DE69416484T2

DE69416484T2 - Ansteuerungsverfahren für Tintenausstossgerät

Info

Publication number: DE69416484T2
Application number: DE69416484T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Asai
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1994-11-09
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: EP0652106A2; DE69416484D1; US5764247A; JPH07132590A; EP0652106B1; EP0652106A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Treiberverfahren für eine Schermodustintenausstoßvorrichtung, die ein Typ einer Tropfen-auf-Verlangen-Tintenausstoßvorrichtung ist.
Drucker vom Nichtaufschlagtyp haben im großen Ausmaße Drucker vom Aufschlagtyp auf dem heutigen Druckermark ersetzt, und ihr Anteil am Markt wächst. Tintenstrahldrucker sind eine Art von Nichtaufschlagdrucker. Tintenstrahldrucker basieren auf einer einfachen Theorie und können leicht zum Drucken tonaler Bilder oder Farbbilder hergestellt werden. Tröpfchen-auf-Verlangen- Tintenstrahldrucker stoßen Tinte nur während des Druckens so aus, daß Tinte nicht vergeudet wird. Diese effektive Benutzung der Tinte in Kombination mit niedrigen laufenden Kosten haben schnell Tröpfchen-auf-Verlangen-Tintenstrahldrucker in beliebten Gebrauch gebracht.
Mehrere Tröpfchen-auf-Verlangen-Tintenstrahldrucker sind im Stand der Technik bekannt. Die Japanische Patentanmeldung KOKOKU SHO 53-12138 beschreibt einen Kaiser-Drucker. Die Japanische Patentanmeldung KOKOKU SHO 61-59914 beschreibt einen thermischen Strahldrucker. Diese Tintenstrahldrucker haben jedoch Probleme, die schwierig zu überwinden sind. Zum Beispiel ist der Kaiser- Drucker schwierig in einer kompakten Größe herzustellen. Thermische Strahldrucker stoßen Tinte durch Anlegen einer hohen Temperatur an die Tinte aus. Daher kann nur wärmefeste Tinte in dem thermischen Strahldrucker benutzt werden.
Schermodustintenstrahldrucker, wie sie in der EP 0 278 590 A beschrieben sind und auf der der Oberbegriff des beigefügten Anspruches 1 beruht, sind eine neue Art von Tintenstrahldrucker, die die oben beschriebenen Probleme überwinden.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist enthält der Schermodustintenstrahldrucker eine piezoelektrische Keramikplatte 2, eine Abdeckplatte 10, eine Düsenplatte 14 und ein Substrat 41.
Eine Mehrzahl von Rillen 3 ist in die piezoelektrische Keramikplatte 2 unter Benutzung von zum Beispiel einer Diamantplatte geschnitten. Trennwände 6, die auf den Seiten einer jeden Rille 3 gebildet sind, sind in der Richtung polarisiert, die durch einen Pfeil 5 bezeichnet ist. Die Rillen 3 sind mit gleicher Tiefe und parallel zu einander gebildet.
Die Tiefe einer jeden Rille 3 nimmt allmählich mit zunehmender Nähe zu dem hinteren Ende 15 der piezoelektrischen Keramikplatte 2 ab. Flache Rillen 7 sind benachbart zu dem Ende 15 gebildet. Metallelektroden 8 sind auf der oberen Hälfte der beiden Seitenoberflächen einer jeden Rille 3 durch Sputtern oder andere Technik gebildet. Metallelektroden 9 sind auf dem Boden und den Seitenoberflächen der flachen Rillen 7 durch Sputtern oder andere Technik gebildet. Daher sind die auf den beiden Seiten einer Rille 3 gebildeten Metallelektroden 8 in elektrischer Verbindung mit den auf dem Boden und den Seitenoberflächen der flachen Rillen 7 gebildeten Metallelektroden 9 gebracht.
Die Abdeckplatte 10 ist aus einem Material wie Keramik oder Harzmaterial hergestellt. Eine Tinteneinführungsöffnung 16 und eine Verteilerleitung 18 sind in die Abdeckplatte 10 geschnitten. Die Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte 20 mit den darin gebildeten Rillen 3 ist an die Seite der Abdeckplatte 10 mit der darin gebildeten Verteilerleitung 18 durch einen Epoxidklebstoff 20 (siehe Fig. 2) geklebt. Durch Abdecken des oberen offenen Endes der Rillen 3 auf diese Weise wird eine Mehrzahl von Tintenkammern 4 gebildet, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die miteinander in gleichen Abständen in der Breitenrichtung ausgerichtet sind.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Düsenplatte 14 an das Ende der piezoelektrischen Keramikplatte 2 und der Abdeckplatte 10 geklebt. Düsen 12 sind in der Düsenplatte 14 an Positionen davon entsprechend den Positionen der Tintenkammern 4 gebildet. Die Düsenplatte ist aus einem Kunststoffmaterial wie Polyester, Polyimid, Polyetherimid, Polyetherketon, Polyethersulfon, Polycarbonat oder Zelluloseacetat gebildet.
Das Substrat 41 ist durch einen Epoxidklebstoff an die Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte 2 gegenüber der Seite, in der die Rillen 3 darin gebildet sind, angeklebt. Leitende Schichtmuster 42 sind in dem Substrat 41 an Positionen davon entsprechen den Positionen der Tintenkammern 4 gebildet. Leiterdrähte 43 sind zum Verbinden der leitenden Schichtmuster 42 mit den Metallelektroden 9 der flachen Rillen 7 vorgesehen.
Als nächstes wird eine Erläuterung des Betriebes der Tintenausstoßvorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 vorgesehen. Die Trennwände 6 erscheinen vor dem Anlegen von Spannung, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn Tinte aus einer Tintenkammer 4c auszustoßen ist, wird eine positive Treiberspannung V an die Tintenkammer 4c angelegt, das heißt an die Metallelektroden 8d und 8e, und die Metallelektroden 8c und 8f werden mit Masse verbunden. Elektrische Treiberfelder werden in der Richtung, die durch einen Pfeil 13b bezeichnet ist, in der Trennwand 6b und in der Richtung, die durch einen Pfeil 13c bezeichnet ist, in der Trennwand 6c erzeugt. Da die Treiberfelder 13b und 13c in Richtungen liegen, die senkrecht zu der Polarisationsrichtung 5 ist, verformen die Trennwände 6b und 6c schnell zu dem Inneren der Tintenkammer 4c durch den piezoelektrischen Schereffekt. Diese Verformung verringert das Volumen der Tintenkammer 4c, wodurch der Druck in der Tintenkammer 4c so vergrößert wird, daß eine Druckwelle erzeugt wird, die Tinte aus der Düse 12 (siehe Fig. 1) ausgestoßen wird, die mit dem Tintenkanal 4c verbunden ist.
Wenn das Anlegen der Treiberspannung V gestoppt wird, kehren die Trennwände 6b und 6c zu dem in Fig. 2 gezeigten ursprünglichen Volumen zurück. Daher nimmt der Tintendruck in der Tintenkammer 4c allmählich ab. Als Resultat wird Tinte von einem Tintentank (nicht gezeigt) zu der Tintenkammer 4c geliefert, in dem sie durch die Tinteneinführungsöffnung 16 und die Verteilerleitung 18 geht.
Ein Treiberverfahren zum Verbessern der Wirksamkeit der Tintenausstoßung ist hierin beschrieben worden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, die Trennwände sind in einer Richtung 71 polarisiert, die die entgegengesetzte Richtung zu der Polarisationsrichtung 5 ist. Durch Anlegen einer positiven Spannung verformen sich die Trennwände 6b und 6c so, daß sie sich voneinander bewegen, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Durch Stoppen des Anlegens der Spannung kehren die Trennwände 6b und 6c zu der anfänglichen Form zurück, in der sie vor ihrer Verformung waren, so daß Tinte aus der Tintenkammer 4c ausgestoßen wird.
Das Verhalten der Druckwelle, die zum Ausstoßen von Tinte aus den Tintenkammern 4 unter Benutzung dieses Treiberverfahrens erzeugt wird, wird in konkreten Ausdrücken erläutert, während auf die Querschnittsbilder Bezug genommen wird, die in Fig. 4 und 5 der Tintenausstoßvorrichtung gezeigt sind.
Die Trennwände 6 sind nach unten polarisiert, wie durch den Pfeil 71 gezeigt ist. Zum Ausstoßen von Tinte aus der in Fig. 5 gezeigten Tintenkammer 4c wird die Anlegung der Spannung an die Tintenkammer 4c so gesteuert, daß ein Spannungspuls angelegt wird. (Hier im folgenden bezieht sich das Anlegen von Spannung an eine Tintenkammer auf das Anlegen einer Spannung an gegenüberliegende Metallelektroden in der Tintenkammer.) Als Reaktion auf die steigende Flanke des Spannungspulses verformen sich die Trennwände 6b und 6c so, daß sie sich voneinander trennen. Das Volumen der Tintenkammer 4c nimmt zu, und der Druck in der Tintenkammer 4c, die die Nähe der Düse 12 enthält, nimmt ab. Dieser Zustand wird gerade für die Dauer einer Zeit L/a aufrechterhalten, während welcher Zeit Tinte von der Verteilerleitung 18 (siehe Fig. 1) geliefert wird. Die Dauer der Zeit L/a ist die Dauer der Zeit, die notwendig für eine Druckwelle zum Ausbreiten über die Längsrichtung der Tintenkammer 4c ist (d. h. von der Verteilerleitung 18 zu der Düsenplatte 14 oder umgekehrt). Die Dauer der Zeit L/a wird durch die Länge L der Tintenkammer 4 und die Schallgeschwindigkeit durch die Tinte bestimmt. Theorien über Druckwellenäusbreitung lehren, daß an dem Moment, an dem die Dauer der Zeit L/a nach der steigenden Flanke der Spannung abläuft, der Druck in der Tintenkammer 4c invertiert wird, wodurch er ein positiver Druck wird. Eine Nullspannung wird an die Tintenkammer 4c angelegt, die zu diesem Zeitpunkt so paßt, daß die Trennwände 6b und 6c zu ihrer ursprünglichen Form vor der Verformung zurückkehren (siehe Fig. 4). Der erzeugte Druck, wenn die Trennwände 6b und 6c zu ihrer anfänglichen Form zurückkehren, wird zu dem invertierten positiven Druck so addiert, daß ein relativ hoher Druck in der Tintenkammer 4c nahe der Düse 12 erzeugt wird, so daß Tinte aus der Düse 12 ausgestoßen wird.
Wenn Bildinformation auf einem Aufzeichnungsmedium unter Benutzung der oben beschriebenen Tintenausstoßvorrichtung gebildet wird, können benachbarte Tintenkammern 4 nicht gleichzeitig mit dem oben beschriebenen Aufbau aktiviert werden, die Japanische Patentanmeldung KOKAI HEI 2-150355 beschreibt zum Beispiel ein Verfahren zum getrennten Aktivieren von Gruppen von geradzahligen und ungeradzahligen Tintenkammern 4. Eine Verbesserung dieses Verfahrens ist für Situationen mit starkem Übersprechen beschrieben worden, das heißt großen Störungen zwischen Tintenkammern 4. Bei dem verbesserten Verfahren werden die Tintenkammern 4 in eine Zahl von n Gruppen unterteilt, worin n 3 oder mehr ist, worin jede n-1 Tintenkammer zu der gleichen Gruppe gehört. Wenn zum Beispiel die in Fig. 5 gezeigten Tintenkammern 4 in drei Gruppen unterteilt werden, würde die erste Gruppe die Tintenkammern 4a und 4d enthalten, die zweite Gruppe würde die Tintenkammern 4b und 4e enthalten, und die dritte Gruppe würde die Tintenkammern 4c und 4f enthalten. Die Tintenkammern 4 einer jeden Gruppe werden aufeinanderfolgend auf einer Gruppenbasis durch die Anlegung einer Treiberspannung getrieben werden.
