DE69735509T2 - Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, welcher piezoelektrische Vibratoren als Aktuatoren benutzt, um Bilder von im Wesentlichen dem gleichen Maß an Druckqualität wie Fotografien zu erhalten, und zwar mittels extrem kleiner Tintentröpfchen.
  • STAND DER TECHNIK
  • Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf kann zum Drucken von Farbbildern durch Bereitstellen von aus mehr als einer Farbe bestehender Tinte benutzt werden. Jedoch ist es wesentlich, die Tintenmenge in der Form eines Tintentröpfchens zu minimieren, um die Größe jedes Punktes selber zu reduzieren, und zu vermeiden, dass Tinte aus den angrenzenden Punkten verläuft, wenn versucht wird, Bilder von im Wesentlichen dem selben Maß an Druckqualität wie Fotografin zu drucken.
  • Die japanische Patenveröffentlichung Nr. Hei. 4-36071 offenbart ein Verfahren, sehr kleine Punkte auf technische Weise mittels eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes durch folgende, wie in 19 dargestellte Schritte zu bilden: Benutzen eines ersten Signals S1 zum schnellen Expandieren einer Druckerzeugungskammer, um so einen Meniskus zum Erzeugen der Helmholtz-Resonanzvibration durch schnelles Zurückziehen des Meniskus von einer Düsenöffnung zu bringen, Ausstoßen eines Tintentröpfchens durch Trennen eines Teiles des Meniskus mit von der Energie der Helmholtz-Resonanzvibration stammender kinetischer Energie, Benutzen eines zweiten Signals S2, welches eine im Wesentlichen konstante Spannung aufrechterhält, um den Meniskus zum Erzeugen einer freien Vibration zu bringen, und dann Benutzen eines dritten Signals S3 zum Zurückstellen des Meniskus in eine Position, wo ein Tintentröpfchen das nächste Mal ordnungsgemäß ausgestoßen wird.
  • Das zuvor genannte Verfahren wird mit Bezug auf 20 beschrieben.
  • 20 stellt einen Meniskuszustand dar, nachdem ein zum Drucken bereitgestelltes Tintentröpfchen aufgrund des ersten Signals S1 mit der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration als eine Zeiteinheit ausgestoßen worden ist, wobei ein Bezugszeichen M die Verlagerung des Meniskus bezeichnet, an welchem die Helmholtz-Resonanzvibration überlagert ist; und M' die Verlagerung des Meniskus selber bezeichnet, welcher mit einer extrem langen Periode Tm vibriert.
  • Wenn das erste Signal S1 auf eine Zeitperiode kürzer als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration eingestellt ist, wird die Helmholtz-Resonanzvibration in einen aktiven Zustand der Helmholtz-Resonanzvibration versetzt, so dass die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc auf dem Meniskus erzeugt wird. Diese Helmholtz-Resonanzvibration wird in einem solchen Zustand erzeugt, dass sie der natürlichen Vibration M' des Meniskus, verlagert mit der Periode Tm, überlagert ist. Wenn die natürliche Vibration M' des Meniskus selber nahe an die Düsenöffnung gebracht wird, schwillt ein Teil des Meniskus aufgrund von Spitzen in der Helmholtz-Resonanzvibration P1', P2', P3'... von der Düsenöffnung ausgehend stark an, wobei dieser Teil in der Form eines sehr kleinen Tröpfchens isoliert wird, d.h. in der Form eines sogenannten Satelliten oder eines Tintennebels. Dieser Satellit oder Tintennebel erscheint in auffälliger Weise in einer Hochtemperaturumgebung, wenn sich die Viskosität der Tinte senkt.
  • EP-A-0 616 891 offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, welche die vorangehenden Probleme lösen soll, ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes vorzuschlagen, welcher in der Lage ist, ein Tintentröpfchen auszustoßen, welches für die Bildung eines sehr kleinen Punktes bei einer hohen Betriebsfrequenz mit der verringerten Tintenmenge geeignet ist, ohne die Erzeugung eines sehr kleinen unbrauchbaren Tintentröpfchens zu verursachen, nachdem das Tintentröpfchen ausgestoßen worden ist.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes wie in Anspruch 1 definiert bereit.
  • Das Verfahren ist derart, dass ein Tintentröpfchen, das zum Drucken geeignet ist, durch Erzeugen einer Vibration bei der Helmholtz-Resonanzvibration ausgestoßen wird, wobei die Erzeugung eines Satelliten oder Tintennebels, die sich aus einem angeschwollenen Meniskus ergibt, durch Minimieren der Meniskusvibration verhindert wird. Somit wird die Meniskusabschwächungszeit durch Minimieren der Meniskusvibration verkürzt, so dass ein Druckvorgang bei hoher Antriebsfrequenz durchführbar wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Zusammensetzungs-Zeichnung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der die vorliegende Erfindung verkörpert. 2 ist eine Schnittsansicht, welche die Struktur des obigen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes darstellt. 3 ist ein Signalwellenformdiagramm, welches ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes als eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 4(I) bis (VI) stellen jeweils das Verhalten des Meniskus aufgrund des Betriebsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 5 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Dauer eines zweiten Signals und der Fluggeschwindigkeit der Tintentröpfchen darstellt. 6 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Dauer des zweiten Signals und dem Gewicht des Tintentröpfchens darstellt. 7 ist ein Diagramm, welches Änderungen in den Positionen der Menisken im Zeitablauf darstellt, nachdem Tintentröpfchen aufgrund des Betriebsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines herkömmlichen Betriebsverfahrens ausgestoßen worden sind. 8 ist ein weiteres Signalwellenformdiagramm, welches das Prinzip gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt.
  • 9 ist ein Signalwellenformdiagramm, welches ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 10(I) bis (VI) zeigen jeweils das Verhalten von Menisken aufgrund des Betriebsverfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 11 ist ein Diagramm, welches Änderungen in den Positionen der Menisken im Zeitablauf darstellt, nachdem Tintentröpfchen aufgrund des Betriebsverfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines herkömmlichen Betriebsverfahrens ausgestoßen worden sind. 12 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Spannung und der Dauer des ersten Signals mit Bezug auf Änderungen in Tintentröpfchen-Ausstoßeigenschaften nach dem Betriebsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 13 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Verhältnis des Zeitgradienten des ersten Signals zu dem Zeitgradienten des zweiten Signals darstellt sowie die Geschwindigkeit der Tintentröpfchen und das Gewicht der Tinte.
  • 14 ist ein Signalwellenformdiagramm, welches ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes als eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 15 ist ein Diagramm, welches Änderungen in den Positionen der Menisken im Zeitablauf darstellt, nachdem Tintentröpfchen aufgrund des Betriebsverfahrens gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines herkömmlichen Betriebsverfahrens ausgestoßen worden sind.
  • 16 ist ein Signalwellenformdiagramm, welches ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes als eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 17(I) bis (VI) zeigen jeweils das Verhalten der Menisken aufgrund des Betriebsverfahrens gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 18(a) ist ein Diagramm, welches die Verlagerung des Meniskus darstellt, wenn das erste Signal angelegt wird. 18(b) ist ein Diagramm, welches die Verlagerung des Meniskus darstellt, wenn das erste bis dritte Signal angelegt wird. 18(c) ist ein Diagramm, welches die Verlagerung des Meniskus darstellt, wenn das erste bis fünfte Signal angelegt wird. 18(d) ist ein Diagramm, welches die Verlagerung des Meniskus aufgrund der herkömmlichen Betriebsverfahrens darstellt.
  • 19 ist ein Wellenformdiagramm, welches ein Beispiel eines Antriebsignals zum Gebrauch in dem herkömmlichen Betriebsverfahren darstellt. 20 ist ein Diagramm, welches die Verlagerung eines Meniskus darstellt.
  • Beste Art und Weise die Erfindung auszuführen
  • Eine detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben.
  • 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes zum Gebrauch in der vorliegenden Erfindung, wobei eine Tintenflusskanaleinheit 1 Druckerzeugungskammern 2 umfasst, Reservoirs 3, einen Abstandhalter 5 zum Bilden eines Tintenzufuhranschlusses 4, eine Düsenplatte 7, welche mit Düsenöffnungen 6 ausgebildet ist, welche mit den Druckerzeugungskammern 2 in Verbindung stehen, eine elastische Platte 8, welche elastischen Deformationen beim Auffangen der Verlagerung der piezoelektrischen Vibratoren ausgesetzt ist, welche später beschrieben werden, und einen Abstandhalter 5, dessen Ober- und Unterfläche mit der Düsenplatte 7 bzw. der elastischen Platte abgedichtet sind.
  • Eine Druckerzeugungseinheit 10 ist derart gebildet, dass piezoelektrische Vibratoren 11, welche in der Lage sind, sich in einer zu der Fläche der elastischen Platte 8 senkrechten Richtung auszudehnen und zusammenzuziehen, sicher an festen Platten 12 in einem unverlagerbaren Zustand befestigt sind, wobei die piezoelektrischen Vibratoren 11 in Übereinstimmung mit dem Anordnungsabstand der Druckerzeugungskammern 2 angeordnet werden.
  • In dieser Ausführungsform ist jeder der piezoelektrischen Vibratoren 11 durch abwechselndes Laminieren eines piezoelektrischen Materials 11a, eines leitfähigen Materials 11b und eines leitfähigen Materials 11c parallel zu seiner Expansionsrichtung gebildet. In dem piezoelektrischen Vibrator 11 werden das leitfähige Material 11b und das leitfähige Material 11c als verschiedene Pole benutzt. Der piezoelektrische Vibrator 11 besitzt einen sogenannten vertikalen Vibrationsmodus, welcher, wenn aufgeladen, im rechten Winkel zu der Laminierrichtung der leitfähigen Schicht kontrahiert, und wenn der Ladezustand sich zu einem entladenen Zustand verändert, im rechten Winkel zu den leitfähigen Schichten expandiert.
  • Um den Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu bilden, wird ferner die Tintenflusskanaleinheit 1 sicher an dem oberen Ende 14 eines Halters 13 befestigt und die Druckerzeugungseinheit 10 wird derart mit der elastischen Platte 8 in Kontakt gebracht, dass die Frontenden der piezoelektrischen Vibratoren 11 gegenüber den entsprechenden Druckerzeugungskammern 2 angeordnet sind. Ferner sind die festen Platten 12 sicher an dem Halter 13 befestigt. Bezugszeichen 16, 16 bezeichnen übrigens Durchgangslöcher, um die Reservoirs 3, 3 mit Tintenzufuhrflusskanälen 17, 17 zu verbinden, welche mit einem externen Tintenbehälter verbunden sind.
  • Wenn ein Signal, das einen vorübergehenden Spannungsanstieg bewirkt, an die piezoelektrischen Vibratoren 11 in dem derart konstruierten Tintenstrahlaufzeichnungskopf angelegt wird, werden die piezoelektrischen Vibratoren 11 aufgeladen und kontrahieren im Laufe der Zeit, wobei die Kontraktion eine elastische Deformation bei der elastischen Platte 8 bewirkt, so dass sie von dem Abstandhalter 5 getrennt ist, mit dem Effekt, dass die Druckerzeugungskammern 2 expandieren. Wenn die Druckerzeugungskammern 2 expandieren, beginnt Tinte in den Reservoirs 3 über den Tintenzufuhranschluss 4 in die Druckerzeugungskammern 2 zu fließen und wird ein in jeder der Düsenöffnungen 6 gebildeter Meniskus zu der Seite der Druckerzeugungskammer gezogen. Wenn das Signal auf einem vorbestimmten Pegel gehalten wird, vibriert der Meniskus, um sich so zwischen der Düsenöffnung 6 und der Druckerzeugungskammer 2 mit seiner eigenen natürlichen Vibrationsdauer vor- und zurückzubewegen.
