DE60100798T2

DE60100798T2 - Mehrfarbendruckkopf

Info

Publication number: DE60100798T2
Application number: DE60100798T
Authority: DE
Inventors: Renato Conta; Alessandro Scardovi; Angelo Menegatti
Original assignee: Olivetti Tecnost SpA
Current assignee: Olivetti Tecnost SpA
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2021-02-14
Also published as: EP1255647B1; US6851791B2; KR100741457B1; ATE249933T1; DE60100798D1; WO2001058692A1; EP1255647A1; ITTO20000140A1; JP2003522055A; KR20020097159A; AU2001234083A1; IT1319836B1; US20030011657A1

Description

I. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen polychromatischen Druckkopf mit mehreren Anschlüssen zum Anschließen an eine externe Steuereinrichtung, mehrere Balken mit Tintenausstoßeinrichtungen, die wahlweise durch die externe Steuereinrichtung gesteuert werden können, und mehrere Verbindungen, die jeweils einen der Anschlüsse mit einem Balken verbinden. Die Erfindung betrifft insbesondere einen polychromatischen Tintenstrahldruckkopf.
II. Hintergrund der Erfindung
Monochromatische und polychromatische Tintenstrahldruckköpfe des IDH-Typs (Integrated Drive Head) bestehen üblicherweise aus einem integrierten Schaltkreis, bei dem mehrere Thermoverbraucher oder -widerstände selektiv durch eine externe Steuereinrichtung aktiviert werden, die Daten oder Steuersignale zum Druckkopf übertragen, um das Ausstoßen von Tintentröpfchen durch Düsen, die in Übereinstimmung mit diesen Widerständen angeordnet sind, herbeizuführen.
Das Schaltschema sowohl der monochromatischen als auch der polychromatischen bekannten Druckköpfe 10 (1) umfasst mehrere, in zwei Spalten angeordnete Aktivierungsgruppen oder Grundelemente 14, die jeweils mehrere Widerstände 11 und entsprechende Leistungstransistoren 12 (Adressen L) aufweisen.
Wie in der US-A-4 864 328 offenbart, wird jedes Grundelement 14 über Kontakte P_J=1+M (Grundelementauswahl) und jeder Transistor 12 über Kontakte A_I=1+N (Adressleitungsauswahl) ausgewählt und aktiviert.
Die Funktionsweise der bekannten monochromatischen und polychromatischen Druckköpfe umfasst für jede Spalte die folgenden Schritte des

– Aktivierens für eine bestimmte Zeit einer ersten Adresse I, z. B. der Adresse I = 1, über die Kontakte A₁;
– elektrisch Zuführens einer bestimmten Konfiguration von Grundelementen mit vorgegebenen Stromimpulsen und über die Kontakte P_J=1+M;
– Aktivierens anschließend einer zweiten Adresse I;
– elektrisch Zuführens einer zweiten bestimmten Konfiguration von Grundelementen mit vorgegebenen Stromimpulsen und über die Kontakte P_J=1+M;
– usw. in aufeinander folgenden Schritten, bis das Aktivieren der N Adressen I beendet ist.

