DE69233179T2

DE69233179T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und Vorrichtung mit thermischer Energie

Info

Publication number: DE69233179T2
Application number: DE69233179T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ohta-ku Tajika; Yoshiaki Ohta-ku Takayanagi; Masayuki Ohta-ku Hirose; Souhei Ohta-ku Tanaka; Hiromitsu Ohta-ku Hirabayashi; Noribumi Ohta-ku Koitabashi; Yasuhiro Ohta-ku Yamada; Yasuhiro Ohta-ku Numata; Hitoshi Ohta-ku Sugimoto; Miyuki Ohta-ku Matsubara
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-01-18
Filing date: 1992-01-16
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2012-01-17
Also published as: HK1011952A1; AU6468294A; HK1011954A1; DE69213485T2; KR920014619A; CA2059613C; KR970000081B1; DE69213485D1; US6457794B1; ATE248064T1; EP0694405A2; EP0496525A1; EP0694405B1; EP0496525B1; EP0694405A3; EP0694406A3; HK1011953A1; EP0694406A2; EP0694406B1; ATE142562T1

Description

Gebiet der Erfindung und verwandte Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und eine Vorrichtung, welche thermische Energie verwenden.
In üblichen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungen werden verschiedene Steuerungen zur Stabilisierung der Tintenausstoßrichtung (Genauigkeit des aufgezeichneten Punktes) und zur Stabilisierung der Ausstoßmenge (Vd(P1/Punkt) verwendet, um dadurch Veränderungen in der Bilddichte, Ungleichheiten in dem aufgezeichneten Bild oder dergleichen zu minimieren.
Diese Steuerungen umfassen eine Steuerung der Tintentemperatur (Temperatursteuerung) und eine Steuerung der Tintenviskosität, die die Tintenausstoßmenge beeinflußt. In einem Aufzeichnungsvorrichtungstyp, bei dem durch Wärmeenergie in der Tinte eine Blase erzeugt wird und Tinte durch die Ausdehnung der Blase ausgestoßen wird, werden die Blasenerzeugungsbedingungen oder dergleichen zur Stabilisierung der Ausstoßmenge gesteuert. Zur Steuerung der Tintentemperatur wird eine Heizvorrichtung (speziell für diesen Zweck oder eine für diesen Zweck gemeinsam verwendete Tintenausstoßheizvorrichtung) zum Erwärmen des die Tinte enthaltenden Aufzeichnungskopfs und ein Temperatursensor zum Erfassen der auf den Aufzeichnungskopf bezogenen Temperatur verwendet. Die durch den Temperatursensor erfaßte Temperatur wird zu der Heizvorrichtung rückgekoppelt. Als Alternative wird die Temperaturrückkopplung nicht durchgeführt und der Aufzeichnungskopf lediglich durch die Heizvorrichtung erwärmt.
Die Heizvorrichtung und der Temperatursensor können auf einem den Aufzeichnungskopf bildenden Bestandteil, oder an einem äußeren Abschnitt des Aufzeichnungskopfs angebracht sein.
In einem anderen Verfahren zum Steuern der Tintenausstoßmenge oder dergleichen wird die Impulsbreite eines an einen elektrothermischen Wandler (Ausstoßheizvorrichtung) angelegten einzelnen Impulses (Heizimpuls) zum Erzeugen der Wärmeenergie für den Tintenausstoß gesteuert, so daß die erzeugte Wärmemenge zur Stabilisierung der Ausstoßmenge oder -quantität stabilisiert wird.
Die Steuerarten können in die nachfolgenden 4 Gruppen eingeteilt werden:

(1) Ständig durchgeführte (außerhalb/Nachbarschaft) Kopftemperatursteuerung mit Temperaturrückkopplung;
(2) Bei Bedarf durchgeführte (außerhalb/Nachbarschaft) Kopftemperatursteuerung mit Temperaturrückkopplung;
(3) Hochtemperaturkopfsteuerung (höher als die Umgebungstemperatur) mit Temperaturrückkopplung; und
(4) Pulsbreitenmodulation eines einzelnen Heizimpulses.

