DE60301751T2

DE60301751T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Heizungen in einem kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckkopf

Info

Publication number: DE60301751T2
Application number: DE60301751T
Authority: DE
Inventors: Manh Rochester Tang
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2023-04-01
Also published as: EP1352743A3; EP1352743B1; US6848764B2; EP1352743A2; JP2003311970A; DE60301751D1; US20030193537A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb von Heizungen eines Druckkopfes in einem kontinuierlichen Tintenstrahl zur Bereitstellung eines Stroms von Tintentröpfchen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Impulsfolge für den Betrieb von Heizungen eines Druckkopfes, um Variationen der Impulsbreite und/oder der Impulsperiode zu ermöglichen.
Das Tintenstrahldrucken hat sich im Bereich des digital gesteuerten elektronischen Druckens aufgrund verschiedener Vorteile durchgesetzt, wie beispielsweise der berührungslose, geräuscharme Betrieb und die Einfachheit des Systems. Aus diesen Gründen ist Tintenstrahldrucken ein kommerzieller Erfolg im privaten, gewerblichen und in sonstigen Bereichen beschieden.
Herkömmlicherweise arbeitet man im Tintenstrahldruck mit zwei unterschiedlichen Technologien, dem so genannten Drop-on-Demand-Drucken und dem Drucken mit kontinuierlichem Tintenstrom. Bei beiden Technologien sind unabhängige Tintenvorräte für jede bereitgestellte Tintenfarbe erforderlich. Tinte wird durch die in dem Druckkopf ausgebildeten Kanäle zugeführt. Jeder Kanal umfasst eine Düse, aus der Tintentröpfchen wahlweise ausgestoßen und auf einem Medium abgelagert werden. Jede Technologie bedarf getrennter Tintenzuführsysteme für jede im Drucken verwendete Tintenfarbe. Normalerweise werden die drei subtraktiven Primärfarben, d.h. blaugrün, gelb und purpurrot, benutzt, weil diese Farben bis zu mehrere Millionen wahrgenommene Farbkombinationen zu erzeugen vermögen.
Beim Drop-on-Demand-Tintenstrahldrucken werden Tintentröpfchen zur Beaufschlagung auf einem Druckmedium mithilfe eines Druckbeaufschlagungselements (thermisch, piezoelektrisch usw.) erzeugt. Die wahlweise Aktivierung des Elements bewirkt die Bildung und den Ausstoß eines Tintentröpfchens, das den Raum zwischen dem Druckkopf und dem Druck medium durchquert und auf das Druckmedium aufschlägt. Gedruckte Bilder entstehen, indem man die Bildung der Tintentröpfchen einzeln steuert, während das Medium in Bezug zum Druckkopf bewegt wird.
Beim Drucken mit kontinuierlichem Tintenstrom oder Tintenstrahl dient eine unter Druck stehende Tintenquelle dazu, einen kontinuierlichen Strom von Tintentröpfchen zu erzeugen. Herkömmliche, kontinuierliche Tintenstrahldrucker verwenden elektrostatische Ladungseinrichtungen, die dicht an dem Punkt angeordnet sind, an dem sich ein Flüssigkeitsstrom in einzelne Tintentröpfchen zerlegt. Die Tintentröpfchen werden elektrisch geladen und dann durch Ablenkungselektroden, die eine große Potenzialdifferenz aufweisen, an einen gewünschten Ort geleitet. Wenn kein Druckvorgang erwünscht ist, werden die Tintentröpfchen in einen Tintenauffangmechanismus abgelenkt (Auffangeinrichtung, Abscheider, Rinne usw.) und entweder wiederverwendet oder entsorgt. Wenn ein Druckvorgang erwünscht ist, werden die Tintentröpfchen nicht abgelenkt und können auf das Aufzeichnungsmedium auftreffen. Alternativ hierzu können die abgelenkten Tintentröpfchen auf das Aufzeichnungsmedium auftreffen, während die nicht abgelenkten Tintentröpfchen in dem Tintenauffangmechanismus gesammelt werden. Die kontinuierlichen Tintenstrahldruckvorrichtungen sind zwar schneller als Drop-on-Demand-Vorrichtungen und erzeugen Druckbilder und Grafiken in höherer Qualität, aber der von ihnen verwendete elektrostatische Ablenkmechanismus ist in der Herstellung teurer und während des Betriebs relativ empfindlich.
Jüngst wurde ein neuartiges Tintenstrahldruckersystem entwickelt, das auf die vorstehend beschriebenen elektrostatischen Ladevorrichtungen verzichtet und eine verbesserte Steuerung der Tröpfchenbildung vorsieht. Das System wird in der Parallelanmeldung US-A-6,079,821 beschrieben, worin das periodische Anlegen schwacher Wärmeimpulse an den Tintenstrom ein Heizelement veranlasst, den Tintenstrom in eine Vielzahl von Tröpfchen aufzuteilen, und zwar synchron mit dem Anlegen von Wärmeimpulsen und an einer zur Düse beabstandeten Position. Die Tintentröpfchen werden von Wärmeimpulsen aus einem Heizelement in einer Düsenbohrung abgelenkt. Dies wird als asymmetrisches Anlegen von Wärmeimpulsen bezeichnet. Die Wärmeimpulse lenken Tintentröpfchen zwischen einer „Druckrichtung" (auf ein Aufzeichnungsmedium) und einer „Nicht-Druckrichtung" (zurück in eine „Auffangeinrichtung") ab.
Zwar weisen solche kontinuierlichen Tintenstrahldrucker, die eine asymmetrische Anwendung von Wärme nutzen, zahlreiche erwiesene Vorteile gegenüber herkömmlichen Tintenstrahldruckern auf, die mit elektrostatischen Ladungstunneln arbeiten, aber zur Gewährleistung eines einwandfreien Betriebs des Tintenstrahldruckers ist ein kostengünstiges und zuverlässiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Heizungen des Tintenstrahldruckers erforderlich. Andernfalls kann es zu einer Fehlausrichtung der Tintentröpfchen kommen, wodurch die Druckqualität beeinträchtigt wird.
