DE4415771C2

DE4415771C2 - Ultraschalldrucker

Info

Publication number: DE4415771C2
Application number: DE4415771A
Authority: DE
Inventors: Takaki Shimura; Atsuo Iida; Yoshihiko Kaiju; Hirofumi Nakayasu; Masao Hiyane
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1994-05-04
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2014-05-05
Also published as: DE4415771A1; JPH07137250A; US5612723A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ultra schalldrucker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit einem Druckkopf zum Aufbringen von Tintentröpfchen auf ein Aufzeichnungsmedium.

Bei seit kurzem verwendeten Ultraschalldruckern wird eine akustische Linse oder dgl. verwendet, um einen akustischen Ultraschallstrahl auf eine freie Oberfläche einer Flüs sigkeitsansammlung zu projizieren, so daß er auf die Ober fläche der Ansammlung fokussiert wird, damit einzelne Tröpf chen der Flüssigkeit von der Oberfläche der Ansammlung freigesetzt und aufgespritzt werden.

Aus der US-PS 4,697,195 läßt sich eine Einrichtung entnehmen, die dazu dient, konvergente akustische Ultraschallwellen zu erzeugen, wobei Ultraschallwandler in einem Array angeordnet sind und Treiberschaltungen zum Treiben eines zugeordneten Ultraschallwandlers vorgesehen sind. Die für diese Treiberschaltungen zuständige Steuerschaltung ist jedoch nicht dafür ausgebildet, um aus Ultraschallwandlern Gruppen auszuwählen und nur die Ultraschallwandler einer ausgewählten Gruppe mit zumindest zwei voneinander verschiedenen Phasen zutreiben, die Gruppenbildung von Ultraschallwandlern seitlich zu verschieben, diese jeweils neu gebildete Gruppe an Ultraschallwandlern wieder mit zumindest zwei voneinander verschiedenen Phasen zu betreiben usw., so daß ein sich verschiebender Konvergenzpunkt ergibt.

Die JP 2-184443 A zeigt zwar, daß zwei Wandler eines Arrays zur Bildung der Ultraschallwelle mit einem einzigen Konvergenzpunkt verwendet werden können.

Angesichts des obigen ist es daher Aufgabe der vorlie genden Erfindung, einen Ultraschalldrucker vorzusehen, der bei einfacher Konstruktion eine hochgenaue Steuerung der Positionierung von Tintentröpfchen, die zu emittieren sind, ermöglicht, um dadurch die Aufzeichnungsauflösung weiter zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Ultraschalldrucker mit den Merkmalen nach Anspruch 1.

Ein derartiger Ultraschalldrucker involviert im wesentlichen kein Problem einer Verstopfung von Düsen, da keine Düsen vorliegen. So ist es möglich, eine Implementation eines Drucksystems zu erwarten, das eine einfache Struktur aufweist und kostengünstig ist.

Bevorzugt weist die Steuerschaltung eine Vielzahl von Zählern jeweils zum Zählen einer Anzahl von Taktimpulsen eines vorherbestimmten Referenztaktes auf, und an die ge nannten Treiberschaltungen wird jeweils ein Zeitsignal zum Anweisen des Treibens des zugeordneten der genannten Ultra schallwandler bei einer Zeiteinstellung gesendet, wenn ein Zählwert des zugeordneten Zählers einen entsprechenden vor herbestimmten Wert erreicht.

Ferner wird es bevorzugt, daß die genannte Vielzahl von Ultraschallwandlern in der vorherbestimmten Anord nungsrichtung über eine Aufzeichnungsbreite in ihrer Gesamtheit angeordnet ist. Zur Implementation des Druckers ist es annehmbar, daß der genannte Drucker ferner einen Bewegungsmechanismus zum relativen Bewegen des genannten Aufzeichnungsmediums und der genannten Ultraschallwandler in einer die Anordnungsrichtung schneidenden Richtung umfaßt.

Der Drucker umfaßt ferner eine Konvergenzeinrichtung zum Konvergieren der von den genannten Ultraschallwandlern ausgesendeten Ultraschallwellen in einer die Anordnungs richtung schneidenden Richtung. Es ist annehmbar, daß die genannte Konvergenzeinrichtung ist: eine akustische Linse, deren Dicke in der Schnittrichtung variiert; ein akustisches Horn; eine akustische Fresnel-Linse; wobei der Ultraschall wandler selbst eine Ultraschallwellen-Aussendefläche auf weist, die mit einer vertiefungsförmigen Konfiguration in bezug auf die Schnittrichtung ausgebildet ist. Es wird be vorzugt, daß die genannte Konvergenzeinrichtung versehen ist mit einem akustischen Absorptionsglied zum Absorbieren von Komponenten unter den vom genannten Ultraschallwandler aus gesendeten Ultraschallwellen, die nicht zur Bildung der kon vergenten Ultraschallwellen beitragen.

Ferner wird es bevorzugt, daß die genannte Steuerschal tung die genannten Treiberschaltungen derart steuert, daß, wenn zumindest eine Teil der mehreren Ultraschallwandler des genannten Arrays von Ultraschallwandlern in eine Vielzahl von Gruppen segmentiert wird, die jeweils eine Vielzahl von Ultraschallwandlern enthalten, und alle Ultraschallwandler, die in anderen Gruppen enthalten sind, ausschließen, die konvergente Ultraschallwelle in jeder Gruppe in einer Zykluszeit zum Ausstoßen von Tintentröpfchen gebildet wird, oder derart, daß, wenn zumindest ein Teil der mehreren Ul traschallwandler des genannten Arrays von Ultraschallwand lern in eine Vielzahl von Gruppen segmentiert wird, von de nen einer eine Vielzahl von Ultraschallwandlern enthält, wo bei ein Teil davon auch in einer anderen Gruppe enthalten ist, und die andere Gruppe eine Vielzahl von Ultraschall wandlern enthält, die konvergente Ultraschallwelle in jeder Gruppe in einer Zykluszeit zum Ausstoßen von Tintentröpfchen gebildet wird.

Außerdem ist es annehmbar, daß die genannte Steuer schaltung die genannten Treiberschaltungen derart steuert, daß in einem Zyklus zum Ausstoßen von Tintentröpfchen eine Aufzeichnung über die gesamte Breite des genannten Arrays von Ultraschallwandlern in der Anordnungsrichtung durchge führt wird.

Es ist annehmbar, daß die genannte Steuerschaltung die genannten Treiberschaltungen steuert, um Punkte mit einem Punktabstand zu bilden, der kleiner ist als ein Anordnungs abstand des genannten Arrays von Ultraschallwandlern. Es ist ebenfalls ein bevorzugter Aspekt, daß die genannte Steuer schaltung die genannten Treiberschaltungen steuert, so daß ein Abstand der Punkte in der Anordnungsrichtung variiert werden kann.

Es ist auch annehmbar, daß die genannte Steuerschaltung die genannten Treiberschaltungen derart steuert, daß zur Bildung des einen und des anderen der zwei Punkte, die ein ander in der Anordnungsrichtung benachbart sind, die gerade Anzahl und die ungerade Anzahl von Ultraschallwandlern ge trieben werden, so daß Punkte mit einem Abstand von der Hälfte eines Anordnungsabstands der Ultraschallwandler ge bildet werden können.

Noch dazu ist es annehmbar, daß die genannte Steuer schaltung die genannten Treiberschaltungen steuert, so daß der Punktabstand in der Anordnungsrichtung variiert werden kann. Wenn der Punktabstand variiert wird, wird vorzugsweise auch die Punktgröße variiert.

Ein System des oben erwähnten ersten Ultraschall druckers, das heißt, ein System, bei welchem zum Emittieren eines Tintentropfens eine Vielzahl von Ultraschallwandlern zum Aussenden von Ultraschallwellen, die einer Phasensteue rung unterworfen wurden, verwendet wird, wird nachstehend als "phasengesteuertes Array-System" bezeichnet.

Der Ultraschalldrucker gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen zum Treiben einer Vielzahl von Ultraschall wandlern mit einer Phasenverschiebung, so daß die akusti schen Ultraschallwellen, die von der Vielzahl von Ultra schallwandlern ausgesendet werden, miteinander interferie ren, um eine konvergente akustische Ultraschallwelle unter der Steuerung der Phasenverschiebung zu bilden. So wird die Tinte nahe dem Konvergenzpunkt ausgestoßen und auf einem Aufzeichnungsmedium abgeschieden, so daß ein Punkt gebildet wird, und die angesammelten Punkte bilden Bilder, wie Zei chen, graphische Muster und dgl. Im Ultraschalldrucker gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nicht erforderlich, da eine Vielzahl von Ultraschallwandlern zur Bildung eines ein zelnen Punktes verwendet wird, daß ein einzelner dieser Ultraschallwandler so viel Energie aussenden kann, daß er ein Tintentröpfchen ausstößt. Dieses Merkmal ermöglicht die Reduktion eines Anordnungsabstands der Ultraschallwandler. Ferner werden im Ultraschalldrucker gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, die phasengesteuerten Ultraschallwellen von der Vielzahl von Ultraschallwandlern ausgesendet. So ist es möglich, einen Punkt zu bilden, dessen Punktabstand kleiner ist als ein Anordnungsabstand der Ultraschallwandler unter der Phasensteuerung. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine höhere Druckerauflösung, beispielsweise einen Punktabstand von 0,06 mm, vorzusehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Ultraschalldruckers gemäß einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungskopfs;

Fig. 3 ist eine Darstellung eines Aufzeichnungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt und eine Schaltung mit dem Aufzeichnungskopf verbunden ist;

Fig. 4 ist eine erläuternde Ansicht, die zum Verständnis des Prinzips der Konvergenz von akustischen Ultraschallwel len in einer Richtung X dient;

Fig. 5 ist ein Schaltbild der in Fig. 3 gezeigten Treiberschaltung und einer mit der Treiberschaltung verbun denen Steuerschaltung;

Fig. 6 ist ein Wellenformdiagramm, das eine Beziehung zwischen Zeitsignalen und Treibersignalen zeigt;

Fig. 7 ist eine Ansicht, die eine Anordnung von in Fig. 3 dargestellten Matrixschaltern zeigt;

Fig. 8 ist eine Darstellung, die zur Erläuterung einer Verschiebung konvergenter akustischer Ultraschallwellen durch ein Umschalten der Matrixschalter dient;

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufzeich nungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt ist, gemäß einem anderen Beispiel;

Fig. 10A ist eine perspektivische Ansicht eines Auf zeichnungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt ist, gemäß noch einem anderen Beispiel;

Fig. 10B ist ein Blockbild einer Schaltung, die auf dem in Fig. 10A gezeigten Aufzeichnungskopf getragen wird;

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufzeich nungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt ist, gemäß noch einem anderen Beispiel;

Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufzeich nungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt ist, gemäß noch einem anderen Beispiel;

