diesem Zustand erfährt die zweite Hälfte der Düsen, welche den Ausstoß bei der vorstehend erwähnten Zeitsteuerung ausführt, eine wesentliche Verminderung der Meniskusrückzugsmenge nach dem Ausstoß oder der Wiederauffüllgeschwindigkeit. In der Praxis wird ein übermäßiger Unterdruck anscheinend kompensiert und durch einen übermäßigen Rückzug des Meniskus oder eine Verminderung der Wiederauffüllgeschwindigkeit ausgeschlossen. Folglich bleibt jedoch das Problem des vorstehend erwähnten übermäßigen Rückzugs des Meniskus oder der Verminderung der Wiederauffüllgeschwindigkeit ungelöst.
Da der erste Punkt solche Wiederauffülleigenschaften mit sich bringt, kann daher ein unerwünschter Ausstoß in der zweiten Hälfte der Düsen beim Ausstoß des zweiten Punkts in folge einer unzureichenden Wiederauffüllmenge leicht eintreten. Wird ein Fall beobachtet, wobei eine senkrechte Netzlinie, welche durchgehende drei oder vier zu druckende Punkte anstelle einer 2-Punkt-Linie aufweist, ist erkennbar, daß eine Wahrscheinlichkeit eines ungleichmäßigen, unerwünschten Ausstoßes hoch ist. Dies ist der Fall, weil die vorstehend erwähnte Trägheitskraft zum Veranlassen einer Tinte, unbewegt zu bleiben, vermindert ist, da sich die Tinte zu bewegen beginnt und eine Erhöhung des Unterdrucks eintritt, welcher die Wiederauffülloperation stört.
In einem zweiten Kausalsystem ist die Tinte in dem Tintenbehälter unausgeglichen. Die Umkehrströmungskraft [2], um die Tinte in der gemeinsamen Tintenkammer 82 zum Tintenbehälter zurückzudrücken, wird nur erzeugt, wenn eine Kraft, die eine Kraft zum Veranlassen der Tinte, in der gemeinsamen Tintenkammer 82 zu verbleiben, übersteigt, einwirkt. In mehr spezifischer Weise wird die Umkehrströmungskraft [2] nur erzeugt, wenn eine Kraft zum Zurückdrücken der Tinte in der gemeinsamen Tintenkammer 82 zum Tintenbehälter hin eine Kraft übersteigt, wie z. B. eine Reibungskraft/Trägheitskraft/durch Viskosität bedingte Widerstandskraft in der gemeinsamen Tintenkammer 82. In diesem Fall wird der Unterdruck in der gemeinsamen Tintenkammer 82 in unerwünschter Weise erhöht.
Da in dem Fall, wenn der Ausstoß weiter fortgesetzt wird, die Tinte in dem Tintenbehälter unausgeglichen ist, steigt ein Unterdruck in dem Tintenbehälter, und der Unterdruck der gemeinsamen Tintenkammer 82 zuzuführenden Tinte wird stetig erhöht. Aus diesem Grund ist das Niveau des Unterdrucks in der gemeinsamen Tintenkammer 82 immer hoch und weicht leicht von dem zulässigen Unterdruckbereich ab, wenn die auszustoßende Tintenmenge je Zeiteinheit groß ist. Insbesondere in der zweiten Hälfte aller Ausstoßdüsen wird der Unterdruckpegel sehr hoch, und eine Neigung zu einem Ausstoßfehler, wie z. B. ein unerwünschtes Ausstoßen, liegt vor.
Unter Bezugnahme auf 6A und 6B weist ein Kopf mit einem in 6B gezeigten Druckverhalten b eine geringere Wiederauffüllgeschwindigkeit der Tinte als ein Ansteuerzeitabschnitt T auf. Ein Kopf mit einem Druckverhalten a weist die Eigenschaft auf, in der Lage zu sein, die Tinte in den Düsen einmal wiederaufzufüllen. Eine Schwingung zeigt jedoch keine Übereinstimmung, und der Druck in der gemeinsamen Tintenkammer wird am Ende eines Ausstoßzeitabschnitts ein Überdruck. Es ist darauf hinzuweisen, daß unterschiedliche Schwankungen des Unterdrucks in Abhängigkeit von den Köpfen hauptsächlich durch die Düsenlänge oder die Viskosität einer Tinte verursacht werden.
10 zeigt einen Unterdruckzustand in der gemeinsamen Tintenkammer, wenn Dauerausstoß in einem Zustand nahe einem minimalen Ausstoßzeitabschnitt in einem Gerät gemäß dem Stand der Technik ausgeführt wird. Der Ausstoß wird andauernd in Einheiten von 64 Düsen in den Zeitabschnitten T1, T2, T3, ..., T64 ausgeführt. Da während des ersten Zeitabschnitts T1 das Unterdruckniveau in der gemeinsamen Tintenkammer beim Ausstoß aus der ersten Düse einen normalen Druck aufweist (ein Druck, welcher in der gemeinsamen Tintenkammer statistisch ausgeglichen ist), fällt ein Unterdruck beim Ausstoß aus der 64. Düse knapp in einen zulässigen Bereich. Da während des zweiten Zeitabschnitts T2 ein Unterdruck beim Ausstoß aus der ersten Düse bereits wesentlich erniedrigt ist, überschreitet ein Unterdruck beim Ausstoß aus etwa der 30. Düse den zulässigen Druckbereich. Da in diesem Zustand die restlichen 34 Düsen den Ausstoß ausführen, während der Meniskus wesentlich zurückgezogen ist, besteht eine Neigung zum Auftreten eines Ausstoßfehlers, wie z. B. eine Verringerung der Punktgröße, ein unerwünschter Ausstoß oder dergleichen.
Da während des vierten Zeitabschnitts eine Trägheitskraft zum Strömen der Tinte in dem Tintenbehälter oder der gemeinsamen Tintenkammer in der Düsenrichtung infolge des Ausstoßes allmählich zunimmt, erfolgt eine geringfügige Erhöhung des Unterdruckniveaus und der normale Ausstoß der 64 Düsen wird bedingt ermöglicht. Wird jedoch das ständige Ausstoßen weiter fortgesetzt, erhöht sich infolge eines Ausgleichs der Tinte in dem Tintenabsorptionselement in dem Tintenbehälter allmählich ein Unterdruck. Da somit eine Wiederauffülloperation der Tinte in die gemeinsame Tintenkammer wieder nicht rechtzeitig erfolgt, wird das Unterdruckniveau in der zweiten Hälfte des Ausstoßes über das zulässige Niveau erhöht, und der vorstehend erwähnte Ausstoßfehler tritt auf, wie in den Ausstoßzeitabschnitten T5 und T6 gezeigt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde als ein Ergebnis der vorstehend erwähnten Untersuchungen durch die genannten Erfinder festgestellt, daß dann, wenn die Anzahl der Düsen, welche einen maximalen Blasenerzeugungsdruck zu dem gleichen Zeitpunkt erreichen, begrenzt war, und eine Zeitdauer, die zum Abschluß des Ausstoßes aller zum Ausstoß freigegebenen Düsen erforderlich ist, so umfassend als möglich verlängert wurde, der Ausstoß stabilisiert wurde. In mehr spezifischer Weise wird die je Zeiteinheit ausgestoßene Tintenmenge vermindert, um eine Erhöhung des Unterdruckniveaus in der gemeinsamen Tintenkammer zu unterbinden. Da die Amplitude einer Veränderung des Unterdrucks vermindert wird, kann eine Schwingung früher umgewandelt werden, und folglich kann das Innere der gemeinsamen Tintenkammer immer auf einem optimalen Unterdruckniveau erhalten werden.
Auf diese Weise kann verhindert werden, daß der Meniskus extrem zurückgezogen wird, um einen übermäßigen Unterdruck zu verhindern, wodurch eine Verzögerung der Wiederauffülloperation verkürzt wird.
