DE69931875T2

DE69931875T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE69931875T2
Application number: DE69931875T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Suwa-shi Hara; Shigenori Suwa-shi Fukasawa; Nobuhito Suwa-shi Takahashi; Norihiro Suwa-shi Maruyama
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2019-11-13
Also published as: ATE329759T1; EP1000743A2; DE69931875D1; EP1000743B1; US6779860B1; EP1000743A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die mit einem Auf zeichnungskopf versehen ist, der Düsen aufweist, die zum Ausstoßen von Tintenpartikeln durch die Düse in der Lage sind.
Beschreibung verwandten Standes der Technik
Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung erzeugt während eines Druckvorgangs relativ wenig Geräusch und ist in der Lage, kleine Tropfen mit einer hohen Dichte zu bilden. Dementsprechend wird die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung hauptsächlich in jüngeren Jahren zum Drucken von Bildern einschließlich vollfarbigen Bildern verwendet.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung umfasst einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der aus einer Tintenkartusche mit Tinte versorgt wird, und einen Blattzuführmechanismus zum Bewegen eines Aufzeichnungsblattes relativ zum Aufzeichnungskopf. Ein mit dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf bestückter Schlitten wird in einer Richtung längs der Breite des Aufzeichnungsblattes bewegt und Tintenpartikel werden auf das Aufzeichnungsblatt durch den Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur Aufzeichnung ausgestoßen (drucken). Eine Vollfarbtintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist mit schwarzen, gelben, cyanfarbenen und magentafarbenen Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen versehen, die auf einen Schlitten montiert sind und in der Lage sind, schwarze, gelbe, cyanfarbene bzw. magentafarbene Tintenpartikel auszustoßen. Die Vollfarbtintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist zum Vollfarbdrucken durch Ausstoßen jener Farbtinten bei geeigneten Verhältnissen, wie auch zum Textdrucken zum Ausbilden schwarzer Buchstaben in der Lage.
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf stößt Tintenpartikel durch in einer Druckkammer erzeugten Druck durch Düsen auf ein Aufzeichnungsblatt zum Bedrucken aus. Daher ist es möglich, dass der Betrieb des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes aufgrund des Ansteigens der Viskosität der Tinte oder der Verfestigung der Tinte, die vom Verdampfen des Lösungsmittels der Tinte durch die Düsen herrühren, zu einem fehlerhaften Druck führt. Ein fehlerhaftes Drucken wird auch durch Adhäsion von Staub an den Düsen oder Ausbildung von Blasen in der Tinte verursacht.
Der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist mit einem Kappenmittel zum Abdichten der Öffnungen der Düsen des Aufzeichnungskopfes, wenn der Aufzeichnungskopf nicht im Druckbetrieb ist, und einer Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Düsenplatte nach Bedarf versehen.
Das Kappenmittel funktioniert als eine Abdeckung, um zu verhindern, dass die Tinte in den Düsen trocknet, während sich der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nicht in einem Druckvorgang befindet. Das Kappenmittel hat weiterhin die Funktion, die in den Düsen verfestigte und dieselbe verstopfende Tinte zu entfernen und in den Tintendurchgängen gebildete Blasen, die einen fehlerhaften Druckstrahlbetrieb verursachen, in Zusammenarbeit mit einer Saugpumpe zu entfernen, indem das Kappenmittel in engen Kontakt mit der Düsenplatte gebracht wird und ein negativer Druck an den Düsen angelegt wird, um die die Düsen verstopfende Tinte herauszusaugen, wenn die Düsen verstopft sind.
Der Saugreinigungsvorgang zum erzwungenen Aussaugen der Tinte aus den verstopften Düsen des Aufzeichnungskopfes und zum Entfernen von Blasen aus den Tintendurchgängen wird allgemein als Reinigungsvorgang bezeichnet. Der Reinigungsvorgang wird ausgeführt, bevor der Druckbetrieb nach einer langen Unterbrechung des Druckbetriebs wieder aufgenommen wird. Der Reinigungsvorgang wird auch ausgeführt, wenn ein Bediener einen Reinigungsschalter betätigt, um die Düsen zu reinigen, wenn die Druckqualität der gedruckten Bilder nachlässt.
Ein Wischvorgang wird ausgeführt, um die Oberfläche des Aufzeichnungskopfes mit einem Wischelement zu wischen, das aus elastischen Platten, wie etwa Gummiplatten, besteht, nachdem die Tinte aus den Düsen durch den Reinigungs(Saug)-Vorgang entfernt worden ist.
Der Aufzeichnungskopf kann Tintenpartikel zwangsweise ausstoßen, wenn ein Antriebssignal angelegt wird, das sich nicht auf einen Druckvorgang bezieht. Dieser Ausstoßvorgang wird allgemein ein Spülvorgang genannt. Der Spülvorgang wird durchgeführt, um die Meniski der Tinte an den Auslassöffnungen der Düsen des Auf zeichnungskopfes zu regulieren, wenn die Meniski durch den Wischvorgang nach dem Reinigungsvorgang gestört sind. Der Spülvorgang wird auch ausgeführt, um die gemischte Tinte aus den Düsen auszustoßen, die durch den Wischvorgang gezwungen wurde, umgekehrt in die Düsen zu fließen. Der Spülvorgang wird periodisch durchgeführt, um zu verhindern, dass die Düsen, durch die nur eine kleine Menge an Tinte während des Druckvorgangs ausgestoßen wird, mit der Tinte aufgrund des Ansteigens der Viskosität der Tinte verstopfen.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung wird mit beispielsweise einem in 10 gezeigten Aufzeichnungskopf versehen. 10 ist eine Schnittansicht, die nur einen der Tintendurchgänge eines Aufzeichnungskopfes 5 zeigt. Wie in 10 gezeigt, weist ein praktischer Multidüsenaufzeichnungskopf 5 Tintenausstoßdüsen auf, die in Reihen angeordnet sind, wobei jede der Reihen durch Kombinieren eines Tintendurchlasses und eine Düse gebildet ist.
Die untere Elektrode 5b ist auf einer Oberfläche einer Vibrationsplatte 5a ausgebildet. Ein piezoelektrisches Element 5c, wie etwa ein PZT, ist auf der Oberfläche der unteren Elektrode 5b platziert. Eine obere Elektrode 5d ist auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Elementes 5c ausgebildet. Das piezoelektrische Element 5c expandiert oder kontrahiert durch ein durch die untere Elektrode 5b und die obere Elektrode 5d daran angelegtes Antriebssignal, und dann wird die Vibrationsplatte 5a für eine vertikale Bewegung in 10 angetrieben (ausgelenkt).
Ein Abstandhalter 5e liegt unter der Vibrationsplatte 5a. Der Abstandhalter 5e ist mit einer Vertiefung auf seiner Oberfläche versehen, die zur Vibrationsplatte 5a weist, um einen Hohlraum (Druckkammer) 5f unter der Vibrationsplatte 5a zu bilden.
Eine Tintenzufuhrdurchlassausbildungsplatte 5g liegt unter dem Abstandhalter 5e. Die Platte 5g ist mit einer Tintenzufuhrdurchgangsöffnung 5h in den Hohlraum 5f versehen.
Ein Abstandhalter 5i liegt unter der Tintenzufuhrdurchgangsausbildungsplatte 5g. Der Abstandhalter 5i ist mit einem Loch zum Ausbilden eines Reservoirs (gemeinsame Tintenkammer) 5j versehen.
Eine Düsenplatte 5m, die mit einer Düse 5k versehen ist, liegt unter dem Abstandhalter 5i. Die Tintenzufuhrdurchgangsausbildungsplatte 5g und der Abstandhalter 5i sind mit Öffnungen versehen, die einen graden Tintendurchgang 5n bilden, der sich zwischen dem Hohlraum 5f und der Düse 5k erstreckt. Der Abstandhalter 5e, die Tintenzufuhrdurchgangsausbildungsplatte 5g und der Abstandhalter 5i sind aneinander mit adhäsiven Schichten gebunden.
