DE60033981T2

DE60033981T2 - Antriebeinrichtung und Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60033981T2
Application number: DE60033981T
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Suwa-shi Teramae; Satoru Suwa-shi Hosono
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2020-01-29
Also published as: EP1023997A3; DE60033981D1; EP1023997A2; EP1023997B1; US6485133B1; ATE357339T1

Description

Diese Erfindung betrifft eine durch ein Antriebssignal betriebene Betätigungseinrichtung, einen Tintenstrahldrucker als Beispiel für eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung sowie ein Aufzeichnungsmedium, in welchem ein Programm zum Antreiben des Druckers gespeichert ist.
Eine durch ein Antriebssignal betriebene Betätigungseinheit wird für verschiedene Zwecke eingesetzt. Beispielsweise ist als ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der eine Ausführungsform eines solchen Betätigungsglieds ist, der zusammen mit einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung wie beispielsweise einem Tintenstrahldrucker verwendet wird, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf bekannt, in welchem ein piezoelektrisches Betätigungsglied verformt wird, um dadurch einen Hohlraum (eine Druckerzeugungskammer) zum Ausstoßen eines Tintentropfens durch eine Düsenöffnung hindurch auszudehnen oder zusammenzuziehen.
Ein Aufzeichnungskopf dieser Art hat eine extrem hohe Auflösung, beispielsweise 720 dpi oder 1.440 dpi, und erfordert daher eine sehr genaue Bearbeitungsgenauigkeit in Mikrometer-Einheiten.
Variationen in den Ausstoßeigenschaften von Tintentropfen für jeden Aufzeichnungskopf finden statt aufgrund eines Versatzes von der Bezugslänge des freien Endbereichs eines piezoelektrischen Betätigungsglieds, verursacht durch einen Montagefehler, die Bearbeitungsgenauigkeit des piezoelektrischen Betätigungsglieds und des Hohlraums, und dergleichen. Dann wird eine optimale Antriebsspannung für jeden Aufzeichnungskopf eingestellt, um Variationen zu korrigieren und gleichmäßige Ausstoßeigenschaften von Tintentropfen zu machen, wodurch die Qualität des Aufzeichnungskopfs stabilisiert wird und die Ausbeute der Aufzeichnungsköpfe verbessert wird.
Eine Antriebssignalerzeugungseinrichtung zum Antreiben eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs als eine Ausführungsform des Betätigungsglieds ist in dem japanischen Patent Nr. 2940542 offenbart. In der Einrichtung wird ein Antriebssignal, dessen Wellenform gemäß der Umgebungstemperatur variiert wird, auf programmierbare Art und Weise erzeugt, um Variationen der Tintentropfen-Ausstoßeigenschaften der jeweiligen Aufzeichnungsköpfe zu korrigieren.
Die internationale Patentveröffentlichung Nr. WO 98/46432A offenbart ein Verfahren zum Antreiben eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs, bei welchem ein Antriebssignal, das zwei Impulse in einem Aufzeichnungszyklus hat, durch einen piezoelektrischen Element-Antriebsschaltkreis erzeugt wird.
Die europäische Patentveröffentlichung Nr. 0827838A offenbart einen Tintenstrahldrucker und ein Tintenstrahldruckverfahren. Der Drucker beinhaltet eine Druckersteuerung und einen Druckmotor. Die Steuerung weist einen Antriebssignal-Erzeugungs-Schaltkreis zum Erzeugen von Signalen für die Übertragung zu einem Druckkopf auf. Jeder Druckkopf weist einen Umschaltschaltkreis und eine piezoelektrische Komponente auf. Druckdaten werden von einer Schnittstelle hin zu dem Umschaltschaltkreis übertragen. Der Umschaltschaltkreis empfängt auch Antriebssignale von dem Antriebssignal-Erzeuger-Schaltkreis aus. Der Umschaltschaltkreis steuert die piezoelektrische Komponente beim Empfang der Druckdaten und des Antriebssignals und bringt die piezoelektrische Komponente dazu, sich auszudehnen und zusammenzuziehen und dadurch Tinte aus einer Düse auszustoßen.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf den obigen Umstand vorgesehen worden, und es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungseinheit zu schaffen, die ein geeignetes Antriebssignal verwendet, das flexibel ausgewählt wird, selbst wenn die Betätigungseinheit inhärente Variationen ihrer Eigenschaften hat.
Um dieses Ziel zu erreichen, wird in einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 geschaffen.
Eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 5 bildet einen zweiten Aspekt der Erfindung.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun rein beispielhaft und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1A ein Blockdiagramm ist, das die Konfiguration eines Tintenstrahldruckers zeigt;
1B ein Block des Antriebssignalerzeugers der 1A ist;
2 eine perspektivische Ansicht ist, die den internen Mechanismus des Tintenstrahldruckers zeigt;
3 eine Schnittansicht ist, die die Struktur eines Aufzeichnungskopfs zeigt;
4 ein Diagramm ist, das einen äquivalenten Schaltkreis eines Schwingungssystems des Aufzeichnungskopfs zeigt;
5A ein Diagramm ist, das einen äquivalenten Schaltkreis eines piezoelektrischen Betätigungssystems zeigt;
5B ein Diagramm ist, das einen äquivalenten Schaltkreis mit Bezug auf Tinte in einem Hohlraum zeigt;
5C ein Diagramm ist, das einen äquivalenten Schaltkreis mit Bezug auf einen Meniskus an einer Düsenöffnung zeigt;
6 ein Blockdiagramm ist, das die elektrische Konfiguration des Aufzeichnungskopfs zeigt;
7 ein Diagramm ist, das Signale zum Antreiben des Aufzeichnungskopfs zeigt;
8 ein Diagramm ist, das eine detaillierte Wellenform des in 7 dargestellten Antriebssignals zeigt;
9A eine Tabelle ist, die die Beziehung zwischen ID-Nummern und Anlegezeiträumen des Ausstoßelements des in 7 dargestellten Antriebssignals beschreibt; und
9B eine Tabelle ist, die die Beziehung zwischen ID-Nummern und Anlegezeiträumen des zweiten Halteelements des in 7 dargestellten Antriebssignals beschreibt.
Mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, indem ein Tintenstrahldrucker (oder einfach "Drucker") einer repräsentativen Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung als Beispiel genommen wird. Wie es in 1A dargestellt ist, besteht der Drucker grob gesagt aus einer Druckersteuerung 1 und einem Druckmotor 2.
Die Druckersteuerung 1 weist eine externe Schnittstelle 3 (externe I/F 3) auf, einen RAM (random access memory) 4 zum temporären Speichern verschiedenen Datenelemente, einen Steuerungs-ROM (read-only memory) 5 zum Speichern eines Steuerungsprogramms etc., einen Steuerungsabschnitt 6 mit einer CPU (central processing unit), etc., einen Oszillator 7 zum Erzeugen eines Uhrzeitsignals, einen Antriebssignal-Erzeugungsabschnitt 9 zum Erzeugen eines Antriebssignals (COM), das einem Aufzeichnungskopf 8 zugeleitet wird, und eine interne Schnittstelle 10 (interne I/F 10) zum Übermitteln des Antriebssignals und zum Übermitteln von Punktmusterdaten (bitmap-Daten), die auf der Grundlage von Druckdaten expandiert worden sind, und dergleichen zu dem Druckmotor 2.
Die externe I/F 3 empfängt Druckdaten, die aus Buchstaben-Code, einer grafischen Funktion, Bilddaten, etc. aufgebaut sind, um Beispiele zu nennen, von einem Host-Computer (nicht dargestellt) etc. Ein Busy-Signal (BUSY) und ein Acknowledge-Signal (ACK) werden durch die externe I/F 3 zu dem Host-Computer etc. ausgegeben.
Der RAM 4 funktioniert als Empfangspuffer 4A, Zwischenpuffer 4B, Ausgabepuffer 4C und Arbeitsspeicher (nicht dargestellt). Der Empfangspuffer 4A speichert temporär die durch die externe I/F 3 empfangenen Druckdaten, der Zwischenpuffer 4B speichert von dem Steuerungsabschnitt 6 zur Verfügung gestellte Zwischencodedaten, und der Ausgabepuffer 4C speichert Punktmusterdaten. Die Punktmusterdaten sind Druckdaten, die durch Dekodieren (Übersetzen) von Gradationsdaten geschaffen werden.
Der Steuerungs-ROM 5 speichert Schriftdaten, grafische Funktionen, etc. zusätzlich zu dem Steuerungsprogramm (der Steuerungsroutine) zum Ausführen von verschiedenen Arten von Datenverarbeitung.
