DE69312634T2

DE69312634T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE69312634T2
Application number: DE69312634T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Abe; Shoichi Hiraide; Kazunaga Suzuki
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-11-05
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2013-11-06
Also published as: JPH06218928A; EP0596530A2; DE69312634D1; HK1001750A1; SG46440A1; JP3237685B2; US5521619A; EP0596530A3; EP0596530B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung.
Ein auf Abruf arbeitender Tintenstrahlaufzeichnungskopf besteht aus einer Düsenplatte, in der eine Mehrzahl von Düsenöffnungen in ein und demselben Substrat ausgebildet sind, und einem Abstandselement zur Bildung von Druckerzeugungskammern, die mit den entsprechenden Düsenöffnungen in Verbindung stehen, so daß die Druckerzeugungskammern in Übereinstimmung mit Druckzeitsteuerungssignalen ausgedehnt/zusammengezogen werden, um dadurch das Ansaugen/Ausstoßen von Tinte in die/aus den Druckerzeugungskammern durchzuführen.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines bekannten Tintenstrahlaufzeichnungskopfs, und in Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Düsenplatte mit Düsenöffnungsanordnungen 3, 3, 3 ..., die jeweils mit Düsenöffnungen 2, 2, 2 ... versehen sind, die mit einem vorbestimmten Abstand, zum Beispiel 180 DPI, angeordnet sind.
Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Abstandselement, das zwischen einer Vibrationsplatte 5, die in der Folge beschrieben wird, und der Düsenplatte 1 angeordnet ist, wobei in dem Abstandselement 4 Durchgangslochanordnungen 6, 6, 6 ... zur Bildung von Reservoirs (nicht dargestellt) oder Druckerzeugungskammern entsprechend den Düsenanordnungen in den Positionen ausgebildet sind, die den Düsenöffnungsanordnungen 2, 2, 2 .... entsprechen.
Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Vibrationsplatte, die der Düsenplatte 1 über das Abstandselement 4 gegenüberliegt, wodurch die Druckerzeugungskammern gebildet werden. Die Vibrationsplatte 5 ist so angeordnet, daß sie mit der Oberseite von piezoelektrischen Vibratoren 8, 8, 8 ... von piezoelektrischen Vibratoreinheiten 7, 7, 7 ..., die in der Folge beschrieben werden, in Kontakt steht, um dadurch die Druckerzeugungskammern abhängig von der Ausdehnung/dem Zusammenziehen der piezoelektrischen Vibration 8, 8, 8 ... zusammenzuziehen/auszudehnen.
Das Bezugszeichen 9 stellt ein Substrat dar, das mit Einheitsaufnahmeöffnungen 10, 10, 10 ... zur Aufnahme der Vibratoreinheiten 7, 7, 7 ... versehen ist, so daß die freien Endseiten der piezoelektrischen Vibratoren 8, 8, 8 ... freiliegen, und mit einer Tintenzufuhröffnung 11 zur Zufuhr von Tinte von einem Tintenbehälter in die Reservoirs. Die Vibrationsplatte 5, das Abstandselement 4 und die Düsenplatte 1 sind für den Einbau in ein Aufzeichnungskopfgehäuse an der Oberfläche des Substrats 9 angeordnet und durch einen Rahmenkörper 12 befestigt, der auch als elektrostatischer Schirm wirkt, so daß die Druckerzeugungskammern 15 durch das Abstandselement 4, die Düsenplatte 1 und die Vibrationsplatte 5 gebildet werden, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei die Kammern über Tintenzufuhröffnungen 16, 16 mit Tinte aus den Reservoirs 17, 17 versorgt werden.
Fig. 3 zeigt eine Treibersignalerzeugungsschaltung, die zum Antrieb des obengenannten Aufzeichnungskopfs geeignet ist. In Fig. 3 bezeichnen die Bezugszeichen IN, und IN&sub2; eine Druckvorbereitungssignaleingangsklemme und eine Drucksignaleingangsklemme, an welche ein impulsförmiges Ladesignal Pc als Druckvorbereitungssignal bzw. ein impulsförmiges Entladesignal Pd als Drucksignal in Übereinstimmung mit einem Druckzeitsteuerungssignal, wie in Fig. 4A dargestellt, angelegt werden.
Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Pegeleinstelltransistor, von dem eine Basiselektrode mit der Eingangsklemme IN, verbunden ist und eine Kollektorelektrode mit der Basiselektrode eines ersten Schalttransistors 22 verbunden ist. Die Emitter- und Kollektorelektroden des ersten Schalttransistors 22 sind mit einer Stromguellenklemme VH über einen Zeitkonstanteneinstellwiderstand 23 bzw. mit der Erde über einen Zeitkonstanteneinstellkondensator 24 verbunden. Das Bezugszeichen 25 stellt einen Konstantstromsteuertransistor dar, von dem eine Emitterelektrode mit der Stromquellenklemme VH verbunden ist, eine Kollektorelektrode mit der Kollektorelektrode des Pegeleinstelltransistors 21 verbunden ist, und eine Basiselektrode mit der Stromquellenklemme VH über den Zeitkonstanteneinstellwiderstand 23 verbunden ist.
Andererseits ist eine Basiselektrode eines zweiten Schalttransistors 26 mit der Eingangsklemme IN&sub2; verbunden, eine Kollektorelektrode mit dem Zeitkonstanteneinstellkondensator 24 verbunden und eine Emitterelektrode mit der Erde über einen zweiten Zeitkonstanteneinstellwiderstand 27 verbunden.
Das Bezugszeichen 28 stellt einen Konstantstromsteuertransistor dar, von dem eine Kollektorelektrode mit der Eingangsklemme JN&sub2; verbunden ist, eine Emitterelektrode mit der Erde verbunden ist, und eine Basiselektrode ebenso mit der Erde über den zweiten Zeitkonstanteneinstellwiderstand 27 verbunden ist.
Die Bezugszeichen 29, 30, 31 und 32 stellen Transistoren dar, die einen Strompuffer zur Verstärkung eines Stroms zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens des Kondensators 24 bilden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Transistoren 29 und 30 und 31 und 32 Darlington-geschaltet, so daß sie eine ausreichende Stromkapazität für den Antrieb der piezoelektrischen Vibratoren des anzutreibenden Tintenstrahlaufzeichnungskopfs haben.
Die Funktionsweise der derart aufgebauten Treibersignalerzeugungsschaltung wird nun beschrieben. Wenn sich der Aufzeichnungskopf um eine Einheitsstrecke bewegt, wird ein Druckzeitsteuerungssignal (Fig. 4A) zur Bildung eines Punkts von einem Hauptrechner erzeugt. Ein Ladesignal Pc (Fig. 4B) mit einer Impulsbreite Tc wird synchron mit dem Druckzeitsteuerungssignal erzeugt. Diese Impulsbreite Tc ist auf eine ausreichende Zeit eingestellt, um Tinte in eine Druckerzeugungskammer zu saugen, wenn ein piezoelektrischer Vibrator vom d31-Typ ist, bei dem der Vibrator durch Laden zusammengezogen wird. Wenn dieses Signal zu der Eingangsklemme IN, geleitet wird, wird der Pegeleinstelltransistor 21 eingeschaltet und somit wird auch der erste Schalttransistor 22 eingeschaltet. Folglich wird die Stromquellenspannung der Stromquellenklemme VH über den Zeitkonstanteneinstellwiderstand 23 an den Kondensator 24 angelegt, so daß dieser Kondensator 24 mit einer Zeitkonstante geladen wird, die von dem Widerstand 23 und dem Kondensator 24 abhängt.
