DE69403849T2

DE69403849T2 - Tintenstrahlgerät

Info

Publication number: DE69403849T2
Application number: DE69403849T
Authority: DE
Inventors: Hiroto Sugahara; Yoshikazu Takahashi
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2014-04-23
Also published as: DE69403849D1; EP0621135B1; US5587727A; EP0621135A1

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahlgerät.

2. Beschreibung der zugehörigen Technik

Als ein Druckerkopf ist herkömmlicherweise ein Tintenstrahldruckkopf vom Typ des Tropfen-auf-Verlangen vorgeschlagen worden, der piezoelektrische Keramiken benutzt. Bei dieser Art von Tintenstrahldruckkopf wird das Volumen einer Tintenkammer durch Deformieren der piezoelektrischen Keramiken geändert. Wenn das Volumen verringert wird, wird Tinte, die in der Tintenkammer enthalten ist, in der Form von Tröpfchen aus einer Düse ausgestoßen, wohingegen, wenn das Volumen erhöht wird, zusätzliche Tinte von einem Tintenlieferdurchgang in die Tintenkammer eingeführt wird. Eine Mehrzahl von solchen Düsen ist in nachbarschaftlicher Beziehung zueinander angeordnet, und die Tintentröpfchen werden aus einer gewünschten der Düsen gemäß gewünschten Druckdaten ausgestoßen, so daß dadurch gewünschte Zeichen oder Bilder auf einem Blatt Papier oder ähnliches gegenüber den Düsen gebildet werden.
Diese Art von Tintenstrahlgeräten ist in den US-Patenten 4879568, 4887100, 4992808 und 5003679, den US-Patent 5028936 (entsprechend der japanischen Offenlegungsschrift Sho 63-247051 und 63-252750) und dem US-Patent 5016028 (entsprechend der japanischen Offenlegungsschrift Hei 2-150355) zum Beispiel offenbart. Figuren 15 bis 19 zeigen schematisch ein derartiges herkömmliches Tintenstrahl gerät.
Der Aufbau solch eines herkömmlichen Tintenstrahlgerätes wird nun unter Bezugnahme auf Figur 15 beschrieben, die einen Querschnitt davon zeigt. Bezugszeichen 1 bezeichnet eine piezoelektrische Keramikplatte mit einer Mehrzahl von Rillen 15 und Seitenwänden 11, die diese Rillen 15 unterteilen und in einer Richtung polarisiert sind, die durch einen Pfeil 4 dargestellt ist. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Deckplatte, die aus einem von mehreren Materialien wie Keramiken und Harzen gemacht ist. Die piezoelektrische Keramikplatte 1 und die Deckplatte 2 sind miteinander durch eine Klebeschicht 3 verbunden, die aus einem Epoxidklebstoff zum Beispiel gebildet ist, wodurch eine Mehrzahl von Rillen 15 als eine Mehrzahl von Tintenkammern 12, die voneinander in einer Querrichtung der piezoelektrischen Keramikplatte beabstandet sind, gebildet werden. Jede Tintenkammer 12 ist im Querschnitt rechteckig und über die Länge der piezoelektrischen Keramikplatte 1 länglich. Jede Seitenwand 11 erstreckt sich über die Länge von der Tintenkammer 12, die sie definiert. Die Klebeschicht 3 ist auf der oberen Oberfläche einer jeden Seitenwand 11 gebildet. Ein Paar von Metallelektroden 13 zum Anlegen eines elektrischen Treiberfeldes ist auf den gegenüberliegenden Seitenoberflächen einer jeden Tintenkammer 12 an einem oberen Halbabschnitt davon gebildet. Alle Tintenkammern 12 sind mit Tinte gefüllt.
Der Betrieb des in Figur 15 gezeigten Tintenstrahlgerätes wird nun unter Bezugnahme auf Figur 16 beschrieben, die einen Querschnitt davon zeigt. Wenn die Tintenkammer 12b als ein Beispiel der Tintenkammern 12 entsprechend gewünschter Druckdaten ausgewählt wird, wird eine positive Treiberspannung rasch an die Metallelektroden 13e und 13f angelegt, die auf der Innenseite der Tintenkammer 12b gebildet sind, und die Metallelektroden 13d und 13g, die auf der Außenseite der Tintenkammer 12b gebildet sind, werden auf Masse gelegt. Als Resultat wird ein elektrisches Treiberfeld mit einer Richtung 14b in der Seitenwand 11b erzeugt, und ein elektrisches Treiberfeld mit einer Richtung 14c wird in der Seitenwand 11c erzeugt. Da die Richtungen 14b und 14c der elektrischen Treiberfelder senkrecht zu der Richtung 4 der Polarisation der piezoelektrischen Keramikplatte 1 stehen, werden die Seitenwände 11b und 11c rasch nach der Innenseite der Tintenkammer 12b durch einen piezoelektrischen Dickenschereffekt deformiert. Diese Deformation der Seitenwände 11b und 11c verringert das Volumen der Tintenkammer 12b, wodurch rasch der Druck der in der Rille 12b enthaltenen Tinte ansteigt und dadurch eine Druckwelle erzeugt wird. Als Resultat werden die Tintentröpfchen aus einer Düse 32 (siehe Figur 17) ausgestoßen, die mit der Tintenkammer 12b in Verbindung steht. Wenn weiterhin das Anlegen der Treiberspannung allmählich angehalten wird, kehren die Seitenwände 11b und 11c allmählich in ihre ursprünglichen Positionen vor der Deformation (siehe Figur 15) zurück, und der Druck der in der Tintenkammer enthaltenen Tinte sinkt daher allmählich. Als Resultat wird zusätzliche Tinte von einem Tinteneinlaßloch 21 durch eine Verteilerleitung 22 (siehe Figur 17) in die Tintenkammer 12b geliefert.
Der obige Betrieb ist nur ein grundlegender Betrieb des Tintenstrahlgerätes bei dem Stand der Technik. Bei einem tatsächlichen Produkt kann die Treiberspannung jedoch zuerst in solch einer Richtung angelegt werden, daß das Volumen der Tintenkammer 12b erhöht wird zum Liefern der Tinte in die Tintenkammer 12b, bevor die Tinte ausgestoßen wird, und danach kann das Anlegen der Treiberspannung allmählich angehalten werden, so daß die Seitenwände 11b und 11c zu ihren ursprünglichen Positionen zurückkehren und dadurch die Tinte ausstoßen.
Der Aufbau und das Herstellungsverfahren für das in Figur 15 gezeigte Tintenstrahlgerät wird nun unter Bezugnahme auf Figur 17 beschrieben, die eine perspektivische Ansicht davon zeigt. Die die Tintenkammern 12 bildenden parallelen Rillen 15 werden in der piezoelektrischen Keramikplatte 1 durch Schneiden unter Benutzung einer dünnen, scheibenförmigen Diamantklinge gebildet. Alle Rillen 15 sind parallel und weisen die gleiche Tiefe über ziemlich die gesamte Länge der piezoelektrischen Keramikplatte 1 auf. Die Tiefe einer jeden Rille 15 wird allmählich verringert, während sie sich einer hinteren Endoberfläche 17 der piezoelektrischen Keramikplatte 1 nähert, so daß eine flache Rille 18 nahe der hinteren Endoberfläche 17 gebildet wird. Danach werden die Metallelektroden 13 auf den inneren Oberflächen der Rillen 15 und der flachen Rillen 18 durch eine bekannte Technik wie Sputtern gebildet. Genauer, die Metallelektroden 13 werden auf den oberen Halbabschnitten der inneren Seitenoberflächen der Rillen 15 und auch auf den inneren Seiten- und Bodenoberflächen der flachen Rillen 18 gebildet. Andererseits werden das Tinteneinlaßloch 21 und die Verteilerleitung 22 in der Deckplatte 2 durch ein Verfahren wie Schleifen oder Schneiden gebildet.
Dann wird die untere Oberfläche der Deckplatte 2, in der die Verteilerleitung 22 gebildet ist, mit der oberen Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte 1, in der die Rillen 15 gebildet sind, mittels eines Epoxidklebers oder ähnlichem verbunden, wodurch die Tintenkammern 12 durch die Rillen 15 definiert werden. Dann wird eine Düsenplatte 31, bei der die Düsen 32 an den Positionen angeordnet sind, die den vorderen Endpositionen der Tintenkammern 12 entsprechen, mit der vorderen Endoberfläche der Anordnung der piezoelektrischen Keramikplatte 1 und der Deckplatte 2 verbunden. Ein Substrat 41 mit einer Mehrzahl von Leiterfilmmustern 42, die an den Positionen angeordnet sind, die den hinteren Endpositionen der Tintenkammern 12 entsprechen, wird mit der unteren Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte 1 auf der gegenüberliegenden Seite zu der Deckplatte 2 mittels eines Epoxidklebers oder ähnlichem verbunden. Dann wird jedes Leiterfilmmuster 42 durch Drahtbonden durch einen Leiterdraht 43 mit der Metallelektrode 13 verbunden, die ebenfalls auf der Bodenoberfläche der flachen Rille 18 angrenzend an die entsprechende Rille 15 gebildet ist.
Der Aufbau eines Steuerabschnittes zum Steuern des in Figur 17 gezeigten Tintenstrahlgerätes wird unter Bezugnahme auf Fig. 18 beschrieben, die ein Blockschaltbild des Steuerabschnittes zeigt. Die auf dem Substrat 41 gebildeten Leiterfilmmuster 42 werden individuell mit einem LSI-Chip 51 verbunden. Ebenfalls werden mit dem LSI-Chip 51 eine Taktleitung 52, eine Datenleitung 53, eine Spannungsleitung 54 und eine Masseleitung 55 verbunden. Der LSI-Chip 51 bestimmt, aus welcher Düse 32 die Tintentröpfchen auszustoßen sind, aus Daten, die auf der Datenleitung 53 erscheinen, auf der Grundlage von kontinuierlichen Taktpulsen, die von der Taktleitung 52 geliefert werden. Dann legt gemäß dem Resultat der Bestimmung der LSI-Chip 51 eine Spannung V von der Spannungsleitung 54 an das Leiterfilmmuster 42 an, das mit der Metallelektrode 13 in der Tintenkammer 12 verbunden ist, die zu treiben ist. Weiter legt der LSI-Chip 51 die Nullspannung der Masseleitung 55 an die anderen Leiterfilmmuster 42 an, die mit den Metallelektroden 13 in den Tintenkammern 12 verbunden sind, die nicht zu treiben sind.
Als nächstes wird ein Drucker, der das Tintenstrahlgerät des Standes der Technik verwendet, unter Bezugnahme auf Figur 19 beschrieben, die eine perspektivische Ansicht des Druckers zeigt. Der in Fig. 19 gezeigte Drucker weist ein Tintenstrahlgerät 61 und eine Düsenplatte 31 ähnlich dem Aufbau und dem Betrieb zu jenen, die in Figuren 15 bis 17 gezeigt sind, auf.
Das Tintenstrahlgerät 61 ist an einem Schlitten 62 befestigt. Ein Tintenlieferrohr 63 ist mit dem Tinteneinlaßloch 21 (siehe Figur 17) verbunden. Der LSI-Chip 51 (siehe Figur 18) ist in den Schlitten 62 eingebaut. Ein flexibles Kabel 64 entspricht der Taktleitung 52, der Datenleitung 53, der Spannungsleitung 54 und der Masseleitung 55, die in Figur 18 gezeigt sind. Der Schlitten 62 wird entlang einer Gleitschiene 66 in entgegengesetzte Richtungen, die durch den Doppelpfeil 65 gezeigt sind, über die Breite eines Aufzeichnungspapieres 71 hin- und herbewegt. Während der Bewegung des Schlittens 62 ist das Tintenstrahlgerät 61 tätig zum Ausspritzen von Tintentröpfchen aus Düsen 32 (siehe Figur 17) der Düsenplatte 31 auf das Aufzeichnungspapier 71, das auf einer Druckwalze 72 gelagert ist, wodurch die Tintentröpfchen auf dem Aufzeichnungspapier 71 abgeschieden werden. Wenn das Tintenstrahlgerät 61 die Tintentröpfchen ausspritzt, wird das Aufzeichnungspapier 71 in Ruhe gehalten. Jedesmal, wenn der Schlitten 62 die Bewegung der Hin- und Herbewegung ändert, wird das Aufzeichnungspapier durch Papiervorschubrollen 73, 74 um einen gegebenen Betrag in eine Richtung vorgeschoben, die durch einen Pfeil 75 in Figur 19 bezeichnet ist. Folglich kann das Tintenstrahlgerät 61 gewünschte Zeichen oder Bilder auf der gesamten Oberfläche des Aufzeichnungspapieres 71 bilden.