Während die Schaltschemen der monochromatischen und polychromatischen Druckköpfe 10 im Wesentlichen gleich sind, unterscheidet sich das Layout der monochromatischen Druckköpfe 20 (2), insbesondere das der Aktivierungsgruppen oder Grundelementen 24, nach dem Stand der Technik erheblich von dem der polychromatischen Druckköpfe 30 (3).
Z. B. umfasst das Layout eines monochromatischen Druckkopfes 20 (2) mit 312 Düsen zwei Spalten von Grundelementen, nämlich jeweils eine Spalte mit zwölf ungeradzahligen Grundelementen 24 und eine geradzahlige Spalte, wobei jedes Grundelement 24 dreizehn Widerstände 21 und die entsprechenden Düsen aufweist: 312 Düsen = 13*12*2wobei:
13 = die Anzahl der Adressen I ist, die pro Aktivierungsgruppe oder Grundelement ausgewählt werden können;
12 = die Anzahl von Grundelementen 24 pro Spalte ist; und
2 = die Anzahl der Spalten im Druckkopf ist.
Insbesondere umfasst das Layout der Grundelemente 24 jeder Spalte, z. B. die ungeradzahlige Spalte, zwölf Anschlüsse oder Kontakte 25 zum Anschließen an eine externe Einrichtung und zwölf gemeinsame Balken 26 aus Widerständen 21, die mit den jeweiligen Anschlüssen über gerade Verbindungen parallel zueinander und gleichmäßig verteilt verbunden sind.
Das entsprechende Layout der Grundelemente 34 (3) eines kompatiblen polychromatischen Druckkopfes 30, d. h. mit derselben Höhe, derselben Anzahl und Anordnung von Kontakten wie beim monochromatischen Druckkopf 20 (2), umfasst für eine gleiche Anzahl von Spalten 288 Düsen, die in drei Farbblöcken bzw. Block A, B und C (3) angeordnet sind, die durch Lücken D voneinander getrennt sind, um die verschiedenen Farbblöcke A, B, C körperlich voneinander zu trennen.
Die Druckschrift US-A-5 455 610 offenbart einen Thermo-Tintenstrahldrucker, bei dem zwei parallele lineare Reihen von Widerständen in Bereiche unterteilt sind, wobei die Ausstoßelemente in jedem Bereich Tinte einer vorgewählten Farbe ausstoßen können.
Aus Gründen der zuvor genannten Kompatibilität umfasst nach dem Stand der Technik das Layout der Grundelemente 34 jeder Spalte, z. B. das der ungeradzahligen Spalte, zwölf Anschlüsse oder Kontakte 35 zum Anschließen an eine externe Einrichtung und 12 gemeinsame Balken 36 aus Widerständen 31, die mit den jeweiligen Anschlüssen verbunden sind.
In diesem Fall sind jedoch gemäß dem Stand der Technik die gemeinsamen Balken 36 voneinander verschieden, da einige mit zwei benachbarten Farbblöcken verbunden sind, so dass das Layout der Verbindungen zwischen den Anschlüssen 35 und den gemeinsamen Balken 36 inhomogen, ungleichmäßig und von unterschiedlicher Länge abhängig von den Veränderungen der Grundelemente sind.
Zusätzlich sind, da die Anzahl von Düsen bei den kompatiblen polychromatischen Druckköpfen geringer als bei den entsprechenden monochromatischen Druckköpfen infolge der Lücken D geringer ist, die Grundelemente einer höheren Ordnungszahl mit einer begrenzten Anzahl von Widerständen verbunden.
Bei dem Beispiel in 2 sind 288 Düsen = (13*11*2) + (13*1*2)bei gleichen Adressen, Grundelementen und Spalten, die Grundelemente der höheren Ordnungszahlen mit einem einzigen Widerstand 31 verbunden.
D. h., dass nach dem Stand der Technik das Layout der Grundelemente 34 eines polychromatischen Druckkopfes 30 derart kompliziert und schwierig herzustellen ist, dass in einigen Fällen der integrierte Schaltkreis, der den Druckkopf bildet, eine leitende Schicht (Metall) zusätzlich zu dem für einen monochromatischen Druckkopf erforderlichen aufweisen muss, um die Zwischenverbindungen herstellen zu können.
Darüber hinaus sind bei besonders schwierigen Layouts die Anschlüsse entsprechend den Grundelementen mit der höheren Ordnungszahl des Druckkopfes nicht mit den Widerständen verbunden, so dass einer der Farbblöcke, z. B. der Farbblock C, eine geringere Anzahl von Widerständen aufweist und folglich weniger Düsen als die anderen Farbblöcke hat.
III. Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen polychromatischen Druckkopf zu schaffen, bei dem das Gesamtlayout, insbesondere das der Grundelemente, genauso einfach und simpel herzustellen ist wie bei den monochromatischen Druckköpfen während die Kompatibilitätseigenschaften, wie z. B. dieselbe Anzahl und Anordnung von Kontakten mit der externen Einrichtung und dieselbe Höhe, beibehalten werden.
Diese Aufgabe wird durch einen polychromatischen Druckkopf gelöst, bei dem die Verbindungen gemäß einem regelmäßigen Layout entsprechend dem Layout der Verbindungen bei einem monochromatischen Druckkopf angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist die aufgezeigte Lösung in vorteilhafter Weise bei polychromatischen Druckköpfen mit einer Anzahl von Grundelementen, die durch die Anzahl der vorgesehenen Farbblöcke teilbar ist, angewendet werden.
Diese und weitere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden durch die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Figurenliste
1 zeigt ein Schaltschema eines Druckkopfes;
2 zeigt das Layout einer Spalte von Grundelementen eines monochromatischen Druckkopfes;
3 zeigt das Layout einer Spalte von Grundelementen eines polychromatischen Druckkopfes nach dem Stand der Technik;
4 zeigt die Aktivierungstabelle einer Spalte von Grundelementen eines monochromatischen Druckkopfes;
5 zeigt die Aktivierungstabelle einer Spalte von Grundelementen eines polychromatischen Druckkopfes nach dem Stand der Technik;
6. zeigt das Layout einer Spalte von Grundelementen eines polychromatischen Druckkopfes gemäß der Erfindung; und
7 zeigt die Aktivierungstabelle einer Spalte von Grundelementen des Druckkopfes in 6.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die Aktivierungstabelle oder das Raster (4) der ungeradzahligen Grundelemente (erste Spalte von Düsen) eines monochromatischen Druckkopfes 20 ( 2) des bekannten Typs, z. B. mit 312 Düsen, umfasst dreizehn vertikale Zeilen (4) oder Adressen und zwölf horizontale Zeilen oder Grundelemente.
Wird aus Gründen der Vereinfachung angenommen, dass die ungeradzahligen Grundelemente aus Düsen einer aufsteigenden ungeradzahligen Nummerierung besteht, zeigt die Tabelle 4 ein genaues Beispiel der Sequenz, mit der die Ausstoßdaten an die verschiedenen Düsen durch die Steuereinrichtungen übertragen werden.
Die Aktivierungssequenz ist z. B. wie folgt:

– eine erste Adresse wird durch ein Aktivierungssignal für eine bestimmte Zeit aktiviert, z. B. die Adresse entsprechend der Düsen 19, 45, 71, 97, 123, 149, 175, 201, 227, 253, 279, 305;
– eine erste Konfiguration von ungeradzahligen Grundelementen wird elektrisch selektiv zugeführt, z. B. alle Grundelemente, für den Fall, dass Tinte von allen Düsen ausgestoßen wird;
– eine zweite Adresse wird für eine bestimmte Zeit aktiviert, z. B, die Adresse entsprechend der Düsen 13, 39, 65, 91, 117, 143, 169, 195, 221, 247, 273, 299;
– eine zweite Konfiguration von ungeradzahligen Grundelementen wird elektrisch selektiv zugeführt, z. B. alle Grundelemente für den Fall, dass Tinte von allen Düsen ausgestoßen wird;
– und so weiter, bis alle Spalten oder Adressen komplett sind. Selbstverständlich gibt es eine entsprechende Tabelle für die Aktivierung von geradzahligen Grundelementen entsprechend einer zweiten Spalte von Düsen des Druckkopfes; diese Tabelle ist nicht angegeben, da sie in einfacher Weise von einem Fachmann auf diesem Gebiet auf der Grundlage der Tabelle in 4 selbst rekonstruiert werden kann.

Die entsprechende Aktivierungstabelle oder das Raster (5) der ungeradzahligen Grundelemente (erste Spalte von Düsen) des kompatiblen polychromatischen Druckkopfes 30 (3), z. B. mit 288 Düsen, umfasst wiederum dreizehn vertikale Zeiten (5) oder Adressen und zwölf horizontale Zeilen oder Grundelemente.
In diesem Fall haben jedoch die ersten elf Grundelemente dreizehn Düsen, wobei das zwölfte Grundelement, z. B. das Grundelement 23, eine einzige Düse hat und darüber hinaus die Grundelemente 7 und 15 Düsen haben, die zwei benachbarten Farbblöcken angehören, wie in der Tabelle in 5 durch die Angabe der Nummerierung der Düsen in einem unterschiedlichen Hintergrund angegeben ist.
Folglich

– ist die Aktivierungssequenz nur für die ersten elf Grundelemente gleich der des beschriebenen monochromatischen Druckkopfes und die Grundelemente 7 und 15 betreffen zwei benachbarte Farben;
– stimmt die Nummerierung der Düsen mit der Anzahl der tatsächlich am Druckkopf befindlichen Düsen überein;
– erfolgt die Abfolge der Daten und die Aktivierung der Düsen sequentiell;
– ist das Layout der Grundelemente inhomogen und ungleichförmig, um Lücken D zu ermöglichen.

