DE69701898T2

DE69701898T2 - Tintenstrahlaufzeichnungskopf

Info

Publication number: DE69701898T2
Application number: DE69701898T
Authority: DE
Inventors: Shinri Sakai
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2017-02-06
Also published as: US5933168A; JPH09327909A; EP0787589A3; EP0787589B1; DE69701898D1; JP3491187B2; EP0787589A2

Description

Diese Erfindung betrifft eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung.
Eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, wie ein Tintenstrahldrucker, verwendet einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur Bildung von Punkten auf einem Aufzeichnungsmedium, wie Papier. Insbesondere bildet der Tintenstrahlaufzeichnungskopf jeden Punkt durch Ausstoßen eines Tintentröpfchens aus einer Düsenöffnung des Aufzeichnungskopfs. Das Tintentröpfchen wird als Reaktion auf ein Antriebssignal ausgestoßen, das Druckdaten entspricht und dem Aufzeichnungskopf zugeleitet wird. Die Größe der Düsenöffnung bestimmt für gewöhnlich die Größe des Tintentröpfchens und somit die Größe des Punktes, der auf dem Aufzeichnungsmedium gebildet wird. Ein Tintentröpfchen, dessen Größe auf diese Weise durch die Größe der Düsenöffnung bestimmt wird, kann als normal großes Tintentröpfchen bezeichnet werden.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf enthält für gewöhnlich eine Druckerzeugungskammer, die sowohl mit einer Düsenöffnung als auch einem Reservoir in Verbindung steht, und ein Druckerzeugungsmittel, das auf die Druckerzeugungskammer Druck ausübt. Diese Art von Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung kann unter Verwendung verschiedenfarbiger Tinten zur Bildung von Punkten in verschiedenen Farben in Vollfarbe drucken.
Zum Drucken von Graphiken mit photographischer Qualität ist es notwendig, die Größe eines Punktes (d. h., die Punktgröße), die von einem Tintentröpfchen gebildet wird, so klein wie möglich zu machen. Eine Möglichkeit, eine derartige Verringerung der Punktgröße zu erreichen, ist die Verringerung der Öffnungsfläche der Düsenöffnung. Die Verringerung der Größe der Düsenöffnung verringert die Größe eines normal großen Tintentröpfchens, wodurch eine bessere Druckqualität erhalten wird. Es gibt jedoch eine Einschränkung, wie winzig die Düsenöffnungen exakt gebohrt werden können.
Eine andere Möglichkeit, eine ausreichend kleine Punktgröße zu erreichen, ist in der geprüften Japanischen Patenanmeldung Nr. Hei. 4-36071 offenbart. Gemäß diesem Vorschlag hat eine Aufzeichnungsvorrichtung einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einem piezoelektrischen Vibrator eines Vertikalvibrationsmodus als Druckerzeugungsmittel. Dieser piezoelektrische Vibrator eines Vertikalvibrationsmodus ist imstande, zuerst die Druckerzeugungskammer auszudehnen und sie dann zusammenzuziehen. Unter Verwendung dieser Methode wird ein Tintentröpfchen erzeugt, das eine Querschnittsfläche hat, die kleiner als die Größe der Düsenöffnung ist. Dieser Effekt ist auf die kinetische Energie des Meniskus zurückzuführen, wie nun erklärt wird.
Gemäß dieser vorgeschlagenen Methode wird die Druckerzeugungskammer zunächst von dem piezoelektrischen Vibrator mit einer höheren Geschwindigkeit als während des Tintenladevorgangs ausgedehnt, so daß der Meniskus nahe der Düsenöffnung rasch zu der Druckerzeugungskammer gesaugt oder gezogen wird. Dadurch wird eine resonanzinduzierte, vertikale Wellenbewegung von Tinte an der Oberfläche der Mittellinie des Meniskus erzeugt. Wenn der Meniskus anschwillt, wird ein Teil der Tinte von dem Hauptkörper des Meniskus getrennt und fliegt oder spritzt aus der Düsenöffnung und auf das Aufzeichnungsmedium. Das derart erzeugte Tintentröpfchen hat eine entsprechende Größe, die weitaus kleiner als jene eines Tintentröpfchen ist, dessen Größe durch die Düsenöffnung bestimmt ist (z. B. ein normal großes Tintentröpfchen). Ein solches Tintentröpfchen kann als Tintentröpfchen verringerter Größe bezeichnet werden. Insbesondere kann ein Tintentröpfchen, dessen maximale Querschnittsfläche im Bereich von etwa 10 bis 15 um liegt, aus einer Düsenöffnung ausgestoßen werden, deren Öffnung im Bereich von 51 bis 56 um liegt. Somit kann ein Tintentröpfchen verringerter Größe, dessen Größe nur etwa 20% der Düsenöffnung beträgt, auf das Aufzeichnungsmedium ausgestoßen werden.
Bei der vorangehenden Methode gibt es Nachteile. Die Größe des derart erzeugten Tintentröpfchens verringerter Größe ist im Vergleich zu der Größe der Düsenöffnung so gering, daß viele neue Probleme entstehen. Ein Problem ist, daß nachteiligerweise ein Spalt zwischen den Punkten entsteht, die durch Tintentröpfchen gebildet werden, die aus benachbarten Düsenöffnungen ausgestoßen werden. Ein weiteres Problem ist, daß, um ein Tintentröpfchen entlang einem vorbestimmten Weg durch einen Zwischenraum von etwa 1 bis 2 um zwischen der Düsenöffnung und dem Aufzeichnungsmedium auszustoßen, ein gewisses Maß an kinetischer Energie erforderlich ist. Die kinetische Energie, die das Tintentröpfchen verringerter Größe enthalten kann, ist so gering, daß das Tintentröpfchen eine Kurve beschreibt und nicht dem vorbestimmten Pfad folgt. Ein weiteres Problem ist, daß die Wellenbewegungen zur Erzeugung eines Tintentröpfchens verringerter Größe weitgehend von der Viskosität der Tinte abhängen, die temperaturabhängig ist. Daher kann das Tintentröpfchen verringerter Größe nicht stabil ausgestoßen werden, da die Wellenbewegungen stark durch die Temperatur beeinflußt sind.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Aufzeichnungsverfahrens für eine Aufzeichnungsvorrichtung unter Verwendung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs, der stabil ein Tintentröpfchen ausstoßen kann, dessen Größe geringer als die Größe eines mechanischen Teils, wie einer Düsenöffnung, ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, bei welcher das obengenannte Druckverfahren zweckdienlich angewendet wird.
Die obengenannten Probleme werden durch ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, und durch Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe nach Anspruch 9, 13 gelöst.
Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen hervor. Die Ansprüche sind als ein erster, nicht einschränkender Weg zur Definition der Erfindung in allgemeinen Worten zu verstehen.
Diese Erfindung betrifft im allgemeinen eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einem Aufzeichnungskopf, der ein Tintentröpfchen aus einer Düsenöffnung durch Versetzen einer Druckerzeugungskammer durch Druck unter Verwendung eines piezoelektrischen Vibrators ausstößt, so daß dieses Druckdaten entspricht, wobei die Druckerzeugungskammer mit der Düsenöffnung und einem Reservoir in Verbindung steht. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Tintentröpfchenausstoßtechnik.
Zur Lösung der obengenannten Probleme wird die Erfindung bei einem Aufzeichnungsverfahren durch eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung angewendet, das umfaßt: den ersten Schritt des Ausdehnens einer Druckerzeugungskammer, die mit einem Reservoir durch eine Tintenzuführöffnung in Verbindung steht, so daß Tinte von dem Reservoir zugeführt wird, und ein Tintentröpfchen aus einer Düsenöffnung derart ausstößt, daß ein zentraler Bereich eines Meniskus in der Düsenöffnung, und nicht ein Bereich an einer Wandoberflächenseite der Düsenöffnung, selektiv zu der Druckerzeugungskammer durch das Versetzen eines piezoelektrischen Vibrators gezogen wird; und den zweiten Schritt des Zusammenziehens der Druckerzeugungskammer mit einer solchen Geschwindigkeit, daß ein Tintentröpfchen durch Versetzen des piezoelektrischen Vibrators ausgestoßen wird.
Ein Meniskus, der an einer Düsenöffnung unbeweglich steht, wird rasch gezogen, so daß ein zentraler Meniskusbereich relativ weit zu einer Druckerzeugungskammer versetzt wird. Wenn sich die Bewegung des zentralen Meniskusbereichs zu der Druckerzeugungskammer umkehrt, wird die Druckerzeugungskammer zusammengezogen, und es entsteht ein Trägheitsstrom, wobei der Trägheitsstrom stark auf den zentralen Meniskusbereich nahe der Seite der Druckerzeugungskammer wirkt. Dadurch wird durch das Ausschieben nur des zentralen Bereichs mit hoher Geschwindigkeit ein Tintentröpfchen, dessen Größe geringer als der Durchmesser der Düsenöffnung ist, stabil bei einer Geschwindigkeit ausgestoßen, die zum Drucken geeignet ist.
