HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technischer Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahldrucker zur Punkter
zeugung bei Bedarf mit piezoelektrischen Elementen, der zum zuverlässigen Druc
ken von Bildern von hoher Qualität mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist.
2. Verwandte Techniken
Eine Bilderzeugungsvorrichtung zur Punkterzeugung bei Bedarf wurde vor
geschlagen. Obwohl die Bilderzeugungsvorrichtung zur Punkterzeugung bei Bedarf
im Vergleich zu einer kontinuierlichen Bilderzeugungsvorrichtung eine verhältnis
mäßig geringe Druckgeschwindigkeit aufweist, hat die Bilderzeugungsvorrichtung
zur Punkterzeugung bei Bedarf einen einfachen Aufbau und wurde dadurch populä
rer.
In der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. HEI-
11-78013 ist eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit Zeilenabtastung zur
Punkterzeugung bei Bedarf offenbart, die einen Druckkopf aufweist. Die Breite des
Druckkopfs entspricht der Gesamtbreite eines Aufzeichnungsblatts, und er weist
mehrere in einer Reihe angeordnete Düsen auf. Jede Düse ist mit einem Abgabee
lement, wie einem piezoelektrischen Element oder einem thermischen Element, ver
sehen. Die Abgabeelemente werden auf der Grundlage eines Drucksignals selektiv
angesteuert, während das Aufzeichnungsblatt mit hoher Geschwindigkeit in eine
Blattzufuhrrichtung transportiert wird. Dadurch werden Tintentropfen aus den Dü
sen ausgestoßen und treffen auf die entsprechenden Abtastzeilen des Aufzeich
nungsblatts auf. Auf diese Weise werden auf dem Aufzeichnungsblatt Tintenbilder
erzeugt.
Da bei dieser Art von Bilderzeugungsvorrichtung jede Düse des Druckkopfs
jeder einzelnen der Zeilen auf dem Aufzeichnungsblatt entspricht, ist eine große
Anzahl an Düsen erforderlich. Zur Erzeugung eines Bilds mit einer Breite von 18
Zoll auf dem Aufzeichnungsblatt müssen bei einer Auflösung von 300 Punkten pro
Zoll (dpi) beispielsweise 5.400 (300 dpi.18 Zoll) in dem Druckkopf ausgebildet
sein. Zur Erzeugung eines Bilds mit vier verschiedenen Farben sind 21.600 Düsen
(5.400 Düsen.4 Farben) erforderlich.
Es ist jedoch schwierig und kostspielig, einen akkuraten Druckkopf mit ei
ner so hohen Anzahl an Düsen herzustellen, ohne eine Ungleichmäßigkeit der Dü
sen zu verursachen. Ungleichmäßige Düsen verschlechtern auf unerwünschte Weise
die Druckqualität. Überdies kann beim Betrieb im Laufe der Zeit eine Ungleichmä
ßigkeit der Düsen auftreten, selbst wenn ein präziser Druckkopf hergestellt wird.
Insbesondere verursacht eine Ungleichmäßigkeit der Düsen die folgenden
Probleme. Fig. 1 ist eine Ansicht, die einen Druckkopf 207 und ein Aufzeichnungs
blatt 406 von oben zeigt. Der Druckkopf 207 ist an einer vorgegebenen Position
befestigt und gibt Tinte auf das Aufzeichnungsblatt 406 ab, während das Aufzeich
nungsblatt 406 in bezug auf den Druckkopf 207 in die durch einen Pfeil y darge
stellte Richtung transportiert wird. In Fig. 1 sind Punktbereiche auf dem Aufzeich
nungsblatt 406 durch gestrichelte Linien dargestellt. Da der Drucker für eine Auflö
sung von 300 dpi in der x-Richtung konstruiert ist, hat jeder Punktbereich in der x-
Richtung eine Breite von 85 µm. Der Druckkopf 207 hat in jedem zweiten Punktbe
reich auf dem Aufzeichnungsblatt 406 Punkte 401 bis 405 erzeugt. Der Punkt 401
ist angemessen geformt. Die Punkte 402 bis 405 sind jedoch in einer nicht wün
schenswerten Weise ausgebildet.
Dies bedeutet, daß der Punkt 402 geringfügig über dem Sollpunktbereich
ausgebildet ist. Eine mögliche Erklärung dafür ist, daß das dem Punkt 402 entspre
chende Tintentröpfchen von dem Druckkopf 207 mit einer Abgabegeschwindigkeit
abgegeben wird, die höher als die ordnungsgemäße Abgabegeschwindigkeit ist. Die
Einzelheiten werden unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben wird das Aufzeichnungsblatt 406 in bezug auf
den Druckkopf 207 in die y-Richtung transportiert, wenn das Tintentröpfchen abge
geben wird. Obwohl das Tintentröpfchen zu dem Zeitpunkt abgegeben wird, zu dem
die Position Y0 des Aufzeichnungsblatts 406 direkt unter einer entsprechenden Dü
se des Druckkopfs 207 angeordnet ist, ist die tatsächliche Stelle, auf der das abge
gebene Tintentröpfchen auftrifft, eine Position Y, die sich von der Abgabeposition
Y0 unterscheidet. Die Auftreffposition Y wird durch die folgende Gleichung be
stimmt:
Y = Y0 - D.Vp/Vd (E1)
wobei Y die Position ist, auf die das Tintentröpfchen auftrifft,
Y0 die Position ist, die direkt unter der entsprechenden Düse angeordnet ist, wenn
das Tintentröpfchen von der Düse abgegeben wird,
D der Abstand zwischen der Düse und dem Aufzeichnungsblatt 406 ist,
Vp die Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsblatts 406 in der y-Richtung ist
und
Vd die durchschnittliche Abgabegeschwindigkeit des Tintentröpfchens ist.
Dies bedeutet, daß ein Punkt über einer gewünschten Auftrefifosition ge
mäß Fig. 1 aufgezeichnet wird, wenn die Abgabegeschwindigkeit Vd höher als eine
gewünschte Abgabegeschwindigkeit ist. Andererseits wird, wenn die Abgabege
schwindigkeit Vd geringer als die gewünschte Abgabegeschwindigkeit ist, unterhalb
der Sollauftreffposition ein Punkt aufgezeichnet.
Gemäß Fig. 1 hat der Punkt 403 einen kleineren Durchmesser als der Punkt
401. Ein derartiger Punkt wird erzeugt, wenn die Tintenmenge eines entsprechenden
Tintentröpfchens unzureichend ist. Der Punkt 404 hat eine in der y-Richtung längli
che Form. Wenn ein abgegebenes Tintentröpfchen an seinem vorderen Abschnitt
eine höhere Abgabegeschwindigkeit als an seinem hinteren Abschnitt aufweist, trifft
das Tintentröpfchen so auf dem Aufzeichnungsblatt 406 auf, daß es eine längliche
Form statt einer Kreisform aufweist. Dies führt zur Bildung eines Punkts mit einer
ungewöhnlichen Punktform, wie der Punkt 404. Der Punkt 405 wird als Satelliten
punkt bezeichnet, der aus einem größeren Punkt und einem unterhalb des größeren
Punkts und getrennt von diesem ausgebildeten kleineren Punkt besteht. Ein Satelli
tenpunkt wird erzeugt, wenn die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem vorderen
Abschnitt und dem hinteren Abschnitt eines abgegebenen Tintentröpfchens größer
als beim Punkt 405 ist. Dies bedeutet, daß ein abgegebenes Tintentröpfchen auf
grund der Geschwindigkeitsdifferenz in zwei oder mehr Tröpfchen geteilt wird, be
vor es auf dem Aufzeichnungsblatt 406 auftrifft. Wenn aufgezeichnete Punkte diese
ungewöhnlichen Punkte umfassen, wird die Qualität der Bilder in nicht wünschens
werter Weise verschlechtert. Derartige Probleme treten unabhängig vom Typ der
verwendeten Tinte bzw. der verwendeten Düsen bei jedem Typ von Tinten
strahldrucker zur Punkterzeugung bei Bedarf auf.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Zum Verhindern dieser Probleme ist eine Steuerung der Abgabegeschwin
digkeit Vd denkbar. Wie vorstehend durch die Gleichung E1 angegeben, verändert
sich bei einer Veränderung der Abgabegeschwindigkeit Vd auch die Auftreffpositi
on eines Tintentröpfchens in der y-Richtung. Daher treffen durch eine individuelle
Steuerung der Abgabegeschwindigkeit Vd jeder Düse die Tintentröpfchen innerhalb
der Sollbereiche auf. Die Abgabegeschwindigkeit Vd wird durch Verändern der
Spannung und der Dauer des Ansteuerimpulses zum Ansteuern des Abgabeelements
gesteuert.
Die vorstehend erwähnte Auflösung ist bei einem Druckkopf mit einer rela
tiv kleinen Anzahl an Düsen effizient, bei dem die Beziehung zwischen der Abga
begeschwindigkeit Vd und der abgegebenen Menge m festgelegt ist. Dies bedeutet,
daß die Abgabemenge m für das Tintentröpfchens automatisch auf eine geeignete
Menge eingestellt wird, wenn die Abgabegeschwindigkeit Vd auf eine geeignete
Geschwindigkeit eingestellt ist.
