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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zum Ausführen der
Aufzeichnung durch Ausstoßen
einer Tinte aus einem Aufzeichnungskopf auf ein Aufzeichnungsmedium.
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Bemerkungen zum Stand
der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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,
wobei die Ansteuervorrichtungen
eingerichtet sind, eine Anzahl von Ausstoßöffnungen zu veranlassen, gleichzeitig
eine Tintenmenge auszustoßen,
die nicht mehr als 7% der von allen der Vielzahl von Ausstoßöffnungen des
Aufzeichnungskopfs ausgestoßenen
Tintenmenge beträgt,
und eine Ansteuerdauer aller Blöcke
auf nicht weniger als 70% des Ausstoßzeitabschnitts einzustellen.
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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.
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Ferner ist es im Hinblick auf die
Erhöhung
der Wiederauffüllgeschwindigkeit
auch vorteilhaft, zu verhindern, daß die Tinte aus benachbarten
Ausstoßöffnungen
fortgesetzt ausgestoßen
wird.
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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,
wobei
die Ansteuervorrichtungen eingerichtet sind, eine Anzahl von Ausstoßöffnungen
zu veranlassen, gleichzeitig Tinte 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 Ansteuerdauer aller Blöcke auf nicht weniger als 90%
des Ausstoßzeitabschnitts
einzustellen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Ansicht zur Erläuterung
eines Hauptkörpers
eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, auf welches die vorliegende
Erfindung angewendet ist,
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2 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht einer Tintenstrahlkassette,
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3 zeigt
eine Ansicht zur Erläuterung
einer Heizungsschaltplatte,
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4 zeigt
ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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5 zeigt
ein Blockdiagramm der Einzelheiten des in 4 gezeigten Steueraufbaus,
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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),
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7 zeigt
ein Zeitsteuerdiagramm mit Einzelheiten der Segmentsignale SEG1
bis SEG8 in einem n-ten gemeinsamen Signal COMn in 6A,
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8A bis 8C zeigen Ansichten eines
Düsenabschnitts
eines Aufzeichnungskopfs und einen Zustand des Meniskus einer Tin te,
welcher in dem distalen Düsenendabschnitt
ausgebildet ist,
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9 zeigt
eine Ansicht zur Erläuterung
eines Tintenstroms in einer gemeinsamen Tintenkammer,
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10 zeigt
ein Kurvenbild zur Darstellung einer Druckänderung in der gemeinsamen
Tintenkammer, wenn Dauerausstoß bei
einer Frequenz nahe einer herkömmlichen
maximalen Ansteuerfrequenz ausgeführt wird,
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11A und 11B zeigen jeweils ein Zeitsteuerdiagramm
und ein Kurvenbild zur Erläuterung
eines Ansteuerverfahrens eines Aufzeichnungskopfs gemäß dieser
Ausführungsform,
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12 zeigt
ein Zeitsteuerdiagramm zur Darstellung von Einzelheiten der Segmentsignale
SEG1 bis SEG8 in einem n-ten gemeinsamen Signal COMn in 11A,
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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,
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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,
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15A und 15B zeigen jeweils ein Zeitsteuerdiagramm
und ein Kurvenbild zur Erläuterung
der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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16 zeigt
ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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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),
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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,
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19A und 19B zeigen jeweils ein Zeitsteuerdiagramm
und ein Kurvenbild zur Erläuterung
eines Ansteuerverfahrens eines Aufzeichnungskopfs dieser Ausführungsform,
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20 zeigt
ein Zeitsteuerdiagramm zur Darstellung von Einzelheiten der Segmentsignale
SEG1 bis SEG8 in einem n-ten gemeinsamen Signal COMn in 19A,
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21 zeigt
ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung
der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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22 zeigt
ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung
der fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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23 zeigt
ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung
der fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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24 zeigt
ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung
der fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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25 zeigt
ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung
der sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und
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26 zeigt
ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung
der sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen ausführlich
beschrieben.
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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.
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(i) Kurzbeschreibung des
Gerätehauptkörpers
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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.
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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.
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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.
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(ii) Beschreibung des
Aufbaus der Tintenstrahleinheit IJU
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(iii) Beschreibung des
Aufbaus des Tintenbehälters
IT
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(iv) Beschreibung der
Heizungsschaltplatte
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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.
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(v) Beschreibung des Steueraufbaus
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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.
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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.
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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]
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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]
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.