Daher wird ein Verfahren zum Ausstoßen von Tintentröpfchen von einem Druckkopf bereitgestellt. Die Tintentröpfchen werden stabil mit einer Größe ausgestoßen, die geringer als die Düsenöffnungen ist. Es wird ein Verfahren beschrieben, in dem ein Meniskus m, der anfangs an einer Düsenöffnung unbeweglich ist, rasch gezogen wird, so daß ein zentraler Meniskusbereich mc stark zu einer Druckerzeugungskammer gezogen wird. Wenn sich die Bewegung des zentralen Meniskusbereichs zu der Druckerzeugungskammer umzukehren beginnt, wird die Druckerzeugungskammer zusammengezogen, und es entsteht ein Trägheitsstrom, wobei der Trägheitsstrom stark auf den zentralen Meniskusbereich nahe der Seite der Druckerzeugungskammer wirkt. Dadurch wird nur durch Ausschieben nur des zentralen Bereichs mit hoher Geschwindigkeit ein Tintentröpfchen, dessen Größe geringer als der Durchmesser der Düsenöffnung ist, stabil bei einer Geschwindigkeit ausgestoßen, die zum Drucken geeignet ist.
Die Erfindung wird mit Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verständlicher, von welchen:
Fig. 1 ein Diagramm ist, das ein Ausführungsbeispiel einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung der Erfindung ist, das deren Aufzeichnungsmechanismus zeigt.
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht für den Zusammenbau ist, die ein Ausführungsbeispiel eines Aufzeichnungskopfs der obengenannten Vorrichtung zeigt.
Fig. 3 ein Diagramm ist, das eine Querschnittsstruktur des obengenannten Aufzeichnungskopfs zeigt, wobei eine einzige Druckerzeugungskammer dargestellt ist.
Fig. 4 ein Diagramm ist, das ein Ausführungsbeispiel einer piezoelektrischen Vibratoreinheit zeigt, die bei dem obengenannten Aufzeichnungskopf verwendet wird.
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Umgebung einer Druckerzeugungskammer des obengenannten Aufzeichnungskopfs in vergrößerter Form zeigt.
Fig. 6 ein Diagramm ist, das eine Struktur einer elastischen Platte zeigt, die Druckerzeugungskammern des obengenannten Aufzeichnungskopfs abdichtet.
Fig. 7 Diagramme 7(a) und 7(b) enthält, die jeweils Fluideigenschaften des obengenannten Aufzeichnungskopfs in Form eines Modells zeigen.
Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm ist, das ein Ausführungsbeispiel einer Antriebseinheit zeigt, die den obengenannten Aufzeichnungskopf antreibt.
Fig. 9 ein Wellenformdiagramm ist, das Signale der obengenannten Antriebseinheit zeigt.
Fig. 10 ein Diagramm ist, das einen Bereich von zwei verschiedenen Fluideigenschaften zeigt, die in der Nähe einer Düsenöffnung durch ein Antriebsverfahren der Erfindung erzeugt werden.
Fig. 11 die Diagramme 11(I) bis 11(V1) enthält, die schematisch Bewegungen eines Meniskus zeigen, die durch das Antriebsverfahren der Erfindung erzeugt werden.
Fig. 12 ein Diagramm ist, das eine zeitabhängige Veränderung in der zentralen Position eines Meniskus durch das Antriebsverfahren der Erfindung zeigt.
Fig. 13 die Diagramme 13(a) und 13(b) enthält, die jeweils zeitabhängige Veränderungen in der zentralen Position eines Meniskus als Vergleichsbeispiele zeigen.
Fig. 14 eine Schnittansicht ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zeigt, der für das Antriebsverfahren der Erfindung geeignet ist, wobei die Umgebung einer Druckerzeugungskammer in vergrößerter Form dargestellt ist.
Fig. 15 eine Schnittansicht ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zeigt, der für das Antriebsverfahren der Erfindung geeignet ist, wobei die Umgebung einer Druckerzeugungskammer in vergrößerter Form dargestellt ist.
Fig. 16 ein Diagramm ist, das die Fluideigenschaften des obengenannten Aufzeichnungskopfs in Form eines Modells zeigt.
Fig. 17 ein Schaltungsdiagramm ist, das ein Ausführungsbeispiel einer Antriebseinheit zeigt, das zum Antreiben des obengenannten Aufzeichnungskopfs geeignet ist.
Fig. 18 ein Wellenformdiagramm ist, das Signale der obengenannten Antriebseinheit zeigt.
Fig. 19 die Diagramme 19(a) und 19(b) enthält, die eine zeitabhängige Veränderung in der Versetzung eines piezoelektrischen Vibrators und eine zeitabhängige Veränderung in der Versetzung des zentralen Bereichs eines Meniskus zeigen, wobei beide Änderungen durch ein zweites Antriebsverfahren der Erfindung erzeugt werden.
Fig. 20 ein Diagramm ist, das ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zeigt, bei dem das Aufzeichnungsverfahren der Erfindung anwendbar ist.
Es werden nun Einzelheiten der Erfindung mit Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt die Struktur eines Druckmechanismus in einem Drucker gemäß der Erfindung. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Schlitten, der an einen Schlittenantriebsmotors 3 durch einen Synchronriemen 2 angeschlossen ist, und der sich über die Breite eines Aufzeichnungsblattes 5 hin- und herbewegt, wobei er von einem Führungselement 4 geführt wird. Die Position des Schlittens 1 kann von einem Linearkodierer 6 erfaßt werden.
Der Schlitten 1 hat Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 7, 8. Diese Köpfe sind an einer Oberfläche des Schlittens 1 befestigt, die dem Aufzeichnungsblatt 5 gegenüberliegt, d. h., an der unteren Oberfläche des Schlittens 1 in diesem Ausführungsbeispiel. Mit Tinte, die von Tintenpatronen 9, 10 nachgefüllt wird, die an dem Schlitten 1 befestigt sind, werden Bilder und Zeichen auf dem Aufzeichnungsblatt 5 durch Bilden von Punkten auf dem Aufzeichnungsblatt 5 gedruckt, wobei Tintentröpfchen in Übereinstimmung mit der Bewegung des Schlittens 1 ausgestoßen werden.
Des weiteren sind in einem Bereich, in dem nicht gedruckt wird, Kappenelemente 11, 12 angeordnet. Die Kappenelemente 11, 12 dichten nicht nur die Düsenöffnungen der Aufzeichnungsköpfe 7, 8 ab, wenn diese angehalten sind, sondern nehmen auch Tintentröpfchen auf, die von den Aufzeichnungsköpfen 7, 8 bei einem Spülvorgang ausgestoßen werden, der während des Druckbetriebs durchgeführt wird. Es kann festgehalten werden, daß das Bezugszeichen 13 ein Reinigungsmittel bezeichnet, und das Bezugszeichen 14 einen Blattvorschubmotor.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsköpfe 7, 8. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 15 eine Durchlaßbildungsplatte. In der zentralen Region der Durchlaßbildungsplatte 15 sind mehrere Reihen von Druckerzeugungskammern 16, 16, ... ausgebildet, so daß sie mit dem Abstand übereinstimmen, in dem die Düsenöffnungen 20, die später beschrieben werden, angeordnet sind. Um die Druckerzeugungskammern 16 liegen Reservoirs 17 und Tintenzuführöffnungen 18. Die Reservoirs 17 führen Tinte über die Tintenzuführöffnungen 18 zu den Druckerzeugungskammern 16. Mit anderen Worten, die Tintenzuführöffnungen kommunizieren mit den Druckerzeugungskammern 16 und verbinden diese mit den Reservoirs 17.
Eine Düsenplatte 19, die eine Öffnungsoberfläche der Durchlaßbildungsplatte 15 abdichtet, ist in ihrer zentralen Region mit Düsenöffnungen 20 ausgebildet, die den Enden der entsprechenden Druckerzeugungskammern 16 gegenüberliegen. Das heißt, die Druckerzeugungskammern 16 haben zwei Enden. Ein Ende ist das Ende, das der Düsenöffnung 20 der Druckerzeugungskammer gegenüberliegt, und kann als Düsenende der Druckerzeugungskammer bezeichnet werden. Das andere Ende ist das Ende, das mit der Tintenzuführöffnung 18 der Druckerzeugungskammer verbunden ist, und kann als das Tintenzuführöffnungsende der Druckerzeugungskammer bezeichnet werden.
Eine elastische Platte 21 dichtet die andere Öffnungsoberfläche der Durchlaßbildungsplatte 15 ab. Die elastische Platte hat einen Inselbereich 23 und einen dünnwandigen Bereich 24, die in der zentralen Region jeder Druckerzeugungskammer 16 ausgebildet sind (siehe Fig. 3). Der Inselbereich 23 weist eine verhältnismäßig große Steifigkeit auf und überträgt eine Versetzung eines piezoelektrischen Vibrators 22, die später beschrieben wird, effizient zu einer entsprechenden Druckerzeugungskammer 16, während er gegen den piezoelektrischen Vibrator 22 stößt. Der dünnwandige Bereich 24 ist elastisch verformbar und so geformt, daß er den Inselbereich 23 umgibt. Wie in Fig. 5 dargestellt, ist der dünnwandige Bereich 24 nicht nur an beiden Seiten des Inselbereichs 23 ausgebildet, sondern auch an Regionen 24a, 24b an der Seite der Düsenöffnung und an der Seite der Tintenzuführöffnung, so daß der Umgebung der entsprechenden Düsenöffnung und der Umgebung der entsprechenden Tintenzuführöffnung definitiv eine Nachgiebigkeit verliehen wird.