Der Zeitkonstanteneinstellwiderstand 23 ist an seinen gegenüberliegenden Enden mit dem Konstantstromsteuertransistor 25 verbunden, so daß die Klemmenspannung über den Widerstand 23 auf der Spannung zwischen der Basis- und Emitterelektrode des Transistors 24 gehalten wird, und der Strom, der in den Kondensator 24 fließt, konstant wird, ohne sich im Laufe der Zeit zu ändern. Daher kann der Gradient der Anstiegsflanke τ1 der Klemmenspannung (V) des Kondensators 24 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
τ1 = VBE1/(R&sub1; x C&sub1;)
wobei R, den Widerstand des Widerstands 23 darstellt, C&sub1; die Kapazität des Kondensators 24 darstellt und VBE1 die Basis-Emitter-Spannung des Konstantstromtransistors 25 darstellt. Die Impulsbreite Pwc des Ladesignals Pc ist auf eine ausreichende Zeit eingestellt, um den Kondensator 24 bis zur Spannung V&sub0; der Stromquellenklemme VH zu laden.
Nachdem die Zeit, die der Impulsbreite Tc des Ladesignals Pc entspricht, somit verstrichen ist, wird die Klemmenspannung des Kondensators 24 bis zu der Stromguellenspannung V&sub0; erhöht. Das Ladesignal Pc wird zu diesem Zeitpunkt auf einen L-Pegel geschaltet, so daß der Pegeleinstelltransistor 21 abgeschaltet wird und somit auch der erste Schalttransistor 22 abgeschaltet wird. Daher hält der Kondensator 24 die Spannung τ x Tc = V&sub0;.
Wenn ein Entladesignal Pd (Fig. 4C) als Drucksignal zu der Klemme IN&sub2; geleitet wird, wenn eine vorbestimmte Zeit Pwh seit dem Abschalten des Ladesignals Pc verstrichen ist, wird der zweite Transistor 26 zur Bildung einer Schleife zum Entladen der Ladungen des Kondensators 24 eingeschaltet.
Infolgedessen werden die in der Kapazität C&sub1; akkumulierten Ladungen durch den Zeitkonstanteneinstellwiderstand 23 entladen. Gleichzeitig wird der Konstantstromsteuertransistor 28 eingeschaltet, so daß die Klemmenspannung des zweiten Zeitkonstanteneinstellwiderstands 27 durch denselben Effekt wie dem obengenannten Effekt des ersten Konstantstromsteuertransistors 25 gleich der Basis-Emitter-Spannung VBE2 des Transistors 28 wird, so daß die Klemmenspannung (V) der Kapazität C&sub1; mit einem konstanten Gradienten geradlinig fällt.
Das heißt, der Gradient der Hinterflanke τ2 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
τ2 = VBE2/(R&sub2; x C&sub1;)
wobei R&sub2; den Widerstand des zweiten Zeitkonstanteneinstellwiderstands 27 darstellt, C&sub1; die Kapazität des Kondensators 24 darstellt und VBE2 die Basis-Emitter-Spannung des Konstantstromtransistors 28 darstellt. Die Impulsbreite Pwd des Entladesignals Pd ist auf eine ausreichende Zeit zum Entladen des Kondensators 24 auf ein Nullpotential eingestellt.
Die Spannung, die sich bei einer vorbestimmten Vorderflankengeschwindigkeit und einer Hinterflankengeschwindigkeit abhängig von den Zeitkonstanteneinstellwiderständen 23 und 27 und dem Kondensator 24 in der zuvor beschriebenen Weise ändert, wird durch die Transistoren 29 und 30 bzw. 31 und 32, die einen Strompuffer bilden, verstärkt und an die piezoelektrischen Vibratoren 8, 8 angelegt (Fig. 2).
Wenn ein Ladesignal Pc zum Zeitpunkt T1 synchron mit einem Druckzeitsteuerungssignal an die Klemme IN, angelegt wird, fließt, falls die derart konfigurierte Treibersignalerzeugungsschaltung bei einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf vom Anzug-Ausstoßsystem angewendet wird, ein Konstantstrom in den piezoelektrischen Vibrator 8 und die Klemmenspannung (Fig. 4D) des piezoelektrischen Vibrators 8 nimmt bei konstanter Rate zu. Die Vibrationsplatte 5 zieht sich mit einer konstanten Rate entsprechend zusammen, so daß in Fig. 2 abwärts transformiert wird. Die Volumina der Druckerzeugungskammern 15, 15 werden entsprechend ausgedehnt und in den Druckerzeugungskammern 15, 15 wird ein Unterdruck erzeugt, so daß Tinte in den Reservoirs 17, 17 durch die Tintenzufuhröffnungen 16, 16 in die Druckerzeugungskammern 15, 15 strömt, und gleichzeitig werden die Menisken der Düsenöffnungen 2, 2 in die Druckerzeugungskammern 15, 15 gezogen.
Die Menisken bewegen sich aufgrund der Oberflächenspannung, nachdem sie in die Druckerzeugungskammern 15, 15 gezogen wurden, bis zu einem gewissen Grad zu den Düsenöffnungen (Fig. 4E).
Zu einem Zeitpunkt (T&sub2;), wenn die Zeit, die der Impulsbreite Pwc des Ladesignals Pc entspricht, verstrichen ist und das Laden des piezoelektrischen Vibrators 8 beendet ist, befindet sich die Klemmenspannung des piezoelektrischen Vibrators 8 in einem sogenannten Haltezustand, wo sie bei der Stromguellenspannung V&sub0; gehalten wird. Wenn daher ein Entladesignal Ps zu einem Zeitpunkt (T&sub3;) angelegt wird, wenn eine bestimmte Haltezeit Pwh verstrichen ist, werden die Ladungen des piezoelektrischen Vibrators 8 bei konstanter Rate entladen, so daß seine Klemmenspannung mit konstanter Rate abnimmt (Fig. 4D) . Somit ziehen sich die Druckerzeugungskammern 15, 15 zum Ausstoßen von Tinte in Form von Tintentropfen aus den Düsenöffnungen zusammen.
Die Ladungen des piezoelektrischen Vibrators 8 werden einwandfrei zum Zeitpunkt (T&sub4;) entladen, wenn die Tintentropfen ausgestoßen werden und die Zeit, die der Impulsbreite Pwd des Entladesignals entspricht, verstrichen ist.