Die Lösung ist jedoch bei einem Druckkopf mit einer verhältnismäßig gro
ßen Anzahl an Düsen, wie dem in der Veröffentlichung der japanischen Patentan
meldung (Kokai) Nr. HEI-11-78013 offenbarten Druckkopf, nicht effizient. Die
Einzelheiten werden unter Bezugnahme auf das in Fig. 3 gezeigte Diagramm F1
beschrieben. Das Diagramm F1 zeigt die normalen Beziehungen zwischen einer
Ansteuerspannung (V) eines Ansteuerimpulses und einer Abgabegeschwindigkeit
Vd (m/s) und zwischen der Ansteuerspannung (V) und einer Tintenabgabemenge m
(ng) eines Tintentröpfchens. Es wird darauf hingewiesen, daß die Ansteuerspannung
eine rechteckige Form aufweist. Wenn eine große Anzahl von Düsen an einem
Druckkopf vorgesehen ist, können sich die Tintenabgabemengen m der Düsen selbst
dann erheblich voneinander unterscheiden, wenn die Abgabegeschwindigkeitskenn
linien gleich sind. Wie beispielsweise im Diagramm F1 dargestellt, weisen eine Dü
se N1 und eine Düse N2 im Verhältnis zur Ansteuerspannung (V) die gleiche Abga
begeschwindigkeitskennlinie auf. Die Düsen N1 und N2 haben jedoch im Verhältnis
zur Ansteuerspannung (V) unterschiedliche Abgabegeschwindigkeitskennlinien.
Dementsprechend unterscheiden sich die Tintenabgabemengen m der Düsen N1 und
N2 erheblich voneinander, wenn für die Düsen N1 und N2 eine geeignete Abgabe
geschwindigkeit Vd erzielt wird. Andererseits unterscheiden sich die Abgabege
schwindigkeiten Vd der Düsen N1 und N2 voneinander, wenn eine geeignete Tin
tenabgabemenge m für beide Düsen N1 und N2 erreicht wird. Dementsprechend
können nicht gleichzeitig eine geeignete Abgabegeschwindigkeit Vd und eine ge
eignete Tintenabgabemenge erzielt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend genannten
Probleme zu lösen und eine Bilderzeugungsvorrichtung mit Zeilenabtastung mit ei
nem Tintenstrahldruckkopf zur Punkterzeugung bei Bedarf zu schaffen, die zur zu
verlässigen Erzeugung von Bildern von hoher Qualität mit hoher Geschwindigkeit
geeignet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht, die ein Aufzeichnungsblatt mit darauf ausgebildeten Punk
ten von oben zeigt;
Fig. 2 eine Seitenansicht, die die Positionsbeziehung zwischen dem Druckkopf
und dem Aufzeichnungsblatt zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen einer Ansteuerspannung
und einer Abgabegeschwindigkeit sowie zwischen der Ansteuerspannung
und einer Abgabemenge zeigen;
Fig. 4 ein Blockdiagramm, das das Druckersystem gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 eine Schnittansicht eines Druckkopfs des Druckersystems;
Fig. 6 ein erläuterndes Blockdiagramm, das ein Steuerverfahren für einen Ab
schnitt zur Umwandlung von Düsendaten eines Druckersystems gemäß
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau von Düsenprofildaten zeigt;
Fig. 8 eine Draufsicht, die eine Düsenoberfläche des Druckkopfs zeigt;
Fig. 9 eine erläuternde Ansicht des Aufbaus von Impulsdaten;
Fig. 10 eine erläuternde Ansicht, die ein Verfahren zur Umwandlung von Bit
maskendaten in Impulsersatzdaten zeigt;
Fig. 11 ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen der zeitlichen Breite eines
Ansteuerimpulses und der Abgabegeschwindigkeit zwischen der zeitli
chen Breite des Ansteuerimpulses und der Abgabemenge zeigt;
Fig. 12(a) eine Tabelle, die die Beziehungen zwischen der Zeitbreite, in der keine
Spannung angelegt wird, und der Abgabegeschwindigkeit sowie zwi
schen der Zeitbreite, in der keine Spannung angelegt wird, und der abge
gebenen Menge zeigt;
Fig. 12(b) einen durch Tsplit geteilten Ansteuerimpuls;
Fig. 13 ein Ablaufdiagramm, das einen von einer Einheit zur Aktualisierung von
Profildaten ausgeführten Prozeß darstellt;
Fig. 14 eine Draufsicht, die den Aufbau eines Druckkopfs gemäß einer zweiten
Ausführungsform zeigt;
Fig. 15 eine Seitenansicht, die den Druckkopf gemäß Fig. 14 und ein Aufzeich
nungsblatt zeigt;
Fig. 16 ein erläuterndes Blockdiagramm, das ein Steuerverfahren für den Druck
kopf gemäß Fig. 14 zeigt;
Fig. 17 ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel aktualisierter Düsenpro
fildaten zeigt;
Fig. 18 ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel aktualisierter Düsenpro
fildaten zeigt;
Fig. 19 ein Schaltungsdiagramm, das eine Glättungsschaltung eines piezoelektri
schen Elements des Druckkopfs zeigt;
Fig. 20 ein erläuterndes Diagramm, das die Funktionsweise eines Datenge
schwindigkeitskonverters zeigt; und
Fig. 21 ein Blockdiagramm des Schaltungsaufbaus des Datengeschwindigkeits
konverters.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN
ERFINDUNG
Als nächstes werden Drucker gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4, 5 und 8 der Ge
samtaufbau eines Druckers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
Wie in Fig. 4 gezeigt, enthält der Drucker einen Computerabschnitt 201 und
einen Motorabschnitt 202. Der Computerabschnitt 201 enthält einen Speicher, in
dem eine Druckeransteuersoftware 201a und Düsenprofildaten 211 gespeichert sind.
Die Druckeransteuersoftware 201a umfaßt einen Rasterbildprozessor (RIP) 203 und
einen Abschnitt 204 zur Umwandlung von Düsendaten. Der Motorabschnitt 202
enthält eine Steuereinheit 205, eine piezoelektrische Ansteuerung 206, einen Druck
kopf 207 und eine Blattzufuhreinheit 208.
Fig. 8 zeigt eine Tintenabgabefläche 312a des Druckkopfs 207. Der Druck
kopf 207 weist mehrere Düsen 207a auf. Ein mittlerer Abschnitt jeder Düse 207a ist
in einer Längeneinheit (µm) durch die x- und y-Koordinatenachse ausgedrückt. Es
wird auch darauf hingewiesen, daß ein Aufzeichnungsblatt bei der vorliegenden
Ausführungsform in die y-Richtung transportiert wird.
Der Motorabschnitt 202 ist zum Drucken mit 300 Punkten pro Zoll (dpi)
sowohl längs der x- als auch längs der y-Koordinatenachse konstruiert. Da der Dü
senabstand zwischen nebeneinander liegenden Düsen 207a, wie in Fig. 8 gezeigt,
größer als 300 dpi ist, weist die Tintenabgabefläche 312a des Druckkopfs 207 zehn
in bezug auf die x-Koordinatenachse in einem Winkel θ von ca. 82,8 Grad geneig
ten Düsenzeilen auf. Anders ausgedrückt weist der Druckkopf 207 zehn kleine, in
der x-Richtung ausgerichtete Druckköpfe auf. Jede Düsenzeile, d. h. jeder kleine
Druckkopf, weist 512 in einem Düsenabstand von 32,5 dpi ausgerichtete Düsen auf.
Dementsprechend sind in dem Druckkopf 207 insgesamt 5.120 Düsen ausgebildet,
und der Düsenabstand in der x-Richtung beträgt 300 dpi. Die Druckbreite in der x-
Richtung beträgt ca. 17 Zoll.
Ein Farbdrucker enthält mehrere, beispielsweise vier, Druckköpfe 207. Zur
Vereinfachung der Erläuterung wird die vorliegende Ausführung jedoch unter Be
zugnahme auf einen monochromen Drucker mit nur einem Druckkopf 207 beschrie
ben. Es erübrigt sich, darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung auf einen
Farbdrucker angewandt werden kann.
Fig. 5 zeigt den Aufbau der Düsen 207a des Druckkopfs 207. Wie in Fig. 5
gezeigt, umfaßt der Druckkopf 207 eine Membran 303, ein piezoelektrisches Ele
ment 304, einen Signaleingangsanschluß 305, ein das piezoelektrische Element tra
gendes Substrat 306, eine Drosselplatte 310, eine Druckkammerplatte 311, eine
Platte 312 mit Öffnung und eine Halteplatte 313, die zusammen eine Düse 207a
bilden. Die Membran 303 und das piezoelektrische Element 304 sind durch ein ela
stisches Element 309, wie einen Siliconklebstoff, aneinander befestigt. Die Drossel
platte 310 bildet eine Drossel 307. Die Druckkammerplatte 311 und die Platte 312
mit Öffnung definieren jeweils eine Druckkammer 302 und eine Öffnung 301. Ein
gemeinsamer Tintenzufuhrweg 308 ist über der Druckkammer 302 ausgebildet und
weist eine Flüssigkeitsverbindung über die Drossel 307 zur Druckkammer 302 auf.