Das Bezugszeichen 25 bezeichnet eine piezoelektrische Vibratoreinheit. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist ein Ende der piezoelektrischen Vibratoreinheit 25 an einer Befestigungsplatte 26 fixiert, die aus einem hochfesten Material, wie Metall und Keramik, besteht, und auf ihr ist eine Mehrzahl von piezoelektrischen Vibratoren 22 so angeordnet, daß sie mit dem Abstand, in dem die Druckerzeugungskammern 16 angeordnet sind, übereinstimmen. An beiden Enden der Einheit 25 sind blinde piezoelektrische Vibratoren 27, 27, die als Positionierelemente und Leiterstrukturbildungselemente dienen.
Jeder dieser piezoelektrischen Vibratoren 22 ist so konstruiert, daß eine Mehrzahl von Elektroden 29, 30 (siehe Fig. 3) zwischen einem piezoelektrischen Material 28, wie Bleititanatzirkonat, liegen, und die derart konstruierten piezoelektrischen Vibratoren 22 überlappen einander in einer Region, die sich nicht in der Nähe beider Enden der piezoelektrischen Vibratoreinheit 25 befindet (siehe Fig. 3). Das heißt, die Konstruktion ist derart, daß die Region, wo die Elektroden 29, 30 überlappen, eine aktive Region ist, d. h., eine Region, die an dem Ausdehnen und Zusammenziehen der piezoelektrischen Vibratoren 22 in die axiale Richtung beteiligt ist.
Die Elektroden 29 sind zwischen den entsprechenden piezoelektrischen Vibratoren durch einen Verbindungsstab 31 parallel miteinander verbunden (siehe Fig. 3 und 4). Der Verbindungsstab 31 koppelt die Elektroden 29 an Leiterstrukturen, die an blinden Vibratoren 27 ausgebildet sind, die ihrerseits an Leiterstrukturen 32 gekoppelt sind. Somit verläuft eine elektrische Verbindung von den Elektroden 29 zu den Leiterstrukturen 32, die an einer Oberfläche der Befestigungsplatte 26 ausgebildet sind.
Die Elektroden 30 sind andererseits an entsprechende Leiterstrukturen 33 angeschlossen. Die Elektroden 30 sind nicht wie die Elektroden 29 parallel verbunden, und somit pro piezoelektrischem Vibrator voneinander unabhängig. Das heißt, die Elektroden 30 jedes piezoelektrischen Vibrators sind von den Elektroden 30 der anderen piezoelektrischen Vibratoren unabhängig.
Die Elektroden 29, 30 sind somit jeweils durch Leiterstrukturen 32, 33 an eine Leiterplatte 34 gekoppelt, und des weiteren an eine Antriebsschaltung, die später beschrieben wird.
Mit erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 sind die Düsenplatte 19, die Durchlaßbildungsplatte 15 und die elastische Platte 21 übereinander laminiert, so daß sie eine einstückige Durchlaßeinheit bilden. Die derart gebildete Durchlaßeinheit ist an einer Öffnung eines Kopfgestells 35 befestigt, das aus einem hochmolekularen Material oder dergleichen besteht.
Die Spitzen der entsprechenden piezoelektrischen Vibratoren 22 der piezoelektrischen Vibratoreinheit 25 sind mit einem Haftmittel fest an den entsprechenden Inselbereichen 23 befestigt (siehe Fig. 5). Die Befestigungsplatte 26 (siehe Fig. 3 und 4) der piezoelektrischen Vibratoreinheit 25 ist an dem Kopfgestell 35 mit einem Haftmittel befestigt. Durch eine derartige Befestigung der obengenannten Teile wird ein Aufzeichnungskopf zusammengebaut. Ein Tintenrohr 36 wird in das Kopfgestell 35 eingesetzt und mit einem Tintentank (nicht dargestellt) verbunden, der von einer Tintenpatrone 9, 10 versorgt wird. Das vordere Ende des Tintenrohres 36 ist an eine Tintenzuführöffnung 37 (siehe Fig. 1) angeschlossen, die in der elastischen Platte 21 ausgebildet ist. Dadurch kann Tinte den Reservoirs 17 von außen zugeleitet werden.
In der Folge werden Eigenschaften des derart konstruierten Tintenstrahlaufzeichnungskopfs beschrieben.
Wenn beschleunigte Tinte durch einen schmalen Durchlaß strömt, wirkt die Masse der Tinte als Trägheit. Die Trägheit M kann wie folgt ausgedrückt werden, unter der Annahme, daß die Tintendichte ρ ist und die Querschnittsfläche und Länge des Durchlasses S bzw. L sind:
M = κ ρL/S
wobei κ der Formenkoeffizient ist, der durch den Querschnitt des Durchlasses bestimmt ist. Wenn der Querschnitt ein Kreis oder kreisförmig ist, und das Verhältnis der senkrecht schneidenden Durchmesser etwa 1 ist, ist der Koeffizient κ etwa 1,3.
Die Trägheit einer bestimmten Druckerzeugungskammer kann als Mc bezeichnet werden, die Trägheit einer bestimmten Düsenöffnung als Mn und die Trägheit einer bestimmten Tintenzuführöffnung als Ms.
Eine Druckerzeugungskammer hat eine bestimmte Nachgiebigkeit. Die Nachgiebigkeit C einer Druckerzeugungskammer 16 wird von einer Nachgiebigkeitskomponente Cink abgeleitet, die durch die Komprimierbarkeit der Tinte erzeugt wird.
Die Komponente Cink wird wie folgt dargestellt:
Cink = κ ' Vink
wobei:
κ' die Volumenkomprimierbarkeit der Tinte ist, die etwa 0,45 (GPa) - 1 für wässerige Tinte beträgt; und
Vink das Fassungsvermögen der Druckerzeugungskammer 16 ist.
Da die Druckerzeugungskammer 16 von einem elastischen Element umgeben ist, wirken des weiteren auch elastische Verformungen als Nachgiebigkeit. Da diese elastischen Verformungen jedoch weitgehend von der Form abhängen und da des weiteren die Druckerzeugungskammer eine komplizierte Form aufweist, wird die Komponente Cink für gewöhnlich experimentell durch eine finite Elementemethode oder dergleichen berechnet.
Es wird daran erinnert, daß die dünnwandigen Bereiche 24a sich auf der Düsenöffnungsseite der Inseln 23 befinden und daß die dünnwandigen Bereiche 24b sich auf der Tintenzuführöffnungsseite der Inseln 23 befinden. Die dünnwandigen Bereiche 24a können als dünnwandige Bereiche auf der Düsenöffnungsseite bezeichnet werden und die dünnwandigen Bereiche 24b können als dünnwandige Bereiche auf der Tintenzuführöffnungsseite bezeichnet werden.
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf in diesem Ausführungsbeispiel ist so konstruiert, daß die dünnwandigen Bereiche 24a, 24b von der Region, die von dem piezoelektrischen Vibrator 22 mit Druck beaufschlagt wird, entfernt oder beabstandet sind. Das heißt, die dünnwandigen Bereiche auf der Düsenöffnungsseite 24a befinden sich nicht direkt unter den Spitzen der piezoelektrischen Vibratoren 22 und ebensowenig die dünnwandigen Bereiche auf der Tintenzuführöffnungsseite 24b.
Die Druckerzeugungskammern 16, die Tintenzuführöffnungen 18 und die Düsenöffnungen 20 sind so eingestellt, daß die Werte Mc und Ms größer als der Wert Mn sind.
Das heißt, die Düsenöffnung 20 hat eine Öffnung von 32 um und eine gerade Abschnittslänge von 15 um, und hat einen konisch zulaufenden Abschnitt an dem geraden Abschnitt, so daß die Trägheit Mn auf 8 · 10&sup7; (kg/m&sup4;) eingestellt ist. Die Tintenzuführöffnung 18 hat einen rechteckigen Querschnitt von 40 um · 50 um und hat eine Länge von 300 um, so daß ihre Trägheit Ms 21 · 10&sup7; (kg/m&sup4;) ist. Des weiteren hat die Druckerzeugungskammer 16 einen rechteckigen Querschnitt von 40 um · 100 um und eine Länge von 500 um, so daß ihre Trägheit Mc 25 · 10&sup7; (kg/m&sup4;) ist. Somit sind Mc und Ms größer als Mn.
Andererseits ist in bezug auf die Nachgiebigkeit eine Komponente Cc1, die von dem dünnwandigen Bereich 24a auf der Düsenöffnungsseite abgeleitet ist, gleich Cc1 = 4 · 10&supmin;²¹ (m³/Pa), und eine Komponente Cc2, die von dem dünnwandigen Bereich 24b auf der Tintenzuführöffnungsseite abgeleitet ist, ist Cc2 = 8 · 10&supmin;²¹ (m³/Pa).
Als nützlich Analyse können auch die Versetzung eines piezoelektrischen Vibrators an einer Druckerzeugungskammer, und der erhaltene Tintenstrom analog einer elektrischen Schaltung dargestellt werden. Zur Hervorhebung eines Schlüsselaspektes der Erfindung wird der zuvor beschriebene Tintenstrahlaufzeichnungskopf nun unter Verwendung dieser elektrischen Schaltungsanalogie analysiert.