[Erste Ausführungsform]
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 11A bis 12 beschrieben. 11A zeigt ein Zeitsteuerdiagramm der Ansteuerimpulse gemäß einem Aufzeichnungskopf-Ansteuerverfahren dieser Ausführungsform, und 11B zeigt ein Kurvenbild zur Darstellung eines Druckzustands in der gemeinsamen Tintenkammer zu diesem Zeitpunkt. 12 zeigt Einzelheiten von Segmentsignalen SEG1 bis SEG8 in einem n-ten gemeinsamen Signal COMn in 11A. In dieser Ausführungsform unterscheidet sich ein Signalausgabeverfahren von dem in dem Stand der Technik, wie in 6A bis 7 gezeigt, und die Ausgabezeitpunkte der Segmentsignale SEG werden aufeinanderfolgend verschoben. Somit führt nur eine Düse den Ausstoß zu einem einzigen Zeitpunkt aus. Da ferner gemeinsame Signale COM ursprünglich verschoben sind, wie in dem Stand der Technik, bewirken Ausstoßheizvorrichtungen H1 bis H64, daß Düsen den Ausstoß aufeinanderfolgend ausführen.
Wie in 12 gezeigt, geht nach einem Ablauf einer vorbestimmten Verzögerungszeitdauer STSEG an der Vorderflanke eines vorgegebenen gemeinsamen Signals COMn ein Segmentsignal SEG1 auf HIGH-Pegel. Nach einem Ablauf einer vorbestimmten Ausstoßimpulsbreite TSEG geht ein Signal SEG2 auf HIGH-Pegel, ähnlich wie nach einem Ablauf einer Verzögerungszeitdauer STSEG. Daraufhin wird diese Operation auf ähnliche Weise bis SEG8 wiederholt. In dieser Ausführungsform werden zum leichteren Verständnis der Zeitsteuerungen die Segmentsignale SEG1 bis SEG8 so verschoben, daß sie schließlich nicht einander überlappen. Gemäß dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, daß Maximalpunkte eines Blasenerzeugungsdrucks, der durch diese Impulsströme erzeugt ist, nicht zu dem gleichen Zeitpunkt erreicht werden. Z. B. kann die Anzahl der Düsen groß sein, und einige Segmentsignale können in einem einzelnen gemeinsamen Signal einander überlappen.
In dieser Ausführungsform wird der Ausstoß wie vorstehend beschrieben ausgeführt. Es ist hierbei wichtiger, daß dann, wenn alle zum Ausstoß freigegebenen Düsen dem Ausstoß innerhalb eines Ausstoßzeitabschnitts T unterliegen, der Ausstoß so ausgeführt wird, daß eine Zeitdauer, die zum Abschluß des Ausstoßes von der ersten Düse zu der letzten Düse (64. Düse) etwa 90% des Ausstoßzeitabschnitts T beträgt. Wie aus einer Druckänderung in der gemeinsamen Tintenkammer in dem Aufzeichnungskopf deutlich wird, wie in 11B gezeigt, wenn der Ausstoß gemäß dieser Ausführungsform ausgeführt wird, kann ein Unterdruck in der gemeinsamen Tintenkammer in einen zulässigen Bereich fallen, um den Ausstoß nicht nachteilig zu beeinflussen. Eine Druckwellenform in der gemeinsamen Tintenkammer, wie in 11B gezeigt, stellt insbesondere einen Druck nahe Düsen dar, die dem Ausstoß unterliegen.
13 zeigt eine Druckänderung in der gemeinsamen Tintenkammer, wenn Heizvorrichtungen gemäß dieser Ausführungsform mit der gleichen Ansteuerfrequenz wie in dem in 10 gezeigten Stand der Technik angesteuert werden. Wie aus 13 deutlich wird, wenn der Dauerausstoß ausgeführt wird, tritt eine Veränderung des Unterdrucks auf der Grundlage des gleichen Prinzips wie in dem vorstehend erwähnten Stand der Technik in einem qualitativen Sinn ein. Da jedoch der Absolutwert und die Schwingung des Unterdrucks in dieser Ausführungsform bemerkenswert verringert werden können, übersteigt der Unterdruckwert niemals einen zulässigen Bereich und der Ausstoß kann stabil ausgeführt werden.
In dieser Ausführungsform wird der Ausstoß wie vorstehend beschrieben ausgeführt. Die genannten Erfinder haben experimentell bestätigt, daß dann, wenn alle zum Ausstoß freigegebenen Düsen innerhalb eines Ausstoßzeitabschnitts T den Ausstoß vollzogen, wenn der Ausstoß so ausgeführt wurde, daß eine Zeitdauer, die für den Abschluß des Ausstoßes von der ersten Düse bis zu der letzten Düse (64. Düse) etwa 70 oder mehr des Ausstoßzeitabschnitts T betrug, ein Unterdruck in der gemeinsamen Tintenkammer innerhalb eines zulässigen Bereichs fallen konnte, um den Ausstoß nicht nachteilig zu beeinflussen. Dies wird nachstehend unter Bezugnahme auf 14A und 14B beschrieben.
14A zeigt ein Zeitsteuerdiagramm zur Darstellung der Zeitpunkte der Segmentsignale SEG und gemeinsamen Signale COM, und 14B zeigt ein Kurvenbild zur Darstellung von Druckänderungen in der gemeinsamen Tintenkammer, die erhalten werden, wenn eine Zeitdauer, die zum Abschluß des Ausstoßes von der ersten Düse bis zu der letzten Düse auf jeweils 50%, 60%, 70%, 80% und 90% eingestellt ist. Wie aus 14B deutlich wird, zeigt ein Unterdruck in der gemeinsamen Tintenkammer eine Druckänderung: der Unterdruck wird mit Beginn des Ausstoßes gleichzeitig erhöht und kehrt dann nach dem Ende des Ausstoßes zu dem Normaldruck zurück. Da die Zeitdauer bis zum Ende des Ausstoßes kürzer ist, ist die Neigung einer Erhöhung des Unterdrucks größer, und ein maximaler Unterdruck ist ebenfalls größer. Dies ist der Fall, weil die ausgestoßene Tintenmenge je Zeiteinheit größer ist und das Unterdruckniveau in der gemeinsamen Tintenkammer höher ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, wird die Zeitdauer, bis der Ausstoß aller Düsen endet, auf 70% oder mehr des Ansteuerzeitabschnitts eingestellt.
Bei den vorstehend erwähnten Prüfbedingungen wurde der Aufzeichnungskopf mit 3 kHz (333 μs Periode) angesteuert, und die Ansteuerimpulsbreite wurde auf 4 μs eingestellt. Als die Tinte wurde eine Tinte verwendet, die etwa 90% Wasser, 7% eines Lösungsmittels und 3% eines Farbstoffs enthielt. Außerdem wurde die Ansteuerspannung auf 24 V eingestellt.
Unter Verwendung dieses Aufzeichnungskopfs wurde die Temperatur des Kopfs unter Verwendung der Temperaturregel-Heizvorrichtungen 8d bei einer Umgebungstemperatur von 23°C auf 30°C geregelt. Zu diesem Zeitpunkt wurden alle Tintenbehälter mit dem gleichen Aufbau verwendet, und der Unterdruck des Tintenbehälters wurde so eingestellt, daß 20 mm Wassersäule bei einem statischen Druck Normaldruck waren.
[Zweite Ausführungsform]
In der ersten Ausführungsform wurden gemeinsame Signale COM und Segmentsignale SEG in der Reihenfolge von der ersten Düse zu der 64. Düse oder in der entgegengesetzten Reihenfolge ausgegeben, d. h., der Ausstoß wurde kontinuierlich ausgeführt.
In der in 15A und 15B gezeigten zweiten Ausführungsform wurde verhindert, daß eine Tinte aus angrenzenden Düsen kontinuierlich ausgestoßen wurden. Der Grundgedanke zur Minimierung der Anzahl der Düsen, welche einen maximalen Blasenerzeugungsdruck zu dem gleichen Zeitpunkt erreichen, und zum Verlängern einer Zeitdauer, die zum Abschluß des Ausstoßes aller zum Ausstoß freigegebenen Düsen erforderlich ist, so lange als möglich, ist gleich dem der ersten Ausführungsform.
Auf diese Weise können Druckwellen, die in der gemeinsamen Tintenkammer infolge eines Ausstoßes oder einer Wiederauffülloperation erzeugt werden, regellos reflektiert werden. Demzufolge kann die Amplitude, die durch Überlappen von Druckwellen mit dem gleichen Vektor verursacht ist, unterdrückt werden. Wenn der Ausstoß mit Düsen ausgeführt wird, die durch mindestens eine Düse voneinander getrennt sind, stoßen im Prinzip Vektoren mit unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen gegeneinander, um die Druckwellen aufzuheben. Dadurch kann die maximale Ausstoßfrequenz weiter erhöht werden.