  • Wenn sich die Ladung des piezoelektrischen Vibrators 11 in einem solchen Zustand entlädt, dass der piezoelektrische Vibrator 11 vollständig geladen worden ist, dehnt sich der piezoelektrische Vibrator vorübergehend aus, und reduziert das Volumen der Druckerzeugungskammer 2, indem die elastische Platte 8 zu der Seite des Abstandhalters zurückgedrückt wird. Wenn die Druckerzeugungskammer 2 kontrahiert, wird Tinte in der Druckerzeugungskammer 2 unter Druck gesetzt, so dass der Meniskus in dem vibrierenden Zustand zu der Düsenöffnung 6 zurückgedrückt wird.
  • Unter der Voraussetzung, dass in dem so konstruierten Tintenstrahlaufzeichnungskopf die Fluid-Compliance, welche von der Kompressibilität der Tinte in der Druckerzeugungskammer 2 herrührt, Ci ist; die Festigkeits-Compliance aufgrund des Materials selbst der elastischen Platte 8, der Düsenplatte 7 usw., zur Bildung der Druckerzeugungskammer 2, Cv ist; die Trägheit der Düsenöffnung 6 Mn ist; und die Trägheit des Tintenzufuhranschlusses 4 MS ist, ist die Frequenz f der Helmholtz-Resonanzvibration der Druckerzeugungskammer 2 durch die folgende Gleichung dargestellt: f = 1/2π × √{(Mn + MS/Mn × MS)(Ci + Cv)}
  • Wenn die Compliance des Meniskus Cn ist, wird ferner die natürliche Vibrationsdauer Tm des Meniskus durch die folgende Gleichung dargestellt: Tm = 2π × √{(Mn + MS)Cn}
  • Ist das Volumen der Druckerzeugungskammer 2 V; die Dichte der Tinte p; und die Schallgeschwindigkeit in Tinte c; dann wird die Fluid-Compliance durch die folgende Gleichung dargestellt: Ci = V/ρc2
  • Die Festigkeits-Compliance Cv der Druckerzeugungskammer 2 entspricht dem statischen Deformationsverhältnis der Druckerzeugungskammer 2, wenn ein Einheitsdruck auf die Druckerzeugungskammer 2 ausgeübt wird.
  • Wenn der Tintenstrahlaufzeichnungskopf derart konstruiert ist, dass er die folgenden Eigenschaften aufweist: die Fluid-Compliance Ci = 5 × 10–21 (m5/N); die Festigkeits-Compliance Cv = 5 × 10–21 (m5/N); die Trägheit Mn der Düsenöffnung 6 = 1 × 108 (kg/m4); und die Trägheit MS der Düsenöffnung 6 = 1 × 108 (kg/m4), dann erzeugt der Tintenstrahlaufzeichnungskopf eine Helmholtz-Resonanzvibration mit einer Periode Tc = 4,4 μm (225 kHz) in einem Fall, wo die Helmholtz-Resonanzvibration dem Meniskus aufgrund der Expansion und Kontraktion des piezoelektrischen Vibrators 11 überlagert ist.
  • Um die Antriebseigenschaften derart zu erzielen, wird der Raum durch Ätzen eines Siliziumeinkristalls mit hohem Elastizitätsmodul mit extrem kleinen präzisen Strömungskanälen gebildet, wodurch die Festigkeits-Compliance Cv der Druckerzeugungskammer 2 reduziert und die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration auch leicht auf 10 μs oder weniger gesenkt werden kann.
  • Obwohl nicht nur ein Abstandhalter mit den zuvor genannten Eigenschaften, sondern auch piezoelektrische Vibratoren mit extrem hoher Reaktionsfähigkeit erforderlich sind, um Tintentröpfchen von 10 ng oder kleiner gemäß der vorliegenden Erfindung auszustoßen, kann ferner die Druckerzeugungskammer 2 in einer kürzeren Zeit als der natürlichen Vibrationsdauer des piezoelektrischen Vibrators 11 expandiert und kontrahiert werden, da der piezoelektrische Vibrator 11 mit dem vertikalen Vibrationsmodus, welcher wie oben beschrieben konstruiert ist, als Reaktion auf das angelegte Signal genau verlagert wird.
  • Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Antriebsverfahrens als eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben, wobei eine kleinere Tintenmenge in der Form eines Tintentröpfchens mit einer zum Drucken angepassten Geschwindigkeit aus dem derart konstruierten Tintenstrahlaufzeichnungskopf ausgestoßen wird.
  • 3 zeigt Signale zum Gebrauch in dem Antriebsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei, wenn ein erstes Signal S11 an den piezoelektrischen Vibrator 11 angelegt wird, um so den piezoelektrischen Vibrator 11 zu kontrahieren, die elastische Platte 8 eine elastische Deformation in einer Richtung erfährt, in welcher sie von der Druckerzeugungskammer 2 getrennt wird, so dass das Volumen der Druckerzeugungskammer 2 erhöht wird. Ein Meniskus, welcher in der Nähe der Düsenöffnung 6 (4(I) statisch bleibt, wird durch negativen Druck aufgrund der Expansion der Druckerzeugungskammer 2 zu der Tiefenseite der Düsenöffnung 6 gezogen (4(II)), und Tinte im Reservoir 3 wird dazu gebracht, von dem Tintenzufuhranschluss 4 in die Druckerzeugungskammer 2 zu fließen.
  • Wenn ein zweites Signal S12 zum Aufrechterhalten einer Hochspannung zur Zeit des Ladens angelegt wird, nachdem der piezoelektrische Vibrator 11 aufgrund des ersten Signals S11 geladen ist, sinkt der Druck der in der Druckerzeugungskammer 2 bei dem zuvor genannten Schritt gespeicherten Tinte rapide ab, da die Druckerzeugungskammer 2 aufhört zu expandieren und ein konstantes Volumen aufrechterhält. Folglich beginnt der in die Düsenöffnung 6 hineingezogene Meniskus eine Vibration H1 mit der Periode Tc der Helmholtz- Resonanzvibration und bewegt sich zu der Düsenöffnungsseite. Mit anderen Worten, die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc wird in dem Meniskus angeregt (4(III)).
  • Während der Meniskus die Helmholtz-Resonanzvibration erzeugt, kontrahiert das Volumen der Druckerzeugungskammer 2 im Laufe der Zeit, da sich der piezoelektrische Vibrator 11 ausdehnt, wenn sich ein Teil der Ladung, die durch das erste Signal S11 gegeben ist, durch Anlegen eines dritten Signals S13 an den piezoelektrischen Vibrator 11 entlädt. Mit dieser Kontraktion wird der Meniskus, welchem die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc aufgrund des dritten Signals S13 überlagert worden ist, entlang der Grundlinie N-N der Vibration zu dem Eingang der Düsenöffnung 6 hinausgeschoben. Dann ragt aufgrund der Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welche dem Meniskus überlagert ist, nur eine Spitze aus der Düsenöffnung 6 heraus (4(IV)) und ein Tintentröpfchen D wird vom Meniskus getrennt und fliegt somit durch die Luft (4(V)). Die Menge des Tintentröpfchens D ist kleiner als die eines Tintentröpfchens, das durch einen Tintenausstoß aus der Düsenöffnung 6 direkt durch Druckbelastung erhalten wird, nachdem die Druckerzeugungskammer 2 durch den piezoelektrischen Vibrator 11 unter Druck gesetzt worden ist.
  • An dem Punkt, wo eine Signaldauer T14 verstrichen ist, wird ein fünftes Signal S15 an den piezoelektrischen Vibrator 11 angelegt, dessen Ausdehnung aufgrund eines vierten Signals S14 gestoppt ist, um die restliche Ladung des piezoelektrischen Vibrators 11 wieder zu entladen, woraufhin sich der piezoelektrische Vibrator 11 ausdehnt, wodurch das Volumen der Druckerzeugungskammer 2 verkleinert wird, so dass positiver Druck in der Druckerzeugungskammer 2 erzeugt wird. Folglich ist die Helmholtz-Resonanzvibration H2 mit der Periode Tc zu dem Frontende der Düsenöffnung 6 gerichtet (4(VI)).
  • Das fünfte Signal S15 wird derart angelegt, dass der piezoelektrische Vibrator 11 sich wieder zu dem Zeitpunkt ausdehnt, wenn die Spitze der Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welche dem Meniskus überlagert worden ist, zum Zwecke des Ausstoßens des Tintentröpfchens von der Düsenöffnung 6 zu der Druckerzeugungskammerseite hin umgekehrt wird, und zwar durch Einstellen der Zeit der Anwendung, d.h. der Dauer des vierten Signals S14. Daher wird vermieden, dass ein sehr kleines Tintentröpfchen, wie z.B. ein Tintennebel, ausgestoßen wird, da die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welche dem Meniskus überlagert ist, durch eine erneut erzeugte Helmholtz-Resonanzvibration ausgeglichen ist, die sich aus der erneuten Ausdehnung des piezoelektrischen Vibrators 11 ergibt.
  • Insbesondere wird der Meniskus in die Düsenöffnung 6 hineingezogen, nachdem das Tintentröpfchen zum Drucken isoliert ist, und Tinte dazu gebracht, aufgrund der Oberflächenspannung des Meniskus, dem Schweben der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration usw., von dem Tintenzufuhranschluss 4 in die Druckerzeugungskammer 2 zu strömen. Daher wird der Meniskus mit der Rest-Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc wieder zu der Düsenöffnung 6 hin bewegt, selbst in solch einem Zustand, wo der piezoelektrische Vibrator 11 statisch bleibt.
  • Letztlich wird die Spitze der Helmholtz-Resonanzvibration, welche überlagert ist, wie in dem Fall, wo das Tintentröpfchen zum Drucken ausgestoßen wird, abgetrennt und ein sehr kleines Tintentröpfchen produziert.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der restliche Vibrationsabschnitt der Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welcher effektiv agiert, wodurch ein Tintentröpfchen zum Drucken ausgestoßen wird, unterdrückt, da eine Helmholtz-Resonanzvibration in gegenläufiger Phase mit Bezug auf die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welche dem Meniskus überlagert wird, erzeugt wird, nachdem Tinte mittels des fünften Signals S15 ausgestoßen wird, so dass kein unbrauchbares Tintentröpfchen produziert wird.
  • 5 zeigt die Ergebnisse, welche aus der Untersuchung des Verhältnisses zwischen der Dauer T12 des zweiten Signals S12 und der Fluggeschwindigkeit des Tintentröpfchens erzielt wurden, und zwar in Fällen, wo ein Antrieb ausgeführt wird, wenn die Ladespannung des piezoelektrischen Vibrators 11 mittels des ersten Signals S11 auf den selben Wert wie vorher eingestellt ist (Symbol A in 5), und wenn die Ladespannung des piezoelektrischen Vibrators 11 reduziert wird, bis kein Tintentröpfchen ausgestoßen wird (Symbol B darin).
  • Wenn die Antriebsspannung gesenkt wird, ist auch die Geschwindigkeit des Tintentröpfchens verringert. In einem Bereich, wo die Dauer T12 des zweiten Signals S12 ½ der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration beträgt, ist es jedoch möglich, ein Tintentröpfchen mit einer Geschwindigkeit zu produzieren, welche v0 überschreitet, wobei das Tintentröpfchen zum Drucken angepasst ist, da die Helmholtz-Resonanzvibration des Meniskus aufgrund des dritten Signals S13 zu der Düsenöffnungsseite hin gedrückt wird.
  • Mit anderen Worten, wenn die Dauer T12 des zweiten Signals S12 ½ der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration überschreitet, wird die Geschwindigkeit des Tintentröpfchens verringert und der Flugzustand des Tintentröpfchens destabilisiert, so dass ein Drucken unmöglich wird.