Mit Blick auf die vorstehenden Ausführungen besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass sie ein kostengünstiges und zuverlässiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Heizungen des Tintenstrahldruckers bereitstellen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen Verfahrens und einer Vorrichtung, das bzw. die es ermöglicht, ein Signal zu erzeugen, das zur Steuerung der Heizungen nutzbar ist, wobei die Impulsbreite und/oder die Impulsperiode der Signalimpulse einstellbar sind.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die vorstehend genannten Vorteile durch ein Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit einer Vielzahl von Impulsen zum Betreiben eines kontinuierlichen Tintenstrahldruckers mit einer Vielzahl von Düsen erzielt, das folgende Schritte umfasst: Erzeugen einer Datentabelle mit einer Vielzahl von Segmentwerten, wobei jeder Segmentwert entweder einen High-Impuls oder einen Low-Impuls des elektrischen Signals sowie die Breite des bezeichneten Impulses bezeichnet, Auslesen eines Segmentwerts aus der Datentabelle; und Erzeugen mindestens eines High- oder eines Low-Impulses, wobei der erzeugte Impuls und die Impulsbreite des erzeugten Impulses von dem ausgelesenen Segmentwert bezeichnet werden.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren zudem das schrittweise Auslesen jedes Segmentwerts aus der Vielzahl von Segmentwerten aus der Datentabelle und das Erzeugen mindestens eines High-Impulses und eines Low-Impulses, nachdem jeder Segmentwert aus der Datentabelle ausgelesen worden ist, wobei der erzeugte Impuls und die Impulsbreite von jedem der schrittweise ausgelesenen Segmentwerte bezeichnet werden. Da jeder Segmentwert individuell einstellbar ist, kann die Impulsbreite von zwei aufeinanderfolgenden High-Impulsen oder Low-Impulsen abweichen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren zudem das Laden einer neuen Vielzahl von Segmentwerten in die Datentabelle, nachdem die Vielzahl von Segmentwerten aus der Datentabelle schrittweise ausgelesen worden ist. Das Verfahren umfasst zudem das Umwandeln der Impulsbreite, die jeder schrittweise ausgelesene Segmentwert bezeichnet, in Zeit. Das Verfahren kann zudem das schrittweise Bezeichnen des auszulesenden Segmentwerts umfassen.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens bezeichnet die Vielzahl der Segmentwerte in der Datentabelle den High-Impuls und den Low-Impuls in wechselnder Folge. Zwei Segmentwerte der Datentabelle, die zwei aufeinanderfolgende High- oder Low-Impulse bezeichnen, bezeichnen zudem Impulse mit unterschiedlicher Impulsbreite. Die Low-Impulse können dazu dienen, die Erzeugung der High-Impulse zu verzögern.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens ist die Anzahl mindestens eines der High-Impulse und der Low-Impulse in der Datentabelle kleiner als die maximale Anzahl der Grautonstufen des kontinuierlichen Tintenstrahldruckers. Der erste Segmentwert in der Datentabelle bezeichnet einen High-Impuls oder einen Low-Impuls, der die Erzeugung eines ersten High-Impulses verzögert.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die vorstehend genannten Vorteile durch eine Steuerschaltung zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit einer Vielzahl von Impulsen zum Betreiben eines kontinuierlichen Tintenstrahldruckers mit einer Vielzahl von Düsen erzielt, die eine an eine Datentabelle mit einer Vielzahl von Segmentwerten angepasste Speichereinrichtung umfasst, wobei jeder Segmentwert entweder einen High-Impuls oder einen Low-Impuls des elektrischen Signals sowie die Breite des bezeichneten Impulses bezeichnet, einen Zähler zum sequenziellen Zählen auf Grundlage eines Segmentwerts aus der Datentabelle, um somit die von dem Segmentwert bezeichnete Impulsbreite in Zeit umzuwandeln, und eine zur Synchronisation der Speichervorrichtung mit dem Zähler angepasste Synchronisationseinrichtung, um das Laden jedes Segmentwerts von der Vielzahl von Segmentwerten aus der Speichervorrichtung in den Zähler zu ermöglichen.
Nach einem Ausführungsbeispiel stellt der Zähler der Synchronisationslogik eine Zählerausgabe bereit, und die Synchronisationslogik gibt das elektrische Signal basierend auf der Zählerausgabe aus. Diesbezüglich kann die Synchronisationslogik zudem eine Zustandsmaschine und einen Leseadressgenerator umfassen, der schrittweise bezeichnet, welcher Segmentwert aus der Speichervorrichtung von der Synchronisationsvorrichtung in den Zähler geladen wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen der Steuerschaltung kann die Speichervorrichtung ein Schreib-/Lesespeicher sein und der Zähler kann ein abwärts oder ein aufwärts zählender Zähler sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm einer asymmetrischen, thermischen, kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckvorrichtung, die zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
2 ein schematisches Diagramm eines exemplarischen Ausführungsbeispiels einer auf dem Druckkopf angeordneten Düse.
3 ein schematisches Diagramm einer Konfiguration eines Druckkopfes nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Vielzahl von Düsen unter Darstellung der Schaltung für SEITE 1.
4 eine schematische Darstellung der Signale ENABLE und HEAD_DATA, die in Kombination das Signal HEATER_DATA gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitstellen.
5 eine schematische Darstellung eines generischen ENABLE-Signals, das die Betätigung einer Düse in einem Druckkopf ermöglicht.
6 eine schematische Übersichtsdarstellung der in 1 gezeigten Heizungssteuerungsschaltung.
7 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Steuerungsschaltung aus 6.
8 ein Ablaufdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das zum Betrieb der Düsen des Druckkopfes verwendbar ist.
9 ein modifiziertes Ausführungsbeispiel des Ablaufdiagramms aus 8.
10 eine schematische Darstellung eines generischen Signals ENABLE1, das dem in 5 gezeigten entspricht, und eines Signals ENABLE2, das um eine Verzögerungsperiode „D" verzögert wird.
11 eine schematische Darstellung eines generischen Signals ENABLE1, das dem in 5 gezeigten entspricht, und eines Signals ENABLE2, wobei jeder Impuls des Signals ENABLE2 um eine bestimmte Verzögerungsperiode verzögert wird.
Wie aus der vorausgehenden Erörterung deutlich wird, stellt die vorliegende Erfindung ein wirksames Verfahren zur Steuerung der Heizungen eines Druckkopfes in einem kontinuierlichen Tintenstrahldrucker bereit. In dieser Hinsicht sei darauf hingewiesen, dass das Verfahren zwar in Anwendung auf ein konkretes Beispiel beschrieben wird, aber dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar ist, wo die Konfiguration des Druckers, des Druckkopfes und/oder der Heizungen von den Darstellungen in den verschiedenen Figuren abweicht.
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines asymmetrischen, thermischen, kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckersystems 1, das zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Das Druckersystem 1 umfasst eine Bildquelle 10, etwa einen Scanner oder Computer, der Rasterbilddaten, Umrissbilddaten in Form einer Seitenbeschreibungssprache oder andere Arten digitaler Bilddaten bereitstellt. Diese Bilddaten werden von einer Bildverarbeitungseinheit 12 verarbeitet, die auch die Bilddaten in einem (nicht gezeigten) Speicher speichert. In dieser Hinsicht kann die Bildverarbeitungseinheit 12 verschiedene Bildverbesserungsalgorithmen durchführen, beispielsweise eine Farbkorrektur, um eine Abstimmung auf die Ausgabevorrichtungen usw. vorzunehmen. Ein Heizungssteuerkreis 14, der in der vorliegenden Erfindung von einer Mikrosteuerung 24 gesteuert wird, liest Daten aus dem Bildspeicher aus und legt elektrische Impulse an eine Heizung 50 an, die eine Düse, die Teil eines Druckkopfes 16 ist, mit Wärme beaufschlagt. Diese Impulse werden zu einer geeigneten Zeit und an den geeigneten Düsen angelegt, wie nachfolgend detaillierter beschrieben, so dass aus einem kontinuierlichen Tintenstrom gebildete Tropfen Punkte auf einem Aufzeichnungsmedium 18 in geeigneter Position und in der geeigneten Dichte oder Pixel-Grautonwert, wie anhand der Daten in dem Bildspeicher bezeichnet, drucken.
Das Aufzeichnungsmedium 18 wird relativ zum Druckkopf 16 mithilfe eines Aufzeichnungsmedium-Transportsystems 20 bewegt, welches von einer Aufzeichnungsmedium-Transportsystemsteuerung 22 gesteuert wird, die wiederum von einer Mikrosteuerung 24 gesteuert wird. 1 zeigt das Aufzeichnungsmedium-Transportsystem lediglich in schematischer Form, wobei viele verschiedene mechanische Konfigurationen in den verschiedenen Ausführungsbeispielen möglich sind. Beispielsweise könnte eine Übertragungswalze als Aufzeichnungsmedium-Transportsystem 20 verwendet werden, um die Übertragung der Tintentropfen auf das Aufzeichnungsmedium 18 zu ermöglichen. Eine derartige Übertragungswalzentechnik ist in der Technik bekannt. Im Falle von Druckköpfen mit voller Seitenbreite ist es am praktischsten, das Aufzeichnungsmedium 18 an einem stationären Druckkopf vorbeizuführen. Im Falle von Abtastdrucksystemen ist es jedoch üblich, den Druckkopf entlang einer Achse (der Unterabtastrichtung) und das Aufzeichnungsmedium entlang einer orthogonalen Achse (der Hauptabtastrichtung) in relativer Rasterbewegung zu führen.