Es ist darauf hinzuweisen, daß der Aufbau und die Ansteuerbedingungen des Aufzeichnungskopfs in dieser Ausführungsform gleich denen der ersten Ausführungsform sind. In dieser Ausführungsform werden angrenzende gemeinsame Signale COM daran gehindert, ausgegeben zu werden, wie bei den Segmentsignalen SEG. Es können jedoch angrenzende gemeinsame Signale COM wie in der ersten Ausführungsform ausgegeben werden.
Gemäß dieser Ausführungsform wird verhindert, daß eine Tinte aus angrenzenden Ausstoßöffnungen ausgestoßen wird, um den Freiheitsgrad einer Einströmrichtung der Tinte zu vergrößern, die aus der gemeinsamen Tintenkammer zu den Düsen strömt. Daher weist diese Ausführungsform eine Wirkung zur gleichzeitigen Erhöhung einer Tintenzuführmenge zu den Düseneinläufen auf. Ferner kann die Wiederauffüllgeschwindigkeit durch eine Schwingungsdämpfungswirkung und Pulsation auf der Grundlage eines Unterschieds zwischen Schwingungsphasen der Tinte an angrenzenden Düsen erhöht werden. Insbesondere eine die Wiederauffüllung erhöhende Wirkung anderer Düsen durch eine Ausstoßgegendruckwelle ist bemerkenswert groß.
[Dritte Ausführungsform]
In der ersten und der zweiten Ausführungsform werden alle Düsen, d. h. die erste bis 64. Düse, zu unterschiedlichen Zeitpunkten angesteuert, um die Anzahl von Düsen zu minimieren, welche einen maximalen Blasenerzeugungsdruck zu dem gleichen Zeitpunkt erreichen.
In der in 16 gezeigten dritten Ausführungsform werden zwei Düsen von allen 64 Düsen gleichzeitig angesteuert. In dieser Ausführungsform kann der Tintenausstoß zufriedenstellend ausgeführt werden, ohne den Unterdruck in der gemeinsamen Tintenkammer zu erhöhen, wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform. Anders als in dieser Ausführungsform müssen nicht alle Düsen immer zu unterschiedlichen Zeitpunkten angesteuert werden. Der Grund dafür ist folgender.
Wie vorstehend beschrieben, gibt es zwei Erzeugungsgründe eines dynamischen Unterdrucks in der gemeinsamen Tintenkammer. Wenn jedoch die Tintenmenge, die je Zeiteinheit ausgestoßen wird, klein ist, selbst wenn ein dynamischer Unterdruck erzeugt ist, liegt der Unterdruck nicht außerhalb eines zulässigen Unterdruckbereichs des Ausstoßes.
Da in dieser Ausführungsform ein Zeitabschnitt (ein Ausgabezeitabschnitt der gemeinsamen Signale COM und der Segmentsignale SEG), der zum Ansteuern in einem Ansteuerzeitabschnitt erforderlich ist, im Vergleich mit der ersten und der zweiten Ausführungsform verkürzbar ist, können Ansteuerzeitpunkte mit einem hohen Freiheitsgrad eingestellt werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Aufbau und die Ansteuerbedingungen des Aufzeichnungskopfs in dieser Ausführungsform gleich denen der ersten Ausführungsform sind.
[Vierte Ausführungsform]
Die genannten Erfinder führten weitere Prüfungen aus, um die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zu entwickeln, und bestätigten, daß in dem Fall, wenn eine Ausstoßmenge aus Düsen, die zu dem gleichen Zeitpunkt angesteuert wurden, 7% oder weniger einer Ausstoßmenge war, die erhalten wurde, wenn alle Düsen eine Tinte in der maximalen Menge während nahezu des gesamten Ansteuerzeitabschnitts ausstießen, wobei der vorstehend erwähnte Ausstoßfehler nicht auftrat.
Die vierte Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf Prüfungsergebnisse beschrieben, die nachstehend in Tabellen 1 bis 6 gezeigt sind. Tabelle 1 zeigt einen Fall, wobei das Verhältnis eines Zeitabschnitts, der zum Abschluß des Tintenausstoßes aller Düsen erforderlich ist, zu einem Ansteuerzeitabschnitt (siehe 14A und 14B, nachstehend als eine Einschaltdauer bezeichnet) 90% beträgt und angrenzende Düsen nicht kontinuierlich angesteuert werden (siehe 15A und 15B, nachstehend als ein Nichtangrenzung-Ansteuermodus bezeichnet). Tabelle 2 zeigt einen Angrenzung-Ansteuermodus bei einer Einschaltdauer von 90%, Tabelle 3 zeigt einen Nichtangrenzung-Ansteuermodus bei einer Einschaltdauer von 70%, Tabelle 4 zeigt einen Angrenzung-Ansteuermodus bei einer Einschaltdauer von 70%, Tabelle 5 zeigt einen Nichtangrenzung-Ansteuermodus bei einer Einschaltdauer von 50%, und Tabelle 6 zeigt einen Angrenzung-Ansteuermodus bei einer Einschaltdauer von 50%.
In den Tabellen stellt x dar, daß die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung eines Ausstoßfehlers hoch ist, Δ stellt dar, daß die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung eines Ausstoßfehlers gering ist, O stellt dar, daß die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung eines Ausstoßfehlers sehr gering ist und die zufriedenstellende Aufzeichnung ausführbar ist. Der Zustand O wurde sehr selten beobachtet, wenn die Tintenverdunstung fortschritt und die Tintenviskosität erhöht war, oder wenn eine Tinte aufgebraucht war. Numerische Werte in Klammern bezeichnen die Verhältnisse der Anzahl der Düsen, welche den Ausstoß gleichzeitig ausführen, zu der Gesamtzahl der Düsen.
Tabelle 1 (90%, Nichtangrenzung-Ansteuermodus)
Tabelle 2 (90%, Angrenzung-Ansteuermodus)
Tabelle 3 (70%, Nichtangrenzung-Ansteuermodus)
Tabelle 4 (70%, Angrenzung-Ansteuermodus)
Tabelle 5 (50%, Nichtangrenzung-Ansteuermodus)
Tabelle 6 (50%, Angrenzung-Ansteuermodus)
Als Bedingungen für die vorstehend erwähnten Prüfungen wurde jeder Aufzeichnungskopf mit 3 kHz (333 μs Periode) angesteuert. Die Ansteuerimpulsbreite einer Aufzeichnungskopfprobe, hergestellt für Prüfungen, wurde auf 4 μs eingestellt. Als die Tinte wurde eine Tinte verwendet, die etwa 90% Wasser, 7% eines Lösungsmittels und 3% eines Farbstoffs enthielt. Die Kopfproben wurden mit einer Auflösung von 45 dpi für einen 8-Düsen-Kopf hergestellt, 90 dpi für einen 16-Düsen-Kopf, 180 dpi für einen 32-Düsen-Kopf, 360 dpi für einen 64-Düsen-Kopf und 400 dpi für einen 128-Düsen-Kopf. Die Kopfproben wiesen eine Ausstoßmenge je Düse von 1000 ng für einen 8-Düsen-Kopf auf, 300 ng für einen 16-Düsen-Kopf, 150 ng für einen 32-Düsen-Kopf, 70 ng für einen 64-Düsen-Kopf und 40 ng für einen 128-Düsen-Kopf. Die Ansteuerspannung wurde auf 24 V eingestellt. Der Aufbau der Ansteuerschaltung war gleich dem in 4 und 5 gezeigten Aufbau, der vorstehend beschrieben wurde, und wurde gemäß der Anzahl der Düsen der Köpfe sachgemäß abgewandelt.
Unter Verwendung dieser Aufzeichnungsköpfe wurde die Temperatur des Kopfs unter Verwendung der Temperaturregelung-Heizvorrichtungen 8d bei einer Umgebungstemperatur von 23°C geregelt. Zu diesem Zeitpunkt wurden alle Tintenbehälter mit dem gleichen Aufbau verwendet, und der Unterdruck des Tintenbehälters wurde so eingestellt, daß 20 mm Wassersäule bei einem statischen Druck Normaldruck waren. In diesem Zustand wurde eine solides schwarzes Muster gedruckt (alle auf Ausstoß), und die Prüfergebnisse wurden auf der Grundlage von Druckzuständen und Ausstoßbedingungen der Punkte beurteilt.