Der Steuerungsabschnitt 6 führt verschiedene Arten von Steuerungen aus. Außerdem liest er die Druckdaten in dem Empfangspuffer 4A und speichert die Zwischencodedaten, die durch Umwandeln der Druckdaten vorgesehen worden sind, in den Zwischenpuffer 4B. Außerdem analysiert der Steuerungsabschnitt 6 die Zwischencodedaten, die aus dem Zwischenpuffer 4B ausgelesen werden, nimmt Bezug auf die Schriftdaten, die grafischen Funktionen, etc., die in dem Steuerungs-ROM 5 gespeichert sind, und expandiert die Zwischencodedaten in Punktmusterdaten. Nach dem Ausführen der notwendigen Bearbeitung speichert der Steuerungsabschnitt 6 die Punktmusterdaten in dem Ausgabepuffer 4C.
Wenn eine Zeile der Punktmusterdaten, die durch einen Hauptabtastvorgang des Aufzeichnungskopfs 8 aufgezeichnet werden kann, vorgesehen ist, wird diese aus dem Aufgabepuffer 4C durch die interne I/F 10 der Reihe nach an den Aufzeichnungskopf 8 ausgegeben. Wenn eine Zeile der Punktmusterdaten aus dem Ausgabepuffer ausgegeben wird, werden die bereits expandierten Zwischencodedaten aus dem Zwischenpuffer gelöscht, und die nächsten Zwischencodedaten werden expandiert.
Der Antriebssignalerzeuger 9 weist einen ROM 11 auf, der Antriebssignale zum Ausbilden einer Information über Wellenformmuster und dergleichen speichert, einen EEPROM 12, der die für jeden Aufzeichnungskopf 8 gesetzte ID-Nummer (später beschrieben) speichert, und einen Antriebssignal-Erzeugungsabschnitt 13, um einen Bezug auf die in dem ROM 11 gespeicherte Information über die Wellenformmuster zu nehmen, und zwar auf der Grundlage der in dem EEPROM 12 gespeicherten ID-Nummer, und eine Abfolge von Antriebssignalen zu erzeugen, die zu dem Aufzeichnungskopf passen, wie in 1B dargestellt.
Beispielsweise ist, wie in 8 dargestellt, das durch den Antriebssignal-Erzeugungsabschnitt 13 erzeugte Antriebssignal (COM) ein Signal mit drei Impulssignalen 21 (21A, 21B und 21C), die in Reihe geschaltet sind und jedes aus einem Expansionselement 16 zum Erhöhen des Potentials mit einem konstanten Spannungsgradienten von einem Zwischenpotential Vm zu einem Expansionspotential VPS bestehen, aus einem ersten Halteelement 17 zum Halten des Expansionspotentials VPS, einem Ausstoßelement 18 zum Vermindern des Potentials mit einem konstanten Spannungsgradienten von dem Expansionspotential VPS bis zu einem Kontraktionspotential VLS, einem zweiten Halteelement (einem Kontraktionshalteelement) 19 zum Halten des Kontraktionspotentials VLS, und einem Dämpfungselement 20 zum Erhöhen des Potentials mit einem konstanten Spannungsgradienten von dem Kontraktionspotentials VLS bis zu dem Zwischenpotential Vm.
Der ROM 11 funktioniert als Mittel zum Speichern einer Ausstoßperioden-Information, Mittel zum Speichern einer Kontraktionshalteperioden-Information, Mittel zum Speichern einer Dämpfungsperioden-Information, Mittel zum Speichern einer Dämpfungsspannungs-Information und Mittel zum Speichern einer Antriebsspannungs-Information in der vorliegenden Erfindung und speichert Informationen von Parametern, die aus der Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1 (Ausstoßperioden-Information) bestehen, der Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2 (Kontraktionshalteperioden-Information), der Dauer des Dämpfungselements 20, pwc2 (Dämpfungsperioden-Information), der Potentialdifferenz zwischen dem Kontraktionspotential VLS und dem Zwischenpotential VM, VcN (Dämpfungsspannungs-Information), und der Antriebsspannung VHN (Antriebsspannungs-Information). Außerdem besteht die Information jedes Parameters aus Informationen von verschiedenen Arten von Anlegezeiträumen und Potentialdifferenzen, und die numerischen Informationselemente werden in einer eins-zu-eins Übereinstimmung mit ID-Nummern zurückgehalten, nämlich in einem Zustand, in welchem ein Informationselement einer ID-Nummer zugewiesen ist.
Der EEPROM 12 funktioniert als Mittel zum Speichern eines Ausstoßperioden-Identifizierers, als Mittel zum Speichern eines Kontraktionshalteperioden-Identifizierers, eines Dämpfungsperioden-Identifizierers, eines Dämpfungsspannungs-Identifizierers, und eines Antriebsspannungs-Identifizierers in der vorliegenden Erfindung und speichert Setup-Werte der ID-Nummer für das Ausstoßelement 18 (Ausstoßperioden-Identifizierer), die ID-Nummer für das zweite Halteelement 19 (Kontraktionshalteperioden-Identifizierer), die ID-Nummer für das Dämpfungselement 20 (Dämpfungsperioden-Identifizierer), die ID-Nummer für die Potentialdifferenz VcN (Dämpfungsspannungs-Identifizierer), und die ID-Nummer für die Antriebsspannung VHN (Antriebsspannungs-Identifizierer) für jeden Aufzeichnungskopf 8.
Der Antriebssignalerzeugungsabschnitt 13 funktioniert als Antriebssignalerzeuger in der vorliegenden Erfindung und nimmt Bezug auf die ID-Nummer für das Ausstoßelement 18, die ID-Nummer für das zweite Halteelement 19, etc., die in dem EEPROM 11 gespeichert sind, und erzeugt die an den ID-Nummern spezifizierten Antriebssignale.
Die in dem ROM 11 und dem EEPROM 12 gespeicherte Information und die Antriebssignale werden später genauer diskutiert werden.
Der Druckmotor 2 weist einen Papierfördermechanismus 23, einen Laufwagenmechanismus 24 und den oben erwähnten Aufzeichnungskopf 8 auf.
Wie es in 2 dargestellt ist, ist der Papierfördermechanismus 23 aus einem Papierfördermotor 25, einer Papierförderwalze 26, etc. aufgebaut, und er befördert Aufzeichnungspapier (eine Art Aufzeichnungsmedium) 27 der Reihe nach in Übereinstimmung mit dem Aufzeichnungsvorgang des Aufzeichnungskopfs 8. Das heißt, der Papierfördermechanismus 23 bewegt das Aufzeichnungspapier 27 in der Aufzeichnungspapierförderrichtung, welche eine Nebenabtastrichtung ist.
Der Laufwagenmechanismus 24 weist einen Laufwagen 31 auf, an welchem der Aufzeichnungskopf 8 und eine Tintenkartusche 29 angebracht werden können, wobei der Laufwagen 31 an einem Führungselement 30 beweglich angebracht ist, einen Synchronriemen 34, der an einer Antriebsriemenscheibe 32 und einer angetriebenen Riemenscheibe 33 platziert und mit dem Laufwagen 31 verbunden ist, und einen Impulsmotor 35 zum Drehen der Antriebsriemenscheibe 32.
In dem Laufwagenmechanismus 24 wird der Laufwagen 31 entlang der Richtung der Breite des Aufzeichnungspapiers 27 durch die Wirkungsweise des Impulsmotors 35 hin und her bewegt. Das heißt, der an dem Laufwagen 31 angebrachte Aufzeichnungskopf 8 wird entlang der Hauptabtastrichtung bewegt.
Es wird nun der Aufzeichnungskopf 8 diskutiert werden. Um den in 3 dargestellten Aufzeichnungskopf 8 zu bilden, wird ein piezoelektrisches Betätigungsglied 40, das wie Kammzähne gestaltet ist, in eine Kammer 39 eines Gehäuses 38 eingesetzt, das beispielsweise wie ein Plastikkasten gestaltet ist, und zwar durch eine Öffnung, ein Spitzenende 40a, das wie Kammzähne gestaltet ist, wird dazu gebracht, zu einer gegenüberliegenden Öffnung hinzuweisen, eine Kanaleinheit 41 wird mit der Oberfläche (der Bodenfläche) des Gehäuses 38 auf der Seite der Öffnung verbunden, und das Spitzenende 40 wird gegen einen vorbestimmten Bereich der Kanaleinheit 41 in Anlage gebracht und dort fixiert.