Die Tinte befindet sich vorzugsweise in einem Tintenbehälter 28 unter Druck. Im druckfreien Zustand können die kontinuierlichen Tintenstrahltropfenströme das Aufzeichnungsmedium 18 nicht erreichen, weil eine Tintenauffangeinrichtung 17 den Tintenstrahltropfenstrom blockiert, welche derart betreibbar ist, dass ein Teil der Tinte von einer Tintenrecyclingeinheit 19 wiederverwertet werden kann. Die Tintenrecyclingeinheit 19 bereitet die Tinte auf und führt sie dem Tintenbehälter 28 wieder zu. Derartige Tintenrecyclingeinheiten sind in der Technik bekannt. Der für einen optimalen Betrieb geeignete Tintendruck hängt von einer Reihe von Faktoren ab, u.a. der Geometrie und den thermischen Eigenschaften der Düsen sowie den thermischen Eigenschaften der Tinte. Ein konstanter Tintendruck lässt sich erreichen, indem man Druck an den Tintenbehälter 28 unter Steuerung eines Tintendruckreglers 26 anlegt.
Die Tinte wird auf die Rückseite des Druckkopfes 16 mittels einer Tintenkanaleinrichtung 30 verteilt. Die Tinte strömt vorzugsweise durch Schlitze und/oder Löcher, die in ein Siliciumsubstrat des Druckkopfes 16 geätzt sind, zu dessen Vorderseite, wo eine Vielzahl von Düsen und Heizungen angeordnet sind. Bei einem Druckkopf 16, der aus Silicium gefertigt ist, ist es möglich, die Heizungssteuerkreise 14 in den Druckkopf zu integrieren. Die Mechanik zur Erzeugung und Ablenkung der Tintentropfen des Tintenstroms wird in dem vorstehend erwähnten Patent US-A-6,079,821 beschrieben, so dass eine weitere detaillierte Erläuterung an dieser Stelle nicht erforderlich ist. Der Druckkopf 16 ist mit den Heizungssteuerkreisen 14 steuerbar, die von der Mikrosteuerung 24 erfindungsgemäß angesteuert werden, wie nachstehend beschrieben, womit ein wirksames Verfahren zur Steuerung der Heizungen eines Druckkopfes 16 bereitgestellt wird.
2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels einer Düse 40 mit einer Düsenbohrung 46 auf dem Druckkopf 16 und einer Heizung 50, die die Düsenbohrung im Wesentlichen umringt. Selbstverständlich kann der Druckkopf 16 mit einer Vielzahl derartiger Düsen und entsprechenden Heizungen versehen sein. Die Heizung 50 in dem gezeigten Beispiel umfasst zwei sich gegenüberliegende halbkreisförmige Elemente, die nahezu den gesamten Düsenumfang bedecken. Die Heizung 50 ist mit einem ersten Heizelement 51a versehen, wie auf SEITE 1 in der Fig. gezeigt, welches die Tintentröpfchen derart abzulenken vermag, dass diese auf dem Aufzeichnungsmedium 18 auftreffen oder von der in 1 gezeigten Tintenauffangeinrichtung 17 erfasst werden. Die Heizung 50 umfasst zudem ein zweites Heizelement 51b, das auf SEITE 2 angeordnet ist und welches von einem elektrischen Ablenkungskorrekturimpuls betrieben wird, der verwendbar ist, um zu verhindern, dass Tintentröpfchen, die zum Ende eines Druckvorgangs erzeugt werden, versehentlich auf das Aufzeichnungsmedium 18 auftreffen.
In anderen Ausführungsbeispielen können die Heizelemente jede geeignete Form annehmen und nur als ein Heizelement ausgebildet sein, das von der Steuerschaltung 14 zur Erzeugung und Ablenkung der Tintentröpfchen betrieben wird. Durch Bereitstellen eines zweiten Heizelements auf einer entgegengesetzten Seite, wie in dem vorliegenden Beispiel gezeigt, kann dem zweiten Heizelement ein elektrischer Ablenkungskorrekturimpuls bereitgestellt werden, um die Ablenkung des Tintentröpfchens am Ende des Druckvorgangs zu korrigieren und eine potenzielle Fehlausrichtung der Tintentröpfchen zu minimieren. Die Einzelheiten eines derar tigen Betriebs werden von Chwalek et al. detailliert in US-A-6,254,225 beschrieben und brauchen hier nicht vorgestellt zu werden.
Wie in der Fig. zu sehen ist, sind das erste und zweite Heizelement 51a bzw. 51b mit einer Stromquelle 54 und Masse 55 verbunden, wobei der Strom für das erste Heizelement 51a und für das zweite Heizelement 51b von den Treibertransistoren 56a bzw. 56b ein- oder ausgeschaltet wird. Die Treibertransistoren 56a und 56b werden von einem Signal aus den AND-Gattern 58a bzw. 58b angesteuert, wobei dieses Signal von jedem AND-Gatter erzeugt wird, wenn die Signale "ENABLE" und "LATCHED DATA" für das entsprechende AND-Gatter eingehen. Wenn die Treibertransistoren 56a oder 56b aktiviert sind, wird das entsprechende Heizelement aktiviert und bewirkt eine Ablenkung des Tintentropfens, wobei das Heizelement 51b von einem elektrischen Ablenkungskorrekturimpuls zeitlich gesteuert wird. In anderen Ausführungsbeispielen kann auch nur SEITE 1 mit dem ersten Heizelement 51a bereitgestellt werden, das von der Steuerschaltung 14 in der nachfolgend beschriebenen Weise betrieben wird, um Tintentröpfchen zu erzeugen und abzulenken.
Die elektrischen Impulse oder Impulsfolgen vom Heizungssteuerkreis 14 werden an das erste Heizelement 51a angelegt, so dass die asymmetrische Anwendung von auf SEITE 1 der Düsenbohrung 46 erzeugten Wärme den Tintentröpfchenstrom während eines Druckvorgangs periodisch ablenkt. Der Heizungssteuerkreis 14 ist derart programmierbar, dass er den in Form von Impulsen an das erste Heizelement 51a der Heizung 50 angelegten Strom liefert, wie nachfolgend detailliert beschrieben, so dass ein Tintentropfen abgelenkt wird, sobald ein elektrischer Energieimpuls vom AND-Gatter 58a angelegt wird. In einem Ausführungsbeispiel erreichen die abgelenkten Tintentropfen das Aufzeichnungsmedium 18, während die nicht abgelenkten Tropfen von einer Absperrvorrichtung, beispielsweise der zuvor genannten Tintenauffangeinrichtung 17, daran gehindert werden, zum Aufzeichnungsmedium 18 zu gelangen. In einem alternativen Druckschema kann die Tintenauffangeinrichtung 17 derart angeordnet werden, dass abgelenkte Tropfen abgefangen werden, so dass nicht abgelenkte Tropfen zum Aufzeichnungsmedium 18 gelangen können.
Die Heizelemente 51a und 51b der Heizung 50 können aus dotiertem Polysilicium bestehen, obwohl auch andere Widerstandsheizmaterialien verwendbar sind. Das Heizelement 50 ist vom Substrat 42 durch eine thermische und elektrische (nicht gezeigte) Isolationsschicht getrennt, wobei die Düsenbohrung 46 durch Ätzung ausgeführt sein kann. Die Oberfläche des Druckkopfes 16 kann mit einer (nicht gezeigten) hydrophobisierenden Schicht beschichtet werden, um eine irrtümliche Ausbreitung der Tinte über der Vorderseite des Druckkopfes 16 zu verhindern.
