DE69718599T2

DE69718599T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsapparat

Info

Publication number: DE69718599T2
Application number: DE69718599T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Hagiwara; Shima Kazuo; Hitoshi Minemoto; Tadashi Mizoguchi; Junichi Suetsugu; Hitoshi Takemoto; Kashiwazaki-Shi Toru Yakushiji
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2017-10-23
Also published as: AU718826B2; AU4277097A; EP0838335A3; US6224193B1; JP2826537B2; DE69718599D1; JPH10119287A; EP0838335A2; EP0838335B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die Feststoffteilchen, wie z. B. Pigmentfarbstoff und Toner, unter Anwendung eines elektrischen Feldes ausstoßen kann, und insbesondere die Steuerung der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung.
In letzter Zeit gab es ein zunehmendes Interesse an anschlagfreien bzw. nichtmechanischen Aufzeichnungsverfahren, da das Aufzeichnungsgeräusch so extrem schwach ist, daß es vernachlässigt werden kann. Insbesondere sind Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren äußerst effektiv, da sie konstruktiv einfach sind und Aufzeichnungen mit hoher Geschwindigkeit direkt auf einem gewöhnlichen Medium ausführen können. Als eines der Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gibt es das elektrostatische Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren.
Die elektrostatische Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung weist im allgemeinen einen elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf und eine Gegenelektrode auf, die hinter dem Aufzeichnungsmedium angeordnet ist, um zwischen der Elektrode und dem Aufzeichnungskopf ein elektrisches Feld zu erzeugen. Der elektrostatische Tintenstrahlaufzeichnungskopf weist eine Tintenkammer, die vorübergehend tonerteilchenhaltige Tinte speichert, und mehrere Ausstoßelektroden auf, die nahe dem Ende der Tintenkammer ausgebildet und zur Gegenelektrode hin gerichtet sind. Die Tinte in der Nähe des vorderen Endes der Ausstoßelektrode bildet wegen ihrer Oberflächenspannung einen konkaven Meniskus, und infolgedessen wird die Tinte dem vorderen Ende der Ausstoßelektrode zugeführt. Wenn eine bezüglich der Gegenelektrode positive Spannung an eine bestimmte Ausstoßelektrode des Kopfes angelegt wird, dann werden die Feststoffteilchen in der Tinte durch das zwischen der Ausstoßelektrode und der Gegenelektrode erzeugte elektrische Feld zum vorderen Ende dieser Ausstoßelektrode bewegt. Wenn die Coulombsche Kraft, die auf das elektrische Feld zwischen der Ausstoßelektrode und der Gegenelektrode zurückzuführen ist, die Oberflächenspannung der Tintenflüssigkeit beträchtlich übersteigt, werden die Feststoffteilchen, die das vordere Ende der Ausstoßelektrode erreichen, als Feststoffteilchenagglomerat mit einer geringen Flüssigkeitsmenge zur Gegenelektrode hin ausgestoßen, und infolgedessen haftet das ausgestoßene Agglomerat an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums. Daher werden durch Anlegen von positiven Spannungsimpulsen an eine gewünschte Ausstoßelektrode Feststoffteilchenagglomerate nacheinander vom vorderen Ende der Ausstoßelektrode ausgestoßen, und der Druckvorgang wird ausgeführt. Ein derartiger Aufzeichnungskopf wird zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 60-228 162 offenbart.
Insbesondere wird in der Veröffentlichung (60-228 162) ein elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf offenbart, bei dem mehrere Ausstoßelektroden in einem Schlitz angeordnet sind und das vordere Ende jeder Ausstoßelektrode an dem vorstehenden Teil eines Kopfträgers ausgebildet ist, der aus dem Schlitz hervorsteht. Das vordere Ende dieses vorstehenden Teils weist eine spitz zulaufende Konfiguration auf, und die Ausstoßelektrode ist entsprechend der Richtung des spitzen Endes ausgebildet. Nahe dem vorderen Ende der Ausstoßelektrode ist ein Tintenmeniskus ausgebildet.
Wenn bei der obenerwähnten herkömmlichen elektrostatischen Tintehstrahlvorrichtung Spannungsimpulse in relativ kurzen Zeitabständen nacheinander an eine Ausstoßelektrode angelegt werden, werden die Feststoffteilchen dem vorderen Ende der Ausstoßelektrode zugeführt und dann in Richtung zur Gegenelektrode ausgestoßen. In Fällen, wo das Zeitintervall zwischen Spannungsimpulsen zu lang ist, ziehen sich jedoch wegen der schwächeren elektrostatischen Kraft während des Intervalls die Feststoffteilchen vom vorderen Ende der Ausstoßelektrode zurück. Wenn in einem solchen Zustand der Spannungsimpuls angelegt wird, können die Feststoffteilchen nicht sofort ausgestoßen werden. Daher wird durch diese Ausstoßelektrode unter Umständen keine Tinte ausgestoßen, was zu einer schlechteren Druckqualität führt.