Das piezoelektrische Betätigungsglied 40 weist eine plattenartige Vibrationsplatte auf, die ein abwechselndes Muster von gemeinsamen internen Elektroden 43 und diskreten internen Elektroden 44 aufweist, die aufeinander gelegt sind, wobei dazwischen ein piezoelektrischer Körper 42 vorgesehen ist, wobei die Vibrationsplatte entsprechend der Punktausbildungsdichte wie Kammzähne geschnitten ist. Der Grundendseitenbereich ist mit einem Befestigungssubstrat 45 verbunden, so dass er zu einer einseitig eingespannten Stufe wird, und das Befestigungssubstrat 45 wird mit einer Wand der Speicherkammer 44 verbunden. Eine Potentialdifferenz wird zwischen der gemeinsamen internen Elektrode 43 und der diskreten bzw. eigenständigen internen Elektrode 44 aufgebracht, wodurch der freie Endbereich jedes piezoelektrischen Betätigungsglieds 40, nämlich der Bereich, der nach außen hervorsteht von dem überlappenden Ende mit dem Befestigungssubstrat 45, in Richtung der Länge des Betätigungsglieds rechtwinklig zu der Legerichtung ausgedehnt oder zusammengezogen wird.
Die Kanaleinheit 41 weist eine Düsenplatte 48 und eine elastische Platte 49 auf, die auf beiden Seiten mit einer dazwischen vorgesehenen Kanalausbildeplatte 47 aufgelegt sind.
Die Kanalausbildeplatte 47 ist ein Plattenelement, das mit mehreren Hohlräumen (Druckerzeugungskammern) 51 ausgebildet ist, die mit mehreren Düsenöffnungen 50 in Verbindung stehen, welche in der Düsenplatte 48 gemacht sind und durch Membranen unterteilt sind, und einem länglichen gemeinsamen Tintenreservoir 53, mit welchem mehrere Tintenzuleiteöffnungen 52 kommunizieren, die jede mit zumindest einem Ende jedes Hohlraums 51 kommunizieren. In der Ausführungsform ist das längliche gemeinsame Tintenreservoir 53 durch Ätzen eines Siliziumwafers ausgebildet, die Hohlräume 51 sind passend zu den Abständen der Düsenöffnungen 50 entlang der Richtung der Länge des gemeinsamen Tintenreservoirs 53 ausgebildet, und die nutartigen Tintenzuleiteöffnungen 52 sind zwischen den Hohlräumen 51 und dem gemeinsamen Tintenreservoir 53 ausgeformt. Die Tintenzuleiteöffnung 52 ist mit einem Ende des Hohlraums 51 verbunden, und die Düsenöffnung 50 ist in der Nähe des Endbereichs auf der gegenüberliegenden Seite der Tintenzuleiteöffnung 52 positioniert. Das gemeinsame Tintenreservoir 53 ist eine Kammer zum Zuleiten von in der Tintenkartusche 29 gespeicherter Tinte zu den Hohlräumen 51, und ein Tintenzuleitekanal 54 kommuniziert fast in der Mitte in Richtung der Länge.
Die elastische Platte 49 ist auf einer gegenüberliegenden Fläche der Kanalausbildeplatte 47 aufgelegt, die auf der der Düsenplatte 48 gegenüberliegenden Seite positioniert ist, und sie ist von einer doppelten Struktur mit einer Polymerfolie aus PPS, etc., laminiert als eine elastische Folie 56 auf einer rostfreien Platte 55. Die rostfreie Platte 55 des Bereichs entsprechend dem Hohlraum 51 ist geätzt, um einen Inselbereich 57 zum Anliegen gegen das piezoelektrische Betätigungsglied 40 und zum Fixieren dieses Betätigungsglieds 40 zu bilden.
In dem beschriebenen Aufzeichnungskopf 8 wird das piezoelektrische Betätigungsglied 40 in Richtung der Länge des Betätigungsglieds ausgedehnt, wodurch der Inselbereich 57 gegen die Düsenplatte 48 gedrückt wird, die den Inselbereich 58 umgebende elastische Folie 56 verformt wird und der Hohlraum 51 zusammengezogen wird. Wenn das piezoelektrische Betätigungsglied 40 in Richtung der Länge des Betätigungsglieds zusammengezogen wird, wird der Hohlraum 51 aufgrund der Elastizität der elastischen Folie 56 ausgedehnt. Die Ausdehnung und Kontraktion des Hohlraums 51 werden gesteuert, wodurch ein Tintentropfen durch die Düsenöffnung 50 ausgestoßen wird.
Ein Vibrationssystem in dem Aufzeichnungskopf 8 kann durch einen in 4 dargestellten äquivalenten Schaltkreis repräsentiert werden. Hierbei bezeichnet das Symbol M die Inertanz, wobei es sich um die Masse eines Mediums pro Längeneinheit handelt [kg/m⁴], Ma bezeichnet die Inertanz des piezoelektrischen Betätigungsglieds 40, Mn die Inertanz der Düsenöffnung 50 und Ms die Inertanz der Tintenzuleiteöffnung 52. R bezeichnet den Widerstand der internen Verluste eines Mediums [N·s/m⁵], Rn bezeichnet den Widerstand in der Düsenöffnung 50 und Rs den Widerstand in der Tintenzuleiteöffnung 52. C bezeichnet die Komplianz der Volumenänderung pro Druckeinheit [m⁵/N], Cc die Komplianz des Hohlraums (der Druckerzeugungskammer) 51, Ca die Komplianz des piezoelektrischen Betätigungsglieds 40 und Cn die Komplianz der Düsenöffnung 50. P bezeichnet den Druck, der mit der Zeit mittels des piezoelektrischen Betätigungsglieds 40 erzeugt wird, in anderen Worten den äquivalenten Druck, in welchen auf das piezoelektrische Betätigungsglied 40 aufgebrachte Spannungsimpulse umgewandelt werden.
Ein äquivalenter Schaltkreis des piezoelektrischen Betätigungssystems kann wie in 5A repräsentiert werden, aus welcher es bekannt ist, dass eine natürliche Periode Ta des piezoelektrischen Betätigungsglieds 40 gemäß der Gleichung (1) berechnet werden kann. Ta = 2π√Ma·Ca (1)
Die auf der Grundlage der Gleichung (1) berechnete natürliche Periode Ta, nämlich der theoretische Wert, beträgt in dem Aufzeichnungskopf 8 der Ausführungsform ungefähr 4 μsec.
In gleicher Art und Weise kann ein äquivalenter Schaltkreis mit Bezug auf Tinte in dem Hohlraum 51 wie in 5B repräsentiert werden, aus welcher bekannt ist, dass die natürliche Periode Tc des Hohlraums 51 gemäß der Gleichung (2) berechnet werden kann.
Die auf der Grundlage der Gleichung (2) berechnete natürliche Periode Tc, nämlich der theoretische Wert, beträgt in dem Aufzeichnungskopf 8 der Ausführungsform ungefähr 8,5 μsec.
Außerdem kann ein äquivalenter Schaltkreis mit Bezug auf einen Meniskus der Düsenöffnung 50 wie in 5C repräsentiert werden, aus welcher bekannt ist, dass die natürliche Periode Tm des Meniskus gemäß der Gleichung (3) berechnet werden kann. Tm = 2 (Min + Ms)Cc (3)
Der hier erwähnte Meniskus bezieht sich auf eine freie Oberfläche der Tinte, die an der Düsenöffnung 50 frei liegt.
In dem Aufzeichnungskopf 8 der Ausführungsform gilt die Beziehung Ta < Tc < Tm, und die natürliche Periode Tm des Meniskus wird ungefähr 10 mal so groß wie die natürliche Periode Tc des Hohlraums 51.
Es wird nun die elektrische Konfiguration des Aufzeichnungskopfs 8 und die Steuerung zum Ausstoßen von Tintentropfen diskutiert werden.
Wie es in 1A dargestellt ist, weist der Aufzeichnungskopf 8 ein Schieberegister 60 auf, einen Verriegelungsschaltkreis 61, einen Levelshifter 62, einen Umschaltschaltkreis 63, das oben beschriebene piezoelektrische Betätigungsglied 40, etc. Außerdem bestehen, wie in 5 dargestellt, das Schieberegister 60, der Verriegelungsschaltkreis 61, der Levelshifter 62, der Umschaltschaltkreis 63 und das piezoelektrische Betätigungsglied 40 aus Schieberegisterelementen 60A bis 60N, Verriegelungselementen 61A bis 61N, Levelshifterelementen 62A bis 62N, Umschaltelementen 63A bis 63N, bzw. piezoelektrischen Betätigungsgliedern 40A bis 40N, die in einer ein-zu-eins Übereinstimmung mit den Düsenöffnungen 50 des Aufzeichnungskopfs 8 vorgesehen sind.