Wenn die Anzahl der Düsen, die zu dem gleichen Zeitpunkt angesteuert werden, klein ist, können Segmentsignale SEG entsprechend den Düsen nicht ausgegeben werden, ohne einander zu überlappen. Nachstehend wird ein Fall unter Bezugnahme auf 12 ausführlich beschrieben, wobei Segmentsignale SEG einander überlappen. Nachstehend wird ein Fall beispielhaft beschrieben, in welchem die Anzahl der zur Ansteuerung freigegebenen Düsen des Aufzeichnungskopfs 128 beträgt, die Anzahl der Segmentsignale SEG acht ist, die Anzahl der gemeinsamen Signale COM sechzehn beträgt, ein Ausstoßzeitabschnitt T (ein minimaler Ansteuerzeitabschnitt des Aufzeichnungskopfs) 333 μs (3 kHz) ist, eine Heizzeitdauer TSEG 4 μs beträgt, der ansteuerzeitabschnitt, wenn alle Düsen mit 50 des Ausstoßzeitabschnitts T angesteuert werden, und alle Düsen zu unterschiedlichen Zeitpunkten angesteuert werden.
Zu diesem Zeitpunkt beträgt eine Zeit, die zur Ansteuerung aller Düsen zugeordnet ist, 166 μs (333 μs × 50%). Daher ist es unmöglich, die Heizzeitdauer (TSEG) von 4 μs der Segmentsignale zu gewährleisten und 128 Düsen zu unterschiedlichen Zeitpunkten innerhalb einer Zeitdauer von 166 μs anzusteuern. In diesem Fall wird die Ansteuerzeitdifferenz STSEG zwischen Segmentsignalen, wie in 12 gezeigt, auf –2,8 μs eingestellt, und eine Ansteueroperation wird ausgeführt, während die Segmentsignale überlappen. Wenn die Differenz STSEG auf –2,8 μs eingestellt ist, wird das nächste Segmentsignal freigegeben, bevor das unmittelbar vorhergehende Segmentsignal gesperrt ist, da die Heizzeitdauer der Segmentsignale 4 μs beträgt, nach dem Ablauf von 2,2 μs von dem Zeitpunkt, wenn das vorhergehende Segmentsignal freigegeben ist. Da jedoch, wie vorstehend beschrieben, die Segmentsignale nicht gleichzeitig freigegeben werden, selbst wenn die Segmentsignale einander überlappen, überlappen die Maximalblasenerzeugungspunkte der Düsen nicht einander und eine gewünschte Wirkung kann erzielt werden.
Wenn bei Überprüfung der vorstehend erwähnten Prüfungsergebnisse das Verhältnis des Ansteuerzeitabschnitts, wenn alle Düsen zu dem Ausstoßzeitabschnitt T angesteuert werden, gleich bleibt, wird eine Wechselbeziehung zwischen dem Verhältnis der Anzahl der Düsen, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen, und dem Grenzpunkt zwischen dem stabilen Ausstoß und dem instabilen Ausstoß festgestellt.
Z. B. können die folgenden Tatsachen aus dem Ergebnis eines Falls hergeleitet werden, wie in Tabelle 3 gezeigt, wobei der Ansteuerzeitabschnitt, wenn alle Düsen angesteuert werden, 70% des Ausstoßzeitabschnitts T beträgt, und gemeinsame Signale COM in dem Nichtangrenzung-Ansteuermodus ausgegeben werden. Wenn das Verhältnis der Anzahl von Düsen, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen, zu der Gesamtzahl der Düsen 6,3% oder weniger beträgt, wird der Ausstoß sehr zu friedenstellend ausgeführt, ungeachtet der Gesamtzahl von Düsen und der Anzahl von Düsen des Aufzeichnungskopfs, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen. Wenn das Verhältnis der Anzahl von Düsen, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen, zu der Gesamtzahl von Düsen 25,0% oder mehr beträgt, wird der Ausstoß instabil, ungeachtet der Gesamtzahl von Düsen und der Anzahl von Düsen des Aufzeichnungskopfs, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen.
Als eine Ausnahme sei erwähnt, daß dann, wenn das Verhältnis der Anzahl von Düsen, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen, zu der Gesamtzahl von Düsen 12,5% beträgt, der Ausstoß zufriedenstellend ist, ausgenommen ein Fall, wenn die Gesamtzahl von Düsen des Aufzeichnungskopfs 8 beträgt und die Anzahl von Düsen, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegt, 1 beträgt, während der Ausstoß instabil ist, wenn die Gesamtzahl der Düsen des Aufzeichnungskopfs 8 ist und die Anzahl von Düsen, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen, 1 ist. Wie in den Prüfungsbedingungen beschrieben, wird dies durch eine unterschiedliche gleichzeitige Ausstoßmenge bewirkt, selbst wenn das Verhältnis der Anzahl von Düsen, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen, zu der Gesamtzahl von Düsen gleich bleibt. Wenn z. B. die Gesamtzahl von Düsen 64 beträgt und die Anzahl von Düsen, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen, 8 ist, beträgt die gleichzeitige Ausstoßmenge 560 ng (= 70 ng/Punkt × 8), während dann, wenn die Gesamtzahl der Düsen 8 beträgt und die Anzahl von Düsen, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen, 1 ist, die gleichzeitige Ausstoßmenge 1000 ng beträgt. Aus diesem Grund kann in dem letzteren Fall davon ausgegangen werden, daß die gleichzeitige Ausstoßmenge groß ist und die Höhe eines Unterdrucks groß ist, der in der gemeinsamen Tintenkammer erzeugt ist.
Wie aus den vorstehenden Ergebnissen deutlich wird, kann ein nicht-sequentieller (Nichtangrenzung-) Ansteuermodus den Ausstoß auf leichtere Weise stabilisieren als ein sequentieller (Angrenzung-) Ansteuermodus. Der Grund dafür ist der, wie vorstehend in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist.
Wie ferner aus Tabellen 1 und 2 bei einer Einschaltdauer von 90% ersichtlich, wenn die Gesamtzahl von Düsen 16 oder mehr beträgt, selbst wenn das Verhältnis der Anzahl von Düsen, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen, zu der Gesamtzahl von Düsen 12,5% beträgt, kann ein zufriedenstellender Ausstoß ausgeführt werden. Wie vorstehend beschrieben, wenn die Gesamtzahl von Düsen groß ist, selbst wenn das Verhältnis der Anzahl von Düsen, die gleichzeitig dem Ausstoß unterliegen, zu der Gesamtzahl von Düsen gleich bleibt, kann die gleichzeitige Ausstoßmenge vermindert werden. Daher kann die Höhe eines Unterdrucks, der in der gemeinsamen Tintenkammer erzeugt ist, klein sein.
Wie aus Tabellen 5 und 6 ersichtlich, kann ein zufriedenstellender Ausstoß bei einer Einschaltdauer von 50% in einigen Fällen ausgeführt werden. Wenn jedoch die Einschaltdauer auf 70% oder mehr eingestellt ist, kann eine weitere Erhöhung der Ansteuerfrequenz realisiert werden.
In dieser Ausführungsform kann eine Vielzahl von Düsen innerhalb eines Bereichs von 7% einer Ausstoßmenge, die erhalten wird, wenn alle Düsen dem Ausstoß unterliegen, gleichzeitig dem Ausstoß in der maximalen Menge unterliegen. Selbst in einem Gerät, in welchem es infolge einer Hochgeschwindigkeits-Ansteueroperation schwierig ist, alle Düsen zu unterschiedlichen Zeitpunkten anzusteuern, kann daher die Amplitude der Wiederauffüllschwingung minimiert werden, um den Ausstoß zu stabilisieren, und eine weitere Erhöhung der Ansteuerfrequenz ist realisierbar.
[Fünfte Ausführungsform]
Im Ergebnis einer weiteren Analyse durch die genannten Erfinder erkannten wir ein anderes Kausalsystem, welches das Wiederauffüllverhalten nachteilig beeinflußt. Dieses Kausalsystem ist ein ständiges Problem, und die genannten Erfinder widmeten der Meniskusrückzugsmenge besondere Aufmerksamkeit. Obgleich direkte Parameter jene einer Druckschwankung in der gemeinsamen Tintenkammer sind, tritt dieses Problem in einem höheren Frequenzbereich als das vorstehend erwähnte Kausal system auf. Dieses Problem wird nachstehend unter Bezugnahme auf 17A bis 18C beschrieben.