In Bezug auf 6 umfasst ein polychromatischer Druckkopf (Kopf) 60 gemäß der Erfindung mehrere Widerstände 61 und dazugehörige Düsen des bekannten Typs, die auf mehrere Farbblöcke verteilt sind, z. B. auf drei Farbblöcke A, B, C, die jeweils durch Lücken D bzw. D1 und D2 des bekannten Typs entsprechend einer vorgegebenen Anzahl von fehlenden Düsen getrennt sind.
Der Kopf 60 hat darüber hinaus mehrere Grundelemente 64, die jeweils einen Anschluss 65 des bekannten Typs und einen jeweiligen gemeinsamen Balken 66, der in einer bekannten Weise mit einer Gruppe von Widerständen 61 verbunden ist.
Die Anschlüsse 65 der Grundelemente 64 sind mit den jeweiligen gemeinsamen Balken 66 verbunden, wobei die Verbindungen der Grundelemente mit einem Layout gleich demjenigen des monochromatischen Kopfes 20 (2), wie im Folgenden in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform detailliert beschrieben wird, hat.
Der Farbkopf 60 aus 288 Düsen gemäß des Beispiels, der mit dem monochromatischen Kopf 20 aus 312 Düsen kompatibel ist (2 und 6), weist zwei Spalten mit 144 Düsen auf, von denen jede Spalte wiederum drei Farbblöcke, nämlich A, B, C aus 48 Widerständen 61 und dazugehörige Düsen und zwei Lücken D1 und D2 aus 6 fehlenden Düsen oder fiktiven Düsen aufweist.
Das sind: 48*3+6*2 = 156,wobei 156 die Anzahl der Düsen einer Spalte des monochromatischen Kopfes 20 ist, mit der der Farbkopf 60 dieses Beispiels kompatibel ist.
Die gemeinsamen Balken 66 der ungeradzahligen Grundelemente 64 mit der Nummerierung P1, P3, P5, P11, P13 und P19, P21 und P23 haben dreizehn Widerstände und die dazugehörigen Düsen gleich dem monochromatischen Kopf 20.
Die Grundelemente mit der Nummerierung P7 (6) und P17 haben neun Widerstände 61 und die Grundelemente P9 und P15 haben elf Widerstände 61.
Durch diese Verteilung der Widerstände 61 haben die gemeinsamen Balken eine konstante und gleichmäßige Länge und entsprechen den gemeinsamen Balken 26 (2) des monochromatischen Kopfes 20.
Darüber hinaus sind auch die Verbindungen der Grundelemente äquivalent zu denjenigen des monochromatischen Kopfes 20, da die Anschlüsse 65 (6) aus Kompatibilitätsgründen an derselben Stelle wie die Anschlüsse 25 (2) des monochromatischen Kopfes 20 angeordnet sind, und die gemeinsamen Balken 66 (6) äquivalent zu denjenigen des monochromatischen Kopfes 20 (2).
Die Arbeitsweise des Kopfes 60 (6), d. h. die Abfolge des Ausstoßens von Tinte durch die verschiedenen Düsen ist in der Tabelle in 7 für die Spalte der ungeradzahligen Grundelemente und der dazugehörigen ungeradzahligen Düsen angegeben.
Die Nummerierung der Düsen entspricht exakt derjenigen (4) des monochromatischen Kopfes, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass insbesondere diejenigen Düsen, die in der Tabelle in 7 unterstrichen sind, d. h. die Düsen 97, 99, 101, 103, 105, 107, 205, 207, 209, 211, 213, 215, auch wenn sie in der Tabelle aufgeführt sind, nicht den tatsächlichen Widerständen und Düsen entsprechen, sondern stattdessen den fehlenden Düsen der Lücken D1 und D2 ( 6 und 7) entsprechen.
Die Aktivierungsabfolge des Kopfes 60 ist identisch zu derjenigen des bereits beschriebenen monochromatischen Kopfes, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass einige Düsen fiktive Düsen sind, die, wie auch immer die Konfiguration der mit Energie versorgten Grundelemente sein mag, zu keinem Zeitpunkt aktiviert werden.
Vom logischen Standpunkt aus gesehen kann die Steuereinrichtung des Kopfes 60 mit der des monochromatischen Kopfes verglichen werden und weist architek tonische Unterschiede bezüglich der Steuereinrichtung des bekannten polychromatischen Kopfes auf.
Auf der Grundlage der beispielhaft beschriebenen Ausführungsform folgt:

– die Abfolge der Aktivierung des Kopfes 60 ist identisch mit derjenigen, die für die monochromatischen Köpfe beschrieben wurde;
– die Nummerierung der Düsen stimmt mit der Anzahl von Düsen, die sich tatsächlich auf dem Kopf befinden, überein und entspricht derjenigen der monochromatischen Köpfe;
– die Abfolge der Daten und die Aktivierung der Düsen ist deshalb nicht sequentiell, da bei einigen Adressen einige Grundelemente keine Düsen haben, d. h. dass die Abfolge der Aktivierung Daten sowohl der echten Düsen als auch der fiktiven Düsen umfasst und die Daten für die fiktiven Düsen fiktive Daten sind, d. h. Daten, die speziell durch die Steuereinrichtung entsprechend den fiktiven Düsen eingegeben wurden, um die vertikalen Zeilen der Tabelle in 4 zu vervollständigen;
– das Layout der Grundelemente ist gleichmäßig auf dem Kopf verteilt und entspricht dem Layout der Grundelemente eines monochromatischen Kopfes.

Aus dem beschriebenen Beispiel ist ersichtlich, dass sich das Layout der Grundelemente des polychromatischen Kopfes gemäß der Erfindung nicht verändert, wenn sich die Lücken D und die entsprechende Anzahl der fehlenden Düsen verändern.
Bei diesem Beispiel kann die Anzahl von Grundelementen einer Spalte durch die ^` Anzahl der Farbblöcke geteilt werden.
Diese Bedingung ist von Vorteil, da es möglich ist, sowohl die Grundelemente in Farbblöcke zu gruppieren als auch Grundelemente mit Düsen benachbarter Farben zu vermeiden.
Jedoch kann auch, wenn die Anzahl der Grundelemente nicht durch die Anzahl der Farbblöcke teilbar ist, die beschriebene Lösung ihre Gültigkeit bewahren.
Bei diesem Beispiel wurde ein Kopf mit drei Farbblöcken und zwei Spalten beschrieben, jedoch können selbstverständlich die Farbblöcke und die Spalten in unterschiedlicher Anzahl vorgesehen sein, ohne den beschriebenen Lösungsweg zu verändern.
Darüber hinaus ist es durch die beschriebene Lösung möglich, ungeachtet ob es sich um polychromatische oder monochromatische Köpfe handelt, bestimmte Produktionseinrichtungen oder Montagegestelle, wie z. B. die Montagegestelle für die Herstellung der gemeinsamen Balken und der Verbindungen der Grundelemente, zu verwenden.

Claims

Polychromatischer Druckkopf, aufweisend – mehrere Anschlüsse (65) zum Anschließen an eine externe Steuereinrichtung, – mehrere Balken (66) mit Tintenausstoßeinrichtungen, die wahlweise durch die externe Steuereinrichtung gesteuert werden können, – mehrere Verbindungen, die jeweils einen der Anschlüsse (65) mit einem Balken (66) verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen gemäß einem regelmäßigen Layout entsprechend dem Layout der Verbindungen bei einem monochromatischen Druckkopf angeordnet sind, wobei die Verbindungen im Wesentlichen parallel zueinander und gleichmäßig verteilt sind.
Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Balken (66) so gruppiert sind, dass sie eine bestimmte Anzahl von Blöcken, die jeweils Tintenausstoßeinrichtungen einer bestimmten Farbe haben, bilden.
Druckkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Anschlüsse (65) ein ganzzahliges Vielfaches der bestimmten Anzahl von Blöcken ist.
Druckkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blöcke durch eine vorgegebene Lücke entsprechend der bestimmten Anzahl der fehlenden oder fiktiven Ausstoßeinrichtungen getrennt sind, und wenigstens einer der Balken (66) benachbart zu den Lücken eine geringere Anzahl von Ausstoßeinrichtungen als die Balken (66), die nicht zu den Lücken benachbart sind, aufweist.
Verfahren zur Steuerung des Ausstoßens von Tinte bei einem polychromatischen Druckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit – mehreren Aktivierungsgruppen, und – mehreren Tintenausstoßelementen, die jeder der Aktivierungsgruppen zugeordnet sind, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte des a) Auswählens und Aktivierens für eine bestimmte Zeit eines Elements der Gruppen, b) Auswählens und Aktivierens während der bestimmten Zeit einer bestimmten Konfiguration der Aktivierungsgruppen; und Wiederholens der Schritte a) und b) bis die mehreren Elemente vollständig sind, – wobei die mehreren Elemente echte und fiktive Tintenausstoßelemente aufweisen, und – wobei die bestimmte Konfigursation der Konfiguration eines monochromatischen Druckkopfs entspricht und echte Daten, die den echten Elementen zugeordnet sind, und fiktive Daten, die den fiktiven Elementen zugeordnet sind, aufweist.