Tinte strömt von oben nach unten durch die gemeinsame Tintenzufuhrleitung 308,
die Drossel 307, die Druckkammer 302 und die Öffnung 301. Die Drossel 307 re
gelt die der Druckkammer 302 zugeführte Tintenmenge. Die Halteplatte 313 hält die
Membran 303. Das piezoelektrische Element 304 verformt sich, wenn eine Span
nung an den Signaleingangsanschluß 305 angelegt wird, und behält seine ursprüng
liche Form, wenn keine Spannung angelegt wird.
Die Membran, die Drosselplatte 310, die Druckkammerplatte 311 und die
Halteplatte 313 sind beispielsweise aus rostfreiem Stahl gefertigt. Die Platte 312 mit
Öffnung ist aus einem Nickelwerkstoff ausgebildet. Das Substrat 306 zum Halten
des piezoelektrischen Elements ist aus einem isolierenden Werkstoff, wie Keramik
und Polyimid, gefertigt.
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf die Fig. 4, 7, 9 und 10 die
beim Drucken ausgeführten Operationen beschrieben.
Gemäß Fig. 4 wandelt der RIP 203, wenn er Dokumentendaten 209 emp
fängt, diese in Bitmaskendaten 210 um, die eine den Spezifikationen des Motorab
schnitts 202 entsprechende Auflösung haben. Bei der vorliegenden Ausführungs
form sind die Bitmaskendaten 210 Ein-Punkt-Pro-Bit-Daten für 300 dpi. Ein Bei
spiel der Bitmaskendaten 210 ist in Fig. 10 gezeigt. Wie in Fig. 10 gezeigt, nimmt
jedes Bit der Bitmaskendaten 210 entweder den Wert "1" oder den Wert "0" an,
wobei "1" einen farbigen Punkt und "0" einen nicht farbigen Punkt repräsentiert.
Dann werden die Bitmaskendaten 210 in den Abschnitt 204 zur Umwandlung der
Düsendaten eingegeben. Der Abschnitt 204 zur Umwandlung der Düsendaten wan
delt die Bitmaskendaten 210 in Impulse, die die Daten 210a (Fig. 10) ersetzten, und
auf der Grundlage der Düsenprofildaten 211, die vorab in dem Computerabschnitt
201 gespeichert werden, weiter in Ansteuerungsdaten 212 um.
Wie in Fig. 7 gezeigt, weisen die Düsenprofildaten 211 einen einfachen Ta
bellenaufbau mit mehreren Spalten auf. In der ersten Spalte sind die Düsennummern
aufgelistet. Da 5.120 Düsen 207a in dem Druckkopf 207 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform ausgebildet sind, haben die Düsen die Nummern 1 bis 5.120. In
der zweiten Spalte sind die Koordinaten der entsprechenden, in Fig. 8 gezeigten
Düsen 207a aufgelistet, und sie umfaßt eine x-Spalte und eine y-Spalte. In der x-
Spalte sind die x-Koordinatenwerte (µm) aufgelistet. Auf die x-Koordinatenwerte
wird nur bezug genommen, um die Düsen 207a in einer Reihenfolge von der mit
dem kleinsten x-Koordinatenwert bis zu der mit dem größten x-Koordinatenwert
anzuordnen. In der y-Spalte sind die y-Koordinatenwerte (µm) der entsprechenden
Düsen 207a aufgelistet. Wie nachstehend genauer beschrieben, wird der Erzeu
gungszeitpunkt zur Erzeugung eines Ansteuerimpulses der Ansteuerungsdaten 212
auf der Grundlage der y-Koordinatenwerte bestimmt. Obwohl die y-Koordinaten
werte ursprünglich die Positionen der entsprechenden, in Fig. 8 gezeigten Düsen
207a angeben, werden die y-Koordinatenwerte aktualisiert, wenn die Erzeugungs
zeitpunkte verändert werden. Dies bedeutet, daß diese Werte in der y-Spalte als In
dikator für den Erzeugungszeitpunkt des Ansteuerimpulses definiert werden kann.
Diese Werte werden bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch einfach als y-
Koordinatenwerte bezeichnet.
In der dritten und vierten Spalte sind jeweils Impulsdaten 1 und 2 der je
weiligen Düsen 207a aufgelistet. Eine Spannungsschwingungsform des vorstehend
erwähnten Ansteuerimpulses wird anhand der Impulsdaten 1 und 2 bestimmt. Es
wird darauf hingewiesen, daß die Größe der Ansteuerspannung konstant gehalten
wird.
Die Impulsdaten 1 der Düsenprofildaten 211 werden für die Tintenabgabe
verwendet, d. h. für einen farbigen Punkt, wenn die Bitmaskendaten den Wert "1"
aufweisen. Andererseits werden die Impulsdaten 2 für keinen Tintenausstoß ver
wendet, d. h. für einen nicht farbigen Punkt, wenn die Bitmaskendaten 210 den Wert
"0" aufweisen. Die Impulsdaten 2 werden als leere Impulsdaten bezeichnet und
werden zur Regelung einer gegenseitigen Beeinträchtigung der Düsen 207a erzeugt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden keine anderen Impulsdaten als die
Impulsdaten 1 und 2 verwendet. Wenn jedoch ein (nicht dargestellter) Sensor erfaßt,
daß sich die Druckbedingungen beispielsweise aufgrund einer Veränderung des
Materials des Aufzeichnungsblatts, der Druckgeschwindigkeit, der Düsentemperatur
und der Art der verwendeten Tinte verändert haben, können die Impulsdaten durch
beliebige andere geeignete Impulsdaten ersetzt werden, die in den Düsenprofildaten
211 enthalten sind, so daß entsprechend den Druckbedingungen eine zum Drucken
von Bildern mit der maximal möglichen Qualität optimale Spannungsschwingungs
form erzeugt werden kann.
Fig. 9 zeigt den Aufbau der Impulsdaten 1 (2). Die Impulsdaten 1 (2) sind
Daten mit zwei Byte, die ein L-Byte (a7, a6, . . ., a0) und ein R-Byte (b7, b6, . . ., b0)
enthalten, wobei a7 und b7 MSB und a0 und b0 LSB repräsentieren. Jedes Bit
nimmt entweder den Wert "1" oder den Wert "0" an. Bei dem in Fig. 9 gezeigten
Beispiel weisen die 16 Bit der Impulsdaten 1 (2) die Werte "0111111001111100"
auf. Diese Werte werden im hexadezimalen Zahlensystem repräsentiert und sind bei
jeder Düse unterschiedlich. Beispiele sind in den Fig. 17 und 18 zu finden. Der
Wert "1" bezeichnet das Anlegen einer Spannung an das piezoelektrische Element
304, und der Wert "0" gibt an, daß keine Spannung an das piezoelektrische Element
304 angelegt wird. Die zur Aufzeichnung eines einzelnen Punkts erforderliche Zeit
spanne, d. h. die zeitliche Breite der Ansteuerungsdaten 212 für einen einzelnen
Punkt beträgt Td (bei der vorliegenden Ausführungsform 36 µm). Dementsprechend
hat jedes der Bits a7 bis b0 der Impulsdaten 1 (2) eine zeitliche Breite von 1/16 Td
(µm).
Wie in Fig. 10 gezeigt, wandelt der Abschnitt 204 zum Umwandeln der Dü
sendaten die Bitmaskendaten 210 unter Verwendung der Impulsdaten 1 und 2 der
Düsenprofildaten 211 in die Impulsersatzdaten 210a um. Genauer werden die Bit
maskendaten 210 mit dem Wert "1" durch die Impulsdaten 1 ersetzt, und die Bit
maskendaten 210 mit dem Wert "0" werden durch die Impulsdaten 2 ersetzt. Da
jedes Bit der Bitmaskendaten 210 durch 16 Bit (a7 bis b0) ersetzt wird, enthalten
die Impulsersatzdaten 210a 4.800 Daten/Zoll (300 Daten/Zoll.16). Dies bedeu
tet, daß die Datenmenge auf das Sechzehnfache der Menge der Bitmaskendaten 210
erhöht wird.
Dann wandelt der Abschnitt 204 zur Umwandlung der Düsendaten sämtli
che Impulsersatzdaten 210a auf der Grundlage des entsprechenden y-Koordinaten
werts der Düsenprofildaten 211 in die Ansteuerungsdaten 212 für jede Düse 207a
um. Genauer werden die Impulsersatzdaten 210a jeder Düse 207a um den entspre
chenden y-Koordinatenwert in der y-Richtung verschoben, wodurch die Ansteue
rungsdaten 212 erzeugt werden. Da die Datenmenge der Impulsersatzdaten 210a in
der y-Richtung eine Höhe von 4.800 Daten/Zoll hat, werden die Impulsersatzdaten
210a auf präzise Weise in die Ansteuerungsdaten 212 umgewandelt. Dementspre
chend kann der Ansteuerimpuls der Ansteuerungsdaten 212 für jede Düse 207a zu
einem präzisen Zeitpunkt erzeugt werden.