Da die Aufzeichnungstemperatur in der Gruppe 1 ständig gesteuert wird, wird das Verdampfen des Wasserinhalts in der Tinte aufgrund der Erwärmung unterstützt. Daher kann eine Vermehrung oder Verfestigung der Tinte in den Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfs auftreten, was gegebenenfalls zu einer Abweichung der Ausstoßrichtung oder zu einem Ausstoßversagen führen kann. Darüberhinaus kann sich aufgrund des relativ hohen Farbanteils in der Tinte eine Dichteveränderung oder Ungleichmäßigkeit in dem aufgezeichneten Bild ergeben. Diese Wirkungen oder Veränderungen führen schließlich zu einer Verschlechterung der Bildqualität. Eine weitere Wirkung des ständigen Erwärmens durch die Heizvorrichtung besteht in der Veränderung der Kopfstruktur und der Verschlechterung des den Aufzeichnungskopf bildenden Materials, was zu einer Verringerung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Aufzeichnungskopfs führt. Im allgemeinen wird diese Steuerung leicht durch Veränderungen der Umgebungstemperatur und durch den Kopf- oder Eigentemperaturanstieg aufgrund eines Druckvorgangs beeinflußt. Im einzelnen verändert sich die Ausstoßmenge, was zu Dichteveränderungen oder Ungleichmäßigkeiten in dem aufgezeichneten Bild führt.
In der Steuerart gemäß Gruppe 2 wird der Temperatursteuervorgang bei Bedarf durchgeführt. Dies stellt daher eine Verbesserung gegenüber der Steuerart gemäß Gruppe 1 dar. Da jedoch die Temperatursteuerung nach der Erzeugung des Druckbefehls durchgeführt wird, muß die vorbestimmte Temperatur in einer relativ kurzen Periode erreicht werden und daher ist eine große Energiemenge (Wärmeerzeugungsmenge (W) der Heizvorrichtung) für den Heizvorgang erforderlich. Dies führt zu einer Erhöhung des Temperaturwelligkeitsanstiegs bei der Temperatursteuerung, wodurch eine korrekte Temperatursteuerung unmöglich wird. Tritt dies auf, so kann sich die Temperaturausstoßmenge aufgrund der Temperaturwelligkeit verändern, mit daraus resultierenden Bilddichteveränderungen oder Ungleichmäßigkeiten. Wird ein versuch unternommen, die Temperatursteuerung in korrekter Weise durchzuführen, so muß die Energiezufuhr reduziert werden. Wird dies unternommen, so erhöht sich die für das Erreichen der Zieltemperatur erforderliche Zeitdauer und die Warteperiode, bis der Druckvorgang starten kann, erhöht sich.
In dem System nach Gruppe 3 wird die Zieltemperatur höher als die Umgebungstemperatur gewählt, so daß der Einfluß von Temperaturveränderungen aufgrund von Umgebungstemperaturveränderungen oder Eigentemperaturerhöhungen wegen eines Druckvorgangs vermieden wird. Durch diese Maßnahme können Veränderungen der Tintenausstoßmenge während geringer Druckraten verringert werden. Bei Vorgängen mit einer hohen Druckrate, wie beispielsweise beim vollständigen Schwarzdruck, kann jedoch der Einfluß des Temperaturanstiegs nicht verhindert werden, da der Temperaturanstieg aufgrund des Druckvorgangs hoch ist.
Die Temperatur außerhalb des Aufzeichnungskopfs kann gesteuert werden. Dies ist vorteilhaft, da der Einfluß der Umgebungstemperatur verringert werden kann. Das Ansprechen auf den Eigentemperaturanstieg ist jedoch nicht befriedigend und es findet daher eine leichte Beeinflussung aufgrund des Eigentemperaturanstiegs statt.
Wird die Temperatursteuerung in der Nachbarschaft des Aufzeichnungskopfs durchgeführt, beispielsweise durch Anbringen der Heizvorrichtung oder des Temperatursensors an einer als Bodenplatte zum Unterstützen des die Ausstoßheizvorrichtung tragenden Heizvorrichtungsträgers fungierenden Aluminiumplatte, so wird das Ansprechen verbessert und die Steuerung erfolgt in wirksamer Weise gegen einen Temperaturanstieg aufgrund eines Druckvorgangs. Da jedoch die Wärmekapazität der Aluminiumgrundplatte hoch ist, ergibt sich eine Temperaturwelligkeit. Aufgrund dieser Temperaturwelligkeit kann sich die Tintenausstoßmenge verändern.