17A und 17B zeigen jeweils ein Zeitsteuerdiagramm der Ansteuerimpulse eines herkömmlichen Ansteuerverfahrens, und ein Kurvenbild zeigt zeitseriell die Meniskusrückzugsmenge an jeder Düse (Ausstoßöffnung). 18A bis 18C zeigen Kurvenbilder zur Erläuterung des Einflusses einer Ausstoßgegendruckwelle auf die Meniskusrückzugsmenge und die Wiederauffüllgeschwindigkeit.
Die Ursache für das Entstehen eines vorstehend beschriebenen unerwünschten Ausstoßes des zweiten Punkts wird nachstehend unter Bezugnahme auf 17A und 17B erläutert. Außer dem Problem der großen vorübergehenden Trägheitskraft einer Tinte weist das herkömmliche Ansteuerverfahren die folgenden Nachteile auf. In dem herkömmlichen Ansteuerverfahren sind die Ansteuerimpulse auf die erste Hälfte eines Ausstoßzeitabschnitts konzentriert. Wie aus 11B deutlich wird, ist in diesem Ansteuerverfahren die maximale Meniskusrückzugsmenge in den Ausstoßdüsen der zweiten Hälfte in demselben Ansteuerzeitabschnitt erhöht, und die Wiederauffüllgeschwindigkeit ist verringert. Daher wird der Wiederauffüllzeitabschnitt durch die gegenseitige Wirkung von zwei Faktoren, d. h. eine Vergrößerung des Wiederauffüllabstands und eine Verringerung der Wiederauffüllgeschwindigkeit, verursacht durch eine Vergrößerung der maximalen Meniskusrückzugsmenge, wesentlich verlängert.
Der Grund, weshalb die vorstehend erwähnte Erscheinung in einem Bereich anders als der vorstehend erwähnte Übergangsbereich auftritt, wird nachstehend unter Bezugnahme auf 18A bis 18C erläutert. 18A zeigt Änderungen der Meniskusrückzugsmenge in einem Fall (i), wobei eine Ausstoßgegendruckwelle vielmals (15mal) einwirkt, wie in 18B gezeigt ist, und in einem Fall (ii), wobei keine Ausstoßgegendruckwelle einwirkt, wie in 18C gezeigt ist. Wie aus 18A bis 18C deutlich wird, ist in dem Fall, wenn die Ausstoßgegendruckwelle aufgenommen wird, die maximale Menis kusrückzugsmenge gering und die Wiederauffüllgeschwindigkeit ist hoch, da der Anstieg einer Wiederauffüllkurve groß ist.
Die maximale Meniskusrückzugsmenge wird normalerweise durch das Unterdruckniveau in der gemeinsamen Tintenkammer und den konstruktionsbedingten Impedanzwert einer Düse bestimmt. Die genannten Erfinder haben jedoch erkannt, daß in dem Fall, wenn eine plötzliche Überdruckwelle, erzeugt als eine Ausstoßreaktion, und deren Ausbreitung zur gemeinsamen Tintenkammer beim Dauerausstoß zu den nächsten und nachfolgenden Zeitpunkten in demselben Ausstoßzeitabschnitt einwirkte, bevor der maximale Meniskusrückzugspunkt erreicht war, der Meniskus, welcher in dem Prozeß des Rückzugs mit hoher Geschwindigkeit durch die Trägheitskraft einer Ausstoßreaktion in einer Düse war, verlor die Trägheitskraft durch den Stoß und die maximale Rückzugsposition wurde flachgehend. Es ist wirkungsvoll, eine Ausstoßgegendruckwelle vielmals einwirken zu lassen (z. B. besser zweimal als einmal).
Auf ähnliche Weise wird die Wiederauffüllgeschwindigkeit normalerweise durch das Unterdruckniveau in der gemeinsamen Tintenkammer und den konstruktionsbedingten Impedanzwert einer Düse bestimmt. Wenn jedoch eine plötzliche Überdruckwelle als eine Reaktion auf den Ausstoß während einer Wiederauffülloperation beim Dauerausstoß zu den nächsten und aufeinanderfolgenden Zeitpunkten in demselben Ausstoßzeitabschnitt vielmals einwirkt, kann die Wiederauffüllgeschwindigkeit erhöht werden. Es ist wichtig, eine Ausstoßgegendruckwelle vielmals aufzunehmen, so oft als möglich von einem frühen Zeitpunkt zu Beginn der Wiederauffülloperation in einem Wiederauffüllprofil einer Düse.
Unter diesem Gesichtspunkt wird der in 17A und in 17B gezeigte Stand der Technik nachstehend untersucht. Wie aus 17B deutlich wird, ändern sich die maximale Meniskusrückzugsmenge und die Wiederauffüllgeschwindigkeit allmählich in der Reihenfolge einer Düse 1 (COM1), einer Düse 9 (COM2), einer Düse 17 (COM3), ..., einer Düse 57 (COM8). Da die Düse zum Ausstoßzeitpunkt von COM1 alle Ausstoßgegen druckwellen der folgenden Ausstoßoperationen von der Frühstufe der Wiederauffülloperation aufnimmt, wird die Wiederauffüllgeschwindigkeit maximal. Da der Ausstoßzeitpunkt zur zweiten Hälfte fortschreitet, wie COM2, COM3, ..., COM8, wird die Anzahl der Aufnahmen der Ausstoßgegendruckwellen vermindert und die Wiederauffüllgeschwindigkeit wird verringert. Da ferner eine Düse zum Ausstoßzeitpunkt COM8 keine Ausstoßgegendruckwelle aufnimmt, wird die maximale Meniskusrückzugsmenge größtmöglich und eine bestimmte Wiederauffüllzeitdauer ist erforderlich.
Im schlimmsten Fall, d. h., wenn ein durch die Trägheitskraft einer Tinte verursachtes Problem, wie das vorstehend erwähnte Kausalsystem, und ein ständiges Problem, verursacht durch eine Ausstoßreaktion, gleichzeitig auftreten, wird der Ausstoß weiter instabil.
Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der vorstehend erwähnten Untersuchung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 19A bis 20 beschrieben. 19A zeigt ein Zeitsteuerdiagramm der Ansteuerimpulse auf der Grundlage eines Aufzeichnungskopf-Ansteuerverfahrens gemäß dieser Ausführungsform, und 19B zeigt ein Kurvenbild einer Meniskusrückzugsmenge und eines Wiederauffüllzustands zu diesem Zeitpunkt. 20 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm der Einzelheiten der Segmentsignale SEG1 bis SEG8 in einem n-ten gemeinsamen Signal COMn in 19A. Diese Ausführungsform ist ausgelegt, um in 18B gezeigte Ausstoßgegendruckwellen zu erzeugen. In mehr spezifischer Weise unterscheidet sich ein Signalausgabeverfahren von dem in 17A und 17B gezeigten gemäß dem Stand der Technik, und die Zeitpunkte der Segmentsignale SEG sind verschoben, um zu verhindern, daß die angrenzenden Düsen dem Ausstoß unterzogen werden. Da ferner die gemeinsamen Signale COM ursprünglich verschoben sind, wie gemäß dem Stand der Technik, führen die Ausstoßheizeinrichtungen H1 bis H64 den Ausstoß in Einheiten von vier Düsen aus, ohne den Ausstoß der angrenzenden Düsen auszuführen.
Wie in 20 in mehr spezifischer Weise gezeigt, gehen nach einem Ablauf einer vorbestimmten Verzögerungszeit STSEG ab der Vorderflanke eines gegebenen gemeinsamen Signals COMn die Segmentsignale SEG1, SEG3, SEG5 und SEG7 auf HIGH-Pegel, und nach einem Ablauf einer vorbestimmten Ausstoßimpulsbreite TSEG gehen diese Signale auf LOW-Pegel. Nach einem Ablauf einer Zeitdauer TSEG.VERSCHIEBUNG in 20 gehen die Segmentsignale SEG2, SEG4, SEG6 und SEG8 auf HIGH-Pegel. Danach wird dieselbe Operation bis COM8 wiederholt. In dieser Ausführungsform werden die Segmentsignale SEG1 bis SEG8 zum leichteren Verständnis der Zeitsteuerungen verschoben, daß sie einander nicht überlappen. Gemäß dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, daß die Maximalpunkte eines durch diese Impulsströme (Impulssignale) erzeugten Blasenerzeugungsdrucks nicht zu demselben Zeitpunkt erreicht werden. Wenn z. B. die Anzahl der Düsen groß ist und wenn eine Zeitdauer bis zur Erzeugung einer Blase lang ist, können einige Segmentsignale in einem einzelnen gemeinsamen Signal einander überlappen. Die Zeitdauer TSEG.VERSCHIEBUNG ist unter Bezugnahme auf die Vorderflanke eines Segmentsignals definiert, kann aber auch unter Bezugnahme auf die Rückflanke des Segmentsignals definiert werden.