Die auf diese Weise erzeugten Ansteuerungsdaten 212 können vorüberge
hend in einem in dem Computerabschnitt 210 vorgesehenen (nicht gezeigten) Spei
cher gespeichert werden. Dann kann das Drucken ausgeführt werden, wenn mehrere
Seiten repräsentierende Ansteuerungsdaten 212 in dem Speicher gespeichert sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform erfolgt das Drucken jedoch jedesmal, wenn
die Ansteuerungsdaten 212 für eine Seite erzeugt wurden.
Wenn der Abschnitt 204 zur Umwandlung der Düsendaten die Ansteue
rungsdaten 212 erzeugt hat, steuert die Steuereinheit 205 die Blattzufuhreinheit 208,
um ein Aufzeichnungsblatt zuzuführen. Wenn eine Druckstartposition des Auf
zeichnungsblatts erfaßt wird, überträgt die Steuereinheit 205 die Ansteuerungsdaten
212 von dem Computerabschnitt 210 an die Ansteuerung 206 für das piezoelektri
sche Element. Die Ansteuerung 206 für das piezoelektrische Element erzeugt auf
der Grundlage der Ansteuerungsdaten 212 ein Ansteuersignal 213 mit einem ver
hältnismäßig hohen Spannungswert. Das Ansteuerungssignal 213 wird dann in den
Signaleingangsanschluß 305 des entsprechenden in dem Druckkopf 207 vorgesehe
nen piezoelektrischen Elements 304 eingegeben.
Zu diesem Zeitpunkt werden eine parallel-seriell-Umwandlung und eine se
riell-parallel-Umwandlung ausgeführt. Dies bedeutet, daß eine große Anzahl an Si
gnalleitungen zwischen dem Computerabschnitt 201 und der piezoelektrischen An
steuerung 206 erforderlich ist, da eine verhältnismäßig große Anzahl an Düsen 207a
an dem Druckkopf 207 vorgesehen ist. Diese Umwandlungen verringern jedoch die
Anzahl der Signalleitungen. Da diese Umwandlungen allgemein bekannte Techni
ken sind, wird eine genaue Beschreibung hier weggelassen.
Wenn der Signaleingangsanschluß 305 das Ansteuerungssignal 213 emp
fängt, verformt sich das piezoelektrische Element 304 auf der Grundlage des An
steuerungssignals 213 selektiv. Dementsprechend wird ein Tintentröpfchen aus der
Düse 207a abgegeben, wodurch ein Bild 214 auf dem Aufzeichnungsblatt erzeugt
wird.
Da der Druckkopf 207 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie vor
stehend beschrieben, mehrere kleine Druckköpfe umfaßt und in der x-Richtung eine
verhältnismäßig große Breite hat, ist die Differenz der Düsenkennlinien signifikant.
Dementsprechend unterscheidet sich die Beziehung zwischen der Abgabegeschwin
digkeit Vd und der Tintenabgabemenge m bei diesen Düsen 207a. Dadurch können
unerwünschte Punkte, wie der Punkt 404 und der Punkt 405 erzeugt werden.
Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme führt das erfindungs
gemäße Druckersystem eine Tintenabgabesteuerung aus, so daß zusätzlich zur Ein
stellung der Tintenabgabegeschwindigkeit Vd die Auftreffposition Y eines Tinten
tröpfchens und die Tintenabgabemenge m für jede Düse 207a gleichzeitig eingestellt
werden.
Genauer umfaßt der Abschnitt 204 zur Umwandlung der Düsendaten, wie in
Fig. 6 gezeigt, eine Einheit 101 zur Aktualisierung der Profildaten und eine
Meßeinheit 102. Die Meßeinheit 102 umfaßt eine (nicht gezeigte) CCD-Kamera
oder ähnliches. Die Einheit 101 zur Aktualisierung der Profildaten führt auf der
Grundlage eines eine Sollauftreffposition Yn und eine Solltintenabgabemenge M
angebenden Befehls einen Aktualisierungsprozeß zur Aktualisierung der y-Koordi
natenwerte und der Impulsdaten 1 der Düsenprofildaten 211 aus. Der Aktualisie
rungsprozeß umfaßt eine erste Stufe und eine zweite Stufe. In der ersten Stufe wird
die Tintenabgabemenge m jeder Düse 207a eingestellt. In der zweiten Stufe wird die
Auftreffposition Y eines Tintentröpfchens auf einem Aufzeichnungsblatt eingestellt.
Zunächst erfolgt nachstehend eine genaue Beschreibung der ersten Stufe.
In der Einheit 101 zur Aktualisierung der Profildaten ist das in Fig. 3 ge
zeigte Diagramm F1 gespeichert. Das Diagramm F1 wird auf die folgende Weise
erstellt. Dies bedeutet, daß der Druckkopf 207 mit einer Ansteuerspannung so ange
steuert wird, daß er einen Punkt auf einem Aufzeichnungsblatt erzeugt. Dann nimmt
die Meßeinheit 102 den Punkt auf dem Aufzeichnungsblatt auf und bestimmt eine
mittlere Position des Punkts. Da die Messung der mittleren Position kaum durch
externes Licht, wie elektrisches Licht, beeinträchtigt wird, kann selbst eine Meßein
heit 102 mit einer geringen Auflösung die mittlere Position präzise messen. Bei der
vorliegenden Ausführungsform wird eine CCD-Kamera mit 600 dpi zum Erhalt ei
nes fotografischen Bilds mit 256 Farbtönen verwendet, und die mittlere Position
wird durch ein allgemein bekanntes Mittenmeßprogramm bestimmt. Darm wird die
gleiche Prozedur mit verschiedenen Ansteuerspannungen wiederholt. Die Abgabe
geschwindigkeit Vd wird unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Glei
chung E1 berechnet, und dann wird das Diagramm F1 erstellt. Es wird darauf hin
gewiesen, daß das Diagramm F1 auch vorab in der Einheit 101 zur Aktualisierung
der Profildaten gespeichert werden kann, obwohl es bei der vorliegenden Ausfüh
rungsform auf die vorstehend beschriebene Weise erstellt wird.
Die Einheit 101 zur Aktualisierung der Profildaten verändert auf der
Grundlage sowohl des Diagramms F1 als auch der Solltintenabgabemenge M die
Impulsdaten 1 für jede Düse 207a. Da die Ansteuerspannung bei der vorliegenden
Ausführungsform auf einen vorgegebenen Wert festgelegt ist, kann die Ansteuer
spannung nicht für jede Düse 207a verändert werden. Daher werden bei der vorlie
genden Ausführungsform die Impulsdaten 1 verändert, um den Anstiegszeitpunkt
und den Abfallzeitpunkt des Ansteuerimpulses auf die folgende Weise zu verändern.
Fig. 11 zeigt ein Diagramm F2, das die normalen Beziehungen zwischen ei
ner zeitlichen Breite Tw (µm) eines Ansteuerimpulses und einer Abgabegeschwin
digkeit Vd (m/s) und zwischen der zeitlichen Breite Tw und der Tintenabgabemenge
m (ng) zeigt. Die Ansteuerspannung ist ein einzelner, rechteckiger Impuls. Wenn die
Resonanzfrequenz einer Düse Tn (bei der vorliegenden Ausführungsform 18 µs) ist,
ist aus dem Diagramm F2 ersichtlich, daß die Abgabegeschwindigkeit Vd und die
Tintenabgabemenge m einen maximalen Wert aufweisen, wenn der Ansteuerimpuls
eine zeitliche Breite Tw von Tn/2 aufweist. Wenn die zeitliche Breite Tw des An
steuerimpulses auf einen Bereich A zwischen Tn/2 und Tn eingestellt ist, kann die
Tintenabgabemenge m dementsprechend auf die Sollmenge M geändert werden. Es
wird darauf hingewiesen, daß die zeitliche Breite Tw des Ansteuerimpulses in ei
nem Bereich von 9 µs bis 13,5 µs (von Tn/2 bis Tn) liegen kann, da bei der vorlie
genden Ausführung die Resonanz Tn, wie vorstehend beschrieben, 18 µm und die
zeitliche Dauer Td 36 µm betragen.
Die zeitlichen Breiten Tw der Ansteuerimpulse für die Düsen Nr. 1, 2 und 3
können beispielsweise auf der Grundlage des Diagramms F2 so bestimmt werden,
daß sie bei diesem Beispiel jeweils 13,5 µs, 11,2 µs und 9,0 µs betragen. Dann wer
den diese Werte bei diesem Beispiel in Werte im hexadezimalen Zahlensystem, d. h.
jeweils in "07E0", "03E0", "03C0", umgewandelt. Anschließend werden die Düsen
profildaten 211 aktualisiert, wie in Fig. 17 gezeigt.