Andererseits wird der Meniskus in der Druckerzeugungskammer 15 gebildet, da Tinte, die dem Volumen des Tintentropfens entspricht, aus der Druckerzeugungskammer 15 abgegeben wird, und der Meniskus erzeugt eine Restvibration mit einer inhärenten Vibrationsperiode, die von dem Wert der physikalischen Eigenschaft der Tinte, der Größe der Druckerzeugungskammer 15 und der Größe des Elements, das die Druckerzeugungskammer 15 bildet, abhängt. Daher wiederholt der Meniskus, wie in Fig. 4E dargestellt, die Bewegung zu der Außenseite der Düsenöffnung oder zu der Seite der Druckerzeugungs kammer.
Um den Einfluß einer solchen Vibration des Meniskus zu vermeiden, wird die Zeit Pwt, die zur Abschwächung der Vibration auf ein ausreichendes Maß erforderlich ist, so daß die Punktbildung in keiner Weise beeinflußt wird, eingerichtet oder die Impulsbreite Pwc des Ladesignals Pc und die Haltezeit Pwh ausreichend verlängert.
Die Druckgeschwindigkeit wird jedoch verringert, wenn eine solche Ruheperiode Pwt eingerichtet wird oder die Ladeimpulsbreite Pwc und die Haltezeit Pwh verlängert werden, oder die Position des Meniskus zum Zeitpunkt des Ausstoßes wird mit einer Steuerfrequenz verändert, wenn die Schreibgeschwindigkeit hoch ist. In diesem Fall ist im Gegensatz zu dem obengenannten Fall, in dem sich der Meniskus in einem unveränderlichen Zustand befindet, die Position des Meniskus zum Zeitpunkt der Ausgabe eines Druckzeitsteuerungssignals zum Beispiel an der Seite der Druckerzeugungskammer, so daß ein neues Problem auftritt, daß sich die Druckqualität abhängig von der Frequenz ändert.
Das heißt, wenn ein Druckzeitsteuerungssignal ausgegeben wird, wenn sich der Meniskus, der aufgrund der Restvibration des piezoelektrischen Vibrators vibriert, zu der Düsenöffnung bewegt, ein Unterdruck, der durch die Ausdehnung der Druckerzeugungskammer 15 entsteht, eine Kraft erzeugt, um den Meniskus zu der Druckerzeugungskammer zu bewegen. Eine solche Kraft wird jedoch durch die Kraft des Meniskus an sich, sich zu der Außenseite der Düsenöffnung aufgrund der obengenannten Restvibration zu bewegen, aufgehoben, so daß der Einfluß des Unterdrucks soweit wie möglich verringert wird und der Meniskus sofort wieder zu der Düsenöffnungsseite zurückkehrt. Wenn danach die Ladungen des piezoelektrischen Vibrators bei konstanter Rate entladen werden, so daß sich der piezoelektrische Vibrator ausdehnt, wird ein Tintentropfen in einem solchen Zustand gebildet, daß der Meniskus soweit wie möglich an der Seite der Düsenöffnung angeordnet ist. Daher ist es möglich, ein notwendiges Volumen des Tintentropfens zu erhalten. Zu diesem Zeitpunkt wird im allgemeinen die Fluggeschwindigkeit gering.
Wenn andererseits ein Druckzeitsteuerungssignal ausgegeben wird, wenn sich der Meniskus, der aufgrund der Restvibration vibriert, zu der Druckerzeugungskammer bewegt, fällt die Bewegung des Meniskus, die durch die Restvibration verursacht wird, mit der Bewegung des Meniskus zu der Druckerzeugungskammer zusammen, die durch den Unterdruck verursacht wird, der durch die Ausdehnung der Druckerzeugungskammer erzeugt wird, so daß sich der Meniskus tief in die Druckerzeugungskammer bewegt und die Rückkehr des Meniskus zu der Düsenöffnung verzögert wird. Wenn danach die Ladungen des piezoelektrischen Vibrators bei konstanter Rate entladen werden, so daß sich der piezoelektrische Vibrator ausdehnt, wird ein Tintentropfen gebildet, während der Meniskus in die Druckerzeugungskammer und weg von der Düsenöffnung gezogen wird und der Tintentropfen erhält ein kleines Volumen, so daß die Fluggeschwindigkeit hoch wird.
Daher hängt die Größe und Geschwindigkeit des gebildeten Tintentropfens weitgehend von der Position des Meniskus ab, selbst wenn der piezoelektrische Vibrator mit derselben Energie angetrieben wird und daher unterscheiden sich die auf einem Aufzeichnungsmedium gebildeten Punkte in der Größe, wodurch die Druckqualität verringert wird.
Bei einer solchen Konfiguration, in welcher der Druck in der Druckerzeugungskammer entsprechend den Druckzeitsteuerungssignalen verändert wird, werden Vibrationen als mechanische Strukturen der Druckerzeugungskammern an sich und hydrodynamische Vibrationen der Tinte an sich erzeugt, wodurch Vibrationen von Menisken in der Nähe der entsprechenden Düsenöffnung zu einer Hin- und Herbewegung zwischen den Düsenöffnungen und den entsprechenden Druckerzeugungskammern nach der Bildung von Tintentropfen veranlaßt werden.
Selbst wenn daher dieselbe Druckänderung in jeder Druckerzeugungskammer erzeugt wird, ist die Größe und Fluggeschwindigkeit des ausgestoßenen Tintentropfens abhängig von dem Positionsverhältnis zwischen der zugehörigen Düsenöffnung und dem Meniskus, der in der Nähe der Düsenöffnung gebildet wird, unterschiedlich, was zu dem Problem führt, daß Schwankungen in der Druckqualität entstehen.
Zur Lösung eines solchen Problems könnte eine Technik in Betracht gezogen werden, in der eine nachgeschaltete Tintentropfenbildung durchgeführt wird, nachdem die Vibration des Meniskus, die nach der Bildung des vorangehenden Tintentropfens verursacht wird, auf ein solches Maß verringert wird, daß die Druckqualität nicht beeinflußt wird. Diese Technik ist jedoch mit dem Problem verbunden, daß die Druckgeschwindigkeit stark verlangsamt wird, da eine Wartezeit notwendig ist, bis die Vibration des Meniskus unterdrückt ist.
Die Patente EP-A-0049900 und DE-A-2555749 offenbaren Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe, in welchen Tintentropfen gebildet werden, wenn ein piezoelektrisches Element durch elektrische Impulse rechteckiger Form betätigt wird. Zur Löschung der Druckpulsation, die durch diese Tintentropfenbildung hervorgerufen wird, lehren beide Patente die Verwendung eines zweiten oder Nebenimpulses, der dem piezoelektrischen Element in einem vorbestimmten Zeitintervall nach dem ersten oder Hauptimpuls zugeführt wird.