Bei dem System gemäß Gruppe 4 wird die Pulsbreite eines einzelnen Impulses moduliert. Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit ist jedoch eine weitere Verbesserung erforderlich, um eine Steuerung der richtigen Tintenausstoßmenge zum Zwecke der Erhöhung der Bildqualität zu ermöglichen, aufgrund des steuerbaren Bereichs der die aus den Temperaturveränderungen in dem blasenbildenden Tintenstrahlsystem resultierenden Ausstoßmengenveränderungen begleitbaren Tintenausstoßmenge, und da es schwierig ist ein lineares Verhältnis zwischen der Tintenausstoßmenge und der Vergrößerung der Impulsbreite bereitzustellen.
Zusätzlich zu den Problemen der Veränderung der Ausstoßmenge ergeben sich aus dem Eigentemperaturanstieg des Aufzeichnungskopfs die Probleme, daß Veränderung der Tintenausstoßeigenschaften während des Druckvorgangs aufgrund von Tintentemperaturveränderungen auftreten, und daß aufgrund von Veränderungen in der Kopfstruktur Veränderungen in den Steuereigenschaften auftreten. Dies kann zu Veränderungen der Tintenausstoßrichtung, Ausstoßversagen und zu einer Verringerung der Nachfüllfrequenz führen. Treten diese auf, so kann die Bildqualität beachtlich verändert werden.
Da die Tintenkopfpatrone massengefertigt wird, sind Veränderungen in dem Heizvorrichtungsträger, dem Widerstand, der Filmstruktur, der Abmessungen der Ausstoßöffnungen oder dergleichen, die in einem Siliziumchip durch ein Halbleiterherstellungsverfahren gebildet werden, unvermeidbar. Daher können Veränderungen der Tintenausstoßmengen zwischen individuellen Tintenausstoßöffnungen eines einzelnen Aufzeichnungskopfs und beim Betrieb des individuellen Aufzeichnungskopfs auftreten.
Eine Veränderung der Ausstoßeigenschaft des Aufzeichnungskopfs kann zu einer Veränderung sowohl der Steuereigenschaften während des Druckvorgangs als auch der anfänglichen Tintenausstoßmenge führen. Unter den verschiedenen Aufzeichnungskopfeigenschaften sind Veränderungen der Tintenausstoßmenge des individuellen Aufzeichnungskopfs und Veränderungen der Steuereigenschaften von besonderer Bedeutung für die Bilderzeugung.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß eine ungleichmäßige Temperaturverteilung erzeugt werden kann, die von der verwendeten Zahl von Düsen abhängt. Dies kann zu Ungleichmäßigkeiten oder dergleichen in dem aufgezeichneten Bild führen.
Der Druckvorgang wird nicht durchgeführt, wenn alle Düsen verwendet werden. Es ist jedoch beispielsweise möglich, daß ein Druckvorgang, bei dem nur die Hälfte der Düsen verwendet wird, ausgeführt wird, so daß der Druckbereich kein ganzzahliges vielfaches der Druckbreite des Aufzeichnungskopfs ist, und daher werden am unteren Rand des Drucks nur einige der Düsen zum Drucken verwendet.
Wird die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung im Ansprechen auf ein von einer externen Ausstattung wie beispielsweise einer Lesevorrichtung zugeführten Steuersignal betrieben, so kann eine Veränderung der Anzahl von Düsen eines Aufzeichnungskopfs gegenüber der bei einem normalen Druckvorgang verwendeten erforderlich sein. Beispielsweise ist eine seriell druckende Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung so aufgebaut, daß die Blattzufuhrgenauigkeit in der normalen Zufuhrrichtung (Kopfbreite) stabilisiert ist und daher wird die Genauigkeit beeinflußt, wenn die Blattzufuhrgeschwindigkeit bei einer Aufzeichnung mit verringerter Auflösung verändert wird, was zu Grenzstreifen (Bildstörungen) führt. In Anbetracht dessen wird ein 2-Weg-Druckvorgang verwendet, bei dem zwei Druckvorgänge während einem Vorschubvorgang des Blattes durchgeführt werden. In einem solchen Fall ist es erforderlich, daß der Druckvorgang mit unterschiedlicher Anzahl von Ausstoßdüsen durchgeführt wird.