Wie vorstehend beschrieben wird die zeitliche Breite Tw des Ansteuerim
pulses für jede Düse 207a unter Verwendung des Diagramms F2 bestimmt, wodurch
die Tintenabgabemenge m geeignet verändert wird. Da nicht die Notwendigkeit be
steht, die Ansteuerspannung der Impulsdaten 212 zu verändern, um die Abgabe
menge m zu verändern, kann die Ansteuerung 206 für das piezoelektrische Element
einen einfachen und kompakten Schaltungsaufbau und ebenso eine verbesserte
praktische Verwendbarkeit aufweisen.
Die Tintenabgabemenge wurde verändert, wie vorstehend beschrieben. Die
Abgabegeschwindigkeiten Vd wurden jedoch noch nicht verändert, also unterschei
den sie sich zwischen den Düsen 207a, wodurch sich die Auftreffpositionen y nach
wie vor unterscheiden. Dementsprechend wird als nächstes die Auftreffposition Y
jeder Düse 207a in der zweiten Stufe auf eine Sollauftreffposition Yn verändert.
In der zweiten Stufe wird, wie in Fig. 6 gezeigt, zunächst ein Testdruck zur
Erzeugung eines Punkts auf einem Aufzeichnungsblatt ausgeführt, und die Meßein
heit 102 mißt die Auftreffposition Y des aufgezeichneten Punkts. Die Meßeinheit
102 gibt Daten bezüglich der gemessenen Auftreffposition Y an die Einheit 101 zur
Aktualisierung der Profildaten aus. Die Einheit 101 zur Aktualisierung der Pro
fildaten berechnet die Differenz zwischen der gemessenen Auftreffposition Y und
der Sollauftreffposition Yn und addiert dann die Differenz zu dem entsprechenden
y-Koordinatenwert der Düsenprofildaten 211. Dementsprechend wird die Ausstoß
position YO verändert, so daß die Auftrefifosition Y geeignet verändert wird.
Wie vorstehend beschrieben, werden sowohl die Auftreffposition Y als
auch die Tintenabgabemenge m für jede Düse geeignet auf einen Wert innerhalb
eines vorgegebenen Bereichs verändert. Daher kann eine Tintenstrahlaufzeich
nungsvorrichtung mit Zeilenabtastung geschaffen werden, die einen Tinten
strahldruckkopf zur Erzeugung von Punkten bei Bedarf umfaßt, der zum zuverlässi
gen Drucken eines Bilds von hoher Qualität mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist.
Als nächstes wird der Vorgang der Einstellung der Profildaten beschrieben.
Der Vorgang der Einstellung der Profildaten dient dem Verhindern einer gegenseiti
gen Beeinträchtigung der Abgabegeschwindigkeiten Vd und der Tintenabgabemen
gen m der Düsen 207a und wird nach dem Abschluß des vorstehend beschriebenen
Aktualisierungsvorgangs von einer in Fig. 4 dargestellten Einheit 250 zur Einstel
lung der Profildaten ausgeführt.
Es wird darauf hingewiesen, daß eine gegenseitige Beeinträchtigung bei ei
nem herkömmlichen Vorgang mit mehreren Verschiebungen durch Unterteilen meh
rerer Düsen in mehrere Gruppen und Erzeugen von Ansteuerimpulsen für jede
Gruppe zu verschiedenen Zeitpunkten vermieden wird, so daß die Erzeugungszeit
punkte der Ansteuerimpulse für die Düsen in den verschiedenen Gruppen nicht syn
chronisiert ist. Der herkömmliche Vorgang mit mehreren Verschiebungen ist jedoch
nur effizient, wenn die Ansteuerimpulse eine kurze zeitliche Breite aufweisen. Die
zeitliche Breite kann beispielsweise ca. 10 µm betragen, was kürzer als eine Punkt
frequenz von 100 µs für die wiederholte Aufzeichnung eines Punkts ist.
Ebenso ist es schwierig, den vorstehend beschriebenen Vorgang mit mehre
ren Verschiebungen bei dem Drucker gemäß den vorliegenden Ausführungsformen
auszuführen. Dies liegt daran, daß der Erzeugungszeitpunkt für einen Ansteuerim
puls sich zwischen den Düsen 207a unterscheidet, da die Auftreffpositionen Y für
jede Düse 207a in der zweiten Stufe des vorstehend beschriebenen Aktualisierungs
vorgangs verändert werden. Daher kann die gegenseitige Beeinträchtigung uner
wünscht große Auswirkungen auf die Druckqualität haben.
Zur Lösung dieser Probleme führt die Einheit 250 zur Einstellung der Pro
fildaten erfindungsgemäß eine in dem in Fig. 13 gezeigten Ablaufdiagramm darge
stellte Operation zur Einstellung der Profildaten aus. Wenn der Prozeß anfänglich
durch S 1 eingeleitet wird, wird ein überlappender Abschnitt berechnet, und ein
Spitzenwert wird erfaßt. Genauer werden Register für jedes Bit der Impulsdaten 1
erzeugt. Die Register sind für einen bestimmten Zweck gesicherte Speicherbereiche.
Da die Impulsdaten 1 bei der vorliegenden Ausführungsform 16 Bit umfassen, wer
den 16 Register erzeugt, d. h. Register r15, r14, . . ., r0. Als nächstes werden Impuls
daten 1 (a7, a6, a5, a4, a3, a2, a1, a0, b7, b6, b5, b4, b3, b2, b1, b0) und ein y-
Koordinatenwert für eine Düse 207a aus den Düsenprofildaten 211 abgerufen. Dann
werden die Impulsdaten 1 um den y-Koordinatenwert verschoben. Die Impulsdaten
1 können beispielsweise (a2, a1, a0, b7, b6, b5, b4, b3, b2, b1, b0, a7, a6, a5, a4,
a3) ergeben. Dann wird der Wert der verschobenen Impulsdaten 1 zu den Registern
addiert. Der gleiche Prozeß wird für sämtliche Düsen 207a wiederholt, dann wird
ein maximaler Wert der Register bestimmt und als Spitzenwert gesetzt. Als nächstes
wird in S2 bestimmt, ob der Spitzenwert größer als ein vorgegebener maximaler
Wert ist oder nicht. Wenn nicht (S2: Nein) gilt, ist der Prozeß beendet, und die ak
tualisierten Düsenprofildaten 211 werden an den Abschnitt 204 zur Umwandlung
der Düsendaten ausgegeben. Gilt andererseits (S2: Ja), wird in S3 der Spitzenwert
auf die folgende Weise ausgeglichen.
Dies bedeutet, daß erfaßt wird, ob die Mitte eines durch die verschobenen
Impulsdaten angegebenen Impulses 1 in der Nähe des Spitzenwerts angeordnet ist
oder nicht. Trifft dies zu, wird der y-Koordinatenwert der Impulsdaten 1 in einer
Richtung fort von dem Spitzenwert verschoben. Dadurch wird die Anzahl der Düsen
207a mit einem Ansteuerimpuls verringert, der den Spitzenwert überlagert, so daß
der Spitzenwert nivelliert wird. Dann wird der Prozeß auf S1 zurückgesetzt.
Auf diese Weise wird der Spitzenwert an dem überlappenden Abschnitt
unter den vorgegebenen Höchstwert gesenkt. Dadurch kann die gleiche Wirkung
wie die durch den vorstehend beschriebenen Vorgang mit mehreren Verschiebungen
erzielt werden. Dies bedeutet, daß die Erzeugungszeitpunkte der Ansteuerimpulse
so nivelliert werden, daß die gleichzeitige Erzeugung einer verhältnismäßig großen
Anzahl an Ansteuerimpulsen vermieden wird. Es wird darauf hingewiesen, daß der
Prozeß zur Einstellung der Profildaten die Genauigkeit der Korrektur der Auftreff
position etwas verringert. Die Auswirkungen der Einheit 250 zur Einstellung der
Profildaten auf die Auftreffposition Y beträgt jedoch nur 1/16 oder 2/16 Punkte,
was zu gering ist, um Probleme hinsichtlich der Bildqualität zu verursachen.
Als nächstes wird ein Drucker gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Drucker gemäß der zweiten Ausführungs
form ist zur Überwindung der folgenden Probleme des Druckers gemäß der ersten
Ausführungsform geeignet.
Dies bedeutet, wie in Fig. 11 gezeigt, daß sich die Abgabegeschwindigkeit
Vd im Bereich A im Vergleich zu der Tintenabgabemenge m erheblich verändert.
Dementsprechend verändert sich die Abgabegeschwindigkeit erheblich, wenn in der
ersten Stufe des Aktualisierungsprozesses die Tintenabgabemenge geringfügig ver
ändert wird, so daß sich auch die Auftreffposition Y erheblich verändert. Daher muß
die Auftreffposition Y eines Tintentröpfchens in der zweiten Stufe stark verändert
werden, daher ist der vorstehend beschriebene Aktualisierungsprozeß unzureichend.