Wie oben erwähnt, vibriert die Vibrationsplatte 5a vertikal, wie in 10 gezeigt, durch die Expansion und Kontraktion des piezoelektrischen Elementes 5c. Wenn dem piezoelektrischen Element 5c elektrischer Strom zugeführt wird, bewegt sich die Vibrationsplatte 5a vertikal abwärts. Folglich wird Druck auf die in dem Hohlraum 5f enthaltene Tinte ausgeübt, um die Tinte dazu zu bringen, durch den Tintendurchgang 5n zu fließen und die Tinte wird durch die Düse 5k als Tintenpartikel ausgestoßen. Wenn elektrische Ladungen aus dem piezoelektrischen Element 5c entladen werden, kehrt die Vibrationsplatte 5a zu ihrem Originalzustand zurück. Folglich expandiert der Hohlraum 5f, die Tinte wird aus dem Tintenreservoir 5j (der gemeinsamen Tintenkammer) durch den Tintenzufuhrdurchgang 5h in den Hohlraum 5f zugeführt, um den Hohlraum 5f mit der Tinte für den nächsten Druckzyklus wieder aufzufüllen.
Somit wird das Volumen des Hohlraums 5f durch das piezoelektrische Element 5c geändert, um den Hohlraum 5f mit der aus dem Tintenreservoir 5j zugeführten Tinte wieder aufzufüllen und die aus dem Hohlraum 5f durch den Tintendurchgang 5n durch die Düse 5k zugeführte Tinte als Tintenpartikel auszustoßen.
Die 11(a) und 11(b) sind Querschnittsansichten des Aufzeichnungskopfes, um das Verhalten von im Spülvorgang ausgestoßenen Tintenpartikeln zu erklären.
Wie in 11(a) gezeigt, werden ein Haupttintenpartikel M und ein dem Haupttintenpartikel M folgender Tintenfaden aus der Düse 5k ausgespuckt, wenn das Volumen des Hohlraums 5f verringert wird. Ein Teil des Tintenfadens verändert sich aufgrund der Oberflächenspannung der Tinte zu einer Mehrzahl von kleinen Tintenpartikeln S, wie in 11(b) gezeigt.
Jene kleine Tintenpartikel F werden auch als Satellitenpartikel bezeichnet.
Allgemein fliegen die kleinen Tintenpartikel S bei niedriger Geschwindigkeit, haben ein sehr kleines Gewicht und sind dafür anfällig. in der Luft als Tintennebel zu flotieren. Der Tintennebel kann das Innere der Aufzeichnungsvorrichtung kontaminieren und durch eine Öffnung der Aufzeichnungsvorrichtung, wie etwa einer Abgasöffnung für einen Kühllüfter, nach außen abgegeben werden, um damit periphere Ausrüstung zu kontaminieren.
Wenn der Aufzeichnungsapparat einen zweiten Spülbereich auf der gegenüberliegenden Seite des Kappenmittels in Bezug auf einen Druckbereich aufweist, gibt es eine Grenze bezüglich der Menge der durch das Kappenelement abgegebenen Spültinte und es muss eine große Menge an Spültinte in den zweiten Spülbereich abgegeben werden.
Insbesondere wenn eine Öffnung 13 in einem Blattführungselement 8 ausgebildet ist, das gegenüber den Düsen 5k des Aufzeichnungskopfes 5 liegt, und ein Tintenabsorptionselement 14 auf der Seite seines Bodens im zweiten Spülbereich angeordnet ist, wie in 12 gezeigt, ist der Abstand zwischen der Oberfläche, in die sich die Düsen 5k öffnen, und dem Tinten-absorbierenden Element zum Absorbieren der gespülten Tinte solang wie mehrere 10 mm.
Wenn das Tinten absorbierende Element 14 relativ von der Oberfläche, in welcher sich die Düsen 5k öffnen, beabstandet ist, können die kleinen Tintenpartikel F abtreiben, bevor dieselben das Tinten absorbierende Element 14 erreichen. Somit können abtreibende kleine Tintenpartikel S die Komponenten kontaminieren. Insbesondere ist das vorstehende Problem in derzeitigen Aufzeichnungsapparaten vorhanden, welche Tintenpartikel der kleinstlöslichen Tintenmenge zum Drucken von Bildern mit hoher Druckqualität verwenden.
Durch die Düsen ausgestoßene Tintenpartikel werden in einem nicht kleinen Umfang geladen und es ist möglich, dass Tintenpartikel durch statische Elektrizität beschleunigt werden, die von einer in der Aufzeichnungsvorrichtung enthaltenen Antriebseinheit erzeugt wird.
Es ist möglich, dass die ausgestoßenen Tintenpartikel durch Luftströme beschleunigt werden, die von einem Abgasgebläse erzeugt werden, das im Aufzeichnungsapparat enthalten ist, wobei das Gebläse angeordnet ist, um den Temperaturanstieg der Aufzeichnungsvorrichtung zu unterdrücken.
EP-A-0 850 765 offenbart eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die einen Spül/Reinigungsbetrieb gemäß der Präambel von Anspruch 1 hat. Das Antriebssignal, das beim Spülen verwendet wird, kann eine Wellenform haben, bei der die Rate der Spannungsänderung auf der Seite zum Expandieren der Tintendruckerzeugungskammer auf relativ klein eingestellt ist, eine Spannungshaltezeit ist als relativ lang eingestellt, um die Miniski zu stabilisieren und dann ist eine Rate der Spannungsänderung auf der Seite zum Schrumpfen der druckerzeugenden Kammer auf einem normalen Pegel eingestellt, um hinreichende Mengen an Tintentröpfchen abzugeben. Nachdem die Reinigung beendet ist und der Betrieb zu einem Wartezustand ohne Ausführung von Spülungen fortschreitet, falls ein Drucksignal eingegeben wird, kann ein Spülen vor einem Druckstart durchgeführt werden.
US-A-4 686 539 offenbart ein Verfahren zum sowohl Reduzieren der Ligamentlänge als auch des mit dem Herstellen von Hochgeschwindigkeitstintentröpfchen aus einem Tintenstrahlkopf, der bei relativ hohen Tintenstrahlkopftransportgeschwindigkeiten druckt, assoziierten Satellitentröpfchenprobleme, umfasst das Antreiben des Tintenstrahlkopfes mit einer kompositen Wellenform einschließlich unabhängigen und nacheinander erfolgenden ersten, zweiten und dritten elektrischen Pulsen, die alle eine exponentielle Führungskante und eine stufenartige Folgekante aufweisen, wobei die Pulse so konstruiert sind, dass sie Amplituden, Pulsbreiten und Totzeiten zwischen Pulsen aufweisen, um den Tintenstrahlkopf zu veranlassen, drei sukzessive Tintentröpfchen auszustoßen, jedes von vergrößerter Geschwindigkeit relativ zum vorhergehenden Tröpfchen, um die Tröpfchen zu veranlassen, im Flug zu verschmelzen, um ein einzelnes oder ultimates Tröpfchen mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu bilden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehenden Probleme gemacht worden und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung bereitzustellen, die zum effektiven Unterdrücken der Bildung von kleinsten Tintenpartikeln in der Lage ist, die im Nebel flotieren können, wenn ein Spülvorgang durchgeführt wird, und die Kontamination der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung selbst und der peripheren Ausrüstung zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vorgesehen, die umfasst:
eine Spülsignalerzeugungseinheit, die periodische Spülsignale erzeugt; und
einen Aufzeichnungskopf, der mit einer Vielzahl von Düsen für verschiedene Tinten versehen ist, wobei jede Düse in der Lage ist, Tintenpartikel durch die Düse zu spritzen, basierend auf einem entsprechenden Spülsignal;
ein Absorptionselement zum Absorbieren der Tintenpartikel;
dadurch gekennzeichnet, dass die Spülsignalerzeugungseinheit Spülsignale unterschiedlicher Frequenzen für die Düsen verschiedener Tanks erzeugt;
und das jedes Spülsignal den Aufzeichnungskopf dazu veranlasst, die Tintenpartikel mit Unterbrechungen durch die Düse zu spritzen, so dass die Tintenpartikel Sätze eines Haupttintenpartikels und von Kleinsttintenpartikeln nach dem Haupttintenpartikel enthalten, und die Kleinstpartikel eines Satzes sich mit den Haupttintenpartikeln eines nachfolgenden Satzes innerhalb einer vorgegebenen Distanz von der Düse und bevor sie das Absorptionselement erreichen, kombinieren.