Wird die Anzahl von Druckdüsen eines Aufzeichnungskopfs verändert, so wird eine ungleichmäßige Temperaturverteilung erzeugt, die von den aktivierten Ausstoßheizvorrichtungen abhängig ist. Diese ungleichmäßige Temperaturverteilung führt zu Veränderungen der Tintenausstoßmenge. In einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, bei der die Kopfansteuerung durch den Temperatursensor gesteuert wird, wird die Druckdichte ungleichmäßig, solange bei der Steuerung nicht die Temperaturverteilung berücksichtigt wird.
In neueren Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungen kann der Spielraum zwischen dem Aufzeichnungskopf und dem Aufzeichnungsmaterial in Abhängigkeit des Aufzeichnungsmaterials (einfaches Papier, beschichtetes Blatt, OHP-Blatt oder dergleichen) oder des Aufzeichnungssystems (Einweg oder Zweiweg) verändert werden. Dies kann zu einer Verschlechterung der Tintenauftreffpositionsgenauigkeit führen.
Dieses Problem beeinflußt in unmittelbarer Weise die Bildqualität eines Drucks. Speziell im Falle eines durch vier Tintenmaterialien, d.h, cyanfarbige, magentafarbige, gelbe und schwarze Tintenmaterialien, erzeugten Vollfarbdrucks führen Veränderungen der Ausstoßeigenschaften zu Veränderungen der Ausstoßmenge, wenn eine von den üblichen Eigenschaften verschiedene Ausstoßeigenschaft in einem Aufzeichnungskopf auftritt. Als Resultat ist der Farbabgleich gestört, so daß die Farbgebung und die Farbwiedergabeeigenschaft verschlechtert sind (Erhöhung der Farbdifferenz). Im Falle einer monochromatischen Aufzeichnung mit einer schwarzen Farbe, einer roten Farbe, einer blauen Farbe oder einer grünen Farbe wird eine Dichteveränderung wie beispielsweise die Erzeugung eines Streifens aufgrund Tintenausstoßversagens in einem ausgefüllten Bild bemerkbar. Darüberhinaus werden die Reproduzierbarkeit feiner Linien und die Buchstabenqualität aufgrund der Abweichung der Ausstoßrichtung verschlechtert.
Ein Vorteil einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung liegt darin, daß eine Aufzeichnung auf eine Vielzahl verschiedener Aufzeichnungsmedien möglich ist. Beispiele relativ häufig verwendeter Medien umfassen übliche Papieraufzeichnungsblätter, dickes Papier wie beispielsweise Umschläge, durchsichtige Overheadprojektor-(OHP)-Blätter oder dergleichen. Unter diesen Aufzeichnungsmaterialien oder -medien erfordert das OHP-Blatt einen Druck mit hoher Dichte, so daß die gedruckten Buchstaben und Bilder beim Projektieren mittels eines Overheadprojektors klar erscheinen. Es ist daher wünschenswert Veränderungen der Ausstoßmenge zu steuern, so daß der Druck speziell auf dem OHP-Blatt mit einer gewünschten hohen Bilddichte bewirkt werden kann.
Die WO-9010541 beschreibt einen Tintenstrahldrucker, bei welchem die Ausstoßheizeinrichtungen von einem Doppelimpulssignal angesteuert werden. Der Vorheizimpuls führt nicht ausreichende Energie zum Verursachen eines Siedens zu, beeinflusst jedoch die Temperatur der Tinte. Der darauffolgende Hauptimpuls erzeugt eine Blase und bewirkt einen Ausstoß eines Tintentröpfchens. Durch Variation des Zeitablaufs und der Dauer des Vorheizimpulses ist es möglich, die Größe des ausgestoßenen Tröpfchens zu steuern. Das Steuersystem berücksichtigt die Tintentemperatur, wie sie von einem Sensor an dem Druckkopf gemessen wird.