Es treten jedoch Probleme auf, wenn Tintenkammern 4 in drei oder mehr Gruppen unterteilt werden und aufeinanderfolgend getrieben werden. Wenn zum Beispiel die Trennwände 6b und 6c der Tintenkammer 4c zum Ausstoßen von Tinte aus der Tintenkammer 4c verformt werden, wie in Fig. 5 gezeigt ist, werden, da die Trennwände 6b auch eine Trennwand für die Tintenkammer 4b ist und die Trennwand 6c auch eine Trennwand für die Tintenkammer 4d ist, Druckwellen ebenfalls in den Tintenkammern 4b und 4d erzeugt.
Die Druckwellen in den Tintenkammern 4b, 4c und 4d breiten sich durch das Medium (Tinte) in den Tintenkammern 4 aus und werden wiederholt von den Enden der Tintenkammern 4 reflektiert, bis sie auf 0 gedämpft sind. Selbst nachdem Tinte ausgestoßen ist, verbleiben Druckfluktuationen, die Druckwellen verursachen, in den Tintenkammern 4. Dieses wird als Restdruckfluktuationen bezeichnet.
Wenn die darauffolgende Tintenausstoßung an der Tintenkammer 4d ausgeführt wird, werden die Restdruckfluktuationen zu dem Druck addiert, der zum Ausstoßen von Tinte erzeugt wird, so daß sich Eigenschaften des Tintenausstoßens (zum Beispiel Geschwindigkeit und Volumen ausgestoßener Tintentröpfchen) im Vergleich dazu unterscheiden, wenn keine Restdruckfluktuationen vorhanden sind. Restdruckfluktuationen, die durch Aktivieren der Tintenkammer 4c verursacht werden, variieren mit dem Druckmuster. Zum Beispiel gibt es kaum irgendwelche Restdruckfluktuationen in der Kammer 4d, wenn die Tintenkammer 4c nicht aktiviert wird, bevor die Tintenkammer 4d aktiviert wird. Daher variieren die Tintenausstoßeigenschaften der Tintenkammer 4d mit dem Druckmuster so, daß eine stabile Ausstoßung unmöglich ist. Da ebenfalls Tinte aufeinanderfolgend aus jeder Gruppe von Tintenkammern ausgestoßen wird, treten Probleme in allen Tintenkammern 4 der Tinten ausstoßvorrichtung mit der Ausnahme der Endtintenkammern 4 auf, die nicht in irgendeiner der oben beschriebenen Gruppen sind, so daß nicht bei diesem Beispiel aktiviert werden.
Bei einem Versuch, die Restdruckfluktuationen in den Tintenkammern 4 zu vermindern, beschreibt die Japanische Patentanmeldung KOKAI SHO 62-299343 zum Beispiel das Anlegen eines Löschpulses auf die Anlegung des Druckpulses zum Ausstoßen von Tinte folgend. Nachdem eine eingestellte Zeitdauer nach dem Ausstoßen von Tinte abgelaufen ist, wird ein Löschpuls zum Erzeugen einer Druckwelle mit einer Phase angelegt, die genau entgegengesetzt zu der Phase der Restdruckfluktuationen in der Tintenkammer 4 ist. Unter Benutzung dieses Verfahrens zum Anlegen eines Druckpulses und eines Löschpulses an die Tintenkammer 4c können die Restdruckfluktuationen in den Tintenkammern 4b, 4c und 4d gleichzeitig ausgelöscht werden.
Fluktuationen in Druckwellen während der Ausstoßung von Tinte aus einer Tintenkammer 4 und Löschen der Restdruckfluktuationen werden hier im weiteren Detail erläutert.
Zum Ausstoßen von Tinte aus der Kammer 4c von Fig. 5 wird ein positiver Ausstoßspannungspuls C an die Metallelektroden 8d und 8e der Tintenkammer 4 angelegt, wie in Fig. 6(a) gezeigt ist. Die steigende Flanke des Pulses C verursacht, daß sich die Trennwände 6b und 6c so verformen, daß sie sich voneinander trennen, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Als Resultat nimmt das Volumen der Tintenkammer 4c zu, woraufhin der Druck nahe der Düse 12 der Tintenkammer 4c abnimmt, wie in Fig. 6(d) gezeigt ist. (Wenn nicht anders erwähnt wird, wird die Bezugnahme auf den Druck in einer Tintenkammer 4 auf den Druck nahe der Düse 12 der Tintenkammer im folgenden bezogen.) Dieses Volumen wird gerade während der Zeitdauer L/a aufrechterhalten. Während dieser Zeit wird Tinte von der Verteilerleitung 18 geliefert (siehe Fig. 1).
Nachdem die Zeitdauer L/a abgelaufen ist, wird eine OV Spannung an die Tintenkammer 4c angelegt, wie in Fig. 6(a) gezeigt ist. Als Resultat kehren die Trennwände 6b und 6c zu ihrem anfänglichen Zustand vor der Verformung zurück, was den Druck in der Tinte erhöht. Der Druck ist zu dieser Zeit additiv, wie oben beschrieben wurde, so daß ein relativ hoher Druck Pc in der Tintenkammer 4c erzeugt wird, wie in Fig. 6(d) gezeigt ist. Tinte wird aus der Düse 12 ausgestoßen.
Nachdem Tinte ausgestoßen ist, fährt, wenn kein anderer Spannungspuls an die Tintenkammer 4c angelegt wird, der Druck in der Tintenkammer 4 fort, in einem Zyklus mit einer Periode von zweimal der Zeitdauer L/a zu fluktuieren, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 6(d) gezeigt ist. Dieses ist eine Restdruckfluktuation.
Wenn andererseits diese Reihe von Tätigkeiten von der Tintenkammer 4d betrachtet wird, die benachbart zu der Tintenkammer 4c ist, verformt sich nur eine Trennwand 6c und in der Richtung entgegengesetzt zu der, wenn sie von der Tintenkammer 4c gesehen wird. Daher tritt eine Druckfluktuation in der Nähe der Düse 12 der Tintenkammer 4d auf. Wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 6(e) gezeigt ist, weist die Druckfluktuation die halbe Amplitude auf und weist eine Phase entgegengesetzt zu der in Fig. 6(d) gezeigten Phase auf. Die in Fig. 6(d) gezeigte durchgezogene Linie bezeichnet die Restdruckfluktuation, die in dem späteren Halbabschnitt durch die andere Treiberwellenformen bewirkt wird, wie später beschrieben wird. Obwohl es aus der Zeichnung weggelassen ist, tritt genau das gleiche Phänomen in der Tintenkammer 4a auf.
Wenn nach dem Tinte aus der Tintenkammer 4c ausgestoßen ist, ein Ausstoßspannungspuls D an zum Beispiel die Tintenkammer 4d angelegt wird, wie in Fig. 6(b) gezeigt ist, so daß Tinte daraus ausgestoßen wird. Wenn der Puls D angelegt wird, sind die Restdruckfluktuationen noch in der Tintenkammer 4d vorhanden, wie in Fig. 6(e) gezeigt ist. Daher unterscheiden sich die Druckfluktuationen in Fig. 6(e) nach dem Anlegen des Pulses D von den Druckfluktuationen davon, wenn keine Restdruckfluktuationen vorhanden sind, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 6(d) gezeigt ist.
Ein Löschpuls K einer Spannung, wie sie durch die gestrichelte Linie in Fig. 6(a) gezeigt ist, wird an die Tintenkammer 4c angelegt, nachdem die Zeitdauer L/a nach der steigenden Flanke des Ausstoßpulses C abgelaufen ist. Der Löschpuls K weist eine negative Polarität auf, das heißt eine Polarität entgegengesetzt zu der des Ausstoßpulses C, und er wird während einer Zeitdauer L/a angelegt. Der Wert des Spannungspulses wird ebenfalls gemäß den Restdruckfluktuationen so eingestellt, daß die Fluktuationen gelöscht werden. Durch Anlegen des Löschpulses K verformen sich die Trennwände 6b und 6c in die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in die sich zum Ausstoßen von Tinte verformen. Eine Druckwelle mit einer Phase, die der Phase der Restdruckfluktuationen entgegengesetzt ist, wird zum Auslöschen der Restdruckfluktuationen angelegt. Das heißt, vor dem Anlegen des Spannungspulses D ist der Tintendruck in der Tintenkammer 4d 0, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 6(d) und 6(e) gezeigt ist.
Anlegen eines Druckpulses D an die Tintenkammer 4d erzeugt in der Tintenkammer 4d die Druckfluktuation, die durch die gestrichelte Linie in Fig. 6(e) bezeichnet ist. Diese Druckfluktuation ist die gleiche wie die Druckfluktuationen in der Tintenkammer 4c, wenn Tinte nicht von einer benachbarten Tintenkammer direkt vor der Ausstoßung von Tinte ausgestoßen wurde, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 6(d) gezeigt ist.
Als nächstes wird eine Erläuterung der Treiberschaltung zum Löschen von Restdruckfluktuationen vorgesehen. Die Ausgangssignale X, Y und Z, die in Fig. 7 gezeigt sind dienen zum Anlegen von Spannungen V, 0, -V/2 an die Metallelektroden 8 in den Tinten kammern 4. Wenn das Ausgangssignal X auf einem HOCH-Pegel ist, werden Spannungspulse zum Ausstoßen von Tinte erzeugt (Pulse C und D, die in Fig. 6 gezeigt sind). Wenn das Ausgangssignal Z auf einem HOCH-Pegel ist, wird ein Spannungspuls zum Verursachen des Löschens der Druckfluktuationen erzeugt (Puls K in Fig. 6). In allen anderen Umständen ist das Ausgangssignal Y auf einem HOCH-Pegel so, daß die Spannung 0 ausgegeben wird. Kondensatoren 91 sind aus den Trennwänden 6 einer jeden Tintenkammer 4 und den an den Trennwänden 6 gebildeten Metallelektroden 8 gebildet.
Die Treiberschaltung ist aus den drei Blöcken gebildet, die durch die gestrichelten Linien umgeben sind. Jeder Block enthält eine Ausstoßladeschaltung 82, eine Entladeschaltung 84 und eine Löschdruckerzeugerschaltung 86. Ein Eingangssignal auf einem HOCH-Pegel setzt den Transistor Tc EIN, so, daß eine positive Spannung V von der Spannungsquelle 87 an die Elektrode E des Kondensators 91 über den Widerstand R12 angelegt wird. Ein Eingangssignal auf einem HOCH-Pegel schaltet den Transistor Tg EIN, so, daß Elektroden E des Kondensators 91 über den Widerstand R12 auf Masse gelegt werden. Ein Eingangssignal Z auf einem HOCH- Pegel schaltet den Transistor Ts EIN, so, daß eine negative Spannung -V/2 von der Leistungsquelle 88 an den Kondensator 91 über den Widerstand R12 angelegt wird.