Ferner offenbart Patent FR-A-2 418 089 einen Tintenstrahldrucker, der ein auf einen Impuls ansprechendes Stellglied enthält, das Druckanstiege in einer Tintenkammer eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs für den Ausstoß von Tintentropfen erzeugt. Ein Steuerkreis erzeugt Steuerimpulse für das Stellglied mit einer derartigen Dauer, daß das Stellglied über einen ausreichenden Zeitraum in einem angeregten Zustand gehalten wird, so daß eine Druckverringerung, die sich aus der Rückstellung des Stellglieds ergibt, eine Druckschwankung in der Tinte kompensieren kann, die durch die anfängliche Antriebsbewegung des Stellglieds hervorgerufen wird.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obengenannten Probleme gemacht, die mit den herkömmlichen Vorrichtungen verbunden sind. Die Erfindung schafft daher eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Die Erfindung schafft eine Aufzeichnungsvorrichtung mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf vom Abruftyp und insbesondere einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einem Steuerkreis zur Bildung von Tintentropfen bei hoher Wiederholungsrate.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer neuartigen Aufzeichnungsvorrichtung vom Tintenstrahltyp, in welcher ein Tintentropfen für gewöhnlich gebildet wird, wenn der Meniskus in einen vorbestimmten Zustand gelangt, unabhängig von der Vibration der Druckerzeugungskammer und der hydrodynamischen Vibration der Tinte an sich.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Schaffung eines Aufzeichnungskopfs vom Tintenstrahltyp mit einem Steuerkreis, der zu Bildung von Tintentropfen bei hoher Wiederholungsrate imstande ist.
Gemäß einem spezifischen Aspekt der Erfindung wird eine Aufzeichnungsvorrichtung vom Tintenstrahltyp bereitgestellt mit:
einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit mindestens einer Druckerzeugungskammer in Verbindung mit einer Düsenöffnung und einem piezoelektrischen Vibrator zur Unter-Druck-Setzung der Druckerzeugungskammer; und
einem Treibersignalerzeugungsmittel zur Erzeugung
einer ersten Spannungswellenform zur Ausdehnung des piezoelektrischen Vibrators mit einer Rate, welche geeignet ist, einen Tintentropfen zu bilden, in Abhängigkeit von einem Signal von einem Erzeugungsmittel für ein Druckerzeugungs kammerzusammenziehungssignal, welches zum Betrieb durch ein Druckzeitsteuerungssignal betätigt ist,
einer zweiten Spannung zum Halten des piezoelektrischen Vibrators in seinem ausgedehnten oder zusammengezogenen Zustand, und
einer dritten Spannungswellenform zum Zusammenziehen des piezoelektrischen Vibrators mit einer Rate, welche geeignet ist, Tinte in die Druckerzeugungskammer zu saugen, in Abhängigkeit von einem Signal von einem Erzeugungsmittel für ein Druckerzeugungskammerausdehnungssignal;
wobei die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ferner folgendes umfaßt:
ein Mittel zur Erfassung des Zeitpunkts der Vollendung der Tintentropfenbildung, um einen Zeitpunkt zu erfassen, bei welchem ein Vorgang der Tintentropfenbildung durch die erste Spannungswellenform vollendet ist; und
ein Verzögerungsmittel zur Verzögerung eines Signals, welches von dem Mittel zur Erfassung des Zeitpunkts der Vollendung der Tintentropfenbildung erhalten ist und das Erzeugungsmittel für ein Druckerzeugungskammerausdehnungssignal betätigt, um eine Zeit ΔT, bis eine Vibration eines in dem Vorgang der Tintentropfenbildung erzeugten Meniskus in eine Bewegung hin zur Düsenöffnung geschaltet ist.
Da Tinte, die zur Bildung eines nachfolgenden Tintentropfens notwendig ist, zu einem Zeitpunkt in die Druckerzeugungskammer gesaugt wird, zu dem der nach der Bildung eines vorangehenden Tintentropfens gebildete Meniskus beginnt, sich zu der Seite der Düsenöffnung zu bewegen, wird die Kraft zum Zurückziehen des Meniskus, die zu diesem Zeitpunkt hervorgerufen wird, durch die Bewegung des Meniskus an sich aufgehoben. Daher kann das Zurückziehen des Meniskus aufgrund des Einsaugens der Tinte in die Druckerzeugungskammer auf das Minimum unterdrückt werden und der Meniskus kann immer unabhängig von dem Wert der Steuerfrequenz stabil in der Nähe der Düsenöffnung zu dem Zeitpunkt des Tintenausstoßes angeordnet sein.
Fig. 1 ist eine in Einzelteile aufgelöste perspektivische Ansicht, die einen bekannten Aufzeichnungskopf vom Tintenstrahltyp zeigt, bei dem ein Steuerkreis gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Umgebung der Druckerzeugungskammern in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zeigt;
Fig. 3 ist ein Schaltdiagramm, das ein Beispiel eines herkömmlichen Steuerkreises zur Erzeugung eines trapezoidförmigen Treibersignals für den Antrieb eines auf Abruf arbeitenden Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zeigt;
Fig. 4 ist ein erklärendes Diagramm, das die herkömmliche Druckzeitsteuerung in einer herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt;
Fig. 5 ist ein Bestandteildiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das den Betrieb der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung in bezug auf die Druckzeitsteuerung zeigt;
Fig. 7 ist ein Anordnungsdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das den Betrieb der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung in bezug auf die Druckzeitsteuerung zeigt;
Fig. 9 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs vom Anzug-Ausstoß-System zeigt, bei dem die vorliegenden Erfindung angewendet werden kann; und
Fig. 10 ist ein Diagramm, das ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in bezug auf die Druckzeitsteuerung zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird ausführlich mit Bezugnahme auf ihre in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Steuerkreises gemäß der vorliegenden Erfindung, durch den die Druckgeschwindigkeit durch positive Verwendung der Vibration des Meniskus, die durch eine solche Restvibration verursacht wird, verbessert werden kann, ohne eine Verschlechterung der Druckqualität herbeizuführen. In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 43 ein erstes Stufenschieberegister, das ein Signal für vorhandene/fehlende Druckdaten ausgibt, welches das Vorhandensein/Fehlen von Druckdaten anzeigt, die einer Klemme 44 zugeleitet werden, synchron mit einem Druckzeitsteuerungssignal, das jedesmal erzeugt wird, wenn ein Aufzeichnungskopf über eine Einheitsdistanz läuft und das von einer Klemme 42 zugeleitet wird. Dieses Signal für vorhandene/fehlende Druckdaten zeigt das Vorhandensein/Fehlen von Druckdaten an, wenn mindestens einer aus einer Mehrzahl piezoelektrischer Vibratoren 8, 8 angetrieben wird, die an eine Treibersignalerzeugungsschaltung 49 angeschlossen sind, die in der Folge beschrieben wird. Der Ausgang dieses Schieberegisters 43 und das Druckzeitsteuerungssignal werden in ein erstes UND-Gatter 40 geleitet und ein Druckabschnittsignal von einer Klemme 41, das heißt, ein Signal, das anzeigt, daß der Aufzeichnungskopf auf einer zu bedruckenden Fläche läuft, wird ebenso zu dem ersten UND-Gatter 40 geleitet. Somit gibt das erste UND- Gatter 40 ein Signal aus, das dem Druckzeitsteuerungssignal entspricht, wenn Druckdaten vorhanden sind.