Da das Spülsignal den Aufzeichnungskopf dazu bringt, Tintenpartikel durch die Düsen so auszustoßen, dass die kleinsten Tintenpartikel mit dem Haupttintenpartikel, der den kleinen Tintenpartikeln folgt, verschmelzen, kann eine durch konventionelle kleine Tintenpartikel verursachte Kontamination vermieden werden.
Das periodische Signal kann periodische Pulse aufweisen und jeder der Pulse kann eine Trapezwellenform mit einem ersten geneigten Abschnitt, einem Potentialhalteabschnitt kontinuierlich zum ersten geneigten Abschnitt und einem zweiten geneigten Abschnitt kontinuierlich mit dem Potentialerhaltungsabschnitt aufweisen. In diesem Fall können die Dauer des Trapezpulses, die Neigung des ersten geneigten Abschnittes, der Potentialpegel des Potentialhalteabschnitts und die Neigung des zweiten geneigten Abschnitts wie auch die Frequenz des Spülsignals als kontrollierbare Parameter verwendet werden.
Konkreter ist es bevorzugt, die Frequenz des Spülsignals auf etwa 10 kHz zu steigern. In diesem Fall können die gestattbaren Bereiche für die Frequenz des Spülsignals, die Dauer des Trapezpulses und der Pegel des Potentialhalteabschnittes relativ breit sein.
Vorzugsweise kann der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ein Kappenmittel zum Abdichten der Düsen des Aufzeichnungskopfes umfassen und die durch den Aufzeichnungskopf durch die Düsen ausgestoßenen Tintenpartikel werden, wenn sie von den Spülsignalen angetrieben werden, vom Kappenmittel abgefangen.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung kann ein Element umfassen, das mit einer Öffnung versehen ist, gegenüber der die Düsen des Aufzeichnungskopfes angeordnet sein können; das Tintenabsorptionselement ist auf der Seite eines Bodenteils der Öffnung angeordnet; wobei die vom Aufzeichnungskopf durch die Düse, basierend auf den Spülsignalen, gespritzten Tintenpartikel durch die Öffnung fliegen und vom Tintenabsorptionselement eingefangen werden.
Die Aufzeichnungsvorrichtung kann eine Mehrzahl von Spülbereichen aufweisen und es wird bevorzugt, dass Tintenpartikel der verschiedenen, vom Aufzeichnungskopf durch die Mehrzahl von Düsen gespritzten Tinten jeweils in den verschiedenen Spülbereichen eingefangen werden.
Die verschiedenen Tinten bedeuten Tinten mit verschiedenen Farben oder unterschiedlichen Viskositäten oder unterschiedlichen Oberflächenspannungen oder dergleichen.
Vorzugsweise ist die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einem Ventilator zum Verhindern eines Temperaturanstiegs der Aufzeichnungsvorrichtung und einem Ventilatorsteuermittel zum Stoppen des Ventilators während eines Spülvorgangs, bei dem der Aufzeichnungskopf Tintenpartikel durch die Düsen spritzt, versehen. In diesem Fall wird es bevorzugt, dass das Ventilatorsteuermittel den Ventilator gestoppt hält, zumindest bis die durch den Aufzeichnungskopf durch die Düsen anhand des Spülsignals gespritzten Tintenpartikel am Tintenabsorptionselement eintreffen und von ihm eingefangen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und anderen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher, in denen:
1 eine schematische Frontansicht eines Hauptteils einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Blockdiagramm einer in der in 1 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung beinhalteten Steuerschaltung ist;
3 ein Schaltungsdiagramm des in 2 gezeigten Kopftreibers ist;
4(a) und 4(b) Diagramme sind, die Wellenformen des von dem in 3 gezeigten Kopftreibers erzeugten Antriebssignalen zeigen;
5 ein Diagramm ist, das eine Wellenform eines Antriebssignals zeigt, um eine Steuerung der ansteigenden Charakteristik des vom in 3 gezeigten Kopftreibers erzeugten Antriebssignals zu erläutern,
6 eine Schnittansicht zum Erläutern der Beziehung zwischen einem Haupttintenpartikel und Kleinsttintenpartikeln in einem Spülvorgang ist;
7 eine Grafik ist, die die Flugeigenschaften eines Haupttintenpartikels und von Kleinsttintenpartikeln zeigt;
8 eine Datentabelle ist, die die Abhängigkeit von Fluggeschwindigkeiten des Haupttintenpartikels und eines kleinsten Partikels von Frequenzen von Spülsignalen repräsentieren;
9 eine Tabelle von gemessenen Daten ist, die die Abhängigkeit von Kontaminationsgraden, die von Nebeln verschiedener Tinten verursacht werden, von Frequenzen von Spülsignalen repräsentiert;
10 eine Schnittansicht eines Aufzeichnungskopfes ist, der in der Tintenstrahlauf zeichnungsvorrichtung enthalten ist;
11(a) und 11(b) fragmentarische Schnittansichten des in 10 gezeigten Aufzeichnungskopfes mit in einem Spülvorgang ausgespritzten Tintenpartikeln sind, um Zustände der gespritzten Tintenpartikel zu erläutern;
12 eine fragmentarische Frontansicht zum Erläutern der Dispersion von Tintennebeln in einem Spülvorgang ist;
13 ein Diagramm ist, das eine Wellenform eines anderen Antriebssignals zeigt; und
14 ein Diagramm ist, das eine Wellenform eines anderen Antriebssignals zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Schlitten 1 längs eines horizontalen Schlittenführungsstabs 4 gehaltert und reziprokiert, der gegenüberliegende, auf einem rechten Seitenrahmen 3 und einem linken Seitenrahmen 2 gestützte Enden aufweist. Der Schlitten 1 wird durch einen nicht dargestellten Antriebsriemen von einem nicht gezeigten Schlittenmotor angetrieben.
Der mit Düsen 5k versehene Tintenstrahlaufzeichnungskopf 5 ist an der unteren Seite des Schlittens 1 angebracht, so dass die Düsen 5k nach unten weisen. Der Aufzeichnungskopf 5 ist im Aufbau identisch mit dem in Bezug auf 10 beschriebenen Aufzeichnungskopf 5.
Eine schwarze Tintenkartusche 6 und eine Farbtintenkartusche 7, die dem Aufzeichnungskopf 5 zuzuführende Tinten enthalten, sind abnehmbar an einem oberen Bereich des Schlittens 1 angebracht. Ein Blattführungselement 8 ist unter dem Aufzeichnungskopf 5 längs einer Richtung angeordnet, in der der Aufzeichnungskopf 5 bewegt wird. Ein Aufzeichnungsblatt 9, d.h. Aufzeichnungsmedium, wird auf dem Blattführungselement 8 gestützt. Das Blattführungselement 8 wird in einer Richtung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungskopfes 5 (einer Richtung rechtwinklig zum Papier von 1) durch einen Blattzufuhrmechanismus, der nicht gezeigt ist, bewegt.