Der Betrieb der ersten Heizelemente 51a der Heizung 50 auf dem Druckkopf 16, die zur Ablenkung der Tintentropfen betätigt werden, wird nachfolgend beschrieben, um den erfindungsgemäßen Betrieb der zweiten Heizelemente 51b, wie später näher erläutert, besser verstehen zu können. 3 zeigt eine exemplarische Konfiguration eines Druckkopfes 16 mit einer Vielzahl von Düsen 40, auf denen die ersten Heizelemente 51a und die zweiten Heizelemente 51b angeordnet sind. Wie zu sehen ist, wurden nur die repräsentativen Elemente mit Bezugsziffern bezeichnet, um die Figur zu vereinfachen, wobei auf die jeweiligen Komponenten und die eingehenden Signale direkt Bezug genommen wird. 3 zeigt die Details von SEITE 1, die zur Steuerung der ersten Heizelemente 51a der Düsen 40 derart betrieben wird, dass die Tintentröpfchen abgelenkt werden, so dass sie auf dem Aufzeichnungsmedium 18 auftreffen oder von der in 1 gezeigten Tintenauffangeinrichtung 17 erfasst werden. Wie in 3 gezeigt, sind die Details von SEITE 2, die zur Steuerung der zweiten Heizelemente 51b betreibbar sind, um zu verhindern, dass die erzeugten Tintentröpfchen nach Abschluss eines Druckvorgangs irrtümlich auf das Aufzeichnungsmedium 18 auftreffen, im Wesentlichen mit den Details von SEITE 1 vergleichbar. Es sei aber darauf hingewiesen, dass SEITE 2 in ähnlicher Weise wie SEITE 1 betreibbar ist.
Um die große Zahl von Heizungen zu steuern, umfasst der Druckkopf 16 zudem eine Vielzahl elektronischer, serieller Schieberegister 60a auf SEITE 1 und (nicht gezeigter) serieller Schieberegister auf SEITE 2, in diesem Fall M serielle Schieberegister auf jeder Seite, um die Zahl der elektrischen Verbindungen zwischen dem Heizungssteuerkreis 14 und dem Druckkopf 16 zu minimieren. Jedes serielle Schieberegister kann 1 Bit breit × N Bits lang sein, wie in 3 gezeigt. Somit ist N × M die Gesamtzahl von Heizungen auf jeder Seite (SEITE 1 und SEITE 2) in dem Druckkopf 16. Diesbezüglich werden in 3 die Präfixe S1 und S2 für die verschiedenen Signale verwendet, um SEITE 1 oder SEITE 2 zu bezeichnen, aber im Allgemei- nen wird darauf verzichtet, weil beide Seiten mit ähnlichen Signalen versehen werden und nur SEITE 1 detailliert in Bezug zu 3 besprochen wird. Zudem werden Signale mit den Suffixen 1 oder 2 bezeichnet, wenn dies zur Klärung eines bestimmten Signals in 3 beiträgt.
Das Signal SHIFT_CLOCK wird benutzt, um den digitalen Datenwert von 1 oder 0, der an den Signalen HEAD_DATA1 und HEAD_DATA2 anliegt, durch SCHIEBEREGISTER 1 bzw. SCHIEBEREGISTER 2 zu bewegen. Für jeden Taktimpuls je Schieberegister wird ein Datenbit verschoben. Die seriellen Schieberegister sind analog zu einem Eimerkettenspeicher, in dem die Inhalte eines Registerorts (beispielsweise an P) zu einem folgenden Registerort (P + 1) auf der ansteigenden Flanke oder einem anderen Teil des Taktsignals verschoben werden. Die Inhalte des Registerorts (P – 1) werden zum Ort (P) auf diesem Taktsignal verschoben. Um alle Stellen N des SCHIEBEREGISTERS 1 und des SCHIEBEREGISTERS 2 mit neuen Daten aus den Signalen HEAD_DATA1 und HEAD_DATA2 zu füllen, werden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel N Taktperioden benötigt.
Zusätzlich zu den in 3 gezeigten Schieberegistern enthält der Druckkopf 16 eine separate Menge von Latchregistern 70a, wobei jedes Bit in den seriellen Schieberegistern einem Latchregister 70a zugeordnet ist, wie in der Darstellung zu sehen ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind daher N × M Latchregister 70a vorhanden. Der Betrieb der Latchregister 70a wird über das LATCH-Signal gesteuert. Während des normalen Betriebs des Druckkopfes 16 enthalten die Latchregister 70a einen Satz konstanter Datenwerte für die ersten Heizelemente 51a, während ein neuer Satz Daten in die seriellen Schieberegister 60a getaktet wird. Wenn die seriellen Schieberegister 60a mit N neuen Datenwerten gefüllt sind, geht das LATCH-Signal auf „high". Aufgrund des High-Impulses des LATCH-Signals wird der Inhalt aller M seriellen Schieberegister 60a in die zugehörigen Latchregister 70a übertragen. Der Inhalt der Latchregister 70a und deren zugehörige Ausgabe bleibt konstant, bis der nächste LATCH-Impuls stattfindet.
Wie in 2 und 3 gezeigt, ist der Ausgang jedes Latchregisters 70a mit einem zugehörigen digitalen AND-Gatter 58a verbunden, das zuvor unter Bezug auf 2 beschrieben worden ist. Die Ausgabe jedes AND-Gatters 58a ist mit einem ebenfalls zuvor beschriebenen zugehörigen Treibertransistor 56a verbunden, der dazu dient, Strom an das erste Heizelement 51a, das jeder Düse 40 zugeordnet ist, anzulegen. Der Treibertransistor 56a könnte beispielsweise ein NPN-Transistor mit offenem Kollektor oder ein N-Kanal-Leistungs-MOSFET mit offenem Drain sein, wie in 2 gezeigt, der als einfacher, elektrisch gesteuerter EIN/AUS-Schalter für das erste Heizelement 51a dient.
Ein zweites Signal, das allgemein als ENABLEx bezeichnet wird, in dem vorliegenden Beispiel das Signal ENABLE1 und ENABLE2, wird innerhalb jeder Heizungsgruppe gemeinsam an die AND-Gatter 58a angelegt. In einfachen Druckkopfkonfigurationen kann nur eine Heizungsgruppe vorhanden sein, wobei alle Heizungen mit einem ENABLE-Signal für den gesamten Druckkopf verbunden sind. In anderen Konfigurationen, insbesondere für größere Düsenzahlen, wie in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, kann der Druckkopf 16 in mehrere Heizungsgruppen unterteilt sein, wobei jede Gruppe ihr eigenes ENABLEx-Signal hat, beispielsweise die Signale ENABLE1 und ENABLE2, wie für das Beispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Grund dafür, dass die Heizungen in Heizungsgruppen unterteilt werden, ist die Minimierung der Anforderungen an die Stromversorgung, da jede Heizungsgruppe nacheinander wahlweise angesteuert werden kann. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, alle Heizungen auf dem Druckkopf gleichzeitig zu speisen, was die Anforderungen an die Stromversorgung erhöhen würde.
Wie zuvor beschrieben, müssen also zwei Bedingungen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfüllt sein, um ein einzelnes erstes Heizelement 51a auf einer Seite der Düse 40 ansteuern zu können.

(1) Der Inhalt des zugehörigen Latchregisters muss digital 1 sein, und
(2) Das ENABLEx-Signal für die Heizungsgruppe, zu der das erste Heizelement gehört, muss digital 1 sein.