Wenn Tinte auf diese Weise durch ein Treiberverfahren mit Löschpulsen ausgestoßen wird, breitet sich eine Druckwelle innerhalb der Tintenkammer 4 nach dem Anlegen des Tintenausstoßpulses (positive Spannung) aus. Nachdem sich die Druckwelle von dem einen Ende der Tintenkammer 4 zu dem anderen ausbreitet, muß ein Löschpuls (negative Spannung) zum Löschen von Restfluktuationen angelegt werden. Aus diesem Grund sind sowohl eine positive als auch negative Leistungsquelle notwendig. Die Treiberschaltung wird kompliziert, wodurch die Kosten erhöht werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und ein Treiberverfahren für eine Tintenausstoßvorrichtung vorzusehen, das Restdruckfluktuationen unter Benutzung einer einzelnen Treiberleistungsquelle löschen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Treiben einer Tintenausstoßvorrichtung vorgesehen mit einem piezoelektrischen Element mit einer Mehrzahl von Trennwänden, die eine Mehrzahl von Tintenkanälen unterteilen, und das eine Mehrzahl von entsprechenden Elektrodenpaaren aufweist, wobei jedes entsprechende Elektrodenpaar miteinander verbunden ist und im Inneren auf gegenüberliegenden Flächen benachbarter Trennwände (6) vorgesehen ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
(a) Anlegen einer ersten Spannung an ein Elektrodenpaar einer ersten Tintenkammer während einer ersten Zeitdauer zum Verformen entsprechender Trennwände in entgegengesetzte Richtungen, wodurch ein Tintentröpfchen aus einer entsprechenden Düse ausgestoßen wird; und
(b) Stoppen des Anlegens der ersten Spannung an das Elektrodenpaar der ersten Tintenkammer nach Ablauf der ersten Zeitdauer; gekennzeichnet durch
(c) Anlegen einer zweiten Spannung der gleichen Größe und Polarität wie die erste Spannung an Elektrodenpaare einer zweiten und einer dritten Tintenkammer benachbart in der Position zu der ersten Tintenkammer während einer zweiten Zeitdauer zum Verformen der Trennwände der ersten Tintenkammer in Richtungen entgegengesetzt von den Richtungen der Trennwände der im Schritt (a) verformten ersten Tintenkammer; und
(d) Stoppen des Anlegens der zweiten Spannung an die Elektrodenpaare der zweiten und dritten Tintenkammer nach Ablauf der zweiten vorbestimmten Zeitdauer.
Es ist bevorzugt, daß die erste vorbestimmte Zeitdauer in einem Bereich von 0,5 L/a bis 1,5 L/a liegt und die zweite vorbestimmte Zeitdauer in einem Bereich von 2 L/a bis 2,25 L/a liegt, wobei L/a eine Zeit ist, die für eine Druckwelle, die der in die erste Kammer gefüllten Tinte aufgeprägt wird, zum Ausbreiten in der Länge des Tintenkanales der ersten Kammer benötigt wird.
Bevorzugter wird die erste vorbestimmte Zeitdauer durch eine Zeit bestimmt, die für eine Druckwelle benötigt wird, die der in die erste Kammer gefüllten Tinte aufgeprägt wird, zum Ausbreiten in der Länge des Tintenkanales der ersten Kammer, und die zweite vorbestimmte Zeitdauer ist zweimal der ersten vorbestimmten Zeitdauer.
Es ist ebenfalls bevorzugt, daß eine Zeit zwischen einem Ende des ersten Anlegens der Spannung und einem Start des zweiten Anlegens der Spannung in einem Bereich von 0 bis 0,5 L/a liegt.
Wenn Tinte aus der ersten Kammer auszustoßen ist, wird zuerst die Spannung von der Treibereinrichtung an die erste Tintenkammer angelegt, oder genauer an das Elektrodenpaar auf den Trennwänden, die die erste Tintenkammer bilden, so daß die Trennwände der ersten Tintenkammer sich verformen. Dieses bewirkt, daß sich das Volumen der ersten Tintenkammer von einem natürlichen Volumen zu einem vergrößerten Volumen ändert. Nachdem die erste vorbestimmte Zeitdauer abläuft, ändert sich das Volumen der ersten Tintenkammer von dem vergrößerten Volumen zu dem natürlichen Volumen, und eine Spannung von der gleichen Leistungsquelle und mit der gleichen Polarität wie die an die erste Tintenkammer angelegte Spannung wird an die zweite und dritte Tintenkammer angelegt, die benachbart zu der ersten Tintenkammer sind. Dieses bewirkt, daß sich beide Trennwände der ersten Tintenkammer in entgegengesetzte Richtungen verformen, in der sie sich zuvor verformt haben, so daß sich das Volumen der ersten Tintenkammer von dem natürlichen Volumen zu einem verringerten Volumen ändert. Nachdem die zweite vorbestimmte Zeitdauer abläuft, kehrt das Volumen der ersten Tintenkammer zu dem natürlichen Volumen zurück.
Auf diese Weise wird, nachdem die Spannung von der Leistungsquelle an die erste Tintenkammer für die erste vorbestimmte Zeitdauer angelegt ist, die Spannung für die zweite vorbestimmte Zeitdauer an die zweite und dritte Tintenkammer angelegt. Somit kann das Volumen der ersten Tintenkammer durch Ändern der Richtung, in der beide Trennwände der ersten Tintenkammer verformt werden, durch eine einzelne Treiberleistungsquelle vergrößert werden.
Gemäß der Erfindung wird das erste und zweite Anlegen der Spannung im wesentlichen aufeinanderfolgend ausgeführt. Dadurch wird die Richtung, in der die Trennwände der ersten Tintenkammer verformt werden, aufeinanderfolgend umgedreht.
Wenn zum Beispiel die erste vorbestimmte Zeitdauer die Dauer der Zeit L/a ist (d. h. die Länge L einer Tintenkammer dividiert durch die Geschwindigkeit der Welle a), die für eine Druckwelle notwendig ist, sich über die Länge der Tintenkammer auszubreiten, können die Druckfluktuationen in der ersten Tintenkammer wirksam durch aufeinanderfolgendes Umkehren der Richtung vergrößert werden, in der die Trennwände verformt werden.
Um es weiter im einzelnen zu erläutern, wenn die Spannung an die erste Tintenkammer so angelegt wird, daß sich beide Wände in der ersten Kammer in entgegengesetzte Richtungen so verformen, daß sie sich voneinander trennen, wird das Volumen in der ersten Tintenkammer so vergrößert, daß ein Unterdruck in der ersten Tintenkammer erzeugt wird. Wenn dieses Volumen gerade während der Zeitdauer L/a aufrechterhalten wird, wird Tinte von einem Tintengefäß und ähnlichem zu der ersten Tintenkammer durch den Unterdruck geliefert. Nachdem die Zeitdauer L/a abläuft, nachdem das Anlegen der Spannung gestartet ist, wird der Druck in der ersten Tintenkammer in einen Überdruck umgewandelt. Im Gleichklang mit diesem Zeitpunkt wird der zweite Schritt so ausgeführt, daß die an die erste Tintenkammer angelegte Spannung zu 0 zurückgeführt wird. Wenn dieses passiert, kehren beide Wände zu ihrer Form vor der Verformung zurück, so daß das Volumen der ersten Kammer verringert wird. Darauf folgend wird der dritte Schritt ausgeführt. Wenn Spannung an die zweite und dritte Tintenkammer angelegt wird, verformen sich beide Trennwände der ersten Tintenkammer in eine Richtung zueinander so, daß das Volumen in der ersten Tintenkammer weiter verringert wird. Der Betrag, mit dem sich das Volumen der ersten Tintenkammer in dem dritten Schritt verringert, ist ungefähr zweimal der Änderung im Volumen, die durch den ersten Schritt oder den zweiten Schritt verursacht wird. Folglich erzeugt diese Verringerung im Volumen fast zweimal den Überdruck. Dieser hohe Überdruck erhöht weiter den Druck in der ersten Tintenkammer, wenn er zu dem Überdruck addiert wird, der sich in der ersten Tintenkammer ausbreitet. Tinte wird befriedigend aus der Düse ausgestoßen, die an dem Ende der ersten Tintenkammer angebracht ist.
Weiter wird gemäß der Erfindung der erste Schritt ausgeführt, worin das Volumen der ersten Tintenkammer von dem natürlichen Volumen zu dem vergrößerten Volumen geändert wird. Gerade nach einer vorbestimmten Zeitdauer L/a wird der zweite Schritt ausgeführt. Das Volumen der ersten Tintenkammer kehrt von dem vergrößerten Volumen zu dem natürlichen Volumen zurück. Der dritte Schritt wird praktisch folgend nach dem zweiten Schritt ausgeführt. Eine Spannung mit praktisch der gleichen Größe wie die an die erste Tintenkammer angelegte Spannung wird an die zweite und dritte Tintenkammer angelegt. Das Volumen der ersten Tintenkammer ändert sich von dem natürlichen Volumen zu dem verringerten Volumen. Durch dieses wird ein großer Überdruck auf die gleiche Weise wie beschrieben so erzeugt, daß Tinte befriedigend aus der ersten Tintenkammer ausgestoßen werden kann.
Nachdem sich das Volumen in der ersten Tintenkammer von dem natürlichen Volumen zu einem verringerten Volumen ändert und nachdem das verringerte Volumen aufrechterhalten wird zum Beispiel während zweimal der Zeitdauer L/a, wird das Anlegen der Spannung an die zweite und dritte Tintenkammer in dem vierten Schritt ge stoppt. Dieses bewirkt, daß das Volumen der ersten Tintenkammer von dem verringerten Volumen zu dem natürlichen Volumen zurückkehrt. Bei dem dritten Schritt wird eine Spannung mit gleicher Größe zu der in dem ersten Schritt angelegten Spannung an die zweite und dritte Tintenkammer zum Verringern des Volumens der ersten Tintenkammer angelegt. An dem Zeitpunkt, nachdem zweimal die Zeitdauer L/a nach dem dritten Schritt abgelaufen ist, hat sich der Überdruck in der ersten Tintenkammer zweimal umgekehrt und ist zweimal durch Ausbreiten des Druckes abgeschwächt. Wenn der vierte Schritt ausgeführt wird, kehrt das Volumen der ersten Tintenkammer von dem verringerten Volumen zu dem natürlichen Volumen so zurück, daß ein Unterdruck in der ersten Tintenkammer erzeugt wird. Da jedoch der Überdruck in der ersten Kammer in der Größe zweimal verringert worden ist während der Zeit, in der der vierte Schritt ausgeführt wird, wird der Überdruck in der ersten Tintenkammer praktisch durch den während des Ausführens des vierten Schrittes erzeugten Unterdruckes ausgelöscht. Der Druck in der zweiten und dritten Tintenkammer wird ebenfalls auf die gleiche Weise ausgelöscht.
Gemäß der Erfindung wird, nachdem das Volumen der ersten Tintenkammer zu dem natürlichen Volumen in dem zweiten Schritt zurückgekehrt ist, die Spannung an die zweite und dritte Tintenkammer in dem dritten Schritt so angelegt, daß beide Wände der ersten Tintenkammer sich in entgegengesetzte Richtungen zu der verformen, in der sie sich im ersten Schritt verformt haben.
Wenn zum Beispiel die vorbestimmte Zeitdauer zu L/a gesetzt wird, wenn der dritte Schritt ausgeführt wird, nachdem die vorbestimmte Zeitdauer abläuft, wenn der vierte Schritt eine Zeitdauer L/a ausgeführt wird, nachdem der dritte Schritt ausgeführt ist, und wenn die in dem dritten Schritt angelegte Spannung auf eine geeignete Größe gesetzt wird, kann die in der ersten Tintenkammer während des ersten und zweiten Schrittes erzeugte Druckwelle in dem dritten und vierten Schritt ausgelöscht werden.