Die EP-A-0373894 beschreibt in ähnlicher Weise eine Doppelimpulsansteueranordnung für die Heizeinrichtungen eines Tintenstrahldruckers. Eine Einstellung des Vorheizimpulses ermöglicht die Steuerung der Tröpfchengröße, welche ausgenutzt wird, um ein genaues Graustufendrucken zu bewirken.
Die WO-A-9010540 beschreibt einen Tintenstrahldrucker, bei welchem ein einzelner Heizeinrichtungsimpuls zum Ausstoßen eines Tröpfchens Verwendung findet. Die Temperatur der Tinte wird gemessen, und wenn sie sich über einem bestimmten Schwellwert befindet, wird die Energie in dem Heizeinrichtungsimpuls reduziert.
Bei der JP-A-2074351 werden wiederholt Vorheizimpulse angelegt, bis eine Tintentemperatur erzielt ist, welche die geforderte Tonabstufung bereitstellt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Aufzeichnen auf ein Aufzeichnungsmedium unter Verwendung eines Aufzeichnungskopfes mit einem Wärme erzeugenden bzw. wärmeerzeugenden Element zum Erzeugen von thermischer Energie zur Verfügung gestellt, um zu veranlassen, das Tinte in Richtung auf das Aufzeichnungsmedium ausgestoßen wird, mit:
einem Ansteuerschritt zum Ansteuern des Wärme erzeugenden Elements, um gemäß den aufzuzeichnenden Daten Tinte auszustoßen, indem an das Wärme erzeugende Element ein Ansteuersignal angelegt wird, das ein erstes Signal umfasst, um das Wärme erzeugende Element zu veranlassen, nicht ausreichende thermische Energie zu erzeugen, um einen nach einem Intervall folgenden Tintenausstoß durch ein zweites Signal zum Veranlassen eines Tintenausstoßes zu verursachen;
einem Erfassungsschritt zum Erfassen der Temperatur des Aufzeichnungskopfes vor Anlegen des Ansteuersignals;
einem Bestimmungsschritt zum Bestimmen einer Signalform für das erste Signal auf der Grundlage der erfassten Temperatur des Aufzeichnungskopfes, wobei der Bestimmungsschritt die Signalform für das erste Signal gemäß der erfassten Temperatur ändert, und
der Ansteuerschritt das Wärme erzeugende Element gemäß der bei dem Bestimmungsschritt bestimmten Signalform ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestimmungsschritt umfasst:
einen Festlegungsschritt zum Festlegen der Signalform für das erste Signal auf eine vorbestimmte Signalform, wenn die erfasste Temperatur des Aufzeichnungskopfes höher als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen auf ein Aufzeichnungsmedium unter Verwendung eines Aufzeichnungskopfes mit einem Wärme erzeugenden Element zum Erzeugen von thermischer Energie zur Verfügung gestellt, um zu veranlassen, das Tinte in Richtung auf das Aufzeichnungsmedium ausgestoßen wird, mit:
einer Ansteuereinrichtung zum Ansteuern des Wärme erzeugenden Elements, um gemäß den aufzuzeichnenden Daten Tinte auszustoßen, indem an das Wärme erzeugende Element ein Ansteuersignal angelegt wird, das ein erstes Signal umfasst, um das Wärme erzeugende Element zu veranlassen, nicht ausreichende thermische Energie zu erzeugen, um einen nach einem Intervall folgenden Tintenausstoß durch ein zweites Signal zum Veranlassen eines Tintenausstoßes zu verursachen;
einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Aufzeichnungskopfes vor Anlegen des Ansteuersignals; und
einer Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Signalform für das erste Signal auf der Grundlage der erfassten Temperatur des Aufzeichnungskopfes, wobei die Bestimmungseinrichtung dahingehend ausgestaltet ist, um die Signalform für das erste Signal gemäß der erfassten Temperatur zu ändern, und die Ansteuereinrichtung dahingehend ausgestaltet ist, um Aufzeichnen durch Ansteuern des Wärme erzeugenden Elements gemäß der von der Bestimmungseinrichtung bestimmten Signalform zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinrichtung dahingehend ausgestaltet ist, um die Signalform für das erste Signal bei einer vorbestimmten Signalform festzulegen, wenn die erfasste Temperatur höher als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und eine Vorrichtung bereit, wobei die Menge oder Quantität des Tintenausstoßes unabhängig von der Temperaturänderung aufgrund einer Umgebungstemperaturänderung und des Eigentemperaturanstiegs (aufgrund des Druckvorgangs) stabilisiert wird.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und eine Vorrichtung bereit, die eine Verringerung des Einflusses eines Eigentemperaturanstiegs ermöglichen.