Um Tintentropfen durch den Aufzeichnungskopf 8 hindurch auszustoßen, wie es in 6 dargestellt ist, übermittelt der Steuerungsabschnitt 6 Druckdaten (SI) der Reihe nach aus dem Ausgabepuffer 4C und setzt die Daten in den Schieberegisterelementen 60A bis 60N der Reihe nach synchron mit einem Uhrzeitsignal (CK) von dem Oszillator 7. Wenn die Druckdaten für alle Düsenöffnungen 50 in den Schieberegisterelementen 60A bis 60N gesetzt worden sind, gibt der Steuerungsabschnitt 6 ein Verriegelungssignal (LAT) an den Verriegelungsschaltkreis 61 aus, nämlich an die Verriegelungselemente 61A bis 61N, und zwar zu einem vorbestimmten Zeitpunkt. Gemäß dem Verriegelungssignal verriegeln die Verriegelungselemente 61A bis 61N die in den Schieberegisterelementen 60A bis 60N gesetzten Druckdaten. Die verriegelten Druckdaten werden an den Levelshifter 62, einen Spannungsverstärker, nämlich die Levelshifterelemente 62A bis 62N geliefert.
Beispielsweise verstärkt, wenn das Druckdatum "1" ist, jedes Leveishifterelement 62A bis 62N das Druckdatum auf einen Spannungswert, bei welchem der Umschaltschaltkreis 63 angetrieben werden kann, beispielsweise einige zehn Volt. Das verstärkte Druckdatum wird an den Umschaltschaltkreis 63, nämlich das Umschaltelement 63A bis 63N angelegt, welcher dann in einen verbundenen Zustand eintritt, wenn das Druckdatum angelegt wird. Wenn beispielsweise das Druckdatum "0" ist, verstärkt das zugehörige Levelshifterelement 62A bis 62N das Druckdatum nicht. Ein Antriebssignal (COM) von dem Antriebssignalerzeuger 9 wird an jedes Umschaltelement 63A bis 63N angelegt, und wenn das Umschaltelement 63A bis 63N in einen verbundenen Zustand eintritt, wird das Antriebssignal an das mit dem Umschaltelement 63A bis 63N verbundene piezoelektrische Betätigungsglied 40A bis 40N geliefert.
So wird das Antriebssignal an das piezoelektrische Stellglied 40 entsprechend der Düsenöffnung 50 mit dem eingestellten Druckdatum "1" geliefert. Beim Empfangen des Antriebssignals expandiert und kontrahiert sich das piezoelektrische Betätigungsglied 40 in Richtung der Länge des Betätigungsglieds, um den Hohlraum 51 auszudehnen und zusammenzuziehen. Wenn der Hohlraum 51 ausgedehnt und zusammengezogen wird, wird ein Tintentropfen durch die Düsenöffnung 50 hindurch ausgestoßen.
Andererseits wird das Antriebssignal nicht an das piezoelektrische Betätigungsglied 40 entsprechend der Düsenöffnung 50 mit dem eingestellten Druckdatum "0" geliefert, so dass das Volumen des Hohlraums 51 in einem stabilen Zustand gehalten wird und ein Tintentropfen nicht ausgestoßen wird.
Daher wird das Druckdatum "1" für die Düsenöffnung zum Aufzeichnen eines Punkts eingestellt, und das Druckdatum "0" wird für die Düsenöffnung 50 eingestellt, um keinen Punkt aufzuzeichnen, wodurch für jede Düsenöffnung 50 gesteuert werden kann, ob ein Tintentropfen ausgestoßen wird oder nicht.
Es wird nun das oben erwähnte Antriebssignal im Detail diskutiert werden. Wie es in 7 und 8 dargestellt ist, ist das Antriebssignal in der Ausführungsform ein Signal mit einem ersten 21A, einem zweiten Impuls 21B und einem dritten Impuls 21C, die der Reihe nach miteinander verbunden sind. Der erste 21A, der zweite 21B und der dritte Impuls 21C werden an das piezoelektrische Betätigungsglied 40 angelegt, wodurch drei Tintentropfen mit dem gleichen Gewicht sukzessive durch die Düsenöffnung 50 hindurch ausgestoßen werden, um einen normalen Punkt auf dem Aufzeichnungspapier 27 zu bilden.
Da der erste 21A, der zweite 21B und der dritte Impuls 21C Impulse mit der gleichen Wellenform sind, wird der erste Impuls 21A diskutiert werden.
Der erste Impuls 21A besteht aus einem Expansionselement 16 zum Erhöhen des Potentials mit einem konstanten Spannungsgradienten von dem Zwischenpotential Vm auf ein Expansionspotential VPS zum Ausdehnen des Hohlraums 51 (der Druckerzeugungskammer) in dem normalen Zustand, einem ersten Halteelement 17 zum Halten des Expansionspotentials VPS, um den ausgedehnten Zustand des Hohlraums 51 beizubehalten, einem Ausstoßelement 18 zum Vermindern des Potentials mit einem konstanten Spannungsgradienten von dem Expansionspotential VPS auf ein Kontraktionspotential VLS zum Zusammenziehen des Hohlraums 51 in dem ausgedehnten Zustand, um dadurch einen Tintentropfen auszustoßen, einem zweiten Halteelement (Kontraktionshalteelement) 19 zum Halten des Kontraktionspotentials VLS zum Beibehalten des Kontraktionszustands des Hohlraums 51, und einem Dämpfungselement 20 zum Erhöhen des Potentials mit einem konstanten Spannungsgradienten von dem Kontraktionspotential VLS auf das Zwischenpotential Vm zum Ausdehnen des Hohlraums 51, der mittels des zweiten Halteelements 19 in dem zusammengezogenen Zustand gehalten worden ist, und Wiederherstellen des Hohlraums auf den normalen Zustand.
Wenn das Expansionselement 16 an das piezoelektrische Betätigungsglied 40 angelegt wird, wird das piezoelektrische Betätigungsglied 40 in dem normalen Zustand in Richtung der Länge des Betätigungsglieds zusammengezogen, um das Volumen des Hohlraums 51 auszudehnen. Wenn das Anlegen des Expansionselements 16 beendet ist und das erste Halteelement 17 an das piezoelektrische Betätigungsglied 40 angelegt wird, wird der zusammengezogene Zustand des piezoelektrischen Glieds 40 in dem Expansionszustand des Hohlraums 51 ebenfalls entsprechend aufrecht erhalten. Wenn das Anlegen des ersten Halteelements 17 beendet ist und das Ausstoßelement 18 an das piezoelektrische Betätigungsglied 40 angelegt wird, wird das piezoelektrische Betätigungsglied 40 in dem zusammengezogenen Zustand schnell in Richtung der Länge des piezoelektrischen Betätigungsgliedes ausgedehnt, um so das Volumen des Hohlraums 51 zusammenzuziehen. Wenn das Volumen des Hohlraums 51 zusammengezogen wird, nimmt der Tintendruck in dem Hohlraum 51 schnell zu, und ein Tintentropfen wird durch die Düsenöffnung 50 hindurch ausgestoßen. Wenn das Dämpfungselement 20 angelegt wird, nachdem das Anlegen des Ausstoßelements 18 beendet ist und das zweite Halteelement 19 angelegt wird, wird das piezoelektrische Betätigungsglied 40 in dem ausgedehnten Zustand in Richtung der Länge des piezoelektrischen Betätigungsgliedes zusammengezogen und wird gleich der Länge in dem normalen Zustand, wodurch der Hohlraum 51 in dem zusammengezogenen Zustand ausgedehnt und in den normalen Zustand zurückgestellt wird. Wenn der Hohlraum 51 ausgedehnt und in den normalen Zustand zurückgeführt wird, wird der Tintendruck in dem Hohlraum 51 dekomprimiert, und die Schwingung eines Meniskus, der stark zu schwingen versucht, wenn das Ausstoßelement 8 angelegt wird, wird vermindert.
In der Ausführungsform passt der Wert, der sich aus dem Addieren der Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, und der Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, ergibt, zu der natürlichen Periode Tc des Hohlraums (der Druckerzeugungskammer) 51.
Sowohl die Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, als auch die Dauer des Dämpfungselements 20, pwc2, passen zu der natürlichen Periode Ta des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40.