Eine Kappenvorrichtung 10 ist an einer Position entsprechend der Heimposition des Aufzeichnungskopfes 5 in einem Nichtaufzeichnungsbereich angeordnet. Eine Düsenplatte 5m, die im Aufzeichnungskopf 5 enthalten ist, wird durch die Kappenvorrichtung 10 abgedichtet, wenn der Aufzeichnungskopf 5 an der Heimposition positioniert ist. Eine Saugpumpe 11 ist unter der Kappenvorrichtung 10 angeordnet. Die Saugpumpe 11 evakuiert das Innere der Kappenvorrichtung 10, um einen negativen Druck darin zu erzeugen.
Die Kappenvorrichtung 10 funktioniert als eine Abdeckung, um zu verhindern, dass die Tinte in den Düsen 5k des Aufzeichnungskopfes 5 austrocknet, während die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nicht im Betrieb ist. Die Kappenvorrichtung 10 funktioniert weiterhin als ein Tintensammelelement, das in einem ersten Spülbereich in einem Spülvorgang angeordnet ist, in dem ein nicht auf den Druckbetrieb bezogenes Spülsignal dem Aufzeichnungskopf 5 erteilt wird, um den Aufzeichnungskopf 5 dazu zu bringen, Tintenpartikel auszuspritzen. Die Kappenvorrichtung 10 funktioniert weiterhin als eine Saugvorrichtung zum Saugen von Tinte aus den Düsen 5k zum Reinigen in Kooperation mit der Saugpumpe 11.
Ein Wischelement 12, das aus elastischen Platten, wie etwa Gummiplatten, besteht, ist nahe der Kappenvorrichtung 10 angeordnet. Das Wischelement 12 führt einen Wischvorgang zum Wischen der Auslässe der Düsen 5k des Aufzeichnungskopfes 5 aus, wenn sich der Aufzeichnungskopf 5 zu und/oder weg von einer Position bewegt, die der Kappenvorrichtung 10 entspricht.
Ein zweiter Spülbereich ist in einem anderen Nichtdruckbereich gegenüber dem Nichtdruckbereich ausgebildet, in dem die Kappenvorrichtung 10 angeordnet ist. Eine Öffnung 13 ist in einem Bereich des Blattführungselementes 8 in dem zweiten Spülbereich ausgebildet und es ist ein Tintenabsorptionselement 14 unter der Öffnung 13 (auf der Seite des Bodenteils der Öffnung 13) angeordnet. Das Tintenabsorptionselement 14 ist in einem Abfalltintentank 15 montiert, der sich längs des Blattführungselements 8 erstreckt, um aus dem Inneren der Kappenvorrichtung 10 von der Pumpe 11 gesaugte Tinte zu absorbieren und zu halten.
2 zeigt eine in der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung enthaltene Steuerschaltung. In 2 werden der Aufzeichnungskopf 5, die Tintenkartuschen 6 und 7, die Kappenvorrichtung 10, die Saugpumpe 11 und der Abfalltintentank 15, die zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschrieben worden sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird weggelassen.
Unter Bezugnahme auf 2 erzeugt eine Tintenbetriebssteuerung 30 Bitmapdaten auf Basis von, von einem Wirtscomputersystem (nicht gezeigt) daran abgegebenen Druckdaten, das in der Tintenstrahlauf zeichnungsvorrichtung enthalten ist, und gibt die Bitmapdaten an einen Aufzeichnungskopftreiber (Treibereinheit) 31 ab. Die Kopfantriebseinheit 31 erzeugt ein Drucksignal auf Basis der Bitmapdaten. Der Aufzeichnungskopf 5 wird durch das Drucksignal angetrieben, um die Tinte auszuspritzen. Der Kopfantrieb 31 gibt ein Spülsignal zusätzlich zum Drucksignal an den Aufzeichnungskopf 5. Das Spülsignal wird in Reaktion auf ein Spülanforderungssignal erzeugt, dass dem Kopfantrieb 31 von einem Spülvorgangcontroller 32 erteilt wird. Der Aufzeichnungskopf 5 wird von dem Spülsignal für einen Spülvorgang angetrieben, der sich nicht auf einen Druckvorgang bezieht.
Eine Reinigungsbetriebssteuerung 33 gibt ein Steuersignal an einen Pumpenantrieb (Antriebseinheit) 34, um die Saugpumpe 11 anzutreiben. Ein Steuerantriebssignal wird an die Reinigungsbetriebssteuerung 33 durch die Druckbetriebssteuerung 30 und/oder einen Reinigungsinitiator (CL-Initiator) 35 gegeben. Ein Schalter 36 ist mit dem Reinigungsinitiator 35 verbunden. Der Schalter 36 kann vom Bediener für den manuellen Start eines Reinigungsvorgangs geschlossen werden. Wenn der Schalter 36 geschlossen wird, betreibt und initiiert der Reinigungsinitiator 35 den Reinigungsvorgang.
Eine Schlittenpositionierungssteuerung 37 ist mit der Spülvorgangssteuerung 32 verbunden. Wenn der Spülvorgang angefordert wird, gibt die Spülvorgangssteuerung 32 ein Positionssteuersignal an die Schlittenpositioniersteuerung 37, um einen Schlittenmotor 38 so anzutreiben, dass der auf dem Schlitten 1 montierte Aufzeichnungskopf 5 gerade über der im ersten Spülbereich angeordneten Kappenvorrichtung 10 oder gerade über der Öffnung 13 des im zweiten Spülbereich angeordneten Blattführungselements 8 angeordnet ist.
Eine Ventilatorsteuerung 39 ist mit der Spülbetriebssteuerung 32 verbunden. Wenn der Spülvorgang angefordert wird, gibt die Spülvorgangssteuerung 32 ein Steuersignal an die Ventilatorsteuerung 39, um einen Ventilatormotor 40 vorübergehend anzuhalten, der ein Ventilationsgebläse 101 zum Belüften des Inneren der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung antreibt, um den Temperaturanstieg der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zu unterdrücken.
3 ist ein Schaltungsdiagramm des Aufzeichnungskopfantriebs 31 zum Antreiben des in 2 gezeigten Aufzeichnungskopfes 5. Ein von der Druckvorgangssteuerung 30 oder der Spülvorgangssteuerung 32 bereitgestelltes Timingsignal wird an einen Eingangsanschluss 50 angelegt. Das Timingsignal wird aus dem Eingangsanschluss 50 an einen Einschussmultivibrator 51 übertragen. Dann stellt der Einschussmultivibrator 51 ein positives Signal und ein negatives Signal an seinen Nichtinversions- bzw. Inversionsausgabeanschlüssen bereit.
Ein Basisanschluss eines NPN-Transistors 52 ist mit dem Nichtinversionsausgabeanschluss des Einschussmultivibrators 51 verbunden. Der Kollektoranschluss des NPN-Transistors 52 ist mit dem Basisanschluss eines PNP-Transistors 53 verbunden. Der Emitteranschluss des Transistors 53 ist über einen Ladewiderstand 54 und ein FET 55 mit einer Gleichspannungsstromversorgung VH verbunden. Ein Kondensator 56 weist eine erste mit dem Kollektoranschluss des Transistors 53 verbundene Elektrode und eine zweite mit dem Referenzpotentialpunkt (Erde) verbundene zweite Elektrode auf.
Der Basisanschluss und der Emitteranschluss des Transistors 53 sind mit dem Kollektoranschluss bzw. dem Basisanschluss eines PNP-Transistors 57 verbunden. Der Emitteranschluss des PNP-Transistors 57 ist mit der Gleichspannungsstromversorgung VH verbunden.
Wenn das Timingsignal am Eingangsanschluss des Einschussmultivibrators 51 angelegt wird, wird der Kondensator 56 durch einen Fixstrom I_r geladen.