Diese und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach einer Betrachtung der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung offensichtlicher werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 stellt einen Impulsverlauf bei einem pulsbreiten Modulationsansteuerverfahren für geteilte Impulse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.
2 zeigt eine Schnittansicht und eine Vorderansicht eines in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel verwendeten Aufzeichnungskopfs.
3 und 4 zeigen Kurvenverläufe, die ein Verhältnis zwischen einer Tintenausstoßmenge und einer Impulsbreite bzw. ein Verhältnis zwischen einer Tintenausstoßmenge und einer Kopftemperatur gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellen.
5, 6 und 7 illustrieren das Prinzip des geteilten, Pulsbreitenmodulationsansteuerverfahrens gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
8 illustriert ein Ausstoßmengensteuerverfahren nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
9 zeigt einen in einer Tabelle festgelegten Impulsverlauf nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
10 zeigt Aufzeichnungskopftemperaturen und eine entsprechende Vorheizimpulsmodulationsteuertabelle, die in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel verwendet wird.
11 zeigt ein Flußdiagramm eines sequentiellen Pulsbreitenmodulationsvorgangs in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
12 zeigt eine Draufsicht auf einen in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel verwendeten Heizvorrichtungsträger.
13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Farbdruckers nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
14 zeigt eine Druckzeitsteuerung für jede Farbe in einem Vollfarbdruckvorgang.
15 und 16 zeigen ein Blockschaltbild des Steuersystemaufbaus für einen Drucker nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel und eine teilweise durchbrochene, perspektivische Ansicht einer in der Vorrichtung verwendeten Aufzeichnungskopfpatrone.
17 zeigt einen Kurvenverlauf einer Farbtonwiedergabe in einer bekannten Vorrichtung und einer Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
18 und 19 zeigen einen Kurvenverlauf eines Verhältnisses zwischen einer Vorheizimpulsbreite und dem Eigentemperaturanstieg des Aufzeichnungskopfs mit der Druckrate als Parameter in einer Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel und einen Kurvenverlauf eines Verhältnisses zwischen der Druckperiode und dem Eigentemperaturanstieg darin.
20 und 21 zeigen eine Modulationssteuertabelle für den Vorheizimpuls und einen Kurvenverlauf eines Verhältnisses zwischen der Druckdauer und dem Eigentemperaturanstieg des Aufzeichnungskopfs nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
22 zeigt eine Modulationssteuertabelle für einen Vorheizimpuls nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
23, 24 und 25 zeigen Flußdiagrame eines Hauptsteuerablaufs der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
26A und 26B zeigen Flußdiagramme von Abläufen für eine anfängliche 20-Grad-Temperatursteuerung, eine 20-Grad-Temperatursteuerung und eine 25-Grad-Temperatursteuerung.
27 zeigt ein Flußdiagramm der Abläufe in einer einleitenden Papierstauüberwachungsroutine beim Schritt S4.
28 zeigt ein Flußdiagramm mit den Einzelheiten der Aufzeichnungskopfinformationsleseroutine beim Schritt S5.
29 zeigt ein Verhältnis zwischen einem Tabellenzeiger TA1 und einer von dem Punkt TA1 erhaltenen Hauptheizimpulsbreite P3.
30 zeigt ein Verhältnis zwischen einem Tabellenzeiger TA3 und einer Vorheizimpulsbreite P1.