Der Grund, warum der Wert, der sich aus dem Addieren der Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, und der Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, ergibt, zu der natürlichen Periode Tc passt, ist der folgende:
Das durch Anlegen des Expansionselements 16 und des ersten Halteelements 17 zusammengezogene Glied 40 wird durch Anlegen des Ausstoßelements 18 ausgedehnt. Wenn das piezoelektrische Betätigungsglied 40 ausgedehnt wird, wird der Hohlraum 51 in dem ausgedehnten Zustand schnell zusammengezogen, und demzufolge schwingt der Meniskus recht stark. Dabei wird die Schwingung des Meniskus durch das Zusammenziehen des Hohlraums 51 stark beeinträchtigt, und daher wird der Schwingungszyklus des Meniskus gleich der natürlichen Periode des Hohlraums 51, Tc.
Wenn mit dem Anlegen des Ausstoßelements 18 begonnen wird, beginnt eine starke Schwingung auf der Grundlage der natürlichen Periode Tc, und der Meniskus, der durch Anlegen des Expansionselements 16 und des ersten Halteelements 17 in den Hohlraum 51 hineingezogen worden war, bewegt sich in Richtung der Tintenausstoßrichtung. Die Bewegungsrichtung des Meniskus, der mit der natürlichen Periode Tc schwingt, kehrt sich um nach dem Ablauf der Zeit (Tc/2) seit dem Beginn der Bewegung des Meniskus in der Tintenausstoßrichtung, und der Meniskus bewegt sich in der Einziehrichtung. Nach dem Ablauf der Zeit Tc kehrt sich die Bewegungsrichtung des Meniskus dann wieder um, und der Meniskus versucht, sich in der Tintenausstoßrichtung zu bewegen.
Da der Wert, der sich aus dem Addieren der Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, und der Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, ergibt, zu der natürlichen Periode Tc passt, wird das Dämpfungselement 20 nach dem Ablauf der Zeit Tc seit dem Beginn des Anlegens des Ausstoßelements 18 angelegt. Wenn das Dämpfungselement 20 angelegt wird, wird das piezoelektrische Glied 40 zusammengezogen und der Hohlraum 51 ausgedehnt, so dass der Druck in dem Hohlraum 51 negativ wird, was die Bewegungskraft des Meniskus vermindert, der versucht, sich in der Tintenausstoßrichtung zu bewegen. Daher wird die Schwingung des Meniskus unterdrückt.
So passt der Wert, der sich aus dem Addieren der Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, und der Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, ergibt, zu der natürlichen Periode Tc, wodurch die Schwingung des Meniskus effektiv unterdrückt werden kann.
Der Grund, warum die Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, und die Dauer des Dämpfungselements, pwc2, zu der natürlichen Periode des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40, Ta, passen, ist wie folgt:
Zunächst tritt, wenn die Dauer pwd1 und die Dauer pwc2 kürzer gemacht werden als die natürliche Periode Ta, ein Phänomen auf, in welchem die Expansion und Kontraktion des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40 nicht mit der Spannungsänderung des Ausstoßelements 18 und des Dämpfungselements 20 Schritt halten. Das heißt, die Expansion und Kontraktion des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40 folgen nicht der Spannungsveränderung des Ausstoßelements 18 und des Dämpfungselements 20. So werden die Expansion und Kontraktion des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40 instabil, und es wird schwierig, die Expansion und Kontraktion des Hohlraums 51 zu steuern. Als Ergebnis wird das Ausstoßen eines Tintentropfens instabil.
Wenn andererseits die Dauer pwd1 länger gewählt wird als die natürliche Periode Ta, vermindert sich die Tintentropfen-Ausstoßgeschwindigkeit, oder die Tintentropfenmenge wird kleiner als die normale Menge. Wenn sich die Tintentropfen-Ausstoßgeschwindigkeit vermindert, wird die Position, an der der Tintentropfen auftrifft, bezüglich der normalen Position versetzt, was zu einer Verschlechterung der Qualität des aufgezeichneten Bilds führt. Wenn die Tintentropfenmenge kleiner wird als die normale Menge, ergibt sich auch eine Verschlechterung der Qualität eines Aufzeichnungsbilds.
Wenn die Dauer pwd2 länger gewählt wird als die natürliche Periode Ta, wird die Expansionsgeschwindigkeit des Hohlraums 51 gering, und der Dämpfungseffekt vermindert sich. Außerdem verlängert sich auch die für ein Impulssignal erforderliche Zeit, und daher verlängert sich auch die zum Ausbilden eines Punkts erforderliche Zeit, was zu einer Verminderung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit führt.
So passen die Dauer pwd1 und die Dauer pwd2 zu der natürlichen Periode Ta, wodurch die Expansion und Kontraktion des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40 verlässlich gesteuert werden können, so dass eine notwendige Tintentropfen- Ausstoßgeschwindigkeit vorgesehen werden kann und die Aufzeichnungsgeschwindigkeit hoch gehalten werden kann.
Dabei sind das piezoelektrische Betätigungsglied 40, die Kanaleinheit 41 und dergleichen winzige Teile in mm-Einheiten und werden in mm-Einheiten mikrobearbeitet, und daher ergeben sich charakteristische Schwankungen von einem Aufzeichnungskopf 8 zu einem anderen.
Beispielsweise schwankt die Länge des freien Endbereichs des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40, die von dem überlappenden Ende mit dem Befestigungssubstrat 45 hervorsteht, von einem Aufzeichnungskopf 8 zu einem anderen aufgrund eines extrem kleinen Positionsversatzes zur Zeit der Verbindung, so dass die natürliche Periode Ta sich unterscheidet. Die natürliche Periode Tc schwankt von einem Aufzeichnungskopf 8 zu einem anderen aufgrund von Dimensionstoleranzen des Hohlraums 51 auf der Grundlage der Bearbeitungsgenauigkeit oder dergleichen.
In der Ausführungsform werden solche Schwankungen von einem Aufzeichnungskopf 8 zu einem anderen durch Verändern der Antriebsspannung VHN (Potentialdifferenz zwischen Expansionspotential VPS und Kontraktionspotential VLS), der Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, der Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, der Dauer des Dämpfungselements 20, pwc2, der Potentialdifferenz zwischen dem Kontraktionspotential VLS und dem Zwischenpotential Vm, VcN, in der Antriebswellenform korrigiert.
Diese Schwankungskorrektur wird diskutiert werden.
Die 9A und 9B sind Tabellen, die einen Teil der in dem ROM 11 des Antriebssignalerzeugers 9 gespeicherten Wellenformmuster-Information beschreiben. 9A ist eine Tabelle, die die Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1 (Ausstoßperioden-Information) sowie die ID-Nummer (Ausstoßperioden-Identifizierer) beschreibt, die dieser entspricht, und 9B ist eine Tabelle, die die Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2 (Kontraktionshalteperioden-Information) und die entsprechende ID-Nummer (Kontraktionshalteperioden-Identifizierer) beschreibt.
Zunächst wird eine Korrektur der Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, und der Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, mit Bezug auf die 9A und 9B diskutiert werden.
In der Ausführungsform kann die Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, in 0,1 µsec. Schritten von 3,5 µsec. bis 4,5 µsec. eingestellt werden. Die ID-Nummer 0 ist 4 µsec. (einem theoretischen Wert) zugewiesen, und die ID-Nummer 1 ist dem kürzesten Anlegezeitraum zugewiesen, 3,1 µsec. Anschließend werden die ID-Nummern in aufsteigender Reihenfolge der Anlegeperiode zugeordnet; die ID-Nummer B wird dem längsten Anlegezeitraum zugewiesen, nämlich 4,5 µsec..
In gleicher Art und Weise kann die Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, in 0,2 µs Schritten von 3,1 µs bis 6,1 µs eingestellt werden. Die ID-Nummer 0 ist 4,5 µs (einem theoretischen Wert) zugewiesen, und die ID-Nummer 1 ist dem kürzesten Anlegezeitraum zugewiesen, 3,1 µs. Anschließend werden die ID-Nummern in aufsteigender Reihenfolge des Anlegezeitraums zugewiesen; die ID-Nummer 10 wird dem längsten Anlegezeitraum, 6,1 µsec., zugewiesen.
Wie oben beschrieben passt in der Ausführungsform der Wert, der sich aus dem Addieren der Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, und der Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, ergibt, zu der natürlichen Periode Tc des Hohlraums 51, und außerdem passt die Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, zu der natürlichen Periode Ta des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40. Der theoretische Wert der natürlichen Periode Tc ist 8,5 µsec. und der der natürlichen Periode Ta ist 4 µsec.