Wenn beide Signale am AND-Gatter 58a digital 1 sind, ist der Ausgang des AND-Gatters 58a digital 1, so dass der zugehörige Treibertransistor 56a eingeschaltet und Strom an das erste Heizelement 51a angelegt wird. Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel definiert das Signal ENABLEx die Einschaltzeit für ein erstes Heizelement 51a, und der Ausgang des zugehörigen Latchregisters 70a steuert, ob die Heizung während eines bestimmten Druckvorgangs ein- oder ausgeschaltet wird, so dass die entsprechende Grautonstufe L der kontinuierlichen G-Grautöne erzielt werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass die maximale Anzahl von Grautönen hier als G-Grautöne bezeichnet wird, während die tatsächliche Grautonstufe eines bestimmten Pixels als Grautonstufe L bezeichnet wird. In den nachfolgend besprochenen Beispielen sind also maximal 8 Grautöne möglich (G = 8), wobei die Grautonstufen L hier 0, 1, 2 ... 6, 7 sind. Zudem sei darauf hingewiesen, dass 0 als eine der Grautonstufen bezeich net wird, da diese die Minimaldruckdichte darstellt (d.h. keine Tinte), während Grautonstufe 7 die dunkelste Grautonstufe ist. Selbstverständlich ist auch eine andere Zahl von Grautonstufen möglich.
4 zeigt ein Beispiel einer elektrischen Impulsfolge, die an die ersten Heizelemente 51a auf SEITE 1 von einer der Düsen 40 des kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckersystems 1 angelegt wird, das Pixel mit bis zu einer maximalen Zahl von G-Grautönen zu drucken vermag, wobei das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Impulsfolge zeigt, die ein Pixel mit einer Grautonstufe von 3 druckt. Wie bei gemeinsamer Betrachtung von 3 und 4 zu sehen, zeigt 4 die an die AND-Gatter 58a angelegten ENABLE-Signale sowie die Signale HEAD_DATA, die an die seriellen Schieberegister 60a angelegt werden, wobei HEAD_DATA mit dem Bilddatenwert korreliert ist, der die Grautonstufe L des zu druckenden Bildes anzeigt.
Das ENABLE-Signal wird G-1mal gepulst, wobei das ENABLE-Signal nicht gepulst wird, wenn die Grautonstufe 9 ist, was für die Minimaldichte steht, wenn kein Druckvorgang stattfindet. In dem in 4 gezeigten Beispiel besteht das Signal HEAD_DATA, das in das Schieberegister 60a für ein bestimmtes erstes Heizelement 51a verschoben werden soll, aus drei digitalen Werten 1, wobei der Rest 0 beträgt. Wenn das verschobene Signal HEAD_DATA digital 1 ist, wird das erste Heizelement 51a für die Zeitdauer, die von dem Signal ENABLE für die jeweilige Grautonstufe gesteuert wird, eingeschaltet. Wenn das verschobene Signal HEAD_DATA digital 0 ist, wird die Heizung unabhängig vom Zustand des Signals ENABLE ausgeschaltet. Das Signal ENABLE legt also die maximale Häufigkeit fest, für die ein erstes Heizelement 51a eingeschaltet werden kann, was in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der maximalen Grautonstufe L entspricht, die gedruckt werden kann. Das in das serielle Schieberegister 60a verschobene Signal HEAD_DATA steuert die Anzahl, für die eine bestimmte Heizung eingeschaltet wird, um die gewünschte Grautonstufe in dem gedruckten Bild zu erzeugen. In diesem Beispiel wird das Signal HEAD_DATA für die Grautonstufen 1, 2 und 3 angelegt, und das entsprechende erste Heizelement 51a wird von der Impulsfolge HEATER_DATA aktiviert, die von dem entsprechenden AND-Gatter 58a bereitgestellt wird, und die von dem Signal ENABLE sowie von dem Signal HEAD_DATA abgeleitet wird.
Während das Signal ENABLE die zeitliche Steuerung des ersten Heizelements 51a bis zur maximalen Zahl von Grautönen übernimmt, ermittelt das Signal HEAD_DATA die tatsächliche Anzahl von Operationen des ersten Heizelements 51a, da es mit dem Bilddatenwert in Korrelation steht. Entsprechend werden beide Signale benutzt, um die Impulsfolge HEATER_DATA wie gezeigt zu erzeugen, die dazu dient, das erste Heizelement 51a zu betätigen, um die Tropfen des kontinuierlichen Tintenstrahls abzulenken.
Das Signal HEAD_DATA kann in jeder geeigneten Weise zur praktischen Verwertung der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, wie vorstehend beschrieben. Auf die Details zur Erzeugung des Signals HEAD_DATA wird hier daher verzichtet. Allerdings sei darauf hingewiesen, dass die Erzeugung des Signals HEAD_DATA für das erste Heizelement 51a und für das zweite Heizelement 51b detailliert in der Parallelanmeldung mit dem Titel METHOD OF CONTROLLING HEATERS IN A CONTINUOUS INK JET PRINT HEAD HAVING SEGMENTED HEATERS TO PREVENT TERMINAL INK DROP MISDIRECTION (Docket 81913) besprochen wird, abgetreten an die Abtretungsempfängerin der vorliegenden Anmeldung, die durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet wird.
5 zeigt eine generische Form der Wellenform/Impulsfolge 80 des Signals ENABLE, die in der zuvor beschriebenen Weise verwendet wird, wobei nur vier Musterimpulse in der Impulsfolge 80 bereitgestellt werden. Die vorliegende Erfindung stellt diesbezüglich ein einfaches Verfahren zur Erzeugung des ENABLE-Signals bereit, das eine variable Impulsbreite und/oder eine variable Impulsperiodenform zur Verwendung in der Steuerung der Heizelemente 51a des Druckkopfes 16 aufweist, wobei das Verfahren vorzugsweise über die Steuerschaltungen 14 bereitgestellt wird, wie nachfolgend beschrieben. Selbstverständlich kann das Verfahren auch in anderen Ausführungsbeispielen mit der Mikrosteuerung 24 oder direkt auf dem Druckkopf 16 implementiert werden.
Unter Bezug auf 5 sei darauf hingewiesen, dass:

P: = Impulsperiode = H + L
H: = High-Impulsbreite
L: = Low-Impulsbreite

Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass die Bezugsziffer, die dem Impulsindikator folgt, die Grautonstufe bezeichnet, der der erzeugte Impuls entspricht, wobei die Bezugsziffer hier generisch als „x" bezeichnet wird. P1 bezieht sich also auf die Impulsperiode, die der Grautonstufe 1 entspricht, während sich Px auf die Impulsperiode im Allgemeinen bezieht.
Erfindungsgemäß können Hx und Lx beliebige Werte annehmen und stellen damit variable Impulsbreiten und/oder variable Impulsperioden bereit, so dass die Impulsfolge 80 vollständig auf die jeweilige Anwendung und/oder auf den Druckkopf abgestimmt werden kann. Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Verfahren zum Erzeugen des ENABLE-Signals bereit, wobei jeder Impuls, der jeder Graustufe entspricht, unabhängig und dynamisch von einem anderen eingestellt werden kann.
Wie in 5 gezeigt, kann das von der Impulsfolge 80 bereitgestellte ENABLE-Signal in Paare aus HIGH- und LOW-Impulsen mit den Segmenten Hx bzw. Lx unterteilt werden. Jedes Impulsbreitensegmentpaar bildet somit die diskreten variablen Zeitperioden für Grautonstufe 1 bis Grautonstufe G-1 eines Drucksystems mit G-Grautonstufen.
Das HIGH-Impulsbreitensegment jeder Impulsperiode ist die Einschaltzeit der Heizung für diese bestimmte Graustufe und kann digital 1 sein. Mit anderen Worten kann das HIGH-Impulsbreitensegment der Leistungsimpuls sein, der zum Betrieb einer bestimmten Heizung verwendet wird. In dem vorliegenden Beispiel ist die Impulsfolge 80 das ENABLE-Signal, das einem AND-Gatter 58a bereitgestellt wird, so dass bei Anliegen des HIGH-Impulses das entsprechende erste Heizelement 51a betrieben wird, wenn das Signal HEAD_DATA auch am AND-Gatter 58a anliegt. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Heizelement direkt von dem ENABLE-Signal selbst betrieben werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das ENABLE-Signal, d.h. die Impulsfolge 80, in Tabellenform in einer ENABLE-Tabelle dargestellt werden, die die in Tabelle 1 aufgeführten Segmentwerte aufweist. Wie zu erkennen ist, bezeichnet die ENABLE-Tabelle in dem dargestellten Beispiel die High- und Low-Impulse in wechselnder Reihenfolge. Die tatsächlichen Segmentwerte würden selbstverständlich numerisch und nicht als Deskriptoren dargestellt, die hier nur zur besseren Verständlichkeit ver wendet werden. Die tatsächlichen numerischen Werte lassen sich auf verschiedene Weise berechnen, von denen eine nachstehend detaillierter beschrieben wird.