Bei dem oben beschriebenen Tintenstrahlgerät 61 tastet die Druckwelle, die in der Tintenkammer 12 enthaltenen Tinte erzeugt wird, jedoch zu der entsprechenden Düse 32 zum Ausspritzen der Tintentröpfchen aus der Düse 32 ab. Folglich muß die Zahl der Energieerzeugungsmittel einschließlich der Seitenwände 11, der Metallelektroden 13 und die Zahl der Tintenkammer 12 gleich der Zahl der Düsen 32 sein. Als Resultat wird der Aufbau des Gerätes 61 kompliziert, und eine Treiberschaltung zum Treiben der Energieerzeugungsmittel wird kompliziert und groß in der Abmessung. Folglich erhöhen sich bei dem Tintenstrahlgerät 61 Kosten und Größe als Ganzes.
Weiter wird beim Bilden eines sogenannten Linienkopfes derart, daß die Düsen 32 des Tintenstrahlgerätes 61 mit dem gleichen Integrationsgrad angeordnet werden, wie der zum abscheidende Tintentröpfchen auf dem Aufzeichnungspapier 71 gewünscht wird, und über die gesamte Breite des Aufzeichnungspapieres 71 angeordnet werden, die Zahlen der Energieerzeugungsmittel und der Tintenkammern 12 stark vergrößert, so daß eine starke Vergrößerung der Kosten und Abmessung des Tintenstrahlgerätes 61 als Ganzes verursacht wird.
Eine ähnliche Art von Gerät ist in der U54291316 offenbart. Dieses Gerät weist einen Tintenhohlraum auf, der in zwei Kammern unterteilt ist, die durch eine Wand mit einer Verbindungsöffnung getrennt sind. Jede Kammer weist eine Wand auf, die aus einem entsprechenden Diaphragma konstruiert ist, und jedes Diaphragma weist ein externes piezoelektrisches Element auf, durch das das Diaphragma zum Unterdrucksetzen des Hohiraumes bewegt werden kann. Eine Kammer enthält eine Tintenstrahldüse und die andere Kammer einen Tinteneinlaß. Das Diaphragma auf der Tinteneinlaßkammer wird kontinuierlich derart vibriert, daß die in dem Tintenhohlraum erzeugten Drücke unzureichend zum Ausstoßen von Tinte aus der Düse sind, jedoch bei dem Fluß der Tinte durch den Tinteneinlaß assistieren. Wenn Ausstoßen von Tinte gewünscht wird, wird das andere Diaphragma kurz mit der zweifachen Frequenz des ersten Diaphragmas derart vibriert, daß der kombinierte Druck in dem Ausstoßen von Tinte resultiert. Der Zeitpunkt der Vibration zwischen den zwei Diaphragmen ist derart angeordnet, daß unerwünschte interne Drücke in dem Tintenhohlraum im wesentlichen ausgeglichen werden.
Die EP 0275211 A bezieht sich auf eine andere Art von Druckern, bei dem kontinuierliche Ströme von aufgeladenen Tintentröpfchen elektrostatisch auf das Aufzeichnungsmedium gerichtet werden. Diese Entgegenhaltung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zum Erzeugen von Tintentröpfchen. Sie offenbart eine längliche Tintenkammer mit einem piezoelektrischen Druckwellengenerator an einem Ende und einer Reihe von Tintendüsen entlang ihrer Länge. Bei der Benutzung erzeugt der Druckwellengenerator eine Druckwelle, die entlang der Tinte in der Tintenkammer läuft. Während die Druckwelle an jeder Tintendüse vorbeigeht, wird ein Tintentröpfchen ausgestoßen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist folglich eine Aufgabe der Erfindung, ein Tintenstrahlgerät vorzusehen, das mit niedrigen Kosten und einer verringerten Größe hergestellt werden kann, in dem der Aufbau des Gerätes vereinfacht wird und die Treiberschaltung zum Treiben der Energieerzeugungsmittel vereinfacht wird, zum Verringern der Größe der Treiberschaltung.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Tintenstrahlgerät vorgesehen mit:
einer Tintenkammer zum Beinhalten von Tinte;
einer Mehrzahl von Strahldüsen, die mit der Tintenkammer in Verbindung stehen;
einem Energieerzeugungsmittel zum Erzeugen von Druckwellen in der Tintenkammer enthaltenen Tinte zum Ausspritzen der Tinte aus den Düsen;
einem Energiesteuermittel zum Steuern des Energieerzeugungsmittels zum Erzeugen der Druckwellen so, daß eine der durch das Energieerzeugungsmittel erzeugten Druckwelle mit einer anderen der durch das Energieerzeugungsmittel erzeugten Druckwellen synthetisiert oder verbunden ist, so daß dadurch Tinte aus den Strahldüsen ausgespritzt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Tintenausstoß vorrichtung vorgesehen mit:
einer länglichen Tintenkammer, die an jedem Ende offen ist;
einer Mehrzahl von Tintendüsen, die mit der Tintenkammer in Verbindung stehen;
einem ersten Verschlußmittel, das in einem ersten offenen Ende der Tintenkammer zum Verschließen des ersten offenen Endes angebracht ist und ein Druckerzeugungsmittel zum Erzeugen von Druckwellen aufweist;
einem zweiten Verschlußmittel, das in dem zweiten offenen Ende der Tintenkammer zum Verschließen des zweiten offenen Endes angebracht ist; und
einem Steuermittel zum Erregen des Druckerzeugungsmittel zum Erzeugen von Druckwellen in in der Tintenkammer enthaltenen Tinte auf solche Weise, daß die Tinte aus einer ausgewählten der Tintendüsen ausgespritzt wird.
Mit der Erfindung kann die Zahl der Energieerzeugungsmittel kleiner als die Zahl der Tintenstrahldüsen sein, und die Abtastrichtung der in der in der Tintenkammer enthaltenen Tinte erzeugten Druckwelle kann im wesentlichen senkrecht zu der Strahldüse sein. Dieser Aufbau des Gerätes kann vereinfacht werden, und die Treiberschaltung zum Treiben der Energieerzeugungsmittel kann vereinfacht und in der Größe verkleinert werden. Die durch das Energieerzeugungsmittel in der in der Tintenkammer enthaltenen Tinte erzeugten Druckwellen werden synthetisiert oder verbunden, so daß dadurch die Tinte aus den Strahldüsen ausgespritzt wird.
Die Erfindung wird deutlich aus der folgenden Beschreibung verständlich, die als Beispiel nur gegeben ist, wobei Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen wird, in denen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlgerätes in einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist;
Figuren 2A und 2B Signalformdiagramme von Treiberspannungspulsen sind, die an die in Figur 1 gezeigten piezoelektrischen Elemente anzulegen sind;
Figur 3A eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles einer in Figur 1 gezeigten Tintenkammer ist;
Figuren 3B bis 3D Signalformdiagramme von Druckwellenpulsen sind, die durch die in Figur 1 gezeigten piezoelektrischen Elemente erzeugt werden;
Figur 4 ein Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen Tintendruck und Tröpfchengeschwindigkeit zeigt;
Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlgerätes in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist;
Figur 6 eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlgerätes in einer dritten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist;
Figur 7 eine perspektivische Ansicht, die teilweise weggebrochen ist, eines Tintenstrahlgerätes in einer vierten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist;
Figuren 8A und 8B Signalformdiagramme von Treiberspannungspulsen sind, die an piezoelektrische Elemente in einer fünften bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung anzulegen sind;
Figur 9A eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles einer Tintenkammer in der fünften bevorzugten Ausführungsform ist;
Figuren 9B bis 9D Signalformdiagramme von Druckwellenpulsen sind, die durch piezoelektrischen Elemente in der fünften bevorzugten Ausführungsform erzeugt sind;
Figur 10A ein Signalformdiagramm ist, das eine Anderung des Tintendruckes in Hinblick auf die Zeit gerade unter einer in Figur 9A gezeigten Düse 152d zeigt;
Figur 10B ein Signalformdiagramm ist, das eine Anderung des Tintendruckes in Hinblick auf die Zeit gerade unter einer in Figur 9A gezeigten Düse 152e zeigt;
Figur 10C ein Signalformdiagramm ist, das eine Anderung des Tintendruckes in Hinblick auf die Zeit gerade unter einer in Figur 9A gezeigten Düse 152c zeigt;
Figur 11A ein Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen Tintendruck und Tröpfchengeschwindigkeit zeigt;
Figur 11b ein Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen Druckdauer und Tröpfchenvolumen zeigt;
Figur 12 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines Drukkers zeigt, der das Tintenstrahlgerät gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;
Figur 13 ein schematisches Diagramm ist, das Positionen des Abscheidens von Tintentröpfchen auf einem Aufzeichnungspapier durch den in Figur 12 gezeigten Drucker zeigt;
Figur 14 eine Ansicht ähnlich Figur 13 ist, die eine Modifikation zeigt, bei der das Aufzeichnungspapier während des Ausspritzens von Tintentröpfchen vorgeschoben wird;
Figur 15 eine Schnittansicht eines Tintenstrahlgerätes bei dem Stand der Technik ist;
Figur 16 eine Schnittansicht ist, die den Betrieb des in Figur 15 gezeigten Tintenstrahlgerätes zeigt;
Figur 17 eine perspektivische Explosionsansicht, die teilweise weggebrochen ist, des in Figur 15 gezeigten Tintenstrahlgerätes ist;
Figur 18 ein Blockschaltbild eines Steuerabschnittes für das in Figur 17 gezeigte Tintenstrahlgerät ist und
Figur 19 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines Drukkers ist, der das in Figur 17 gezeigte Tintenstrahlgerät verwendet.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Der Aufbau einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben, die eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlgerätes der ersten bevorzugten Ausführungsform ist.
Bezugszeichen 101 bezeichnet ein eine Kammer bildendes Teil, das in der Form länglich ist, so daß darin eine Tintenkammer 102 definiert ist. Die Tintenkammer 102 erstreckt sich in einer Längsrichtung des die Kammer bildenden Teiles 101 über dessen Länge. Das die Kammer bildende Teil 101 ist mit einem Tinteneinlaßloch 103 versehen, das mit der Tintenkammer 102 in Verbindung steht. Das Tinteneinlaßloch 103 ist durch ein Tintenlieferrohr (nicht gezeigt) mit einem Tintentank (nicht gezeigt) verbunden. Die Tintenkammer 102 ist an ihrem oberen Abschnitt zu der oberen Oberfläche des die Kammer bildenden Teiles 101 offen, und eine Düsenplatte 151 mit einer Mehrzahl von Düsen ist mit der oberen Oberfläche des die Kammer bildenden Teiles 101 verbunden. Die Tintenkammer 102 ist ebenfalls an ihren gegenüberliegenden Enden des die Kammer bildenden Teiles 101 offen. Ein Paar von Abdeckteilen 104, 105 ist mit den gegenüberliegenden Endoberflächen des die Kammer bildenden Teiles 101 zum Schließen der offenen Enden der Tintenkammer 102 verbunden. Somit ist die Tintenkammer 102 vollständig mit der Ausnahme des Tinteneinlaßloches 103 und der Düsen 152 geschlossen.