Bei dieser Analyse ist der Tintenstrahlaufzeichnungskopf einer Serienschaltung ähnlich, in welcher die Trägheiten Mn, Mc, Ms einer Düsenöffnung 20, einer Druckerzeugungskammer 16 und einer Tintenzuführöffnung 18 in Serie miteinander geschaltet sind, und eine Schaltung, in der die Nachgiebigkeit Cc1, die von dem dünnwandigen Bereich 24a auf der Düsenöffnungsseite abgeleitet ist, und die Nachgiebigkeit Cc2, die von dem dünnwandigen Bereich 24b auf der Tintenzuführöffnungsseite abgeleitet ist, mit den Knoten der entsprechenden Trägheiten verbunden sind, wie in Fig. 7(a) statisch dargestellt ist.
Es muß beachtet werden, daß bei Erhöhung der kompressiven Versetzung eines piezoelektrischen Vibrators 22 sowohl der dünnwandige Bereich 24a auf der Düsenöffnungsseite als auch der dünnwandige Bereich 24b auf der Tintenzuführöffnungsseite vibrieren. Daher wirken beide Nachgiebigkeiten Cc1, Cc2 auf der Düsenöffnungsseite und auf der Tintenzuführöffnungsseite als Nachgiebigkeit auf die gesamte Fluidschaltung. Da die Helmholtz-Resonanzfrequenz 160 kHz in diesem Vibrationsmodus beträgt, hat ein Meniskus der Tinte eine natürliche Vibrationsfrequenz von 6 us.
Wenn andererseits die kompressive Versetzung eines piezoelektrischen Vibrators 22 gesenkt wird, vibriert nur der dünnwandige Bereich 24a auf der Düsenöffnungsseite. Daher wird ein Tintenstrom, der unter Vibration nur des dünnwandigen Bereichs 24a auf der Düsenöffnungsseite erzeugt wird, der Nachgiebigkeit Cc2 auf der Tintenzuführöffnungsseite ausgesetzt, die größer ist als die Nachgiebigkeit Cc1, die von dem dünnwandigen Bereich 24a abgeleitet wird. Somit wird auf der Tintenzuführöffnungsseite der Großteil des Tintenstroms durch die Nachgiebigkeit Cc2 absorbiert.
Wenn daher der dünnwandige Bereich 24b auf der Tintenzuführöffnungsseite nicht vibriert, entspricht die in Fig. 7(a) dargestellte Schaltung einer Schaltung, die in Fig. 7(b) dargestellt ist. Das heißt, wenn die Zuführöffnungsseite der Druckerzeugungskammer 16 kurzgeschlossen ist, ist die Nachgiebigkeit Cc1 auf der Düsenöffnungsseite mit den Knoten einer Serienschaltung verbunden, die aus der Trägheit Mc der Druckerzeugungskammer 16 und der Trägheit Mn der Düsenöffnung 20 besteht. Da die Helmholtz-Resonanzfrequenz in diesem Vibrationsmodus 320 kHz ist, hat ein Meniskus der Tinte eine natürliche Vibrationsfrequenz von 3 us.
Dadurch macht ein Tintenstrom, der durch das Ausdehnen und Zusammenziehen der Druckerzeugungskammer 16 durch den piezoelektrischen Vibrator 22 erzeugt wird, eine Bewegung, in welcher zwei Vibrationsmoden, deren natürliche Vibrationszyklen 6 us und 3 us sind, synthetisiert wurden. Somit sind zwei Vibrationsmoden definiert, und wenn das Fassungsvermögen der Druckerzeugungskammer 16 in einem Zyklus verändert wird, der kürzer als die Zyklen dieser beiden Vibrationsmoden ist, d. h., 3 us oder weniger in diesem Ausführungsbeispiel, kann eine Bewegung, die den beiden Vibrationsmoden entspricht, an dem Meniskus ausgeführt werden.
Der piezoelektrische Vibrator 22, der für den Aufzeichnungskopf dieses Ausführungsbeispiels verwendet wird, ist 1,5 um lang und hat eine natürliche Vibrationsfrequenz in die axiale Richtung von 450 kHz und einen Zyklus von 2,2 us. Des weiteren hat bei Verwendung einer Versetzung in die axiale Richtung der piezoelektrische Vibrator 22 eine besonders große Steifigkeit im Vergleich zu einem piezoelektrischen Vibrator, der eine Biegevibration verwendet, wobei dessen Steifigkeit das Zehnfache oder mehr jener des Inselbereiches 23 der Druckerzeugungskammer 16 beträgt. Daher kann die Versetzung des piezoelektrischen Vibrators 22 zu der Druckerzeugungskammer 16 ohne zeitliche Verzögerung übertragen werden. Als Ergebnis wurde eine Vibrationsspitze des Meniskus in einem Frequenzbereich beobachtet, der geringer als die natürliche Vibrationsfrequenz des piezoelektrischen Vibrators 22 ist.
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Antriebseinheit, die den obengenannten Aufzeichnungskopf antreibt. In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 40 ein Steuermittel, das zur Ausgabe eines Ladeimpulses (Fig. 9(II)) und eines Entladeimpulses (Fig. 9(III)) von Ausgangsklemmen 41, 42 synchron mit einem Drucksignal (Fig. 9(I)) von einem Host bestimmt ist.
Wenn eine Ladeimpuls zu der Basis eines NPN-Transistors 43 gesteuert wird, so daß der NPN-Transistor 43 leitend wird, arbeitet eine Konstantstromkreis 47, der PNP-Transistoren 44, 45 und einen Widerstand 46 enthält, wodurch ein Kondensator 48 auf eine Spannung V1 mit einem vorbestimmten Strom Ira geladen wird, die zum Ansaugen oder Ziehen eines Meniskus geeignet ist.
Wenn andererseits ein Entladeimpuls an die Eingangsklemme 42 angelegt wird, entlädt eine Konstantstromkreis 52, der NPN-Transistoren 49, 50 und einen Widerstand 51 enthält, die Ladungen, die in dem Kondensator 48 gespeichert sind, auf eine Nullspannung bei einem vorbestimmten Strom Ifa. Es kann festgehalten werden, daß NPN-Transistoren, die mit den Bezugszeichen 53, 54 versehen sind, einen Stromverstärker darstellen und einen Strom, der zum Antreiben eines piezoelektrischen Vibrators 22 geeignet ist, an eine Ausgangsklemme 55 anlegen.
In der Folge wird ein Betrieb der derart konstruierten Vorrichtung beschrieben.
Zuerst wird das Verhalten eines Fluids beschrieben, wenn ein vibrierender Druckgradient α einem Fluid gegeben ist, das entweder in eine Leitung, die einen solchen schmalen Spalt wie eine Düsenöffnung aufweist, oder zwischen zwei parallel angeordneten Platten geladen wird (siehe "Fluid Dynamics" (Teil I), Isao Imai, Shokabo Publishing Co., Ltd.)
α = Pcos (ω1)
Wenn unter der Annahme, daß die Druckvibration P ist; die Winkelfrequenz der Druckvibration ω ist; der Durchmesser einer Leitung, wenn ein Durchlaß aus einer Leitung gebildet ist, d ist; und ein kinematischer Viskositätskoeffizient eines Fluids ist, die folgende Bedingung:
erstellt wird, ist das Fluid in dem Bereich einer vorbestimmten Dicke δ an der Leitungswand viskos, wie in Fig. 10 dargestellt ist, so daß ein Strom erzeugt wird, der dieselbe Phase mit dem Druckgradienten hat, während in einem Bereich außerhalb der Grenzschicht, d. h., in einem Bereich näher zu der Mitte, wie in Fig. 10 dargestellt, der Strom eine zeitabhängige Veränderung im Druckgradienten erfährt, d. h., der Strom eine Phase π/2 hinter der Phase der Vibration hat, obwohl der Strom als ein Körper vibriert, während er stark durch Trägheit beeinflußt ist.
Die Dicke δ des Bereichs, in dem das Fluid weitgehend viskos ist, wird wie folgt von der Leitungswand dargestellt.
Zum Beispiel unter der Annahme, daß der Durchmesser einer Leitung 30 um ist; der dynamische Viskositätskoeffizient von Tinte ν 2 · 10&supmin;&sup6; m/s ist; und der natürliche Zyklus der Druckvibration 10 us ist, wird die Dicke δ der Grenzschicht etwa 2,5 um.
Wenn ein Druckbefehl von dem Host zu dem Steuermittel 40 geleitet wird, gibt das Steuermittel 40 ein Ladesignal (Fig. 9(II)), dessen Zeitbreite t11 ist, zu der Klemme 41 synchron mit einem Drucksignal (Fig. 9(I)) aus. Der piezoelektrische Vibrator 22 wird rasch auf die Spannung V1 mit einem vorbestimmten Gradienten für die Zeit t11, mit dem vorbestimmten Strom Ira, der von dem Konstantstromkreis 47 zugeleitet wird, geladen, so daß sich der piezoelektrische Vibrator 22 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zusammenzieht. Infolgedessen dehnt sich die entsprechende Druckerzeugungskammer 16 rasch aus, so daß von dem Meniskus m, der an der Düsenöffnung 20 unbeweglich ist (Fig. 11(I)), ein Meniskusbereich, der näher bei der zentralen Region liegt, radikal viel stärker zu der Druckerzeugungskammer gezogen wird als der Bereich mit der Dicke δ an der Wandoberfläche der Düsenöffnung 20, in dem die Tinte weitgehend viskos ist.
Das Steuermittel 40 hält die Spannung V1 über einen Zeitraum t12 in der Phase, in welcher der piezoelektrische Vibrator 22 auf die Spannung V1 geladen wird, und verhindert eine Änderung des Fassungsvermögens der Druckerzeugungskammer 16 in einem möglichen Ausmaß. Andererseits bewegt sich der Meniskus danach weiter zu der Druckerzeugungskammer in Übereinstimmung mit seinem eigenen natürlichen Vibrationszyklus. Während dieses Verfahrens wird jedoch ein Auswärtsstrom (Pfeile A, wie in Fig. 11(III) dargestellt) in der Nähe der Grenzschicht erzeugt, während der zentrale Meniskusbereich weiterhin zu der Druckerzeugungskammer gezogen wird (Fig. 11(III)).