Daher werden für den Aufzeichnungskopf 8 mit der gemessenen natürlichen Periode Ta und der gemessenen natürlichen Periode Tc als den theoretischen Werten die ID-Nummern entsprechend dem ersten Halteelement 17 und dem zweiten Halteelement 19 beide auf 0 gesetzt und in dem EEPROM 12 gespeichert (Mittel zum Speichern des Ausstoßperioden-Identifizierers und des Kontraktionshalteperioden-Identifizierers) des Antriebssignalerzeugers 9. Der Antriebssignal-Erzeugungs-Abschnitt 13 (Antriebssignalerzeuger) bezieht sich auf die in dem EEPROM 12 gespeicherten ID-Nummern, setzt die Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, auf 4 µsec. und die Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, auf 4,5 µsec., und erzeugt ein Antriebssignal (COM) mit dem Additionswert der Dauer pwd1 und der Dauer pwh2, der auf den theoretischen Wert der natürlichen Periode Tc festgelegt ist, nämlich 8,5 µsec.
Die natürliche Periode Ta wird gemessen durch Verwenden eines Laserauslenkungsmessgeräts, um den Schwingungszustand des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40 zu beobachten. Sie kann auch gemessen werden durch Messen einer elektromotorischen Gegenkraft, die auftritt, wenn eine Spannung an das piezoelektrische Betätigungsglied 40 angelegt wird. Die natürliche Periode Tc wird gemessen durch Addieren eines wie eine Sinuswelle geformten Eingangssignals zu dem Glied 40 und Beobachten des Verhaltens eines Meniskus an einer Düsenöffnung 50 zu der Zeit mit einem Stroboskop zum Emittieren von Licht synchron mit der Eingabe. Das heißt, die natürliche Periode Tc wird gemessen durch Anlegen eines Eingangssignals, während die Frequenz verändert wird, und Überprüfen, dass ein Tintenmeniskus stark schwingt mit Bezug auf eine spezifische Frequenz. Sie kann auch gemessen werden durch Beobachten der verbleibenden Schwingung eines Tintenmeniskus, nachdem Tinte durch einen normalen Antrieb ausgestoßen worden ist.
Andererseits wird, wenn die gemessene natürliche Periode Ta 4,2 µsec. beträgt, versetzt von dem theoretischen Wert, und die gemessene natürliche Periode Tc 8,5 µsec. beträgt, exakt gleich dem theoretischen Wert, die ID-Nummer entsprechend dem Ausstoßelement 18 gleich 8 gesetzt. Die ID-Nummer des zweiten Halteelements 19 wird auf 7 festgelegt, entsprechend der Zeit 4,3, die sich aus dem Subtrahieren des Messwerts der natürlichen Periode Ta, 4,2 µsec., von dem Messwert der natürlichen Periode Tc 8,5 µsec. ergibt. Die ID-Nummern werden in dem EEPROM 12 des Antriebssignalerzeugers 9 gespeichert.
Der Antriebssignal-Erzeugungs-Abschnitt 13 nimmt Bezug auf die in dem EEPROM 12 gespeicherten ID-Nummern und erzeugt ein Antriebssignal mit der Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, auf 4,2 µsec. und der Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, auf 4,3 µsec.
Für den Aufzeichnungskopf 8 mit der gemessenen natürlichen Ta gleich 3,5 µsec., was stark von dem theoretischen Wert abweicht, und der gemessenen natürlichen Periode Tc gleich 9,5 µsec., was von dem theoretischen Wert abweicht, wird außerdem die ID-Nummer entsprechend dem Ausstoßelement 18 auf 1 festgelegt und die ID-Nummer des zweiten Halteelements 19 auf 10, wodurch das Antriebssignal mit der optimalen Wellenform dem Aufzeichnungskopf 8 zugeleitet werden kann.
Obwohl ein Beispiel gezeigt worden ist, wo die gemessenen natürlichen Perioden Ta und Tc innerhalb eines in den 9A und 9B dargestellten Bereichs sind (nämlich pwd1 = 3,5–4,5 µsec. und pwh2 = 3,1–6,1 µsec.), ist es natürlich möglich, die vorliegende Erfindung zu erreichen, indem die in den 9A und 9B dargestellten Tabellen geeignet angepasst werden, selbst wenn der Wert der natürlichen Periode außerhalb des obigen Bereichs liegt.
So passt der Additionswert der Dauer pwd1 und der Dauer pwh2 zu der natürlichen Periode Tc des Hohlraums 51, wodurch, wenn die natürliche Periode Tc von einem Aufzeichnungskopf 8 zu einem anderen schwankt, ein optimales Antriebssignal für die natürliche Periode Tc gegeben werden kann und die Schwingung eines Meniskus effektiv unterdrückt werden kann. Außerdem wird die Dauer pwd1 so korrigiert, dass sie zu der natürlichen Periode Ta des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40 passt, wodurch, wenn die natürliche Periode Ta schwankt, die Expansion und Kontraktion des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40 verlässlich gesteuert werden kann.
Daher können Aufzeichnungsköpfe 8, die zuvor als Ausschuss gehandhabt worden sind, als gute Artikel montiert werden, die Ausbeuten der Aufzeichnungsköpfe 8 kann weiter verbessert werden, und die Verminderung der Kosten des Aufzeichnungskopfs 8 und als Ausweitung eines Druckers kann erzielt werden.
Das Setzen der Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, und der Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, ist beschrieben worden, aber es können auch andere Parameter korrigiert werden, nämlich die Antriebsspannung VHN, die Dauer des Dämpfungselements 20, pwc2, und die Potentialdifferenz zwischen dem Kontraktionspotential und dem Zwischenpotential VcN in der Antriebswellenform, und zwar auf ähnliche Art und Weise.
Beispielsweise wird für die Dauer des Dämpfungselements 20, pwc2, wie für die Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, die ID-Nummer (der Dämpfungsperioden-Identifizierer) festgelegt, und die Dauer pwc2 passt zu der natürlichen Periode Ta des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40. Die Dauer des Dämpfungselements 20, pwc2, passt zu der natürlichen Periode Ta, wodurch, wenn die natürliche Periode Ta von einem Aufzeichnungskopf 8 zu einem anderen schwankt, die Expansion und Kontraktion des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 40 verlässlich bei der Dämpfungsperiode eines Meniskus gesteuert werden kann. So kann der zulässige Bereich der Aufzeichnungsköpfe 8, die an Produkten als gute Artikel angebracht werden können, erweitert werden, und die Ausbeute der Aufzeichnungsköpfe 8 kann weiter verbessert werden.
Für die Antriebsspannung VHN wird ein Antriebssignal (ein erster Impuls 21A, ein zweiter 21B und ein dritter 21C) an das piezoelektrische Betätigungsglied 40 angelegt, während die Antriebssignal bei einer Bezugstemperatur (beispielsweise 25°C) verändert wird, und das Gewicht des Tintentropfens, der durch Anlegen des Antriebssignals ausgestoßen wird, wird gemessen. Der Spannungswert, bei welchem die gemessene Menge des Tintentropfens zu der Bezugsmenge passt (beispielsweise 40 ng), wird gemäß der ID-Nummer (dem Antriebsspannungs-Identifizierer) eingestellt.
Da die Antriebsspannung VHN so verändert werden kann, können die Tintentropfenmengen, die von einem Aufzeichnungskopf 8 zu einem anderen variieren, konstant gemacht werden.
In der Ausführungsform basiert die Potentialdifferenz zwischen dem Kontraktionspotential und dem Zwischenpotential, VcN, auf der Antriebsspannung VHN, es wird nämlich der Spannungswert eines vorbestimmten Prozentsatzes der Antriebsspannung VHN als die Potentialdifferenz VcN verwendet. Daher ist die Information der Potentialdifferenz VcN (die Dämpfungsspannungs-Information) ein Prozentsatz der Antriebsspannung VHN. Beispielsweise wird der theoretische Wert auf 25% der Antriebsspannung festgelegt (nämlich VcN = 25), und die ID-Nummer 0 wird dem Wert 25 zugewiesen. Die Prozentsätze für die Antriebsspannung VHN werden in dem ROM 11 in 1%-Schritten gespeichert, so dass sie in dem Bereich von 15% bis 50% verändert werden können, und verschiedene ID-Nummern werden entsprechend den Prozentsätzen zugewiesen.
Ein Tintentropfen wird ausgestoßen, während die Potentialdifferenz VcN verändert wird, und die verbleibende Schwingung eines Tintenmeniskus, nachdem Tinte ausgestoßen worden ist, wird beobachtet, wodurch der Dämpfungszustand des Meniskus beobachtet wird. Die ID-Nummer der Potentialdifferenz VcN, die den höchsten Dämpfungseffekt hat (Dämpfungsspannungs-Identifizierer), wird in dem EEPROM 12 gespeichert.