Eine Endoberfläche eines piezoelektrischen Elementes 201 ist mit der Oberfläche des Abdeckteiles 104 verbunden, wobei die Oberfläche mit einer der Endoberflächen des die Kammer bildenden Teiles 101 zu verbinden ist, und das piezoelektrische Element 201 ist in der Tintenkammer 102 vorgesehen. Ein Paar von Leiterdrähten 202, 203 ist elektrisch mit Elektroden verbunden, die auf dem piezoelektrischen Element 201 vorgesehen sind, so daß, wenn eine Treiberspannung zwischen den Leiterdrähten 202, 203 angelegt ist, das piezoelektrische Element 201 eine ausdehnende Deformation von ungefähr einigen Nanometern bis hunderten von Mikrometern in eine Richtung nach innen zu dem die Kammer bildenden Teil 101 erzeugt, d.h. in eine Richtung, die durch einen Pfeil 208 in Figur 1 bezeichnet ist. Ahnlich ist eine Endoberfläche eines anderen piezoelektrischen Elementes 204 mit der Oberfläche des Abdeckteiles 105 verbunden, wobei die Oberfläche mit der anderen Endoberfläche des die Kammer bildenden Teiles 101 zu verbinden ist, und das piezoelektrische Element 204 ist in der Tintenkammer 102 vorgesehen. Ein paar Leiterdrähten 206, 206 ist elektrisch mit Elektroden verbunden, die auf dem piezoelektrischen Element 204 vorgesehen sind, so daß, wenn eine Treiberspannung zwischen den Leiterdrähten 205, 206 angelegt ist, das piezoelektrische Element 204 eine ausdehnende Deformation in eine Richtung nach innen zu dem die Kammer bildenden Teile 101 erzeugt, d.h. in eine Richtung, die durch einen Pfeil 210 in Figur 1 bezeichnet ist. Jedes der piezoelektrischen Elemente 201, 204 kann aus einer piezoelektrischen Keramik aufgebaut sein, die eine Form eines rechteckigen Parallelepipedes aufweist, auf dem Elektroden auf der ganzen oder einem Teil von mindestens zwei gegenüberliegenden Oberflächen gebildet sind, oder es kann auf einem piezoelektrischen Betätigungselement vom gestapelten Typ aufgebaut sein.
Die Leiterdrähte 202, 203, 205, 206 sind elektrisch mit einem LSI-Chip verbunden, der eine Spannungsanlegungsschaltung darstellt, so daß das Anlegen der Treiberspannungen an die piezoelektrischen Elemente 201, 204 durch den LSI-Chip gesteuert wird.
Der Betrieb der ersten bevorzugten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf Figuren 2A und 2B beschrieben, die Signalformen der an die piezoelektrischen Elemente 201, 204 anzulegenden Treiberspannungspulse zeigen, wobei Figuren 3A bis 3D einen Zustand einer Synthese von Druckwellenpulsen zeigen und Figur 4 eine Beziehung zwischen Tintendruck und Tröpfchengeschwindigkeit zeigt.
Zuerst wird ein Zustand der Erzeugung von Druckwellenpulsen durch die piezoelektrischen Elemente 201, 204 beschrieben. Wie in Figur 2A gezeigt ist, wird eine Mehrzahl von Treiberpulsen 301, von denen jeder aus einem ansteigenden Abschnitt 301a, einem Halteabschnitt 301b und einem abfallenden Abschnitt 301c zusammengesetzt ist, zwischen die Leiterdrähte 202, 203 (siehe Figur 1) angelegt. Zur Zeit des Anlegens des ansteigenden Abschnittes 301a erzeugt das piezoelektrische Element 201 die ausdehnende Deformation in die Richtung des Pfeiles 208 (siehe Figur 1) mit einer Geschwindigkeit, die der Anstiegsgeschwindigkeit der Treiberspannung entspricht, so daß eine Endoberfläche 207 (siehe Figur 1) des piezoelektrischen Elementes 201 die in der Tintenkammer 102 in Kontakt mit der Endoberfläche 207 enthaltene Tinte komprimiert. Danach wird bei dem Beginn des Anlegens des Halteabschnittes 301b die ausdehnende Deformation des piezoelektrischen Elementes 201 gestoppt und gleichzeitig die Kompression der Tinte beendet. Als Resultat werden Pulse von Druckwellen (Kompressionswellen) von der Tinte nahe der Endoberfläche 207 erzeugt, so daß sie durch die Tintenkammer 102 (siehe Figur 1) in die Richtung des Pfeiles 208 (siehe Figur 1) mit einer Geschwindigkeit von hunderten bis tausenden von Meter pro Sekunde laufen. Danach erzeugt zu der Zeit des Anlegens des abfallenden Abschnittes 301c das piezoelektrische Element 201 eine zusammenziehende Deformation in eine Richtung umgekehrt zu der der ausdehnenden Deformation bei einer Geschwindigkeit, die einer Abfallgeschwindigkeit der Treiberspannung entspricht, was in der Erzeugung eines Unterdruckes nahe der Endoberfläche 207 resultiert. Da jedoch die Geschwindigkeit des abfallenden Abschnittes 301c niedriger eingestellt ist als die des ansteigenden Abschnittes 301a, ist der nahe der Endoberfläche 207 erzeugte Unterdruck klein.
Ähnlich wird, wie in Figur 2B gezeigt ist, ein Treiberspannungspuls 303 zwischen den Leiterdrähten 205, 206 (siehe Figur 1) angelegt, so daß ein Druckwellenpuls von der Tinte nahe einer Endoberfläche 209 (siehe Figur 1) des piezoelektrischen Elementes 204 erzeugt wird, so daß er in der Tintenkammer 102 in die Richtung des Pfeiles 210 (siehe Figur 1) läuft. Der an das piezoelektrische Element 204 anzulegende Treiberspannungspuls 303 weist die gleiche Signalform auf wie die Treiberspannungspulse 301, die aus dem ansteigenden Abschnitt 301a, dem Halteabschnitt 301b und dem abfallenden Abschnitt 301c zusammengesetzt sind, wie in Figur 2A gezeigt ist. Jedoch kann ein Halteabschnitt des Treiberspannungspulses 303, der dem Halteabschnitt 301b entspricht, weggelassen werden. Obwohl die Signalform eines jeden der Treiberspannungspulse 301 und 303 insgesamt durch gerade Linien gebildet ist, wie in Figuren 2A und 2B gezeigt ist, kann ein Teil oder die gesamte Signalform durch eine gekrummte Linie gebildet sein.
Als nächstes wird ein Zustand einer Synthese oder eines Zusammensetzens der Druckwellenpulse und ein Zustand des Ausspritzens von Tintentröpfchen beschrieben. Es sei angenommen, daß die Tintentröpfchen aus der Düse 152b ausgespritzt werden, die in Figur 3A gezeigt ist. Wie in Figur 3B gezeigt ist, bewegt sich ein Druckwellenpuls 351 mit einem maximalen Druck P, der von dem piezoelektrischen Element 201 erzeugt ist, in die Richtung des Pfeiles 208, während sich ein Druckwellenpuls 352 mit einem maximalen Druck P, der von piezoelektrischen Element 204 erzeugt ist, in die Richtung des Pfeiles 210 bewegt. Somit nähern sich die Druckwellenpulse 351, 352 einander. Gerade danach überlappen sich die Druckwellenpulse 351, 352, wie in Figur 3C gezeigt ist, so daß ein synthetischer Bereich 353 erzeugt wird mit einem maximalen Druck 2P, der als das Doppelte des maximalen Druckes P eines jeden der Druckwellenpulse 351 und 352 erhalten wird. Danach, wenn die Druckwellenpulse 351 und 352 einander passieren, wie in Figur 3D gezeigt ist, verschwindet der synthetische Bereich 353 mit dem maximalen Druck 2P.
Somit verursacht das Abtasten der Druckwellenpulse 351, 352 in der Tintenkammer 102, daß der Druck P zeitweilig an die Düsen 152 angelegt wird, während die Druckwelle vorbeigeht. Insbesondere wird der Druck 2P zeitweilig nur an die Düse 152b angelegt, da der synthetische Bereich 353 mit dem maximalen Druck 2P gerade unter der Düse 152b erzeugt wird. Weiterhin verursacht auch das Abtasten der Druckwellenpulse 351, 352 in der Tintenkammer 102, daß der Druck P zeitweilig an das Tinteneinlaßloch 103 angelegt wird. Da jedoch das Tinteneinlaßloch 103 mit Tinte gefüllt ist, haben die Drücke der Druckwellenpulse 351, 352 praktisch keinen Einfluß auf den Tintentank, und ein Druckverlust der Druckwellenpulse 351, 352 an dem Tinteneinlaßloch 103 ist klein. Im allgemeinen verhält sich ein Tintendruck zu einer Tröpfchengeschwindigkeit, wie in Figur 4 gezeigt ist. Wenn folglich der Druck P so eingestellt ist, daß die Tintentröpfchen nicht unter dem Druck P ausgespritzt werden, aber daß sie unter dem Druck 2P ausgespritzt werden, werden die Tintentröpfchen nur aus der Düse 152b durch Erzeugen der Druckwellenpulse 351, 352 ausgespritzt. Indem weiter der Zeitpunkt der Erzeugung der Druckwellenpulse 351, 352 durch die piezoelektrischen Elemente 201, 204 geändert wird, können die Tintentröpfchen aus irgendeiner der Düsen 152 ausgespritzt werden.
Bei dem Ausstoßen der Tintentröpfchen aus ausgewählten der Düsen 152 so, daß gewünschte Zeichen oder Bilder gebildet werden, wird ein Zug der Mehrzahl von Treiberspannungspulsen 301, wie in Figur 2A gezeigt ist, an das piezoelektrische Element 201 angelegt, und der einzelne Treiberspannungspuls 303, wie in Figur 2B gezeigt ist, wird an das piezoelektrische Element 204 angelegt. In Figur 2A bezeichnen gestrichelte Linien Gebiete 302, in denen keine Treiberspannungspulse angelegt werden, so daß keine Tintentröpfchen aus unausgewählten der Düsen 152 ausgespritzt werden. Die Einzigartigkeit des Treiberspannungspulses 303, der an das piezoelektrische Element 204 anzulegen ist, ist nicht begrenzt, sondern es kann ein Zug von zwei oder mehr Treiberspannungspulsen 303, die so eingestellt sind, daß die gewünschten Zeichen oder Bilder gebildet werden, an das piezoelektrische Element 204 angelegt werden.