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufzeich nungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt ist, gemäß noch einem anderen Beispiel;

Fig. 14A ist eine erläuternde Ansicht, die zum Verständ nis eines Prinzips einer akustischen Fresnel-Linse dient, wobei akustische Ultraschallwellen in einer Richtung X kon vergiert werden;

Fig. 14B ist eine erläuternde Ansicht, die zum Verständ nis eines Prinzips einer akustischen Fresnel-Linse dient, wobei akustische Ultraschallwellen in einer Richtung X kon vergiert werden;

Fig. 15 ist eine typische Darstellung, die ein Beispiel von Techniken zur gleichzeitigen Bildung einer Vielzahl kon vergenter akustischer Ultraschallwellen zeigt;

Fig. 16 ist eine typische Darstellung, die ein anderes Beispiel von Techniken zur gleichzeitigen Bildung einer Vielzahl konvergenter akustischer Ultraschallwellen zeigt;

Fig. 17 ist ein Bild einer Treiberschaltung anhand eines Beispiels, die bei einem System verwendet wird, in dem eine Vielzahl konvergenter akustischer Ultraschallwellen gleichzeitig gebildet werden, wie in Fig. 16 gezeigt;

Fig. 18A ist eine erläuternde Ansicht, die zum Verständ nis eines Beispiels von Techniken zum Variieren eines Ab stands von auf einem Aufzeichnungsblatt aufgezeichneten Punkten dient;

Fig. 18B ist eine erläuternde Ansicht, die zum Verständ nis eines Beispiels von Techniken zum Variieren eines Ab stands von auf einem Aufzeichnungsblatt aufgezeichneten Punkten dient;

Fig. 18C ist eine erläuternde Ansicht, die zum Verständ nis eines Beispiels von Techniken zum Variieren eines Ab stands von auf einem Aufzeichnungsblatt aufgezeichneten Punkten dient;

Fig. 19 eine erläuternde Ansicht ist, die zum Verständ nis eines anderen Beispiels von Techniken zur Bildung von Punkten mit einem engeren Abstand als einem Anordnungsab stand akustischer Ultraschallwandler dient;

Fig. 20A ist eine Ansicht, welche eine schräg aufge zeichnete dicke Linie zeigt;

Fig. 20B ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der in Fig. 20A dargestellten dicken Linie;

Fig. 21 ist eine Darstellung eines Ultraschalldruckers gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 22 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungskopfs;

Fig. 23 ist ein Blockbild, das eine interne Anordnung des in Fig. 21 dargestellten Ultraschalldruckers zeigt;

Fig. 24 ist eine erläuternde Ansicht für Signale, um einen Flüssigkeitspegel zu erhalten;

Fig. 25 ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem die Phasensteuerung derart durchgeführt wird, daß, beim regulären Druck, akustische Ultraschallwellen auf eine Tintenoberfläche konzentriert werden;

Fig. 26 ist eine Darstellung, die einen Zustand, zur Zeit der Wärmeisolierung, zeigt, in dem Ultraschallwandler mit ausgeglichenen Phasen getrieben werden;

Fig. 27A ist eine Darstellung, die eine entsprechende Beziehung zwischen einem Phasenmuster und einem Brennpunkt zeigt;

Fig. 27B ist eine Darstellung, die eine entsprechende Beziehung zwischen einem Phasenmuster und einem Brennpunkt zeigt;

Fig. 27C ist eine Darstellung, die eine entsprechende Beziehung zwischen einem Phasenmuster und einem Brennpunkt zeigt;

Fig. 28 ist ein Flußdiagramm einer Sequenz zur Auswahl des effizientesten ursprünglichen Signals;

Fig. 29 ist eine Darstellung einer Ausführungsform, in der die effizienteste ursprüngliche Frequenz ausgewählt wird;

Fig. 30A ist eine Darstellung eines Beispiels, bei dem progressive Wellen an die Ultraschallwandler angelegt werden, so daß Tintentröpfchen im Tintenbehälter zu einer Auslaßöffnung bewegt werden;

Fig. 30B ist eine Darstellung eines Beispiels, bei dem progressive Wellen an die Ultraschallwandler angelegt werden, so daß Tintentröpfchen im Tintenbehälter zu einer Auslaßöffnung bewegt werden;

Fig. 31 ist eine projizierte Draufsicht im Schnitt eines Aufzeichnungskopfs gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 32A ist eine erläuternde Ansicht einer ersten Aus führungsform, bei der ein Teilchendurchmesser eines Tinten tröpfchens variiert wird;

Fig. 32B ist eine erläuternde Ansicht einer ersten Aus führungsform, bei der ein Teilchendurchmesser eines Tinten tröpfchens variiert wird;

Fig. 33A ist eine erläuternde Ansicht einer zweiten Aus führungsform, bei der ein Teilchendurchmesser eines Tinten tröpfchens variiert wird;

Fig. 33B ist eine erläuternde Ansicht einer zweiten Aus führungsform, bei der ein Teilchendurchmesser eines Tinten tröpfchens variiert wird;

Fig. 33C ist eine erläuternde Ansicht einer zweiten Aus führungsform, bei der ein Teilchendurchmesser eines Tinten tröpfchens variiert wird;

Fig. 34A ist eine erläuternde Ansicht einer Ausführungs form, bei der ein Teilchendurchmesser eines Tintentröpfchens in einem phasengesteuerten Array-Schema variiert wird;

Fig. 34B ist eine erläuternde Ansicht einer Ausführungs form, bei der ein Teilchendurchmesser eines Tintentröpfchens in einem phasengesteuerten Array-Schema variiert wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Ultraschalldruckers gemäß einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist der Ultraschalldrucker 100 mit einem Per sonal-Computer 40 verbunden, von dem Informationen (nachste hend als Aufzeichnungsinformationen bezeichnet) für den Druck von Zeichen, die Aufzeichnung von Graphiken und dgl. zum Ultraschalldrucker 100 gesendet werden. Der Ultraschall drucker 100 ist mit einer Blattzufuhröffnung 102 am oberen rückwärtigen Teil davon versehen, durch welche Öffnung 102 ein Aufzeichnungsblatt 50 eingeführt wird.

Das eingeführte Aufzeichnungsblatt 50 wird von Walzen 104 eingeklemmt und getrieben, und vorwärts transferiert, wobei es auf halbem Wege des Transfers über die Oberseite eines Aufzeichnungskopfs 200 geführt wird. Während das Auf zeichnungsblatt 50 die Oberseite des Aufzeichnungskopfs 200 passiert, wird eine Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsblatt auf Basis von Aufzeichnungsinformationen durchgeführt, die vom Personal-Computer 40 transferiert werden, und danach wird das Aufzeichnungsblatt 50, das dem Aufzeichnungsprozeß unterworfen wurde, aus einer an der Vorderseite des Druckers vorgesehenen Ausgabeöffnung 106 ausgegeben.

Während Fig. 1 ein Beispiel zeigt, in dem das Aufzeich nungsblatt 50 befördert wird, ist es außerdem annehmbar, daß das Aufzeichnungsblatt 50 relativ zum Aufzeichnungskopf 200 bewegt wird, und so wird der Aufzeichnungskopf 200 bewegt.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Aufzeich nungskopfs 200.

Ein Array von Ultraschallwandlern 60 ist an der Unter seite eines akustischen Mediums 210 in einer vorherbestimm ten Array-Richtung (der Richtung X in Fig. 2) angebracht oder wird auf andere Weise in innigem Kontakt damit gehalten. An der Oberseite des akustischen Mediums 210 ist eine akusti sche Zylinderlinse 220 mit einer Vertiefung mit halbzylin drischer Konfiguration ausgebildet, die mit einer Krümmung in bezug auf eine Richtung Y, welche die Array-Richtung X rechtwinkelig schneidet, versehen ist. Das akustische Medium 210 besteht aus einem Material mit einer höheren Geschwin digkeit von akustischen Ultraschallwellen, die sich durch das Innere des akustischen Mediums 210 bewegen, relativ zur Geschwindigkeit von Ultraschallwellen, die sich durch das Innere von Tinte bewegen. So dient die akustische Zylinder linse 220 zum Konvergieren der Ultraschallwellen, die sich durch das Innere des akustischen Mediums 210 bewegen, in der Richtung Y.

Ein Tintenbehälter 230 ist an der Oberseite der Vertie fung mit halbzylinderförmiger Konfiguration der akustischen Zylinderlinse 220 befestigt. Der Tintenbehälter 230 ist mit Tinte 240 gefüllt. Das Aufzeichnungsblatt 50 (Fig. 1) bewegt sich gerade genau oberhalb des Tintenbehälters 230.

Als Beispiel wird nun angenommen, daß eine hohe Auf zeichnungsauflösung, mit einer Punktgröße von 0,06 mm und einem Punktabstand von 0,06 mm, auf dem Aufzeichnungsblatt 50 durchgeführt wird, die Mittenfrequenz der von den Ultra schallwandlern 60 ausgesendeten Ultraschallwellen wird mit 50 MHz angegeben, und der Anordnungsabstand der Ultraschall wandler 60 wird mit 0,06 mm angegeben.

Ferner wird angenommen, daß eine Aufzeichnungsbreite 200 mm beträgt, der Aufzeichnungskopf 200 fixiert ist, der Aufzeichnungskopf 200 eine Länge von 200 mm in der Richtung X aufweist, und eine Anzahl angeordneter Ultraschallwandler 60 beträgt 3200 Stück.

Außerdem wird angenommen, daß die Bildung eines Punktes 16 Stück Ultraschallwandler 60 erfordert, das heißt eine Treiböffnung ist 1,00 mm lang.

Während Fig. 1 die Ausführungsform zeigt, bei welcher der Ultraschalldrucker mit dem fixierten Aufzeichnungskopf 200 versehen ist, ist es annehmbar, die Anordnung derart zu modifizieren, daß ein Bewegungsmechanismus zum Bewegen des Aufzeichnungskopfs 200 in der Richtung X vorgesehen ist, und so ein entsprechender verkürzter Aufzeichnungskopf vorgese hen ist, wodurch die Anzahl der Ultraschallwandler 60 ver ringert wird.

Gemäß einem Prinzip, das nachstehend beschrieben wird, werden die von den 16 Stück Ultraschallwandlern 60 ausgesen deten Ultraschallwellen in der Nähe einer freien Oberfläche der Tinte zu einer Strahlbreite von 0,03 mm konzentriert, so daß ein Tröpfchen mit einem Teilchendurchmesser von 0,03 mm ausgestoßen wird. Wenn das Tröpfchen mit dem Teilchendurch messer von 0,03 mm auf dem Aufzeichnungsblatt 50 abgeschie den wird, wird ein Punkt mit einer Punktgröße von 0,06 mm aufgezeichnet, wie oben erwähnt. Da das Zeichnen eines Modells der von den 16 Stück Ultraschallwandlern ausgesende ten Ultraschallwellen mühevoll ist, kann außerdem nachste hend das Modell gelegentlich in derartiger Kürze gezeichnet und erläutert werden, daß die Ultraschallwellen von relativ wenigen Ultraschallwandlern 60, beispielsweise 4 Stück oder 6 Stück, ausgesendet werden, um eine einzelne konvergente Ultraschallwelle zu bilden.