Wenn die Potentialdifferenz zwischen dem Kontraktionspotential und dem Zwischenpotential, VcN (Potentialdifferenz zwischen dem Potential beim Beginn des Anlegens des Dämpfungselements 20 und dem Potential am Ende des Anlegens dieses Dämpfungselements 20), so als Antwort auf die Abdämpfung der Schwingung eines Meniskus verändert werden kann, kann der Expansionsgrad des Hohlraums 51, wenn das Dämpfungselement 20 angelegt wird, angepasst werden. Das heißt, die Potentialdifferenz VcN wird größer gemacht als die Bezugspotentialdifferenz VcN, wodurch der Expansionsgrad des Hohlraums 51 größer gemacht werden kann als die Bezugsexpansionsrate; wenn die Potentialdifferenz VcN kleiner gemacht wird als die Bezugspotentialdifferenz VcN, kann der Expansionsgrad des Hohlraums 51 kleiner gemacht werden als die Bezugsexpansionsrate.
Daher wird für den Aufzeichnungskopf 8 mit einem Meniskus, der stärker schwingt als ein Meniskus in dem Bezugsaufzeichnungskopf 8, direkt nachdem ein Tintentropfen ausgestoßen worden ist, die Potentialdifferenz VcN größer eingestellt als die Bezugspotentialdifferenz VcN zum Erhöhen der Expansionsrate des Hohlraums 51; für den Aufzeichnungskopf 8 mit einer geringeren Schwingung eines Meniskus als bei dem Bezugsaufzeichnungskopf 8 wird dagegen die Potentialdifferenz VON kleiner eingestellt als die Bezugspotentialdifferenz VcN, zum Vermindern der Expansionsrate des Hohlraums 51, wodurch der Meniskusschwingungszustand in einem Aufzeichnungskopf 8 mit dem in einem anderen Aufzeichnungskopf 8 in Übereinstimmung gebracht wird.
Selbst für den Aufzeichnungskopf 8 mit einer solchen Eigenschaft, dass ein Meniskus direkt nach dem Ausstoßen eines Tintentropfens stark schwingt, kann daher die Meniskusschwingung in einer kurzen Zeit unterdrückt werden. Selbst solch ein Aufzeichnungskopf 8 kann daher dazu gebracht werden, den Ausstoßvorgang auf der Grundlage des nächsten Antriebsimpulses (beispielsweise des zweiten Impulses 21B) stabil auszuführen, und der zulässige Bereich der Aufzeichnungsköpfe 8, die an Produkten als gute Artikel angebracht werden können, kann weiter verbreitert werden.
Der Drucker der Ausführungsform ist daher so konfiguriert, dass die Parameter der Antriebsspannung VHN, die Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, die Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, die Dauer des Dämpfungselements 20, pwc2, sowie die Potentialdifferenz zwischen dem Kontraktionspotential und dem Zwischenpotential VON für das Antriebssignal (COM) verändert werden können, das an den Aufzeichnungskopf 8 angelegt wird, so dass die Tintentropfen-Ausstoßeigenschaften, die von einem Aufzeichnungskopf 8 zum anderen schwanken, korrigiert und konstant gemacht werden können.
Da die Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, die Dauer des zweiten Haltelements 19, pwh2, die Dauer des Dämpfungselements 20, pwc2, sowie die Potentialdifferenz zwischen dem Kontraktionspotential und dem Zwischenpotential VcN ebenfalls verändert werden können, können die Aufzeichnungsköpfe 8, die als fehlerhaft gehandhabt wurden beim Korrigieren der Veränderung nur der Antriebsspannung VHN im Stand der Technik ebenfalls als gute Artikel an Produkten angebracht werden, und die Ausbeute der Aufzeichnungsköpfe 8 kann weiter verbessert werden.
Demzufolge kann nicht nur der Aufzeichnungskopf 8, sondern auch der Drucker zu geringen Kosten hergestellt werden.
In der Ausführungsform sind außerdem für die Parameter der Antriebsspannung VHN, der Dauer des Ausstoßelements 18, pwd1, der Dauer des zweiten Halteelements 19, pwh2, der Dauer des Dämpfungselements 20, pwc2, und der Potentialdifferenz zwischen dem Kontraktionspotential und dem Zwischenpotential, VcN, mehrere Werte (Informationselemente) in dem ROM 11 in einer eins-zu-eins Übereinstimmung mit den ID-Nummern gespeichert, und auf der Grundlage der ID-Nummer jedes Aufzeichnungskopfs 8, die in dem EEPROM 12 eingestellt ist, wird ein geeigneter Wert für den Druckkopf 8 ausgewählt, so dass das optimale Antriebssignal an das piezoelektrische Betätigungsglied 40 angelegt werden kann, einfach durch Speichern der ID-Nummer in dem EEPROM 12 zur Zeit der abschließenden Einstellung vor dem Versand. So kann die Korrekturarbeit für jeden Aufzeichnungskopf 8 vereinfacht werden.
Das oben beschriebene Antriebssignal kann durch das Pulsbreitenmodulationsverfahren oder das programmierbare Antriebssignal-Erzeugungsverfahren erzeugt werden, wie es in dem japanischen Patent Nr. 2940542 offenbart ist. Natürlich ist das Verfahren zum Erzeugen des Antriebssignals nicht darauf beschränkt.
In der Ausführungsform ist, obwohl die Beschreibung mit Bezug auf die Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung als Betätigungseinrichtung gegeben worden ist, die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsform eingeschränkt. Beispielsweise kann ein Antriebssignal, in welchem Information einer natürlichen Periode eines Energieerzeugungsteils, der eine Betätigungseinrichtung bildet, reflektiert wird, auf programmierbare Art und Weise gebildet werden, und das Antriebssignal kann an die Betätigungseinrichtung für einen bevorzugten Antrieb angelegt werden. Selbst ein Betätigungsglied, das ursprünglich außerhalb des Standards liegt gemäß der Schwankung der natürlichen Periode, kann mittels des Antriebssignals gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt werden. Daher kann der zur Verfügung stehende Prozentsatz der Betätigungseinrichtungen vergrößert werden.
Als Beispiele einer Betätigungseinrichtung, auf welche die vorliegende Erfindung angewandt werden kann, können ein piezoelektrischer Lüfter, ein VTR-Kopf, ein Ultraschallmotor, ein Druckkopf mit Stoßeinwirkung oder dergleichen genannt werden. Eine detaillierte Diskussion ist in "The Application of Piezoelectric Ceramics" offenbart, veröffentlicht von Gakukensha (1989), und daher wird hier darauf verzichtet.
Die vorliegende Erfindung kann ein Aufzeichnungsmedium zum Speichern eines Programms abdecken, um ein Computersystem dazu zu bringen, ein solches Antriebssignal einschließlich der oben beschriebenen Wellenformelemente zu erzeugen.
Wenn die jeweiligen Wellenformelemente durch ein Programm wie beispielsweise ein Betriebssystem realisiert werden, das auf einem Computersystem läuft, kann die vorliegende Erfindung auch ein Aufzeichnungsmedium zum Speichern eines Programms abdecken, um ein Computersystem dazu zu bringen, ein Programm wie beispielsweise ein Betriebssystem laufen zu lassen.
In der Ausführungsform ist als Beispiel das piezoelektrische Betätigungsglied 40 genommen worden, das aus dem Glied 40 gebildet ist, das wie Kammzähne im so genannten vertikalen Schwingungsmodus ausgestaltet ist, einschließlich des piezoelektrischen Körpers 42 und der internen Elektroden 43 und 44, die in der Richtung rechtwinklig zu der Expansion und Kontraktion des piezoelektrischen Betätigungsgliedes aufeinandergelegt sind. Die Erfindung kann aber auch auf Glied 40 in einem so genannten Biegeschwingmodus angewandt werden, bei dem der piezoelektrische Körper 42 und die internen Elektroden 43 und 44 in der Expansions- und Kontraktionsrichtung des piezoelektrischen Betätigungsgliedes aufeinandergelegt sind.
Wie es beschrieben worden ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung, obwohl die Betätigungseinrichtungen mit Schwankungen in ihren Eigenschaften versehen sind, das Antriebssignal zum Betreiben der Betätigungseinrichtung flexibel gemäß den Schwankungen der Eigenschaften eingestellt werden. Daher kann die Betätigungseinrichtung immer mit einem optimalen Antriebssignal betrieben werden. Außerdem kann die Ausbeute des Aufzeichnungskopfs verbessert werden.