Die vorbestimmte Zeitdauer kann auf einen geeigneten Wert von zum Beispiel n · L/a gesetzt werden, worin n eine ungerade Zahl ist.
Wie aus der vorangehenden Erläuterung klar ist, kann die Verformung gegenüberliegender Trennwände an beiden Seiten der ersten Tintenkammer mit einer einzelnen Treiberleistungsquelle erzielt werden. Aus diesem Grund ist die Treiberschaltung einfacher als bei herkömmlichen Vorrichtungen, und die Kosten sind verringert. Weiter kann der Druck in der Tintenkammer durch die Trennwände vergrößert werden, die sich in einem kleinen Betrag so verformen, daß die Lebensdauer der Trennwände vergrößert werden kann. Ebenfalls können die Trennwände aus einer größeren Wahl von Materialien hergestellt werden. Weiter kann Restdruckfluktuation in der ersten Tintenkammer und in der zweiten und dritten Tintenkammer, die benachbart zu der ersten Tintenkammer sind, einfach gesteuert und schnell auf praktisch nichts verringert werden. Dadurch kann, nachdem Tinte aus der ersten Tintenkammer ausgestoßen ist, das Tintenausstoßen von der ersten oder zweiten Tintenkammer stabil und wirksam durchgeführt werden.
Die speziellen Merkmale und Vorteile der Erfindung als auch andere Aufgaben werden ersichtlicher aus der folgenden Beschreibung, die in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, in denen:
Fig. 1 ein perspektivisches Bild ist, das eine herkömmliche Schermodustintenausstoßvorrichtung zeigt, wobei ein Abschnitt querschnittsmäßig offenliegt;
Fig. 2 ein Querschnittsbild ist, das einen Teil des vorderen Abschnittes der Schermodustintenausstoßvorrichtung zeigt;
Fig. 3 ein Querschnittsbild ist, das einen Betriebszustand der in Fig. 2 gezeigten Schermodustintenausstoßvorrichtung zeigt;
Fig. 4 ein Querschnittsbild ist, das einen Teil des vorderen Abschnittes eines Types einer Schermodustintenausstoßvorrichtung zeigt, die sich von der in Fig. 2 gezeigten Schermodustintenausstoßvorrichtung unterscheidet;
Fig. 5 ein Querschnittsbild ist, das einen Betriebszustand der in Fig. 4 gezeigten Schermodustintenausstoßvorrichtung zeigt;
Fig. 6 ein Zeitablaufdiagramm ist, das ein Treiberverfahren für eine herkömmliche Schermodustintenausstoßvorrichtung zeigt;
Fig. 7 ein Schaltbild ist, das eine Treiberschaltung für eine herkömmliche Schermodustintenausstoßvorrichtung zeigt;
Fig. 8 ein Schaltbild ist, das die Steuerschaltung einer Tintenausstoßvorrichtung zeigt, die mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann;
Fig. 9 ein Schaltbild ist, das eine Treiberschaltung der in Fig. 8 gezeigten Steuerschaltung zeigt;
Fig. 10 ein Zeitablaufdiagramm ist, das Zeiten zum Steuern der in Fig. 8 gezeigten Steuerschaltung zeigt;
Fig. 11 ein Querschnittsbild ist, das einen Teil der Tintenausstoßvorrichtung zeigt;
Fig. 12 ein Querschnittsbild ist, das die in Fig. 11 gezeigte Tintenausstoßvorrichtung in einem Betriebszustand zeigt;
Fig. 13 ein Querschnittsbild ist, das eine Tintenausstoßvorrichtung in einem anderen Betriebszustand zeigt;
Fig. 14 ein Zeitablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zum Treiben der Tintenausstoßvorrichtung zeigt;
Fig. 15 ein Bild ist, das die offensichtliche Signalform zum Treiben einer Tintenkammer 4b1 der Tintenausstoßvorrichtung zeigt;
Fig. 16 eine Tabelle ist, die Resultate von Tests zeigt, bei denen Spannungen an die Tintenkammer 4b1 der Tintenausstoßvorrichtung während verschiedener Dauern angelegt wurden;
Fig. 17 eine Tabelle ist, die Resultate von Tests zeigt, bei denen eine Spannung während verschiedener Dauern an Tintenkammern 4 angelegt wurden, die nicht die Tintenkammer 4b1 der Tintenausstoßvorrichtung waren;
Fig. 18 eine Tabelle ist, die Resultate von Tests zeigt, bei denen das Verhältnis des Spannungswertes der Tintenkammern 4, die nicht die Tintenkammer 4b1 der Tintenausstoßvorrichtung waren, geändert wurden;
Fig. 19 ein Bild ist, das eine Gesamtzeit der ansteigenden Flanke der Spannungspulse, die an die Tintenkammer 4b1 der Tintenausstoßvorrichtung angelegt werden, und der ansteigenden Flanke der Spannungspulse, die an Tintenkammern 4 der Tintenausstoßvorrichtung angelegt werden, die nicht die Tintenkammer 4b1 sind, zeigt;
Fig. 20 ein Diagramm ist, das die Tintenausstoßgeschwindigkeit zeigt, wenn die in Fig. 19 gezeigten Gesamtzeiten geändert werden;
Fig. 21 ein Bild zum Erläutern der Pulsbreite ist, die an die Tintenkammer 4b1 der Tintenausstoßvorrichtung und an andere Tintenkammern 4 der Tintenausstoßvorrichtung anzulegen sind;
Fig. 22 ein Bild ist, das eine Verzögerung m zwischen dem Start des Spannungsanlegens an die Tintenkammer 4a1 der Tintenausstoßvorrichtung und an Tintenkammern 4c1 der Tintenausstoßvorrichtung zeigt;
Fig. 23 ein Diagramm ist, das die Tintenausstoßgeschwindigkeit zeigt, wenn die Startverzögerung m des Spannungsanlegens von Fig. 22 geändert wird; und
Fig. 24 ein Schaltbild ist, das eine Treiberschaltung zeigt, die bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Eine Tintenausstoßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die gleiche wie die in Fig. 1 gezeigte herkömmliche Tintenausstoßvorrichtung und enthält eine piezoelektrische Keramikplatte 2, eine Abdeckplatte 10, eine Düsenplatte 14 und ein Substrat 41. Eine Mehrzahl von Rillen 3 ist in der piezoelektrischen Keramikplatte 2 durch Trennwände 6 gebildet. Die Trennwände 6 sind in der Richtung polarisiert, die durch den Pfeil 71 in Fig. 4 bezeichnet ist. Beide Metallelektroden 8, die an der oberen Hälfte auf beiden Seiten einer jeden Rille 3 gebildet sind, sind elektrisch durch eine Metallelektrode 9 verbunden.
Die Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte 2 mit den darin gebildeten Rillen 3 wird unter Benutzung eines Epoxidklebstoffes 20 (siehe Fig. 2) an die Oberfläche der Abdeckplatte 10 mit der darin gebildeten Verteilerleitung geklebt. Auf diese Weise wird eine Mehrzahl von Tintenkammern 4 gebildet.
Die Düsenplatte 14 wird an die Vorderseiten der piezoelektrischen Keramikplatte 2 und der Abdeckplatte 10 so geklebt, daß die Düsen 12, die in der Düsenplatte 14 vorgesehen sind, an Positionen, die den Positionen der Tintenkammern 4 entsprechen, vorgesehen werden.
Ein Beispiel von tatsächlichen Abmessungen dieser Tintenausstoßvorrichtung sind wie folgt. Die Länge der Tintenkammer 4 kann 7,5 mm sein. Der Durchmesser der Düsen kann 40 um an der Ausstoßseite und 72 um an der Tintenkammerseite sein. Die Düsen 12 können 100 um lang sein. Tests wurden durchgeführt unter Benutzung von Tinte mit einer Viskosität von 5 cps und mit einer Oberflächenspannung von 30 dyn/cm. Bei dieser Tinte beträgt das Verhältnis der Geschwindigkeit der Welle a zu der Länge L einer Tintenkammer, d. h. L/a 16 Mikrosekunden.
Allgemein weist bei dieser Art von Tintenausstoßvorrichtung der Restdruck nahe der Düse 12 einer Tintenkammer 4 nach dem Ausstoßen von Tinte, das heißt der Restdruck 30 bis 50% der Stärke des Druckes auf, der zum Ausstoßen von Tinte notwendig ist, und er weist eine Phase auf, die der Phase des zum Ausstoßen von Tinte benutzten Druckes entgegengesetzt ist. Daher beträgt allgemein der Koeffizient des Restdruckes -0,3 bis -0,5.
Die Metallelektroden 9 sind elektrisch mit dem Muster 42 durch Leiterdrähte 43 durch gut bekannte Verbindungstechniken verbunden. Jedes Muster 42 auf dem Substrat 41 ist mit einer in Fig. 8 gezeigten Steuerschaltung 100 verbunden. Eine Ausgangsspannung von V oder 0 wird an die Tintenkammer 4 angelegt, während sie auf der Grundlage des Taktsignales C, des Drucksignales P, des Verriegelungssignales R, des Ausstoßsignales J, des Umkehrungssignales T und ähnliches gesteuert wird, die von anderen Schaltungsteilen eingegeben werden.
Die Steuerschaltung 100 enthält einen Seriell/Parallelkonverter 106 und für jedes Muster 42 ein UND-Gatter 107, ein XOR-Gatter 109 und eine Treiberschaltung 108. Der Seriell/Parallelkonverter 106 weist einen Kanal für jedes Muster 42 auf. Daher ist die Zahl n von Kanälen gleich der Zahl n von Mustern. Der Seriell/Parallelkonverter 106 wandelt serielle Signale in parallele Signale unter Benutzung allgemeiner Operationslogik.
Gemäß dem Taktsignal C wird eine Zahl von n seriellen Signalen P von dem Seriell/Parallelkonverter 106 aufgenommen, woraufhin diese durch das Verriegelungssignal R verriegelt werden und parallel zu der Zahl von n von Ausgangsanschlüssen 110 ausgegeben werden. Das parallele Drucksignal wird auf einen HOCH-Pegel in Hinblick auf die Tintenkammern 4 gebracht, an denen Druck notwendig ist, und es wird auf einen TIEF-Pegel in Bezug auf alle anderen Ausgangsanschlüsse 110 gebracht. Das parallele Signal wird zu den UND-Gatter 107 übertragen.
Ein Ausstoßsignal J wird an das UND-Gatter 107 kurz nach der Ausgabe der Verriegelungssignales R eingegeben. Die UND-Gatter 107, an die ein HOCH-Pegelsignal von dem Seriell/Parallelkonverter 106 eingegeben ist, werden zum Ausgeben von HOCH-Pegelsignalen durch den Eingang eines Ausstoßsignales J aktiviert.
Ausgangssignale von den UND-Gatter 107 werden an entsprechende XOR-Gatter 109 eingegeben. Ein Umkehrungssignal R wird an alle XOR-Gatter 109 zu einer vorbestimmten Verzögerung nach dem Ausstoßsignal J eingegeben. Die XOR-Gatter 109, an die identische Signale eingegeben sind, werden zum Ausgeben auf einem TIEF- Pegel aktiviert. Alle anderen XOR-Gatter 109 werden zum Ausgeben eines HOCH-Pegels aktiviert.
Das Ausgangssignal des XOR-Gatters 109 wird zu dem Eingangsanschluß 112 der entsprechenden Treiberschaltungen 108 übertragen. Wenn ein von einem XOR-Gatter 109 ausgegebenes Signal auf einem HOCH-Pegel ist, wird eine Spannung V von dem Ausgangsanschluß 114 der Treiberschaltung 108 ausgegeben. Wenn ein von einem XOR- Gatter 109 ausgegebenes Signal auf einem TIEF-Pegel ist, wird eine Nullspannung von dem Ausgangsanschluß 114 ausgegeben.