Bei dem Tintenstrahlgerät bei der ersten bevorzugten Ausführungsform sind die piezoelektrischen Elemente 201, 204 als Energieerzeugungsmittel an den Enden der einzelnen Tintenkammer 102 vorgesehen, die mit der Mehrzahl von Düsen 152 in Verbindung steht. Folglich bewegen sich Druckwellen, die in der Tintenkammer 102 enthaltenen Tinte erzeugt werden, von den piezoelektrischen Elementen 201, 204 in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu den Düsen 152, und die Tintentröpfchen werden aus den Düsen 152 durch die Synthese der Druckwellen ausgespritzt. Im Vergleich mit dem herkömmlichen Tintenstrahlgerät, bei dem die Zahl der Tintenkammern und der Energieerzeugungsmittel die gleiche wie die Zahl der Düsen ist, ist das Tintenstrahlgerät dieser bevorzugten Ausführungsform in der Zahl der Teile verringert, so daß die Tintenkammer 102 eine einzelne Kammer ist, und die Zahl der piezoelektrischen Elemente 201, 204 als die Energieerzeugungsmittel ist kleiner als die der Düsen 152. Insbesondere ist beim Bilden eines sogenannten Linienkopfes derart, daß ein Tintenstrahlgerät mit dem gleichen Integrationsgrad angeordnet ist, wie es gewünscht ist zum Abscheiden von Tintentröpfchen auf einem Aufzeichnungspapier, und sich über die Breite des Aufzeichnungspapieres erstreckt, bei dem herkömmlichen Tintenstrahlgerät notwendig, die Zahl der Energieerzeugungsmittel und der Tintenkammern stark zu erhöhen. Im Vergleich damit kann die Zahl der Energieerzeugungsmittel und der Tintenkammern bei der bevorzugten Ausführungsform stark verringert werden. Daher kann der Aufbau des Tintenstrahlgerätes stark vereinfacht werden, und eine Treiberschaltung zum Treiben der Energieerzeugungsmittel kann vereinfacht und in der Größe verringert werden. Somit kann das Tintenstrahlgerät mit niedrigen Kosten bei reduzierter Gesamtgröße hergestellt werden.
Während die piezoelektrischen Elemente 201, 204 die Deformation in der Längsrichtung der Tintenkammer 102 erzeugten, kann die Deformation in jeder Richtung, die nicht die Längsrichtung der Tintenkammer 102 ist, erzeugt werden. Eine zweite bevorzugte Ausführungsform, die solch einen Fall ausführt, wird unter Bezugnahme auf Figur 5 beschrieben, in der die gleichen Teile wie jene der ersten bevorzugten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und deren Erläuterung weggelassen wird.
Ein Paar von Abdeckteilen 111, 113 ist mit den gegenüberliegen den Endoberflächen eines eine Kammer bildenden Teiles 101 verbunden, und ein Paar von Abdeckteilen 112, 114 ist mit den entsprechenden Abdeckteilen 111, 113 verbunden. Eine Tintenkammer 102 ist durch die Abdeckteile 111 bis 114 und eine Düsenplatte 151 mit der Ausnahme eines Tinteneinlaßloches 103 und einer Mehrzahl von Düsen 152 vollständig geschlossen. Eine untere Endoberfläche eines piezoelektrischen Elementes 221 ist mit dem Boden einer inneren Oberfläche des Abdeckteiles 111 verbunden, und ein Raum ist zwischen der oberen Seite der inneren Oberfläche des Abdeckteiles 111 und der oberen Endoberfläche 224 des piezoelektrischen Elementes 221 definiert. Dieser in dem Abdeckteil 111 definierte Raum stellt einen Teil der Tintenkammer 102 dar, und das piezoelektrische Element 221 ist in der Tintenkammer 102 vorgesehen. Ein Paar von Leiterdrähten 222, 223 ist elektrisch mit Elektroden verbunden, die auf dem piezoelektrischen Element 221 vorgesehen sind, so daß, wenn eine Treiberspannung zwischen den Leitungsdrähten 222, 223 angelegt wird, das piezoelektrische Element 221 eine ausdehnende Deformation von ungefähr einigen Nanometern bis hunderten von Mikrometern in eine Richtung erzeugt, die durch einen Pfeil 225 in Figur 5 bezeichnet ist. Ahnlich ist eine untere Endoberfläche eines anderen piezoelektrischen Elementes 226 mit dem Boden einer inneren Oberfläche des Abdeckteiles 113 verbunden, und ein Raum ist zwischen der oberen Seite der inneren Oberfläche des Abdeckteiles 113 und einer oberen Endoberfläche 229 des piezoelektrischen Elementes 226 definiert. Dieser in dem Abdeckteil 113 definierte Raum stellt einen Teil der Tintenkammer 102 dar, und das piezoelektrische Element 226 ist in der Tintenkammer 102 vorgesehen. Ein Paar von Leiterdrähten 227, 228 ist elektrisch mit Elektroden verbunden, die auf dem piezoelektrischen Element 226 vorgesehen sind, so daß, wenn eine Treiberspannung zwischen den Leitungsdrähten 227, 228 angelegt wird, das piezoelektrische Element 226 eine ausdehnende Deformation in eine Richtung erzeugt, die durch einen Pfeil 230 in Figur 5 bezeichnet ist.
Der Betrieb der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird nun beschrieben. Eine Mehrzahl von Treiberspannungspulsen 301, von denen jeder aus einem ansteigenden Abschnitt 301a, einem Halteabschnitt 301b und einem abfallenden Abschnitt 301c zusammengesetzt ist, wie in Figur 2A gezeigt ist, wird zwischen dem Leiterdrähte 222, 223 angelegt. Zu der Zeit des Anlegens des ansteigenden Abschnittes 301a erzeugt das piezoelektrische Element 221 die ausdehnende Deformation in die Richtung des Pfeiles 225 mit einer Geschwindigkeit, die der Anstiegsgeschwindigkeit der Treiberspannung entspricht, so daß die obere Endoberfläche 224 des piezoelektrischen Elementes 221 die in dem Raum zwischen der oberen Endoberfläche 224 und dem Abdeckteil 111 enthaltene Tinte komprimiert. Danach wird zu der gleichen Zeit des Anlegens des Halteabschnittes 301b die Kompression der Tinte beendet. Als ein Resultat werden Pulse von Druckwellen (Kompressionswellen) von der Tinte über der oberen Endoberfläche 224 so erzeugt, so daß sie in der Tintenkammer 102 in eine Richtung, die durch einen Pfeil 208 in Figur 5 bezeichnet ist, mit einer Geschwindigkeit von hunderten bis tausenden von Metern pro Sekunde laufen. Ahnlich wird ein Spannungspuls 303, wie in Figur 28 gezeigt ist, zwischen den Leiterdrähten 227, 228 angelegt, so daß ein Druckwellenpuls von der Tinte über der oberen Endoberfläche 229 des piezoelektrischen Elementes 226 so erzeugt wird, daß er in der Tintenkammer 102 in eine Richtung läuft, die durch einen Pfeil 210 in Figur 5 bezeichnet ist.
Die durch die piezoelektrischen Elemente 221 erzeugten Druckwellenpulse und der durch das piezoelektrische Element 226 erzeugte Druckwellenpuls werden synthetisiert, wodurch die Tintentröpfchen aus den Düsen 152 ausgespritzt werden. Somit kann im wesentlichen der gleiche Effekt wie der ersten bevorzugten Ausführungsform erzielt werden.
Während die zwei piezoelektrischen Elemente 201, 204 oder die zwei piezoelektrischen Elemente 221, 226 in jeder der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform benutzt werden, kann das piezoelektrische Element 204 oder 226 durch eine reflektierende Platte zum Reflektieren eines Druckwellenpulses ersetzt werden. Bei dieser Modifikation wird ein zuerst durch das piezoelektrische Element 201 oder 221 erzeugt und durch die reflektierende Platte reflektierter Druckwellenpuls mit den darauf durch das piezoelektrische Element 201 oder 221 erzeugten Druckwellenpulsen synthetisiert, so daß dadurch die Tintentröpfchen aus den Düsen 152 herausgespritzt werden. Somit können die Tintentröpfchen durch die Benutzung eines einzelnen piezoelektrischen Elementes herausgespritzt werden. Weiterhin können drei oder mehr piezoelektrische Elemente zum Herausspritzen der Tintentröpfchen benutzt werden.
Während die piezoelektrischen Elemente in der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform als die Energieerzeugungsmittel benutzt werden, können andere Arten von Energieerzeugungsmittel benutzt werden. Zum Beispiel umfaßt ein Energieerzeugungsmittel, das bei der Erfindung benutzt werden kann, ein Wärmeelement, das ein schnelles Wachstum und Verschwinden von Luftblasen bewirken kann, so daß dadurch Druckwellenpulse in der in der Tintenkammer 102 enthaltenen Tinte erzeugt werden, oder einen Verschiebungsmechanismus, der ein Solenoid, einen Motor, Öldruck oder Luftdruck benutzt, die eine schnelle Versetzung bewirken können, so daß dadurch sofort die Tinte komprimiert wird und Druckwellenpulse erzeugt werden. In diesem Fall kann die Zahl der Energieerzeugungsmittel zwei, wie oben erwähnt wurde, oder eins oder mehr als zwei sein.
Als nächstes wird der Aufbau einer dritten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf Figur 6 beschrieben, die eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlgerätes der dritten bevorzugten Ausführungsform ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind eine Bedingung der Synthese von Druckwellenpulsen und eine Bedingung des Ausspritzens von Tintentröpfchen ähnlich zu denen in der ersten bevorzugten Ausführungsform erwähnten, so daß die Erläuterung davon weggelassen wird.
Bezugszeichen 121 bezeichnet ein eine Kammer bildendes Teil, das durch spiralförmiges Biegen eines hohlen Rohres zum darin Definieren einer Tintenkammer 124 gebildet wird. Die Tintenkammer erstreckt sich spiralförmig über die Länge des die Kammer bildenden Teiles 121. Das die Kammer bildende Teil 121 ist mit einem Tinteneinlaßloch 125 versehen, das mit der Tintenkammer 124 in Verbindung steht. Das die Kammer bildende Teil 121 ist weiter mit einer Mehrzahl von Düsen 161 versehen, die in einer Reihe angeordnet sind.
Die Tintenkammer 124 ist an ihren gegenüberliegenden Enden offen, und ein Paar von Abdeckteilen 122, 123 sind mit den offenen Endoberflächen des die Kammer bildenden Teiles 121 verbunden. Somit ist die Tintenkammer 124 mit Ausnahme des Tinteneinlaßloches 125 und der Düsen 161 vollständig geschlossen. Eine Endoberfläche eines piezoelektrischen Elementes 241 ist mit der Oberfläche des Abdeckteiles 122 verbunden, das wiederum mit einer gegenüberliegenden Endoberflächen des die Kammer bildenden Teiles 121 verbunden ist, und das piezoelektrische Element 241 ist in der Tintenkammer 124 vorgesehen. Ein Paar von Leiterdrähten 242, 243 ist elektrisch mit Elektroden verbunden, die auf dem piezoelektrischen Element 241 vorgesehen sind, so daß, wenn eine Treiberspannung zwischen den Leiterdrähten 242, 243 angelegt wird, das piezoelektrische Element 241 eine ausdehnende Deformation von ungefähr einigen Nanometern bis hunderte von Mikrometern in eine Richtung erzeugt, die durch einen Pfeil 248 in Figur 6 bezeichnet ist. Ahnlich ist eine Endoberfläche eines anderen piezoelektrischen Elementes 244 mit der Oberfläche des Abdeckteiles 124 verbunden, das wiederum mit der anderen Endoberflächen des die Kammer bildenden Teiles 121 verbunden ist, und das piezoelektrische Element 244 ist in der Tintenkammer 124 vorgesehen. Ein Paar von Leiterdrähten 245, 246 ist elektrisch mit Elektroden verbunden, die auf dem piezoelektrischen Element 244 vorgesehen sind, so daß, wenn eine Treiberspannung zwischen den Leiterdrähten 245, 246 angelegt wird, das piezoelektrische Element 244 eine ausdehnende Deformation in eine Richtung erzeugt, die durch einen Pfeil 250 in Figur 6 bezeichnet ist. Jedes des piezoelektrischen Elementes 241, 244 kann aus piezoelektrischen Keramiken mit einer Form eines rechteckigen Parallelepipedes aufgebaut sein, bei dem Elektroden auf der Gesamtheit oder einem Teil von mindestens zwei gegenüberliegenden Oberflächen gebildet sind, oder sie können aus einem piezoelektrischen Betätigungselement vom gestapelten Typ aufgebaut sein.