Tabelle 1
6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der in 1 gezeigten Heizungssteuerungsschaltung 14 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbar ist. Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch über die Mikrosteuerung 24 oder direkt auf dem Druckkopf 16 implementiert werden.
Die Heizungssteuerungsschaltung 14 ist darauf ausgelegt, die Werte der TABELLE 1 aus der ENABLE-Tabelle 89 in die entsprechende ENABLE-Signalimpulsfolge umzuwandeln, die dazu dient, ein bezeichnetes Heizelement in der zuvor beschriebenen Weise aktivieren zu können. Wie gezeigt, umfasst die Steuerungsschaltung den Speicher 86, in dem die ENABLE-Tabelle 89 und deren Inhalte gespeichert werden, einen Zähler 87, der die Informationen in der ENABLE-Tabelle in Zeit umwandelt, indem die von den Segmentwerten der ENABLE-Tabelle bezeichnete Impulsbreite gezählt wird, und eine Synchronisationsschaltung 88, die den Speicher 86 und den Zähler 87 steuert, um jeweils einen aus der Vielzahl der Segmentwerte aus der Speichervorrichtung 86 in den Zähler 87 laden zu können. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt die Synchronisationsschaltung 88 zudem die in 5 generisch dargestellte ENABLE-Signalimpulsfolge als eine Ausgabe, die auf der Ausgabe des Zählers 87 basiert.
7 zeigt detailliert ein Ausführungsbeispiel der Heizungssteuerungsschaltung 14 aus 6. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Speicher 86 als Schreiblesespeicher 92 (RAM/Random Access Memory) implementiert, während der Zähler 87 mit einem ladbaren Abwärtszähler 94 implementiert ist. Die Synchronisationsschaltung 88 ist mithilfe verschiedener Unterkomponenten implementiert, u.a. dem RAM-Leseadressgenerator 96, der schrittweise bezeichnet, welcher Segmentwert aus dem Schreiblesespeicher 92 von der Zustandsmaschine 98 in den Abwärtszähler 94 geladen wird. Es sei darauf hingewiesen, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der RAM-Leseadressgenerator 96 ein Aufwärtszähler ist, wie in der Steuerungsschaltungstechnik allgemein bekannt. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass Zustandsmaschinen, wie die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Zustandsmaschine 98, allgemein zur Konstruktion von Steuerschaltungen verwendet werden. Auf die Details dieser Komponenten wird hier daher verzichtet.
Diese Komponenten der Heizungssteuerungsschaltung 14 werden benutzt, um eine Folge von Operationen über eine Zeit auszuführen, und zwar gestützt auf die ENABLE-Tabelle 89 und verschiedene Eingaben zum Erzeugen der gewünschten Impulsfolge, um somit die Betätigung der Heizelemente wie beschrieben zu ermöglichen. Es sei darauf hingewiesen, dass 7 nur eine bestimmte Implementierung der in 6 gezeigten Heizungssteuerungsschaltung 14 zeigt, und dass es viele weitere Möglichkeiten gibt, wie die Heizungssteuerungsschaltung 14 anhand verschiedener elektrischer Komponenten implementiert werden kann. Beispielsweise ist ein Aufwärtszähler anstelle des Abwärtszählers 94 verwendbar, und die Synchronisationsschaltung 88 kann mithilfe anderer Vorrichtungen oder Verfahren anstelle des in 7 gezeigten Verfahrens unter Verwendung der Zustandsmaschine 98 implementiert werden.
Die Folge von Operationen für die Schaltung aus 7 entsprechend einem Ausführungsbeispiel wird in dem Ablaufdiagramm 100 aus 8 gezeigt. Das ENABLE-Signal ist zunächst in einem zurückgesetzten, nicht aktiven Zustand, wie in Schritt 102 gezeigt. Bei Initialisierung wird die ENABLE-Tabelle, die in dem vorliegenden Beispiel die Werte aus TABELLE 1 enthält, in Schritt 103 in den Schreiblesespeicher 92 heruntergeladen. Die Zustandsmaschine 98 pulst dann ein Read_Address_Reset-Signal an den RAM-Leseadressgenerator 96, so dass dieser seine Ausgänge auf die Anfangsadresse der ENABLE-Tabelle richtet, wie in Schritt 104 gezeigt. Wenn in Schritt 105 ein Druckauftrag gestartet wird, legt die Zustandsmaschine 98 zunächst das RAM_Read-Signal an den Schreiblesespeicher 92 an, der den Schreiblesespeicher 92 veranlasst, den ersten Digitalwert aus der Tabelle auf Counter_Data zu legen, wodurch der ENABLE-Tabellenwert gelesen und geladen wird, wie in Schritt 106 bzw. 107 gezeigt. Die Zustandsmaschine 98 legt zu diesem Zeitpunkt zudem das Signal Counter_Load an den Abwärtszähler 94 an. Bei Empfang des Signals Counter_Load speichert der Abwärtszähler 94 das Signal Counter_Data in einem internen Register zwischen. Der Wert in Counter_Data wird als der Ausgangswert verwendet, an dem der Abwärtszähler 94 die Abwärtszählung in Schritt 108 beginnt. Die Zustandsmaschine 98 deaktiviert dann die Signale Counter_Load und RAM_Read und aktiviert das ENABLE-Signal an ihrem Ausgang.
Da der erste Digitalwert der ENABLE-Tabelle des vorliegenden Beispiels mit den Werten aus der TABELLE 1 die Impulsbreite des ersten HIGH-Impulsbreitensegments enthält, wird das als Ausgabe der Zustandsmaschine 98 bereitgestellte Signal ENABLE als digitaler Wert 1 gesetzt. Sobald das Signal Counter_Load deaktiviert wird, zählt der Abwärtszähler 94 in Schritt 108 abwärts, und die Zustandsmaschine 98 schaltet das ENABLE-Signal in Schritt 110 auf eine entgegengesetzte Polarität um. Es sei darauf hingewiesen, dass hier der Schritt 110 das erste Umschaltereignis aus dem Rücksetzzustand von 0 auf 1 ist. Der umgeschaltete Wert bleibt auf 1, bis der Abwärtszähler 94 den Schritt 111 abgeschlossen hat und zurück zu dem bereits besprochenen Schritt 106 geht.
Während der Abwärtszähler 94 zählt, pulst die Zustandsmaschine 98 das Signal Read_Address_Clock, so dass die Ausgabe des RAM-Leseadressgenerators 96 erhöht wird, um auf die Adresse des nächsten Werts in der ENABLE-Tabelle 89 zu zeigen, um für den nächsten Lesevorgang in Schritt 109 bereit zu sein. Wenn die Zustandsmaschine 98 feststellt, dass die Ausgabe des Abwärtszählers 94 null ist, wie in Schritt 111 gezeigt, lädt die Zustandsmaschine 98 den nächsten in TABELLE 1 gezeigten Wert aus der ENABLE-Tabelle in den Abwärtszähler 94, und dieselbe Ereignisfolge wird wiederholt, bis der letzte Tabellenwert der ENABLE-Tabelle gelesen und in den Abwärtszähler 94 geladen worden ist, wie in Schritt 112 gezeigt. Dann beginnt der gesamte Prozess für das nächste von der Düse 40 des Druckkopfs 16 zu druckende Pixel erneut. Es sei darauf hingewiesen, dass das vorstehend beschriebene Verfahren lediglich ein Beispiel ist, und dass die vorliegende Erfindung nicht als darauf beschränkt zu verstehen ist.