Ferner wird bei der herkömmlichen elektrostatischen Tintenstrahlvorrichtung eine nicht angesteuerte Ausstoßelektrode geerdet. Wenn daher eine Ausstoßelektrode angesteuert wird und die benachbarten Ausstoßelektroden nicht angesteuert werden, entsteht zwischen der angesteuerten Ausstoßelektrode und den benachbarten Ausstoßelektroden ein elektrisches Feld. Das zwischen ihnen erzeugte elektrische Feld bewirkt, daß die Feststoffteilchen in der Tinte von der angesteuerten Ausstoßelektrode wegdriften, was zu einer schlechteren Druckqualität führt.
EP-A-0 813 965 offenbart einen Druckkopf eines Tintenstrahldruckers mit einer Tintenkammer zum Speichern von Tinte und mit mehreren Tintenausstoßelektroden, die in mehreren Tintenausstoßabschnitten angeordnet sind, denen die Tinte von der Tintenkammer zugeführt wird. Gegenüber den Tintenausstoßabschnitten ist eine Gegenelektrode angeordnet, und zwischen den Tintenausstoßabschnitten des Druckkopfes und der Gegenelektrode ist die Steuer- bzw. Gateelektrode angeordnet. Die Gateelektrode weist eine Öffnung auf, die auf einem Potential gehalten wird, bei dem Tonerteilchen in den Tintenausstoßabschnitten durch eine Coulombsche Kraft angezogen werden, die durch ein elektrisches Feld zwischen den Tintenausstoßelektroden und der Gegenelektrode erzeugt wird. Dies ermöglicht den Durchgang von Tinte, die von den Tintenausstoßabschnitten durch die Coulombsche Kraft ausgestoßen wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung bereitzustellen, die Tinte zuverlässig und stabil aus einer Ausstoßelektrode ausstoßen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die an einer gewählten Ausstoßelektrode stabil einen Tintenmeniskus ausbilden können.
Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mehrere Ausstoßelektroden auf, die in einer Tintenkammer angeordnet sind, die mit Feststoffteilchen versetzte Tinte und eine Gateelektrodenplatte enthält. In der Gateelektrodenplatte sind mehrere, den Ausstoßelektroden entsprechende Gateelektroden angebracht. In jeder Gateelektrode befindet sich eine Öffnung, wobei jede Ausstoßelektrode auf eine Öffnung einer der Ausstoßelektrode entsprechenden Gateelektrode gerichtet ist. Bei einem solchen Aufbau erzeugt eine Steuereinrichtung eine Spannungsdifferenz zwischen der Ausstoßelektrode und der Gateelektrode, wobei die Spannungsdifferenz in Abhängigkeit von einem Eingangssignal zwischen einem ersten Wert und einem zweiten Wert wechselt. Der erste Wert ist größer oder gleich einem vorgegebenen Wert, und der zweite Wert ist kleiner als der vorgegebene Wert. Der vorgegebene Wert ist ein Mindestwert, der das Ausstoßen von Feststoffteilchen aus jeder Ausstoßelektrode verursacht.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, wenn die Ausstoßelektrode für den Ausstoßvorgang ausgewählt wird, eine in Abhängigkeit vom Eingangssignal variierende Steuerspannung an die Ausstoßelektrode angelegt werden, und die Gateelektroden können auf einer vorgegebenen Spannung gehalten werden, um die Spannungsdifferenz zu erzeugen. In diesem Fall kann die Steuerspannung in Abhängigkeit von dem Eingangssignal zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung wechseln, wenn die Ausstoßelektrode für den Ausstoßvorgang ausgewählt wird, und die zweite Spannung kann an die anderen, nicht für den Ausstoßvorgang ausgewählten Ausstoßelektroden angelegt werden, wobei die erste Spannung während einer vorgegebenen Zeitspanne zum Ausstoßen der Feststoffteilchen an die Ausstoßelektrode angelegt wird und während anderer als der vorgegebenen Zeitspanne die zweite Spannung an der Ausstoßelektrode anliegt.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine erste Steuerspannung, die in Abhängigkeit vom Eingangssignal variiert, an die Ausstoßelektroden angelegt werden, und eine in Abhängigkeit vom Eingangssignal wechselnde zweite Steuerspannung kann an die Gateelektrode angelegt werden, um die Spannungsdifferenz zu erzeugen. In diesem Fall kann die erste Steuerspannung in Abhängigkeit vom Eingangssignal zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung wechseln, so daß die erste Spannung während einer vorgegebenen Zeitspanne an die Ausstoßelektroden angelegt wird und die zweite Spannung während anderer als der vorgegebenen Zeitspanne an den Ausstoßelektroden anliegt. Die zweite Steuerspannung kann in Abhängigkeit vom Eingangssignal zwischen einer dritten Spannung und einer vierten Spannung wechseln, so daß die dritte Spannung an die der Ausstoßelektrode entsprechende Gateelektrode angelegt wird, wenn die Ausstoßelektrode für den Ausstoßvorgang ausgewählt wird, und sonst die vierte Spannung an der Gateelektrode anliegt.
Die obigen und weitere Aufgaben und Vorteile werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Dabei zeigen:
Fig. 1A eine perspektivische Teilansicht, die schematisch die Struktur einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 1B eine Schnittansicht der in Fig. 1A dargestellten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das eine Schaltungskonfiguration darstellt, welche die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steuert;
Fig. 3A ein Wellenformdiagramm, das eine Spannung darstellt, die an eine ausgewählte Ausstoßelektrode der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform angelegt wird;
Fig. 3B ein Wellenformdiagramm, das eine Spannung darstellt, die an eine nicht ausgewählte Ausstoßelektrode der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform angelegt wird;
Fig. 3C ein Wellenformdiagramm, das eine Spannung darstellt, die an eine Gateelektrode der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform angelegt wird;
Fig. 3D ein Wellenformdiagramm, das eine Spannung darstellt, die an eine Gegenelektrode der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform angelegt wird;
Fig. 4 eine vergrößerte Teildraufsicht eines Schlitzes der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zur Erläuterung der Vorteile der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine vergrößerte Teildraufsicht eines Schlitzes der herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
Fig. 6 ein Blockschaltbild, das einen Teil der Schaltungskonfiguration darstellt, die eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steuert;
Fig. 7A ein Wellenformdiagramm, das eine Spannung darstellt, die an ausgewählte und nicht ausgewählte Elektroden der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform angelegt wird;
Fig. 7B ein Wellenformdiagramm, das eine Spannung darstellt, die an eine Gateelektrode angelegt wird, die der ausgewählten Ausstoßelektrode der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform entspricht; und
Fig. 7C ein Wellenformdiagramm, das eine Spannung darstellt, die an eine Gateelektrode angelegt wird, die der nicht ausgewählten Ausstoßelektrode der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform entspricht.
In den Fig. 1A und 1B ist ein elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf dargestellt, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Ein Substrat 100 besteht aus einem Isolator, wie z. B. Kunststoff, und weist mehrere nadelförmige Ausstoßelektroden 101 auf, die darauf nach einem vorgegebenen Muster ausgebildet sind. Die Abschnitte der Ausstoßelektroden 101 in der Tintenkammer sind mit einer Isolierschicht bedeckt. Auf dem Substrat 100 ist ein aus einem Isoliermaterial bestehender Tintenbehälter 102 montiert. Der Tintenbehälter 102 ist mit einer Tintenzuflußöffnung 103 und einer Tintenabflußöffnung 104 ausgebildet. Der durch das Substrat 100 und den Tintenbehälter 102 abgegrenzte Raum bildet eine Tintenkammer, die mit tonerteilchenhaltiger Tinte 102 gefüllt wird, die durch die Tintenzuflußöffnung 103 zugeführt wird. Das vordere Ende des Tintenbehälters 102 ist ausgeschnitten, um einen Schlitz 106 zwischen dem Tintenbehälter 102 und dem Substrat 100 auszubilden. In dem Schlitz 106 sind die Ausstoßenden der Ausstoßelektroden 101 angeordnet.
Am inneren rückseitigen Ende des Tintenbehälters 102 ist innerhalb der Tintenkammer eine Elektrophoreseelektrode 107 vorgesehen. Die Ausstoßelektroden 101 sind auf eine Gegenelektrode 108 gerichtet, auf der ein Aufzeichnungsmedium 109 angebracht ist.
Ferner ist in einer vorgegebenen Position zwischen dem Schlitz 106 und der Gegenelektrode 108 eine mit mehreren Öffnungen 111 versehene Gateelektrodenplatte 110 so angeordnet, daß die Öffnungen 111 jeweils den Ausstoßelektroden 101 entsprechen. Mit anderen Worten, eine kleine Gruppe von Tintenteilchen wird von einer ausgewählten Ausstoßelektrode durch die entsprechende Öffnung der Gateelektrodenplatte 110, wie in Fig. 1B gezeigt, zum Aufzeichnungsmedium 109 hin ausgestoßen. Jede Öffnung 111 kann rund oder schlitzförmig ausgebildet sein.
Wie weiter unten beschrieben, wird eine negative Spannung -VG an eine Gateelektrode angelegt, und eine negative Spannung -Vc (< -VG) wird an die Gegenelektrode 108 angelegt. Wenn daher eine Spannung von gleicher Polarität wie derjenigen der Tonerteilchen an die Elektrophoreseelektrode 107 angelegt wird, dann wird in der Tintenkammer ein elektrisches Feld erzeugt und bewirkt, daß sich Tonerteilchen wegen des Elektrophoresephänomens zum vorderen Ende der Ausstoßelektroden 101 bewegen. Wenn in diesem Zustand ein Ausstoßspannungsimpuls an eine Ausstoßelektrode angelegt wird, um eine Spannungsdifferenz zu erzeugen, die höher ist als ein Schwellwert zwischen der Ausstoßelektrode und der entsprechenden Gateelektrode, dann werden die Feststoffteilchen aus dem vorderen Ende dieser Ausstoßelektrode durch die entsprechende Öffnung der Gateelektrodenplatte 110 zum Aufzeichnungsmedium 109 ausgestoßen.