  • Folglich kann die Fluggeschwindigkeit des Tintentröpfchens auf v0 gehalten werden, wobei das Tintentröpfchen zum Drucken angepasst ist, während die höchste Ladespannung des piezoelektrischen Vibrators 11 durch Einstellen der Dauer T12 des zweiten Signals S12 auf kürzer als ½ der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration reduziert ist. Es erübrigt sich zu erwähnen, dass ein Antreiben bei einer geringen Spannung zum Herabsetzen der Amplitude der Helmholtz-Resonanzvibration führt, und es ist daher möglich, die Erzeugung eines Satelliten zu verhindern, welcher von der Restvibration des Meniskus nach Ausstoßen eines Tintentröpfchens zum Drucken herrührt.
  • In einem herkömmlichen Verfahren wurden im Gegensatz dazu Satelliten mit einer Fluggeschwindigkeit mit Symbolen C, D aus 5 produziert, trotz der Tatsache, dass ein erstes Signal S1 (19) so eingestellt wurde, dass es einer Kurve A in 5 entsprach; die Dauer T3 eines dritten Signals S3 derart eingestellt wurde, dass sie im Wesentlichen der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration entsprach; und ein Meniskus aufgrund des dritten Signals S3 langsam zu der Düsenöffnungsseite hin gedrückt wurde.
  • Da ein Antreiben bei niedriger Spannung in einer Verkürzung der Abschwächungszeit der Restvibration des Meniskus resultiert, da die Amplitude der Helmholtz-Resonanzvibration reduzierbar ist, ist die Zeit, welche erforderlich ist, bis das nächste. Tintentröpfchen ausstoßbar wird, kürzer, wodurch ein Betrieb bei einer hohen Frequenz, d.h. ein Hochgeschwindigkeitsdrucken, möglich wird.
  • Wenn die Dauer T12 des zweiten Signals S12 auf nicht länger als ½ der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration eingestellt ist, wird ferner die Helmholtz-Resonanzvibration des Meniskus aufgrund des dritten Signals S13 zu der Düsenöffnungsseite hin gedrückt, um ein Tintentröpfchen auszustoßen, wohingegen, wenn die Dauer T12 des zweiten Signals S12 länger als ½ der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration ist, die Helmholtz-Resonanzvibration des Meniskus in gegenläufiger Phase eingestellt ist und zu funktionieren aufhört, was den Meniskus zum Zwecke der Abgabe eines Tintentröpfchens hervordrückt. Folglich wird bevorzugt, die Dauer des zweiten Signals S12 nicht länger als ½ der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration einzustellen.
  • Falls die Dauer T12 des zweiten Signals S12 auf ½ oder weniger der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration eingestellt ist, wird die Menge eines auszustoßenden Tintentröpfchens variieren, wenn der Meniskus durch das dritte Signal S13 angetrieben wird.
  • 6 zeigt die Beziehung zwischen der Dauer T12 des zweiten Signals S12 und dem Gewicht der Tinte in der Form eines auszustoßenden Tintentröpfchens, wobei, falls die Dauer T12 des zweiten Signals S12 innerhalb des Bereichs von ½ oder weniger der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration variiert wird, das Gewicht eines auszustoßenden Tintentröpfchens als leicht einstellbar angesehen wird.
  • Die Dauer T12 des zweiten Signals S12 auf ½ oder weniger der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration einzustellen, ist daher ein Verfahren, welches zum Erzielen einer hohen Gradation durch Ändern der Größe des Punktes nützlich ist, welcher auf einem Aufzeichnungsmedium oder dergleichen gebildet ist, sowie zur Bildung eines Aufzeichnungsapparates, welcher in der Lage ist, ein Bild von im Wesentlichen der selben Druckqualität zu drucken, die mit Fotografien erzielbar ist.
  • Mit Bezug auf 7 wird im Folgenden eine Beschreibung des zeitlichen Ablaufs der Anwendung des fünften Signals S15 gegeben, um die Restvibration mit der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration zu steuern. 7 bezieht sich auf Fälle, wo eine durchgehende gekrümmte Linie die Verlagerung des Meniskus repräsentiert, nachdem das Tintentröpfchen ausgestoßen worden ist, und zwar mit der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration als eine Zeiteinheit nach dem Antriebsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, und wo eine gepunktete Linie einen Zustand repräsentiert, in welchem der Meniskus unverändert belassen wird, nachdem das Tintentröpfchen mittels des dritten Signals S13 ausgestoßen worden ist. In 7 repräsentieren Symbole P11, P12, P13, ... und P11', P12', P13', ... Positionen von Spitzen, an welchen die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc von der Druckerzeugungskammer 2 zu der Düsenöffnung 6 hin gerichtet ist.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das fünfte Signal S15, welches für eine kürzere Zeit als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration in Übereinstimmung mit Zeitpunkten andauert, zu welchen P11', P12', P13', ... produziert werden, durch Einstellen der Zeitdauer T14 des vierten Signals S14 derart angelegt, um einem Zeitpunkt Tc × 2 ab einem Zeitpunkt des Anlegens des ersten Signals S11 zu entsprechen, d.h. einem Zeitpunkt, wo die Spitze P11' produziert wird. Folglich kontrahiert die Druckerzeugungskammer 2 und die Helmholtz-Resonanzvibration wird in einer Richtung erzeugt, in welcher der Meniskus von der Druckerzeugungskammer 2 zu der Düsenöffnung 6 hin zurückgedrückt wird. Dann löschen sich die Helmholtz-Resonanzvibrationen gegenseitig aus und die Spitzen P11, P12, P13, ... der Amplitude sind zum selben Zeitpunkt wie nach dem herkömmlichen Antriebsverfahren näher an der Druckerzeugungskammer positioniert als die Spitzen P11', P12', P13', ....
  • Der oben beschriebene Betrieb wird wie folgt durchführbar gemacht:
    Der piezoelektrische Vibrator 11 wird dazu gebracht, durch Einstellen der Dauer T11 des ersten Signals S11 kürzer als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration schnell zu kontrahieren, vorzugsweise durch Einstellen der selben auf ½ oder weniger der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration oder noch bevorzugter durch Einstellen der selben kürzer als die natürliche Vibrationsperiode des piezoelektrischen Vibrators 11, um so die Druckerzeugungskammer 2 schnell expandieren zu lassen, wodurch die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc dem Meniskus überlagert ist, und zwar durch schnelles Hineinziehen des Meniskus in die Druckerzeugungskammer 2 von der Düsenöffnung 6 her.
  • Die Druckerzeugungskammer 2 wird dazu gebracht, durch Anlegen des dritten Signals S13 zu kontrahieren, und das Tintentröpfchen wird mit Unterstützung der Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc des Meniskus ausgestoßen. Falls das zweite Signal S12 auf ½ oder weniger der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration eingestellt ist, kann ein sehr kleines Tintentröpfchen mit zum Drucken angepasster Geschwindigkeit durch Reduzieren des Ausmaßes an Expansion der Druckerzeugungskammer 2 mittels des ersten Signals S11 produziert werden, ohne die Fluggeschwindigkeit des Tintentröpfchens auf eine Geschwindigkeit von v0, anpasst zum Drucken, oder weniger zu verringern.
  • Da das Gewicht der Tinte in der Form eines auszustoßenden Tintentröpfchens durch Ändern des zweiten Signals S12 innerhalb des Bereichs von ½ oder weniger der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration einstellbar gemacht wird, ist ein Bild mit ausgezeichneter Gradation erzielbar.
  • Um eine unnötige Verstärkung der durch das erste Signal S11 angeregten Helmholtz-Resonanzvibration zu vermeiden, wird die Dauer T13 des dritten Signals S13 auf die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration oder größer eingestellt, und vorzugsweise auf im Wesentlichen den selben Wert wie die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration.
  • Obwohl die Zeit, die seit dem Start des ersten Signals S11 verstrichen ist, ganzzahlige Vielfache der Periode Tc der Rohrhalterungseinheit beträgt, wird das fünfte Signal S15 vorzugsweise angelegt, wenn die doppelte Zeit wie die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration seit dem Start des Anlegens des ersten Signals S11 verstrichen ist, um die Restvibration, nachdem ein Tintentröpfchen aufgrund der Helmholtz-Resonanzvibration ausgestoßen worden ist, so schnell wie möglich zu steuern, ohne das ausgestoßene Tintentröpfchen zu beeinflussen. Da das fünfte Signal S15 aus der Erzeugung der Helmholtz-Resonanzvibration in gegenläufiger Phase zu der Helmholtz-Resonanzvibration der Periode Tc, welche durch den Meniskus hervorgerufen wurde, resultiert, ist seine Dauer T15 kürzer als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration, und entspricht vorzugsweise der Dauer T11 des ersten Signals S11, wodurch der vibrationssteuernde Betrieb zu einem größeren Ausmaß durch Induzieren von im Wesentlichen der selben Helmholtz-Resonanzvibration wie die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration mittels des ersten Signals S11 verstärkt werden kann.
  • Ferner ist das fünfte Signal S15 derart, dass seine Spannungsvariation in der Lage ist, die Restvibration der Helmholtz-Resonanzvibration zu unterdrücken; dass es groß genug ist um zu verhindern, dass das Tintentröpfchen nutzlos ausgestoßen wird, selbst bei Anlegen des fünften Signals S15; und dass das Ausmaß an Ausdehnung des piezoelektrischen Vibrators 11 mittels des dritten Signals S13 innerhalb eines Bereichs ist, um eine solche Spannungsvariation zu halten, um ein zum Drucken angepasstes Tintentröpfchen auszustoßen. Insbesondere ist die Spannungsvariation des fünften Signals S15 vorzugsweise auf 0,2 bis 0,8 mal der Variation des ersten Signals S11 eingestellt.
  • Mit anderen Worten, die Restvibration der Helmholtz-Resonanzvibration nach Ausstoßen des Tintentröpfchens kann nicht in befriedigender Weise in einem Fall unterdrückt werden, wo die Antriebsspannung des fünften Signals S15 auf weniger als 0,2 mal der Antriebsspannung des ersten Signals S11 eingestellt ist, und das Tintentröpfchen ist nicht ausstoßbar, da der Meniskus nicht in effektiver Weise bewegt wird, da die Spannungsvariation des dritten Signals S13 in einem Fall geringer wird, wo die Antriebsspannung des erstgenannten auf mehr als 0,8 mal der Antriebsspannung des letztgenannten eingestellt ist.
  • In Zusammenfassung repräsentativer Daten über Antriebssignale zum Verwirklichen des zuvor genannten Antriebsverfahrens liegt die Dauer T11, T12 und T15 des ersten, zweiten und fünften Signals S11, S12 und S15 jeweils in einem Bereich von 0 % bis 50 % der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration. Ferner ist die Dauer T13 des dritten Signals S13 länger als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration und entspricht vorzugsweise und im Wesentlichen der Periode Tc der Helmholtz- Resonanzvibration; die Dauer T14 des vierten Signals S14 entspricht einem Wert, bei dem die Dauer vom Start des Anlegens des ersten Signals S11 bis zu dem Start des Anlegens des fünften Signals S15 ein ganzzahliges Vielfaches der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration und vorzugsweise doppelt so lang wie die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration ist; und die Spannungsvariation des fünften Signals S15 liegt in einem Bereich von 20 % bis 80 % der Spannungsvariation des ersten Signals S11.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Expansion der Druckerzeugungskammer 2 maximiert, d.h. der mit der maximalen Spannung geladene piezoelektrische Vibrator 11 wird zweimal durch Anlegen der zwei Signale S13, S15 entladen, wobei das vierte Signal S14 dazwischen aufrechterhalten und dazu benutzt wird, den piezoelektrischen Vibrator 11 in einem konstanten Zwischenzustand zu halten, um die Restvibration des Meniskus durch die Helmholtz-Resonanzvibration mittels des fünften Signals auszugleichen. Da jedoch die Erzeugung eines unerwünschten Tintentröpfchens, wie z.B. eines Tintennebels, nachdem ein zum Drucken angepasstes Tintentröpfchen ausgestoßen worden ist, wie oben beschrieben unter der Bedingung vermeidbar ist, dass das zweite Signal S12 kürzer eingestellt ist als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration, wird vorzugsweise ein Zeitgradient in dem Ausmaß benutzt, dass der Meniskus nicht in unbrauchbarer Weise herausgedrückt wird, wie in 8 dargestellt ist, d.h., ein drittes Signal S13', welches während einer Signaldauer T13' im Wesentlichen linear und kontinuierlich abfällt, kann offensichtlich benutzt werden, um die Ladung des piezoelektrischen Vibrators 11 kontinuierlich zu entladen, um so den selben Effekt wie oben beschrieben zu erzielen.