Der Betrieb der dritten bevorzugten Ausführungsform wird nun beschrieben. Eine Mehrzahl von Treiberspannungspulsen 301, von denen jeder aus einem ansteigenden Abschnitt 301a, einem Halteabschnitt 301b und einem abfallenden Abschnitt 301c zusammengesetzt ist, wie in Figur 2A gezeigt ist, wird zwischen den Leiterdrähte 242, 243 angelegt. Zu der Zeit des Anlegens des ansteigenden Abschnittes 301a erzeugt das piezoelektrische Element 241 die ausdehnende Deformation in die Richtung des Pfeiles 248 mit einer Geschwindigkeit, die einer Anstiegsgeschwindigkeit der Treiberspannung so entspricht, daß eine Endoberfläche 247 des piezoelektrischen Elementes 241 die in der Tintenkammer 124 in Kontakt mit der Endoberfläche 247 enthaltene Tinte komprimiert. Danach wird zu der Zeit des Anlegens des Halteabschnittes 301b die Kompression der Tinte beendet. Als ein Resultat werden Pulse von Druckwellen (Kompressionswellen) von der Tinte nahe der fläche 247 so erzeugt, so daß sie in der Tintenkammer 124 zu dem piezoelektrischen Element 244 mit einer Geschwindigkeit von hunderten bis tausenden von Metern pro Sekunde laufen. Ahnlich wird ein Treiberspannungspuls 303, wie in Figur 28 gezeigt, zwischen den Leiterdrähten 245, 246 so angelegt, daß ein Druckwellenpuls von der Tinte nahe einer oberen Endoberfläche 249 des piezoelektrischen Elementes 244 so erzeugt wird, daß er in der Tintenkammer 124 zu dem piezoelektrischen Element 241 läuft.
Bei dem Tintenstrahlgerät in der ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Breite des synthetischen Bereiches 353 mit dem zeitweilig erzeugten maximalen Druck 2P gleich der Breite von jedem der Druckwellenpulse 351, 352. Wenn die Breite des synthetischen Bereiches 353 größer ist als der Abstand zwischen den in Figur 3A gezeigten Düsen 252a und 252c, wirkt der Druck 2P des synthetischen Bereiches 353 zeitweilig nicht nur auf die Düse 152b, sondern auch auf die Düsen 152a und 152c, was bewirkt, daß die Tintentröpfchen auch leicht aus den Düsen 152a und 152c ausgespritzt werden. Folglich kann die Breite eines jeden der Druckwellenpulse 351, 352 nicht sehr groß gesetzt werden mit dem Resultat, daß die Zeitdauer des Anlegens des Druckes 2P an die Düse 152b nicht so groß gemacht werden kann. Wenn diese Zeitdauer des Anlegens des Druckes 2P verkürzt wird, wird der Betrag der Tinte, der unter der Düse 152b durchgehen kann, verringert, was in einer Abnahme des Volumens der Tintentröpfchen resultiert, die aus der Düse 152b ausgespritzt werden. Von diesem Standpunkt kann das Volumen der Tintentröpfchen nicht größer gemacht werden als ein gegebener Wert in dem Tintenstrahlgerät der ersten bevorzugten Ausführungsform.
Entgegengesetzt dazu ist bei dem Tintenstrahlgerät der dritten bevorzugten Ausführungsform die Spirallänge der Tintenkammer 124 zwischen zwei benachbarten Düsen 161 größer als der geradlinige Abstand zwischen zwei benachbarten Düsen 161. Folglich kann die Breite des Druckwellenpulses deutlich größer gemacht werden, indem die piezoelektrischen Elemente 241, 244 benutzt werden, die jeweils einen großen Deformationsbetrag zum Erhöhen der Anstiegszeit des Treiberspannungspulses erhalten können. Als Resultat kann das Volumen der Tintentröpfchen vergrößert werden.
Weiterhin ist im Vergleich mit dem herkömmlichen Tintenstrahlgerät, bei dem die Zahl der Tintenkammern und der Energieerzeugungsmittel die gleiche wie die Zahl der Düsen ist, das Tintenstrahlgerät bei dieser bevorzugten Ausführungsform verringert in der Zahl der Teile, da es eine einzelne Tintenkammer 124 gibt, und in der Zahl der piezoelektrischen Elemente 241, 244 als die Energieerzeugungsmittel ist kleiner als die Zahl der Düsen 161. Folglich kann der Aufbau des Tintenstrahlgerätes stark vereinfacht werden, und die Treiberschaltung zum Treiben der Energieerzeugungsmittel kann vereinfacht und in der Abmessung verringert werden. Somit kann das Tintenstrahlgerät mit niedrigen Kosten bei einer insgesamt verringerten Größe hergestellt werden.
Während die Tintenkammer 124 in der dritten bevorzugten Ausführungsform eine Spirale ist, kann die Form der Tintenkammer in Formen, die keine Spiralform sind, modifiziert werden. Eine vierte bevorzugte Ausführungsform, die solch einen Fall ausführt, wird unter Bezugnahme auf Figur 7 beschrieben.
Bezugszeichen 131 bezeichnet ein eine Kammer bildendes Teil, das in der Form länglich ist, zum darin Definieren einer Tintenkammer 132. Die Tintenkammer 132 ist im wesentlichen zickzackförmig, so daß sie sich uber die Länge des die Kammer bildenden Teiles 131 erstreckt. Das die Kammer bildende Teil 131 ist mit einem Tinteneinlaßloch (nicht gezeigt) versehen, das mit der Tintenkammer 132 in Verbindung steht. Die Tintenkammer 132 ist an ihrem oberen Abschnitt zu der oberen Oberfläche des die Kammer bildenden Teiles 131 offen, und eine Düsenplatte 171 mit einer Mehrzahl von Düsen 172 ist mit der oberen Oberfläche des die Kammer bildenden Teiles 131 verbunden. Die Mehrzahl von Düsen 172 sind in dem gleichen Abstand wie der der Zickzackformen der Tintenkammer 132 angeordnet. Die Tintenkammer 132 ist ebenfalls an den gegenüberliegenden Enden des die Kammer bildenden Teiles 131 offen. Ein Paar von Abdeckteilen 133, 134 sind mit den gegenüberliegenden Endoberflächen des die Kammer bildenden Teiles 131 verbunden. Somit ist die Tintenkammer mit der Ausnahme des Tinteneinlaßloches und der Düsen 172 vollständig geschlossen.
Eine Endoberfläche eines piezoelektrischen Elementes 251 ist mit der Oberfläche des Abdeckteiles 133 verbunden, wobei die Oberfläche mit einer der gegenüberliegenden Endoberflächen des die Kammer bildenden Teiles 131 zu verbinden ist, und das piezoelektrische Element 251 ist in der Tintenkammer 132 vorgesehen. Ein Paar von Leiterdrähten 252, 253 ist elektrisch mit Elektroden verbunden, die auf dem piezoelektrischen Element 251 vorgesehen sind, so daß, wenn eine Treiberspannung zwischen den Leiterdrähten 252, 253 angelegt wird, das piezoelektrische Element 251 eine ausdehnende Deformation von ungefähr einigen Nanometern bis hunderten von Mikrometern in eine Richtung erzeugt, die durch einen Pfeil 257 in Figur 7 bezeichnet wird. Ahnlich ist eine Endoberfläche eines anderen piezoelektrischen Elementes 254 mit der Oberfläche des Abdeckteiles 134 verbunden, wobei die Oberfläche mit der anderen Endoberfläche des die Kammer bildenden Teiles 131 zu verbinden ist, und das piezoelektrische Element 254 ist in der Tintenkammer 132 vorgesehen. Ein Paar von Leiterdrähten 255, 256 ist elektrisch mit Elektroden verbunden, die auf dem piezoelektrischen Element 254 vorgesehen sind, so daß, wenn eine Treiberspannung zwischen den Leiterdrähten 255, 256 angelegt wird, das piezoelektrische Element 254 eine ausdehnende Deformation in eine Richtung erzeugt, die durch einen Pfeil 258 in Figur 7 bezeichnet ist. Jedes der piezoelektrischen Elemente 251 und 254 kann aus piezoelektrischen Keramiken mit einer Form eines rechteckigen Parallelepipedes aufgebaut sein, bei dem die Elektroden auf der gesamten oder einem Teil von mindestens zwei gegenüberliegenden Oberflächen gebildet sind, oder sie können aus einem piezoelektrischen Betätigungselement vom gestapelten Typ aufgebaut sein.
Das Tintenstrahlgerät der vierten bevorzugten Ausführungsform ist ähnlich zu der dritten bevorzugten Ausführungsform zum Spritzen von Tintentröpfchen aus den Düsen 172 tätig. Somit kann im wesentlichen der gleiche Effekt wie bei dritten bevorzugten Ausführungsform erreicht werden.
Bei dem Tintenstrahlgerät der ersten bevorzugten Ausführungsform kann die Möglichkeit, daß die Breite des synthetischen Bereiches 353 mit dem maximalen Druck 2P, der in Figur 3C gezeigt ist, gleich dem Abstand zwischen den Düsen 152a und 152c, die in Figur 3A gezeigt sind, wird vermieden werden, in dem die Treiberspannungspulswellenform zu dem piezoelektrischen Element 201 und die Treiberspannungspulswellenform zu dem piezoelektrischen Element 204 verbessert wird. Eine fünfte bevorzugte Ausführungsform, die solch eine Verbesserung in den Treiberspannungspulswellenformen ausführt, wird nun beschrieben. Ein Tintenstrahlgerät gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform weist einen Basisaufbau ähnlich zu dem des Tintenstrahlgerätes der ersten bevorzugten Ausführungsform auf. Folglich werden die im wesentlichen gleichen Teile wie jene der ersten bevorzugten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Erläuterung wird weggelassen.
Der Betrieb der fünften bevorzugten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf Figuren 8A und 8B, die Signalformen von Treiberspannungspulsen zeigen, die an piezoelektrische Elemente 201, 204 (siehe Figur 1) anzulegen sind, Figuren 9A bis 9D und 10A bis 10C, die eine Bedingung der Synthese von Druckwellenpulsen zeigen, Figur 11A, die eine Beziehung zwischen Tintendruck und Tröpfchengeschwindigkeit zeigt, und Figur 11b, die die Beziehung zwischen Tintendruckdauer und Tröpfchenvolumen zeigt, beschrieben.