Im Laufe der Zeit wird der Meniskus derart verformt, daß sein zentraler Bereich stärker zu der Druckerzeugungskammer versetzt wird, wobei der Bereich der Grenzschicht aus der Düsenöffnung geschoben wird. Des weiteren ist in der zentralen Region der Düsenöffnung 20 die Trägheit im Vergleich zu der Grenzschicht wegen der geringeren Tintenmenge verhältnismäßig gering, so daß nur die zentrale Region der Düsenöffnung 20 selektiv rasch zu der Druckerzeugungskammer gezogen wird (Fig. 11(IV)).
Somit gibt in der Phase, in welcher der zentrale Meniskusbereich m weitgehend zu der Druckerzeugungskammer gezogen wird, das Steuermittel 40 einen Entladeimpuls (Fig. 9(III)) von der Klemme 42 aus. Der piezoelektrische Vibrator 22 wird über einen Zeitraum t13 mit dem vorbestimmten Strom Ifa von dem Konstantstromkreis 52 entladen, so daß sich der piezoelektrische Vibrator 22 rasch ausdehnt, wodurch die Druckerzeugungskammer 16 bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit zusammengezogen wird.
Ein Tintenstrom, der von der Druckerzeugungskammer 16 aufgrund des Zusammenziehens der Druckerzeugungskammer 16 mit Druck beaufschlagt wird, d. h., ein Trägheitsstrom, wirkt stark auf den zentralen Bereich mc des Meniskus m nahe der Druckerzeugungskammerseite (Fig. 11(V)), wodurch der zentrale Bereich mc des Meniskus m selektiv mit sehr hoher Geschwindigkeit ausgeschoben wird (Fig. 11(V1)). Da der zentrale Meniskusbereich definitiv, ohne Unterstützung, nur aufgrund der Bewegung des Meniskus selbst auf diese Weise mit Druck beaufschlagt wird, kann ein schlankes Tintentröpfchen, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Düsenöffnung 20 ist, stabil aus der Düsenöffnung 20 mit einer für den Druck geeigneten Geschwindigkeit ausgestoßen werden.
In der Phase, in der die Spannung des piezoelektrischen Vibrators 22 auf Null gebracht wird, wird dann auf ein nächstes Drucksignal gewartet, und jedesmal, wenn ein Drucksignal eingegeben wird, wird der obengenannte Vorgang wiederholt, so daß Punkte gebildet werden.
Der obengenannte Betrieb wird ausführlicher mit Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben, welche die Bewegungen des Meniskus zeigt.
Wenn sich die Druckerzeugungskammer 16 in dem ersten Schritt radikal ausdehnt, wird ein Meniskusbereich nahe der Düsenöffnung 20 zu der Druckerzeugungskammer durch den Vibrationsmodus gezogen, der sich aus der Überlagerung der beiden Vibrationsmoden ergibt, wie zuvor beschrieben wurde, und der Meniskus wiederholt eine Bewegung zu der Druckerzeugungskammer und eine Bewegung zu der Düsenöffnung in den entsprechenden natürlichen Vibrationszyklen, d. h., mit 3 us und 6 us.
Der Meniskus wird erregt, während die beiden Vibrationsmoden überlagert sind, wobei die beiden Vibrationsmoden als Eigenschaften des Aufzeichnungskopfs vorhanden sind. Wenn daher der Meniskus zu der Druckerzeugungskammer gezogen wird, beginnt eine Rückkehr (P1) des Meniskus, die durch eine Vibration des kurzen Zyklus (3 us) verursacht wird, und danach wird der Meniskus wieder zu der Druckerzeugungskammer gezogen und erreicht schließlich die maximale Tiefe (P2).
Da eine Vibration des langen Zyklus (6 us) auch an Punkt P2 überlagert ist, sind Vibrationen in den beiden Moden in derselben Phase, so daß der Meniskus rasch mit der Rückkehr zu der Düsenöffnung 20 beginnen kann. Wenn daher ein Entladeimpuls (Fig. 9(III)) ausgegeben wird, der mit dieser Zeitsteuerung übereinstimmt, um dadurch die Druckerzeugungskammer 16 zu veranlassen, sich rasch zusammenzuziehen, kann ein Tintentröpfchen k (Fig. 11) mit einem solchen kleinen Querschnitt wie zuvor beschrieben, mit einer höheren Geschwindigkeit ausgestoßen werden.
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vibration des gesamten Meniskus von zwei Vibrationen dominiert ist, deren Vibrationszyklen verschieden sind, und daß diese Zyklen auf ganzzahlige Vielfache Zahl, wie 3 us und 6 us, eingestellt sind. Daher werden die vibrierenden Komponenten des Meniskus, die durch die zwei Moden gebildet werden, von dem Zeitpunkt, zu dem sich der Meniskus ein zweites Mal zu der Düsenöffnung zurückbewegt, d. h., nachdem der Meniskus die maximale Tiefe (P2) erreicht hat, bis zum Zeitpunkt des Tintenausstoßes miteinander in Phase gebracht. Dadurch wird der Meniskus effizient zu der Düsenöffnung beschleunigt.
In bezug auf die Antriebsspannung (Fig. 9(IV)) ist somit die Summe der Ladezeit t11 und der Haltezeit t12 (das heißt, t11 + t12) so eingestellt, daß sie mit dem Zeitpunkt übereinstimmt, zu dem der Meniskus die maximale Vibration (P2) erreicht, und die Ausdehnungszeit des piezoelektrischen Vibrators 22, d. h., die Entladezeit t13, ist entweder auf eine Zeit eingestellt, die kürzer als der kürzere Zyklus des Vibrationsmodus ist, d. h., 3 us in diesem Ausführungsbeispiel, oder vorzugsweise so, daß sie mit dem kürzeren Zyklus des Vibrationsmodus übereinstimmt, so daß ein Auftreten von Restvibrationen verhindert werden kann.
Infolge dieses Antriebverfahrens wird in dem Aufzeichnungskopf der Erfindung ein Tintentröpfchen, dessen Gewicht 3 ug bis 8 ug beträgt, mit einer Geschwindigkeit von 5 m/s bis 10 m/s ausgestoßen. Mit anderen Worten, es wird ein sehr kleines Tröpfchen mit sehr hoher Geschwindigkeit ausgestoßen. Gemäß dem herkömmlichen Verfahren, das in der vorangehenden Beschreibung der verwandten Technik dargelegt ist, könnte zum Erreichen einer derart hohen Ausstoßgeschwindigkeit das Tintentröpfchen nur um 60 bis. 80% des normal großen Tintentröpfchen verkleinert werden.
Es folgt nun eine Beschreibung einer experimentellen Prüfung der Vorteile der vorangehenden Erfindung. Zur Prüfung der Zeitsteuerung, welche die Druckerzeugungskammer 16 veranlaßt, sich zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens zusammenzuziehen, wurde ein ähnliches Experiment durchgeführt, indem ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur experimentellen Prüfung unter den folgenden Bedingungen hergestellt wurde. Nur die Nachgiebigkeit Cc2 auf der Tintenzuführöffnungsseite wird auf 14 · 10&supmin;²¹ (m³/pa) eingestellt, die etwa das Zweifache des obengenannten Ausführungsbeispiels ist. Der natürliche Vibrationszyklus eines Meniskus, der von dem dünnwandigen Bereich 24a auf der Düsenöffnungsseite abgeleitet wird, wird auf 3 us eingestellt, und der natürliche Vibrationszyklus des Meniskus, der von dem dünnwandigen Bereich 24b auf der Tintenzuführöffnungsseite abgeleitet wird, wird auf 8 us eingestellt.
In diesem Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur experimentellen Prüfung ist daher ein Vibrationszyklus 3 us und der andere 8 us.
Fig. 13(a) zeigt das Ergebnis, wenn eine Druckerzeugungskammer 16 des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zur experimentellen Prüfung veranlaßt wurde, sich rasch in einer Weise ähnlich der Erfindung zusammenzuziehen, abgestimmt auf einen Zeitpunkt P3, zu dem sich der Meniskus das zweite Mal zu der Druckerzeugungskammer bewegt. Das Ergebnis ist in diesem Beispiel, daß ein Tintentröpfchen mit einer Querschnittsfläche, die kleiner als der Durchmesser der Düsenöffnung 20 war, mit hoher Geschwindigkeit, die für den Druck geeignet ist, und ähnlich wie bei der obengenannten Erfindung ausgestoßen wurde.
Fig. 13(b) zeigt das Ergebnis, wenn die Druckerzeugungskammer 16 des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs zur experimentellen Prüfung veranlaßt wurde, sich abgestimmt auf den Zeitpunkt Q1 zusammenzuziehen. Der Zeitpunkt Q1 stellt einen Zeitpunkt dar, zu dem eine Niederfrequenzkomponente, die von dem dünnwandigen Bereich 24b auf der Tintenzuführöffnungsseite abgeleitet ist, zurückkehrt (zur Erinnerung, die Nachgiebigkeit von 24b war erhöht). Ein derartiges Zusammenziehen beschleunigte nur die Bewegung des Meniskus, trug aber nicht zur Bildung eines Tintentröpfchens bei.
Wie die Ergebnisse in Fig. 13(a) und 13(b) zeigen, ist das Ausstoßen von Tintentröpfchen in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur experimentellen Prüfung kein stabiler Vorgang.