  • 9 stellt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei, wenn ein erstes Signal S21, welches während einer Signaldauer T21 linear von einer Spannung V0 auf eine Spannung V9 ansteigt, an den piezoelektrischen Vibrator 11 angelegt wird, damit der piezoelektrische Vibrator 11 schnell in einem solchen Zustand kontrahiert, dass ein Meniskus M im Wesentlichen statisch in der Nähe des Frontendes der Düsenöffnung 6 verbleibt (10(I)), expandiert das Volumen der Druckerzeugungskammer 2 schnell und der Meniskus M, welcher in der Nähe der Düsenöffnung statisch verbleibt, wird in die Düsenöffnung 6 hineingezogen (10(II)), wodurch die Helmholtz-Resonanzvibration H1 mit der Periode Tc in dem Meniskus induziert wird (10(III)).
  • Bei Beendigung des Anlegens des ersten Signals S21 wird ein zweites Signal S22 angelegt, welches sich langsam von der Spannung V9 auf eine Spannung V10 während einer Signaldauer T22 ändert, woraufhin die Kontraktion des piezoelektrischen Vibrators 11 von schneller Verlagerungsgeschwindigkeit auf langsame Verlagerungsgeschwindigkeit umgeschaltet wird, so dass die Druckerzeugungskammer 2 langsam expandiert.
  • Andererseits wird die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welche dem Meniskus überlagert ist, in die Richtung der Düsenöffnung 6 bewegt, und zwar aufgrund der natürlichen Vibration des Meniskus selber mit einer langen Vibrationsperiode Tm, ohne durch die langsame Expansion der Druckerzeugungskammer 2 beeinflusst zu werden. Jedoch wird die Grundlinie N-N der Vibration aufgrund der langsamen Expansion der Druckerzeugungskammer 2 zu der Seite der Druckerzeugungskammer hin bewegt (10(IV)). Im Laufe der langsamen Expansion der Druckerzeugungskammer 2 tritt ein Teil des Frontendbereichs des Meniskus aufgrund der dem Meniskus überlagerten Helmholtz-Resonanzvibration hervor, und wird als eine kleine, zum Drucken angepasste Tintenmenge (10(V)) in der Form eines Tintentröpfchens isoliert, und wird veranlasst, auf ein Aufzeichnungsmedium (nicht dargestellt) zu fliegen.
  • Während insbesondere der Meniskus sich zu dem Frontende der Düsenöffnung 6 bewegt, wird das zweite Signal S22 an die Druckerzeugungskammer 2 angelegt, damit der piezoelektrische Vibrator 11 langsam kontrahiert, woraufhin die dem Meniskus überlagerte Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc selbst von dem negativen Druck unbeeinflusst bleibt, der aus der Expansion der Druckerzeugungskammer 2 resultiert, wodurch nur die Grundlinie N des Meniskus von der Düsenöffnung 6 zu der Druckerzeugungskammerseite hin verlagert wird. Daher kann die Meniskusspitze, welche von dem Frontende der Düsenöffnung 6 aus anschwillt, kleiner gemacht werden. Folglich ist die Tintenmenge in der Form eines Tintentröpfchens, welche der hervorgetretenen Menge des Meniskus entspricht, reduziert, so dass ein hochdichtes, an graphisches Drucken angepasstes Tintentröpfchen ausgestoßen werden kann.
  • Da das Volumen der Druckerzeugungskammer 2 durch Anlegen des zweiten Signals S22 zum Ändern der Spannung von V9 auf V10 langsam vergrößert wird, wird überdies ein zum Drucken angepasstes Tintentröpfchen isoliert, und das Tintentröpfchen wird in die Form einer Kugel gebracht, wenn das langsame rückwärtige Ende des Meniskus, welches der Düsenöffnungsseite näher liegt als die ausgestoßene Fläche, zu der Düsenöffnungsseite hin zurückgebracht wird, wobei auch die Erzeugung eines Satelliten vermieden wird (10(VI)).
  • Mit anderen Worten, da der Meniskus ein Tintentröpfchen D bildet und dann fortfährt, die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, wie in 11 dargestellt ist, zu erzeugen, entwickeln sich Spitzen P21', P22', P23', ... (eine durch ein Symbol B in 11 dargestellte Kurve), welche aufgrund der Verlagerung des Meniskus zu der Düsenöffnungsseite hin hervortreten, und zwar während Zeitdauern in ganzzahligen Vielfachen der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration ab einem Zeitpunkt, zu dem das Anlegen des ersten Signals S21 gestartet wird, und diese Spitzen P21', P22', P23', ... werden als Satelliten ausgestoßen.
  • Jedoch wird das zweite Signal S22 benutzt, um das Expandieren des Volumens in der Druckerzeugungskammer 2 aufrechtzuerhalten, selbst nachdem die Helmholtz-Resonanzvibration mittels des ersten Signals S21 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt ist, und folglich werden die Spitzen P21, P22, P23, ... (eine durch ein Symbol A in 11 dargestellte Kurve) zu dem Zeitpunkt von ganzzahligen Vielfachen der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration, nachdem das Anlegen des ersten Signals S21 begonnen hat, durch die Grundlinie N gesteuert, welche in die Druckerzeugungskammer gezogen wird, und nicht durch die Grundlinie N' des Meniskus nach dem herkömmlichen Antriebsverfahren, ohne die Expansion der Druckerzeugungskammer 2 zu begleiten, und werden davon abgehalten, von der Düsenöffnung 6 hervorzutreten um sicherzustellen, dass die Erzeugung eines unnötigen Tintentröpfchens, wie z.B. eines Satelliten, vermieden wird.
  • Bei Beendigung des zweiten Signals S22 wird ein drittes Signal S23 an den piezoelektrischen Vibrator 11 angelegt, das im Wesentlichen linear von der Spannung V10 auf die Spannung V0 während der Zeitbreite T23 variiert, woraufhin der piezoelektrische Vibrator 11 langsam ausgedehnt wird, um so langsam das Volumen der Druckerzeugungskammer 2 zu reduzieren. Dann verlagert der Meniskus seine Position in eine Richtung, in welcher die Düsenöffnung 6 gefüllt ist, wobei die sich abschwächende Vibration mit der Periode Tc begleitet wird, und kehrt zu einer Position zurück, welche zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens das nächste Mal angepasst ist. Übrigens wird nicht zugelassen, dass Tintennebel verspritzt wird, da die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welche dem Meniskus überlagert ist, in ausreichender Weise zu diesem Zeitpunkt abgeschwächt worden ist.
  • Um eine sehr kleine Tintenmenge in Form eines zum Drucken angepassten Tintentröpfchens ausstoßbar zu machen, wenn eine der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration äquivalente Zeit ab dem Zeitpunkt an verstreicht, zu dem das Anlegen des ersten Signals S21 startet, ist es erforderlich, die Helmholtz-Resonanzvibration in einem größeren Ausmaß zu erzeugen, und folglich ist die Dauer T21 des ersten Signals S21 kürzer als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration, vorzugsweise ½ oder weniger der Periode Tc und noch bevorzugter nicht länger als die natürliche Vibrationsdauer des piezoelektrischen Vibrators 11.
  • Nachdem der Meniskus benutzt worden ist, um ein Tintentröpfchen zu bilden, ist die Verlagerung des Meniskus vorzugsweise innerhalb der Düsenöffnung 6 positioniert, ohne in Hinsicht auf das Vermeiden eines Tintennebels zu versagen. Daher ist die Summe der Dauer des ersten und zweiten Signals S21 und S22, d.h. T21 + T22, vorzugsweise derart eingestellt, dass sie nicht weniger als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration beträgt.
  • Um zu vermeiden, dass eine neue Helmholtz-Resonanzvibration durch das Anlegen des zweiten Signals S22 induziert wird, ist ferner die Dauer T22 des zweiten Signals S22 vorzugsweise auf nicht weniger als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration eingestellt. Insbesondere, wenn die Dauer T22 des zweiten Signals S22 auf nicht weniger als doppelt so lang wie die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration eingestellt ist, kann die Spitze 21, welche am wahrscheinlichsten einen Tintennebel erzeugt, wenn eine Zeit doppelt so lang wie die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration verstreicht, nachdem das Anlegen des ersten Signals S21 startet, dazu gebracht werden, innerhalb der Düsenöffnung 6 zu verbleiben.
  • Wenn die Dauer T23 des dritten Signals S23 auf nicht weniger als die Länge der Periode Tc der Helmholtz- Resonanzvibration eingestellt ist, vorzugsweise auf den selben Wert wie den der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration eingestellt ist, kann der Meniskus zu dem Frontende der Düsenöffnung 6 schnell zurückgebracht werden, ohne die Helmholtz-Resonanzvibration darin zu induzieren.
  • In dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Trägheit MS des Tintenzufuhranschlusses auf den selben Wert wie die Trägheit Mn (1 × 108 (kg/m4)) der Düsenöffnung 6 eingestellt, so dass der Meniskus zu einer Position zurückgebracht werden kann, welche für das Ausstoßen eines Tintentröpfchens das nächste Mal angepasst ist, kurz nachdem ein Tintentröpfchen entlang der Vibration der Periode Tc ausgestoßen worden ist.
  • Während der Meniskus in seine ursprüngliche Position zurückkehrt, wird ferner der Vorgang des Expandierens der Druckerzeugungskammer 2 durch das zweite Signal S22 aufrechterhalten, wodurch die Spitzen P21' bis P23', welche erzeugt worden sind, bis die vierfache Zeit der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration verstrichen ist, nachdem das Anlegen des ersten Signals S21 gestartet worden ist, innerhalb der Düsenöffnung 6 zum Verbleiben gebracht werden können, wie die Spitzen P21, P22, P23. Daher ist die Erzeugung eines überschüssigen Tintentröpfchens, wie z.B. eines Satelliten, vermeidbar.
  • Zusätzlich bringen die Spitzen P21', P22' einen Teil des Meniskus dazu, von der Düsenöffnung 6 hervorzustehen, wenn der Tintenstrahlaufzeichnungskopf, dessen Tintenzufuhranschluss so konstruiert ist, dass der Meniskus in Vorbereitung auf das Ausstoßen eines nächsten Tintentröpfchens schnell in eine Anfangsposition zurückgebracht wird, nachdem ein Tintentröpfchen ausgestoßen worden ist, in dem herkömmlichen Antriebsverfahren verwendet wird, wodurch ein Tintennebel verspritzt werden kann. Wenn versucht wird, eine Erhöhung im Strömungskanalwiderstand des Tintenzufuhranschlusses zu konstruieren um zu vermeiden, dass ein Tintennebel verspritzt, wird die Rückwärtsbewegung des Meniskus hin zu der Ausgangsposition verlangsamt, wodurch dahingehend ein neues Problem entsteht, dass die Antriebsfrequenz-Reaktionsfähigkeit des Kopfes herabgesetzt wird.
  • Da der Vorgang des Expandierens der Druckerzeugungskammer 2 mittels des zweiten Signals S22 im Schritt des Ausstoßens eines Tintentröpfchens gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufrechterhalten werden kann, kann ein unbrauchbares Tintentröpfchen vom Ausgestoßenwerden abgehalten werden, nachdem in Tintentröpfchen ausgestoßen worden ist, selbst in dem Fall eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit einem Tintenzufuhranschluss, welcher derart ausgebildet ist, dass die Rückstellgeschwindigkeit eines Meniskus beschleunigt ist, so dass ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, welcher in der Lage ist, nicht nur hohe Druckqualität sondern auch eine hohe Antriebsfrequenz-Reaktionsfähigkeit anzubieten, dadurch verkörpert werden kann.