Fig. 3 ist eine Darstellung eines Aufzeichnungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt ist, und einer mit dem Aufzeichnungskopf verbundenen Schaltung.

Mit den mehrfachen Ultraschallwandlern 60, die den Auf zeichnungskopf 200 bilden, sind Anschlußdrähte 301 verbun den, die jeweils von Matrixschaltern 300 ausgehen. Anschluß drähte 302 der Eingangsseite des Matrixschalters 300 sind mit Treiberschaltungen 400 verbunden, welche Zeitsignale empfangen, die jeweils eine Zeiteinstellung zum Treiben des zugeordneten Ultraschallwandlers 60 repräsentieren, wobei die Zeitsignale auf Basis von Aufzeichnungsinformationen, die vom in Fig. 40 gezeigten Personal-Computer 40 eingegeben werden, aufgebaut sind. Die Matrixschalter 300 und die Trei berschaltungen 400 werden nachstehend beschrieben.

Zur Bildung einer einzelnen konvergenten akustischen Ultraschallwelle werden beispielsweise 6 Stück Ultraschall wandler 60 unter den in Fig. 3 gezeigten, mehrfachen Ultra schallwandlern getrieben, so daß 6 Stück Ultraschallwandler 60 jeweils die Ultraschallwellen aussenden. Die ausgesendeten Ultraschallwellen konzentrieren sich an einer Position P, die einer freien Tintenoberfläche ent spricht, zu einem kleinen Fleck, wie beispielsweise einem mit einem Fleckdurchmesser von 0,03 mm, mittels der akusti schen Zylinderlinse 220 in bezug auf die Richtung X, und außerdem gemäß dem folgenden Prinzip in bezug auf die Richtung Y. Ein derartiges Prinzip wird nachstehend er läutert.

Fig. 4 ist eine erläuternde Ansicht, die zum Verständnis eines Prinzips konvergierender akustischer Ultraschallwellen in einer Richtung X dient. In Fig. 4 sind jeweils Treiberwel lenformen zum Treiben von 6 Stück Ultraschallwandlern 60 und außerdem Wellenformen von Ultraschallwellen, die jeweils von diesen Ultraschallwandlern 60 ausgesendet werden, gezeigt.

Mit Bezugnahme auf Fig. 4 repräsentiert die Abszissen achse eine Zeitachse t. Zuerst werden die beiden äußeren Ultraschallwandler 60 der 6 Stück Ultraschallwandler 60 zum Treiben angeregt, und danach werden sequentiell die inneren Ultraschallwandler 60 getrieben. So sind die von diesen Ultraschallwandlern 60 ausgesendeten Ultraschallwellen äqui valent zu sphärischen Ultraschallwellen, die gebildet werden, wenn ebene Ultraschallwellen durch eine akustische Linse geführt werden, so daß die von diesen Ultraschallwand lern 60 ausgesendeten Ultraschallwellen auf einen vorherbe stimmten Punkt P konvergiert werden. Nun wird ein sequen tiell phasenverschobenes Treibmuster, wie in Fig. 4 gezeigt, nachstehend als "Phasenmuster" bezeichnet. Durch die Varia tion eines derartigen Phasenmusters ist es möglich, die von den getriebenen 6 Stück Ultraschallwandlern 60 ausgesendeten Ultraschallwellen nicht nur auf einen Punkt auf einer verti kalen Linie, die ein Zentrum dieser Ultraschallwandler 60 kreuzt, sondern auch auf einen Punkt, der von einer derarti gen vertikalen Linie in der Richtung X abweicht, zu konver gieren.

Fig. 5 ist ein Schaltbild der in Fig. 3 gezeigten Trei berschaltung 400 und einer mit der Treiberschaltung verbun denen Steuerschaltung. Zur Vereinfachung der Struktur in Fig. 5 ist diese derart dargestellt, daß der Matrixschalter 300 entfernt ist, und die entsprechenden Ultraschallwandler 60 direkt von der Treiberschaltung 400 getrieben werden. Es ist zu beachten, daß die Notwendigkeit besteht, die mehrfa chen Ultraschallwandler 60 voneinander zu unterscheiden. Sie werden nachstehend als Ultraschallwandler 60_1, 60_2, ..., 60_n, ..., usw., bezeichnet; unter den Treiberschaltungen 400 werden die Treiberschaltungen zum Treiben der Ultra schallwandler 60_1, 60_2, ..., 60_n, ... als 400_1, 400_2, ..., 400_n, ... bezeichnet. Diese Notierung kann auch bei anderen Schaltungen, Gliedern und dgl. verwendet werden, die nachstehend beschrieben werden.

Die Steuerschaltung 500 ist auf Basis eines Referenz taktes CLK operativ. Wenn eine Ultraschallfrequenz mit 50 MHz angegeben wird, wie oben erwähnt, besteht die Notwendig keit, einen Referenztakt CLK mit einer Taktfrequenz von 200 MHz vorzusehen.

Die Steuerschaltung 500 ist mit einer Anzahl von Zäh lern 540_1, 540_2, 540_3, ... versehen. Vor dem Aussenden der Ultraschallwellen sendet eine Steuereinheit 510, welche die Steuerschaltung 500 bildet, die entsprechenden Zähler einstellwerte für die Zähler 540_1, 540_2, 540_3, ... zu einer Zählereinstellschaltung 520. Die Zählereinstellschal tung 520 stellt die empfangenen Zählereinstellwerte in den entsprechenden zugeordneten Zählern 540_1, 540_2, 540_3, ... ein. Danach sendet eine Treibzeitgeneratorschaltung 530, beim Erhalt einer Instruktion der Steuereinheit 510 in einer vorherbestimmten Zeiteinstellung unmittelbar vor der Emis sion der Ultraschallwellen, Zählfreigabesignale zum Anweisen des Beginns einer Zähloperation für den Referenztakt CLK an die entsprechenden Zähler 540_1, 540_2, 540_3, .... Beim Erhalt der Zählfreigabesignale initiieren die entsprechenden Zähler 540_1, 540_2, 540_3, ... die Zähloperation für den Referenztakt CLK. Wenn der Zählwert den Zählereinstellwert in den entsprechenden Zeiteinstellungen erreicht, senden die Zähler 540_1, 540_2, 540_3, ... die Zeitsignale zu den Trei berschaltungen 400_1, 400_2, 400_3, .... Die Treiberschal tungen 400_1, 400_2, 400_3, ... senden und geben die ent sprechenden Treibersignale zum Treiben der zugeordneten Ultraschallwandler 60_1, 60_2, 60_3, ... in den zugeordneten Zeiteinstellungen aus. Auf diese Weise senden die Ultra schallwandler 60_1, 60_2, 60_3, ... jeweils eine Ultra schallwelle mit einem vorherbestimmten Phasenmuster aus.

Fig. 6 ist ein Signalwellenformdiagramm, das eine Be ziehung zwischen Zeitsignalen und Treibersignalen zeigt, wobei die Abszissenachse die Zeitachse t repräsentiert.

Die Treiberschaltungen 400_1, 400_2, 400_3, ... bilden, beim Erhalt voneinander verschiedener Zeitsignale, wie in Fig. 6 gezeigt, die entsprechenden Treibersignale, die von einander verschiedene Phasen aufweisen. Demgemäß werden durch die Steuerung der Ausgabe der entsprechenden Zeitsi gnale, mit anderen Worten die Einstellung der Zählerein stellwerte in den entsprechenden Zählern 540_1, 540_2, 540_3, ..., beispielsweise die Ultraschallwellen mit den wie in Fig. 4 gezeigte Phasenmustern ausgesendet und auf einen vorherbestimmten Punkt konvergiert.

Die Steuerschaltung 500 hat, wie oben erwähnt, eine Vielzahl von Zählern 540_1, 540_2, 540_3, ... für die Anzahl von Taktimpulsen des Referenztaktes CLK und ist so einge richtet, daß, wenn der Zählwert den Zählereinstellwert in den entsprechenden Zeiteinstellungen erreicht, die Zähler 540_1, 540_2, 540_3, ... die Zeitsignale senden, um die Treiberschaltungen 400_1, 400_2, 400_3, ... anzuweisen, die entsprechenden Ultraschallwandler 60_1, 60_2, 60_3, ... zu treiben. Daher hat diese Anordnung, verglichen mit dem Fall, wo analoge Verzögerungsleitungen zur Bildung der Phasen muster verwendet werden, insofern Vorteile, als die Steue rung leichter ist, da die digitale Verarbeitung eingesetzt wird, und das System kostengünstig ist.

Fig. 7 ist eine Ansicht, die eine Anordnung der in Fig. 3 dargestellten Matrixschalter zeigt, wobei sie als Beispiel derart angeordnet sind, daß 4 Stück Ultraschallwandler 60 verwendet werden, um eine einzelne konvergente Ultraschall welle zu bilden.

Der Matrixschalter 300 hat 4 Eingangsanschlüsse a1, a2, a3 und a4 sowie 4 Ausgangsanschlüsse b1, b2, b3 und b4. Der Matrixschalter 300 umfaßt einen Matrixschalter 310, der ge gebenenfalls diese Eingänge und Ausgänge verbinden kann, und Kontakte 320, die den entsprechenden Ultraschallwandlern 60_1, 60_2, 60_3, ... zugeordnet sind. Wie in Fig. 7 gezeigt, sind mit den Kontakten b1, b2, b3 und b4 des Matrixschalters 310 die Kontakte 320_1, 320_5, 320_9, ... verbunden, die an jedem vierten Stück miteinander verbunden sind; 320_2, 320_6, ...; 320_3, 320_7, ...; bzw. 320_4, 320_8, ....

Fig. 8 ist eine Darstellung, die zur Erläuterung einer Verschiebung konvergenter akustischer Ultraschallwellen durch ein Umschalten des Matrixschalters 300 dient.

Die Eingangsanschlüsse a1, a2, a3 und a4 des Matrix schalters 310 sind mit den Ausgangsanschlüssen b1, b2, b3 bzw. b4 verbunden, und nur vier Kontakte 320_1, 320_2, 320_3 und 320_4 der Kontakte 320 sind leitend. In diesem Zustand werden Treibersignale, die jeweils ein vorherbestimmtes Pha senmuster aufweisen, den Eingangsanschlüssen a1, a2, a3 und a4 zugeführt. Folglich werden die eingegebenen Treibersigna le an die Ultraschallwandler 60_1, 60_2, 60_3 bzw. 60_4 angelegt, so daß die Ultraschallwandler 60_1, 60_2, 60_3 bzw. 60_4 Ultraschallwellen aussenden. Die von diesen Ultra schallwandlern 60_1, 60_2, 60_3 und 60_4 ausgesendeten Ultraschallwellen bewegen sich, wie in Fig. 8 gezeigt, durch das Innere des akustischen Mediums 210 und das Innere der Tinte, und konvergieren in der Nähe einer freien Oberfläche der Tinte 240, so daß ein Tintentröpfchen 240a vom Konver genzpunkt ausgestoßen wird.