Wie in Fig. 9 gezeigt ist, enthält jede Treiberschaltung 108 einen Eingangsanschluß 112, einen Ausgangsanschluß 114, eine positive Treiberleistungsquelle 116, Widerstände R1 bis R5 und Transistoren Tr1 bis Tr4. In jeder Treiberschaltung 108 wird, wenn das an den Eingangsanschluß 112 eingegebene Signal auf einem HOCH-Pegel ist, der Transistor Tr4 EIN geschaltet, der Transistor Tr3 wird AUS geschaltet, und der Transistor Tr1 wird zum Erzeugen der Treiberschaltung EIN geschaltet. Daher wird eine Spannung V von der Treiberleistungsquelle 116 an dem Ausgangsanschluß 114 entwickelt. Ebenfalls wird der Entladetransistor Tr2, dessen Emitter auf Masse liegt, AUS geschaltet.
Wenn andererseits das eingegebene Signal auf einen TIEF-Pegel gesetzt ist, wird der Transistor Tr4 AUS geschaltet, und der Transistor Tr3 wird EIN geschaltet, so daß der Transistor Tr1 AUS geschaltet wird und der Transistor Tr2 EIN geschaltet wird. Daher wird der Ausgangsanschluß 114 mit Masse verbunden.
Wenn daher das an den Ausgangsanschluß 112 ausgegebene Signal auf einem HOCH-Pegel ist, wird eine Spannung V an dem Ausgangsanschluß 114 entwickelt. Wenn das eingegebene Signal auf einem TIEF-Pegel ist, wird der Ausgangsanschluß 114 mit Masse so verbunden, daß die Spannung daran 0 ist.
Die Steuerung der Tintenausstoßvorrichtung durch die Steuerschaltung 110 wird in konkreten Ausdrücken unter Bezugnahme auf das Zeitablaufdiagramm in Fig. 10 erläutert.
Die Tintenausstoßvorrichtung ist in drei Gruppen unterteilt und wird seriell angetrieben. Das heißt, wie in Fig. 11 gezeigt ist, Tintenkammern 4a1 und 4a2 gehören zu einer Gruppe, Tintenkammern 4b1 und 4b2 gehören zu einer zweiten Gruppe, und Tintenkammern 4c0, 4c1 gehören zu einer dritten Gruppe. Die Gruppen von Tintenkammern werden rotierend in der Reihenfolge der Tintenkammern 4a1 und 4a2 zu Tintenkammern 4b1 und 4b1 zu Tintenkammern 4c0, 4c1 und 4c2 angetrieben.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, werden Daten von dem Drucksignal P seriell in den Seriell/Parallelkonverter 106 synchron zu dem Taktsignal C eingenommen. Ein HOCH-Pegel Drucksignal zeigt an, daß ein Punkt zu bilden ist, und ein TIEF-Pegel Drucksignal zeigt an, daß ein Punkt nicht zu bilden ist. Dieses wird durch das Drucksignal P in Fig. 10 bezeichnet. Signale, die von dem Ausgangsanschluß 110 des Seriell/Parallelkonverters 106 ausgegeben werden, sind entweder auf einem HOCH- oder einem TIEF-Pegel und verschieben sich in Einkanalschritten, während das Drucksignal P eingenommen wird.
Zu einer Zeit A, wenn der Empfang eines Drucksignales mit einer Zahl von n Bit beendet ist, wird das Verriegelungssignal R an den Seriell/Parallelkonverter 106 so eingegeben, daß die Bit des Signales an den Ausgangsanschluß 110 fixiert sind.
Ein Beispiel wird für einen Fall vorgesehen, bei dem die Tinte nur von der Tintenkammer 4b1 (siehe Fig. 11) ausgestoßen wird. Das Ausgangssignal SP1 (b1) das der Tintenkammer 4b1 entspricht, wird auf einen HOCH-Pegel gesetzt. Ausgangssignale SP1 (o) für alle anderen Tintenkammern 4 werden auf einen TIEF-Pegel gesetzt. Selbst wenn jedoch Ausgangssignale SP1 an die UND-Gatter 107 angelegt werden, bleiben die Ausgangssignale von allen ande ren UND-Gattern 107 auf einem TIEF-Pegel, da das Ausstoßsignal J normalerweise auf einem TIEF-Pegel ist.
Zu der Zeit B jedoch wenn das Ausstoßsignal J auf einen HOCH- Pegel gesetzt ist, wird das Ausgangssignal SP2 des UND-Gatters 107, an das das Ausgangssignal SP1 (b1) eingegeben wird, auf einen HOCH-Pegel gesetzt, während das Ausstoßsignal J auf einem HOCH-Pegel ist. Die Ausgangssignale SP1 (o) der anderen UND- Gatter 107 verbleiben auf einem TIEF-Pegel.
Das Ausgangssignal SP2 wird an die XOR-Gatter 109 eingegeben. Da das Umkehrungssignal T kontinuierlich auf einem TIEF-Pegel ist, unterscheiden sich nur die Ausgangssignale SP2 (b1) des Ausgangssignales SP2 von dem Umkehrungssignal T. Aus diesem Grund wird nur das Ausgangssignal SP3 (b1) des XOR-Gatters 109, an das das Ausgangssignal SP2 (b1) eingegeben wird, auf einen HOCH- Pegel gesetzt. Die Ausgangssignale SP3 (o) von den anderen XOR- Gattern 109 werden auf einen TIEF-Pegel gesetzt. Daher wird das Treiberspannungsanlegungsbefehlssignal nur für die Tintenkammer 4b1 erzeugt.
Zu der Zeit C, die die Zeitdauer L/a (zum Beispiel 16 Mikrosekunden) nach Anlegen des Ausstoßsignales J ist, wird das Umkehrungssignal T auf einen HOCH-Pegel gesetzt. Wenn dies passiert, weist nur das Ausgangssignal SP2 (b1) das gleiche Signal wie das Umkehrungssignal T auf. Daher wird das Ausgangssignal SP3 (b1) des einzigen XOR-Gatters 109, an das das Eingangssignal SP2 (b1) eingegeben wird, auf einen TIEF-Pegel gesetzt. Ausgangssignale SP3 (o) anderer XOR-Gatter 109 werden auf einen HOCH-Pegel gesetzt. Daher wird eine OV Spannung von dem Ausgangsanschluß 114 an die Tintenkammer 4b1 angelegt, und eine Spannung V wird an die anderen Tintenkammern 4 angelegt.
Zu der Zeit D, die zweimal der Zeitdauer L/a (zum Beispiel 32 Mikrosekunden) dauert, nach des Addierens des Umkehrungssignales T werden sowohl das Ausstoßsignal J als auch das Umkehrungs signal T auf einen TIEF-Pegel gesetzt. Die Ausgangssignale SP2 von allen UND-Gattern 107 werden auf einen TIEF-Pegel gesetzt. Das Ausgangssignal SP3 des XOR-Gatters 109 wird auf einen TIEF- Pegel gesetzt. Die an alle anderen Tintenkammern 4 angelegte Treiberspannung wird auf einen TIEF-Pegel gesetzt. Dieses beendet die Spannungsversorgung für das erste Tintenausstoßen, und die Vorrichtung wartet auf das nächste Tintenausstoßen. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Treiberfrequenz, die das Intervall zwischen dem Ausstoßen der Tinte bestimmt, 5 kHz.
Die Tintenausstoßvorrichtung ist wie in Fig. 11 bis 13 gezeigt zum Ausstoßen von Tinte aus der Tintenkammer 4b1 gemäß der oben beschriebenen Steuerschaltung 100 tätig.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, wird keine Spannung an die Tintenkammer 4 während einer in Fig. 14 gezeigten Zeit (a) angelegt. Daher werden die Trennwände 6 nicht verformt und die Tintenkammern 4 weisen ein natürliches Volumen auf.
Zu der Zeit (b) wird eine positive Spannung V an die Tintenkammer 4b1 angelegt, und die Elektroden 8 der anderen Tintenkammern 4 werden mit Masse verbunden. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, verformen sich die Trennwände 6a1 und 6b1 so, daß sie sich voneinander trennen. Das Volumen in der Tintenkammer 4b1 nimmt über das Volumen zu, das das natürliche Volumen war. Ein Unterdruck wird in der Tintenkammer 4b1 so erzeugt, daß Tinte von einem Tintentank (nicht gezeigt) durch die Tintenlieferöffnung 16 und die Verteilerleitung (siehe Fig. 1) zu der Tintenkammer 4b1 geliefert wird. Das Volumen der benachbarten Tintenkammern 4a1 und 4c1 nimmt so ab, daß ein Überdruck erzeugt wird. Dieser Überdruck ist jedoch unzureichend zum Ausstoßen von Tinte.
Wie in Fig. 14 gezeigt ist, wird zu einer Zeit (c), die gegeben ist, nachdem die Zeitdauer L/a abläuft, das Anlegen von Spannung V an die Tintenkammer 4b1 gestoppt. Zu der gleichen Zeit wird eine positive Spannung V an die anderen Tintenkammern 4c0, 4a1, 4c1, 4a2, 4b2 und 4c2 angelegt. Als Resultat überschießen die Trennwände 6a1 und 6b1 das in Fig. 11 gezeigte natürliche Volumen und verformen sich zu dem Inneren der Tintenkammer 4b1. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ändert sich das Volumen der Tintenkammer 4b1 von einem erhöhten Volumen zu dem natürlichen Volumen und überschießt das natürliche Volumen, wobei es zu einem verringerten Volumen geht. Diese Änderung erzeugt einen Überdruck in der Tintenkammer 4b1. In der Zwischenzeit verursacht die Druckausbreitung, das der in der Tintenkammer 4b1 zu der Zeit (b) erzeugte Unterdruck sich in einen Überdruck umkehrt, nachdem die Zeitdauer L/a abläuft, und er wird geschwächt. Der zu der Zeit (b) erzeugte Druck wird zu dem zu der Zeit (c) erzeugten Druck addiert zum Erzeugen eines großen Überdruckes, der Tinte aus der Düse 2 der Tintenkammer 4b1 ausstößt.
Zu dieser Zeit wird eine Spannung V an die Elektroden 8 auf beiden Seiten der Trennwände 6c0, 6c1, 6c2 und 6b2 angelegt, das heißt an beide Seiten der Trennwände, die nicht die Trennwände 6a1 und 6b1 sind, so daß das elektrische Potential an den Trennwänden 6c0, 6c1, 6a2 und 6b2 0 ist und kein elektrisches Feld daran erzeugt wird. Daher verformen sich die Trennwände 6c0, 6c1, 6a2 und 6b2 nicht. Folglich bleibt das Volumen der Tintenkammern 4c0, 4a2, 4b2 und 4c2 auf dem natürlichen Volumen. Das Volumen der Tintenkammern 4a1 und 4c1 wird durch die Verformung der Trennwände 6a1 und 6b1 so vergrößert, daß ein Unterdruck in den Tintenkammern 4a1 und 4c1 erzeugt wird. Wie oben beschrieben wurde wird Druck, der Überdruck war, wenn er zu der Zeit (b) erzeugt wird, aber der durch Druckausbreitung zu einem Unterdruck umgekehrt wird und nach dem die Zeitdauer L/a abläuft, zu dem Unterdruck addiert, der als Resultat der Zunahme des Volumens der Tintenkammer 4a1 zu der Zeit (c) erzeugt wurde.