Auf diese Weise wird die Wirkung einer Erhöhung des Freiheitsgrads der Zuflußrichtungen der Tinte durch wirkungsvolle Anwendung der Ausstoßgegendruckwellen maximal ausgenutzt, und eine Tintenwiederauffülloperation der Düsen ist mit hoher Geschwindigkeit ausführbar.
Die Erhöhung des Freiheitsgrads der Zuflußrichtungen der Tinte hat die folgende Bedeutung. Es wird nachstehend ein Fall untersucht, wobei angrenzende Düsen gleichzeitig angesteuert werden. Wenn eine Düse nach dem Ausstoß eine Wiederauffülloperation einleitet, werden die Zuflußrichtungen der Tinte zu allen Düsen in dieselbe Richtung ausgerichtet, daß sie parallel zueinander sind. Aus diesem Grund kann die Tinte nur aus einer Richtung unmittelbar hinter einer Düse zugeführt werden, und eine Düse wird äquivalent verlängert. Werden jedoch angrenzende Düsen ausgeschlossen, gleichzeitig angesteuert zu werden, kann die Tinte aus einer Richtung einer angrenzenden Düse zuströmen, welche nicht dem Ausstoß unterzogen wird, und der Freiheitsgrad der Zuflußrichtung der Tinte kann erhöht werden. Wenn ferner die Ausstoßphase verschoben wird, ist der Vektor eines Tintenstroms hinter einer Düse, die dem Ausstoß unterzogen ist, in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Wiederauffüllrichtung orientiert. Eine angrenzende Düse kann jedoch einen Tintenstrom zu der Düse durch Ausstoßgegendruckwellen der folgenden angrenzenden Düsen erlangen.
In dieser Ausführungsform wird der Ausstoß wie vorstehend beschrieben ausgeführt. Es ist viel wichtiger, daß in dem Fall, wenn alle den Ausstoß ermöglichenden Düsen dem Ausstoß innerhalb eines Ausstoßzeitabschnitts T unterzogen werden und der Ausstoß ausgeführt wird, so daß eine für den Abschluß des Ausstoßes erforderliche Zeitdauer von der ersten Düse bis zu der letzten Düse (64. Düse) etwa 70% oder mehr (90% in dieser Ausführungsform) des Ausstoßzeitabschnitts T beträgt. Wird der Ausstoß gemäß dieser Ausführungsform ausgeführt, kann der Unterdruck in der gemeinsamen Tintenkammer als ein Kausalsystem in einen zulässigen Bereich fallen, so daß der Ausstoß nicht nachteilig beeinflußt wird (siehe erste Ausführungsform). Ferner können, wie in anderen Kausalsystemen, die Ausstoßgegendruckwellen durch Ausstoß in dem nächsten Ansteuerzeitabschnitt in einem frühen Wiederauffüllzeitabschnitt in Düsen einwirken, die dem Ausstoß in der zweiten Hälfte des Ausstoßzeitabschnitts ausgesetzt sind, und ein Wiederauffüllzeitabschnitt kann wesentlich verkürzt werden. In mehr spezifischer Weise können in 19A und in 19B gezeigte Ausstoßoperationen zu den Zeitpunkten COM1, COM2, ... Ausstoßgegendruckwellen aufnehmen, welche durch die folgenden Ausstoßoperationen erzeugt sind, und ferner können die Ausstoßoperationen zu den Zeitpunkten von COM7 und COM8 die Ausstoßgegendruckwellen aufnehmen, die durch die Ausstoßoperationen zu den Zeitpunkten COM1, COM2, ... in dem nächsten Ansteuerzeitabschnitt erzeugt werden. Daher kann der Wiederauffüllzeitabschnitt in allen Düsen wesentlich verkürzt werden.
Wenn in mehr spezifischer Weise die Impulse für den normalen Ausstoß durch die Heizeinrichtungen des Aufzeichnungskopfs fließen, beginnt nach einem Ablauf von etwa 2 μs eine Blase zu wachsen und erreicht in etwa 10 bis 20 μs ein maximales Blasenvolumen. In der Nähe dieses Zeitabschnitts wird eine Druckwelle in der gemeinsamen Tintenkammer auf der Grundlage von Ausstoßgegendruckwellen maximal ausgebildet. Die Meniskusrückzugsmenge wird in der Nähe dieses Zeitabschnitts (d. h. etwa 20 μs) ebenfalls maximal. Wenn daher ein Zeitunterschied zwischen einer dem Ausstoß unterzogenen Düse und einer dem unmittelbar vorhergehenden Ausstoß unterzogenen Düse geringer als 20 μs ist, können die Ausstoßgegendruckwellen auf den sich zurückziehenden Meniskus einwirken und somit die maximale Meniskusrückzugsmenge vermindern.
Selbst wenn eine Kurvenspitze ausgebildet wird, nachdem die maximale Meniskusrückzugsmenge erreicht ist, kann eine nachstehend beschriebene Verstärkungswirkung der Wiederauffüllgeschwindigkeit noch erwartet werden. In diesem Fall ist es wichtig, den minimalen Ansteuerzeitabschnitt des Aufzeichnungskopfs bis zum Ende voll auszunutzen. D, h., es ist wichtig, daß sobald der letzte Ausstoß in einem gegebenen minimalen Ansteuerzeitabschnitt beendet ist, der erste Ausstoß des nächsten minimalen Ansteuerzeitabschnitts eingeleitet wird, um die Ausstoßgegendruckwellen auf die zweite Hälfte der Düsen in einer Wiederauffülloperation in dem vorhergehenden minimalen Ansteuerzeitabschnitt einwirken zu lassen. Der gesamte Wiederauffüllzeitabschnitt ist durch Einwirken der Ausstoßgegendruckwellen zu einem möglichst frühen Zeitpunkt einer Wiederauffülloperation einer Düse auf wirkungsvollste Weise verkürzbar, um den Vektor eines Tintenstroms, der zur gemeinsamen Tintenkammer gerichtet ist, in eine Richtung einer Düse rasch zu ändern.
Wenn die Ausstoßgegendruckwellen einwirken, bevor die maximale Meniskusrückzugsmenge erreicht ist und die Düsen unter voller Ausnutzung des minimalen Ansteuerzeitabschnitts angesteuert werden, ist natürlich die Wiederauffüllzeitdauer in allen Düsen am meisten verkürzbar.
D. h., anstelle der Erzeugung von Ansteuerimpulsen, die in der ersten Hälfte des minimalen Ansteuerzeitabschnitts konzentriert sind, wird der minimale Ansteuerzeitabschnitt voll ausgenutzt, und die nächste Ausstoßgegendruckwelle wirkt nahe der maximalen Meniskusrückzugsmenge ein und vorzugsweise unmittelbar bevor die maximale Meniskusrückzugsmenge erreicht ist. In mehr spezifischer Weise ist es optimal, die Anzahl der gleichzeitig dem Ausstoß zu unterziehenden Düsen auf der Grundlage der Anzahl der Düsen zu bestimmen, welche durch Teilung der Anzahl aller den Ausstoß ermöglichten Düsen mit einem Wert erfolgt, der durch Teilen des minimalen Ansteuerzeitabschnitts mit einer Zeit einer Düse, welche die maximale Meniskusrückzugsmenge am frühesten erreicht, erhalten wird. Da in der Praxis ein Problem, z. B. der Anzahl der Kopfansteuereinrichtungen, vorliegt, wird die optimale Anzahl der Düsen vorzugsweise innerhalb eines Bereichs gewählt, der die vorstehend erwähnten Bedingungen erfüllt.