Zuerst wird die Bedingung für die Erzeugung von Druckwellenpulsen, die durch die piezoelektrischen Elemente 201, 204 zu erzeugen sind, beschrieben. Wie in Figur 8A gezeigt ist, wird ein Treiberspannungspuls 310, der als eine Wiederholung von dreiekkigen Pulssignalformen gebildet ist, von denen jede aus einem ansteigenden Abschnitt 310a, der schnell ansteigt, und einem abfallenden Abschnitt 310b, der sanft abfällt, zusammengesetzt ist, zwischen einen Leitungsdraht 202 (siehe Figur 1) und einen Leitungsdraht 203 (siehe Figur 1) von einem LSI-Chip angelegt. Jede dreieckige Signalform ist eine allgemein dreieckige Signalform, die durch Anwenden einer bekannten integrierenden Schaltung erhalten werden kann. Zu der Zeit des Anlegens des ansteigenden Abschnittes 310a erzeugt das piezoelektrische Element 201 eine ausdehnende Deformation in eine Richtung, die durch einen Pfeil 208 in Figur 1 bezeichnet ist, mit einer Geschwindigkeit, die eine Anstiegsgeschwindigkeit der Treiberspannung entspricht, so daß eine Endoberfläche 207 (siehe Figur 1) des piezoelektrischen Elementes 201 die in einer Tintenkammer 102 (siehe Figur 1) nahe der Endoberfläche 207 enthaltene Tinte komprimiert, so daß ein Überdruck erzeugt wird. Danach erzeugt mit dem Beginn des Anlegens des abfallenden Abschnittes 310b das piezoelektrische Element 201 eine zusammenziehende Deformation zum Erzeugen eines Unterdruckes nahe der Endoberfläche 207. Dann wird, wie in Figur 9B gezeigt ist, ein Druckwellen-(Kompressionswellen)Puls 351, der als eine Wiederholung von dreieckigen Pulssignalformen in Abhängigkeit des Treiberspannungspulses 310 gebildet wird, von der Tinte nahe der Endoberfläche 207 so erzeugt, daß er in der Tintenkammer 102 in der Richtung des Pfeiles 208 mit einer Geschwindigkeit von hunderten bis tausenden von Metern pro Sekunde läuft. Ahnlich wird, wie in Figur 8B gezeigt ist, ein Treiberspannungspuls 320, der als eine Wiederholung von dreiekkigen Pulssignalformen gebildet ist, die jeder aus einem ansteigenden Abschnitt 320a, der sanft ansteigt, und einem abfallenden Abschnitt 320b, der schnell abfällt, zusammengesetzt ist, zwischen einem Leitungsdraht 205 (siehe Figur 1) und einem Leitungsdraht 206 (siehe Figur 1) von dem LSI-Chip angelegt. Der Treiberspannungspuls 320 weist eine Form derart auf, daß eine resultierende synthetische Signalform einen flachen oberen Abschnitt aufweist, wenn er mit dem Treiberspannungspuls 310 synthetisiert wird. Jede dreieckige Pulssignalform ist auch eine allgemein dreieckige Signalform, die erhalten wird, indem eine bekannte integrierende Schaltung angewendet wird. Wie aus Figuren 8A und 8B ersichtlich ist, ist die Neigung des ansteigenden Abschnittes 320a des Pulses 320 im Vorzeichen umgekehrt zu dem des abfallenden Abschnittes 310b des Pulses 310. Weiter sind die Periode und die Zahl der Wiederholungen der dreieckigen Pulssignalformen bei dem Treiberspannungspuls 320 gleich denen bei dem Treiberspannungspuls 310. Wenn der Treiberspannungspuls 320 angelegt wird, wird ein Druckwellenpuls 352 (siehe Figur 9B) entsprechend dem Puls 320 von der in der Tintenkammer 102 nahe der Endoberfläche 209 (siehe Figur 2) des piezoelektrischen Elementes 204 enthaltenden Tinte so erzeugt, daß er in der Tintenkammer 102 in eine Richtung läuft, die durch einen Pfeil 210 (siehe Figur 1) bezeichnet ist.
Als nächstes wird eine Bedingung der Synthese der Druckwellenpulse und eine Bedingung des Ausspritzen von Tintentröpfchen beschrieben. Es sei angenommen, daß die Tintentröpfchen aus der in Figur 9A gezeigten Düse 152d ausgestoßen werden und daß der Abstand der Düsen 152 nicht gleich der Breite einer jeden dreiekkigen Pulssignalform von jedem der Druckwellenpulse 351, 352 ist. Wie in Figur 9B gezeigt ist, läuft der Druckwellenpuls 351 mit einem maximalen Druck P1 und einer Breite T, der von dem piezoelektrischen Element 201 erzeugt ist, in die Richtung des Pfeiles 208, während der Druckwellenpuls 352 mit einem maximalen Druck Q und einer Breite T, der von dem piezoelektrischen Element 204 erzeugt ist, in die Richtung des Pfeile 210 läuft. Somit nähern sich die Druckwellenpulse 351, 352 einander. Gerade danach, wie in Figur 9C gezeigt ist, überlappen sich die Druckwellenpulse 351, 352 zum Erzeugen eines synthetischen Bereiches 353 als eine Synthese der Pulse 351, 352. Danach passieren die Druckwellenpulse 351, 352 einander, wie in Figur 9D gezeigt ist, der synthetische Bereich 353 verschwindet.
Der LSI-Chip legt die Spannungen an die piezoelektrischen Elemente 201 und 204 an, um sie zu einem Zeitpunkt derart zu treiben, daß sich die Druckwellenpulse 351, 352 an eine Position gerade unter der in Figur 9A gezeigten Düse 152d treffen, wodurch an die Düse 152d ein Druck mit einer Größe P1 und einer Dauer T angelegt wird, wie in Fig. 10A gezeigt ist. Die Größe P1 wird als eine Synthese des maximalen Druckes P1 des Druckwellenpulses 251 und des maximalen Druckes Q des Druckwellenpulses 352 erhalten, und die Dauer T ist gleich der Breite T von jedem der Druckwellenpulse 351, 352. Zu dieser Zeit wird, wie in Fig. 10B gezeigt ist, ein Druck mit einer Größe größer als die Größe P1 zeitweilig mehrere Male an die Düse 152e benachbart zu der Düse 152d auf der Seite des piezoelektrischen Elementes 204 angelegt, da der Druckwellenpuls 352 unter der Düse 152e vor dem Druckwellenpulse 351 durchgeht. Ahnlich wird, wie in Figur 10C gezeigt ist, ein Druck mit einer Größe größer als die Größe P1 zeitweilig mehrere Male an die Düse 152c benachbart zu der Düse 12d auf der Seite des piezoelektrischen Elementes 201, da der Druckwellenpuls 351 unter der Düse 152c vor dem Druckwellenpuls 352 durchgeht.
Somit wird der Druck mit der Größe P1 oder einer Größe größer als die Größe P1 zeitweilig mehrere Male an die Düsen 152 während des Abtastens der Druckwellenpulse 351 und 352 in der Tintenkammer 102 angelegt. Insbesondere wird der Druck mit der Größe P1 und der Dauer P nur an die Düse 152d angelegt. Weiterhin bewirkt die Bewegung der Druckwellenpulse 351, 352 in der Tintenkammer 102 auch, daß der Druck zeitweilig an das Tinteneinlaßloch 103 anzulegen ist. Da jedoch das Tinteneinlaßloch 103 mit Tinte gefüllt ist, haben die Drücke der Druckwellenpulse 351, 352 praktisch keinen Einfluß auf den Tintentank und der Druckverlust der Druckwellenpulse 351, 352 an dem Tinteneinlaßloch 103 ist klein.
Im allgemeinen verhält sich ein Tintendruck zu einer Tröpfchengeschwindigkeit, wie in Figur 11A gezeigt ist. Wenn folglich die Größe des Druckes kleiner als P0 ist, werden keine Tintentröpfchen ausgespritzt. Weiter bezieht sich eine Dauer des Anlegens von Tintendruck zu einem Tröpfchenvolumen, wie in Figur 11B gezeigt ist. Wenn folglich die Dauer des Druckes kleiner als T0 ist, werden keine Tintentröpfchen ausgespritzt. Die Dauer T0 ist eine minimale Dauer, die notwendig ist zum Ausspritzen der Tintentröpfchen unter dem Druck mit der Größe P0. Je größer die Größe des Tintendruckes ist, desto kürzer ist die Dauer des Tintendruckes.
Wenn somit nur ein Druck mit einer Größe nicht weniger als der vorbestimmte Wert P0 und einer Dauer nicht weniger als die vorbestimmte Zeit T0 angelegt wird, werden Tintentröpfchen ausgespritzt. Daher werden die Tintentröpfchen nur aus der Düse 152 ausgespritzt, an die der Druck mit der Größe P1 und der Dauer T, die die oben erwähnte Beziehung von P0 und T0 erfüllen, angelegt wird, während die Tintentröpfchen nicht aus den Düsen 152c und 152e und den anderen Düsen ausgespritzt werden, an die der Druck mit der Größe P1 oder Größer angelegt ist, der aber nicht die Beziehung von P0 und T0 erfüllt. Weiterhin kann durch Ändern eines Zeitpunktes der Erzeugung der Druckwellenpulse 351, 352 von dem piezoelektrischen Elementen 201, 204 die Tintentröpfchen aus einer beliebigen der Düsen 152 ausgespritzt werden.
Wie oben erwähnt wurde sind bei dem Tintenstrahlgerät der fünften bevorzugten Ausführungsform die Treiberspannungspulse 310, 320 jeweils aus wiederholten dreieckigen Pulssignalformen zusammengesetzt, die von dem LSI-Chip an die piezoelektrischen Elemente 201, 204 angelegt werden, wodurch die Druckwellenpulse 351, 352 ähnlich in der Form zu den Treiberspannungspulsen 310, 320 in der Tintenkammer 102 erzeugt werden. Folglich werden die Druckwellenpulse 351, 352 an einer Position gerade unter der ausgewählten Düse 152d synthetisiert, wodurch an die Düse 152d der Druck mit der Größe P1 und der Dauer T angelegt wird, der die Beziehung von P0 und T0 erfüllt, somit werden Tintentröpfchen nur aus der Düse 152d ausgespritzt. Während der Druck mit der Größe P1 oder größer zeitweilig an die Düsen 152c und 152e und andere Düsen mit der Ausnahme der Düse 152d angelegt wird, werden keine Tintentröpfchen von diesen Düsen ausgespritzt, da der Druck nicht die Beziehung von P0 und T0 erfüllt. Als Resultat wird die Tinte daran gehindert, an falschen Positionen auf dem Aufzeichnungspapier abgeschieden zu werden, wodurch die Druckqualität verbessert wird.
Mit anderen Worten, der LSI-Chip als Steuermittel steuert das System so, daß ein durch das Synthetisieren der Druckwellenpulse erzeugter Druck mit einer Größe nicht weniger als ein vorbestimmter Wert und einer Dauer nicht weniger als eine vorbestimmte Zeit an eine ausgewählte Düse angelegt wird, aber nicht an andere Düsen benachbart zu der ausgewählten Düse angelegt wird. Daher werden keine Tintentröpfchen aus benachbarten Düsen ausgespritzt, so daß dadurch die Druckqualität verbessert wird.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform werden die Treiberspannungspuls 310, 320, die jeweils aus wiederholten dreieckigen Pulssignalformen zusammengesetzt sind, an die entsprechenden piezoelektrischen Elemente 201, 204 angelegt. Die wiederholten dreieckigen Pulssignalformen können jedoch durch irgendwelche anderen wiederholten Pulssignalformen ersetzt werden, wie wiederholte rechteckige Pulssignalformen.
Obwohl die dreieckigen Pulssignalformen in den Treiberspannungspulsen 310, 320 bei dieser bevorzugten Ausführungsform wiederholt werden, ist die Wiederholung der dreieckigen Pulssignalformen nicht wesentlich.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand der Düsen 152 nicht gleich der Breite einer jeden dreieckigen Pulssignalform der Druckwellenpulse 351, 352. Der Abstand der Düsen 152 kann jedoch gleich der Breite einer jeden dreieckigen Pulssignalform oder der gesamten Breite der Mehrzahl von dreieckigen Pulssignalformen sein. In diesem Fall wird der Abstand so eingestellt, daß die Beziehung von P0 und T0 nicht erfüllt wird, da der Druck mit der Größe P1 an alle Düsen 152 einschließlich der ausgewählten Düse 152d angelegt wird.
Obwohl die zwei piezoelektrischen Elemente 201, 204 bei dieser bevorzugten Ausführungsform benutzt werden, können drei oder mehr piezoelektrische Elemente zum Ausspritzen von den Tintentröpfchen benutzt werden.
Da weiter der Basisaufbau dieser bevorzugten Ausführungsform ähnlich zu der der ersten bevorzugten Ausführungsform ist, können die verschiedenen Modifikationen der ersten bevorzugten Ausführungsform, wie sie oben erwähnt wurden, ähnlich auf diese bevorzugten Ausführungsform angewendet werden. Zusätzlich können die Modifikationen diese bevorzugten Ausführungsform ähnlich zu der ersten bevorzugten Ausführungsform angewendet werden.