Anhand der vorausgehenden Besprechung sollte deutlich sein, dass die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines elektrischen Signals, beispielsweise des ENABLE-Signals, mit einer Vielzahl von Impulsen bereitstellt, die zum Betreiben eines kontinuierlichen Tintenstrahldruckers mit einer Vielzahl von Düsen dienen. Wie jetzt klar wird, umfasst das Verfahren das Erzeugen einer Datentabelle, wie die zuvor beschriebene ENABLE-Tabelle, mit einer Vielzahl von Segmentwerten, wobei jeder Segmentwert einen High-Impuls und einen Low-Impuls des elektrischen Signals bezeichnet, das Bezeichnen der Impulsbreite des bezeichneten Impulses, das Lesen eines Segmentwerts aus der Datentabelle und das Erzeugen mindestens eines High-Impulses und eines Low-Impulses, wobei der erzeugte Impuls und die Impulsbreite des erzeugten Impulses von dem ausgelesenen Segmentwert bezeichnet wird.
In dem in 6, 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zudem das schrittweise Auslesen jedes Segmentwerts aus der Vielzahl von Segmentwerten aus der Datentabelle und das Erzeugen mindestens eines High-Impulses und eines Low-Impulses, nachdem jeder Segmentwert aus der Datentabelle ausgelesen worden ist, wobei der erzeugte Impuls und die Impulsbreite von jedem der schrittweise ausgelesenen Segmentwerte bezeichnet wird. Da jeder Segmentwert individuell einstellbar ist, kann die Impulsbreite von zwei aufeinanderfolgenden High-Impulsen oder Low-Impulsen untereinander abweichen, wie in dem ENABLE-Signal aus 5 gezeigt wird.
Das vorliegende Verfahren bietet insofern einen erheblichen Vorteil, als dass neue Segmentwerte leicht in die ENABLE-Tabelle geladen werden können, so dass ein anderes ENABLE-Signal mit unterschiedlichen High- und Low-Impulsen leicht erzeugt werden kann. Dies ermöglicht ein kostengünstiges Verfahren zur Einstellung der Impulsbreite und/oder der Impulsdauer der Signalimpulse. Wie zuvor beschrieben, umfasst das Verfahren in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zudem das Verwenden des Abwärtszählers 94, um die von jedem der schrittweise gelesenen Segmentwerte bezeichnete Impulsbreite in Zeit umzuwandeln, während der RAM-Leseadressgenerator 96 verwendet wird, um schrittweise zu bezeichnen, welcher Segmentwert zu lesen ist.
Die in der ENABLE-Tabelle gespeicherten tatsächlichen digitalen Werte für jede Segmentimpulsbreite, die den in TABELLE 1 gezeigten entsprechen, lassen sich mit folgender Formel berechnen:
wobei alle Einheiten Zeiteinheiten sind, ausgenommen des Ergebnisses, das im Zählertaktzyklus liegt.
Die Taktfrequenz des Abwärtszählers 94 bestimmt die Auflösung der ENABLE-Signalausgabe der Zustandsmaschine 98. Wenn eine höhere Auflösung gewünscht ist, ist daher eine höhere Taktfrequenz für den Abwärtszähler 94 erforderlich. Aus der vorstehend gezeigten Gleichung wird die Segmentimpuls-Mindestbreite für die in 8 gezeigten Schritte durch den Overhead der Steuerschaltung begrenzt, wobei dieser Overhead im Allgemeinen in der Steuerschaltungstechnik bekannt ist und in diesem Beispiel den Regelkreis umfasst, der durch die Schritte 112, 106 und 107 definiert ist, auf dessen Erläuterung hier verzichtet wird. Im Allgemeinen ist der Overhead der Steuerschaltung sehr klein im Vergleich mit der Segmentimpulsbreite, so dass dies kein größeres Problem darstellt. Wenn allerdings der Overhead der Steuerschaltung erheblich ist, gibt es mehrere Möglichkeiten, den Overhead zu reduzieren oder zu beseitigen, beispielsweise indem man die in 8 gezeigten Operationen entsprechend der in 9 gezeigten umordnet.
Das in 9 gezeigte Ablaufdiagramm 200 ist in Bezug auf die in 8 gezeigten Schritte 202 bis 211 ähnlich, welche im 200er Bereich nummeriert sind, weshalb die Erläuterung dieser Schritte zur Vermeidung von Wiederholungen entfällt. Wie zu sehen, umfasst dieses Ausführungsbeispiel zusätzliche Schritte, damit alle Impulssegmente von einer Polarität eine kleine Impulsbreite von einer Taktperiode des Abwärtszählers 94 aufweisen können. Somit wird der gesamte Overhead der Steuerschaltung auf die Segmente mit der anderen Polarität verschoben. Wenn die Zustandsmaschine 98 ermittelt, dass die Ausgabe des Abwärtszählers 94 null ist, wie in Schritt 211 gezeigt, wird das ENABLE-Signal umgeschaltet, wie in Schritt 212 gezeigt. Wenn der letzte Tabellenwert der ENABLE-Tabelle ausgelesen und in den Abwärtszähler 94 geladen wird, wird die gleiche Folge wiederholt, wie in Schritt 213 gezeigt. Andernfalls wird ein weiterer Wert der ENABLE-Tabelle ausgelesen und in den Abwärtszähler 94 geladen, wie in Schritt 214 bzw. 215 gezeigt. Dann wird der Abwärtszähler 94 gestartet, während RAM Read_Address auf den Punkt neben dem nächsten Tabellenwert inkrementiert wird, wie in Schritt 216 und 217 gezeigt. Wenn der Abwärtszähler 94 in Schritt 218 bis null heruntergezählt hat, wird der Prozess in Schritt 206 wieder aufgenommen.
Selbstverständlich ist das vorstehend beschriebene Verfahren nur ein Beispiel, das zur Beseitigung des Overheads der Steuerschaltung verwendbar ist und nicht hierauf beschränkt ist. Eine weitere Möglichkeit zur Beseitigung des Overheads der Steuerschaltung ist die Hinzunahme eines zusätzlichen (nicht gezeigten) Abwärtszählers, was es ermöglicht, dass ein Zähler die HIGH-Impulsbreitensegmente zählt, während der andere Zähler die LOW-Impulsbreitensegmente zählt, wodurch die Notwendigkeit entfällt, auf das Lesen und Laden des nächsten Werts zu warten.
Erfindungsgemäß können sehr spezifische, anpassbare Impulsfolgen, wie das ENABLE-Signal, erzeugt werden, um den kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckkopf zu steuern, indem eine ENABLE-Tabelle verwendet wird, die mit einem Zähler und einer Synchronisationsschaltung in der vorstehend beschriebenen Weise gekoppelt ist. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie eine dynamische Erzeugung des ENABLE-Signals ermöglicht, da die Segmentwerte in der ENABLE-Tabelle jederzeit geändert werden können, indem neue Segmentwerte in die ENABLE-Tabelle heruntergeladen werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren leicht verwendbar ist, um eine verzögerte Version des ENABLE-Signals zu erzeugen, wenn mehrere ENABLE-Signale aufgrund der Konfiguration des Druckkopfes erforderlich sind, wie in 3 gezeigt, wo zwei ENABLE-Signale aufgrund der Düsengruppierung benötigt werden. Die Düsengruppierung kann ein zweites ENABLE-Signal erforderlich machen, das in Form eines verzögerten Signals bereitstellt werden kann, wie des Signals ENABLE(x + 1), das eine festverzögerte Version des Signals ENABLEx ist, um zu vermeiden, dass alle Heizelemente aus der Vielzahl von Düsen gleichzeitig eingeschaltet werden.