Erste Ausführungsform

Fig. 2 zeigt eine Schaltung einer ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung, wobei Elemente der Tintenstrahlvorrichtung, die den weiter oben anhand der Fig. 1A und 1B beschriebenen Elementen ähnlich sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden. In der Ausführungsform weisen die jeweiligen Öffnungen 111 der Gateelektrodenplatte 110 jeweils miteinander verbundene Gateelektroden auf. Daher kann die Gateelektrodenplatte 110 geformt werden, indem die runden Öffnungen 111 beispielsweise mit Hilfe eines Lasers in einer leitfähigen Platte ausgebildet werden, wie z. B. einer Metallplatte.
Eine Spannungsteuereinrichtung 201 erzeugt unter der Steuerung eines Prozessors (CPU) 202 Steuerspannungen V1-VN und gibt diese jeweils an die Ausstoßelektroden 101 aus. Je nachdem; ob die entsprechende Ausstoßelektrode durch den Prozessor 202 ausgewählt wird, wird jede der Steuerspannungen V1 -VN selektiv auf eine Ausstoßspannung V1 bzw. eine Nichtausstoßspannung V2 eingestellt, die niedriger als V1 ist.
Eine Gateelektroden-Spannungssteuereinrichung 203 erzeugt die Gatespannung -VG, die unter der Steuerung des Prozessors 202 an die Gateelektrodenplatte 110 angelegt wird. Eine Gegenelektroden-Spannungssteuereinrichtung 204 erzeugt die Gegenelektrodenspannung -Vc, die unter der Steuerung des Prozessors 202 an die Gegenelektrode 108 angelegt wird.
Der Prozessor 202 führt die Antriebssteuerung der Tintenstrahlvorrichtung nach einem Steuerungsprogramm aus, das in einem Festwertspeicher 205 abgelegt ist, und steuert die Spannungsteuereinrichtung 201 in Abhängigkeit von Druckdaten, die über eine Eingabeschnittstelle 207 von einem Computer 208 empfangen werden. Genauer gesagt, der Prozessor 202 wählt in Abhängigkeit von den Druckdaten eine oder mehrere (oder keine) der Ausstoßelektroden 101 aus und steuert die Spannungsteuereinrichtung 201 so, daß eine erste Spannung zu einer ausgewählten Ausstoßelektrode ausgegeben wird. Gleichzeitig wird eine zweite Spannung, die niedriger als die erste Spannung sein kann, an eine nicht ausgewählte Ausstoßelektrode angelegt.
Ferner steuert der Prozessor 202 die Spannungsteuereinrichtung 201 so, daß nach dem Einschalten der Stromversorgung eine vorgegebene positive Spannung Vp an die Elektrophoreseelektrode 107 angelegt wird. Die an die Elektrophoreseelektrode 107 angelegte, vorgegebene Spannung Vp bewirkt, daß in der Tintenkammer ein elektrisches Feld erzeugt wird. Das elektrische Feld bewegt die Feststoffteilchen, wie z. B. Tonerteilchen, wegen des Elektrophoresephänomens zum vorderen Ende der Ausstoßelektroden 101, und dann werden rund um die Ausstoßelektroden 101 jeweils die Menisken 301 ausgebildet. Die Spannungssteuerung der Ausstoßelektroden 101, der Gateelektroden und der Gegenelektroden 108 wird weiter unten ausführlich beschrieben.
Im allgemeinen ist für den Tintenausstoß aus einer Ausstoßelektrode erforderlich, daß eine Spannungsdifferenz zwischen der Ausstoßelektrode und der entsprechenden Gateelektrode größer oder gleich einem vorgegebenen Schwellwert Vth ist. Wenn die Spannungsdifferenz kleiner als der Schwellwert Vtn ist, kann der Tintenausstoß aus dieser Ausstoßelektrode nicht erfolgen. Durch Steuerung der Spannungsdifferenz zwischen jeder Ausstoßelektrode und der entsprechenden Gateelektrode stoßen daher die Ausstoßelektroden selektiv Tintenteilchen aus. Da bei der Ausführungsform die Gateelektroden elektrisch miteinander verbunden sind, legt die Gateelektroden- Spannungsteuereinrichtung 203 die Gatespannung -V&sub0; an die Gateelektrodenplatte 110 an.