Als nächstes wird der Matrixschalter 310 in seiner Ver bindung umgeschaltet, um die Eingangsanschlüsse a1, a2, a3 und a4 mit den Ausgangsanschlüssen b1, b2, b3 bzw. b4 zu verbinden; während der Kontakt 320_1 getrennt wird, wird stattdessen der Kontakt 320_5 angeschlossen. In diesem Zu stand werden Treibersignale jeweils mit dem gleichen Phasen muster wie dem vorhergehenden den Eingangsanschlüssen a1, a2, a3 und a4 zugeführt. Folglich werden die eingegebenen Treibersignale an die Ultraschallwandler 60_2, 60_3, 60_4 bzw. 60_5 angelegt, so daß die Ultraschallwandler 60_2, 60_3, 60_4 bzw. 60_5 Ultraschallwellen aussenden. Die von diesen Ultraschallwandlern 60_2, 60_3, 60_4 bzw. 60_5 ausge sendeten Ultraschallwellen bewegen sich, wie durch strich lierte Linien in Fig. 8 gezeigt, durch das Innere des akusti schen Mediums 210 und das Innere der Tinte, und konvergieren an dem Punkt, der vom vorhergehenden Konvergenzpunkt um den entsprechenden Anordnungsabstand der Ultraschallwandler 60 abweicht, so daß ein Tintentröpfchen 240b vom verschobenen Konvergenzpunkt ausgestoßen wird.

Auf diese Weise werden der Matrixschalter 310 und die Kontakte 320 sequentiell geschaltet, während die Treibersi gnale zugeführt werden, so daß eine Linie von Punkten auf gezeichnet wird.

Der wie in Fig. 7 gezeigt angeordnete Matrixschalter 300 umfaßt 3200 Stück Ultraschallwandler 60, und unter der Annahme, daß 16 Stück Ultraschallwandler 60 getrieben werden, um eine einzelne konvergente Ultraschallwelle zu bilden, hat der Matrixschalter 16 Stück Eingangs- und Aus gangsanschlüsse sowie 3200 Stück Kontakte. Dies ist in der Praxis eine ausreichende Implementierungsbasis für das System.

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufzeich nungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt ist, gemäß einem anderen Beispiel.

In Fig. 9 ist ein Aufzeichnungskopf 200 mit einem aku stischen Medium 210 gezeigt, dessen Umfang, mit Ausnahme des Ultraschallwandlers 60 und der akustischen Linse 220, von einem akustischen Absorptionsglied 250 bedeckt ist. Wenn das akustische Medium 210 auf diese Weise vom akustischen Ab sorptionsglied 250 bedeckt ist, werden Komponenten unter den von den Ultraschallwandlern 60 ausgesendeten Ultraschallwel len absorbiert, die nicht zur Bildung der konvergenten Ultraschallwellen beitragen. Diese Struktur ermöglicht die Verringerung der Ultraschallwellen als Rauschkomponente und so die Verhinderung der Bildung nutzloser Punkte, beispiels weise auf Grund der Tatsache, daß stehende Wellen der Ultra schallwellen innerhalb des akustischen Mediums 210 gebildet und dann zum Ausstoßen von Tintentröpfchen emittiert werden.

Fig. 10A ist eine perspektivische Ansicht eines Auf zeichnungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt ist, gemäß noch einem anderen Beispiel, und Fig. 10B ist ein Blockbild einer Schaltung, die auf dem in Fig. 10A gezeigten Aufzeichnungskopf getragen wird.

An der Unterseite des akustischen Mediums 210 sind die Ultraschallwandler 60, zusätzlich der Matrixschalter 300 (der Matrixschalter 301 und die Kontakte 320, wie in Fig. 7 gezeigt), wie in Fig. 3 dargestellt, und eine Treiberschal tung 400 befestigt. Der Schaltungsteil mit einer großen An zahl von mit den Ultraschallwandlern 60 zu verbindenden Drähten ist auf diese Weise nahe bei den Ultraschallwandlern 60 angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht die Vermeidung der Notwendigkeit einer Verlängerung der großen Anzahl von Drähten, wodurch die Verhinderung eines Rauschens unter stützt wird, und auch die Kosten reduziert werden.

Als nächstes wird die Konvergenzeinrichtung erläutert, die anstelle der oben erwähnten akustischen Linse 220 (z. B. Fig. 3) zum Konzentrieren der Ultraschallwellen in der Rich tung Y, welche die Anordnungsrichtung (Richtung X) der Ultraschallwandler 60 rechtwinkelig schneidet, oder mit einer derartigen akustischen Linse 220 verwendet werden kann.

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufzeich nungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt ist, gemäß noch einem anderen Beispiel.

Der Aufzeichnungskopf ist mit einem akustischen Horn 260 zum Konzentrieren der Ultraschallwellen in der Richtung Y versehen, wobei ein Array von Ultraschallwandlern 60 an der Unterseite des akustischen Horns 260 angeordnet ist. Die von den Ultraschallwandlern 60 ausgesendeten Ultraschallwel len werden konvergiert, während sie sich innerhalb des aku stischen Horns 260 bewegen.

Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufzeich nungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt ist, gemäß noch einem anderen Beispiel.

Der Aufzeichnungskopf ist mit einer rückwärtigen Basis 270 versehen, an deren Oberseite Ultraschallwandler 60' be festigt sind, die jeweils eine in der Richtung Y gekrümmte Ultraschall-Aussendefläche aufweisen. Wenn der gekrümmte Ultraschallwandler 60' Ultraschallwellen aussendet, werden die emittierten Ultraschallwellen in der Richtung Y konver giert, da die Krümmung des Ultraschallwandlers selbst als Linse dient.

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufzeich nungskopfs, wobei der Tintenbehälter entfernt ist, gemäß noch einem anderen Beispiel.

In Fig. 13 ist ein Array von Ultraschallwandlern 60 an der Rückseite eines akustischen Mediums 210 angeordnet, und eine akustische Fresnel-Linse 280 ist an einer Vorderseite davon gebildet. Die akustische Fresnel-Linse 280 kann, wenn das akustische Medium 210 aus einem Material wie beispiels weise Glas besteht, mittels der Durchführung einer Ätzbe handlung gebildet werden, so daß die Glasoberfläche mit der wie in Fig. 13 gezeigten Konfiguration versehen ist.

Fig. 14A und Fig. 14B sind erläuternde Ansichten, die zum Verständnis des Prinzips einer akustischen Fresnel-Linse dienen.

Wie in Fig. 14A dargestellt, sind Kreisbögen mit Radien, die sequentiell in Intervallen der halben Wellenlänge λ der Ultraschallwelle zunehmen, mit einem vorherbestimmten Kon vergenzpunkt P im Zentrum in der Richtung Y derart gezeigt, daß sie eine Fläche eines Substrats 282 der akustischen Fresnel-Linse 280 schneiden. Die Fläche des Substrats 282 ist in Bereiche segmentiert, die zwischen den benachbarten Kreisbögen angeordnet sind. Während abwechselnd auftretende Bereiche B, wie in Fig. 14A ersichtlich, wie sie sind beibe halten werden, werden andere abwechselnd auftretende Be reiche A einer Ätzbehandlung in der entsprechenden Dicke unterworfen, die zum Invertieren der Phase der Ultraschall welle ausreicht. Auf diese Weise kann die akustische Fresnel-Linse 280 Ultraschallwellen aussenden oder emit tieren, deren Phasen invertiert sind, und die miteinander interferieren, so daß die Ultraschallwellen auf den Konver genzpunkt P konvergiert werden.

Wie aus den oben erwähnten Ausführungsformen hervor geht, sind verschiedenste Einrichtungen als Konvergenzein richtungen zum Konvergieren der Ultraschallwellen in der Richtung Y vorgesehen. So ist es möglich, unter diesen Kon vergenzeinrichtungen gegebenenfalls eine oder mehrere geeig nete in Kombination zu verwenden. Während ein Array von Ultraschallwandlern zum Konvergieren der Ultraschallwellen in der Richtung X eingesetzt wird, ist es ferner, wie oben beschrieben, annehmbar, diese Technologien bei den Systemen in der Richtung Y zu verwenden. Spezifischer ist eine Viel zahl von Ultraschallwandlern nicht nur in der Richtung X, sondern auch in der Richtung Y vorgesehen. Durch die Steuerung der Phasen von Treibersignalen für ein Array von Ultraschallwandlern in der Richtung Y ist es möglich, die Ultraschallwellen auch in der Richtung Y zu konvergieren.

Als nächstes werden Techniken zur gleichzeitigen Bildung einer Vielzahl konvergenter Ultraschallwellen er läutert.

Fig. 15 ist eine typische Darstellung, die ein Beispiel von Techniken zur gleichzeitigen Bildung einer Vielzahl konvergenter akustischer Ultraschallwellen zeigt. Gemäß dem vorliegenden Beispiel wird eine einzelne konvergente akusti sche Ultraschallwelle mit 4 Stück Ultraschallwandlern 60 ge bildet. Eine Vielzahl von Ultraschallwandlern 60 wird in eine Vielzahl von Blöcken segmentiert, die jeweils 4 Stück Ultraschallwandler 60 umfassen. In einer Zykluszeit zum Aus stoßen von Tintentröpfchen wird eine einzelne konvergente Ultraschallwelle auf jedem Block der Ultraschallwandler 60 gebildet. So wird eine Anzahl von N Punkten in einem Zyklus gebildet, wobei N eine ganze Zahl ist, welche die Gesamt summe der Ultraschallwandler/4 repräsentiert.

Auf diese Weise wird zumindest ein Teil der mehreren Ultraschallwandler eines Arrays von Ultraschallwandlern 60 in eine Vielzahl von Blöcken segmentiert, die jeweils eine Vielzahl von Ultraschallwandlern enthalten, und alle Ultra schallwandler aus schließen, die in anderen Blöcken enthalten sind, und die konvergente Ultraschallwelle wird auf jedem Block in einer Zykluszeit zum Ausstoßen von Tinten tröpfchen gebildet. So ist es möglich, die Aufzeichnungszeit zu reduzieren.

Fig. 16 ist eine typische Darstellung, die ein anderes Beispiel von Techniken zur gleichzeitigen Bildung einer Vielzahl konvergenter akustischer Ultraschallwellen zeigt.