Ein NPN-Transistor 58 hat einen Basisanschluss mit dem Inversionsausgangsanschluss des Einschussmultivibrators 51 verbunden, einen Kollektoranschluss mit der ersten Elektrode des Kondensators 56 verbunden, und einen Emitteranschluss über einen Entladewiderstand 59 und einen FET 60 mit Erde verbunden. Der Basisanschluss und der Emitteranschluss des Transistors 58 sind mit dem Kollektoranschluss bzw. dem Basisanschluss des NPN-Transistors 61 verbunden. Der Emitteranschluss des Transistors 61 ist mit Erde verbunden.
Bei der Änderung des an dem Eingangsanschluss 50 des Einschussmultivibrators 51 angelegten Timingsignal entlädt der Kondensator 56 einen festen Strom I_f.
Die erste Elektrode (Lade- und Entladeanschluss) des Kondensators 56 ist mit einer komplementären Art von Stromverstärker verbunden, der ein Paar von NPN-Transistor 62 und PNP-Transistor 63 beinhaltet. Die entsprechenden Basisanschlüsse der Transistoren 62 und 63 sind mit der ersten Elektrode des Kondensators 56 verbunden und ein gemeinsamer Emitteranschluss der Transistoren 62 und 63 dient als Ausgabeanschluss 64. Eine durch Verstärken der Anschlussspannung des Kondensators 56 erhaltene Spannung erscheint am Ausgangsanschluss 64.
Der Ladestrom I_f zum Laden des Kondensators 56 wird ausgedrückt durch: Ir = VBE 57/Rr (1)wobei V_BE 57 die Basis-Emitterspannung des Transistors 57 und R_r der Reihen kombinierte Widerstand des Ladungswiderstands 54 und des FET 55 ist.
Die Steigzeit T_r der Ladespannung wird ausgedrückt durch: Tr = C0 × VH/Ir (2)wobei C₀ die Kapazität des Kondensators 56 ist und VH die Ausgangsspannung der Stromversorgung V_H.
Der von dem Kondensator 56 abgegebene Entladestrom I_f wird ausgedrückt durch: If = VBE 61/Rf (3)wobei V_BE 61 die Basisemitterspannung des Transistors 61 ist und R_f der Reihen kombinierte Widerstand des Entladungswiderstands 59 und des FET 60.
Die Fallzeit T_f der Entladungsspannung des Kondensators 56 wird ausgedrückt durch: Tf = C0 × VH/If (4)
Wie in 4(a) gezeigt, hat die Anschlussspannung des Kondensators 56 eine Trapezwellenform mit einem ersten geneigten Abschnitt (Anstiegsbereich), der unter einem festen Gradienten (Neigung) α ansteigt, einen Potentialhalteabschnitt (gesättigten Bereich), der eine fixe Spannung V₁ erhält, einen zweiten geneigten Abschnitt (fallender Bereich), der mit einem Gradienten (Neigung) β und einer Dauer T₁ fällt. Diese Trapezwellenform wird von den Transistoren 62 und 63 verstärkt, um ein Antriebssignal zu erzeugen, das an den ersten Elektroden der piezoelektrischen Elemente 5c1, 5c2, 5c3, ... und 5cn (jene piezoelektrischen Elemente werden einschließlich durch 5c bezeichnet) des Aufzeichnungskopfes 5 anzulegen ist. Die zweiten Elektroden der piezoelektrischen Elemente 5c sind mit der Umschaltschaltung 65 verbunden, die Schaltvorrichtungen wie etwa Transistoren enthält. Die Umschaltschaltung 65 wird von einem durch eine Steuerung 66 bereitgestellten Steuersignal gesteuert, um die zweiten Anschlüssen der piezoelektrischen Elemente 5c selektiv mit Erde zu verbinden.
Die Steuerung 66 stellt ein Pulssignal mit positiven Pulsen einer kleinen Pulsbreite T₃ (Ladezeit) bereit, wie in 4(a) gezeigt, synchron zu dem von der Druckvorgangssteuerung 30 oder der Spülvorgangssteuerung 32 auf Basis des Anforderungssignals aus der Steuerung 30 oder 32 bereitgestellten Timingsignal. Wenn die Steuerung 66 den positiven Puls bereitstellt, verbindet die Umschaltschaltung 65 die zweiten Anschlüsse der piezoelektrischen Vorrichtungen 5c1, 5c2, 5c3, ... und 5cn mit Erde.
Alle piezoelektrischen Elemente 5c werden geladen, wenn die Spannung mit der in 4(a) gezeigten Trapezwellenform daran über den Ausgangsanschluss 64 angelegt wird. Wenn der in 4(a) gezeigte positive Puls während des Ladens der piezoelektrischen Elemente 5c fällt, geht die Umschaltschaltung 65 AUS. Folglich wird das Laden der piezoelektrischen Elemente 5c bei einer Spannung V₂ abhängig von der Ladezeit T₃ abgeschlossen.
Somit kann ein zweites Antriebssignal mit einer Trapezwellenform, wie in 4(b) gezeigt, durch Steuern der Ladezeit T₃ erzeugt werden. Ein Gradient α eines ersten geneigten Abschnitts (steigender Abschnitt), ein Gradient β eines zweiten geneigten Abschnitts (fallender Abschnitt) und eine Dauer T₂ des zweiten Antriebssignals sind im Wesentlichen dieselben wie jene beim ersten Antriebssignal.
Die piezoelektrischen Elemente 5c werden durch einen im Wesentlichen fixen Strom geladen und entladen einen im Wesentlichen fixen Strom, wenn das erste oder das zweite Antriebssignal daran angelegt werden. Folglich expandieren oder kontrahieren die piezoelektrischen Elemente 5c, um die Vibrationsplatten 5a zu versetzen. Somit wird Druck an die Hohlräume 5f angelegt, dann wird die Tinte in den Hohlräumen 5f dazu gezwungen, durch die Tintendurchgänge 5n zu fließen und wird als Tintenpartikel durch die Düsen 5k ausgestoßen. Die Hohlräume 5f werden mit aus dem Tintenreservoir 5j des Aufzeichnungskopfes 5 gelieferter Tinte wieder aufgefüllt.
Bei der obigen Tintenausstrahlaufzeichnungsvorrichtung wird das zweite Antriebssignal der Trapezwellenform, bei dem der Gradient α des ersten geneigten Abschnitts und der Gradient β des zweiten geneigten Abschnitts im Wesentlichen gleich sind, als Antriebssignal für den Druckvorgang verwendet.
Die Steuerung 66 gibt Steuerspannung (Signale) an die entsprechenden Gatter des FET 55, um eine Ladezeitkonstante zu bestimmen, und des FET 60, um eine Entladezeitkonstante zu bestimmen. Die im Wesentlichen Senke-Quelleimpedanzen (Gleichstromwiderstände) der FET 55 und 60 können durch Steuern der an die entsprechenden Gatter der FET 55 und 60 gegebenen Spannungen variiert werden.
Beispielsweise steigt der kombinierte Gleichstrom-Widerstand R_r des Ladungswiderstandes 54 und des FET 55 und der Ladestrom I_r wird vermindert, wenn der Senken-Quellengleichstromwiderstand des FET 55 zum Bestimmen der Ladungszeitkonstante gesteigert wird (Ausdruck (1)). Daher, wie in 5 gezeigt, kann der Gradient α des ersten geneigten Abschnitts der Trapezwellenform des Antriebssignals auf einen Gradienten α', wie in 5 gezeigt, vermindert werden, so dass der erste geneigte Abschnitt sanfter ansteigt.
Ähnlich wird der kombinierte Gleichstrom-Widerstand R_f des Entladewiderstandes 59 und des FET 60 ansteigen und der Entladestrom I_f wird vermindert, wenn der Senken-Quellengleichstromwiderstand des FET 60 zum Bestimmen der Entladezeitkonstante gesteigert wird (Ausdruck (3)). Daher kann der Gradient β des zweiten geneigten Abschnittes der Trapezwellenform des Antriebssignals so auf einen Gradienten reduziert werden, dass der zweite geneigte Abschnitt sanfter geneigt ist, was in 5 nicht gezeigt ist.