  • 12 ist ein Diagramm, welches die Tintenstrahleigenschaften des oben beschriebenen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes darstellt, wobei darin ein Gebiet auf der rechten Seite (Pfeil C) dargestellt ist, welches niedriger ist als eine Randkurve A, wo ein Tintentröpfchen spontan ausgestoßen wird, wenn das erste Signal S21 an den piezoelektrischen Vibrator 11 angelegt wird, und ein Grenzgebiet (Pfeil D) auf der linken Seite über der Randkurve A, wo kein Tintentröpfchen spontan ausgestoßen wird, selbst wenn das erste Signal S21 an den piezoelektrischen Vibrator 11 angelegt ist.
  • Wenn im Fall des herkömmlichen Antriebsverfahrens, d.h. eines Antriebsverfahrens zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens, in welchem die Druckerzeugungskammer während des Vorgangs des Bewegens eines Meniskus nicht expandiert wird, ein sehr kleines Tintentröpfchen durch Bewegen des Meniskus zu einer Düsenöffnung ausgestoßen wird, repräsentiert eine Randkurve B den Randbereich der Tintennebelerzeugung. In einem rechten Gebiet (Pfeil E), welches niedriger ist als die Randkurve B, wird ein Tintennebel aufgrund der zuvor genannten Spitzen P21', P22' erzeugt, und in einem linken Gebiet (Pfeil F) oberhalb der Randkurve B beträgt die Fluggeschwindigkeit der Tintentröpfchen, welche zum Zwecke des Druckens produziert sind, 5 m/s oder weniger, obwohl kein Tintennebel produziert wird.
  • Da der negative Druck ausgeübt wird, um in der Richtung zu wirken, in welcher der Meniskus in die Düsenöffnung 6 gezogen wird, nachdem ein Tintentröpfchen, welches zum Drucken angepasst ist, durch Anlegen des zweiten Signals S22 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestoßen ist, wird keine Erzeugung eines Tintennebels in dem durch den Pfeil E unterhalb der Randkurve B angezeigten Bereich wahrgenommen. Daher kann ein Tintentröpfchen mit einer kleinen Tintenmenge ausgestoßen werden, nämlich mit einer Tintenmenge von 2 ng, wobei ein Tintentröpfchen mit hoher Geschwindigkeit, d.h., einer Geschwindigkeit von 10 m/s gemäß experimenteller Daten fliegen kann.
  • 13 ist ein Diagramm, welches die Relation zwischen dem Verhältnis des Zeitgradienten des ersten Signals S21 zu dem Zeitgradienten des zweiten Signals S22 darstellt, die Geschwindigkeit von Tintentröpfchen (Kurve A in 13) und das Gewicht der Tinte (Kurve B darin). Aus 13 ist offensichtlich, dass der Zeitgradient des zweiten Signals S22 höchstens 50 % oder weniger des Zeitgradienten des ersten Signals S21 sein muss, da kein Tintentröpfchen ausgestoßen wird, wenn das obige Verhältnis 50 % überschreitet. Überdies kann die Tintenmenge in der Form eines Tintentröpfchens geändert werden, ohne die Fluggeschwindigkeit des Tintentröpfchens zu verändern, wenn nur der Zeitgradient des zweiten Signals S22 verändert wird, während der Zeitgradienten des ersten Signals S21 konstant gehalten wird,; somit ist ein Bild mit ausgezeichneter Gradation erzielbar.
  • 14 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine spezifische Spannung V60 an den piezoelektrischen Vibrator 11 in einem Standby-Modus gemäß dieser Ausführungsform angelegt worden ist und wobei der Schritt des Konstanthaltens des Volumens der Druckerzeugungskammer zwischen dem Schritt des feinen Expandierens der Druckerzeugungskammer und dem Schritt des Zurückstellens des Meniskus bereitgestellt ist.
  • In solch einem Zustand, wo die Druckerzeugungskammer 2 in einem vorbestimmten Ausmaß in dem expandierten Zustand aufgrund des piezoelektrischen Vibrators 11 gehalten wird, welcher mit der Spannung V60 geladen worden ist, wird ein erstes Signal S31 angelegt, welches sich im Wesentlichen linear von der Spannung V60 auf eine Spannung V69 während einer Signaldauer T31 verändert, woraufhin der piezoelektrische Vibrator 11 schnell kontrahiert, während das Volumen der Druckerzeugungskammer 2 schnell expandiert. Dann wird der Meniskus in die Düsenöffnung 6 gezogen und startet eine Vibration mit der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration wie oben beschrieben.
  • Bei Beendigung des ersten Signals S31 wird ein zweites Signal S32, welches sich langsam von Spannung V69 auf Spannung V70 während einer Signaldauer T32 verändert, angelegt, woraufhin die Kontraktion des piezoelektrischen Vibrators 11 von einer schnellen Verlagerungsgeschwindigkeit auf eine langsame Verlagerungsgeschwindigkeit geschaltet wird, so dass eine Änderung im Volumen der Druckerzeugungskammer 2 auf langsame Expansion geschaltet wird.
  • Andererseits wird die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welche dem Meniskus überlagert ist, aufgrund der natürlichen Vibration des Meniskus selber mit einer langen Periode in die Richtung der Düsenöffnung 6 bewegt, ohne durch die langsame Expansion der Druckerzeugungskammer 2 beeinflusst zu werden. Im Verlauf seiner langsamen Bewegung zu der Düsenöffnung 6 hin, wird der Frontendbereich der Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welche dem Meniskus überlagert ist, als eine kleine Tintenmenge in der Form eines Tintentröpfchens isoliert, welches zum Drucken angepasst ist und dazu gebracht wird, auf ein Aufzeichnungsmedium zu fliegen.
  • Während sich insbesondere der Meniskus zu dem Frontende der Düsenöffnung 6 bewegt, wird das zweite Signal S32 an die Druckerzeugungskammer 2 angelegt, um so langsam den piezoelektrischen Vibrator 11 zu kontrahieren, woraufhin die Helmholtz-Resonanzvibration- mit der Periode Tc, welche dem Meniskus überlagert ist, selbst davon befreit ist, durch negativen Druck von der Expansion der Druckerzeugungskammer 2 beeinflusst zu werden, wodurch nur die Grundlinie N des Meniskus von der Düsenöffnung 6 hin zu der Druckerzeugungskammerseite verlagert wird. Daher ist die Tintenmenge in der Form eines Tintentröpfchens, welches für die vergrößerte Menge des Meniskus relevant ist, reduziert, da der Meniskus tiefer angeordnet ist als das Frontende der Düsenöffnung 6 im Vergleich mit dem herkömmlichen Antriebsverfahren, so dass ein hochdichtes Tintentröpfchen, welches für graphischen Druck angepasst ist, ausgestoßen werden kann.
  • Bei Beendigung des zweiten Signals S32 wird ein drittes Signal S33 angelegt, um eine End-Ladungsspannung V70 für eine Signaldauer T33 aufrechtzuerhalten, woraufhin der piezoelektrische Vorrichtung 11 in einem kontrahierten Zustand gehalten wird, d.h., die Druckerzeugungskammer 2 ist vollständig expandiert worden, wodurch, wie in 15 dargestellt ist, die Grundlinie N der Vibration des Meniskus, welcher der Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc unterzogen ist, niemals wie die Grundlinie N' des Meniskus nach dem herkömmlichen Antriebsverfahren herausgedrückt wird.
  • Bei Beendigung der Dauer des dritten Signals S33 wird ein viertes Signal S34, welches im Wesentlichen linear von einer Spannung V70 auf eine Spannung V60 mit der Zeitbreite T34 verändert wird, an den piezoelektrischen Vibrator 11 angelegt, woraufhin der piezoelektrische Vibrator 11 langsam ausgedehnt wird, um so langsam das Volumen der Druckerzeugungskammer 2 zu reduzieren. Zu diesem Zeitpunkt wird kein Tintennebel produziert, da die Vibration des Meniskus durch das dritte Signal S33 ausreichend abgeschwächt worden ist.
  • Mit Bezug auf 16 wird im Folgenden eine Beschreibung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
  • In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der piezoelektrische Vibrator etwas kontrahiert, d.h. die Druckerzeugungskammer 2 wurde vorher in einem Stillstand-Zustand leicht expandiert.
  • Während der Meniskus in der Nähe der Düsenöffnung 6 stillsteht (17(I)), dehnt sich der piezoelektrische Vibrator 11 aus, welcher kontrahiert gehalten worden ist, wenn ein erstes Signal S41 angelegt und entladen wird, wobei das Volumen der Druckerzeugungskammer 2 im wesentlich kontrahiert wird, um so die Druckerzeugungskammer 2 unter Druck zu setzen, wodurch der Meniskus in dem Ausmaß anschwillt, dass er nicht aus der Düsenöffnung 6 ausgestoßen wird (17(II)). Falls die Spannungsänderung des ersten Signals S41 groß ist, wird der Meniskus natürlich dann in großem Maßstab herausgedrückt, wobei ein Tintentröpfchen erzeugt wird. Daher ist die Spannung des ersten Signals S41 derart eingestellt, dass kein Tintentröpfchen ausgestoßen wird.
  • Die Helmholtz-Resonanzvibration H1' mit der Periode Tc wird in dem leicht aus der Fläche der Düsenöffnung herausgedrückten Meniskus durch das erste Signal S41 induziert, und die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc wird während des Anlegens eines zweiten Signals S42 kontinuierlich aufrechterhalten, ohne stark abgeschwächt zu werden.
  • Wenn der piezoelektrische Vibrator 11 durch Anlegen eines dritten Signals S43 in diesem Zustand kontrahiert wird, wird das Volumen der Druckerzeugungskammer 2 expandiert, wobei der negative Druck in der Druckerzeugungskammer 2 erzeugt wird. Die Helmholtz-Resonanzvibration H1 mit einer großen Amplitude mit der Periode Tc wird in dem Meniskus induziert, welcher stark in die Düsenöffnung 6 (17(III)) hineingezogen ist.
  • Wenn das dritte Signal S43 zu einem Zeitpunkt angelegt wird, wo die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welche dem Meniskus überlagert ist, von der Düsenöffnung 6 zu der Druckerzeugungskammer 2 gerichtet ist, d.h. durch Wahl eines Zeitpunktes, wenn die Zeitlänge vom Start des Anlegens des ersten Signals S41 bis zur Beendigung des Anlegens des zweiten Signals S42 gleich ½ der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration wird, wird die durch das erste Signal S41 induzierte Vibrationsenergie nutzbar gemacht, und selbst obwohl das dritte Signal S43 mit einer relativ kleinen Spannungsdifferenz eingestellt ist, kann der Meniskus stärker in die Düsenöffnung 6 gezogen werden.
  • Dann wird ein fünftes Signal S45 zu einem Zeitpunkt angelegt, wo die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welche in dem Meniskus durch das erste Signal S41 und das dritte Signal S43 erzeugt worden ist, zum Ausgang der Düsenöffnung 6 gerichtet ist. Wie das erste Signal S41 funktioniert das fünfte Signal S45 als das, was den Meniskus aus der Düsenöffnung 6 drückt, und die Grundlinie N der Vibration zu der Düsenöffnung 6 hin drückt. Um die in dem Meniskus induzierte Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc davon abzuhalten, dass sie zu dieser Zeit in unbrauchbarer Weise verstärkt wird, ist die Dauer T45 des fünften Signals S45 auf einen Wert eingestellt, welcher die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration überschreitet, vorzugsweise auf im Wesentlichen den selben Wert wie Tc.