Gemäß dem vorliegenden Beispiel wird ein Konvergenz punkt P₁ durch Ultraschallwellen gebildet, die von 4 Stück Ultraschallwandlern 60_1, 60_2, 60_3 bzw. 60_4 ausgesendet werden, und ein Punkt P₂ wird durch Ultraschallwellen gebil det, die von 4 Stück Ultraschallwandlern 60_2, 60_3, 60_4 und 60_5, um einen verschoben, ausgesendet werden. Da der Ultraschallwandler 60_1 nur zur Bildung des Konvergenzpunkts P₁ beiträgt, wird das Treibersignal zur Bildung des Konver genzpunkts P₁ an den Ultraschallwandler 60_1 angelegt. Da die zentralen Ultraschallwandler 60_2, 60_3 und 60_4 zur Bildung beider Konvergenzpunkte P₁ und P₂ beitragen, werden die Treibersignale zur Bildung beider Konvergenzpunkte P₁ und P₂ an die Ultraschallwandler 60_2, 60_3 und 60_4 auf Basis einer Überlagerung angelegt. Da der Ultraschallwandler 60_5 nur zur Bildung des Konvergenzpunkts P₂ beiträgt, wird schließlich das Treibersignal zur Bildung des Konvergenz punkts P₂ an den Ultraschallwandler 60_5 angelegt. So werden die Konvergenzpunkte P₁ und P₂ gleichzeitig gebildet.

Auf diese Weise wird zumindest ein Teil der mehreren Ultraschallwandler (z. B. 5 Stück Ultraschallwandler 60_1, 60_2, 60_3, 60_4 und 60_5, wie in Fig. 16 gezeigt) eines Arrays von Ultraschallwandlern in eine Vielzahl von Blöcken segmentiert, von denen einer eine Vielzahl von Ultraschall wandlern (Ultraschallwandler 60_1, 60_2, 60_3 und 60_4) ent hält, wobei ein Teil (die zentralen 3 Stück Ultraschallwand ler 60_2, 60_3 und 60_4) von diesen auch in einem anderen Block enthalten ist, und der andere Block eine Vielzahl von Ultraschallwandlern (Ultraschallwandler 60_2, 60_3, 60_4 und 60_5) enthält, und es ist eine derartige Steuerung vorge sehen, daß die konvergente Ultraschallwelle auf jedem Block in einem Zeitzyklus zum Ausstoßen von Tintentröpfchen gebil det wird. So ist es auch in diesem Fall möglich, die Aufzeichnungszeit zu reduzieren.

Fig. 17 ist ein Bild einer Treiberschaltung 400 (siehe Fig. 5) anhand eines Beispiels, die in einem System verwendet wird, bei dem eine Vielzahl konvergenter akustischer Ultra schallwellen gleichzeitig gebildet wird, wie in Fig. 16 ge zeigt.

Die Treiberschaltung 400 umfaßt eine Schaltung 410 zum Erzeugen hoher Spannungsimpulse und eine Filterschaltung 420. Die Schaltung 410 zum Erzeugen hoher Spannungsimpulse dient zum Umwandeln eines von einer Treibzeitgenerator schaltung 600 stammenden Zeitsignals in einen Impuls mit hoher Spannung. Wie in der Schaltung 410_3 zum Erzeugen hoher Spannungsimpulse gezeigt, erzeugt die Schaltung, wenn eine Vielzahl von Zeitsignalen (in diesem Beispiel 2 Zeit signale) kontinuierlich angelegt wird, einen Impuls mit hoher Spannung entsprechend der Anzahl von Zeitsignalen (in diesem Beispiel zweimal so groß wie die Spannung von Aus gangsimpulsen anderer Schaltungen 410_1, 410_2, 410_4 und 410_5 zum Erzeugen hoher Spannungsimpulse). Wenn es schwie rig ist, eine Spannung entsprechend der Anzahl von Zeitsi gnalen zu erzeugen, ist es außerdem annehmbar, einen Impuls mit hoher Spannung beispielsweise mit doppelter Impulsbreite zu erzeugen, damit er eine äquivalente Energie aufweist. Die Schaltungen 410_2 und 410_4 zum Erzeugen hoher Spannungsim pulse empfangen jeweils zwei Zeitimpulssignale, die eine voneinander verschiedene Zeit aufweisen, und erzeugen je weils Impulse mit hoher Spannung, die den Zeitimpulssignalen zu den Zeitpunkten entsprechen, wenn die Zeitimpulssignale angelegt werden.

Die Filterschaltung 420 ist eine passive Filterschal tung mit der Induktanz L, der Kapazität C und dem Widerstand R in Kombination, wobei die passive Filterschaltung einen Resonanzpunkt auf einer Frequenz von Ultraschallwellen aufweist. So bildet die Filterschaltung 420, beim Erhalt des Impulsausgangs mit hoher Spannung von der Schaltung 410 zum Erzeugen hoher Spannungsimpulse, ein Treibersignal mit einer Frequenz, die gleich ist wie jene der Ultraschallwellen, wobei Dutzende Wellen eine zum Ausstoßen von Tinte erforder liche Dauer aufweisen. Wenn die Treibzeitgeneratorschaltung 600 die zugeordneten Zeitsignale zu den entsprechenden Zeit einstellungen entsprechend der Bildung der beiden in Fig. 16 gezeigten Konvergenzpunkte P₁ und P₂ zu den Schaltungen 410_1, 410_2, 410_4 und 410_5 zum Erzeugen hoher Spannungs impulse sendet, bildet demgemäß die Filterschaltung 420 Treibersignale entsprechend der Bildung der beiden Konver genzpunkte P₁ und P₂ in Form ihrer Mischung. Gemäß dem in Fig. 17 dargestellten Schema ist es für eine Aufzeichnung einer Vielzahl von Punkten ausreichend, der Treiberschaltung 400 eine Vielzahl von Zeitsignalen zuzuführen, und in der Filterschaltung 420 wird automatisch eine Überlagerung der Treibersignale durchgeführt.

In Fig. 16 und 17 ist ein Fall gezeigt, wo zwei Konver genzpunkte P₁ und P₂ gebildet werden. Die Weiterführung davon ermöglicht es, in einem Zyklus zum Ausstoßen von Tin tentröpfchen eine Aufzeichnungslinie über die gesamte Breite eines Arrays von Ultraschallwandlern 60 in der Richtung X (siehe Fig. 16) durchzuführen, wodurch die Aufzeichnungsge schwindigkeit drastisch erhöht wird.

Während sich die oben erwähnten Beispiele hauptsächlich auf den Fall beziehen, wo ein Anordnungsabstand der Ultra schallwandler 60 und ein Abstand von auf einem Aufzeich nungsblatt 50 (siehe Fig. 1) aufgezeichneten Punkten gleich sind, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine derartige Einschränkung nicht notwendig.

Fig. 18A bis 18C sind erläuternde Ansichten, die zum Verständnis eines Beispiels von Techniken zum Variieren eines Abstands von auf einem Aufzeichnungsblatt 50 aufge zeichneten Punkten dienen.

Wenn vier Ultraschallwandler 60_1, 60_2, 60_3 und 60_4, wie in Fig. 18A gezeigt, Treibersignale mit einem Phasen muster empfangen, das in bezug auf die Richtung X symme trisch ist, wie in Fig. 18B dargestellt, senden diese Ultra schallwandler 60_1, 60_2, 60_3 und 60_4 Ultraschallwellen aus, die sich an einem Punkt P₁ konzentrieren. Wenn die vier Ultraschallwandler 60_1, 60_2, 60_3 und 60_4, wie in Fig. 18A gezeigt, hingegen Treibersignale mit einem Phasenmuster emp fangen, das in bezug auf die Richtung X geneigt ist, wie in Fig. 18C dargestellt, senden diese Ultraschallwandler 60_1, 60_2, 60_3 und 60_4 Ultraschallwellen aus, die sich bei spielsweise gemäß der Schräglage an einem Punkt P₂ konzen trieren.

Auf diese Weise ist es durch die Modifikation des Pha senmusters der Treibersignale möglich, Punkte mit einem Punktabstand zu bilden, der kleiner ist als der Anordnungs abstand der Ultraschallwandler 60. Dies ermöglicht die An ordnung der Ultraschallwandler 60 mit einem relativ breite ren Abstand, wodurch die Anzahl von Ultraschallwandlern 60 verringert wird, und zusätzlich die Kosten des Produkts verringert werden.

Da die Verwendung des Schemas zur Modifikation des Phasenmusters, wie oben erwähnt, die Bestimmung eines Punkt abstands ungeachtet eines Anordnungsabstands der Ultra schallwandler 60 ermöglicht, kann es ferner mit variablem Punktabstand eingerichtet werden, so daß die Aufzeichnung mit einem feinen Abstand durchgeführt wird, sollte eine hohe Aufzeichnungsdichte erforderlich sein, wie beispielsweise im Fall der Aufzeichnung von Bildern, oder sonst mit einem groben Abstand vorgenommen wird, sollte eine geringe Auf zeichnungsdichte zulässig sein, wie beispielsweise im Fall der Aufzeichnung großer Zeichen.

Wenn der Punktabstand bei der Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsblatt 50 (siehe Fig. 1) modifiziert wird, wird es außerdem bevorzugt, auch die Punktgröße zu ändern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es auch leicht, die Punktgröße zu variieren.

Die Punktgröße ist von der Fleckgröße der Ultraschall wellen am Konvergenzpunkt abhängig. Demgemäß ist es zum Va riieren der Punktgröße ausreichend, die Fleckgröße der Ultraschallwellen am Konvergenzpunkt zu variieren. Zur Ver ringerung der Punktgröße kann beispielsweise eine höhere Frequenz der Ultraschallwellen mit steigender Treibfrequenz emittiert werden, oder die Anzahl von zur Bildung eines ein zelnen konvergenten akustischen Ultraschallstrahls zu trei benden Ultraschallwandlern 60 kann erhöht werden. Unter der Annahme, daß die Punktgröße 0,06 mm beträgt, wenn die Fre quenz der Ultraschallwellen mit 50 MHz angegeben wird, und die Anzahl von zur Bildung eines einzelnen konvergenten aku stischen Ultraschallstrahls zu treibenden Ultraschallwand lern 16 Stück beträgt, kann, wenn modifiziert wird, daß entweder die Frequenz der Ultraschallwellen mit 100 MHz angegeben wird, oder die Anzahl von zur Bildung eines ein zelnen konvergenten akustischen Ultraschallstrahls zu trei benden Ultraschallwandlern auf 32 Stück erhöht wird, die Punktgröße auf 0,03 mm gesteigert werden.

Fig. 19 ist eine erläuternde Darstellung, die zum Ver ständnis eines weiteren Beispiels von Techniken zur Bildung von Punkten mit einem engeren Abstand als dem Anordnungsab stand der akustischen Ultraschallwandler dient, wobei die Anzahl von zur Bildung eines einzelnen konvergenten akusti schen Ultraschallstrahls zu treibenden Ultraschallwandlern variiert wird.