Wie aus den Fig. 3A-3D erkennbar, steuert der Prozessor 202, wenn er eingeschaltet ist, die Spannungsteuereinrichtung 201 so, daß ein positiver Spannungsimpuls Vej mit einer Spitzenspannung V1 und einer Impulsbreite T1 an eine ausgewählte Ausstoßelektrode angelegt wird und während der Intervalle zwischen den positiven Spannungsimpulsen (siehe Fig. 3A) eine positive Spannung V2 anliegt, und daß an eine nicht ausgewählte Ausstoßelektrode die positive Spannung V2 angelegt wird (siehe Fig. 3B). Ferner steuert der Prozessor 202 die Gateelektroden-Spannungsteuereinrichtung 203 und die Gegenelektroden-Spannungssteuereinrichtung 204 so, daß an die Gateelektrodenplatte 110 eine negative Gatespannung -V3 angelegt wird (siehe Fig. 3C), und daß an die Gegenelektrode 108 eine negative Spannung -V4 angelegt wird, die niedriger als -V3 ist (siehe Fig. 3D). In diesem Fall ist es wichtig, die Spannungen V1, V2 und -V3 so einzustellen, daß sie den folgenden Beziehungen genügen:
-V3 < 0 < V2 < V1 < Vth
V1 + V3 ≥ Vth und
V2 + V3 < Vth,
wobei V3 der Absolutwert von -V3 ist.
Wie weiter oben beschrieben, erfolgt der Tintenausstoß nur dann, wenn zwischen der Ausstoßelektrode und der entsprechenden Gateelektrode eine Spannungsdifferenz besteht, die größer oder gleich dem Schwellwert Vth ist. Im Fall V1 + V3 Vth, d. h. wenn die Spannungsdifferenz zwischen V1 und -V3 nicht kleiner als Vth ist, stößt daher die ausgewählte Ausstoßelektrode, wie in Fig. 3A dargestellt, an der abfallenden Flanke jedes positiven Spannungsimpulses Vej Tintenteilchen aus. Wegen V2 + V3 < Vth erfolgt kein Tintenausstoß, wenn während der Intervalle zwischen den positiven Spannungsimpulsen die positive Spannung V2 anliegt, wie im Fall der in Fig. 3B dargestellten, nicht ausgewählten Ausstoßelektrode. Da ferner während der Intervalle zwischen den positiven Spannungsimpulsen die positive Spannung V2 an der ausgewählten Ausstoßelektrode anliegt, wird die Drift der in der Tinte enthaltenen Feststoffteilchen von der ausgewählten Ausstoßelektrode zur nicht ausgewählten Ausstoßelektrode wesentlich vermindert.
Wie in Fig. 4 dargestellt, werden bei Anlegen der Spannung V1 an eine Ausstoßelektrode 101 die Feststoffteilchen 303 am vorderen Ende der Ausstoßelektrode 101 konzentriert, und dann werden die Tintenteilchen 302 sofort an der abfallenden Flanke des Spannungsimpulses Vej ausgestoßen. Die ausgestoßenen Tintenteilchen 302 wandern entlang dem elektrischen Feld zwischen der Ausstoßelektrode (V1) und der entsprechenden Gateelektrode (-V3) und gelangen dann durch Trägheitskraft durch die entsprechende Öffnung, um das Aufzeichnungsmedium 109 an der Gegenelektrode 108 (-V4) zu erreichen. Um die ausgestoßenen Tintenteilchen 302 anzuziehen, kann die an der Gegenelektrode 108 anliegende Spannung -V4 gleich der an der Gateelektrode anliegenden Spannung -V3 sein.
In Fällen, wo an der Ausstoßelektrode 101 die Spannung V2 angelegt wird, die kleiner als V1 ist, ziehen sich dagegen, wie in Fig. 5 dargestellt, die Feststoffteilchen 303 wegen der Oberflächenspannung der Tintenflüssigkeit vom vorderen Ende der Ausstoßelektrode zurück, konzentrieren sich aber, wie iP der Figur dargestellt, rund um die Ausstoßelektrode.