Ebenso kann eine gewünschte Korrektur nicht auf einfache Weise erreicht werden,
da die im Diagramm F2 gemäß Fig. 11 gezeigte Kurve statt der einfachen Form ei
ner geraden Linie eine umgekehrte U-Form mit einem Höchstwert in der Mitte auf
weist.
Zur Lösung dieser Probleme verändert der Drucker gemäß der zweiten Aus
führungsform die Tintenabgabemenge m, indem jeder Ansteuerimpuls auf die fol
gende Weise in mehrere Unterimpulse unterteilt wird.
Fig. 12(b) zeigt einen in seiner Mitte durch eine Zeitspanne, in der keine
Spannung angelegt wird, mit einer zeitlichen Breite Tsplit (µs) in zwei Unterimpul
se unterteilten Ansteuerimpuls. Fig. 12a zeigt ein Diagramm F3, das Beziehungen
zwischen Tsplit und der Abgabegeschwindigkeit Vd (m/s) und zwischen Tsplit und
der Tintenabgabemenge m (ng) zeigt. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die zeitliche
Breite Tw des Ansteuerimpulses auf Tn/2, d. h. auf 9 µs eingestellt. Die Einheit 101
zur Aktualisierung der Profildaten bestimmt die Impulsdaten 1 auf der Grundlage
sowohl der Solltintenabgabemenge M als auch des Diagramms F3, das die Bezie
hung zwischen Tsplit und der Tintenabgabemenge m angibt, und aktualisiert die
Düsenprofildaten 211 auf ähnliche Weise wie bei der vorstehend beschriebenen er
sten Ausführungsform.
Ein Beispiel ist in Fig. 18 gezeigt. Es wird darauf hingewiesen, daß die
zeitliche Breite der Ansteuerimpulse für die Düsen n1, n2, n3 bei dem vorliegenden
Beispiel auf 9,0 (µs) eingestellt ist. Auf der Grundlage des Diagramms F3 gemäß
Fig. 12 wird bestimmt, daß Tsplit für diese Düsen 207a zum Erreichen der Sollab
gabemenge M jeweils 0 µs, 2,2 µs und 4,5 µs betragen sollte. Dementsprechend
sind die Impulsdaten 1 für die Düsen n1, n2 und n3 im hexadezimalen Zahlensy
stem jeweils "03C0", "340", 02C0". Auf diese Weise werden die Düsenprofildaten
211 aktualisiert.
Anschließend wird die Auftreffposition Y, d. h. die Abgabegeschwindigkeit
Vd auf die gleiche Weise wie gemäß der zweiten Stufe des vorstehend für die erste
Ausführungsform beschriebenen Aktualisierungsprozesses verändert.
Wie in Fig. 12 gezeigt, werden die Abgabegeschwindigkeit Vd und die
Tintenabgabemenge m als Reaktion auf eine Veränderung von Tsplit auf ähnliche
Weise verändert. Daher muß bei der zweiten Ausführungsform die Abgabege
schwindigkeit Vd im Vergleich zur ersten Ausführungsform weniger verändert wer
den. Dementsprechend ist die Effizienz des Aktualisierungsvorgangs so gut wie bei
der Verwendung des Diagramms F1 gemäß Fig. 3. Überdies kann die Korrektur
leicht ausgeführt werden, da die in Fig. 12 gezeigte Kurve eine einfache Kurven
form hat.
Es wird darauf hingewiesen, daß bei dem vorstehend beschriebenen Bei
spiel der Ansteuerimpuls in zwei Unterimpulse unterteilt ist, während die zeitliche
Breite Tw des Ansteuerimpulses unverändert bleibt. Der Ansteuerimpuls kann je
doch in drei oder mehr Unterimpulse unterteilt werden. Wenn zu diesem Zeitpunkt
die zeitliche Auflösung unzureichend ist, kann die Anzahl der Bits der Impulsdaten
1 gesteigert werden.
Wenn ein Ansteuerimpuls in eine große Anzahl Unterimpulse unterteilt ist,
werden die Auswirkungen eines Impulstastverhältnisses auf die Abgabegeschwin
digkeit Vd und die Tintenabgabemenge m normalerweise ähnlich denen bei dem im
Diagramm F 1 gemäß Fig. 3 beschriebenen. Es wird darauf hingewiesen, daß das
Impulstastverhältnis das Verhältnis der Dauer des Anlegens einer Spannung zu der
Gesamtdauer des Ansteuerimpulses ist. Werden beispielsweise die rechte und die
linke Seite des Diagramms F3 gemäß Fig. 12 umgekehrt, wird das Erscheinungsbild
des Diagramms F3 ähnlich dem des Diagrams F11. Eine mögliche Erklärung hierfür
ist, daß die Ansteuerung 206 für das piezoelektrische Element nicht mehr auf ein
Eingangssignal reagieren kann, wodurch die effektive Spannung fällt. Wenn die Re
aktionsfähigkeit der Ansteuerung 206 für das piezoelektrische Element ausreichend
hoch ist, destabilisiert die Hochfrequenzkomponente der Ausgangsspannung die in
Fig. 12 gezeigte Kennlinie. In diesem Fall kann die Kennlinie durch die Verwen
dung eines als nächstes beschriebenen Tiefpaßfilters stabilisiert werden.
Das Tiefpaßfilter wird durch eine in Fig. 19 gezeigte Glättungsschaltung er
halten, die einer Mehrimpulsansteuerung dient. Die Kapazitanz 1901 repräsentiert
das in Fig. 5 gezeigte piezoelektrische Element 304. Herkömmlicher Weise ist die
Ansteuerung 206 für das piezoelektrische Element direkt mit der Kapazitanz 1901,
d. h. dem piezoelektrischen Element 304 verbunden. Bei der vorliegenden Ausfüh
rungsform sind jedoch ein Widerstand R und eine Kapazitanz C zwischen der An
steuerung 206 und der Kapazitanz 1901 vorgesehen. Dementsprechend kann die an
die Kapazitanz 1901 angelegte Spannung geeignet geglättet werden, obwohl die An
steuerung 206 eine hohe Reaktionsfähigkeit aufweist, wodurch die Beziehung zwi
schen dem Impulstastverhältnis und der Tintenabgabemenge m stabilisiert wird.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11, 12, 14, 15 und 16
eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform
wird davon ausgegangen, daß der Druckkopf 207 ein Tintentröpfchen längs einer
Normalenlinie in einer zur Düsenoberfläche 312a senkrechten Richtung abgibt. Ein
tatsächliches Tintentröpfchen wird jedoch in einer in Bezug auf die Normalenlinie
zur y-Richtung und/oder zur x-Richtung leicht winkeligen Richtung abgegeben. Der
Winkel der Tintenabgabe in bezug auf die Normalenlinie unterscheidet sich bei den
Düsen 207a. Dementsprechend verschieben sich die Auftreffpositionen aufgrund
der geringfügigen Differenz zwischen der tatsächlichen Tintenabgaberichtung und
der Richtung, in der die Normalenlinie verläuft, in bezug auf die y- und x-Richtung
aus einer Sollauftreffposition.
Der Drucker gemäß der dritten Ausführungsform korrigiert den durch eine
solche Richtungsdifferenz verursachten Fehler der Auftreffposition für jede Düse
207a.
Der Drucker gemäß der dritten Ausführungsform enthält einen in den
Fig. 14 und 15 gezeigten Druckkopf 1207. Der Druckkopf 1207 ist dem Druckkopf
207 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform mit der Ausnahme ähnlich, daß
Ablenkelektroden 1403 zwischen einer Düsenoberfläche 312a des Druckkopfs 1207
und einem Aufzeichnungsblatt 406 vorgesehen sind. Die Ablenkelektroden 1403
sind für die erste Düsenzeile bis zur zehnten Düsenzeile vorgesehen (wobei in Fig.
14 nur zwei Ablenkelektroden 1403 für die dritte Düsenzeile gezeigt sind).
Die Ablenkelektroden 1430 umfassen eine erste Elektrode 1430-1 und eine
zweite Elektrode 1430-2. An die erste Elektrode 1430-1 werden eine Ablenkspan
nung Vc und eine Ablenkspannung Vb angelegt. Die Ablenkspannungen Vc und Vb
haben einen vorgegebenen Spannungswert, der größer als 0 V ist. An die zweite
Elektrode 1403-2 werden eine Ablenkspannung -Vc, die eine der an die erste
Ablenkelektrode 1403-1 angelegten Ablenkspannung Vc entgegengesetzte Polarität
hat, sowie eine Ablenkspannung Vb angelegt, die die gleiche Polarität wie die an
die erste Ablenkelektrode 1403-1 angelegte Ablenkspannung Vb hat. Dementspre
chend wird zwischen den Ablenkelektroden 1403-1 und 1403-2 ein ablenkendes
elektrisches Feldelement Ec erzeugt. Das ablenkende elektrische Feldelement Ec
entspricht einer Ablenkspannungsdifferenz 2Vc zwischen den Ablenkelektroden
1403-1 und 1403-2. Da die Düsenplatte 1401 aus einem leitfähigen Werkstoff ge
fertigt und geerdet ist, wird nahe der Düse 207a ein der Ablenkdifferenz Vb ent
sprechendes ablenkendes elektrisches Feldelement Eb erzeugt.