Zu der Zeit (d), die zweimal die Zeitdauer L/a nach der Zeit (c) ist, werden die Signale an den Eingangsanschlüssen 112, die den Tintenkammern 4c0, 4a1, 4c1, 4a2, 4b2 und 4c2 auf einen TIEF- Pegel gesetzt. Die an die Tintenkammern 4c0, 4a1, 4c1, 4a2, 4b2 und 4c2 angelegte positive Spannung wird gestoppt. Die Trennwände 6 kehrten zu dem in Fig. 11 gezeigten anfänglichen Zustand zurück, und das Volumen aller Tintenkammern 4 wird das natürliche Volumen.
Das Volumen der Tintenkammer 4b1 ändert sich von dem verringerten Volumen zu dem natürlichen Volumen so, daß ein Unterdruck erzeugt wird. Das Volumen der Tintenkammern 4a1 und 4c1 ändert sich von dem erhöhten Volumen zu dem natürlichen Volumen so, daß ein Überdruck erzeugt wird.
Zu der Zeit (d), die zweimal die Zeitdauer L/a nach der Zeit (c) ist, hat die Druckausbreitung bewirkt, daß der Druck in den Tintenkammern 4b1, 4a1 und 4c1 zweimal umgekehrt ist und in der Größe zweimal verringert ist. Das heißt, nachdem die Zeitdauer L/a nach der Zeit (c) abgelaufen ist, ist der Druck umgekehrt und in der Größe verringert. Nachdem eine zusätzliche Zeitdauer L/a abläuft, wird der Druck wieder umgekehrt, und seine Größe wird wieder verringert. Aus diesem Grund ist zu der Zeit (d) der Druck in der Tintenkammer 4b1 ein Überdruck, der geringer als der Druck zu der Zeit (c) ist, und der Druck in den Tintenkammern 4a1 und 4c1 ist weniger als zu der Zeit (c). Folglich wird der verringerte Überdruck in der Tintenkammer 4b1 praktisch vollständig durch den Unterdruck ausgelöscht, der erzeugt wird, wenn das Volumen der Tintenkammer 4b1 von dem verringerten Volumen zu dem natürlichen Volumen übergeht. Der verringert Unterdruck in den Tintenkammern 4a1 und 4c1 wird praktisch vollständig von dem positiven Druck ausgelöscht, der in dem Volumen in den Tintenkammern 4a1 und 4c1 erzeugt wird, die von dem erhöhten Volumen zu dem natürlichen Volumen übergehen.
Wie oben erläutert wurde wird bei dem Treiberverfahren der Tintenausstoßvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine positive Spannung an die Tintenkammer 4b1 angelegt, wodurch bewirkt wird, daß sich die Trennwände 6a1 und 6b1 nach außerhalb von der Tintenkammer 4b1 verformen. Eine positive Spannung wird an die Tintenkammern 4a1 und 4c1 angelegt, die benachbart zu der Tintenkammer 4b1 sind. Dieses bewirkt, daß sich die Trennwände 6a1 und 6b1 zu dem Inneren der Tintenkammer 4b1 verformen. Daher wird nur die positive Leistungsquelle 87 benötigt. Die Steuerschaltung ist einfacher, und die Kosten zum Herstellen sind geringer als bei der in Fig. 15 gezeigten Situation, bei der zum Deformieren der Trennwände 6a1 und 6b1 der Tintenkammer 4b1 auf die gleiche Weise eine negative Spannung während zweimal der Zeitdauer L/a aufeinanderfolgend nach dem Anlegen der positiven Spannung während der Dauer L/a angelegt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Tinte zu einer Zeit (c) ausgestoßen, wenn die Trennwände 6a1 und 6b1 sich von der nach außen gerichteten Verformung zu der nach innen gerichteten Verformung ändern. Die Trennwände verformen sich zu einem geringeren Betrag als dann, wenn Tinte aus der Tintenkammer 4b1 durch Verformung entweder nach außen oder nach innen nur der Trennwände 6a1 und 6b1 ausgestoßen wird. Daher kann die Erzeugung von Wärme gesteuert werden und die Lebensdauer der Tintenausstoßvorrichtung, die durch Schäden an den Trennwänden 6 bestimmt wird, wird vergrößert. Nur ein kleiner Absolutwert der Spannung ist zum Verformen der Trennwände 6a1 und 6b1 notwendig.
Weiter ist zu dem Zeitpunkt (c) die Tintenkammer 4b1, aus der Tinte auszustoßen ist, mit Masse verbunden, und an die Tintenkammern 4c0, 4a1, 4c1, 4a2, 4b2 und 4c2 ist überall eine Spannung V angelegt. Daher verformen sich die Trennwände 6a1 und 6b1, aber die Trennwände 6c0, 6c1, 6a2 und 6b2 verformen sich nicht. Aus diesem Grund bleibt das Volumen der Tintenkammern 4c0, 4a2, 4b2 und 4c2 bei dem natürlichen Volumen, und kein Druck wird in den Tintenkammern 4c0, 4a2, 4b2 und 4c2 erzeugt. Somit wird versehentliches Ausstoßen von Tröpfchen verhindert.
Als nächstes wird eine Erläuterung von Tests, die zum Bestimmen des besten Bereiches der Pulsbreite für die Tintenkammer 4b1 durchgeführt wurden, gegeben.
Fig. 16 bezeichnet die Resultate der Auswertungstests, bei denen verschiedene Pulsbreiten an die Tintenkammer 4b1 angelegt wurden. Zu der gleichen Zeit, zu der das Anlegen der Spannung V an die Tintenkammer 4b1 gestoppt wurde, wurde jedoch eine Spannung V an die anderen Tintenkammern 4 für gerade zweimal der Zeitdauer L/a angelegt.
Konzentrische Kreise stellen eine hervorragende Bewertung dar, ein einfacher Kreis stellt eine gute Bewertung dar, ein Dreieck stellt eine normale Bewertung dar, und ein X stellt eine schlechte Bewertung dar. Die Bewertungstests wurden zum Vergleichen der Größe und der Geschwindigkeit von Tintentröpfchen, die aus der Tintenkammer 4b1 ausgestoßen wurden, und der Qualität des resultierenden Druckes, wenn das Ausstoßen von Tintenkammern benachbart zu der Tintenkammer 4a1 ausgeführt wurde oder nicht, ausgelegt. Die Druckqualität wurde durch Beobachten durch zehn Leute beurteilt. Dem Druck wurde eine hervorragende Bewertung gegeben, wenn er gleichförmige Größe und Geschwindigkeit der ausgestoßenen Tröpfchen und gleichförmige Druckqualität zeigte. Dem Druck wurde eine gute Bewertung gegeben, wenn die Größe der Tröpfchen gleichförmig war und die Geschwindigkeit der Tröpfchen und die Qualität des resultierenden Druckes praktisch gleichförmig war. Dem Druck wurde eine normale Bewertung gegeben, wenn die Größe der Tintentröpfchen praktisch gleichförmig war, aber die Geschwindigkeit der Tröpfchen etwas variabel war. Dem Druck wurde eine normale Bewertung gegeben, wenn die Vergrößerung kleine Verschiebungen in der Punktposition offenlegten. Die Druckqualität war jedoch ausreichend von einem praktischen Gesichtspunkt. Dem Druck wurde eine schlechte Bewertung gegeben, wenn die Größe der Tintentröpfchen variabel war, die Ausstoßgeschwindigkeit deutlich variabel war und größere Verschiebungen in der Punktposition auftraten, was die Druckqualität unannehmbar macht. Es soll angemerkt werden, daß, wenn die Treiberfrequenz verringert wird, die Dauern der Pulsspannungen, die ansonsten Druck erzeugten, der als schlecht bewertet wurde, die Druckqualität zu einer normalen Bewertung verbesserte. Jedoch ist bei solchen Frequenzen die Druckgeschwindigkeit niedrig und unpraktisch.
Wie in Fig. 16 gezeigt ist, erzeugte das Drucken durch Anlegen einer Spannung in Pulsen in einer Dauer zwischen 9 und 24 Mikrosekunden einen Druck mit guter Qualität. Die für diese Tests benutzte Tintenausstoßvorrichtung hatte eine L/a-Wert von 16 Mikrosekunden, eine Treiberfrequenz von SkHz und einen Restdruckkoeffizienten von -0,5. Die gleichen Resultate wurden jedoch erhalten, wenn der Restdruckkoeffizient -0,3 und -0,4 betrug. Das heißt, gutes Drucken konnte erhalten werden, wenn die Spannung in Pulsen mit Dauer von 0,5 L/a bis 1,5 L/a angelegt wurde. Andere Tests wurden durchgeführt mit Tintenausstoßvorrichtungen mit verschiedenen L/a-Werten, aber der Bereich für gutes Drucken blieb der gleiche.
Wenn eine Pulsweite zwischen 0,5 L/a und 1,5 L/a an die Tintenkammer 4b1 angelegt wird, die die Kammer ist aus der Tinte auszustoßen ist, konnten guter Druck erhalten werden.
Als nächstes wurde der beste Bereich der Pulsbreite, die an Tintenkammern ungleich der Tintenkammer 4b1 anzulegen ist, das heißt an Tintenkammern 4c0, 4a1, 4c1, 4a2, 4b2 und 4c2 bestimmt.
Fig. 17 zeigt Bewertungen von Tests, bei denen die Dauer der an die Tintenkammer 4 ungleich der Tintenkammer 4b1 angelegte Spannungspulse geändert wurden. Die für die in Fig. 17 gezeigten Bewertungen benutzten Standards waren die gleichen wie jene, die zum Bilden der in Fig. 23 gezeigten Resultate angewendet wurden. Jedoch wurde eine Spannung V an die Tintenkammer 4b1 während einer Zeitdauer L/a angelegt. Zur gleichen Zeit, zu der das Anlegen der Spannung V an die Tintenkammer 4b1 gestoppt wurde, wurde eine Spannung V an die Tintenkammer 4 ungleich der Tintenkammer 4b1 angelegt.
Wie in Fig. 17 gezeigt ist, konnte gutes Drucken durch Anlegen von Spannung in Pulsen von 32 bis 36 Mikrosekunden Dauer erzielt werden. Eine Tintenausstoßvorrichtung mit L/a von 16 Mikrosekunden, Treiberfrequenz von 5 kHz und einem Restdruckkoeffizienten von -0,5 wurde während dieser Tests benutzt. Jedoch erzielten Restdruckkoeffizienten von -0,3 und -0,4 die gleichen Resultate. Das heißt, gutes Drucken konnte mit dem Anlegen von Spannung in Pulsen von 2 bis 2,25 mal der Zeitdauer L/a erhalten werden. Andere Tests wurden durchgeführt unter Benutzung von Tintenausstoßvorrichtungen mit unterschiedlichen L/a-Werten ohne den Bereich zu beeinflussen, bei dem eine gute Druckqualität erhalten werden konnte.
Auf diese Weise konnte eine gute Druckqualität erhalten werden, wenn ein Puls mit einer Dauer von 2 bis 2,25 mal der Zeitdauer L/a an die Tintenkammern 4 ungleich der Tintenkammer 4b1 angelegt wurde, aus der Tinte auszustoßen war.