Somit können der Gradient α des ersten geneigten Abschnittes der Trapezwellenform des Antriebssignals und der Gradient β des zweiten geneigten Abschnittes derselben optional durch Einstellen der Gleichspannungen, die den FET 55 und 60 eingegeben werden, eingestellt werden.
Bei der obigen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung hängt die Frequenz des Antriebsignals von der Frequenz des in 4(a) gezeigten Timingsignals ab und der Pegel des Antriebsignals wird gemäß der Dauer T₁ des Timingsignals gesteuert. Die entsprechenden Gradienten der ersten und zweiten geneigten Abschnitte der Trapezwellenform des Antriebssignals können durch Variieren der den FET 55 bzw. 60 von der Steuerung 66 erteilten Gleichspannungen variiert werden.
Steuerbedingungen zum Steuern des Aufzeichnungskopfes 5 so, dass der Aufzeichnungskopf 5 keine Kleinsttintenpartikel S ausstoßen kann, können durch Verwenden der vorstehenden Steuereigenschaften bestimmt werden. Solche Steuerbedingungen beinhalten verschiedene Kombinationen von geeigneten Werten der Frequenz, der Dauer T₁ der Trapezwellenform, des Gradienten α des ersten geneigten Abschnitts der Trapezwellenform, des Pegels V₁ und des Gradienten β des zweiten geneigten Abschnitts der Trapezwellenform des Antriebssignals. Das Merkmal der Kombinationen kann nicht perfekt analytisch erklärt werden. Jedoch haben wir viele Kombinationen der Werte jener Parameter gefunden, die repräsentieren, dass der Pegel des den piezoelektrischen Elementen 5c gegebenen Antriebssignals gradueller gesteigert wird, als der Anstieg des Pegels des Antriebsignals für den Druckvorgang (um den Druck in den Hohlräumen 5f graduell zu steigern) und der Pegel des Antriebsignals wird rasch gesenkt. Das heißt, wie in 5 gezeigt, dass die zufriedenstellenden Bedingungen viele Kombinationen der Werte jener Parameter beinhalten, die repräsentieren, dass der Pegel des Antriebssignals graduell bei einem Gradienten α' kleiner als der Gradient α der Spannung v₁ gesteigert wird und der Pegel des Antriebsignals scharf bei einem großen Gradienten β gesenkt wird.
Tatsächliche Werte jener Parameter werden unten detaillierter erklärt.
Ein bei Experimenten verwendeter Aufzeichnungskopf 5 war mit Ablenkungsvibrationseinheiten versehen. Der Aufzeichnungskopf 5 war mit Hohlräumen 5f versehen, die alle eine Länge von 2,3 mm und eine Breite von 0,22 mm aufweisen, Düsen 5k, die alle einen Durchmesser von 25 μm aufweisen, und 10 μm dicken Vibrationsplatten 5a.
Ein Spülsignal mit Pulsen einer Trapezwellenform, wie in 4(a) gezeigt, wurde an den Elektroden jeder Vibrationsplatte 5a angelegt. Die Frequenz des Spülsignals betrug 1 kHz, die Dauer T1 jedes der Trapezpulse war 25 μs, der Pegel V1 des Spülsignals war 20 V, der Gradient α des ersten geneigten Abschnittes der Trapezwellenform war 6,67 V/μs und der Gradient β des zweiten geneigten Abschnittes der Trapezwellenform war 9,6 V/μs. Es wurden überhaupt keine Kleinstpartikel ausgestoßen. Die Fluggeschwindigkeiten der Haupt(großen)-Tintenpartikel betrugen 5 m/s oder darunter.
Andere Experimente zeigten, dass, wenn der Aufzeichnungskopf 5 durch Verwenden von Steuerbedingungen gesteuert wird, die den Aufzeichnungskopf 5 dazu veranlassen, Kleinsttintenpartikel S so auszustoßen, dass die Kleinsttintenpartikel S bei Geschwindigkeiten von 4 m/s oder darüber liegen und ein Gewicht von 10 ng oder darüber aufweisen, die Kleinsttintenpartikel S solch große Momente aufweisen, dass die Kleinsttintenpartikel S nicht durch eine die störende Umgebung verteilt werden und sich kein Nebel von Tintenpartikeln bildet.
Tatsächliche Werte der Parameter solcher Steuerbedingungen werden unten angegeben.
Ein Aufzeichnungskopf 5 ähnlich dem vorstehenden Aufzeichnungskopf 5 wurde verwendet. Es wurde ein Spülsignal mit Pulsen einer Trapezwellenform verwendet. Die Frequenz des Spülsignals betrug 1 kHz, die Dauer T1 jedes der Trapezpulse betrug 25 μs, der Pegel V1 des Spülsignals war 20 V, der Gradient α des ersten geneigten Abschnitts des Trapezwellenform war 10 V/μs und der Gradient β des zweiten geneigten Abschnittes der Trapezwellenform war 9,6 V/μs.
In diesem Fall wurde ein Haupt (großes)-Tintenpartikel von Kleinsttintenpartikeln begleitet. Die Fluggeschwindigkeiten der Kleinsttintenpartikel waren 4 m/s oder darüber und die Kleinsttintenpartikel waren 10 ng oder mehr schwer. Die Fluggeschwindigkeiten der Haupt (großen)-Tintenpartikel betrugen 7 bis 8 m/s.
Selbst wenn der Aufzeichnungskopf 5 unter Verwendung von Steuerbedingungen gesteuert wird, die den Aufzeichnungskopf 5 veranlassen können, Kleinsttintenpartikel S auszustoßen und selbst, falls die Momente der Kleinsttintenpartikel unter einem vorgegebenen Wert liegen, kann die Bildung von Nebel von Kleinsttintenpartikeln effektiv unterdrückt werden, wenn die Steuerungsbedingungen die Kleinsttintenpartikel dazu bringen, mit den großen Tintenpartikeln zu kombinieren, die ausgestoßen werden, nachdem die Kleinsttintenpartikel ausgestoßen worden sind. 6 illustriert typischerweise die Prinzipien der Unterdrückung der Bildung von Nebel.
Wie in 6 gezeigt, könnten die entsprechenden Geschwindigkeiten der Haupttintenpartikel M0, M1 und M2 so gesteuert werden, dass nach dem Haupttintenpartikel M1 ausgestoßene Kleinsttintenpartikel S1 mit den nachfolgenden Hauptpartikel M2 kombinieren. Somit kombinieren die vorhergehenden Kleinsttintenpartikel mit dem nachfolgenden Haupttintenpartikel M und erreichen dann das Absorptionselement 14. Die Verstreuung und Verteilung der Kleinsttintenpartikel S könnten auf ein zufriedenstellend niedriges Ausmaß unterdrückt werden.
Wie in 6 gezeigt, obwohl mittlere Tintenpartikel M0', M1' und M2', die Momente aufweisen, die nicht kleiner sind als der vorgegebene Wert und den Haupttintenpartikeln folgen, Kleinsttintenpartikeln im weiteren Sinne sind, bilden solche mittleren Tintenpartikel M0', M1' und M2' mit Momenten, die nicht kleiner sind als der vorgegebene Wert, keinen Nebel und müssen dementsprechend nicht notwendigerweise mit den Haupttintenpartikeln kombinieren.