[Sechste Ausführungsform]
In der fünften Ausführungsform werden die Segmentsignale SEG entsprechend den ungeradzahligen Düsen und den geradzahligen Düsen in einem gemeinsamen Signal COM geordnet, um den ersten und den zweiten Zeitpunkt einzustellen, und der Zeitabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt wird eingestellt, daß es ein Zeitpunkt ist, unmittelbar bevor die maximale Meniskusrückzugsmenge erreicht ist. Weiterhin gilt das gleiche für den Zeitabschnitt zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem nächsten gemeinsamen Signal COM. Nachdem in dieser Ausführungsform die Segmentsignale SEG entsprechend den ungeradzahligen und den geradzahligen Düsen geordnet sind, wie in 21 gezeigt, werden die Zeitpunkte der Segmentsignale verschoben, um zu verhindern, daß alle Düsen gleichzeitig einen maximalen Blasenerzeugungsdruck erreichen. Da auf diese Weise jederzeit und in einer Position angrenzend an eine Düse, welche gerade eine maximale Meniskusrückzugsmenge erreicht, die wirkungsvollste Ausstoßgegendruckwelle erzeugbar ist, kann ebenfalls eine bemerkenswerte Wirkung erzielt werden.
Der Aufbau und die Ansteuerbedingungen des Aufzeichnungskopfs dieser Ausführungsform sind dieselben wie jene in der ersten Ausführungsform.
[Siebente Ausführungsform]
In der in 22 gezeigten siebenten Ausführungsform werden zwei von 64 Düsen gleichzeitig angesteuert. In dieser Ausführungsform kann verhindert werden, daß sich der Unterdruck in der gemeinsamen Tintenkammer erhöht, wie es in der fünften und der sechsten Ausführungsform der Fall ist, und die Zeitsteuerungen der Düsen, welche dem Dauerausstoß unterzogen sind, werden unmittelbar vor dem Erreichen einer maximalen Meniskusrückzugsmenge eingestellt. Daher ist der Tintenausstoß zufriedenstellend ausführbar.
Wie in dieser Ausführungsform müssen gemäß dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung die benachbarten Düsen nicht immer zu unterschiedlichen Zeitpunkten angesteuert werden. D. h., es ist wichtig, die nächste Ausstoßgegendruckwelle vor dem Erreichen einer maximalen Meniskusrückzugsmenge zu erlangen, unter Nutzung von 70% oder mehr des minimalen Ansteuerzeitabschnitts, und die Anzahl der Ausstoßdüsen vorzugsweise bestimmt wird, um diese Bedingung zu erfüllen. Wenn jedoch, wie vorstehend beschrieben, angrenzende Düsen von dem Vorsehen des gleichzeitigen Ausstoßes ausgeschlossen sind, kann die Wirkung der Erhöhung des Freiheitsgrads der Tintenzuströmrichtungen von der gemeinsamen Tintenkammer zu den Düsen und die Wirkung der Einwirkung der Ausstoßgegendruckwellen auf eine Düse, welche an eine Düse angrenzt, auf welche eine Ausstoßgegendruckwelle einwirkt, maximal erreicht werden. Gemäß diesem Sinn können durchgehende vier Düsen dem gleichzeitigen Ausstoß unterzogen werden, wie in 23 gezeigt ist. Selbst in einem Ansteuerkonzept, wie es in 24 gezeigt ist, kann ferner die Wirkung der vorliegenden Erfindung erzielt werden, solange eine Bedingung erfüllt ist, daß die nächste Ausstoßgegendruckwelle nahe einer maximalen Meniskusrückzugsmenge erlangt wird und vorzugsweise unmittelbar bevor die maximale Meniskusrückzugsmenge erreicht ist, unter Ausnutzung von 70% oder mehr des minima len Ansteuerabschnitts. In diesem Fall wird die Stärke einer Ausstoßgegendruckwelle vermindert, da eine Düsenposition von einer Düse beabstandet ist, welche die Ausstoßgegendruckwelle erzeugt, selbst wenn die Phase dieselbe bleibt. Es ist daher demgemäß ein gewisser Spielraum vorzusehen.
[Achte Ausführungsform]
Wenn die Anzahl der Ausstoßdüsen in der zweiten Hälfte eines minimalen Ansteuerzeitabschnitts, in welchem die Wiederauffüllgeschwindigkeit verringert ist, vermindert wird, kann die Anzahl der Düsen, welche die Ausstoßgegendruckwellen nicht wirkungsvoll nutzen können, verringert werden. In mehr spezifischer Weise ist ein Zeitpunkt, zu welchem eine Ausstoßgegendruckwelle am wirkungsvollsten genutzt werden kann und sowohl die maximale Meniskusrückzugsmenge und die Wiederauffüllgeschwindigkeit zufriedenstellend sind, der erste Zeitpunkt der Ausstoßdüsen in dem minimalen Ansteuerzeitabschnitt. Daher wird die Anzahl der Ausstoßdüsen entsprechend dem vorteilhaftesten ersten Zeitpunkt in dem minimalen Ansteuerzeitabschnitt größtmöglich eingestellt, und die Anzahl der Düsen wird zur zweiten Hälfte des minimalen Ansteuerzeitabschnitts aufeinanderfolgend vermindert.
Wenn in mehr spezifischer Weise die Anzahl der Ausstoßdüsen eingestellt ist, wie in 25 und 26 gezeigt ist, wird die Anzahl der Ausstoßdüsen zu dem vorteilhaftesten Ausstoßzeitpunkt in der zweiten Hälfte des Ausstoßes vermindert, um das Entstehen eines hohen Unterdrucks zu verhindern, um eine Verminderung der maximalen Meniskusrückzugsmenge und eine Verringerung der Wiederauffüllgeschwindigkeit zu unterbinden. In dieser Ausführungsform wird die Anzahl der Düsen aufeinanderfolgend verringert. Jedoch kann die Anzahl der Düsen nur in der zweiten Hälfte nacheinander verringert werden. In mehr spezifischer Weise wird in der ersten Hälfte des minimalen Ansteuerzeitabschnitts, in welcher die Ausstoßgegendruckwellen am wirkungsvollsten nutzbar sind, die Anzahl der Ausstoßdüsen so viel als möglich erhöht, um eine Wiederauffülloperation früh abzuschließen. Wenn die Düsen in der zweiten Hälfte des minimalen Ansteuer zeitabschnitts den Ausstoß einleiten, ist ein übermäßiger Unterdruck vom Einwirken nur auf die zweite Hälfte der Düsen vermeidbar, da die Anzahl der einer Wiederauffülloperation zu unterziehenden Düsen vermindert ist, wodurch der Wiederauffüllzeitabschnitt ausgeglichen wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird in einem erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zum Ausführen der Aufzeichnung durch Ausstoß einer Tinte die Amplitude einer Wiederauffüllschwingung minimiert, um den Ausstoß zu stabilisieren. Außerdem wird die maximale Meniskusrückzugsmenge beim Ausstoßen einer Tinte minimiert, um die Wiederauffüllgeschwindigkeit der Tinte zu erhöhen und dadurch den Ausstoß zu stabilisieren. Dadurch ist sowohl die Hochgeschwindigkeitsdruckoperation als auch eine hohe Bildqualität realisierbar.
Die vorliegende Erfindung führt zu ausgezeichneten Wirkungen insbesondere in einem Aufzeichnungskopf und in einem Aufzeichnungsgerät des Tintenstrahlsystems unter Verwendung einer Wärmeenergie unter den Tintenstrahlaufzeichnungssystemen.