In der obigen Beschreibung bedeutet der Ausdruck "natürliche Periode" eine Periode, die einer dominanten Frequenz einer von verschiedenen Arten von Komponenten des Betätigungsglieds zugeordnet ist, beispielsweise der dominanten Frequenz des piezoelektrischen Betätigungsglieds, und einschließlich ganzzahligen Bruchteilen oder Mehrfachen (unterharmonischen oder harmonischen) davon.
Die obige Beschreibung ist rein beispielhaft erfolgt, und Fachleute werden erkennen, dass Modifikationen gemacht werden können, ohne dass der Bereich der vorliegenden Ansprüche verlassen wird.

Claims

Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung mit einem Aufzeichnungskopf (8) mit einer Betätigungseinrichtung, welche Betätigungseinrichtung folgendes aufweist: – ein piezoelektrisches Betätigungsglied (40) zum Verändern des Volumens einer Druckerzeugungskammer (51) durch Verformung, um einen Tintentropfen aus einer Düse (50) auszustoßen, die mit der Druckerzeugungskammer kommuniziert; – einen Antriebssignalerzeuger (9, 13) zum Erzeugen eines Antriebssignals (COM), das folgendes beinhaltet: ein Expansionselement (16) zum Zusammenziehen des Betätigungsglieds (40); ein erstes Halteelement (17) zum Halten des zusammengezogenen Zustands des Betätigungsglieds (40); ein Ausstoßelement (18) zum Ausdehnen des Betätigungsglieds; und ein zweites Halteelement (19) zum Halten des ausgedehnten Zustands des Betätigungsglieds; und – einen Speicher (11, 12) zum Speichern von charakteristischen Informationen des Betätigungsglieds (40), wobei – der Antriebssignalerzeuger (9, 13) dazu ausgestaltet ist, auf die charakteristischen Informationen Bezug zu nehmen und eine Antriebsspannung (VHN), die ein Potentialunterschied zwischen einem Expansionspotential (VPS) des Expansionselements (16) und einem Kontraktionspotential (VLS) des Ausstoßelements (18) ist, eine Dauer (pwd1) des Ausstoßelements (18) und/oder eine Dauer (pwh2) des zweiten Halteelements (19) einzustellen, um das Antriebssignal (COM) zu erzeugen; – das Expansionselement (16) das piezoelektrische Betätigungsglied (40) so zusammenzieht, dass die Druckerzeugungskammer (51) ausgedehnt wird; – das erste Halteelement (17) den zusammengezogenen Zustand des piezoelektrischen Betätigungsglieds (40) hält, um so den ausgedehnten Zustand der Druckerzeugungskammer (51) zu halten; – das Ausstoßelement (18) das piezoelektrische Betätigungsglied (40) ausdehnt, um die Druckerzeugungskammer (51) zusammenzuziehen; – das zweite Halteelement (19) den ausgedehnten Zustand des piezoelektrischen Betätigungsglieds (40) hält, um den zusammengezogenen Zustand der Druckerzeugungskammer (51) zu halten; – der Speicher (11, 12) für die charakteristischen Informationen folgendes beinhaltet: einen ersten Speicher (11) zum Speichern von mehreren Werten der Dauer des Ausstoßelements (18); einen zweiten Speicher (11) zum Speichern von mehreren Werten der Dauer des zweiten Halteelements (19); einen ersten Kennungsspeicher (12) zum Speichern einer ersten Kennung, die einem der in dem ersten Speicher gespeicherten Werte zugeordnet ist; und einen zweiten Kennungsspeicher (12) zum Speichern einer zweiten Kennung, die den jeweiligen in dem zweiten Speicher (12) gespeicherten Werten zugeordnet ist; und – der Antriebssignalerzeuger (9, 13) auf die erste und die zweite Kennung Bezug nimmt, um einen der Werte der Dauer des Ausstoßelements (18) und einen der Werte der Dauer des zweiten Halteelements (19) aus dem ersten (11) bzw. dem zweiten Speicher (11) auszuwählen, so dass die Dauer des Ausstoßelements (18) mit einer natürlichen Periode (TA) des piezoelektrischen Betätigungsglieds (40) zusammenpasst, und ein resultierender Wert durch Addieren der Dauer des Ausstoßelements (18) und der Dauer des zweiten Halteelements (19) mit einer natürlichen Periode (Tc) der Druckerfassungskammer (51) zusammenpasst.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Antriebssignal (COM) außerdem ein Dämpfungselement (20) zum Zusammenziehen des piezoelektrischen Betätigungsglieds (40) auf einen ursprünglichen Zustand beinhaltet und der Antriebssignalerzeuger (9, 13) eine Dauer (pwc2) des Dämpfungselements (20) so bestimmt, dass diese mit der natürlichen Periode (Ta) des piezoelektrischen Betätigungsglieds (40) zusammenpasst.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 2, weiter mit einem dritten Speicher (11) zum Speichern von mehreren Werten des Zwischenpotentials (Vm) und einem dritten Kennungsspeicher (12) zum Speichern einer dritten Kennung, die einem der in dem dritten Speicher (11) gespeicherten Werte zugeordnet ist, wobei der Antriebssignalerzeuger (9, 13) auf die dritte Kennung Bezug nimmt und einen der Werte aus dem dritten Speicher (11) auswählt.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Antriebssignal so angeordnet ist, dass es mehrere Tintentröpfchen mit dem gleichen Gewicht nacheinanderfolgend innerhalb des gleichen Antriebszeitraums ausstößt.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung mit einem Aufzeichnungskopf (8) mit einer Betätigungseinrichtung, welche Betätigungseinrichtung folgendes aufweist: – ein piezoelektrisches Betätigungsglied (40) zum Verändern des Volumens einer Druckerzeugungskammer (51) durch Verformung, um einen Tintentropfen aus einer Düse (50) auszustoßen, die mit der Druckerzeugungskammer kommuniziert; – einen Antriebssignalerzeuger (9, 13) zum Erzeugen eines Antriebssignals (COM), das folgendes beinhaltet: ein Expansionselement (16) zum Zusammenziehen des Betätigungsglieds (40); ein erstes Halteelement (17) zum Halten des zusammengezogenen Zustands des Betätigungsglieds (40); ein Ausstoßelement (18) zum Ausdehnen des Betätigungsglieds; und ein zweites Halteelement (19) zum Halten des ausgedehnten Zustands des Betätigungsglieds; und – einen Speicher (11, 12) zum Speichern von charakteristischen Informationen des Betätigungsglieds (40), wobei – der Antriebssignalerzeuger (9, 13) dazu ausgestaltet ist, auf die charakteristischen Informationen Bezug zu nehmen und eine Antriebsspannung (VHN), die ein Potentialunterschied zwischen einem Expansionspotential (VPS) des Expansionselements (16) und einem Kontraktionspotential (VLS) des Ausstoßelements (18) ist, eine Dauer (pwd1) des Ausstoßelements (18) und/oder eine Dauer (pwh2) des zweiten Halteelements (19) einzustellen, um das Antriebssignal (COM) zu erzeugen; – das Expansionselement (16) das piezoelektrische Betätigungsglied (40) so zusammenzieht, dass die Druckerzeugungskammer (51) ausgedehnt wird; – das erste Halteelement (17) den zusammengezogenen Zustand des piezoelektrischen Betätigungsglieds (40) hält, um so den ausgedehnten Zustand der Druckerzeugungskammer (51) zu halten; – das Ausstoßelement (18) das piezoelektrische Betätigungsglied (40) ausdehnt, um die Druckerzeugungskammer (51) zusammenzuziehen; – das zweite Halteelement (19) den ausgedehnten Zustand des piezoelektrischen Betätigungsglieds (40) hält, um den zusammengezogenen Zustand der Druckerzeugungskammer (51) zu halten; das Antriebssignal (COM) weiter ein Dämpfungselement (20) zum Zusammenziehen des piezoelektrischen Betätigungsglieds (40) auf einen ursprünglichen Zustand beinhaltet; und der Antriebssignalerzeuger (9, 13) dazu ausgestaltet ist, eine Dauer (pwc2) des Dämpfungselements (20) sowie eine Potentialdifferenz zwischen dem Kontraktionspotential (VLS) des Ausstoßelements (18) und einem Zwischenpotential (Vm) des Dämpfungselements (20) einzustellen, um das Antriebssignal (COM) zu erzeugen.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher die charakteristischen Informationen eine natürliche Periode (Ta) des piezoelektrischen Betätigungsglieds (40), eine natürliche Periode (Tc) der Druckerzeugungskammer (51) und/oder eine natürliche Periode (Tm) eines Meniskus von Tinte in der Düse (50) beinhaltet.