Als nächstes wird ein Drucker, der das Tintenstrahlgerät gemäß der Erfindung verwendet, unter Bezugnahme auf Figur 12, die eine perspektivische Ansicht des Druckers zeigt, und Figur 13, die die Positionen des Abscheidens der Tintentröpfchen auf einem Aufzeichnungspapier zeigt, beschrieben. Der Aufbau und der Betrieb des in diesem Drucker verwendeten Tintenstrahlgerätes sind ähnlich zu denen in der ersten bevorzugten Ausführungsform erwähnten. Das heißt, der in Figur 12 gezeigte Drucker enthält ein Tintenstrahlgerät 401 und eine Düsenplatte 151 ähnlich im Aufbau und Betrieb zu jenen in Figuren 1 bis 4 gezeigten.
Das Tintenstrahlgerät 401 ist auf einem Schlitten 402 befestigt. Ein Tintenlieferrohr 403 ist mit einem Tinteneinlaßloch 103 (siehe Figur 1) verbunden. Ein flexibles Kabel 404 ist elektrisch mit Leiterdrähten 202, 203, 205, 206 (siehe Figur 1) verbunden. Der Schlitten 402 wird entlang einer Gleitschiene 406 in entgegengesetzte Richtungen, wie durch den Doppelpfeil 405 in Figur 12 bezeichnet ist, hin- und herbewegt. Während der Bewegung des Schlittens 402 ist das Tintenstrahlgerät 401 zum Ausspritzen von Tintentröpfchen aus Düsen 152 (siehe Figur 1) der Düsenplatte 151 auf ein Aufzeichnungspapier 411 tätig, das von einer Druckwalze 412 getragen wird, wodurch gewünschte Zeichen oder Bilder auf dem Aufzeichnungspapier 411 gebildet werden. Wenn das Tintenstrahlgerät 401 Tintentröpfchen aussprüht, wird das Aufzeichnungspapier 411 in Ruhe gehalten. Jedesmal, wenn der Schlitten 402 die Richtung der Hin- und Herbewegung ändert, wird das Aufzeichnungspapier 411 durch Papiervorschubrollen 413, 414 um einen vorbestimmten Betrag in eine Richtung vorgeschoben, die durch einen Pfeil 415 in Figur 12 bezeichnet ist. Folglich kann das Tintenstrahlgerät 401 gewünschte Zeichen oder Bilder auf der gesamten Oberfläche des Aufzeichnungspapieres 411 bilden.
Es wird Bezug genommen auf Figur 13, wenn der Schlitten 302 in die rechte Richtung des Pfeiles 405 bewegt wird, spritzt das Tintenstrahlgerät 401 die Tintentröpfchen von einer ersten der Düsen 152 auf das Aufzeichnungspapier 411 zum Abscheiden der Tintentröpfchen an einer Reihe von Punkten 451a, 451b, 451c, 451d, 451e in dieser Reihenfolge auf das Aufzeichnungspapier 411. Gleichzeitig spritzt das Tintenstrahlgerät 401 die Tintentröpfchen von einer zweiten der Düsen 152 benachbart zu der ersten Düse 152 auf der rechten Seite davon auf das Aufzeichnungspapier 411 zum Abscheiden der Tintentröpfchen an einer Reihe von Punkten 452a, 452b, 452c, 452d, 452e in der Reihenfolge auf das Aufzeichnungspapier 411. Danach wird das Aufzeichnungspapier 411, während der Schlitten 402 die Bewegung von der rechts gerichteten Bewegung in eine nach links gerichtete Richtung ändert, wie durch den Pfeil 405 gezeigt ist, um einen gegebenen Betrag in die Richtung des Pfeiles 415 vorgeschoben. Wenn der Schlitten 402 in die linke Richtung des Pfeiles 405 bewegt wird, spritzt das Tintenstrahlgerät 401 die Tintentröpfchen von der ersten Düse 152 auf das Aufzeichnungspapier 411 zum Abscheiden der Tintentröpfchen an eine Reihe von Punkten 451f, 4519, 451h, 451,i, 451j in der Reihenfolge auf das Aufzeichnungspapier 411. Gleichzeitig spritzt das Tintenstrahlgerät 401 die Tintentröpfchen von der zweiten Düse 152 auf das Aufzeichnungspapier 411 zum Abscheiden der Tintentröpfchen an einer Reihe von Punkten 452f, 4529, 452h, 452i und 452j in dieser Reihenfolge auf das Aufzeichnungspapier 411. Dieser Betrieb wird wiederholt, so daß dadurch die gewünschten Zeichen oder Bilder auf der gesamten Oberfläche des Aufzeichnungspapier 411 gebildet werden.
Zum Abscheiden der Tintentröpfchen in gleichmäßigen Abständen auf dem Aufzeichnungspapier 411 ist es notwendig, den Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Abscheidungspunkten gleichförmig zu machen, wie der Abstand zwischen den Punkten 451a und 451b und der Abstand zwischen den Punkte 451e und 452d. Bei dem oben erwähnten Druckverfahren führt, während der Schlitten 402 einmal in die rechte oder linke Richtung bewegt wird, eine Düse das Ausspritzen der Tintentröpfchen fünfmal durch. Weiterhin ist der Abstand zwischen benachbarten Düsen gleich fünfmal den Abstand zwischen benachbarten Abscheidungspunkten gesetzt, und die Bewegungslänge des Schlittens 402 in die rechte oder linke Richtung ist mindestens gleich viermal den Abstand zwischen benachbarten Abscheidungspunkten gesetzt. Die Zahl der Spritzvorgänge der Tintentröpfchen aus einer Düse während der rechten oder linken Bewegung des Wagens 402 ist jedoch nicht auf fünf beschränkt. Es sei zum Beispiel n die Zahl der Spritzvorgänge, der Abstand zwischen benachbarten Düsen wird n-mal der Abstand zwischen den benachbarten Abscheidungspunkten, und die Bewegungslänge des Schlittens 402 wird mindestens (n-1) mal der Abstand zwischen benachbarten Abscheidungspunkten.
Das Aufzeichnungspapier 411 kann kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit unabhängig davon, ob das Tintenstrahlgerät 401 die Tintentröpfchen ausspritzt oder nicht, vorgeschoben werden. Der Betrieb in diesem Fall wird unter Bezugnahme auf Figur 14 beschrieben, die einen Zustand des Abscheidens der Tintentröpfchen zeigt.
Es wird Bezug genommen auf Figur 14, wenn der Schlitten 402 in die rechte Richtung des Pfeiles 405 bewegt wird, spritzt das Tintenstrahlgerät 401 die Tintentröpfchen aus einer ersten der Düsen 152 auf das Aufzeichnungspapier 411, das in die Richtung des Pfeiles 415 vorgeschoben wird, um die Tintentröpfchen an einer Reihe von Punkten 461a, 461b, 461c, 461d, 461e in dieser Reihenfolge auf dem Aufzeichnungspapier 411 abzuscheiden. Gleichzeitig spritzt das Tintenstrahlgerät 401 die Tintentröpfchen aus einer zweiten der Düsen 152 benachbart zu der ersten Düse 152 auf der rechten Seite davon auf das Aufzeichnungspapier 411, das in die Richtung des Pfeils 415 vorgeschoben wird, um die Tintentröpfchen an einer Reihe von Punkten 462a, 462b, 462c, 462d, 462e in dieser Reihenfolge auf dem Aufzeichnungspapier 411 abzuscheiden. Danach ändert der Schlitten 402 die nach recht gerichtete Bewegung in eine nach links gerichtete Bewegung, die durch den Pfeil 405 gezeigt ist. Wenn der Schlitten 402 in die linke Richtung des Pfeiles 405 bewegt wird, spritzt das Tintenstrahlgerät 401 die Tintentröpfchen von der ersten Düse 152 auf das Aufzeichnungspapier 411, das in die Richtung des Pfeiles 415 vorgeschoben wird, um die Tintentröpfchen an eine Reihe von Punkten 461f, 461g, 461h, 461,i, 461j in der Reihenfolge auf dem Aufzeichnungspapier 411 abzuscheiden. Gleichzeitig spritzt das Tintenstrahlgerät 401 die Tintentröpfchen von der zweiten Düse 152 auf das Aufzeichnungspapier 411, das in die Richtung des Pfeiles 415 vorgeschoben wird, um die Tintentröpfchen an einer Reihe von Punkten 462f, 4629, 462h, 462i und 462j in der Reihenfolge auf dem Aufzeichnungspapier 411 abzuscheiden. Der Betrieb wird wiederholt, so daß dadurch die gewünschten Zeichen oder Bilder auf der gesamten Oberfläche des Aufzeichnungspapieres 411 gebildet werden.
Bei diesem Drucker ist das einzelne Tintenstrahlgerät 401 mit einer einzelnen Tintenkammer auf dem Schlitten 402 zum Abscheiden der Tintentröpfchen auf der gesamten Oberfläche des Aufzeichnungspapieres 411 angebracht. Bei einer Modifikation kann eine Mehrzahl solch eines Tintenstrahlgerät auf dem Schlitten 402 so angebracht werden, daß sie in die Vorschubrichtung des Aufzeichnungspapieres 411 angeordnet sind, womit die Tintentröpfchen auf der gesamten Oberfläche des Aufzeichnungspapieres 411 abgeschieden werden.
Bei dem herkömmlichen Drucker wird das an dem Schlitten befestigte Tintenstrahlgerät um einen Abstand hin- und herbewegt, der der Breite des Aufzeichnungspapieres 411 entspricht. Im Gegensatz dazu wird bei dem in Figur 12 gezeigten Drucker das an dem Schlitten 402 befestigte Tintenstrahlgerät 401 um einen verringerten Abstand nicht größer als der Abstand zwischen benachbarten Düsen hin- und herbewegt. Folglich wird der Hub des Schlittens 402 stark reduziert. Im Vergleich mit einem Drucker mit einer identischen Zahl von Düsen und Druckgeschwindigkeit mit dem in Figur 12 gezeigten Drucker kann die Bewegungsgeschwindigkeit und Beschleunigung, die auf den Schlitten 402 beim Ändern der Richtung der Hin- und Herbewegung stark verringert werden. Folglich kann die Erzeugung von übermäßigem Druck in der Tintenkammer aufgrund der auf das Tintenstrahlgerät 401 wirkenden Beschleunigung verringert werden und dadurch die Turbulenz des Strahles der Tintentröpfchen verringert werden und die Druckqualität verbessert werden.
Da weiter der Schlitten 402 auf eine solche Weise bewegt wird, wie oben erwähnt wurde, kann der Abstand zwischen benachbarten Düsen tatsächlich verbreitert werden. Folglich kann die Breite der Druckwelle groß eingestellt werden, so daß dadurch das Volumen der Tintentröpfchen vergrößert wird.
Weiterhin kann das Bewegungsmittel für den Schlitten im Aufbau vereinfacht werden, so daß dadurch die Kosten des Druckers verringert werden.
Obwohl das Tintenstrahlgerät in der ersten bevorzugten Ausführungsform in dem in Figur 12 gezeigten Drucker angebracht ist, kann das Tintenstrahlgerät jeder der zweiten bis fünften bevorzugten Ausführungsform, die oben erwähnt wurden, so angebracht werden.
Wie oben beschrieben wurde, ist bei dem Tintenstrahlgerät gemäß der Erfindung die Zahl der Energieerzeugungsmittel kleiner als die Zahl der Strahldüsen, und die Abtastrichtung der Druckwelle, die in der in der Tintenkammer enthaltenen Tinte erzeugt ist, ist im wesentlichen senkrecht zu den Strahidüsen. Folglich kann der Aufbau des Tintenstrahlgerätes vereinfacht werden, und eine Treiberschaltung zum Treiben der Energieerzeugungsmittel kann vereinfacht werden und der Größe verringert werden. Insbesondere benötigt das herkömmliche Tintenstrahlgerät eine stark vergrößerte Zahl von Energieerzeugungsmitteln und Tintenkammern beim Bilden eines sogenannten Linienkopfes derart, daß ein Tintenstrahlgerät mit dem gleichen Integrationsgrad angeordnet ist, wie er gewünscht ist zum Abscheiden von Tintentröpfchen auf einem Aufzeichnungspapier, und sich über die Breite des Aufzeichnungspapieres erstreckt. Im Vergleich dazu kann die Zahl der Energieerzeugungsmittel und der Tintenkammern stark bei dem Tintenstrahlgerät gemäß der Erfindung verringert werden. Folglich kann das Tintenstrahlgerät mit niedrigen Kosten bei der einer verringerten Gesamtgröße hergestellt werden.