Zweite Ausführungsform

Fig. 6 zeigt eine Schaltung einer zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung, wobei Elemente der Tintenstrahlvorrichtung, die den früher anhand der Fig. 1A und 1B beschriebenen Elementen ähnlich sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden. In der Ausführungsform ist, wie im Fall von Fig. 2, eine Gateelektrodenplatte 401 mit darin ausgebildeten Öffnungen 111 zwischen den Ausstoßelektroden 101 und der Gegenelektrode 108 angeordnet. Die entsprechenden Öffnungen 111 der Gateelektrodenplatte 401 weisen Gateelektroden G&sub1;-GN auf, die elektrisch voneinander isoliert sind.
Eine Gateelektroden-Spannungsteuereinrichtung 402 erzeugt Gatespannungen -VG1 bis -VGN, die unter der Steuerung des Prozessors 202 jeweils an die Gateelektroden G&sub1;-GN angelegt werden. Genauer gesagt, die einer ausgewählten Ausstoßelektrode entsprechende Gateelektrode wird auf eine negative Spannung -V3 eingestellt, und die einer nicht ausgewählten Ausstoßelektrode entsprechende Gateelektrode wird auf eine andere negative Spannung -V5 eingestellt, die höher als -V3 ist.
Eine Spannungsteuereinrichtung 403 erzeugt Steuerspannungen V&sub1;-VN und gibt sie unter der Steuerung des Prozessors 202 jeweils an die Ausstoßelektroden 101 aus. Die Steuerspannungen V&sub1;-VN haben die gleiche Wellenform. Genauer gesagt, wenn entsprechend den Druckdaten mindestens eine Ausstoßelektrode für den Tintenausstoß ausgewählt wird, werden alle Steuerspannungen V&sub1;-VN unter der Steuerung des Prozessors 202 auf die Spannung V1 und die Spannung V2 eingestellt. Mit anderen Worten, zwischen irgend zwei benachbarten Ausstoßelektroden besteht im wesentlichen keine Spannungsdifferenz.
Wie in den Fig. 7A-7C erkennbar, steuert der Prozessor 202, wenn er eingeschaltet ist, die Spannungsteuereinrichtung 403 so, daß sowohl an ausgewählte als auch an nicht ausgewählte Ausstoßelektroden ein positiver Spannungsimpuls Vej mit einer Spitzenspannung V1 und einer Impulsbreite T1 angelegt wird und an den Elektroden während der Intervalle zwischen den positiven Spannungsimpulsen Vej eine positive Spannung V2 (< V1) anliegt (siehe Fig. 7A). Der Prozessor 202 steuert die Gateelektroden-Spannungsteuereinrichtung 402 so, daß an die der ausgewählten Ausstoßelektrode entsprechende Gateelektrode eine negative Gatespannung -V3 angelegt wird (siehe Fig. 7B) und an die der nicht ausgewählten Ausstoßelektrode entsprechende Gateelektrode eine negative Spannung -V5 (> -V3) angelegt wird (siehe Fig. 7C). Wie im Fall von Fig. 3D wird an die Gegenelektrode 108 die negative Spannung -V4 angelegt, die kleiner oder gleich -V3 ist. In diesem Fall ist es wichtig, die Spannungen V1, V2, -V3, -V4 und -V5 so einzustellen, daß sie den folgenden Beziehungen genügen:
-V4 < -V3 < -V5 < 0 < V2 < V1 < Vth
V1 + V3 ≥ Vth und
V1 + V5 < Vth,
wobei V3 bzw. V5 die Absolutwerte von -V3 bzw. -V5 sind.
Wie oben beschrieben, erfolgt der Tintenausstoß nur dann, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen der Ausstoßelektrode und der entsprechenden Gateelektrode größer oder gleich dem Schwellwert Vth ist. Im Fall V1 + V3 Vth, d. h. wenn die Spannungsdifferenz zwischen V1 und -V3 nicht kleiner als Vth ist, stößt daher die ausgewählte Ausstoßelektrode, wie in den Fig. 7A und 7B dargestellt, an der abfallenden Flanke jedes positiven Ausstoßspannungsimpulses Vej Tintenteilchen aus. Wenn V1 + V5 < Vth ist, erfolgt kein Tintenausstoß. Da ferner zu jeder Zeit die gleiche positive Spannungswellenform sowohl an ausgewählten als auch an nicht ausgewählten Ausstoßelektroden anliegt, wie in Fig. 7A dargestellt, fällt das elektrische Feld zwischen benachbarten Ausstoßelektroden auf null ab. Daher tritt zwischen den ausgewählten und den nicht ausgewählten Ausstoßelektroden keine Drift von in der Tinte enthaltenen Feststoffteilchen auf, woraus sich verbesserte Menisken 301 ergeben, die an den vorderen Enden der Ausstoßelektroden 101 ausgebildet werden.
Zu beachten ist, daß die entsprechenden Spannungen so eingestellt werden, daß der Tintenausstoß nur dann erfolgt, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen der Ausstoßelektrode und der entsprechenden Gateelektrode größer oder gleich dem Schwellwert Vth ist. Daher sind in der ersten und der zweiten Ausführungsform die positive Spannungen V1 und V2 sowie die negativen Spannungen -V3, -V4 und -V5 relativ so einzustellen, daß sie den obigen Beziehungen genügen. Mit anderen Worten, die Gateelektrodenspannung und die Gegenelektrodenspannung brauchen nicht, wie oben beschrieben, auf negative Spannungen eingestellt zu werden.