Das Druckabschnittsignal der Klemme 41 wird auch zu einem zweiten UND-Gatter 45 geleitet und ferner über eine Kantenerkennungsschaltung 54 zu einem Flip-Flop 47 geleitet. Die Kantenerkennungsschaltung 54 erfaßt den Zeitpunkt der Ausgabe des Drucksignals, das heißt, den Zeitpunkt, zu dem der Aufzeichnungskopf in den Druckbereich eintritt, und dann stellt die Kantenerkennungsschaltung 54 den Flip-Flop 47 ein. Der Ausgang des Flip-Flops 47 wird zu einer Klemme S eines Wählers 46 geleitet, der entweder den Ausgang des ersten UND-Gatters 40 wählt, wenn sich die Klemme S in einem L-Pegel befindet, oder den Ausgang des zweiten UND- Gatters 45, wenn sie sich in einem H-Pegel befindet, und der ein Ladeauslösesignal zu einer Ladesignalerzeugungsschaltung 48 leitet, die als Mittel zur Erzeugung eines Druckerzeugungskammerausdehnungssignals dient
Die Ladesignalerzeugungsschaltung 48 wird durch das Ladeauslösesignal von dem Wähler 46 in Betrieb gesetzt, so daß ein Ladesignal Pc mit einer Impulsbreite Pwc zu einer Klemme IN, der Treibersignalerzeugungsschaltung 49 mit derselben Struktur wie in Fig. 3 dargestellt geleitet wird.
Das Bezugszeichen 50 stellt eine erste Verzögerungsschaltung dar, die den Ausgang des ersten UND-Gatters 40 in Übereinstimmung mit dem obengenannten Druckzeitsteuerungssignal um einen vorbestimmten Zeitraum (Pwc + Pwh) verzögert, um ein Entladeauslösesignal zu bilden, das seinerseits zu einer Entladesignalerzeugungsschaltung 51 geleitet wird, die als Mittel zur Erzeugung eines Druckerzeugungskammerzusammenziehungssignals wirkt. Die Entladesignalerzeugungsschaltung 51 wird durch das Entladeauslösesignal von der ersten Verzögerungsschaltung 50 in Betrieb gesetzt, so daß ein Entladesignal Pd mit einer Impulsbreite Pwd, das ausreicht, um einen Tintentropfen auszustoßen, zu einer Klemme IN&sub2; der Treibersignalerzeugungsschaltung 49 geleitet wird.
Das Bezugszeichen 52 bezeichnet eine Schaltung zur Erfassung des Endes der Entladung, die als Mittel zum Erfassen des Endzeitpunkts der Bildung eines Tintentropfens dient, wobei die Schaltung den Zeitpunkt der Hinterflanke des Entladesignals Pd erfaßt, und ein Signal abhängig von dem Ende der Entladung ausgibt, das heißt, dem Endzeitpunkt des Ausstoßes eines Tintentropfens, welches Signal zu einer Rückstellklemme R des Flip-Flops 47 über eine zweite Verzögerungsschaltung 53 geleitet wird und auch zu dem zweiten UND-Gatter 45 geleitet wird, wo es zu dem nächsten Auslösesignal wird.
Die Verzögerungszeit der zweiten Verzögerungsschaltung 53 wird auf die Zeit eingestellt, die um eine Zeit ΔT vom Endzeitpunkt der Entladung verzögert ist, so daß das nächste Ladeauslösesignal von dem zweiten UND-Gatter 45 zugeleitet wird, wenn die Vibration eines Meniskus, die durch den Ausstoß eines Tintentropfens von einer Düsenöffnung verursacht wird, sich zu der Düsenöffnung zu bewegen beginnt, nachdem die Entladung vollendet ist, das heißt, nachdem der Ausstoß beendet ist. Die Bezugszeichen Tr, Tr in der Zeichnung stellen Transistoren dar, die durch entsprechende Druckdaten eingeschaltet werden, die den entsprechenden Klemmen D,, D&sub2; synchron mit einem Druckzeitsteuerungssignal zugeleitet werden, um den Ausgang der Treibersignalerzeugungsschaltung 49 an piezoelektrische Vibratoren 8, 8 ..., die für den Druck bestimmt sind, anzulegen.
In der Folge wird der Betrieb der derart konfigurierten Vorrichtung mit Bezugnahme auf das Zeitsteuerungsdiagramm beschrieben, das in Fig. 6 dargestellt ist.
Wenn einem Drucker von einem Hauptrechner ein Befehl zur Ausführung eines Drucks auf einem bestimmten Bereich zugeleitet wird, gibt ein Steuerteil (nicht dargestellt) einen Befehl, einen Aufzeichnungskopf zu dem Druckbereich zu bewegen, so daß sich der Aufzeichnungskopf zu dem Druckbereich zu bewegen beginnt. Wenn der Aufzeichnungskopf die Position erreicht, wo mit dem Druck begonnen werden soll, wird ein Druckabschnittsignal zu der Klemme 41 geleitet. Der Flip-Flop 47 wird durch dieses Druckabschnittsignal eingestellt, so daß die Klemme S des Wählers 46 in einen H- Pegel gebracht wird. Folglich wird der Ausgang des ersten UND-Gatters 40 als Ladeauslösesignal gewählt, um die Ladesignalerzeugungsschaltung 48 in Betrieb zu setzen.
Wenn zum Zeitpunkt des Druckens des ersten Punkts ein Ladeauslösesignal von dem ersten UND-Gatter 40 zu der Ladesignalerzeugungsschaltung 48 durch den Wähler 46 in Übereinstimmung mit einem Druckzeitsteuerungssignal (Fig. 6A) der Klemme 42 geleitet wird, wird ein Ladesignal Pc (Fig. 6C) mit einer Impulsbreite Pwc zu der Klemme IN, der Treibersignalerzeugungsschaltung 49 von der Ladesignalerzeugungsschaltung 48 in Abhängigkeit von dem Ladeauslösesignal geleitet. Daher gibt die Treibersignalerzeugungsschaltung 49 ein Ladespannungssignal mit einer konstanten Neigung von einem Zeitpunkt T, (Fig. 6E) aus. Obwohl dieses Ladespannungssignal zu jedem piezoelektrischen Vibrator 8 geleitet wird, ist die andere Klemme von jedem piezoelektrischen Vibrator 8 mit dem zugehörigen Transistor Tr verbunden und Druckdaten zur Bildung von Punkten werden zuvor zu den Klemmen D&sub1;, D&sub2; ... geleitet, so daß nur jene, die mit dem eingeschalteten Tr verbunden sind, selektiv geladen werden.