Claims

1. Tintenstrahlgerät mit:

einer Tintenkammer (102) zum Beinhalten von Tinte;

einer Mehrzahl von Strahldüsen (152) in unmittelbarer Verbindung mit der Tintenkammer (102);

einem Energieerzeugungsmittel (102, 204) zum Erzeugen von Druckwellen in der Tintenkammer (102) enthaltener Tinte zum Ausspritzen der Tinte aus den Düsen (152);

einem Energiesteuermittel zum Steuern des Energieerzeugungsmittels (101, 204) zum Erzeugen der Druckwellen so, daß eine der durch das Erzeugungsmittel (102, 104) erzeugten Druckwelle mit einer anderen der durch das Energieerzeugungsmittel (201, 204) erzeugten Druckwelle synthetisiert oder verbunden wird, so daß dadurch Tinte aus den Strahidüsen (152) ausgespritzt wird.

2. Tintenstrahlgerät nach Anspruch 1,

bei dem die Anzahl von Energieerzeugungsmitteln (201, 204) kleiner als die der Strahldüsen (152) ist.

3. Tintenstrahlgerät nach Anspruch 2,

bei dem die Abtastrichtung der in der in der Tintenkammer (102) enthaltenen Tinte durch das Energieerzeugungsmittel (201, 204) erzeugten Druckwellen im wesentlichen senkrecht zu den Strahldüsen (152) ist.

4. Tintenstrahlgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3,

bei dem das Energiesteuermittel ein Mittel zum Steuern des Energieerzeugungsmittels (201, 204) enthält zum Erzeugen von Druckwellen derart, daß die synthetisierte Druckwelle einen Druck mit einer Größe nicht geringer als ein vorbestimmter Wert und einer Dauer nicht geringer als eine vorbestimmte Zeit an eine ausgewählte der Strahldüsen (152) anlegt und dadurch die Tinte aus der ausgewählten Strahldüse (152) ausspritzt.

5. Tintenstrahlgerät nach Anspruch 4, bei dem das Energiesteuermittel das Energieerzeugungsmittel (201, 204) auf der Grundlage eines ersten Treiberspannungspulses und eines zweiten Treiberspannungspulses steuert, wobei der erste Treiberspannungspuls als eine Wiederholung von dreieckigen Pulssignalformen gebildet ist, jede Signalform aus einem schnell ansteigenden ansteigenden Abschnitt und einem sanft abfallenden abfallenden Abschnitt zusammengesetzt ist, und der zweite Treiberspannungspuls als eine Wiederholung von dreieckigen Pulssignalformen gebildet ist, wobei jede Signalform aus einem sanft ansteigenden ansteigenden Abschnitt und einem schnell abfallenden abfallenden Abschnitt zusammengesetzt ist.

6. Tintenausstoßvorrichtung mit:

einer länglichen Tintenkammer (102), die an jedem Ende offen ist;

einer Mehrzahl von Tintendüsen (152), die mit der Tintenkammer in Verbindung stehen;

einem ersten Verschlußmittel (104), das in einem ersten offenen Ende der Tintenkammer zum Verschließen des ersten offenen Endes angebracht ist und ein Druckerzeugungsmittel (201) zum Erzeugen von Druckwellen aufweist;

einem zweiten Verschlußmittel (105), das in dem zweiten offenen Ende der Tintenkammer (102) zum Verschließen des zweiten offenen Endes angebracht ist und

einem Steuermittel zum Erregen des Druckerzeugungsmittel (201, 204) zum Erzeugen von Druckwellen in Tinte in der Tintenkammer auf solche Weise, daß die Tinte aus einer ausgewählten der Tintendüsen ausgespritzt wird.

7. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Mehrzahl von Tintendüsen (152) in einer geraden Linie ausgerichtet sind.

8. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Tintenkammer (121) ein Rohr ist, das spiralförmig gebildet ist.

9. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 8, bei der eine Tintendüse (161) der Mehrzahl von Tintendüsen auf jeder Wicklung der spiralförmig gebildeten Rohrtintenkammer (121) gebildet ist.

10. Tintenausstoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der die längliche Tintenkammer (131) eine Mehrzahl von darin gebildeten Ablenkblechen aufweist, so daß dadurch ein Zickzackweg für die Druckwellen zum Folgen durch die Tintenkammer (131) erzeugt ist.

11. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Ablenkbleche unterteilt sind in eine erste Menge von Ablenkblechen, die sich von einer Basis der Tintenkammer (131) zu einer ersten Seite der Tintenkammer (131), die die Mehrzahl von Tintendüsen (172) enthält, erstrecken aber davon getrennt sind, und eine zweite Menge von Ablenkblechen, die sich von der Seite (171), die die Mehrzahl von Tintendüsen (172) enthalten, zu der Basis (131) erstrecken aber davon getrennt sind, wobei die erste Menge von Ablenkblechen und die zweite Menge von Ablenkblechen gegeneinander versetzt sind zum Erzeugen des Zickzackweges.

12. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 11, bei der jede Düse (172) der Mehrzahl von Düsen zwischen zwei Ablenkblechen der zweiten Menge von Ablenkblechen positioniert ist.

13. Tintenausstoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, bei der eine Bewegungsrichtung der Druckwellen, die in der in der Tintenkammer (102) enthaltenen Tinte durch das Energieerzeugungsmittel erzeugt sind, im wesentlichen senkrecht zu den Tintendüsen (152) ist.

14. Tintenausstoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, bei der das zweite Verschlußmittel (105) ein Reflektionsmittel zum Reflektieren von Druckwellen aufweist, die durch das Drukkerzeugungsmittel (201) erzeugt sind.

15. Tintenausstoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, bei der das zweite Verschlußmittel (105) ein zweites Druckerzeugungsmittel (204) zum Erzeugen von Druckwellen ist und durch das Steuermittel gesteuert wird.

16. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 16, bei der das Steuermittel ein Mittel zum Steuern des Druckerzeugungsmittels (201) des ersten Verschlußmittels (104) und des Druckerzeugungsmittels (204) des zweiten Verschlußmittels (105) zum Erzeugen entsprechender Druckwellen aufweist, die kombiniert werden zum Bilden einer synthetisierten Druckwelle, die einen Druck mit einer Größe nicht geringer als ein vorbestimmter Wert und einer Dauer nicht geringer als eine vorbestimmte Zeit an einer ausgewählte der Mehrzahl von Strahldüsen (152) anlegt und dadurch die Tinte aus der ausgewählte Strahldüse (152) ausspritzt.

17. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, bei der das Steuermittel das Druckerzeugungsmittel (201, 204) auf der Grundlage eines ersten Treiberspannungspulses und eines zweiten Treiberspannungspulses steuert, wobei der erste Treiberspannungspuls als eine Wiederholung einer dreieckigen Pulssignalform gebildet ist, jede Signalform aus einem schnell ansteigenden ansteigenden Abschnitt und einem sanft abfallenden abfallenden Abschnitt zusammengesetzt ist, und der zweite Treiberspannungspuls als eine Wiederholung von dreieckigen Pulssignalformen gebildet ist, jede Signalform aus einem sanft ansteigenden ansteigenden Abschnitt und einem schnell abfallenden abfallenden Abschnitt zusammengesetzt ist.

18. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 5 oder 17, bei der die Neigung des ansteigenden Abschnittes des zweiten Treiberspannungspulses umgekehrt im Vorzeichen zu dem abfallenden Abschnitt des ersten Treiberspannungspulses ist.