Gemäß dem in Fig. 19 gezeigten Beispiel werden verwen det: 4 Stück Ultraschallwandler 60_1, 60_2, 60_3 und 60_4 zur Bildung eines Konvergenzpunkts P₁; 5 Stück Ultraschall wandler 60_1, 60_2, 60_3, 60_4 und 60_5 zur Bildung eines benachbarten Konvergenzpunkts P₂; 4 Stück Ultraschallwandler 60_2, 60_3, 60_4 und 60_5 zur Bildung eines benachbarten Konvergenzpunkts P₃; und 5 Stück Ultraschallwandler 60_2, 60_3, 60_4, 60_5 und 60_6 zur Bildung eines benachbarten Konvergenzpunkts P₄. Dies wird ähnlich weiter fortgesetzt. In diesem Fall erfolgt, nach Bedarf, die Umschaltung der Energie für die Treibersignale und/oder die Phasenmuster zwischen dem Fall, wo 4 Stück Ultraschallwandler getrieben werden, und dem Fall, wo 5 Stück Ultraschallwandler ge trieben werden.

Auf diese Weise werden zur Bildung den einen und des anderen von zwei Punkten, die einander in der Richtung X be nachbart sind, die gerade Anzahl und die ungerade Anzahl der Ultraschallwandler 60 getrieben, so daß Punkte mit der Hälfte des Anordnungsabstands der Ultraschallwandler gebil det werden können.

Fig. 20A ist eine Ansicht, die eine schräg aufgezeich nete dicke Linie zeigt, wobei der Vorteil der Möglichkeit erläutert werden soll, daß die Punktgröße und der Punktab stand variiert werden, und Fig. 20B ist eine teilweise ver größerte Ansicht der mit einem Kreis D in Fig. 20A versehenen dicken Linie.

In dem Fall, in dem die schräge Linie aufgezeichnet wird, besteht das Problem, daß mit nur relativ großer Größe von Punkten P₁ eingekerbte Teile am Schrägstrich auftreten. Angesichts dessen wird jeweils eine relativ kleine Größe von Punkten P₂ zwischen der relativ großen Größe von Punkten P₁ aufgezeichnet. Folglich sieht der Schrägstrich wie eine durchgehende Linie aus.

Wie aus den oben beschriebenen Ausführungsformen her vorgeht, weist ein Ultraschalldrucker gemäß der vorliegenden Erfindung signifikante Flexibilität auf, und kann so mit verschiedenen Modifikationen versehen werden.

Fig. 21 ist eine Darstellung eines Ultraschalldruckers gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Er findung.

In Fig. 21 weist ein Ultraschalldrucker 700 ein Fach 701 zur Aufnahme von Aufzeichnungsblättern 702 auf. Die Auf zeichnungsblätter 702 werden nacheinander durch eine Aufnah mewalze 703 vom Fach 701 in das Innere der Druckervorrich tung transferiert. Das Aufzeichnungsblatt 702, das in die Vorrichtung transferiert wurde, wird von Blattvorschubrollen 704, die von einem Blattvorschubmotor 709 getrieben werden, zur Oberseite eines Aufzeichnungskopfs 710 befördert. Wenn das Aufzeichnungsblatt 702 zur gewünschten Position geführt wird, stößt der Aufzeichnungskopf 710 Tintentröpfchen zum Aufzeichnungsblatt 702 aus, so daß ein Druck auf dem Auf zeichnungsblatt 702 implementiert wird. Das Aufzeichnungs blatt 702, das dem Drucken unterworfen wird, wird weiter geführt und schließlich gestapelt.

Der Ultraschalldrucker 700 umfaßt ferner eine Energie quelle 706, eine Hauptplatine 707 zum Empfangen und Senden von Ultraschallwellen oder dgl., eine Treiberschaltung 708 und dgl.

Fig. 22 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Aufzeichnungskopfs. In dieser Ansicht ist der Aufzeichnungs kopf 710 seitlich von unten gesehen dargestellt.

Mehrfache Ultraschallwandler 720 sind in einer vorher bestimmten Anordnungsrichtung (Richtung X, wie in Fig. 22 ge zeigt) in einer Array-Konfiguration angeordnet und an der Unterseite 711a eines akustischen Mediums 711 angebracht. An der Oberseite des akustischen Mediums 711 ist eine akusti sche Zylinderlinse 712 mit halbzylindrischer Konfiguration der Vertiefung gebildet, die mit einer Krümmung in bezug auf eine Richtung Y versehen ist, welche die Array-Richtung X rechtwinkelig schneidet. Zwischen am akustischen Medium 711 befestigten Gliedern 713 ist ein Tintenbehälter 730 gebil det, dessen Boden mit der akustischen Zylinderlinse 712 aus gebildet ist. Der Tintenbehälter 730 hat eine fächerförmige Konfiguration im Schnittkreis. Eine Tintentröpfchen-Aus spritzöffnung 731 ist an der Oberseite des Tintenbehälters 730 gebildet. Die Öffnung 731 hat die Form eines Schlitzes.

Von den mehrfachen Ultraschallwandlern 720, die an der Unterseite 711a des akustischen Mediums 711 angeordnet sind, gehen von jedem zweiten Wandler Anschlußdrähte 721 aus, die durch einen Multiplexer 722 und einen Verstärker 723 zur Verwendung bei der Transmission und beim Empfang von Ultra schallwellen mit einem Verbinder 724 verbunden sind. Der Verbinder 724 ist mit der in Fig. 21 gezeigten Hauptplatine 707 verbunden.

Fig. 23 ist ein Blockbild, das eine interne Anordnung des in Fig. 21 dargestellten Ultraschalldruckers zeigt.

In Fig. 23 wird ein Signalspannungsoszillator 741 als PLL VFO (durchstimmbarer phasengesteuerter Regelkreis- Oszillator) verwendet und oszilliert konstant bei einer spezifizierten Frequenz (etwa 100 MHz), die von einer CPU 740 angegeben wird. Dieses Signal geht durch eine Phasenver zögerungsschaltung 742 und wird in einige Arten phasenverzö gerter Signale umgewandelt. Die Phasenvoreilzeit von der ur sprünglichen Oszillationsfrequenz ist durch die folgende Gleichung gegeben:

t₁ = - (√(d² + (a . i)²) - d)/c,

worin d ein Tintenpegel ist,
a ein Anordnungsabstand der Ultraschallwandler ist,
c eine Geschwindigkeit von sich in Tinte bewegen den Ultraschallwellen ist,
i ganze Zahlen von 0 bis n bedeutet (n ist eine Anzahl gleichzeitig getriebener Ultraschall wandler/2).

Die einigen Arten phasenverzögerter Signale werden durch einen Verstärker 743 verstärkt und einem Multiplexer 744 zugeführt. Der Multiplexer 744 empfängt von der CPU 740 Daten, die für eine Position repräsentativ sind, an der ein Ausstoß eines Tintentröpfchens gewünscht wird, und legt an: an den Ultraschallwandler entsprechend der zugeordneten Po sition ein Signal bezüglich der Phasenvoreilzeit t₀; an den nachfolgenden Ultraschallwandler ein Signal bezüglich der Phasenvoreilzeit t₁; und an den i-ten Ultraschallwandler ein Signal bezüglich der Phasenvoreilzeit t_i. Die durch diese Signale erregten Ultraschallwandler erzeugen akustische Vi brationen, die sich durch das akustische Medium 711 zur Tinte ausbreiten. Während diese Vibrationen vollständig als parallele Wellen in bezug auf eine Blattvorschubrichtung (Richtung Y) dienen, werden sie auf Grund der Form der aku stischen Zylinderlinse 12 an der Oberseite des akustischen Mediums 711 gebrochen und auf der Flüssigkeitsoberfläche der Tinte konzentriert. In bezug auf die Richtung (Richtung X), welche die Blattvorschubrichtung rechtwinkelig schneidet, eilt die Phase mit der Vibration zur Position vor, die von der Position, an der ein Ausstoß eines Tintentröpfchens ge wünscht wird, weiter entfernt ist. So kommt die periphere voreilende Vibrationsphase in der gleichen Phase an der Flüssigkeitsoberfläche der Tinte in dem Moment an, in dem die Vibration gerade unter der Position, an der ein Ausstoß eines Tintentröpfchens gewünscht wird, an der Flüssigkeits oberfläche der Tinte ankommt, so daß diese Vibrationen auf die Flüssigkeitsoberfläche der Tinte konvergiert werden. Auf diese Weise werden diese Vibrationen auf zweidimensionaler Basis sowohl in bezug auf die Blattvorschubrichtung (Rich tung Y) als auch die rechtwinkelige Richtung (Richtung X) konvergiert, so daß ein Brennpunkt gebildet wird. Am Brenn punkt werden die Ultraschallwellen in der gleichen Phase mit höherer Energiedichte konvergiert, so steigt die Flüssig keitsoberfläche der Tinte am Brennpunkt, und schließlich wird ein Tintentröpfchen von der Flüssigkeitsoberfläche der Tinte zu einem Aufzeichnungsblatt ausgestoßen, wodurch ein Drucken implementiert wird.

Mit den Ultraschallwandlern 720, die den Ultraschall drucker 700 bilden, ist ein Multiplexer 745 verbunden, an den ein Verstärker 746 zum Verstärken von Empfangssignalen der Ultraschallwandler 720 angeschlossen ist. Beim Empfang wählt der Multiplexer 745 ein Empfangssignal für einen will kürlichen Ultraschallwandler in Übereinstimmung mit einer Instruktion von der CPU 740 aus und sendet das ausgewählte Signal zum Verstärker 746. Ein Empfangssignal des Ultra schallwandlers wird in Form einer Überlagerung eines ur sprünglichen Signals von Verstärker 743 an der Ursprungs seite und eines Empfangssignals durch reflektierte Wellen an der Flüssigkeitsoberfläche abgegeben. Dieses Signal wird durch eine Verstärkungseinstellungs- und Wellenformumwand lungsschaltung 747 in das ursprüngliche Signal und das Emp fangssignal getrennt und dann in ein nur das Empfangssignal enthaltendes Signal umgewandelt. Eine Zeitdifferenz Δt zwi schen dem ursprünglichen Signal und dem Empfangssignal ist durch die folgende Gleichung gegeben:

Δt = 2 d/c,

worin d ein Flüssigkeitspegel der Tinte ist,
c eine Geschwindigkeit der Tinte ist.

Gemäß der obigen Gleichung wird der Flüssigkeitspegel der Tinte d ausgedrückt durch d = Δt . c/2. So ist es mög lich, den Flüssigkeitspegel der Tinte zu erhalten. Eine Zeit-Spannung-Wandlerschaltung 748 wandelt die Zeitdifferenz Δt in eine Spannung um, und die CPU 740 empfängt dieselbe.

Fig. 24 ist eine erläuternde Ansicht für Signale, um den Flüssigkeitspegel zu erhalten.