Fig. 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs, bei dem das Antriebsverfahren der Erfindung anwendbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein eingeschnürter Bereich 60 auf der Düsenöffnungsseite zwischen dem dünnwandigen Bereich 24a auf der Düsenöffnungsseite und der Region, die direkt von dem piezoelektrischen Vibrator 22 versetzt wird, ausgebildet. Ebenso ist ein eingeschnürter Bereich 61 auf der Tintenzuführöffnungsseite zwischen dem dünnwandigen Bereich 24b auf der Tintenzuführöffnungsseite und der Region, die direkt von dem piezoelektrischen Vibrator 22 versetzt wird, ausgebildet. Die eingeschnürten Bereiche 60, 61 definieren getrennte Bereiche 62, 63. Der getrennte Bereich 62 erzeugt die Nachgiebigkeit Cc1 auf der Düsenöffnungsseite und der getrennte Bereich 63 erzeugt die Nachgiebigkeit Cc2 auf der Tintenzuführöffnungsseite. Die getrennten Bereiche 62, 63 sind in einem Maße von einer Nachgiebigkeit, die von dem zentralen Bereich 64 abgeleitet wird, durch die eingeschnürten Bereiche 60, 61 getrennt. Aufgrund dieser Trennung von der Nachgiebigkeit des zentralen Bereichs 64 können die obengenannten beiden Vibrationsmoden gut funktionieren.
Fig. 15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aufzeichnungskopfs der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Trägheit Mc' einer Druckerzeugungskammer 70 so eingestellt, daß sie im wesentlichen gleich der Trägheit Mn einer Düsenöffnung 20 ist, so daß der Meniskus veranlaßt wird, sich im wesentlichen mit einem einzigen Vibrationsmodus zu bewegen. Des weiteren ist die Flexibilität eines dünnwandigen Bereichs 71 einer elastischen Platte 21, welche die Druckerzeugungskammer 70 bildet, so eingestellt, daß der Meniskus eine optimale natürliche Vibrationsfrequenz haben kann.
Insbesondere hat die Düsenöffnung 20 eine Öffnung von 32 um, eine gerade Abschnittslänge von 15 um und eine Trägheit Mn' von 8 · 10&sup7; (kg/m&sup4;), wenn dem geraden Abschnitt ein konisch zulaufender Abschnitt hinzugefügt wird. Des weiteren hat eine rechteckige Tintenzuführöffnung 72 einen Querschnitt von 40 um · 50 um, eine Länge von 300 um und eine Trägheit Ms' von 21 · 10&sup7; (kg/m&sup4;). Des weiteren hat die rechteckige Druckerzeugungskammer 70 einen Querschnitt von 40 · 100 um, eine Länge von 500 um und eine Trägheit Ms' von 25 · 10&sup7; (kg/m&sup4;).
Der derart konstruierte Aufzeichnungskopf kann in Form der äquivalenten elektrischen Schaltung dargestellt werden, die in Fig. 16 gezeigt ist. Die Helmholtz-Resonanzfrequenz der Druckerzeugungskammer 16 kann wie folgt dargestellt werden:
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Helmholtz-Resonanzfrequenz etwa 120 kHz, d. h. etwa 5 us. Es kann festgestellt werden, daß ein piezoelektrischer Vibrator 22 in ähnlicher Weise wie zuvor konstruiert ist, so daß seine natürliche Vibrationsfrequenz 450 kHz beträgt und sein Zyklus etwa 2,2 us ist.
Mit Bezugnahme nun auf Fig. 17 und 18 zeigt Fig. 17 ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsschaltung, die den obengenannten Aufzeichnungskopf antreibt. In Fig. 17 bezeichnet das Bezugszeichen 80 ein Steuermittel, das zur Ausgabe eines ersten Ladeimpulses (siehe Fig. 18(II)), eines zweiten Ladeimpulses (Fig. 18(III)) und eines Entladeimpulses (Fig. 18(IV)) von Ausgangsklemmen 81, 82, 83, synchron mit einem Drucksignal auf der Basis von Druckdaten von einem Host bestimmt ist.
Wen ein erster Ladeimpuls zu der Basis eines NPN-Transistors 84 geleitet wird, um den NPN-Transistor 84 leitend zu machen, arbeitet ein Konstantstromkreis 88, der NPN-Transistoren 85, 86 und einen Widerstand 87 enthält, wodurch ein Kondensator 89 auf eine zweite Spannung V2 mit einem vorbestimmten Strom Ira geladen wird, die zum Ziehen eines Meniskus geeignet ist.
Ebenso wenn ein zweiter Ladeimpuls, der von der Klemme 82 ausgegeben wird, zu der Basis eines NPN-Transistors 90 geleitet wird, um den NPN-Transistor 90 leitend zu machen, arbeitet ein Konstantstromkreis 94, der NPN-Transistoren 91, 92 und einen Widerstand 93 enthält, wodurch zusätzlich der Kondensator 89 auf eine Spannung V1 von der Spannung V2 bei einem vorbestimmten Strom Irb geladen wird, die zum raschen Ziehen des Meniskus geeignet ist, und danach wird die Spannung V1 über einen vorbestimmten Zeitraum gehalten.
Wenn andererseits ein Entladeimpulse, der Eingangsklemme 83 zugeleitet wird, entlädt ein Konstantstromkreis 98, der NPN-Transistoren 95, 96 und einen Widerstand 97 enthält, die Ladungen, die in dem Kondensator 89 gespeichert sind, auf eine Nullspannung mit einem vorbestimmten Strom Ifa, die zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens geeignet ist. Es kann festgehalten werden, daß NPN-Transistoren, die mit den Bezugszeichen 99, 100 versehen sind, einen Stromverstärker darstellen und einen Strom, der zum Antreiben eines piezoelektrischen Vibrator geeignet ist, an eine Ausgangsklemme 101 anlegen.
In der Folge wird ein Betrieb der derart konstruierten Vorrichtung beschrieben.
Wenn ein Druckbefehl von dem Host zu dem Steuermittel 80 geleitet wird, steuert das Steuermittel 80 das erste Ladesignal (Fig. 18(II)), dessen Zeitbreite t21 ist, synchron mit einem Drucksignal (Fig. 18(I)) zu der Klemme 81. Der piezoelektrische Vibrator 22 wird auf die Spannung V2 bei einem konstanten Gradienten für die Zeit t21 mit dem vorbestimmten Strom Ira durch den Konstantstromkreis 88 geladen, so daß sich der piezoelektrische Vibrator 22 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zusammenzieht, wodurch die entsprechende Druckerzeugungskammer 16 veranlaßt wird, sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit auszudehnen.
Dadurch wird der Meniskus m, der in Fig. 11(I) unbeweglich an der Düsenöffnung 20 dargestellt ist, radikal zu der Druckerzeugungskammer gezogen und beginnt bei seiner eigenen, natürlichen Vibrationsfrequenz zu vibrieren. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Meniskusbereich, der näher bei der zentralen Region liegt, selektiv zu der Druckerzeugungskammer gezogen, stärker als die Region mit der Dicke δ an der Wandoberfläche der Düsenöffnung 20, in welcher die Tinte weitgehend viskos ist, wie zuvor beschrieben wurde (Fig. 11(II)).
Das Steuermittel 80 hält die Spannung V2 nur für einen Zeitraum t22 in der Phase, in welcher der piezoelektrische Vibrator 22 auf die Spannung V2 geladen wird, und verhindert eine Änderung des Fassungsvermögens der Druckerzeugungskammer 16 in einem mögliches Ausmaß. Wenn die Druckvibration des Meniskus von negativ zu positiv umgekehrt wird, wird ein Auswärtsstrom (Pfeile A in Fig. 11(III)) in dem Grenzschichtbereich des Meniskus erzeugt, während der zentrale Bereich des Meniskus weiterhin zu der Druckerzeugungskammer gezogen wird (Fig. 11(III)). Während der Grenzschichtbereich im Laufe der Zeit zu der Düsenöffnung ausgeschoben wird, wird der Meniskus umgewandelt, so daß sein zentraler Bereich weiter zu der Druckerzeugungskammer versetzt ist (Fig. 11(III)).
Das Steuermittel 80 gibt einen zweiten Ladeimpuls (Fig. 18(III)) nach dem Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraumes aus. Der piezoelektrische Vibrator 22 wird bei einem vorbestimmten Gradienten für einen Zeitraum t23 mit dem vorbestimmten Strom Irb durch den Konstantstromkreis 94 auf die Spannung V1 geladen, so daß sich der piezoelektrische Vibrator 22 stark mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zusammenzieht, wodurch die Druckerzeugungskammer 16 ihrerseits veranlaßt wird, sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit weiter auszudehnen. Da die Trägheit im Vergleich zu der Grenzschicht in dem zentralen Bereich der Düsenöffnung 20 wegen der geringeren Tintenmenge in einem solchen Bereich verhältnismäßig gering ist, wird nur der zentrale Bereich mc der Düsenöffnung 20 selektiv und rasch zu der Druckerzeugungskammer gezogen (Fig. 11(IV)).
Somit gibt in der Phase, in welcher der zentrale Bereich des Meniskus stark zu der Druckerzeugungskammer gezogen wird, das Steuermittel 80 einen Entladeimpulse (Fig. 18(IV)) von der Klemme 83 aus. Der piezoelektrische Vibrator 22 wird über einen Zeitraum t25 mit dem vorbestimmten Strom Ifa von dem Konstantstromkreis 98 entladen, so daß sich der piezoelektrische Vibrator 22 radikal mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit ausdehnt, wodurch die Druckerzeugungskammer 16 ihrerseits veranlaßt wird, sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zusammenzuziehen.