Claims

1. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die aufweist:

mehrere Ausstoßelektroden (101), die in einer Tintenkammer angeordnet sind, die Tinte (105) mit Feststoffteilchen enthält; und

eine Gateelektrodenplatte (110) mit mehreren Öffnungen (111), die je einer der Ausstoßelektroden entsprechen, wobei jede der Ausstoßelektroden so angeordnet ist, daß die aus der Ausstoßelektrode ausgestoßenen Feststoffteilchen durch eine entsprechende Öffnung fliegen,

gekennzeichnet durch

eine erste Spannungsteuereinrichtung (201) zum Anlegen einer Steuerspannung an jede der Ausstoßelektroden, wobei die Steuerspannung in Abhängigkeit von einem Eingangssignal zwischen einer ersten Spannung (V1) und einer zweiten Spannung (V2) wechselt, wenn die Ausstoßelektrode für den Ausstoß ausgewählt wird, wobei die zweite Spannung (V2) auch an die anderen, nicht für den Ausstoß ausgewählten Ausstoßelektroden angelegt wird, wobei die zweite Spannung höher als eine Massespannung ist; und

eine zweite Spannungsteuereinrichtung (203) zum Anlegen einer dritten Spannung (-V3) an die Gateelektrodenplatte, wobei eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Spannung und der dritten Spannung dazu führt, daß die zum Ausstoß ausgewählte Ausstoßelektrode Feststoffteilchen ausstößt.

2. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner aufweist:

eine Gegenelektrode (108), zu der Feststoffteilchen von der zum Ausstoß ausgewählten Ausstoßelektrode ausgestoßen werden, wobei die Gateelektrodenplatte zwischen den Ausstoßelektroden und der Gegenelektrode angeordnet ist; und

eine dritte Spannungsteuereinrichtung (204) zum Anlegen einer vierten Spannung (-Vc) an die Gegenelektrode, um eine zweite Spannungsdifferenz zwischen den Ausstoßelektroden und der Gegenelektrode zu erzeugen, die größer oder gleich der Spannungsdifferenz ist.

3. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die aufweist:

eine Gateelektrodenplatte (401), die mehrere Öffnungen (111) aufweist, die je einer der Ausstoßelektroden entsprechen, und die ferner mehrere, für entsprechende Öffnungen vorgesehene Gateelektroden (G&sub1;-GN) aufweist, wobei die Gateelektroden elektrisch voneinander isoliert sind, wobei jede der Ausstoßelektroden so angeordnet ist, daß aus der Ausstoßelektrode ausgestoßene Feststoffteilchen durch eine entsprechende Öffnung fliegen,

gekennzeichnet durch

eine erste Spannungsteuereinrichtung (403) zum Anlegen einer ersten Steuerspannung an die Ausstoßelektroden, wobei die erste Steuerspannung zwischen einer ersten Spannung (V1) und einer zweiten Spannung (V2) wechselt, wobei die erste Spannung höher als die zweite Spannung und die zweite Spannung höher als eine Massespannung ist; und

eine zweite Spannungsteuereinrichtung (402) zum Anlegen zweiter Steuerspannungen (-VG1 bis -VGN) an entsprechende Gateelektroden, wobei eine zweite Steuerspannung, die an eine ausgewählte Gateelektrode angelegt wird, die einer zum Ausstoß ausgewählten Ausstoßelektrode entspricht, in Abhängigkeit von einem Eingangssignal zwischen einer dritten Spannung (-V3) und einer vierten Spannung (-V5) wechselt und eine zweite Steuerspannung, die an den anderen Gateelektroden als der ausgewählten Gateelektrode anliegt, die vierte Spannung (-V5) ist, wobei eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Spannung (V1) und der dritten Spannung (-V3) dazu führt, daß eine zum Ausstoß ausgewählte Ausstoßelektrode Feststoffteilchen ausstößt.

4. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 3, die ferner aufweist:

5. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Tintenkammer aufweist:

einen Schlitz (106) an ihrem vorderen Ende; und

eine Elektrophoreseelektrode (107) an ihrem hinteren Ende, wobei die Tintenkammer Tinte mit Feststoffteilchen enthält.

6. Verfahren zur Steuerung einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die aufweist:

eine Gateelektrodenplatte (110) mit mehreren Öffnungen (111), die je einer der Ausstoßelektroden entsprechen, wobei jede der Ausstoßelektroden so angeordnet ist, daß aus der Ausstoßelektrode ausgestoßene Feststoffteilchen durch eine entsprechende Öffnung fliegen,

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Anlegen einer Steuerspannung an jede der Ausstoßelektroden, wobei die Steuerspannung in Abhängigkeit von einem Eingangssignal zwischen einer ersten Spannung (V1) und einer zweiten Spannung (V2) wechselt, wenn die Ausstoßelektrode zum Ausstoß ausgewählt wird, wobei die zweite Spannung (V2) auch an die anderen Ausstoßelektroden als die zum Ausstoß ausgewählte Ausstoßelektrode angelegt wird, wobei die zweite Spannung höher als eine Massespannung ist; und

Anlegen einer dritten Spannung (-V3) an die Gateelektrodenplatte, wobei eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Spannung und der dritten Spannung dazu führt, daß die zum Ausstoß ausgewählte Ausstoßelektrode Feststoffteilchen ausstößt.

7. Verfahren zur Steuerung einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die aufweist:

eine Gateelektrodenplatte (401) mit mehreren Öffnungen (111), die je einer der Ausstoßelektroden entsprechen, und die ferner mehrere, für entsprechende Öffnungen vorgesehene Gateelektroden (G&sub1;-GN) aufweist, wobei die Gateelektroden elektrisch voneinander isoliert sind, wobei jede der Ausstoßelektroden so angeordnet ist, daß aus der Ausstoßelektrode ausgestoßene Feststoffteilchen durch eine entsprechende Öffnung fliegen,

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Anlegen einer ersten Steuerspannung an die Ausstoßelektroden, wobei die erste Steuerspannung zwischen einer ersten Spannung (V1) und einer zweiten Spannung (V2) wechselt, wobei die erste Spannung höher als die zweite Spannung und die zweite Spannung höher als eine Massespannung ist; und

Anlegen zweiter Steuerspannungen (-VG1 bis -VGN) an entsprechende Gateelektroden, wobei eine zweite Steuerspannung, die an eine ausgewählte Gateelektrode angelegt wird, die einer zum Ausstoß ausgewählten Ausstoßelektrode entspricht, in Abhängigkeit von einem Eingangssignal zwischen einer dritten Spannung (-V3) und einer vierten Spannung (-V5) wechselt, und wobei eine zweite Steuerspannung, die an andere Gateelektroden als die ausgewählte Gateelektrode angelegt wird, die vierte Spannung (-V5) ist, wobei eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Spannung (V1) und der dritten Spannung (-V3) dazu führt, daß eine zum Ausstoß ausgewählte Ausstoßelektrode Feststoffteilchen ausstößt.