Wenn ein Tintentröpfchen 1502 abgegeben wird, wird das Tintentröpfchen
406 aufgrund des elektrischen Feldelements Eb mit positiver Polarität mit einer La
demenge q geladen. Das derart geladene Tintentröpfchen 1502 wird aufgrund des
ablenkenden elektrischen Feldelements Ec gemäß Fig. 15 nach rechts abgelenkt.
Dementsprechend wird die Auftreffposition des Tintentröpfchens 1502 nach rechts
verschoben.
Es wird darauf hingewiesen, daß in Fig. 14 ein Winkel θ des Winkels der
Düsenzeilen in bezug auf die x-Richtung bei der vorliegenden Ausführungsform auf
83 Grad eingestellt ist. Daher ist die Differenz zwischen der x-Richtung und der
Richtung des ablenkenden elektrischen Feldelements Ec so klein, daß diese Rich
tungen als die gleiche Richtung betrachtet werden können. Aus diesem Grund wird
die Richtung des ablenkenden elektrischen Feldelements Ec in der folgenden Be
schreibung als x-Richtung betrachtet.
Obwohl verschiedene unterschiedliche Techniken zur Steuerung der Ablen
kung eines abgegebenen Tintentröpfchens unter Verwendung elektrischer Felder auf
unterschiedliche Weisen vorgeschlagen wurden, wird zur Vereinfachung der Erläu
terung davon ausgegangen, daß bei der vorliegenden Ausführungsform zwischen der
Düse 207a und dem Aufzeichnungsblatt 406 ein gleichmäßiges ablenkendes elektri
sches Feldelement Ec erzeugt wird. Ebenso wird die Ablenkgröße des Tintentröpf
chens 1502 ohne Berücksichtigung des von dem elektrischen Feldelement Eb aus
geübten Einflusses berechnet.
Es wird davon ausgegangen, daß die Düse 207a an einer Position mit dem
x-Koordinatenwert Null angeordnet ist. Wenn das Tintentröpfchen 1502 von der
Düse 207a genau längs der Normalenlinie abgegeben wird, wird der x-Koordinaten
Wert der Auftreffposition auf dem Aufzeichnungsblatt 406 (die nachstehend als
"Auftreffposition X" bezeichnet wird) unter Verwendung der folgenden Gleichung
berechnet:
wobei x der x-Koordinatenwert der Auftreffposition des Tintentröpfchens 1502 auf
dem Aufzeichnungsblatt 406,
x0 eine Position auf dem Aufzeichnungsblatt 406, die zu dem genauen Zeitpunkt, zu
dem das Tintentröpfchen 1502 abgegeben wird, direkt unter der Düse 207a ange
ordnet ist,
Ec die Größe des ablenkenden elektrischen Feldelements Ec,
q die Ladungsgröße des Tintentröpfchens 1502,
m die Tintenmenge des Tintentröpfchens 1502,
D der Abstand zwischen der Düsenoberfläche 1401 und dem Aufzeichnungsblatt
406 und
Vd die Abgabegeschwindigkeit des Tintentröpfchens 1502 sind.
Aus der vorstehend beschriebenen Gleichung ist ersichtlich, daß die La
dungsgröße q, wenn die Tintenmenge m festgelegt ist, ebenfalls festgelegt ist. Wenn
die Abgabegeschwindigkeit Vd verändert wird, während die Abgabemenge m un
verändert bleibt, verändert sich daher die Auftreffposition X. Der Drucker gemäß
der vorliegenden Ausführungsform steuert die Auftreffposition X unter Verwendung
der vorstehend aufgeführten Gleichung E2. Die Einzelheiten werden als nächstes
beschrieben.
Der Computerabschnitt 201 des Druckersystems gemäß der vorliegenden
Ausführungsform weist ferner eine in Fig. 16 gezeigte Einheit 1601 zur Aktualisie
rung der Profildaten auf. Die Einheit 1601 zur Aktualisierung der Profildaten aktua
lisiert den y-Koordinatenwert und die Impulsdaten 1 der Düsenprofildaten 211 auf
der Grundlage der Sollauftreffpositionen Xn und Yn und einer Sollabgabemenge M,
wodurch die aktualisierten Düsenprofildaten 211 aktualisiert werden. Dann werden
die Bitmaskendaten 209 auf der Grundlage der aktualisierten Düsenprofildaten 211
in die Ansteuerungsdaten 212 umgewandelt. Auf diese Weise kann die Tintenabga
be von sämtlichen Düsen 207a mit der Solltintenmenge M auf die Sollauftreffposi
tionen Xn, Yn ausgestoßen werden.
Der von der Einheit 1601 zur Aktualisierung der Profildaten ausgeführte
Aktualisierungsprozeß umfaßt eine erste Stufe, eine zweite Stufe und eine dritte Stu
fe. In der ersten Stufe wird die Tintenabgabemenge m für jede Düse 207a auf eine
Sollabgabemenge M eingestellt. In der zweiten Stufe wird die Auftreffposition X in
der x-Richtung eingestellt. In der dritten Stufe wird die Auftreffposition Y in der y-
Richtung eingestellt.
Zunächst wird die erste Stufe beschrieben. In der Einheit 1601 zur Aktuali
sierung der Profildaten ist das in Fig. 12 gezeichnete Diagramm F3 gespeichert, das
die Beziehung zwischen Tsplit (µs) und der Tintenabgabemengen (ng) angibt. Die
Einheit 1601 zur Aktualisierung der Profildaten bestimmt auf der Grundlage sowohl
des Diagramms F3 als auch einer Sollabgabemenge M Impulsdaten 1 und aktuali
siert dann die Düsenprofildaten 211. Das Aktualisierungsverfahren für die Impuls
daten 1 ist das gleiche wie die unter Bezugnahme auf Fig. 18 im Zusammenhang
mit der zweiten Ausführungsform erläuterten, daher erübrigt sich eine Erläuterung
hier.
Als nächstes erfolgt in der zweiten Stufe ein Testdruck. Dann mißt die
Meßeinheit 1602 eine tatsächliche Auftreffposition X, und der gemessene Wert wird
in die Einheit 1601 zur Aktualisierung der Profildaten eingegeben. Die Meßeinheit
1602 ist der in Fig. 6 gezeigten Meßeinheit 102 ähnlich. Die Meßeinheit 1602 kann
jedoch beide Auftreffpositionen X und Y messen. Die Einheit 1601 zur Aktualisie
rung der Profildaten berechnet die Differenz zwischen der tatsächlichen Auftreffpo
sition X und der Sollauftreffposition Xn. Darm berechnet die Einheit 1601 zur Ak
tualisierung der Profildaten unter Verwendung der Gleichung E2 auf der Grundlage
der berechneten Differenz die Sollabgabegeschwindigkeit Vd. Die Einheit 1601 zur
Aktualisierung der Profildaten verändert unter Bezugnahme auf das in Fig. 11 ge
zeigte Diagramm die zeitliche Breite Tw des Ansteuerimpulses, so daß die berech
nete Sollabgabegeschwindigkeit Vd erreicht wird. Wie vorstehend beschrieben ver
ändert sich die Abgabemenge m als Reaktion auf die Veränderung der Abgabege
schwindigkeit Vd nur geringfügig, wie durch das Diagramm F2 dargestellt, das die
Beziehung zwischen der zeitlichen Tw und der Abgabegeschwindigkeit Vd zeigt.
Daher wird durch eine geringe Veränderung der zeitlichen Breite Tw die Abgabe
menge m kaum verändert. Auf diese Weise wird die Abgabegeschwindigkeit Vd
ohne eine Veränderung der Abgabemenge m verändert.
Als nächstes wird in der dritten Stufe ein weiterer Testdruck ausgeführt.
Dann mißt die Meßeinheit 1602 die tatsächliche Auftreffposition Y und gibt die
gemessene Auftreffposition Y in die Einheit 1601 zur Aktualisierung der Profildaten
ein. Die Einheit 1601 zur Aktualisierung der Profildaten berechnet die Differenz
zwischen der gemessenen Auftreffposiflon Y und der Sollauftreffposition Yn und
aktualisiert auf der Grundlage der berechneten Differenz den y-Koordinatenwert der
Düsenprofildaten 211. Dann wird die Abgabeposition Y0 unter Verwendung der
Gleichung E1 so verändert, daß die Auftreffposition Y entsprechend verändert wird.