Im Hinblick auf den kennzeichnenden Aufbau und das Wirkprinzip wird bevorzugt ein System eingesetzt, welches beispielsweise das in den USA-Patenten Nr. 4 723 129 und Nr. 4 740 796 beschriebene Grundprinzip anwendet. Das vorstehend beschriebene System ist entweder auf die sogenannte Auf-Anforderungstype oder auf die Dauerbetriebstype anwendbar. Insbesondere ist der Fall der Auf-Anforderungstype wirkungsvoll, weil durch Anlegen mindestens eines Ansteuersignals, welches zu einem raschen Temperaturanstieg mit Überschreiten des Kernsiedens führt, entsprechend der Aufzeichnungsinformation, an die Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente, die in einem Bereich entsprechend der Unterlage oder der Flüssigkeitskanäle mit der festgehaltenen Flüssigkeit (Tinte) angeordnet sind, eine Wärmeenergie durch die Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente erzeugt wird, um das Filmsieden auf der wärmeaktiven Oberfläche des Aufzeichnungskopfs zu bewirken, und folglich die Blasen innerhalb der Flüssigkeit (Tinte) entsprechend den Ansteuersignalen im Verhältnis 1 1 erzeugt werden können. Durch Ausstoßen der Flüssigkeit (Tinte) durch eine Ausstoßöffnung durch das Wachsen und Schrumpfen der Blase wird mindestens ein Tröpfchen erzeugt. Durch Erzeugen der Ansteuersignale mit Impulsform kann das Wachsen und Schrumpfen der Blase augenblicklich und zweckentsprechend bewirkt werden, um in mehr bevorzugter Weise das sachgemäße Ausstoßen der Flüssigkeit (Tinte) entsprechend den Eigenschaften zu erreichen. Als Ansteuersignale mit solchen Impulsformen sind die in den USA-Patenten Nr. 4 463 359 und Nr. 4 345 262 beschriebenen geeignet. Ferner kann eine hervorragende Aufzeichnung unter Verwendung der in dem USA-Patent Nr. 4 313 124 beschriebenen Bedingungen ausgeführt werden, welche die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der vorstehend erwähnten wärmeaktiven Oberfläche betreffen.
Als ein Aufbau des Aufzeichnungskopfs, zusätzlich zu dem kombinierten Aufbau einer Ausstoßdüse, eines Flüssigkeitskanals und eines Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements (gerader Flüssigkeitskanal oder rechtwinkliger Flüssigkeitskanal), wie in den vorstehend erwähnten Beschreibungen offenbart, ist der Aufbau in Anwendung der USA-Patente Nr. 4 558 333 und Nr. 4 459 600, welche den Aufbau mit dem in dem gekrümmten Bereich angeordneten wärmeaktiven Abschnitt beschreiben, ebenfalls in die Erfindung einbezogen. Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls wirkungsvoll aufgebaut werden, wie in der JP-A-59-123670 offenbart ist, welche den Aufbau unter Verwendung eines Schlitzes beschreibt, der einer Vielzahl von Elektrizität-Wärme-Umwandlungselementen als ein Ausstoßabschnitt des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements gemeinsam ist, oder in der JP-A-59-138461, welche den Aufbau mit der Öffnung zum Absorbieren einer Druckwelle einer Wärmeenergie, entsprechend dem Ausstoßabschnitt, beschreibt.
Ferner ist als ein Aufzeichnungskopf der Vollzeilentype mit einer Länge entsprechend der maximalen Breite eines Aufzeichnungsmediums, auf welchem durch das Aufzeichnungsgerät aufgezeichnet werden kann, entweder der Aufbau verwendbar, welcher die Länge durch eine Kombination einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen ausbildet, wie in den vorstehenden Beschreibungen offenbart, oder der Aufbau als ein einziger Aufzeichnungskopf, welcher einstückig erzeugt worden ist. Die vorliegende Erfindung kann die vorstehend beschriebenen Wirkungen wirkungsvoller zum Ausdruck bringen.
Außerdem ist die Erfindung für einen Aufzeichnungskopf der frei austauschbaren Chiptype wirkungsvoll, welcher die elektrische Verbindung mit dem Hauptgerät oder das Zuführen der Tinte vom Hauptgerät durch Anordnung auf dem Hauptgerät ermöglicht, oder für den Fall der Verwendung eines Aufzeichnungskopfs der Kassettentype, wobei die Kassette mit dem Aufzeichnungskopf einstückig ausgebildet ist.
Es ist ebenfalls zu bevorzugen, eine Wiederaufbereitungseinrichtung für den Aufzeichnungskopf hinzuzufügen, eine vorläufige Hilfseinrichtung und dergleichen, welche als ein Aufbau des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsgeräts angeordnet ist, weil die Wirkung der Erfindung weiter stabilisiert werden kann. Spezielle Beispiele dafür können für den Aufzeichnungskopf eine Verkappungseinrichtung, eine Reinigungseinrichtung, eine Druckerzeugungs- oder Saugeinrichtung und Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente oder ein anderes Heizelement oder eine vorläufige Heizeinrichtung gemäß einer Kombination dieser einschließen. Es ist ebenfalls für das Ausführen einer zuverlässigen Aufzeichnung wirkungsvoll, den vorläufigen Modus zu realisieren, welcher das Ausstoßen getrennt von der Aufzeichnung ausführt.
Als ein Aufzeichnungsmodus des Aufzeichnungsgeräts ist die Erfindung ferner nicht nur für den Aufzeichnungsmodus nur einer Grundfarbe, wie z. B. Schwarz oder dergleichen, äußerst wirkungsvoll, sondern auch für ein Gerät mit mindestens einer Vielzahl von unterschiedlichen Farben oder einer Vollfarbe durch Farbmischung, abhängig davon, ob der Aufzeichnungskopf entweder einstückig aufgebaut ist oder eine Kombination einer Vielzahl darstellt.

Claims

Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, das aufweist: – einen Aufzeichnungskopf (18) mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, wobei die Ausstoßöffnungen eingerichtet sind, in einer Vielzahl von Blöcken ansteuerbar zu sein, und mit einer gemeinsamen Tintenkammer zum Zuführen von Tinte zu der Vielzahl von Ausstoßöffnungen, und – Ansteuervorrichtungen (11 bis 15) zum Ansteuern der Ausstoßöffnungen jedes Blocks zum Ausstoßen von Tinte, daß die Summe von Blockansteuerzeitabschnitten kleiner als ein Ausstoßzeitabschnitt (T) ist und die Blockansteuerzeitabschnitte zu einem Beginn des Ausstoßzeitabschnitts (T) voreingestellt sind, wobei die Ansteuervorrichtungen (11 bis 15) eingerichtet sind, eine Anzahl von Ausstoßöffnungen zu veranlassen, gleichzeitig eine Tintenmenge auszustoßen, die nicht mehr als 7% der von allen der Vielzahl von Ausstoßdüsen des Aufzeichnungskopfs ausgestoßenen Tintenmenge beträgt, und eine Ansteuerzeitdauer aller Blöcke auf nicht weniger als 70 des Ausstoßzeitabschnitts einzustellen.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, das aufweist: – einen Aufzeichnungskopf (18) mit mindestens 32 Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte, wobei die Ausstoßöffnungen eingerichtet sind, in einer Vielzahl von Blöcken ansteuerbar zu sein, und mit einer gemeinsamen Kammer zum Zuführen von Tinte zu den Ausstoßöffnungen, und – Ansteuervorrichtungen (11 bis 15) zum Ansteuern der Ausstoßöffnungen für jeden Block zum Ausstoßen von Tinte, daß die Summe der Blockansteuerzeitabschnitte kleiner als ein Ausstoßzeitabschnitt (T) ist und die Blockansteuerzeitabschnitte zu einem Beginn des Ausstoßzeitabschnitts (T) voreingestellt werden können, wobei die Ansteuervorrichtungen (11 bis 15) eingerichtet sind, eine Anzahl von Ausstoßöffnungen zu veranlassen, Tinte gleichzeitig so auszustoßen, daß das Verhältnis der Anzahl der gleichzeitig Tinte ausstoßenden Ausstoßöffnungen nicht mehr als 12,5% der Gesamtzahl der Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfs ist, und eine Ansteuerzeitdauer aller Blöcke auf nicht weniger als 90% des Ausstoßzeitabschnitts einzustellen.
Gerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Ansteuervorrichtungen (11 bis 15) eingerichtet sind, angrenzende Ausstoßöffnungen zu veranlassen, Tinte aufeinanderfolgend auszustoßen.
Gerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Ansteuervorrichtungen (11 bis 15) eingerichtet sind, zu verhindern, daß angrenzende Ausstoßöffnungen Tinte aufeinanderfolgend ausstoßen.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anzahl 1 ist.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ansteuervorrichtungen (11 bis 15) eingerichtet sind, jede Ausstoßöffnung zu veranlassen, Tinte zu dem Zeitpunkt des maximalen Ausstoßdrucks der Ausstoßöffnung auszustoßen.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Aufzeichnungskopf (18) eingerichtet ist, Tinte durch Anwendung von Wärmeenergie zum Bewirken einer Zustandsänderung unter Erzeugung einer Blase in der Tinte auszustoßen.