Ein Tintenstrom, der an der Druckerzeugungskammer 16 aufgrund des Zusammenziehens der Druckerzeugungskammer 16 mit Druck beaufschlagt wird, d. h., ein Trägheitsstrom, wirkt stark auf den zentralen Meniskusbereich mc nahe der Düsenöffnungsseite (Fig. 11(V)), wobei nur der zentrale Bereich mc des Meniskus m mit sehr hoher Geschwindigkeit ausgeschoben wird (Fig. 11(VI)). Da der zentrale Meniskusbereich definitiv, ohne Unterstützung, nur aufgrund der Bewegung des Meniskus selbst auf diese Weise mit Druck beaufschlagt wird, kann ein schlankes Tintentröpfchen, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Düsenöffnung 20 ist, stabil aus der Düsenöffnung 20 mit einer für den Druck geeigneten Geschwindigkeit ausgestoßen werden.
Wenn dann die Spannung des piezoelektrische Vibrators 22 auf Null gebracht wird, wird auf ein nächstes Drucksignal gewartet, und jedesmal, wenn ein Drucksignal eingegeben wird, wird der obengenannte Vorgang wiederholt, so daß Punkte gebildet werden.
Da außerdem das Ziehen eines Meniskus als erster Schritt (Fig. 11(I)) in diesem Ausführungsbeispiel ein Verfahren ist, das eine Grenzschicht zwischen dem Meniskus und der Wand der Düsenöffnung 20 erzeugt, ist erwünscht, daß der Meniskus in geringem Maß gezogen wird. Da andererseits der zweite Schritt (Fig. 11(IV)) ein Verfahren ist, welches die Trägheit, die sich von dem zentralen Meniskusbereich ablei tet, kinetisch gering macht, und den folgenden Trägheitsstrom von Tinte veranlaßt, stark zu wirken, ist es effektiver, daß der Meniskus in größerem Maße gezogen wird. Daher sollte V2 kleiner V1-V2 sein. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Ladespannung V2 des piezoelektrischen Vibrators 22 zu der zusätzlichen Ladespannung V1-V2 gleich 1 : 3, bevorzugter bis 1 : 4 oder insbesondere bis 1 : 6.
Es wurde des weiteren experimentell bestätigt, daß es effektiv ist, die erste Anstiegszeit t21 und die zweite Anstiegszeit t23 auf Werte einzustellen, die kleiner als der natürliche Vibrationszyklus des piezoelektrischen Vibrators 22 sind. Somit ist in diesem Ausführungsbeispiel die Zeit t21 + t23 auf 2 us bis 3 us eingestellt. Wenn des weiteren die Senkungszeit t25 für das Ausstoßen eines Tintentröpfchens auf einen Wert kleiner, oder vorzugsweise gleich der natürlichen Vibrationsfrequenz des piezoelektrischen Vibrators 22 in einer ähnlichen Weise wie im obengenannten Ausführungsbeispiel eingestellt ist, können Restvibrationen verhindert werden.
Insbesondere wenn der Aufzeichnungskopf durch Einstellen der Endsättigungsspannung V1 auf 20 V angetrieben wird, und die Ladespannung V2 im ersten Schritt auf 3 V-5 V eingestellt ist und die Senkungszeit t25 für das Ausstoßen eines Tintentröpfchens auf 2 us-4 us eingestellt ist, kann ein Tintentröpfchen, dessen Gewicht etwa 5 ng-7 ng beträgt, mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 10 m/s-15 m/s ausgestoßen werden.
Im Gegensatz dazu war gemäß dem herkömmlichen Antriebsverfahren, in dem der piezoelektrische Vibrator 22 kontinuierlich mit 0 V bis 1 V geladen wird, die Tintentröpfchen- Ausstoßgeschwindigkeit um die Hälfte geringer, d. h., 4 m/s bis 8 m/s, obwohl das Gewicht des Tintentröpfchens annähernd gleich blieb.
Es muß festgehalten werden, daß die Haltezeit t22 einen Zeitunterschied zwischen dem ersten Anstiegsende und dem zweiten Anstiegsbeginn festlegt und ein wichtiger Faktor ist. Durch Einstellen der Haltezeit t22 auf etwa die Hälfte (2 us oder 3 us) des Vibrationszyklus (5 us in diesem Ausführungsbeispiel) des Meniskus (definiert durch die Helmholtz-Resonanzfrequenz der Druckerzeugungskammer 70), wird die Tintenmenge eine Tintentröpfchens verringert, wodurch die Fluggeschwindigkeit des Tintentröpfchens erhöht wird.
Wenn im Gegensatz dazu die Haltezeit t22 auf einen größeren Wert eingestellt wird, erhöht sich nicht nur die Menge eines Tintentröpfchens, sondern es verringert sich auch dessen Fluggeschwindigkeit. Dies macht es wiederum unmöglich, das ursprünglich erwartete Ziel zu erreichen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die verlängerte Haltezeit den Meniskus zwingt, gerade dann ein zweites Mal gezogen zu werden, wenn der Meniskus, der durch den Ladevorgang im ersten Schritt gezogen wurde, zu der Düsenöffnung zurückkehrt. Das heißt, die Meniskuszugkraft wird durch die Bewegung des Meniskus selbst aufgehoben, während er zu der Düsenöffnung vorstößt. Wenn daher die Haltezeit t22 verlängert wird, kann der obengenannte Effekt, eine zeitabhängige Veränderung im Druckgradienten (d. h., den Strom mit einer Phase π/2 hinter der Phase der Vibration) zu erhalten, nicht genutzt werden, obwohl der Strom als ein Körper vibriert, während er stark durch die Trägheit in dem zentralen Bereich und nicht in der Grenzschicht beeinflußt wird. Mit anderen Worten, es ist wesentlich, daß der zweite Meniskus-Ziehvorgang in einem Zeitraum ausgeführt wird, der kürzer als ein einziger Vibrationszyklus des Meniskus ist, nachdem der Meniskus durch den Ladevorgang im ersten Schritt gezogen wurde.
Fig. 19 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Versetzung eines piezoelektrischen Vibrators 22 und der Position des zentralen Meniskusbereichs in dem obengenannten Antriebsverfahren zeigt. Insbesondere zeigt Fig. 19(a) die Versetzung des piezoelektrischen Vibrators im Laufe der Zeit, und Fig. 19(b) zeigt den zentralen Meniskusbereich zu den gleichen Zeiten.
Wie Fig. 19 zeigt, wird der Meniskus durch das Zusammenziehen des piezoelektrischen Vibrators 22 gezogen, das durch den Ladevorgang im ersten Schritt verursacht wird. Der Meniskus kehrt dann durch eine Versetzung, die geringer als das gezogene Maß ist, zurück. Wenn dies geschieht, wird der piezoelektrische Vibrator 22 weiter zusammengezogen, so daß der Meniskus stark gezogen wird. Wenn die Vibration des Meniskus, die durch diesen Ziehvorgang verursacht wird, umgekehrt wird und den Meniskus veranlaßt, sich zu der Düsenöffnung 20 zu bewegen, wird der piezoelektrische Vibrator 22 entladen, so daß ein Tintentröpfchen ausgestoßen wird.
Somit ist klar, daß Druck auf die Druckerzeugungskammer 16 ausgeübt wird, wenn der zentrale Meniskusbereich der Druckerzeugungskammer am nächsten kommt und wenn der zentrale Bereich sich zu der Düsenöffnung zu bewegen beginnt. Daher kann ein Tintentröpfchen mit einer verringerten Tintenmenge ausgestoßen werden, wobei aber seine Fluggeschwindigkeit nicht gesenkt ist.
Während in dem obengenannten Ausführungsbeispiel ein piezoelektrischer Vibrator, der entlang seiner Länge versetzt wird, als Beispiel diente, können die gleichen Vorteile erreicht werden, wenn die Erfindung bei dem folgenden Aufzeichnungskopf angewendet wird. Wie in Fig. 20 dargestellt, kann die Erfindung bei einem Aufzeichnungskopf angewendet werden, der derart konstruiert ist, daß ein Reservoir 111 und ein Teil einer Druckerzeugungskammer 115, die mit einer Düsenöffnung 114 durch Düsenverbindungslöcher 112, 113 in Verbindung steht, durch einen elastisch verformbaren Abdeckkörper 116 durch eine Tintenzuführöffnung 110 abgedichtet sind; und ein piezoelektrischer Vibrator 117, der in einem Biegemodus versetzt wird, an eine Oberfläche des Abdeckkörpers 116 geklebt oder durch Sputtern eines piezoelektrischen Materials auf die Oberfläche des Abdeckkörpers 116 gebildet ist.
Wie zuvor beschrieben wurde, beinhaltet die Erfindung einen ersten Schritt des Ausdehnens einer Druckerzeugungskammer, so daß der zentrale Meniskusbereich und nicht der Wandbereich des Meniskus selektiv zu der Druckerzeugungskammer gezogen wird. Die Erfindung beinhaltet auch einen zweiten Schritt des Zusammenziehens der Druckerzeugungskammer mit einer Geschwindigkeit, bei der ein Tintentröpfchen ausgestoßen wird. Durch das selektive Ausüben von Druck nur auf . den zentralen Meniskusbereich kann ein Tintentröpfchen mit einer geringen Tintenmenge nicht nur bei einer für den Druck geeigneten Fluggeschwindigkeit ausgestoßen werden, sondern es können auch die Effekte der Tintenviskosität in einem maximal möglichen Ausmaß gesenkt werden.