7 zeigt Ergebnisse einer Simulation des unter Verwendung der vorstehenden Steuerbedingungen gesteuerten Spülbetriebs, bei denen die Zeit (μs) auf der Horizontalachse gemessen wird und die Distanz (mm) ab der Düse auf der Vertikalachse gemessen wird. In 7 zeigt die durchgehende Linie die Flugcharakteristik der im vorhergehenden Tintenausstoßzyklus ausgestoßenen Kleinsttintenpartikel an. Die zwei-Punkt-gestrichelte Linie, die gestrichelte Linie, die kurz-Strich-Linie und die lang-Strich-Linie zeigen die Flugeigenschaften der in nachfolgenden Tintenstrahlzyklus ausgestoßenen Haupttintenpartikel bei Verwendung von Spülsignalen von 1.000 Hz, 3.600 Hz, 7.200 Hz bzw. 28.800 Hz.
Wie aus 7 ersichtlich, repräsentieren die Neigungen der Charakteristiklinien Geschwindigkeiten der Partikel. Bei dieser Simulation werden die Fluggeschwindigkeiten der Kleinsttintenpartikel und der Haupttintenpartikel auf etwa 4,5 mm/s bzw. etwa 8 m/s eingestellt.
Wenn beispielsweise die Frequenz des Spülsignals 1.000 Hz (zwei-Punkt-gestrichelte Linie) beträgt, kann der im nachfolgenden Tintenausstoßzyklus ausgestoßene Haupttintenpartikel M nicht die im vorhergehenden Tintenausstoßzyklus ausgestoßenen Kleinsttintenpartikel S einholen, weil die Periode des Spülsignals lang ist. In diesem Fall kann das Kleinsttintenpartikel S im Nebel flotieren.
Wenn die Frequenz des Spülsignals 7.200 Hz (kurz-Strich-Linie) beträgt, holt der im nachfolgenden Tintenstrahlzyklus ausgestoßene Haupttintenpartikel M die im vorhergehenden Tintenstrahlzyklus abgestrahlten Kleinsttintenpartikel S in einem Bereich von 2 mm oder weniger ab den Düsen des Aufzeichnungskopfes ein, weil die Periode des Spülsignals kurz ist.
Je kürzer der Abstand des Bereiches ist, in dem der den Kleinsttintenpartikeln S folgende Haupttintenpartikel M die Kleinsttintenpartikel S einholt, desto niedriger ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Kleinsttintenpartikel S flotieren, so dass die Menge an im Nebel verstreuten Kleinsttintenpartikel S effektiv vermindert werden kann. Es wird bevorzugt, dass der Haupttintenpartikel M die Kleinsttintenpartikel 5, die im vorherigen Tintenstrahlzyklus abgestrahlt worden sind, in einem Bereich von 2 mm oder weniger ab den Düsen des Aufzeichnungskopfes einholt.
Bedingungen, die dem Haupttintenpartikel M gestatten, die im vorhergehenden Tintenstrahlzyklus ausgestoßenen Kleinsttintenpartikel einzuholen, werden ausgedrückt durch: {(1/f) + t} × Vn ≤ t × Vm (5) t = L/Vm (6)wobei V_m (m/s) die Fluggeschwindigkeit des Haupttintenpartikels ist, V_s (m/s) die Fluggeschwindigkeit der Kleinsttintenpartikel ist, f (Hz) die Frequenz des Spülsignals ist, L (mm) der Abstand der Position ist, bei der der Haupttintenpartikel die kleinen Tintenpartikel einholt, ab der Düse, und t (s) die Zeit ist, die notwendig ist, damit der Haupttintenpartikel die Kleinsttintenpartikel einholt.
Das Substituieren von Ausdruck (6) in Ausdruck (5), f ≥ (Vs × Vm)/{(Vm – Vn) × L} (7)
8 ist eine Tabelle, die Kombinationen der Fluggeschwindigkeit V_s (m/s) der Kleinsttintenpartikel und der Frequenz f des zur Verwendung von Ausdruck (7) festgestellten Spülsignals zeigt, wenn die Steuerbedingungen den bei einer Fluggeschwindigkeit V_m = 8 m/s liegenden Haupttintenpartikeln gestatten, die Kleinsttintenpartikel an einer Position in einem Abstand von 2 mm oder weniger ab der Düse des Aufzeichnungskopfes einzuholen.
Es ist aus 8 bekannt, dass der Haupttintenpartikel in der Lage ist, den in dem vorhergehenden Tintenstrahlzyklus ausgestoßenen Kleinsttintenpartikel einzuholen und gegen ihn zu kombinieren, selbst falls die Fluggeschwindigkeit V_s des Kleinsttintenpartikels etwa 5 m/s oder darüber beträgt, vorausgesetzt, dass die Frequenz f des Spülsignals 10 kHz oder darüber ist.
Solche Simulationsergebnisse vereinfachen die selektive Auswahl von Steuerbedingungen, die es dem Haupttintenpartikel M ermöglichen, die in dem vorhergehenden Tintenstrahlzyklus ausgestoßenen Kleinsttintenpartikeln S einzuholen und mit ihnen zu kombinieren, bei dem die Fluggeschwindigkeit V_m des Haupttintenpartikels, die Fluggeschwindigkeit V_s der Kleinsttintenpartikel und die Frequenz f des Spülsignals zuerst eingestellt werden und dann die geeignete Kombination der Dauer T₁, des Pegels V₁ des Spülsignals und der Gradienten α und β er ersten und zweiten geneigten Abschnitte der Trapezwellenform des Spülsignals, die gut zu jenen Parametern V_m, V_n passen, und f wird selektiv bestimmt.
9 zeigt die Ergebnisse von Experimenten, die ausgeführt wurden, um die Kontamination des Inneren und Äußeren der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit Tintennebel zu untersuchen, bei denen die Art von Tinte und die Frequenz des Spülsignals Parameter sind. In 9 zeigen Kreise (o) kaum wahrnehmbare Kontamination an, Dreiecke (Δ) zeigen gewisse Kontamination an, Kreuze (x) zeigen leichte Kontamination und Doppelkreuze (xx) zeigen schwere Kontamination an.
Die Werte der Parameter für die Experimente sind wie folgt:
An den Aufzeichnungskopf 5 angelegte Spülsignale hatten periodische Pulse von in 9 gezeigten Frequenzen. Jeder der Pulse hatte eine Trapezwellenform von 25 μs an Dauer T₁, 20 V Pegel V₁, einen Gradienten α von 10 V/μs und einen Gradienten β von 1,33 V/μs.
Die Tinten waren jene in den Tintenpatronen für MJ810 zur Verwendung in Japan eingesetzt.
Wenn das 4.800 Hz Spülsignal an den Aufzeichnungskopf 5 angelegt wurde, um den Aufzeichnungskopf 5 dazu zu bringen, eine schwarze Tinte auszustoßen, wurde ein Haupttintenpartikel von einem mittleren Tintenpartikel und von Kleinsttintenpartikeln begleitet. Die Fluggeschwindigkeit des Haupttintenpartikels betrug 7 m/s oder darüber und der Haupttintenpartikel hatte ein Gewicht von 12 ng. Die Fluggeschwindigkeit des Kleinsttintenpartikels betrug 2 m/s und das Gewicht des Kleinsttintenpartikels war 3 ng. Der Haupttintenpartikel holte den im vorhergehenden Tintenstrahlzyklus ausgestoßenen Kleinsttintenpartikel in einem Bereich von etwa 0,6 mm ab der Düse ein und kombinierte mit ihm.
Wie aus 9 offensichtlich, sind die Ausmaße an Kontamination bei der cyanfarbenen Tinte und der magentafarbenen Tinte größer als jene der Kontamination mit den anderen Tinten. Das heißt, dass die Möglichkeit einer Nebelbildung von der Art der Tinte abhängt. Daher kann das Ausmaß an Kontamination durch die Tinte durch Verwendung von Spülsignalen jeweils unterschiedlicher Frequenz für unterschiedliche Tinten, wenn notwendig, verringert werden.
Jedoch ist aus 9 bekannt, dass irgendeine der Tinten kaum Kontamination verursachen, wenn die Frequenz des Spülsignals 10 kHz oder darüber beträgt.