Als nächstes wurde der beste Bereich des Verhältnisses zwischen dem Spannungswert, der an die Tintenkammer 4b1 anzulegen ist, aus der Tinte auszustoßen ist, und dem Spannungswert, der an die anderen Tintenkammern 4 anzulegen ist, bestimmt. Fig. 18 zeigt Resultate von Tests zum Bewerten verschiedener Verhältnisse zwischen den an die Tintenkammer 4b1, aus der Tinte ausgestoßen ist, und an die anderen Tintenkammern 4c0, 4a1, 4c1, 4a2, 4b2, 4c2 angelegten Spannungswerten. Die Resultate wurden unter Benutzung der gleichen Standards bewertet, die für die Bewertungstests von Fig. 16 angewendet wurden. Die Spannung wurde an die Kammer 4b1 während einer Zeitdauer L/a angelegt, und die Spannung wurde an die anderen Tintenkammern 4 während zweimal der Zeitdauer L/a angelegt.
Wie aus Fig. 18 zu sehen ist, betrug der Bereich des Spannungswertverhältnisses, der an die Tintenkammer 4b1 angelegt wurde, in dem gute Druckqualität erhalten wurde, 30 bis 80, wenn der Restdruckkoeffizient -0,3 war, 20 bis 80, wenn der Restdruck koeffizient -0,4 war und 20 bis 70, wenn der Restdruckkoeffizient -0,5 war. Gute Druckqualität kann erhalten werden durch Einstellen der Größe der Rate der Spannungsänderung der Tintenkammer 4b1, aus der Tinte auszustoßen ist, und der anderen Tintenkammern 4 innerhalb dieses Bereiches.
Als nächstes wurde der beste Bereich für die Gesamtzeit der ansteigenden Flanke der Spannung der Tintenkammer 4b1, aus der Tinte auszustoßen ist, und der ansteigenden Flanke der Spannung, die an die anderen Tintenkammern 4 anzulegen ist, bestimmt.
Zum Vereinfachen der oben vorgesehenen Erläuterung wurde die an die Tintenkammern 4 angelegte Spannung so behandelt als ob sie sofort von HOCH- zu TIEF-Werten und umgekehrt geschaltet wurde. Tatsächlich weist die an die Tintenkammer 4 von dem Ausgangsanschluß 114 der Treiberschaltung 108 angelegten Spannung eine schräge Anstiegs- und Abfallflanke auf, wie in Fig. 19 gezeigt ist. Das Ausmaß der Schräge hängt von der Eigenschaft der Elemente ab, die die Schaltung bilden. Die Schräge kann wahlweise bis zu einer eingestellten Grenze eingestellt werden. Es ist wünschenswert, diese Schräge, die die Dauer der ansteigenden und abfallenden Flanke der Spannung darstellt, auf eine so kurze Dauer wie möglich einzustellen, während in einem Bereich verblieben wird, der nicht kürzer als die Reaktionszeit (später zu beschreiben) der Trennwände 6 ist.
Die gesamte Zeit für die ansteigende Flanke und die abfallende Flanke der Spannung wird durch t in Fig. 19 bezeichnet. Die gesamte Zeitänderung ist die Zeit, die für die abfallende Flanke der Tintenkammer 4b oder die ansteigende Flanke der anderen Tintenkammern 4 notwendig ist. Die gesamte Zeit t bleibt die gleiche unabhängig davon, wann die ansteigende Flanke der anderen Tintenkammern beginnt.
Fig. 20 zeigt die Geschwindigkeit der ausgestoßenen Tinte, die durch verschiedene Gesamtzeiten t der ansteigenden Flanke und der abfallenden Flanke der Spannung verursacht wird. Die durchgezogene Linie bezeichnet Änderungen in der Gesamtzeit t, wenn eine Spannung von 20 V in der Tintenausstoßvorrichtung während einer Zeitdauer L/a von 16 Mikrosekunden angelegt wird. Die einfache strichpunktierte Linie bezeichnet eine Spannung von 25 V. Die doppelte strichpunktierte Linie bezeichnet es, wenn eine Spannung von 20 V an eine Tintenausstoßvorrichtung während einer Zeitdauer von L/a von 20 Mikrosekunden angelegt wird.
Wie in Fig. 20 durch die durchgezogene Linie gezeigt ist, fällt die Geschwindigkeit der ausgestoßenen Tinte schnell ab, wenn die Gesamtzeit t 8 Mikrosekunden bei einem L/a von 16 Mikrosekunden und einer Spannung von 20 V überschreitet. In Bereichen, in denen sich die Geschwindigkeit der ausgestoßenen Tinte schnell ändert, tritt eine große Verschiedenheit der Gesamtzeit t auf, und die Geschwindigkeit der ausgestoßenen Tinte ändert sich stark. Die Qualität des Druckes leidet als Resultat. Eine kleine Änderung in der Geschwindigkeit der ausgestoßenen Tinte trat auf, wenn die Gesamtzeit innerhalb des Bereiches von 0 bis 8 Mikrosekunden lag. Somit wurde gutes Drucken innerhalb dieses Bereiches erzielt. Das heißt, eine gute Druckqualität kann in dem Bereich von 0 bis 0,5 L/a erhalten werden.
Die einfach strichpunktierte Linie, die ein L/a von 16 Mikrosekunden und eine Spannung von 25 V darstellt, läuft oberhalb und parallel zu der durchgezogenen Linie, und auf die gleiche Weise fiel die Ausstoßgeschwindigkeit schnell, wenn die Gesamtzeit t 8 Mikrosekunden überschritt. Das heißt, eine gute Druckqualität kann in einem Bereich von 0 bis 0,5 L/a erhalten werden. Wenn die Spannung mit verschiedenen Werten angelegt wurde, laufen die Linien parallel aber oberhalb oder unterhalb der durchgezogenen Linie. Folglich kann eine gute Druckqualität in dem Bereich von 0 bis 0,5 L/a erhalten werden, selbst wenn der Spannungswert geändert wird.
Die doppelt strickpunktierte Linie, die ein L/a von 20 Mikrosekunden und eine Spannung von 20 V darstellt, erstreckt in der horizontalen Richtung 1,25 mal weiter als die durchgezogene Linie. Wenn die gesamte Zeit t 10 Mikrosekunden überschritt, fiel die Ausstoßgeschwindigkeit schnell. Als Resultat wurde eine kleine Änderung in der Ausstoßgeschwindigkeit gesehen, wenn die Gesamtzeit t zwischen 0 und 10 Mikrosekunden lag. Das heißt, eine gute Druckqualität kann erhalten werden in dem Bereich von 0 bis 0,5 L/a. Wenn das L/a auf einen anderen Wert von G gesetzt wird, erstreckte sich eine Linie, die unter der Benutzung der Resultate aufgezeichnet wurde, um G/16 mal weiter in der horizontalen Richtung als die durchgezogene Linie. Folglich kann eine gute Druckqualität in dem Bereich von 0 bis 0,5 L/a erhalten werden, selbst wenn L/a geändert wird.
Eine Tintenausstoßvorrichtung mit einer Treiberfrequenz von 5 kHz und einem Restdruckkoeffizienten von -0,5 wurde bei diesen Tests benutzt. Die gleichen Resultate wurden jedoch unter Benutzung einer Tintenausstoßvorrichtung erhalten mit einem Restdruckkoeffizienten von -0,3 und -0,4. Die Düsen. 12 wiesen einen Durchmesser von 40 um auf der Tintenausstoßseite und 72 um auf der Tintenkammerseite auf. Die Länge der Düsen 12 betrug 100 um. Die gleichen Resultate wurden jedoch mit Düsen 12 anderer Formen erhalten.
Die Trennwände 6 weisen eine Reaktionszeit, die die Zeit von dem Punkt ist, an dem die Spannung angelegt wird, bis zu dem Punkt, an dem die Trennwand 6 die Verformung beendet. Die Reaktionszeit der Trennwände 6 hängt von der Höhe und der Dicke der Trennwand 6 ab. Die Trennwände 6 der Tintenausstoßvorrichtung, die bei diesen Tests benutzt wurden, waren 480 um hoch und 85 um dick und hatten eine Reaktionszeit von 2 Mikrosekunden. Wenn die Spannung schneller als die Reaktionszeit der Trennwände 6 ansteigt und abfällt reagieren die Trennwände 6 nicht, sondern sie heizen sich auf. Zu einer Zeit (c) des Tintenausstoßens verformen sich die Trennwände 6 so, daß die Tintenkammer 4b1 sich von dem ver größerten Volumen zu dem natürlichen Volumen und dann zu dem verringerten Volumen ändert. Die Verformung der Trennwand 6 zu einer Zeit (s) braucht mindestens daher 4 Mikrosekunden. Folglich ist die Tintenausstoßgeschwindigkeit schnell, wenn die Reaktionszeit der Trennwände 6 in den Bereich von 2 bis 0,5 L/a gesetzt wird. Zusätzlich kann eine gute Druckqualität erhalten werden und die Trennwände 6 überheizen sich nicht. Wenn jedoch die Reaktionszeit der Trennwände 6 2,5 L/a überschreitet, wird Tinte nicht ausgestoßen.
Auf diese Weise kann durch Einstellen der Gesamtzeit t unter der Annahme, daß eine Reaktionszeit der Trennwände 6 in einen Bereich von 2 bis 0,5 L/a fällt, eine gute Druckqualität erhalten werden.
Wie in Fig. 21 gezeigt ist, beginnt die Zeitdauer L/a, an der Spannungen an die Tintenkammer 4b1 angelegt werden, an dem Mittelpunkt A der steigenden Flanke der an die Tintenkammer 4b1 angelegten Spannung und endet an dem Mittelpunkt B der Gesamtzeit t. Zweimal die Zeitdauer L/a, an der Spannungen an die anderen Tintenkammern 4 angelegt werden, beginnt an einem Mittelpunkt B der Gesamtzeit t und endet an einem Mittelpunkt C der abfallenden Flanke der an die anderen Tintenkammern 4 angelegten Spannung.
Wenn die Dauer der Spannungsanlegungen auf der Grundlage der Mittelpunkte eingestellt wird, ist die Ausstoßgeschwindigkeit der Tinte schneller, und die Restdruckfluktuationen können befriedigend ausgelöscht werden im Vergleich mit dem Fall, in dem die Gesamtzeit L/a so eingestellt wird, daß sie von dem Startpunkt der steigenden Flanke der an die Tintenkammer 4b1 angelegten Spannung bis zu dem Beendigungspunkt der abfallenden Flanke reicht und zweimal die Zeitdauer L/a als die Zeit eingestellt wird, die von dem Startpunkt der steigenden Flanke der an die anderen Tintenkammern 4 angelegten Spannung bis zu dem Beendigungspunkt der abfallenden Flanke reicht.
Als nächstes wurde der erlaubte Bereich für die Zeitverzögerung zwischen dem Anlegen der Spannung an die Tintenkammer 4b1, aus der Tinte auszustoßen ist, und dem Anlegen der Spannung an benachbarte Tintenkammern 4a1 und 4c1 bestimmt. Wie in Fig. 22 gesehen werden kann, ist die Verzögerung m die Zeitverzögerung zwischen dem Punkt, an dem das Anlegen der Spannung an die Tintenkammer 4a begonnen wird, und dem Punkt, an dem das Anlegen einer Spannung an die Tintenkammer 4c begonnen wird. Fig. 23 zeigt die Änderungen in der Ausstoßgeschwindigkeit der Tinte, die durch Änderung der Verzögerung m verursacht wird. Bei diesen Tests wurde eine Spannung an die Tintenkammer 4a1 nach der Zeit angelegt, zu der sich die Spannung der Tintenkammer 4c1 vollständig abgesenkt hat. Die Zeit, an der die Spannung an die Tintenkammer 4c1 angelegt wurde, wurde geändert. Die durchgezogene Linie in Fig. 23 bezeichnet Resultate, wenn die Verzögerung m des Spannungsanlegungsbeginnes geändert wurde, wenn eine Spannung von 20 V an eine Tintenausstoßvorrichtung mit einem L/a von 16 Mikrosekunden angelegt wurde. Die einfach strickpunktierte Linie bezeichnet, wenn eine Spannung von 20 V an die Tintenausstoßvorrichtung angelegt wurde. Die doppelt strichpunktierte Linie bezeichnet, wenn eine Spannung von 20 V an eine Tintenausstoßvorrichtung mit einem L/a von 20 Mikrosekunden angelegt wurde.