  • Wenn die Grundlinie der Meniskusvibration durch Anlegen des fünften Signals S45 hochgedrückt wird, tritt die Helmholtz-Resonanzvibration, welche dem Meniskus überlagert ist, von der Düsenöffnung 6 hervor (18(IV)). Ein der Spitze der so aus der Düsenöffnung 6 geschwollenen Meniskus äquivalenter Abschnitt wird isoliert und wird zu einem Tintentröpfchen D, bevor er ausgestoßen wird (17(V)), da die Verlagerungsgeschwindigkeit des Meniskus in diesem Zustand größer ist als die Verlagerungsgeschwindigkeit des Meniskus durch das erste Signal S41 in dem Ausmaß, in dem die Helmholtz-Resonanzvibration darauf überlagert worden ist.
  • Obwohl der Meniskus nach Ausstoßen des Tintentröpfchens in die Tiefe der Düsenöffnung 6 hinein gezogen wird (17(VI)), ist die Helmholtz-Resonanzvibration auf dem Meniskus klein und kein Satellit wird produziert, da die Potenzialdifferenz des dritten Signals S43 relativ klein eingestellt ist.
  • Es wird daher bevorzugt, das fünfte Signal S45 zu dem Zeitpunkt anzulegen, wo die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, welche dem Meniskus überlagert ist, zu dem Ausgang der Düsenöffnung 6 gerichtet ist, um ein sehr kleines, zum Drucken angepasstes Tintentröpfchen durch Isolieren eines Teils des Meniskus auszustoßen.
  • 18(a) zeigt, dass die Verlagerung des Meniskus, an welchen das erste Signal S41 kontinuierlich angelegt ist, als eine Zeitreferenz der Periode Tc hinsichtlich der verstrichenen Zeit nach Anlegen des ersten Signals S41 benutzt wird. Der Meniskus erzeugt die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc mittels des ersten Signals S41 an einer Position N1, wo die Grundlinie der Vibration weiter von der Fläche der Düsenöffnung 6 nach außen hinaufgedrückt ist. In diese Fall wird das Tintentröpfchen nie von dem Meniskus isoliert, da die Verlagerungsgeschwindigkeit (Gradient α) gering ist.
  • 18(b) zeigt die Verlagerung des Meniskus, wenn das dritte Signal S43 nach dem ersten Signal S41 angelegt ist, wobei durch Anlegen des dritten Signals S43 die Druckerzeugungskammer 2 expandiert wird, wodurch die Grundlinie der Vibration von einer Position N1 zu einer Position N2 auf der Druckerzeugungskammerseite bewegt wird.
  • 18(c) zeigt die Verlagerung des Meniskus, wenn das fünfte Signal S45 angelegt wird, nachdem das erste Signal S41 bis vierte Signal angelegt worden ist, wobei die Grundlinie der Vibration aufgrund des fünften Signals S45 von einer Position N2 zu einer Position im Wesentlichen in Übereinstimmung mit der Fläche der Düsenöffnung hochgedrückt ist (die Abszisse in 18). Zu diesem Zeitpunkt ist die Spitze P31 der Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc, die in dem Meniskus mittels des dritten Signals S43 induziert ist, von der Fläche der Düsenöffnung angeschwollen. Da die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc dem so durch das dritte Signal S43 angeschwollenen Meniskus überlagert worden ist, wird die Verlagerungsgeschwindigkeit (Gradient β) ausreichend erhöht. Daher wird die Spitze P31 der Meniskusvibration von dem Meniskus isoliert und dazu gebracht, in der Form eines sehr kleinen Tintentröpfchens D abzufliegen.
  • Der Meniskus wird umgekehrt und von der Fläche der Düsenöffnung zu der Druckerzeugungskammer 2 bewegt, nachdem das Tintentröpfchen ausgestoßen worden ist. Obwohl der in die Fläche der Düsenöffnung hineingezogene Meniskus seine Grundlinie zu einer Position N43 bewegt und vibriert, wird der Meniskus durch seine eigene Oberflächenspannung nach Verstreichen einer ausreichenden Zeit in die Nähe der Fläche der Düsenöffnung zurückgeführt.
  • 18(d) zeigt die Vibration des Meniskus, wenn die Potenzialdifferenz des dritten Signals S43 und die des fünften Signals S45 gleich eingestellt sind, während das erste Signal S41 und das zweite Signal S42 aufgelöst sind, d.h., wenn Signale (19) identisch mit denen in dem herkömmlichen Antriebsverfahren benutzten angelegt sind, wobei die Grundlinie der Vibration durch das Signal S1 in die Tiefenposition N4 der Druckerzeugungskammer bewegt wird. Wenn der piezoelektrische Vibrator sich durch Anlegen des dritten Signals S3 ausdehnt, nachdem die Ladespannung mittels des ersten Signals für eine vorbestimmte Zeitlänge aufrechterhalten worden ist, kehrt die Grundlinie der Vibration zu der Fläche der Düsenöffnung zurück, und die Spitze P31' der von der Fläche der Düsenöffnung angeschwollenen Meniskusvibration fliegt in Form eines Tintentröpfchens D' davon. Der Meniskus ist in einem solchen Zustand, dass er von der Fläche der Düsenöffnung tief zurückgezogen ist, nachdem das Tintentröpfchen ausgestoßen worden ist, und vibriert, indem die Grundlinie auf eine Position N5 gebracht wird. Jedoch ist die zurückgeschwollene Spitze P32' des Meniskus von der Düsenöffnung 6 hervorgetreten, da die Amplitude der Helmholtz-Resonanzvibration groß ist, und da die Helmholtz-Resonanzvibration noch andauert, und die Verlagerungsgeschwindigkeit (Gradient γ) hoch ist, wodurch ein Tintentröpfchen, dessen Tintenmenge kleiner ist als die für das Tintentröpfchen D', isoliert und als ein Satellit S erzeugt wird.
  • Da im Gegensatz dazu das dritte Signal S43 benutzt wird, um die Grundlinie N zurückzuziehen, nachdem die Grundlinie N zu der Position N1 außerhalb der Fläche der Düsenöffnung mittels des ersten Signals S41 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hochgedrückt worden ist, wird ein Hochziehmaß L1 von der Fläche der Düsenöffnung kleiner als ein Hochziehmaß L2 von der Fläche der Düsenöffnung in dem herkömmlichen Antriebsverfahren. Da das Hochziehmaß des Meniskus, welcher benutzt wird, um ein Tintentröpfchen zum Drucken auszustoßen, kleiner gemacht werden kann, ist die Tintenmenge zum Drucken durch Unterdrücken der Verlagerungsgeschwindigkeit des Meniskus reduzierbar, und ferner ist die Amplitude der Restvibration des Meniskus, nachdem ein Tintentröpfchen ausgestoßen worden ist, auch reduzierbar. Daher ist es möglich, die Erzeugung eines Satelliten zu vermeiden und die Zeit zu verkürzen, welche erforderlich ist, um die Restvibration zu unterdrücken.
  • Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das erste Signal S41 benutzt, um den Meniskus zu vibrieren, und das dritte Signal S43 wird zu dem Zeitpunkt angelegt, wo die Vibration des Meniskus zu der Innenseite der Düsenöffnung 6 gerichtet ist, woraufhin die Vibrationsenergie mittels des ersten Signals S41 effektiv nutzbar ist. Im Vergleich mit dem herkömmlichen Antriebsverfahren, in welchem der Meniskus von dem statischen Zustand des Meniskus hineingezogen wird, ist die Amplitude der Restvibration des Meniskus auch reduzierbar, nachdem ein Tintentröpfchen ausgestoßen worden ist, da das Tintentröpfchen in solch einem Zustand ausstoßbar ist, wo die Spannung des dritten Signals gesenkt ist, so dass die Druckgeschwindigkeit verbessert werden kann, während die Erzeugung eines Satelliten vermieden wird.
  • Ferner wird der in dem statischen Zustand gehaltene Meniskus einer Vibration und Verlagerung durch Heraufdrücken des Meniskus in dem Ausmaß unterzogen, dass ein Tintentröpfchen nicht außerhalb der Fläche der Düsenöffnung mittels des ersten Signals S41 ausgestoßen wird. Ferner wird das dritte Signal S43 synchron in solch einer Weise angelegt, dass die Grundlinie des Meniskus synchron mit der obigen Vibration in die Tiefe der Düsenöffnung gezogen wird, wodurch die Potenzialdifferenz des fünften Signals S45, welches benutzt wird, um die Grundlinie N des Meniskus, der zum Ausstoß eines zum Drucken angepassten Tintentröpfchens benutzt wird, hin zu dem Frontende der Düsenöffnung 6 zu drücken, geringer gemacht werden kann, als die des dritten Signals S43. Daher kann die Druckgeschwindigkeit verbessert werden, während die Erzeugung eines Satelliten vermieden wird.
  • Repräsentative Daten über die Antriebssignale zum Gebrauch beim Verwirklichen des Antriebsverfahrens gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben. Die Potenzialdifferenz des ersten Signal S41 ist innerhalb des Bereichs, wo ein Ausstoß des Tintentröpfchens vermieden und der Meniskus effektiv vibriert wird; zum Beispiel von 0,2 bis 0,5 mal der Antriebsspannung des dritten Signals S43, das zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens benutzt wird. Wenn die Potenzialdifferenz des ersten Signals S41 kleiner als 0,2 mal der Antriebsspannung des dritten Signals S43 ist, kann die Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc nicht im Meniskus induziert werden, und das Hochdrücken der Grundlinie der Vibration zum Gebrauch beim Ausstoßen eines Tintentröpfchens mittels des fünften Signals S45 wird bedeutungslos. Wohingegen, wenn die Potenzialdifferenz des ersten Signals S41 größer als 0,5 mal der Antriebsspannung des dritten Signals S43 eingestellt ist, der Meniskus im statischen Zustand bei einer höheren Geschwindigkeit herausgedrückt wird, was unbeabsichtigt zu einem Ausstoß eines Tintentröpfchens führt.
  • Ferner ist die Dauer T41 des ersten Signals S41 kürzer eingestellt als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration und vorzugsweise kürzer als ½ der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration insbesondere hinsichtlich des zweiten Signals S42. Die Dauer T42 des zweiten Signals S42 ist derart eingestellt, dass die Zeitlänge (T41 + T42) bis Beendigung des Anlegens des zweiten Signals S42 ab dem Zeitpunkt, wo das erste Signal S41 angelegt ist, auf ungerade Vielfache (1/2 Tc, 3/2 Tc, 5/2 Tc, ...) ½ der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration eingestellt ist, insbesondere auf ½ Tc eingestellt ist. Durch Einstellen der Zeit bis zur Beendigung des Anlegens des zweiten Signals S42 ab dem Zeitpunkt, wo das erste Signal S41 derart angelegt ist, wird das dritte Signal S43 zum positiven Ziehen des Meniskus in die Tiefe der Düsenöffnung 6 zu dem Zeitpunkt angelegt, wo die Meniskusvibration zu der Innenseite der Düsenöffnung gerichtet ist, so dass die kleine Potenzialdifferenz für das Hineinzeihen nutzbar ist, da die Vibrationsenergie des Meniskus ausgenutzt werden kann. Die Dauer T43 des dritten Signals S43 ist kürzer eingestellt als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration, um die Helmholtz-Resonanzvibration in die Düsenöffnung 6 zu ziehen, während die Helmholtz-Resonanzvibration in größerem Ausmaß erzeugt ist, und insbesondere ist seine Dauer vorzugsweise kürzer eingestellt als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration und ferner kürzer als die natürliche Vibrationsdauer des piezoelektrischen Vibrators 11.
  • Die Dauer T44 eines vierten Signals S44 ist auf ½ Tc oder weniger eingestellt, so dass das fünfte Signal S45 in solch einer Weise angelegt wird, dass der Meniskus zu dem Zeitpunkt hochgedrückt wird, wo die Meniskusvibration zur Außenseite der Düsenöffnung 6 gerichtet ist. Ferner ist das fünfte Signal S45 größer eingestellt als die Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration, um so die Grundlinie N der Meniskusvibration bis zu der Fläche der Düsenöffnung zu drücken, ohne dass die Helmholtz-Resonanzvibration, welche dem Meniskus überlagert ist, unnötig erzeugt wird, und ist vorzugsweise auf den selben Wert eingestellt wie jener der Periode Tc.