Die in Fig. 24 gezeigten Signale sind ihrerseits ein ursprüngliches Instruktionssignal, ein Ausgang des ursprüng lichen Verstärkers 743, ein Signal eines Ultraschallwandlers 720 und ein Wellenformumwandlungsausgang. Aus diesen Si gnalen kann die Zeitdifferenz Δt erhalten werden.

Mit erneuter Bezugnahme auf Fig. 23 wird die Erläuterung fortgesetzt.

Der Ultraschalldrucker 700 umfaßt ferner einen Schräg lagensensor 751 zum Detektieren einer Schräglage des Ultra schalldruckers 700, einen Pegelsensor zum Detektieren eines Flüssigkeitspegels der Tinte innerhalb eines Tintenbehälters 730 (Fig. 22) und einen Flüssigkeitstemperatursensor 753 zum Detektieren einer Flüssigkeitstemperatur der Tinte innerhalb des Tintenbehälters 730. Diese Sensoren werden von der CPU 740 überwacht.

Außerdem umfaßt der Ultraschalldrucker 700 einen Blatt vorschubmotor 709 (siehe Fig. 21) zum Vorschieben von Auf zeichnungsblättern, ein Verschlußtreibersolenoid 754 zum Treiben eines Verschlusses, der nachstehend beschrieben wird, einen Tintenheizer 755 und einen Tintenpumpenmotor 756. Diese werden, mit elektrischer Energie von einer Ener giequellenschaltung 761, von einer Treiberschaltung 760 gemäß einer Instruktion der CPU 740 getrieben.

Darüberhinaus umfaßt der Ultraschalldrucker 700 ein Flüssigkristall-Anzeigefeld 762, das eingerichtet ist, eine vorherbestimmte Anzeige durch eine Treiberschaltung 763 gemäß einer Instruktion der CPU 740 durchzuführen.

Die CPU 740 ist durch eine Schnittstellenschaltung 764 mit einem externen Hostcomputer 770 verbunden, von dem zu druckende Informationen an die CPU 740 gesendet werden. Beim Erhalt der Informationen steuert die CPU 740 die Ultra schallwandler und dgl. zur Durchführung eines vorherbestimm ten Druckens auf ein Aufzeichnungsblatt.

Fig. 25 ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem die Phasensteuerung derart durchgeführt wird, daß beim regulären Drucken akustische Ultraschallwellen auf einer Tintenoberfläche konzentriert werden, und Fig. 26 ist eine Darstellung, die einen Zustand zur Zeit der Wärmeiso lierung zeigt, wobei die Ultraschallwandler mit ausgegliche nen Phasen getrieben werden.

Wenn die Ultraschallwandler 720 in einem wie in Fig. 25 gezeigten Phasenmuster getrieben werden, wird Ultraschall energie auf einem vorherbestimmten Punkt an der Flüssig keitsoberfläche der Tinte konzentriert. Eine derartige Ener gie überschreitet einen Schwellenwert Th, bei dem ein Tin tentröpfchen von der Flüssigkeitsoberfläche 791 der Tinte ausgestoßen wird. So wird das Tintentröpfchen vom zugeordne ten Punkt emittiert, so daß ein Druck auf einem Aufzeich nungsblatt (nicht gezeigt) implementiert wird.

Andererseits werden im Erwärmungsprozeß, wie in Fig. 26 dargestellt, die Ultraschallwandler 720 in einer Phasenaus richtung erregt, um keinen Brennpunkt an irgendeiner Posi tion auf der Flüssigkeitsoberfläche zu bilden. Wenn der Brennpunkt nicht gebildet wird, überschreitet die Energie dichte nicht den Schwellenwert Th, bei dem ein Tintentröpf chen ausgestoßen wird. So wird kein Druck implementiert. Zu dieser Zeit ist ein Verschluß (der nachstehend beschrieben wird) geschlossen. Die an die Ultraschallwandler 720 ange legten akustischen Vibrationen werden zwischen der Flüssig keitsoberfläche der Tinte und dem akustischen Medium 711 mehrfach reflektiert und allmählich gedämpft. Während der Dämpfung wird die akustische Vibrationsenergie schließlich in eine Wärmeenergie übertragen, die zum Erwärmen der Tinte dient. So ist es möglich, die Ultraschallwandler 720 als Wärmeisolierungs- und Heizungseinrichtungen zu verwenden.

Fig. 27A bis 27C sind jeweils Darstellungen, die eine entsprechende Beziehung zwischen einem Phasenmuster und einem Brennpunkt zeigen. Fig. 28 ist ein Flußdiagramm einer Sequenz zum Auswählen des effizientesten ursprünglichen Si gnals.

Beim Erhalt von Druckdaten, vor dem Drucken, legt der Drucker voneinander verschiedene Brennpunkte auf verschiede nen Wegen fest. Zuerst werden ursprüngliche Signale jeweils an die zugeordneten Ultraschallwandler in Form eines Im pulses nacheinander derart angelegt, daß die Phasenausrich tung am ersten Brennpunkt erhalten werden kann (Fig. 27A und Schritt 31_1 in Fig. 28). Der Ultraschallwandler gerade unter dem Brennpunkt F, als Empfängerelement, empfängt reflektier te Wellen von der Flüssigkeitsoberfläche und verstärkt sie (Schritt 31_2 in Fig. 28). Und es wird der Maximalwert der Amplitude des Empfangssignals aufgezeichnet. Ähnlich werden ursprüngliche Signale derart angelegt, daß die Phasenaus richtung am zweiten Brennpunkt bzw. dritten Brennpunkt erzielt werden kann, wobei die Empfangssignale erhalten werden, und die Maximalwerte der Amplitude der Empfangssi gnale werden aufgezeichnet (Fig. 27B und 27C, sowie Schritte 31_3 bis 31_6 in Fig. 28). Es wird ein ursprüngliches Signal am Ursprungsende ausgewählt, von dem die größte Amplitude unter den jeweiligen Maximalamplituden der entsprechenden Empfangssignale erhalten wird (Schritt 31_7), und ein ur sprüngliches Signal mit dem gleichen Muster wie das ausge wählte ursprüngliche Signal wird angelegt, so daß Tinten tröpfchen emittiert werden, um ein Drucken gemäß den Druck daten durchzuführen (Schritt 31_8). Die Tatsache, daß die Maximalamplitude erhalten wird, bedeutet, daß die Maximal reflexion an der Flüssigkeitsoberfläche der Tinte erzielt wird, mit anderen Worten ist die zugeführte Energie an der Flüssigkeitsoberfläche der Tinte ein Maximum und am effi zientesten.

Fig. 29 ist eine Darstellung einer Ausführungsform, bei der die effizienteste ursprüngliche Frequenz ausgewählt wird. Die in Fig. 29 gezeigten Signale sind ihrerseits ein ursprüngliches Steuersignal, ein ursprüngliches Signal, ein Empfangssteuersignal und ein Empfangssignal.

Ein Ultraschallwandler wird mit verschiedenen Frequen zen getrieben. Reflexionswellen werden unmittelbar nach dem Anlegen einer Treibspannung empfangen. Es wird die größte Frequenz f_max ausgewählt, mit der die Maximalamplitude auf tritt. Danach wird diese Frequenz des Treibersignals an den Ultraschallwandler angelegt.

Fig. 30A bzw. 30B sind Darstellungen eines Beispiels, bei dem progressive Wellen an die Ultraschallwandler ange legt werden, so daß Tintentröpfchen in einem Tintenbehälter zu einer Abzugsöffnung bewegt werden.

In Fig. 30A ist ein lineares Array von Ultraschallwand lern in Gruppen eingeteilt. Eine Gruppe umfaßt vier benach barte Ultraschallwandler. Angelegt an Gruppe 1 wird ein WS- Signal betreffend eine Wellenlänge λ, und an Gruppe 2 ein WS-Signal, das um eine Wellenlänge λ × 1/4 phasenverschoben ist. Ferner werden an Gruppe 3 und 4 WS-Signale angelegt, die um eine Wellenlänge λ × 2/4 bzw. eine Wellenlänge λ × 3/4 phasenverschoben sind. So wird die akustische Ultra schallvibration in Form einer progressiven Welle zu einem Tintenbehälter 730 transferiert, so daß sich Tintentröpfchen 802 in einer Richtung der progressiven Welle bewegen. Wenn die Richtung der progressiven Welle mit einer Richtung eines Tintenabgabeauslasses oder einer Abzugsöffnung 803 zusammen fällt, werden die Tintentröpfchen 802, die am Boden des Tin tenbehälters 730 zurückbleiben, nachdem die Tinte aus dem Inneren des Tintenbehälters 730 abgegeben wird, vollständig entfernt. So kann die Tinte des Tintenbehälters 730 voll ständig abgezogen werden.

Fig. 31 ist eine projizierte Draufsicht im Schnitt eines Aufzeichnungskopfes gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Die Oberseite einer ersten schlitzförmigen Öffnung 805 des oberen Teils des Tintenbehälters 730 ist mit einem Hohl raum 806 versehen, dessen Oberseite eine zweite schlitzför mige Öffnung 807 aufweist. Die Oberfläche 810a der Tinte 810 im Tintenbehälter 730 wird gesteuert, so daß sie in der ersten Öffnung 805 angeordnet ist. Wenn der Druckerkörper einen Stoß bekommt, schwankt die Flüssigkeitsoberfläche 810a der Tinte, und die Tinte 810 läuft über die erste Öffnung 805 über und tritt in den Hohlraum 806 ein. Da die zweite Öffnung 807 jenseits des Hohlraums 806 vorgesehen ist, be steht außerdem keine Möglichkeit, daß die Tinte über die zweite Öffnung 807 überläuft, sofern nicht eine Tintenmenge überläuft, die gleich dem Volumen des Hohlraums 806 ist. Auch wenn der Drucker beim Gebrauch unerwartet einen Stoß bekommt, wie beispielsweise in einem Fall, wo der Tisch, auf dem der Drucker steht, irrtümlich angestoßen wird, ist es demgemäß möglich, eine derartige Situation zu vermeiden, daß Tinte überläuft und nachteilig auf einem Aufzeichnungsblatt abgeschieden wird.

Als nächstes wird eine Technik erläutert, wie eine Größe von Druckpunkten oder eine Größe von Tintentröpfchen variiert wird.