Claims

1. Aufzeichnungsverfahren für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, wobei die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung eine Druckerzeugungskammer (16) aufweist, die mit einer Düsenöffnung (20) und einer Tintenzuführöffnung (18) kommuniziert, und die Düsenöffnung (20) eine Wandoberfläche aufweist, wobei die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung des weiteren ein Tintenreservoir (17) aufweist, von dem Tinte durch die Tintenzuführöffnung (18) und die Druckerzeugungskammer (16) der Düsenöffnung (20) zugeführt wird, wobei die zugeführte Tinte in der Düsenöffnung (20) mit einem Meniskus angeordnet ist, der einen zentralen Meniskusbereich und einen wandseitigen Meniskusbereich aufweist, wobei die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung des weiteren einen piezoelektrischen Vibrator (22) aufweist, der einen Druck auf die Druckerzeugungskammer (16) ausübt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Ausdehnen der Druckerzeugungskammer (16) derart, daß der zentrale Meniskusbereich in Richtung der Druckerzeugungskammer (16) durch eine erste Versetzung des piezoelektrischen Vibrators (22) während eines ersten Zeitintervalls gezogen wird und der wandseitige Meniskusbereich nicht gezogen wird, wenn der zentrale Meniskusbereich gezogen wird; und

Zusammenziehen der Druckerzeugungskammer (16) durch eine zweite Versetzung des piezoelektrischen Vibrators (22) während eines zweiten Zeitintervalls mit einer Geschwindigkeit, die nur ein Ausdrücken des zentralen Meniskusbereichs bewirkt, so daß ein schlankes Tintentröpfchen aus der Düsenöffnung (20) ausgestoßen wird.

2. Aufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das zweite Zeitintervall beginnt, wenn der zentrale Meniskusbereich sich in Richtung der Düsenöffnung zurückzieht.

3. Aufzeichnungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Ausdehnungschritt synchron mit wenigstens zwei unterschiedlichen Frequenzen, die die Vibration des Meniskus dominieren, ausgeführt wird.

4. Aufzeichnungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Ausdehnungschritt die Schritte umfaßt:

Versetzen des piezoelektrischen Vibrators (22) während einer ersten Ausdehnung durch einen ersten Teil der ersten Versetzung während eines ersten Teils des ersten Zeitintervalls; und

Versetzen des piezoelektrischen Vibrators (22) während einer zweiten Ausdehnung durch einen zweiten Teil der ersten Versetzung während eines zweiten Teils des ersten Zeitintervalls;

wobei der zentrale Meniskusbereich aufeinanderfolgend zweimal gezogen wird, bevor der Schritt des Zusammenziehens durchgeführt wird.

5. Aufzeichnungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall jeweils eine entsprechende Dauer aufweisen, die geringer ist als ein natürlicher Vibrationszyklus des Meniskus oder diesem entspricht.

6. Aufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 4, bei dem das Zeitintervall zwischen der ersten Ausdehnung und der zweiten Ausdehnung geringer ist als ein natürlicher Vibrationszyklus des Meniskus oder diesem entspricht.

7. Aufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 6, bei dem ein Verhältnis des ersten Teils der ersten Versetzung zum zweiten Teil der ersten Versetzung wenigstens 1 : 3 beträgt.

8. Aufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das Verhältnis in einem Bereich von 1 : 3 bis 1 : 6 einschließlich beträgt.

9. Tintenstrahlaufzeichnungskopf (7, 8) mit:

einem Reservoir (17), dem Tinte von außen zugeführt wird,

einer Druckerzeugungskammer (16) zum Ausstoß eines Tintentröpfchens aus einer Düsenöffnung (20);

einem elastisch verformbaren Abdeckelement (21), das einen Teil der Druckerzeugungskammer (16) abdichtet, wobei Druck auf die Tinte in der Druckerzeugungskammer (16) aufgrund einer Änderung des Fassungsvermögens der Druckerzeugungskammer (16) ausgeübt wird;

einer Tintenzuführöffnung (18), die das Reservoir (17) mit der Druckerzeugungskammer (16) verbindet; und

einem im Vertikalvibrationsmodus arbeitenden piezoelektrischen Vibrator (22) zur elastischen Verformung des Abdeckelements (21) an einem Berührungsbereich (23) davon;

wobei die Druckerzeugungskammer (16) ein Düsenöffnungsende und ein Tintenzuführöffnungssende aufweist;

wobei das Abdeckelement (21) deformierbare Regionen (24) aufweist, einschließlich einer deformierbaren Region (24a) auf der Düsenöffnungsseite zwischen dem Kontaktbereich (23) und dem Düsenöffnungsende der Druckerzeugungskammer (16), und einer deformierbaren Region (24b) auf der Tintenzuführöffnungsseite zwischen dem Berührungsbereich (23) und dem Tintenzuführende der Druckerzeugungskammer (16), wobei die verformbaren Regionen von einem Tintenstrom elastisch verformbar sind; und

wobei die Druckerzeugungskammer (16) eine Trägheit Mc aufweist, die Tintenzuführöffnung (18) eine Trägheit Ms und die Düsenöffnung (20) eine Trägheit Mn;

wobei die Trägheit Mc und die Trägheit Ms größer sind als die Trägheit Mn;

wobei eine Helmholtz-Resonanzfrequenz der deformierbaren Region auf der Tintenzuführöffnungsseite einen kleineren Wert aufweist als die Helmholtz-Resonanzfrequenz der deformierbaren Region auf der Düsenöffnungsseite.

10. Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 9, bei dem die Helmholtz-Resonanzfrequenz jeder deformierbaren Region ein ganzzahliges Vielfaches ist.

11. Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, bei dem die deformierbare Region (24a) auf der Düsenöffnungsseite und die deformierbare Region (24b) auf der Tintenzuführöffnungsseite, die von einem Tintenstrom elastisch verformbar sind, und eine Region, die von dem piezoelektrischen Vibrator (22) elastisch verformbar ist, jeweils durch eingeschnürte Bereiche abgetrennt sind.

12. Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, bei dem die deformierbare Region (24a) auf der Düsenöffnungsseite, die deformierbare Region (24b) auf der Tintenzuführöffnungsseite und eine von dem piezoelektrischen Vibrator elastisch verformbare Region jeweils durch eingeschnürte Bereich abgetrennt sind.

13. Tintenstrahlaufzeichnungskopf (7, 8) mit

einem Reservoir (17), dem Tinte von außen zugeführt wird,

einem elastisch Verformbaren Abdeckelement (21), das einen Teil der Druckerzeugungskammer (16) abdichtet, wobei Druck auf die Tinte in der Druckerzeugungskammer (16) aufgrund der Änderung des Fassungsvermögens der Druckerzeugungskammer (16) ausgeübt wird;

einem piezoelektrischen Vibrator (22) zur elastischen Verformung des Abdeckelements (21) an einem Berührungsbereich (23) davon;

wobei die Druckerzeugungskammer (16) eine Trägheit Mc aufweist und die Düsenöffnung eine Trägheit Mn, wobei die Trägheit Mc im wesentlichen der Trägheit Mn entspricht und ein Meniskus der Düsenöffnung sich im wesentlichen in einem einzigen Vibrationsmodus bewegt.