Wie vorstehend beschrieben, können gemäß der dritten Ausführungsform
die Auftreffpositionen X und Y und die Tintenabgabemenge m für jede Düse 207a
auf Werte innerhalb vorgegebener Bereiche eingestellt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 20 und 21 ein Drucker
gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie
in Fig. 21 gezeigt, umfaßt eine Steuereinheit 205 des Druckers gemäß der vorlie
genden Ausführungsform ferner eine Einheit 2000 zur Umwandlung der Datenge
schwindigkeit.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die zeitliche
Auflösung auf 1/16 der zur Aufzeichnung eines einzelnen Punkts erforderlichen
zeitlichen Dauer Td (µs) eingestellt. Daher wird bei einem Drucker, bei dem die
Blattzufuhrgeschwindigkeit Vp, d. h. die Druckgeschwindigkeit verändert wird, die
zeitliche Dauer Td ebenfalls verändert, wodurch die Impulsschwingungsform ver
ändert wird. Die Impulsschwingungsform wird entsprechend den vorstehend be
schriebenen Düsenkennlinien bestimmt und steht in keinem direkten Zusammen
hang mit der Druckgeschwindigkeit Vp. Aus diesem Grund ist es nicht wünschens
wert, wenn sich die Impulsschwingungsform im Zusammenhang mit der Druckge
schwindigkeit Vp verändert. Ebenso ist die zeitliche Auflösung zum Zeitpunkt der
Einstellung der Impulsschwingungsform unerwünscht grob, wenn die zeitliche
Breite Tw des Ansteuerimpulses in bezug auf die zeitliche Dauer Td (µs) klein ist.
Zur Lösung der vorstehend genannten Probleme wird bei dem Drucker ge
mäß der vierten Ausführungsform die zeitliche Auflösung der Impulsdaten 1 auf
einen vorgegebenen Wert eingestellt, während die zeitliche Auflösung für den y-
Koordinatenwert auf die im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Aus
führungsformen erläuterte Weise auf 1/16 der zeitlichen Dauer Td eingestellt wird.
Selbst wenn die zeitliche Auflösung für den y-Koordinatenwert aufgrund einer Ver
änderung der Druckgeschwindigkeit verändert wird, verändert sich daher die zeitli
che Auflösung der Impulsdaten 1 nicht. Die Einzelheiten werden später beschrie
ben.
Wie in Fig. 21 gezeigt, umfaßt die Einheit 2000 zur Umwandlung der Da
tengeschwindigkeit ein Schieberegister 2101, eine Schaltung 2102 zur Erfassung
eines Anstiegspunkts, einen Zähler 2103, einen Ansteuerungsdatentaktgeber 2104,
eine logische Multiplikationseinrichtung 2105, eine Auswahleinrichtung 2107 und
einen Zähler 2108. Beide Zähler 2103 und 2108 sind Zähler mit Selbststopfunktion.
Das Schieberegister 2101 ist aus acht D-Flip-Flops ausgebildet. Die Auswahlein
richtung 2107 empfängt selektiv einen Ansteuerungsdatentakt 2104 und einen Im
pulsdatentakt 2109. Der Impulsdatentakt 2109 wird verwendet, wenn Ansteuerungs
daten 212 im Schieberegister 2101 gespeichert werden. Der Ansteuerungsdatentakt
2144 wird verwendet, wenn die in dem Schieberegister 2101 gespeicherten Ansteue
rungsdaten 212 an die Ansteuerung 206 für das piezoelektrische Element ausgege
ben werden. Der Ansteuerungsdatentakt 2104 verändert sich entsprechend der
Druckgeschwindigkeit Vp und ist mit den Ansteuerungsdaten 212 synchron. Der
Impulsdatentakt 2109 ist vorgegeben und verändert sich unabhängig von einer Ver
änderung der Druckgeschwindigkeit Vp nicht. Der Impulsdatentakt 2109 hat nor
malerweise eine höhere Frequenz als der Ansteuerungsdatentakt 2104.
Die Ansteuerungsdaten 212 werden in die Schaltung 2012 eingegeben.
Wenn die Schaltung 2012 einen Anstiegspunkt der empfangenen Ansteuerungsdaten
212 erfaßt, beginnt der Zähler 2103, den Ansteuerungsdatentakt 2104 zu zählen,
und gibt auch ein EIN-Signal 2106 aus, das angibt, daß der Zähler 2103 angesteuert
wird. Das EIN-Signal 2106 wird an die logische Multiplikationseinheit 2105 ausge
geben. Nach dem Zählen von acht Takten wird die Ansteuerung des Zählers 2103
beendet. Die Ansteuerungsdaten 212 werden auch in die logische Multiplikations
einheit 2105 eingegeben. Wenn die logische Multiplikationseinheit 2105 das EIN-
Signal 2106 empfängt, gibt sie die Ansteuerungsdaten 212 an das Schieberegister
2101 aus. Der Ansteuerungsdatentakt 2104 wird über die Auswahleinheit 2107 auch
in einen Taktgeber des Schieberegisters 2102 eingegeben, so daß acht Bit der An
steuerungsdaten 212 im Taktgeber des Schieberegisters 2102 gespeichert werden,
wobei ein Bit auf einmal gespeichert wird. Wenn ein Ende des EIN-Signals 2106
von dem Zähler 2103 erfaßt wird, wird der Zähler 2108 gestartet. Der Zähler 2108
zählt einen vorgegebenen Impulsdatentakt 2109 und stellt die Zählung ein, wenn der
Zähler 2108 acht Takte gezählt hat. Wenn ein Ausgangssignal des Zählers 2108 ein
EIN-Signal ist, das angibt, daß der Zähler 2108 angesteuert wird, wird die Auswahl
einrichtung 2107 umgeschaltet, um den Impulsdatentakt 2109 zu empfangen. Eben
so gibt das Schieberegister 2101 synchron mit dem Impulsdatentakt 2109 die acht
Bit der Ansteuerungsdaten 212 an die Ansteuerung 206 für das piezoelektrische
Element aus.
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf Fig. 20 die Operationen der
Einheit 2000 zur Umwandlung der Datengeschwindigkeit beschrieben. Wie in Fig.
20 gezeigt, enthalten die Ansteuerungsdaten 212 ein einzelnes Startbit 2001, gefolgt
von acht Impulsbits 2002. Bei dem in Fig. 20 gezeigten Beispiel haben die acht Im
pulsbits 2002 im hexadezimalen Zahlensystem den "00111100" repräsentierenden
Wert "3C". Den acht Impulsbits 2002 folgen sieben Null-Bits 2003, die jeweils den
Wert "0" aufweisen. Das gleiche Muster wird in einem 16-Bit-Zyklus wiederholt.
Die Ansteuerung 206 für das piezoelektrische Element beginnt unmittelbar, nach
dem das Schieberegister 2101 synchron mit dem Impulsdatentakt 2109 die acht Im
pulsbits ausgegeben hat, mit der Ausgabe eines Hochspannungsansteuersignals
2005.
Selbst wenn sich der Ansteuerungsdatentakt 2104 aufgrund einer Verände
rung der Druckgeschwindigkeit Vd verändert, werden die Impulsschwingungsfor
men bei der vorliegenden Ausführungsform auf einer konstanten Form gehalten.
Daher bleiben die Tintenabgabecharakteristika unverändert. Ebenso steht die zeitli
che Auflösung für die Einstellung der Impulsschwingungsform in keinem Zusam
menhang zur zeitlichen Dauer Td. Normalerweise ist die zeitliche Auflösung auf
einen kleinen Wert eingestellt. Selbst wenn die zeitliche Tw des Ansteuerimpulses
im Vergleich zur zeitlichen Dauer Td klein ist, kann jedoch eine hochpräzise Mo
dulation ausgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben enthält eine Tintenstrahlbilderzeugungsvor
richtung mit Zeilenabtastung zur Erzeugung von Punkten bei Bedarf erfindungsge
mäß einen zur Steuerung sowohl der Tintenabgabemenge als auch der Auftreffposi
tion eines Tintentröpfchens auf einem Aufzeichnungsmedium für jede von mehreren
Düsen geeigneten Druckkopf. Dementsprechend kann ein Bild von hoher Qualität
erzeugt werden. Ebenso werden Düsenprofildaten auf der Grundlage entweder einer
Solltintenabgabemenge und einer Sollauftreffposition oder eines gemessenen Werts
eines tatsächlich abgegebenen Tintentröpfchens aktualisiert. Daher kann die uner
wünschte Wirkung einer Ungleichmäßigkeit der Düsen auf die Druckqualität zu
verlässig verhindert werden. Ferner kann aufgrund der Steuerung des Erzeugungs
zeitpunkts eines Ansteuerimpulses auch eine Veränderung der Größe und Form ei
nes Tintentröpfchens und der Auftreffposition aufgrund einer gegenseitigen Beein
trächtigung verhindert werden.
Obwohl einige exemplarische Ausführungsformen der Erfindung im Einzel
nen beschrieben wurden, werden Fachleute erkennen, daß viele mögliche Modifika
tionen und Variationen existieren, die an diesen beispielhaften Ausführungsformen
vorgenommen werden können, wobei nach wie vor viele der neuartigen Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung beibehalten werden.