  • In anderen Worten, das erste Signal S41 ist auf 0 % bis 50 % der Periode Tc eingestellt; das zweite Signal 42 ist auf 0 % bis 50 % der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration eingestellt, insbesondere auf 1 μs bis 2 μs; das dritte Signal S43 ist kürzer als die Periode Tc eingestellt, vorzugsweise auf 34 Tc; das vierte Signal S44 ist auf 0 % bis 50 % der Periode Tc eingestellt; und das fünfte Signal S45 ist größer als die Periode Tc eingestellt, vorzugsweise im Wesentlichen gleich Tc, um sicherzustellen, dass ein Satellit vermieden wird, ohne die Vibration des Meniskus.
  • Um die Art der Ausführung der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, basieren die oben beschriebenen Ausführungsformen auf den repräsentativen Beispielen, die mit Hilfe eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit einer Periode Tc von 6 μs und einer Düsenöffnung 6 mit einem Durchmesser von ∅26 μm getestet worden sind. Jedoch wurden ähnliche Testergebnisse wie die oben erwähnten auch mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einer Periode Tc von 4 μs bis 20 ms und einer Düsenöffnung 6 mit einem Durchmesser von ∅20 μm bis ∅40 μm erzielt.
  • Obwohl der piezoelektrische Vibrator mit vertikalem Vibrationsmodus gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, kann die Helmholtz-Resonanzvibration, welche zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens notwendig ist, durch Expandieren der Druckerzeugungskammern für eine Dauer von etwa 2 μs aufgrund einer kleinen elektrostatischen Kapazität erzeugt werden, selbst wenn ein filmähnlicher piezoelektrischer Vibrator benutzt wird, der die Form einer elastischen Platte aufweist, die durch Sputtern von piezoelektrischem Material hergestellt wird, oder ein Aktuator, der mit einer einzigen Platte gebildet ist, wie z.B. einer piezoelektrischen Platte, welche darauf als Paste angeordnet ist.
  • MÖGLICHKEIT DER GEWERBLICHEN VERWENDBARKEIT
  • Da eine an den piezoelektrischen Vibrator anzulegende Antriebsspannung kleiner eingestellt werden kann, wird die Erzeugung der Helmholtz-Resonanzvibration mit der Periode Tc durch den Meniskus auf einem absoluten Minimum gehalten. Ferner wurde ein Versuch unternommen, die Erzeugung eines Satelliten zu vermeiden und die Vibrationsabschwächungszeit durch Steuern der Restvibration der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration des Meniskus zu verkürzen, wodurch ein sehr kleiner Punkt bei einer hohen Antriebsfrequenz erzeugt werden kann. Daher wird ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf erzielt, welcher zum Hochgeschwindigkeitsdrucken mit im Wesentlichen dem selben Grad an Druckqualität wie Fotografien fähig ist.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes vorzugsweise die Schritte des erstens Expandierens der Druckerzeugungskammer, zweitens Aufrechterhaltens des expandierten Zustands, und drittens des Ausstoßens eines Tintentröpfchens von der Düsenöffnung durch Kontrahieren der derart expandierten Druckerzeugungskammer, wodurch die Erzeugung eines Satelliten oder eines Tintennebels, der sich aus einem zurückgeschwollenen Meniskus ergibt, durch Minimieren der Meniskusvibration verhindert wird. Somit wird die Meniskusabschwächungszeit durch Minimieren der Meniskusvibration verkürzt, um einen Druckvorgang bei hoher Antriebsfrequenz durchführbar zu machen.
  • In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes bereitgestellt, der Düsenöffnungen, Druckerzeugungskammern, die jeweils mit Reservoirs über Tintenzufuhranschlüsse in Verbindung stehen und jeweils die Helmholtz-Resonanzfrequenz mit einer Periode Tc aufweisen, und piezoelektrische Vibratoren zum Expandieren und Kontrahieren der entsprechenden Druckerzeugungskammern umfasst. Das Verfahren zum Betreiben des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes umfasst einen ersten Schritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer, einen zweiten Schritt des Aufrechterhaltens des expandierten Zustandes, und einen dritten Schritt zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens von der Düsenöffnung durch Kontrahieren der derart expandierten Druckerzeugungskammer. Die Dauer des zweiten Schrittes ist nicht länger als ½ der Periode Tc der Helmholtz-Resonanzvibration eingestellt, um die Erzeugung von Satelliten und Tintennebeln, die sich aus dem zurückgeschwollenen Meniskus ergeben, durch Minimieren der Meniskusvibration zu verhindern, so dass durch Verkürzen der Abschwächungszeit des Meniskus entsprechend seiner verringerten Vibration der Antrieb bei einer hohen Antriebsfrequenz möglich wird.
  • Zuvor wurde ferner eine erste zusätzliche unabhängige Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes offenbart, der Düsenöffnungen, Druckerzeugungskammern, die jeweils mit Reservoirs über Tintenzufuhranschlüsse in Verbindung stehen und jeweils die Helmholtz-Resonanzfrequenz mit einer Periode Tc aufweisen, und piezoelektrische Vibratoren zum Expandieren und Kontrahieren der entsprechenden Druckerzeugungskammern umfasst, wobei ein Tintentröpfchen, das zum Drucken angepasst ist, durch Erzeugen einer Vibration bei der Helmholtz-Resonanzvibration ausgestoßen wird.
  • Zuvor wurde ferner eine zweite zusätzliche unabhängige Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes offenbart, der Düsenöffnungen, Druckerzeugungskammern, die jeweils mit Reservoirs über Tintenzufuhranschlüsse in Verbindung stehen und jeweils die Helmholtz-Resonanzfrequenz mit einer Periode Tc aufweisen, und piezoelektrische Vibratoren zum Expandieren und Kontrahieren der entsprechenden Druckerzeugungskammern umfasst, wobei ein Tintentröpfchen, durch Anregen einer Vibration bei der Helmholtz-Resonanzvibration in einem Meniskus ausgestoßen wird.
  • Zuvor wurde ferner eine dritte zusätzliche unabhängige Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes offenbart, der Düsenöffnungen, Druckerzeugungskammern, die jeweils mit Reservoirs über Tintenzufuhranschlüsse in Verbindung stehen und jeweils die Helmholtz-Resonanzfrequenz mit einer Periode Tc aufweisen, und piezoelektrische Vibratoren zum Expandieren und Kontrahieren der entsprechenden Druckerzeugungskammern umfasst, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer, einen zweiten Schritt des Aufrechterhaltens des expandierten Zustandes, und einen dritten Schritt zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens von der Düsenöffnung durch Kontrahieren der derart expandierten Druckerzeugungskammer.
  • In einer bevorzugten vierten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dritten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts nicht länger als die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten fünften zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dritten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts nicht länger als ½ der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten sechsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dritten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts kürzer als die natürliche Vibrationsperiode des piezoelektrischen Vibrators eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten siebenten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dritten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des zweiten Schritts nicht länger als ½ der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten achten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dritten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des dritten Schritts nicht kürzer als die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten neunten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dritten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des dritten Schritts im Wesentlichen gleich der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten zehnten zusätzlichen Ausführungsform umfasst das Verfahrens zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der Düsenöffnungen, Druckerzeugungskammern, die jeweils mit Reservoirs über Tintenzufuhranschlüsse in Verbindung stehen und jeweils die Helmholtz-Resonanzfrequenz mit einer Periode Tc aufweisen, und piezoelektrische Vibratoren zum Expandieren und Kontrahieren der entsprechenden Druckerzeugungskammern umfasst, einen ersten Schritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer, einen zweiten Schritt des Aufrechterhaltens des expandierten Zustandes der Druckerzeugungskammer, einen dritten Schritt des Kontrahierens der Druckerzeugungskammer mit einer volumetrischen Änderung, die kleiner als eine volumetrische Änderung beim ersten Schritt ist, einen vierten Schritt des Konstanthaltens des Volumens der Druckerzeugungskammer, und einen fünften Schritt des Zurückbringens der Druckerzeugungskammer in den ursprünglichen Zustand durch Kontrahieren der Druckerzeugungskammer.
  • In einer bevorzugten elften zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts nicht länger als die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten zwölften zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts nicht länger als ½ der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten dreizehnten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts kürzer als die natürliche Vibrationsperiode des piezoelektrischen Vibrators eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten vierzehnten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des zweiten Schritts nicht länger als ½ der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten fünfzehnten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des dritten Schritts nicht kürzer als die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten sechzehnten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des dritten Schritts im Wesentlichen gleich der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten siebzehnten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des fünften Schritts nicht länger als die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten achtzehnten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des fünften Schritts im Wesentlichen gleich der Dauer des ersten Schritts eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten neunzehnten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Potenzialdifferenz eines Signals, das an den piezoelektrischen Vibrator beim fünften Schritt angelegt wird, auf 0,2 bis 0,8 mal der Potenzialdifferenz eines Signals eingestellt ist, das an den piezoelektrischen Vibrator beim ersten Schritt angelegt wird.
  • In einer bevorzugten zwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Zeitlänge vom Start des ersten Schritts bis zum Beenden des vierten Schritts auf ganzzahlige Vielfache der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten einundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Zeitlänge vom Start des ersten Schritts bis zum Beenden des vierten Schritts auf zwei mal so lang wie die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten zweiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten zehnten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass eine Tintenmenge in der Form eines Tintentröpfchens durch Einstellen der Dauer des zweiten Schritts verändert wird.
  • In einer bevorzugten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der Düsenöffnungen, Druckerzeugungskammern, die jeweils mit Reservoirs über Tintenzufuhranschlüsse in Verbindung stehen und jeweils die Helmholtz-Resonanzfrequenz mit einer Periode Tc aufweisen, und piezoelektrische Vibratoren zum Expandieren und Kontrahieren der entsprechenden Druckerzeugungskammern umfasst, einen ersten Schritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer, einen zweiten Schritt des kontinuierlichen Expandierens der Druckerzeugungskammer bei einer volumetrischen Änderungsgeschwindigkeit, die geringer als jene beim ersten Schritt ist, und einen dritten Schritt des Kontrahierens der Druckerzeugungskammer im expandierten Zustand.
  • In einer bevorzugten vierundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts kürzer eingestellt ist als die Dauer des zweiten Schritts.
  • In einer bevorzugten fünfundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass der Gradient eines Signals, das an den piezoelektrischen Vibrator beim ersten Schritt angelegt wird, größer eingestellt ist als der Gradient eines Signals, das beim zweiten Schritt angelegt wird.
  • In einer bevorzugten sechsundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Summe der Dauer beim ersten Schritt und der Dauer beim zweiten Schritt größer eingestellt ist als die Periode Tc.
  • In einer bevorzugten siebenundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts nicht länger als die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten achtundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts nicht länger als ½ der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten neunundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts auf eine Zeit eingestellt ist, die nicht länger als die natürliche Vibrationsperiode des piezoelektrischen Vibrators ist.
  • In einer bevorzugten dreißigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des zweiten Schritts nicht kürzer als die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten einunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des zweiten Schritts zwei mal so lang wie Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten zweiunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass eine Tintenmenge in der Form eines Tintentröpfchens durch Einstellen der Geschwindigkeit beim zweiten Schritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer verändert wird.