Da wie oben erwähnt, die unterschiedlichen Tinten Möglichkeiten unterschiedlicher Grade an Nebelbildung jeweils haben, kann der Kontaminationsgrad bei unterschiedlichen Tinten durch Ausführen des Spülbetriebs für einige Tinten in den ersten Spülbereich, in dem die Kappenvorrichtung angeordnet ist, und durch Ausführen derselben für die anderen Tinten im zweiten Spülbereich gegenüber dem ersten Spülbereich in Bezug auf den Druckbereich vermindert werden. Beispielsweise wird es bevorzugt, den Spülbetrieb für die cyanfarbene Tinte und die magentafarbene Tinte im ersten Spülbereich auszuführen, in denen die Kappenvorrichtung angeordnet ist, und den Spülvorgang für die schwarze Tinte und die gelbe Tinte im zweiten Spülbereich durchzuführen.
Wie oben erwähnt, wird der Ventilatormotor 102 zum Antreiben des Ventilatorgebläses 101 (1) zum Unterdrücken des Temperaturanstiegs der Tintenstrahlauf zeichnungsvorrichtung während des Spülvorgangs vorübergehend angehalten, um effektiv die unerwünschte Verteilung von Tintennebel zu verhindern. Daher kann der Kontaminationsgrad mit den Tinten vermindert werden. Es wird bevorzugt, dass die Ventilatorsteuerung 103 das Ventilationsgebläse 101 zumindest gestoppt hält, bis die durch den Aufzeichnungskopf für den Spülvorgang ausgestoßenen Tintenpartikel an der Kappenvorrichtung 10 des Tintenabsorptionselementes 14 eintreffen.
Obwohl der oben beschriebene Aufzeichnungskopf mit den Ablenkungsvibrationseinheiten versehen ist, kann derselbe mit Längsvibrationseinheiten anstelle der Ablenkungsvibrationseinheiten versehen sein. Die Hohlräume des mit Längsvibrationseinheiten versehenen Aufzeichnungskopfes expandieren, wenn die entsprechenden piezoelektrischen Elemente energetisiert sind und kontrahieren sich, wenn dieselben deenergetisiert werden. Daher muss ein Spülsignal, d.h. eine Spannung einer Polarität umgekehrt zu der des für die Ablenkungsvibrationseinheiten verwendeten Spülsignals für die Längsvibrationseinheiten verwendet werden; beispielsweise muss ein Spülsignal der in 13 gezeigten Wellenform anstelle des Spülsignals der in 4(a) gezeigten Wellenform verwendet werden.
Der hier beschriebene Aufzeichnungskopf wird durch das Spülsignal angetrieben, das periodische Pulse der Trapezwellenform aufweist, kann jedoch von einem Spülsignal angetrieben werden, das periodische Pulse einer Wellenform mit einem ersten geneigten Abschnitt α1, einem zweiten Potentialhalteabschnitt h1 und einem zweiten geneigten Abschnitt α2, einem zweiten Potentialhalteabschnitt h2, einem dritten geneigten Abschnitt β3, einem dritten Potentialhalteabschnitt h3 und einem vierten geneigten Abschnitt β4 aufweist, wie in 14 gezeigt.
Obwohl eine Signalerzeugungsschaltung eine komplizierte Schaltungskonfiguration haben muss, um das Spülsignal mit Pulsen der in 14 gezeigten Wellenform zu erzeugen, kann die Verwendung des Spülsignals mit Pulsen der in 14 gezeigten Wellenform die Anzahl kontrollierbarer Parameter steigern, was die genauere Auswahl von Steuerbedingungen ermöglicht.
Spülsignale können Pulse jeder anderen geeigneten Wellenform als der in den 4 und 14 gezeigten aufweisen.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, kann, da der Haupttintenpartikel mit den im vorhergehenden Tintenstrahlzyklus ausgestoßenen Kleinsttintenpartikeln kombiniert, durch Dispersion der Kleinsttintenpartikel verursachte Kontamination vermieden werden.
Obwohl die Erfindung in ihrer bevorzugten Form mit einem gewissen Ausmaß an Besonderheiten beschrieben worden ist, sind offensichtlich viele Änderungen und Variationen daran möglich. Es soll sich daher verstehen, dass die vorliegende Erfindung anders als hier spezifisch beschrieben, ausgeführt werden kann, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie in den Ansprüchen definiert.

Claims

Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, umfassend: eine Spülsignalerzeugungseinheit (32), die periodische Spülsignale erzeugt; und einen Aufzeichnungskopf (5), der mit einer Vielzahl von Düsen (5k) für verschiedene Tinten versehen ist, wobei jede Düse in der Lage ist, Tintenpartikel durch die Düse zu spritzen, basierend auf einem entsprechenden Spülsignal; ein Absorptionselement (14) zum Absorbieren der Tintenpartikel; dadurch gekennzeichnet, dass die Spülsignalerzeugungseinheit Spülsignale unterschiedlicher Frequenzen für die Düsen verschiedener Tanks erzeugt; und das jedes Spülsignal den Aufzeichnungskopf dazu veranlasst, die Tintenpartikel mit Unterbrechungen durch die Düse zu spritzen, so dass die Tintenpartikel Sätze eines Haupttintenpartikels und von Kleinsttintenpartikeln nach dem Haupttintenpartikel enthalten, und die Kleinstpartikel eines Satzes sich mit den Haupttintenpartikeln eines nachfolgenden Satzes innerhalb einer vorgegebenen Distanz von der Düse und bevor sie das Absorptionselement (14) erreichen, kombinieren.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei jedes Spülsignal periodische Pulse aufweist und jeder der Pulse eine Trapezwellenform mit einem ersten geneigten Abschnitt, einem Potentialhalteabschnitt kontinuierlich zum ersten geneigten Abschnitt und einen zweiten geneigten Abschnitt kontinuierlich zum Potentialhalteabschnitt aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jedes Spülsignal eine Frequenz von 10 kHz oder höher aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes der durch die Düse (5k) gespritzten Tintenpartikel mit einer Geschwindigkeit von 8 m/s oder höher fliegt.
Tintenstrahlauf zeichnungsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorgegebene Distanz von der Düse (5k) 2 mm beträgt.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Kappenmittel (10), das zum Abdichten der Düsen des Aufzeichnungskopfes in der Lage ist, und wobei die vom Aufzeichnungskopf durch die Düse (5k), basierend auf den Spülsignalen, gespritzten Partikel vom Kappenmittel (10) eingefangen werden.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: ein mit einer Öffnung (13) versehenes Element (8), gegenüber dem die Düsen des Aufzeichnungskopfes angeordnet werden können; wobei das Tintenabsorptionselement (14) auf der Seite eines Bodenteils der Öffnung (13) angeordnet ist; und wobei die vom Aufzeichnungskopf durch die Düse, basierend auf den Spülsignalen, gespritzten Tintenpartikel durch die Öffnung fliegen und vom Tintenabsorptionselement eingefangen werden.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Spülbereichen ausgebildet ist und Tintenpartikel der verschiedenen, vom Aufzeichnungskopf durch die Mehrzahl von Düsen gespritzten Tinten jeweils in den verschiedenen Spülbereichen eingefangen werden.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: ein Ventilator (101) zum Verhindern eines Temperaturanstiegs des Aufzeichnungskopfs; und ein Ventilatorsteuermittel (39) zum Stoppen des Ventilators während eines Spülvorgangs, bei dem der Aufzeichnungskopf Tintenpartikel durch die Düsen spritzt.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei das Ventilatorsteuermittel (39) den Ventilator gestoppt hält, zumindest bis die vom Aufzeichnungskopf (5) durch die Düsen gespritzten Tintenpartikel, basierend auf den Spülsignalen, am Absorptionselement eintreffen und von ihm eingefangen werden.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jedes Spülsignal getrennt von einem Drucksignal, basierend auf Druckdaten, erzeugt wird.