10 zeigt ein solches Beispiel, wobei das Signal ENABLE2 eine verzögerte Version des Signals ENABLE1 ist und wobei die Verzögerung mit „D" bezeichnet ist, die eine LOW-Segmentimpulsbreite darstellt. In einem solchen Ausführungsbeispiel würden zwei ENABLE-Tabellen verwendet, die jeweils korrespondieren, um das Signal ENABLE1 bzw. ENABLE2 zu erzeugen. In dem dargestellten Beispiel enthält die Tabelle ENABLE1 die Segmentwerte aus der vorstehend gezeigten Tabelle 1. Die Segmentwerte der Tabelle ENABLE2 werden in Tabelle 2 gezeigt und weisen paarweise Low- und High-Impulsbreitensegmente auf. Die Verzögerung wird durch die gezeigte Tabelle ENABLE2 erzeugt, indem zunächst die Erzeugung eines Low-Impulses veranlasst wird, der die Erzeugung eines ersten High-Impulses verzögert. Die tatsächlichen Segmentwerte würden numerisch und nicht als Deskriptoren dargestellt, die hier nur zur besseren Verständlichkeit verwendet werden.
Tabelle 2
Wie aus TABELLE 2 in Verbindung mit 10 ersichtlich ist, ist das Signal ENABLE(x + 1) bis auf die Tatsache, dass es verzögert ist, identisch mit dem Signal ENABLEx, von dem es abgeleitet ist. Durch Verzögerung der ENABLE-Signalimpulsfolge ist keine weitere Abweichung der Impulsbreite und/oder der Impulsperiode möglich.
Wie zuvor beschrieben geht das erfindungsgemäße Verfahren insofern einen Schritt weiter, als dass es die Abwandlung der Impulsbreite und/oder der Impulsperiode ermöglicht, so dass eine Verzögerung zwischen jedem der ENABLE-Signale programmiert werden kann. Diesbezüglich kann die Verzögerung zwischen den ENABLE-Signalen für jede Grautonstufe in einem Drucksystem mit G-Grautonstufe unterschiedlich sein, wie in 11 gezeigt. In der mit Bezug auf 10 beschriebenen Weise werden in 11 zwei ENABLE-Signale gezeigt, nämlich ein Signal ENABLE1 mit Segmentwerten, die in der folgenden TABELLE 3 aufgeführt sind, und ein Signal ENABLE2 mit Segmentwerten, die in der folgenden TABELLE 4 aufgeführt sind.
Durch Vergleichen der beiden ENABLE-Signale in 11 ist deutlich zu erkennen, dass in die Impulsfolge des Signals ENABLE2 nicht nur eine Verzögerung eingebracht worden ist, sondern dass den Impulsen jeweils eine eindeutige Verzögerung zugeordnet ist. Die Abweichungen in der Verzögerung wird durch unterschiedlich tiefgestellte Suffixe bezeichnet, die jeder gezeigten Verzögerung „D" zugeordnet sind. Aufgrund der Abweichungen in jedem der Impulse der Impulsfolge wird auch die LOW-Segmentimpulsbreite entsprechend variiert. Die vorliegende Erfindung stellt somit eine sehr flexible Möglichkeit zur Positionierung der Impulse der Impulsfolge des ENABLE-Signals in einem Druckkopf mit mehreren ENABLE-Signalen bereit und ermöglicht die Variation der Impulsbreite und/oder der Impulsdauer. Wie bereits erwähnt, würden die tatsächlichen Segmentwerte numerisch und nicht als Deskriptoren dargestellt, die hier nur zur besseren Verständlichkeit verwendet werden.
Wie anhand der vorstehenden Tabellen und aus 11 ersichtlich ist, haben zwei Segmentwerte der Datentabelle, die zwei aufeinanderfolgende High- oder Low-Impulse bezeichnen, Impulse mit unterschiedlicher Impulsbreite. Entsprechend können die Low-Impulse dazu dienen, die Erzeugung der High-Impulse zu verzögern. Mit Blick auf die vorstehenden Erläuterungen sollte deutlich geworden sein, wie die vorliegende Erfindung ein einfaches Verfahren zur Erzeugung des ENABLE-Signals mit einer variablen Impulsbreite und/oder einer variablen Impulsperiodenwellenform zur Steuerung der Heizelemente eines Tintenstrahldruckkopfes bereitstellt. Außerdem sollte deutlich geworden sein, dass die vorliegende Erfindung eine einfache Abwandlung der erzeugten Impulsfolge durch Verwendung einer ENABLE-Tabelle mit Segmentwerten ermöglicht.
Obwohl die Erfindung mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann innerhalb des Geltungsbereichs Änderungen und Abwandlungen unterzogen werden.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit einer Vielzahl von Impulsen zum Betreiben eines kontinuierlichen Tintenstrahldruckers mit einer Vielzahl von Düsen, das folgende Schritte umfasst: Erzeugen einer Datentabelle mit einer Vielzahl von Segmentwerten, wobei jeder Segmentwert entweder einen High-Impuls oder einen Low-Impuls des elektrischen Signals sowie die Breite des bezeichneten Impulses bezeichnet; Auslesen eines Segmentwerts aus der Datentabelle; und Erzeugen mindestens eines High- oder eines Low-Impulses, wobei der erzeugte Impuls und die Impulsbreite des erzeugten Impulses von dem ausgelesenen Segmentwert bezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das zudem das schrittweise Auslesen jedes Segmentwerts aus der Vielzahl der Segmentwerte aus der Datentabelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, das zudem das Erzeugen mindestens eines High-Impulses und eines Low-Impulses umfasst, nachdem jeder Segmentwert aus der Datentabelle ausgelesen ist, wobei der erzeugte Impuls und die Impulsbreite von jedem der schrittweise ausgelesenen Segmentwerte bezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Vielzahl der Segmentwerte in der Datentabelle den High-Impuls und den Low-Impuls in wechselnder Folge bezeichnen.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Anzahl mindestens eines der High-Impulse und der Low-Impulse in der Datentabelle kleiner als die Anzahl der Grautonstufen des kontinuierlichen Tintenstrahldruckers ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der erste Segmentwert in der Datentabelle einen High-Impuls bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der erste Segmentwert in der Datentabelle einen Low-Impuls bezeichnet.
Steuerschaltung (14) zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit einer Vielzahl von Impulsen zum Betreiben eines kontinuierlichen Tintenstrahldruckers mit einer Vielzahl von Düsen, die folgendes umfasst: eine an eine Datentabelle mit einer Vielzahl von Segmentwerten angepasste Speichereinrichtung (86), wobei jeder Segmentwert entweder einen High-Impuls oder einen Low-Impuls des elektrischen Signals sowie die Breite des bezeichneten Impulses bezeichnet; einen Zähler (87) zum sequenziellen Zählen auf Grundlage eines Segmentwerts aus der Datentabelle, um somit die von dem Segmentwert bezeichnete Impulsbreite in Zeit umzuwandeln; und eine zur Synchronisation der Speichervorrichtung mit dem Zähler angepasste Synchronisationseinrichtung (88), um das Laden jedes Segmentwerts von der Vielzahl von Segmentwerten aus der Speichervorrichtung in den Zähler zu ermöglichen.
Steuerschaltung nach Anspruch 8, worin der Zähler der Synchronisationslogik eine Zählausgabe bereitstellt und worin die Synchronisationslogik das elektrische Signal basierend auf der Zählerausgabe ausgibt.
Steuerschaltung nach Anspruch 8 mit zudem einem Leseadressgenerator (96), der schrittweise bezeichnet, welcher Segmentwert aus der Speichervorrichtung von der Synchronisationsvorrichtung in den Zähler geladen wird.