Der Teilchendurchmesser von Tintentröpfchen wird durch einen Bereich bestimmt, in dem die Energiedichte von Ultra schallwellen an einer Flüssigkeitsoberfläche von Tinte eine Schwelle überschreitet. Da die Flüssigkeitsoberfläche der Tinte eingestellt wird, um mit dem Niveau des Brennpunkts übereinzustimmen, ist üblicherweise der Bereich, in dem die Energiedichte von Ultraschallwellen an einer Flüssigkeits oberfläche von Tinte eine Schwelle überschreitet, kleiner bei Tintentröpfchen mit dem kleinsten Teilchendurchmesser, und zu dieser Zeit werden die Tintentröpfchen mit dem kleinsten Teilchendurchmesser ausgestoßen, so daß die höchste Auflösung des Druckergebnisses erzielt werden kann. Mittlerweile verlangsamt sich die Druckgeschwindigkeit in diesem Fall, da die zur Entwicklung von Druckdaten in ein Einzelbitmuster erforderliche Zeit proportional zum Quadrat der Auflösung zunimmt. Angesichts des obigen ist es in dem Fall erforderlich, wo nur eine Bildqualität in einem derar tigen Ausmaß gewünscht wird, daß jede annehmbar ist, wie eine Bildqualität, die lesbar, wenn auch nicht klar ist, für Entwürfe und dgl., daß das Druckergebnis rascher ausgegeben wird, wobei sich die Auflösung verschlechtert. So wird ange nommen, daß der größere Teilchendurchmesser von Tintentröpf chen und die Verringerung der Entwicklungszeit des Einzel bitmusters zum Drucken mit höherer Geschwindigkeit bei tragen.

Fig. 32A bzw. 32B sind erläuternde Ansichten einer ersten Ausführungsform, bei der ein Teilchendurchmesser eines Tintentröpfchens variiert wird.

Wenn der Pegel einer Flüssigkeitsoberfläche 830a von Tinte 830, der üblicherweise eingestellt wird, um mit dem Niveau des Brennpunkts übereinzustimmen, wie in Fig. 32A ge zeigt, auf eine höhere Position als das Niveau des Brenn punkts F gesetzt wird, wie in Fig. 32B dargestellt, wird der Durchmesser d des akustischen Ultraschallstrahls an der Flüssigkeitsoberfläche 830a vergrößert. Folglich hat das davon ausgestoßene Tintentröpfchen eine Kugelform mit einem Durchmesser, der gleich ist wie der Durchmesser d des aku stischen Ultraschallstrahls. So ist es möglich, das Tinten tröpfchen mit einem größeren Teilchendurchmesser als dem Teilchennenndurchmesser im Fall von Fig. 32A zu emittieren.

Fig. 33A bis 33C sind jeweils erläuternde Ansichten einer zweiten Ausführungsform, bei der ein Teilchendurch messer eines Tintentröpfchens variiert wird.

Unter der Annahme, daß eine zum Ausstoßen eines einzi gen Tintentröpfchens erforderliche Treib-Burst-Zeit t₀ ist, werden an die Ultraschallwandler, einschließlich des Ab stands entsprechend α, angelegte Burst-Signale jeweils vari iert als t₁ = t₀ + α, t₂ = 2t₀ + α, t₃ = t₀ + α. Folglich werden die Tintentröpfchen in einem Tropfen, zwei Tropfen und drei Tropfen zum gleichen Punkt auf einem Aufzeichnungs blatt ausgestoßen. Auf diese Weise werden die auf dem Auf zeichnungsblatt abgeschiedenen Tintentröpfchen in Überein stimmung mit der Anzahl von Tintentröpfchen vergrößert. So ist es möglich, den Punktdurchmesser auf dem Aufzeichnungs blatt zu variieren.

Fig. 34A bzw. 34B sind erläuternde Ansichten einer Aus führungsform, bei der ein Teilchendurchmesser eines Tinten tröpfchens in einem phasengesteuerten Array-System variiert wird.

Üblicherweise werden, wie in Fig. 34A gezeigt, Ultra schallwandler, die zur Emission eines einzelnen Tintentröpf chens beitragen, in einem Phasenmuster einer Zeiteinstellung getrieben, so daß die von den oben erwähnten Ultraschall wandlern ausgesendeten Ultraschallwellen am Brennpunkt F, der an einer Flüssigkeitsoberfläche 830a der Tinte einge richtet ist, mit der angepaßten Phase ankommen. In einem Fall, wo der Teilchendurchmesser d des Tintentröpfchens ver größert ist, wie in Fig. 34B gezeigt, wird der Brennpunkt F mehr unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche 830a eingerichtet, und die Ultraschallwandler 720 werden durch Treibersignale mit einem größeren Phasenmuster als dem Phasennenmuster ge trieben. Dies führt zu einer Defokussierung und einem nied rigeren Maximum der Energiedichte. Andererseits wird jedoch durch die entsprechende reduzierte Energiedichte die Breite der Energiedichte erhöht, die einen die Emission des Tinten tröpfchens betreffenden Schwellenwert überschreitet. So ist es möglich, das Tintentröpfchen mit dem größeren Teilchen durchmesser d als dem Teilchennenndurchmesser zu emittieren.

In einem Fall, wo der Teilchendurchmesser der Tinten tröpfchen in Übereinstimmung mit den in Fig. 32A, Fig. 32B, Fig. 33A bis 33C sowie Fig. 34A und 34B gezeigten Schemata oder Technologien vergrößert wird, da die Energiedichte am Tintenausstoßpunkt durch den entsprechenden vergrößerten Strahldurchmesser reduziert ist, wird außerdem die Spannung des Treibersignals durch die entsprechende reduzierte Ener giedichte erhöht, oder wird die Burst-Zeit des Treibersi gnals durch die entsprechende reduzierte Energiedichte ver längert. Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Brennpunkt mehr unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche der Tinte eingerichtet, es ist jedoch zu beachten, daß der äqui valente Effekt auch zu erwarten ist, wenn der Brennpunkt mehr oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche der Tinte einge richtet wird.

Während die vorliegende Erfindung in bezug auf die be stimmten erläuternden Ausführungsformen beschrieben wurde, soll sie durch diese Ausführungsformen nicht eingeschränkt werden, sondern nur durch die beigeschlossenen Ansprüche. Es ist klar, daß Fachleute die Ausführungsformen ändern oder modifizieren können, ohne vom Umfang und Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Ultraschalldrucker mit einem Druckkopf (200, 700) zum Aufbrin gen von Tintentröpfchen auf ein Aufzeichnungsmedium (50), mit

1. einer Vielzahl von als Array in einer vorbestimmten gerad linigen Array-Richtung (X) angeordneten Ultraschallwand lern (60) zum Aussenden von akustischen Ultraschallwellen, welche Ultraschallwandler zum Bilden von konvergenten aku stischen Ultraschallwellen in Gruppen zusammenwirken, wo bei in einem Zyklus Tinte in der Umgebung eines Konver genzpunktes (P) der Ultraschallwellen in Form eines Tröpf chens emittiert wird,
2. Treiberschaltungen (400) zum Treiben eines jeweils zuge ordneten Ultraschallwandlers (60),
3. einer Steuerschaltung (500) zum Steuern der Treiberschal tungen (400),

dadurch gekennzeichnet,

1. daß in jedem Zyklus die Ultraschallwandler (60) einer Gruppe aus mehreren Ultraschallwandlern (60) untereinander mit zumindest zwei voneinander verschiedenen Phasen ge trieben werden, so daß die ausgesendeten Ultraschallwellen auf einen vorherbestimmten Konvergenzpunkt (P) hin ausge strahlt werden,
2. daß fortschreitend in der geradlinigen Array-Richtung (X) zueinander verschobene Gruppen von Ultraschallwand lern (60) gebildet werden, so daß der Konvergenzpunkt (P) bei jedem Zyklus in der geradlinigen Array-Richtung ver schoben wird.

2. Ultraschalldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (500) eine Vielzahl von Zäh lern (540) zum Zählen einer Anzahl von Taktimpulsen eines vorbestimmten Referenztaktes aufweist und an die Treiber schaltungen (400) jeweils ein Zeitsignal zum Treiben des zu geordneten Ultraschallwandlers (60) sendet, wenn ein Zähl wert des zugeordneten Zählers (540) einen vorherbestimmten Wert erreicht.

3. Ultraschalldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Ultraschallwandlern (60) in der Ar ray-Richtung (X) über die gesamte Aufzeichnungsbreite ange ordnet ist.

4. Ultraschalldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bewegungsmechanismus zum relativen Bewegen des Auf zeichnungsmediums (50) und der Ultraschallwandler (60) in einer die Array-Richtung (X) schneidenden Richtung vorgese hen ist.

5. Ultraschalldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konvergenzeinrichtung (220, 260, 280, 712) zum Konver gieren der von den Ultraschallwandlern (60) ausgesendeten Ultraschallwellen in einer die Array-Richtung (X) schneiden den Richtung vorgesehen ist.

6. Ultraschalldrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvergenzeinrichtung eine akustische Linse (220) ist, deren Dicke in der Schnittrichtung variiert.

7. Ultraschalldrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvergenzeinrichtung ein akustisches Horn (260) ist.

8. Ultraschalldrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvergenzeinrichtung eine akustische Fres nel-Linse (280) ist.

9. Ultraschalldrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvergenzeinrichtung eine Ultra schall-Aussendefläche ist, die mit einer vertiefungsförmigen Konfiguration in bezug auf die Schnittrichtung ausgebildet ist.

10. Ultraschalldrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvergenzeinrichtung mit einem Absorptions glied (250) zum Absorbieren von solchen Komponenten der Ul traschallwellen versehen ist, die zur Bildung der konvergen ten Ultraschallwellen nicht beitragen.

11. Ultraschalldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (500) eine derartige Steuerung vor sieht, daß die Ultraschallwandler (60) einer Gruppe nur zu dieser einen Gruppe gehören, wobei die konvergente Ultra schallwelle in jeder Gruppe innerhalb eines Zyklus gebildet wird.

12. Ultraschalldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (500) eine derartige Steuerung vor sieht, daß ein Teil der Ultraschallwandler (60) einer Gruppe auch zu einer anderen Gruppe gehört, wobei die konvergente Ultraschallwelle in jeder Gruppe innerhalb eines Zyklus ge bildet wird.

13. Ultraschalldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (500) die Treiberschaltungen (400) derart steuert, daß in einem Zyklus eine Aufzeichnung über die gesamte Breite des Arrays in der Array-Richtung (X) durchgeführt wird.

14. Ultraschalldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (500) die Treiberschaltungen (400) derart steuert, daß auf dem Aufzeichnungsmedium (50) Punkte mit einem Abstand erzeugt werden, der kleiner ist als der Abstand der Ultraschallwandler (60).

15. Ultraschalldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (500) die Treiberschaltungen (400) derart steuert, daß der Abstand der Punkte auf dem Aufzeich nungsmedium (50) in der Array-Richtung variierbar ist.

16. Ultraschalldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (500) die Treiberschaltungen (400) derart steuert, daß zur Bildung zweier benachbarter Punkte auf dem Aufzeichnungsmedium (50) eine Gruppe mit gerader An zahl und eine Gruppe mit ungerader Anzahl von Ultraschall wandlern getrieben werden, so daß der Abstand der benachbar ten Punkte halb so groß wie der Abstand der Ultraschallwand ler (60) ist.