Wenn L/a 16 Mikrosekunden beträgt und die angelegte Spannung 20 V beträgt, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 23 bezeichnet ist, fällt die Ausstoßgeschwindigkeit schnell, wenn die Verzögerung m vor dem Beginn des Anlegens der Spannung (hier im folgenden als die Verzögerung des Spannungsanlegungsbeginn bezeichnet) 4,8 Mikrosekunden überschreitet. Wenn sich die Ausstoßgeschwindigkeit schnell ändert, treten schnelle Änderungen in der Ausstoßgeschwindigkeit auf, wenn es eine große Verschiedenheit in der Verzögerung m des Spannungsanlegungsbeginnes gibt, und die Druckqualität leidet als Resultat.
Eine Verzögerung m in dem Spannungsanlegungsbeginn in dem Bereich von 0 bis 4,8 Mikrosekunden beeinflußt nur wenig die Ausstoßgeschwindigkeit, so daß eine gute Druckqualität erhalten werden kann. Das heißt, eine gute Druckqualität kann erhalten werden in dem Bereich von 0 bis 0,3 L/a.
Wenn L/a 16 Mikrosekunden ist und die Spannung 25 V ist, wie durch die einfach strichpunktierte Linie bezeichnet wird, laufen die Resultate parallel zu aber oberhalb der Resultate, die durch die durchgezogene Linie bezeichnet sind. Die Ausstoßgeschwindigkeit fällt schnell, wenn die Verzögerung m des Spannungsanlegungsbeginnes 4,8 Mikrosekunden überschreitet. Das heißt, gutes Drucken kann in dem Bereich von 0 bis 0,3L/a erhalten werden. Wenn die Spannung auf andere Werte gesetzt wird, bleiben die Resultate parallel zu aber entweder oberhalb oder unterhalb der durchgezogenen Linie. Folglich kann gutes Drucken erhalten werden, wenn die Verzögerung m des Spannungsanlegungsbeginnes in den Bereich von 0 bis 0,3 L/a gesetzt wird, selbst sich wenn der Wert der Spannung ändert.
Die doppelt strichpunktierte Linie, die die Resultate der Tests bei 20 Mikrosekunden L/a und einer Spannung von 20 V darstellen, erstrecken sich 1,25 mal weiter in die horizontale Richtung, als es die durchgezogene Linie tut. Die Ausstoßgeschwindigkeit fällt schnell, wenn die Verzögerung m des Spannungsanlegungsbeginnes 6 Mikrosekunden überschreitet. Daher ist die Ausstoßgeschwindigkeit praktisch unbeeinflußt, wenn die Verzögerung m des Spannungsanlegungsbeginnes in dem Bereich von 0 bis 6 Mikrosekunden liegt. Das heißt, eine gute Druckqualität kann in dem Bereich von 0 bis 0,3 L/a erhalten werden. Wenn L/a auf andere Werte gesetzt wird, erstrecken sich die aufgetragenen Resultate über die durchgezogene Linie G/20 mal weiter in die horizontale Richtung. Folglich kann eine gute Druckqualität in einem Bereich von 0 bis 0,3 L/a erzielt werden, selbst wenn der L/a-Wert geändert wird.
Spannung wird an die Tintenkammer 4a1 nach dem Startpunkt der abfallenden Flanke der an die Tintenkammer 4b1 angelegten Spannung angelegt. Die gleichen Resultate wurden erhalten, selbst wenn die Zeit, zu der die Spannung an die Tintenkammer 4c1 angelegt wurde, geändert wurde. Eine Tintenausstoßvorrichtung mit einer Treiberfrequenz von 5 kHz und mit einem Restdruckkoeffizienten von -0,5 wurde bei diesem Test benutzt. Die Vorrichtungen mit Restdruckkoeffizient von -0,3 und -0,4 bezeichneten die gleichen Bereiche als wünschenswert. Der Durchmesser der Düsen 12 betrug 40 um auf der Tintenausstoßseite und 72 um auf der Tintenkammerseite. Die Länge der Düsen 12 betrug 100 um. Die gleichen Resultate wurden jedoch mit Düsen 12 anderer Formen erzielt.
Wenn folglich die Verzögerung zwischen dem Punkt, an dem das Anlegen der Spannung an die Tintenkammer 4a begonnen wird, und dem Punkt, an dem das Anlegen der Spannung an die Tintenkammer 4c begonnen wird, innerhalb von 0,3L/a eingestellt wird, wird die Ausstoßgeschwindigkeit nur wenig beeinflußt, und das Drucken kann stabil durchgeführt werden.
Ausführungsformen wurden im einzelnen oben erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt.
Es ist zum Beispiel mit der vorliegenden Erfindung möglich, die gleichen Effekte wie mit der in Fig. 6 gezeigten herkömmlichen Technologie zu erzielen. Nach Anlegen eines positiven Ausstoßpulses an die Elektroden 8 in einer Tintenkammer 4, aus der Tinte ausgestoßen ist, wird ein positiver Löschpuls an die Elektroden 8 der benachbarten Tintenkammern 4 nach dem Ablauf einer Zeitdauer L/a angelegt.
Ebenfalls wurde eine positive Leistungsquelle 87 bei den oben beschriebenen Ausführungsformen benutzt. Es könnte jedoch eine negative Leistungsquelle benutzt werden, wenn das piezoelektri sche Material in die durch den Pfeil 5 in Fig. 1 bezeichnete Richtung polarisiert ist.
Jeglicher Aufbau der Steuerschaltung 100 ist akzeptierbar, solange sie eine Spannung zum Verformen der Trennwände 6 der Tintenkammern 4 erzeugt, wenn Tinte auszustoßen ist. Zum Beispiel kann die in Fig. 24 gezeigte Schaltung als eine Treiberschaltung 108 benutzt werden.
Die Treiberschaltung 108 enthält eine Ausstoßspannungserzeugerschaltung 122, die einen Eingangsanschluß 120 aufweist; und eine Ausgabeschaltung 126, die einen Eingangsanschluß 124 aufweist. Wenn mit diesem Aufbau ein HOCH-Pegelsignal nur an den Eingangsanschluß 120 angelegt wird, wird eine Spannung von der Leistungsquelle 128 an den Ausgangsanschluß 130 angelegt. Ebenfalls wird, wenn ein HOCH-Pegelsignal nur an den Eingangsanschluß 124 angelegt wird, der Ausgangsanschluß 130 mit Masse so verbunden, daß seine Spannung 0 wird.

Claims

1. Verfahren zum Treiben einer Tintenausstoßvorrichtung mit einem piezoelektrischen Element (2) mit einer Mehrzahl von Trennwänden (6), die eine Mehrzahl von Tintenkanälen (4) unterteilen, und das eine Mehrzahl von entsprechenden Elektrodenpaaren (8) aufweist, wobei jedes entsprechende Elektrodenpaar (8) miteinander verbunden ist und im Inneren auf gegenüberliegenden Flächen benachbarter Trennwände (6) vorgesehen ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Anlegen einer ersten Spannung an ein Elektrodenpaar (8) einer ersten Tintenkammer (4b1) während einer ersten Zeitdauer zum Verformen entsprechender Trennwände (6a1, 6b1) in entgegengesetzte Richtungen, wodurch ein Tintentröpfchen aus einer entsprechenden Düse ausgestoßen wird; und

(b) Stoppen des Anlegens der ersten Spannung an das Elektrodenpaar (8) der ersten Tintenkammer (4b1) nach dem Ablauf der ersten Zeitdauer; gekennzeichnet durch:

(c) Anlegen einer zweiten Spannung der gleichen Größe und Polarität wie die erste Spannung an Elektrodenpaare einer zweiten (4a1) und einer dritten (4c1) Tintenkammer an der Position benachbart zu der ersten Tintenkammer (4b1) während einer zweiten Dauer zum Verformen der Trennwände der ersten Tintenkammer in Richtungen entgegengesetzt von den Richtungen der Trennwände der ersten Tintenkammer (4b1), die in dem Schritt (a) verformt sind; und

(d) Stoppen des Anlegens der zweiten Spannung an die Elektrodenpaare der zweiten (4a1) und der dritten (4c1) Tintenkammer nach dem Ablauf der zweiten vorbestimmten Zeitdauer.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem,

wenn der Schritt (a) ausgeführt wird, die die erste Tintenkammer (4b1) abgrenzenden Trennwände (6a1, 6b1) sich in entgegengesetzte Richtungen verformen, wodurch ein inneres Volumen der ersten Tintenkammer (4b1) von einem natürlichen Volumen zu einem erhöhten Volumen vergrößert wird,

wenn der Schritt (b) ausgeführt wird, das innere Volumen der ersten Tintenkammer (4b1) von dem vergrößerten Volumen zu dem natürlichen Volumen zurückkehrt,

wenn der Schritt (c) ausgeführt wird, die Trennwände (6a1, 6b1) der ersten Tintenkammer (4b1) sich in zugreifenden Richtungen entgegengesetzt zu den Richtungen der Trennwände (6a, 6b) davon verformen, die in Schritt (a) verformt sind, so daß das innere Volumen der ersten Tintenkammer (4b1) von dem natürlichen Volumen zu einem verringerten Volumen abnimmt, und

wenn der Schritt (d) ausgeführt wird, das innere Volumen der ersten Tintenkammer (4b1) von dem verringerten Volumen zu dem natürlichen Volumen zurückkehrt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste vorbestimmte Zeitdauer in einem Bereich von 0,5 L/a bis 1,5 L/a liegt und die zweite vorbestimmte Zeitdauer in einem Bereich von 2 L/a bis 2,2 5L/a liegt, wobei L/a eine Zeit ist, die für eine Druckwelle, die der in die erste Kammer (4b1) gefüllten Tinte aufgeprägt wird, nötig ist, sich in der Länge des Tintenkanales der ersten Kammer auszubreiten, wobei L die Länge des Tintenkanales ist und a die Wellengeschwindigkeit ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste vorbestimmte Zeitdauer durch eine Zeit bestimmt wird, die für eine Druckwelle, die der in die erste Tintenkammer (4b) gefüllten Tinte aufgeprägt wird, nötig ist, sich in der Länge des Tintenkanales der ersten Kammer (4b1) auszubreiten, und wobei die zweite vorbestimmte Zeitdauer zweimal die erste vorbestimmte Zeitdauer ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Schritt (b) und der Schritt (c) im wesentlichen aufeinanderfolgend ausgeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt (c) nach einem Ablauf einer dritten vorbestimmten Zeitdauer von der Ausführung des Schrittes (b) ausgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem eine Zeit zwischen dem Schritt (b) und dem Schritt (c) in einem Bereich von 0 bis 0,5 L/a liegt, wobei L/a eine Zeit ist, die für eine Druckwelle, die der in die erste Kammer gefüllten Tinte aufgeprägt wird, nötig ist, sich in der Länge des Tintenkanales der ersten Kammer auszubreiten, wobei L die Länge des Tintenkanales ist und a die Wellengeschwindigkeit ist.