  • In einer bevorzugten dreiunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des dritten Schritts nicht kürzer als die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten vierunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten dreiundzwanzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des dritten Schritts im Wesentlichen gleich der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der Düsenöffnungen, Druckerzeugungskammern, die jeweils mit Reservoirs über Tintenzufuhranschlüsse in Verbindung stehen und jeweils die Helmholtz-Resonanzfrequenz mit einer Periode Tc aufweisen, und piezoelektrische Vibratoren zum Expandieren und Kontrahieren der entsprechenden Druckerzeugungskammern umfasst, einen ersten Schritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer, einen zweiten Schritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer bei einer volumetrischen Änderungsgeschwindigkeit, die geringer als jene beim ersten Schritt ist, einen dritten Schritt des Haltens der Druckerzeugungskammer in einem expandierten Zustand, und einen vierten Schritt des Kontrahierens der Druckerzeugungskammer im expandierten Zustand.
  • In einer bevorzugten sechsunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts kürzer eingestellt ist als die Dauer des zweiten Schritts.
  • In einer bevorzugten siebenunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass der Gradient eines Signals, das an den piezoelektrischen Vibrator beim ersten Schritt angelegt wird, größer eingestellt ist als der Gradient eines Signals, das beim zweiten Schritt angelegt wird.
  • In einer bevorzugten achtunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Summe der Dauer beim ersten Schritt und der Dauer beim zweiten Schritt größer eingestellt ist als die Periode Tc.
  • In einer bevorzugten neununddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts nicht länger als die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten vierzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts nicht länger als die natürliche Vibrationsperiode des piezoelektrischen Vibrators eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten einundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des zweiten Schritts nicht kürzer eingestellt ist als die Periode Tc.
  • In einer bevorzugten zweiundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des zweiten Schritts zwei mal so lang wie die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten dreiundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des dritten Schritts nicht kürzer eingestellt ist als die Periode Tc.
  • In einer bevorzugten vierundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des vierten Schritts nicht kürzer eingestellt ist als die Periode Tc.
  • In einer bevorzugten fünfundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des vierten Schritts bei im Wesentlichen dem selben Wert wie jene der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten sechsundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten fünfunddreißigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass eine Tintenmenge in Form eines Tintentröpfchens durch Einstellen der Geschwindigkeit beim zweiten Schritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer verändert wird.
  • Ein bevorzugtes siebenundvierzigstes Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der Düsenöffnungen, Druckerzeugungskammern, die jeweils mit Reservoirs über Tintenzufuhranschlüsse in Verbindung stehen und jeweils die Helmholtz-Resonanzfrequenz mit einer Periode Tc aufweisen, und piezoelektrische Vibratoren zum Expandieren und Kontrahieren der entsprechenden Druckerzeugungskammern umfasst, umfasst einen ersten Schritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer, einen zweiten Schritt des Haltens des kontrahierten Zustands, einen dritten Schritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer, einen vierten Schritt des Haltens des expandierten Zustands, und einen fünften Schritt des Kontrahierens der Druckerzeugungskammer in den ursprünglichen kontrahierten Zustand.
  • In einer bevorzugten achtundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts kürzer eingestellt ist als die Periode Tc.
  • In einer bevorzugten neunundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass der erste Schritt ausgeführt wird um zu verhindern, dass ein Tintentröpfchen beim ersten Schritt ausgestoßen wird.
  • In einer bevorzugten fünfzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des ersten Schritts kürzer als ½ der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten einundfünfzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Änderung der Potenzialdifferenz eines Signals, das an den piezoelektrischen Vibrator beim ersten Schritt angelegt wird, auf 0,2 bis 0,5 mal der Änderung der Potenzialdifferenz eines Signals eingestellt ist, das an den piezoelektrischen Vibrator beim dritten Schritt angelegt wird.
  • In einer bevorzugten zweiundfünfzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des dritten Schritts nicht länger als die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten dreiundfünfzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des dritten Schritts nicht länger als ½ der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten vierundfünfzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des dritten Schritts kürzer als die natürliche Vibrationsperiode des piezoelektrischen Vibrators eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten fünfundfünfzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Summe der Dauer beim ersten Schritt und der Dauer beim zweiten Schritt auf 1/2 mal ungerades Vielfaches der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten sechsundfünfzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des dritten Schritts auf ½ der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten siebenundfünfzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des vierten Schritts auf nicht größer als ½ der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten achtundfünfzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des fünften Schritts auf nicht kürzer als die Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten neunundfünfzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die Dauer des fünften Schritts gleich der Periode Tc eingestellt ist.
  • In einer bevorzugten sechzigsten zusätzlichen Ausführungsform der obengenannten siebenundvierzigsten zusätzlichen Ausführungsform ist ferner das Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes so bereitgestellt, dass die volumetrische Änderung der Druckerzeugungskammer beim fünften Schritt kleiner eingestellt ist als die volumetrische Änderung beim dritten Schritt.

Claims (30)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, wobei der Tintenstrahlaufzeichnungskopf umfasst: Düsenöffnungen (6); Druckerzeugungskammern (2), wobei jede Druckerzeugungskammer mit Reservoirs (3) über Tintenzufuhranschlüsse in Verbindung steht, und wobei jede eine Helmholtz-Resonanzfrequenz mit einer Periode Tc aufweist; und piezoelektrische Vibratoren (11) zum Expandieren und Kontrahieren der entsprechenden Druckerzeugungskammern (2); und wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt (S11) des Expandierens der Druckerzeugungskammer (2); einen zweiten Schritt (S12) des Haltens des expandierten Zustandes der Druckerzeugungskammer (2); einen dritten Schritt (S13) des Kontrahierens der Druckerzeugungskammer (2) mit einer volumetrischen Änderung, die geringer als eine volumetrische Änderung beim ersten Schritt ist; einen vierten Schritt (S14) des Konstanthaltens des Volumens der Druckerzeugungskammer (2); und einen fünften Schritt (S15) des Zurückbringens der Druckerzeugungskammer (2) in den ursprünglichen Zustand durch Kontrahieren der Druckerzeugungskammer (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer T11 des ersten Schrittes nicht länger als die Periode Tc eingestellt ist und die Dauer T13 des dritten Schrittes nicht kürzer als die Periode Tc eingestellt ist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Dauer des ersten Schrittes nicht länger als 1/2 der Periode Tc eingestellt ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Dauer des ersten Schrittes kürzer als die natürliche Vibrationsperiode des piezoelektrischen Vibrators (11) eingestellt ist.
  4. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dauer des zweiten Schrittes nicht länger als 1/2 der Periode Tc eingestellt ist.
  5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dauer des dritten Schrittes im wesentlichen gleich der Periode Tc eingestellt ist.
  6. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dauer des fünften Schrittes nicht länger als die Periode Tc eingestellt ist.
  7. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dauer des fünften Schrittes im wesentlichen gleich der Dauer des ersten Schrittes eingestellt ist.
  8. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Potenzialunterschied eines an den piezoelektrischen Vibrator (11) anzulegenden Signals beim fünften Schritt auf 0,2 bis 0,8 mal den Potenzialunterschied eines an den piezoelektrischen Vibrator (11) anzulegenden Signals beim ersten Schritt eingestellt ist.
  9. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Länge der Zeit vom Start des ersten Schrittes bis zum Ende des vierten Schrittes auf ein ganzzahliges Vielfaches der Periode Tc eingestellt ist.
  10. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Länge der Zeit vom Start des ersten Schrittes bis zum Ende des vierten Schrittes zwei mal so lang wie die Periode Tc eingestellt ist.
  11. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Tintenmenge in Form eines Tintentröpfchens durch Einstellen der Dauer des zweiten Schrittes verändert wird.
  12. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein erster vorangehender Schritt des Kontrahierens der Druckerzeugungskammer (2) und ein zweiter vorangehender Schritt des Haltens des kontrahierten Zustands der Druckerzeugungskammer (2) ausgeführt werden, bevor der erste Schritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer (2) ausgeführt wird, nach welchem der zweite Schritt des Haltens des expandierten Zustandes der Druckerzeugungskammer (2) ausgeführt wird, nach welchem der dritte Schritt des Kontrahierens der Druckerzeugungskammer (2) mit einer volumetrischen Änderung, die geringer als eine volumetrische Änderung beim ersten Schritt ist, ausgeführt wird, nach welchem der vierte Schritt des Konstanthaltens des Volumens der Druckerzeugungskammer (2) ausgeführt wird, und nach welchem der fünfte Schritt des Zurückbringens der Druckerzeugungskammer (2) in den ursprünglichen Zustand durch Kontrahieren der Druckerzeugungskammer ausgeführt wird.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei die Dauer des ersten vorausgehenden Schrittes kürzer als die Periode Tc eingestellt ist.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei der erste vorausgehende Schritt ausgeführt wird um zu vermeiden, dass ein Tintentröpfchen bei dem ersten vorausgehenden Schritt ausgestoßen wird.
  15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Dauer des ersten vorausgehenden Schrittes kürzer eingestellt ist als 1/2 der Periode Tc.
  16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Änderung des Potenzialunterschiedes eines an den piezoelektrischen Vibrator (11) anzulegenden Signals beim ersten vorausgehenden Schritt auf 0,2 bis 0,5 mal die Änderung des Potenzialunterschiedes eines an den piezoelektrischen Vibrator (11) anzulegenden Signals beim ersten Schritt eingestellt ist.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Summe der Dauer des ersten vorausgehenden Schrittes und der Dauer des zweiten vorausgehenden Schrittes auf 1/2 mal ein ungerades Vielfaches der Periode Tc eingestellt ist.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die Dauer des ersten Schrittes auf 1/2 der Periode Tc eingestellt ist.
  19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei die volumetrische Änderung der Druckerzeugungskammer (2) beim dritten Schritt kleiner eingestellt ist als die volumetrische Änderung beim ersten Schritt.
  20. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der dritte Schritt ein Schritt ist, in dem veranlasst wird, dass ein Tintentröpfchen durch Kontrahieren der derart expandierten Druckerzeugungskammer (2) aus der Düsenöffnung (6) ausgestoßen wird, wobei die Dauer des zweiten Schrittes nicht länger eingestellt ist als 1/2 der Periode Tc.
  21. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schritte des Expandierens oder Kontrahierens der Druckerzeugungskammern (2) eine Vibration bei der Helmholtz-Resonanzfrequenz in der Tinte erzeugen und veranlassen, dass ein zum Drucken angepasstes Tintentröpfchen aus der Düsenöffnung (6) ausgestoßen wird.
  22. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schritte des Expandierens oder Kontrahierens der Druckerzeugungskammern (2) eine Druckwelle erzeugen, welche der Helmholtz-Resonanzfrequenz vorangeht, und die Druckwelle als eine Oszillation auf einen Tintenmeniskus an der Düsenöffnung (6) überlagern, wodurch ein Tintentröpfchen aus der Düsenöffnung (6) ausgestoßen wird.
  23. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen dem ersten Schritt und dem zweiten Schritt ein dritter Zwischenschritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer (2) bei einer volumetrischen Änderungsgeschwindigkeit, die geringer als jene beim ersten Schritt ist, erfolgt.
  24. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die Dauer des ersten Schrittes kürzer eingestellt ist als die Dauer des dritten Zwischenschrittes.
  25. Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, wobei der Gradient eines an den piezoelektrischen Vibrator (11) anzulegenden Signals beim ersten Schritt größer eingestellt ist als der Gradient eines anzulegenden Signals beim dritten Zwischenschritt.
  26. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Summe der Dauer des ersten Schrittes und der Dauer des dritten Zwischenschrittes größer eingestellt ist als die Periode Tc.
  27. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei die Dauer des dritten Zwischenschrittes nicht kürzer eingestellt ist als die Periode Tc.
  28. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei die Dauer des dritten Zwischenschrittes zwei mal so lang wie die Periode Tc eingestellt ist.
  29. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 28, wobei die Dauer des zweiten Schrittes nicht kürzer eingestellt ist als die Periode Tc.
  30. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 29, wobei eine Tintenmenge in Form eines Tintentröpfchens durch Einstellen der Geschwindigkeit beim dritten Zwischenschritt des Expandierens der Druckerzeugungskammer (2) verändert wird.
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