Der geladene piezoelektrische Vibrator 8 zieht sich mit konstanter Rate zusammen, um die Druckerzeugungskammer 15 mit konstanter Rate wie zuvor erwähnt auszudehnen. Somit wird in der Stufe (T&sub2;), in der die Zeit, die der Impulsbreite Pwc des Ladesignals Pc entspricht, verstrichen ist, eine ausreichende Ladung bis zur Stromquellenspannung V angesammelt und diese Spannung V&sub0; wird danach gehalten.
Die erste Verzögerungsschaltung 50 leitet in der Stufe (T&sub3;) ein Entladeauslösesignal zu der Entladesignalerzeugungsschaltung 51, in der die Zeit, die in der ersten Verzögerungsschaltung 50 definiert ist, seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem das Ladeauslösesignal von dem ersten UND-Gatter 40 zugeleitet wird. Die Entladesignalerzeugungsschaltung 51 leitet in Abhängigkeit von diesem Entladeauslösesignal ein Entladesignal Pd (Fig. 6D) mit einer Impulsbreite Pwd zu der Klemme IN&sub2; der Treibersignalerzeugungsschaltung 49. Folglich erzeugt die Treibersignalerzeugungsschaltung 49 ein Entladespannungssignal mit einer konstanten Neigung, durch welche die Ladungen, die im piezoelektrischen Vibrator 8 akkumuliert sind, bei konstanter Rate entladen werden, so daß sich der piezoelektrische Vibrator 8 mit konstanter Rate ausdehnt (Fig. 6E). Die Druckerzeugungskammer 15 zieht sich in Übereinstimmung mit der Ausdehnung des piezoelektrischen Vibrators 8 zusammen, so daß ein Tintentropfen von der Düsenöffnung 2 ausgestoßen wird.
Zu dem Zeitpunkt (T&sub4;), zu dem die Zeit, die durch die Impulsbreite des Endladesignals Pd definiert ist, verstrichen ist, erfaßt die Erfassungsschaltung 52 des Endes der Entladung die Hinterflanke des Entladesignals und gibt ein Signal aus. Dieses Ausgangssignal wird von der zweiten Verzögerungsschaltung 53 (Fig. 68) um eine vorbestimmte Zeit ΔT verzögert und der Rückstellklemme R des Flip-Flops 47 zugeführt, um diesen zurückzustellen, so daß die Klemme S des Wählers 46 in einen L-Pegel gebracht wird und somit der Wähler 46 danach den Ausgang des zweiten UND-Gatters 45 wählt.
Das Ausgangssignal der zweiten Verzögerungsschaltung 53, das auch gleichzeitig dem zweiten UND-Gatter 45 zugeleitet wird, wird der Ladesignalerzeugungsschaltung 48 zugeleitet und als solches als Ladeauslösesignal verwendet. Folglich wird ein Ladesignal Pc (Fig. 60) von der Ladesignalerzeugungsschaltung 48 zum Zeitpunkt T&sub1;' in dem Bereich ausgegeben, in dem sich der Meniskus zu der Düsenöffnung bewegt (der Bereich ist in Fig. 6 mit dem Zeichen a bezeichnet).
Zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der piezoelektrische Vibrator 8 abhängig von diesem Ladesignal Pc zusammenzuziehen beginnt, wie in Fig. 6F dargestellt, vibriert der Meniskus aufgrund der früheren Bildung eines Tintentropfens und der Meniskus bewegt sich von der Druckerzeugungskammer 15 zu der Düsenöffnung 2, so daß, wenn die Druckerzeugungskammer 15 durch das Ladesignal Pc zu diesem Zeitpunkt ausgedehnt wird, die Kraft zum Zurückziehen des Meniskus aufgrund dieser Ausdehnung durch die Vorwärtsbewegungskraft des Meniskus zu der Düsenöffnung nach dem obengenannten Tintenausstoß aufgehoben wird. Daher wird das Ausmaß des Zurückziehens des Meniskus, das durch die Ausdehnung der Druckerzeugungskammer 15 verursacht wird, so gering, daß er rasch zu der Düsenöffnung zurückkehrt Das heißt, dies bedeutet, daß es möglich ist, die Dauer des Ladesignals Pc zu verkürzen. Der piezoelektrische Vibrator 8 ist zu einem Zeitpunkt (T&sub2;'), zu dem die Zeit, die der Impulsbreite Pwc des Ladesignals Pc entspricht, verstrichen ist, ausreichend bis zur Stromquellenspannung V&sub0; geladen und befindet sich im Haltezustand.
Wenn danach zu einem Zeitpunkt (T&sub3;') bei der Eingabe eines Druckzeitsteuerungssignals Druckdaten vorhanden sind, wird ein Entladesignal pd zu einem Zeitpunkt T&sub4;' ausgegeben, wenn die Zeit, die durch die erste Verzögerungsschaltung 50 definiert ist, verstrichen ist, so daß sich der piezoelektrische Vibrator 8 ausdehnt, um die Druckerzeugungskammer 15 zusammenzupressen und somit einen Tintentropfen auszustoßen. Da das Verfahren der Ausdehnung der Druckerzeugungskammer 15 zu dem Zeitpunkt T&sub2;' beendet ist, ist es möglich, einen Tintentropfen auszustoßen, wenn ein Druckzeitsteuerungssignal in der Stufe (T&sub3;") eingegeben wird, bevor ein dargestelltes normales Druckzeitsteuerungssignal eingegeben wird.
Obwohl dieser Ausstoß eines Tintentropfens die Vibration des Meniskus in der Düse, wie zuvor erwähnt, verursacht, wird wieder ein Signal von der zweiten Verzögerungsschaltung 53 zu dem zweiten UND-Gatter 45 geleitet, wenn die Zeit ΔT seit dem Endzeitpunkt der Ausgabe eines Entladesignals Pd verstrichen ist, und ein Ladesignal Pc wird der Ladesignalerzeugungsschaltung 48 durch den Wähler 46 von dem zweiten UND-Gatter 45 zugeleitet, so daß das Verfahren zur Ausdehnung der Druckerzeugungskammer 15 in dem Bereich a ausgeführt wird, wie in Fig. 6 dargestellt, in dem sich der Meniskus zu der Düsenöffnung bewegt.
Das heißt, im Gegensatz zu dem herkömmlichen Fall, in dem die Druckerzeugungskammer 15 zum Zeitpunkt des nachfolgenden Druckzeitsteuerungssignals nach Bildung eines Tintentropfens ausgedehnt wird, wird der Zeitpunkt für den Beginn des Vorgangs der Ausdehnung der Druckerzeugungskammer 15 gemäß der vorliegenden Erfindung wie zuvor beschrieben auf der Basis des Endzeitpunkts des vorangehenden Vorgangs der Bildung eines Tintentropfens definiert, so daß die Druckerzeugungskammer 15 ausgedehnt werden kann, wenn sich der Meniskus, der durch die vorangehende Bildung eines Tintentropfens verursacht wird, zu der Düsenöffnung bewegt. Daher kann die Kraft zum Zurückziehen des Meniskus, die durch die Ausdehnung der Druckerzeugungskammer 15 verursacht wird, durch die Bewegung des Meniskus an sich aufgehoben werden. Selbst wenn die Impulsbreite Pwc kurz ist, ist es daher möglich, den piezoelektrischen Vibrator 8 auszudehnen, um einen Tintentropfen in dem Zustand auszustoßen, in dem der Meniskus zu der Düsenoberseite zurückgekehrt ist. Ferner kann die Position des Meniskus zum Zeitpunkt des Ausstoßes unabhängig von der Steuerfrequenz konstant gemacht werden.
Der Steuerkreis der vorliegenden Erfindung kann bei dem bekannten Druckkopf vom Tintenstrahltyp angewendet werden, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.
Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 60 ein Druckdatenaufzeichnungsmittel, das gebildet wird aus einem zweiten Stufenschieberegister 61, das in Kaskade mit dem obengenannten Schieberegister 43 verbunden ist, und einem NICHT-UND-Gatter 62 zum Erfassen, ob Signale in allen diesen Schieberegistern 43 und 61 vorhanden sind oder nicht, so daß das Mittel 60 ein L-Signal nur in dem Fall ausgibt, wenn eine Mehrzahl kontinuierlicher Druckdaten, in diesem Ausführungsbeispiel zwei kontinuierliche Punkte, vorhanden sind. Das Signal von diesem Druckdatenaufzeichnungsmittel 60 wird zu der Klemme S des Wählers 46 durch ein ODER-Gatter 63 gemeinsam mit einem Signal von dem obengenannten Flip-Flop 47 geleitet.
Wenn der Aufzeichnungskopf sich zur Ausführung des Drucks zu bewegen beginnt und die Position erreicht, die unmittelbar vor dem Druckbereich liegt, wird ein Signal für vorhandene/fehlende Druckdaten, das zu der Klemme 44 zu leiten ist, und ein Inhalt, der in der ersten Aufzeichnungsposition aufzuzeichnen ist, synchron mit einem Druckzeitsteuerungssignal in dem Schieberegister 43 gespeichert. Bei der nächsten Druckzeitsteuerung, das heißt, in der Stufe, in welcher der- Aufzeichnungskopf den Druckbereich erreicht hat, wird ein Signal für vorhandene/fehlende Druckdaten, das in der gegenwärtigen Druckzeitsteuerung angestrebt wird, in dem Schieberegister 61 gespeichert und ein anderes Signal für vorhandene/fehlende Druckdaten, das in der nächsten Druckzeitsteuerung angestrebt wird, wird im Schieberegister 43 gespeichert.
Das gegenwärtige und folgende Signal für vorhandene/fehlende Druckdaten werden in dem Druckdatenaufzeichnungsmittel 60 im Druckbereich derart gespeichert und das Druckdatenmittel 60 liefert diese beiden Signale zu dem NICHT-UND-Gatter 62, um zu beurteilen, ob kontinuierliche Punkte zu bilden sind oder nicht.
Von dem NICHT-UND-Gatter 62 wird nur dann ein L-Pegel- Signal zu dem ODER-Gatter 63 geleitet, wenn kontinuierliche Punkte zu bilden sind. In diesem Fall stimmt die Klemme S des Wählers 46 mit dem Ausgangssignalpegel des Flip-Flops 47 überein, um den Vorgang ähnlich wie in dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel durchzuführen. Das heißt, ein Ladeauslösesignal wird der Ladesignalerzeugungsschaltung 48 zugeleitet, wenn die Zeit (ΔT), die erforderlich ist, daß sich der Meniskus, der durch die vorangehende Bildung eines Tintentropfens verursacht wurde, zu der Düsenöffnung bewegt, seit dem Endzeitpunkt des Vorgangs der Tintentropfenbildung verstrichen ist. Obwohl auch ein Signal von dem ersten UND-Gatter 40 in einem solchen Fall des Druckens von kontinuierlichen Punkten zugeleitet wird, wird ein Signal von dem zweiten Gatter 45 von dem Wähler 46 im voraus in einem solchen Falle des Druckens kontinuierlicher Punkt gewählt, so daß die Ladesignalerzeugungsschaltung 48 auf der Basis des unmittelbar vorangehenden Tintentropfenausstoßvorgangs arbeitet.
Wenn andererseits keine kontinuierlichen Punkte zu bilden sind, leitet das NICHT-UND-Gatter 62 ein H-Pegel-Signal zu dem ODER-Gatter 63. In diesem Fall wird der Ausgang von dem ersten UND-Gatter 40 als Ladeauslösesignal gewählt, da die Klemme S des Wählers 46 in einen H-Pegel gebracht wird. Das heißt, wenn die nächste Druckzeitsteuerung keinen zu drukkenden Punkt aufweist, wird verhindert, daß ein Ladeauslösesignal ausgegeben wird, bis eine Druckzeitsteuerung mit einem zu druckenden Punkt wie im herkömmlichen Fall eintritt. Daher werden in dem Fall, in dem Leerstellen über eine Mehrzahl von Bits fortfahren, so daß keine Tinte ausgestoßen werden muß, die piezoelektrischen Vibratoren 8, 8 in dem spannungslosen Zustand wie in Fig. 8 dargestellt gehalten, so daß keine unnötige Spannung an die piezoelektrischen Vibratoren 8, 8 angelegt wird und es möglich ist, die Lebensdauer der piezoelektrischen Vibratoren 8, 8 zu verlängern.
Um nicht zu sagen, da die piezoelektrischen Vibratoren 8, 8 über mehrere kontinuierliche Bits in einen Ruhezustand gebracht werden, wird der Druckvorgang, wenn ein Ladesignal zur Bildung eines Punkts angelegt wird, in einem solchen Zustand gestartet, daß der Meniskus unveränderlich ist, so daß keine Gefahr besteht, daß die Druckqualität verringert wird und keine Gefahr besteht, daß die Druckgeschwindigkeit herabgesetzt wird.
Obwohl in den obengenannten Ausführungsbeispielen der Vorgang zur Bildung eines Tintentropfens in Verbindung mit einem Beispiel des Systems beschrieben wurde, in dem die Druckerzeugungskammern zunächst ausgedehnt und dann zusammengezogen werden, kann die vorliegende Erfindung auf ähnliche Weise auch bei einem Aufzeichnungskopf unter Verwendung von piezoelektrischen Vibratoren 70, 70 vom d33- Typ angewendet werden, bei welchen, wie in Fig. 9 dargestellt, Elektroden in der Richtung der Ausdehnung und des Zusammenziehens angeordnet sind, so daß sie durch Ladung ausgedehnt und durch Entladung zusammengezogen werden.
Das heißt, es wird im voraus die Impulsbreite Pwc (Fig. bE) des Ladesignals Pc (Fig. 10C) auf eine ausreichende Zeit zur Bildung eines Tintentropfens eingestellt und die Haltezeit Pwh (Fig. 10E) auf die Zeit ΔT eingestellt (Fig. 10B, 10C), wenn die Ausdehnung der Druckerzeugungskammer in dem Bereich beginnen kann, in dem sich der Meniskus nach Bildung eines Tintentropfens zu der Düsenöffnung bewegt, und die Impulsbreite des Entladesignals Pd (Fig. 10D) wird auf Pwd (Fig. 10E) eingestellt.
Wenn ein Tintentropfen unmittelbar zuvor gebildet wurde wird der Endzeitpunkt T&sub2; (Fig. 10E) der Tintentropfenbildung durch Mittel erfaßt, die der obengenannten Erfassungsschaltung 52 des Endes der Entladung entsprechen, und ein Entladesignalerzeugungsmittel wird nach einer konstanten Zeit nach diesem Zeitpunkt gestartet, das heißt, durch ein Signalverzögerungsmittel, das die Zeit ΔT (Fig. 10B, 10C) einstellen kann, um einen Bereich a (Fig. 10F) zu bezeichnen, in dem die Vibration des Meniskus, die durch die Bildung des Tintentropfens verursacht wurde, sich zu der Düsenöffnung bewegt.
Daher wird der piezoelektrische Vibrator nach der Bildung des Tintentropfens bei einer konstanten Spannung V&sub0; (Fig. 10E) gehalten und in dem Ausdehnungszustand gehalten, und der piezoelektrische Vibrator entlädt seine Ladungen zu jedem Zeitpunkt (T&sub3;) in dem Bereich a (Fig. 10F), zu dem sich der Meniskus zu der Düsenöffnung bewegt. Da das Verfahren der Ausdehnung der Druckerzeugungskammer 15 in der Stufe begonnen wird, in der sich der Meniskus zu der Düsenöffnung bewegt, kann daher der Meniskus, wie bei dem obengenannten Aufzeichnungskopf, zum Zeitpunkt des Ausstoßes eines Tintentropfens immer in der Nähe der Düsenoberseite angeordnet sein.
Gemäß einem spezifischen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Tintenstrahlautzeichnungsvorrichtung wie beschrieben: einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einer Druckerzeugungskammer in Verbindung mit einer Düsenöffnung und einem piezoelektrischen Vibrator zur Unter-Druck-Setzung der Druckerzeugungskammer; ein Treibersignalerzeugungsmittel. zur Erzeugung einer ersten Spannungswellenform zur Ausdehnung des piezoelektrischen Vibrators mit einer Rate, welche geeignet ist, einen Tintentropfen zu bilden, einer zweiten Spannungswellenform zum Halten des piezoelektrischen Vibrators in seinem ausgedehnten oder zusammengezogenen Zustand, und einer dritten Spannungswellenform zum Zusammenziehen des piezoelektrischen Vibrators mit einer Rate, welche geeignet ist, Tinte in die Druckerzeugungskammer zu saugen; ein Mittel zur Erfassung des Zeitpunkts der Vollendung der Tintentropfenbildung, um einen Zeitpunkt zu erfassen, bei welchem ein Vorgang der Tintentropfenbildung durch die erste Spannungswellenform vollendet ist; ein
Verzögerungsmittel zur Verzögerung eines Signals von dem Mittel zur Erfassung des Zeitpunkts der Vollendung der Tintentropfenbildung um eine Zeit ΔT, bis eine Vibration eines in dem Vorgang der Tintentropfenbildung erzeugten Meniskus in eine Bewegung hin zur Düsenöffnung geschaltet ist; ein Erzeugungsmittel für ein Druckerzeugungskammerausdehnungssignal zur Erzeugung der dritten Spannungswellenform abhängig von einem Signal von dem Verzögerungsmittel; und ein Erzeugungsmittel für ein Druckerzeugungskammerzusammenziehungssignal zur Erzeugung der ersten Spannungswellenform abhängig von einem Druckzeitsteuerungssignal. Daher ziehen sich die Druckerzeugungskammern in dem Bereich zusammen, in dem sich die Menisken nach dem Tintentropfenausstoß zu den Düsenöffnungen bewegen, so daß die Menisken zum Zeitpunkt des Tintentropfenausstoßes soweit wie möglich in der Nähe der Düsenoberseiten angeordnet werden können. Daher ist es möglich, die Druckgeschwindigkeit zu verbessern, und es ist möglich, eine Anderung der Druckqualität abhängig von der Steuerfrequenz zu verhindern.

Claims

1. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit:

einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit mindestens einer Druckerzeugungskammer (15) in Verbindung mit einer Düsenöffnung (2) und einem piezoelektrischen Vibrator (8) zur Unter-Druck-Setzung der Druckerzeugungskammer (15) und

einem Treibersignalerzeugungsmittel (49) zur Erzeugung

einer ersten Spannungswellenform zur Ausdehnung des piezoelektrischen Vibrators (8) mit einer Rate, welche geeignet ist, einen Tintentropfen zu bilden, in Abhängigkeit von einem Signal von einem Erzeugungsmittel (51) für ein Druckerzeugungskammerzusammenziehungssignal, welches zum Betrieb durch ein Zeitsteuerungssignal betätigt ist,

einer zweiten Spannung zum Halten des piezoelektrischen Vibrators in seinem ausgedehnten oder zusammengezogenen Zustand, und

einer dritten Spannungswellenform zum Zusammenziehen des piezoelektrischen Vibrators mit einer Rate, welche geeignet ist, Tinte in die Druckerzeugungskammer zu saugen, in Abhängigkeit von einem Signal von einem Erzeugungsmittel (48) für ein Druckerzeugungskammerausdehnungssignal;

gekennzeichnet durch

ein Mittel (52) zur Erfassung des Zeitpunkts der Vollendung der Tintentropfenbildung, um einen Zeitpunkt zu erfassen, bei welchem ein Vorgang der Tintentropfenbildung durch die erste Spannungswellenform vollendet ist; und

ein Verzögerungsmittel (53) zur Verzögerung eines Signals, welches von dem Mittel (52) zur Erfassung des Zeitpunkts der Vollendung der Tintentropfenbildung erhalten ist und das Erzeugungsmittel (48) für ein Druckerzeugungskammerausdehnungssignal betätigt, um eine Zeit ΔT, bis eine Vibration eines in dem Vorgang der Tintentropfenbildung erzeugten Meniskus in eine Bewegung hin zur Düsenöffnung geschaltet ist.

2. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Erzeugungsmittel (48) für ein Druckerzeugungskammerausdehnungssignal zum Betrieb durch ein Druckzeitsteuerungssignal (42) bei Beginn des Druckens betätigt ist.

3. Tintenstrahlauf zeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, mit des weiteren einem Schaltmittel (46, 47) zur Auswahl eines Signals von dem Verzögerungsmittel (53) und eines Druckzeitsteuerungssignals (42) und Mitteln (60) um zu beurteilen, ob zu druckende Daten kontinuierlich existieren oder nicht, um dadurch das Schaltmittel zum Betrieb zu betätigen, wodurch, wenn die zu druckenden Daten kontinuierlich sind, das Erzeugungsmittel (48) für ein Druckerzeugungskammerausdehnungssignal zum Betrieb durch ein Signal von dem Verzögerungsmittel (53) betätigt ist.