31A, 31B und 31C zeigen Verhältnisse zwischen der Aufzeichnungskopftemperatur TH und einer Vorheizimpulsbreite P1.
32A und 32B zeigen eine Tintenstrahlpatrone.
33 zeigt einen Schaltungsaufbau eines Hauptteils einer gedruckten Platine 851.
34 zeigt ein Zeitdiagramm zum zeitverschachtelten Ansteuern der wärmeerzeugenden Elemente 857 für jeden der Blöcke.
35A und 35B zeigen einen Aufzeichnungskopf.
36 zeigt ein Verhältnis zwischen einem Temperatursensor, einer untergeordneten Heizvorrichtung, und einer Haupt(ausstoß)-Heizvorrichtung in einem Aufzeichnungskopf.
37 zeigt einen Kurvenverlauf einer Temperaturverteilung eines Aufzeichnungskopfs.
38 illustriert ein Verhältnis zwischen einer Tintentemperatur und einer Ausstoßgeschwindigkeit.
39 zeigt einen Kurvenverlauf der den Blasenentwicklungsvorgang in einer Tinte illustriert.
40 zeigt einen Kurvenverlauf der Temperatur eines wärmeerzeugenden Elements und der Blasenvolumenveränderung im Verhältnis zu dem an das wärmeerzeugende Element angelegten Ansteuerimpuls.
41 und 42 zeigen ein Blockdiagramm eines Aufzeichnungskopfansteuersystems und ein Zeitdiagramm der Signale in dem Steuersystem.
43, 44 und 45 zeigen ein Blockschaltbild eines Aufzeichnungskopfansteuersystems, ein Zeitdiagramm des Steuersystems und ein Flußdiagramm der aufeinanderfolgenden Abläufe.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnung werden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben.
Ausführungsbeispiel der Erfindung
1 zeigt einen Kurvenverlauf mit in einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendeten geteilten Impulsen.
In 1 kennzeichnet Vop eine Ansteuerspannung; P1 eine Impulsbreite eines ersten Heizimpulses (Vorheizimpuls) von geteilten Impulsen; P2 eine Intervall-Pulszeitperiode; und P3 eine Pulsbreite eines zweiten Impulses (Hauptheizimpuls). Darüber hinaus kennzeichnen T1, T2 und T3 Zeitpunkte, die die Impulsbreiten P1, P2 und P3 festlegen. Die Ansteuerspannung Vop versorgt einen elektrothermischen Wandler mit elektrischer Energie zur Erzeugung von thermischer Energie, in dem innerhalb des durch einen Heizvorrichtungsträger und eine Kopfplatte gebildeten Tintenkanals. Die elektrische Energiemenge hängt von der Fläche des elektrothermischen Wandlers, dem Widerstand, der Filmstruktur, der starren Kanalstruktur oder dergleichen des Aufzeichnungskopfs ab. In dem geteilten Pulsbreitenmodulationsansteuerverfahren werden die Impulse nacheinander mit den Breiten P1, P2 und P3 angelegt. Der Vorheizimpuls steuert in erster Linie die Temperatur der Tinte in dem Flüssigkeitskanal und spielt eine wichtige Rolle bei der erfindungsgemäßen Steuerung der Ausstoßmenge. Die Vorheizimpulsbreite wird so festgelegt, daß die durch den mit dem Vorheizimpuls gespeisten elektrothermischen Wandler erzeugte thermische Energie nicht zur Erzeugung einer Blase in der Tinte ausreicht.
Die Impulsintervallzeit ist vorgesehen zum Verhindern der gegenseitigen Beeinflussung zwischen dem Vorheizimpuls und dem Hauptheizimpuls und zum Erzielen einer gleichmäßigen Temperaturverteilung in der in dem Tintenkanal befindlichen Tinte. Der Hauptheizimpuls dient der Erzeugung einer Blase, in der innerhalb dem Tintenkanal befindlichen Tinte, um die Tinte durch die Ausstoßöffnung auszustoßen. Seine Breite P3 wird in Abhängigkeit der Fläche des elektrothermischen Wandlers, dessen Widerstand, dessen Filmstruktur und der Struktur des Tintenkanals des Aufzeichnungskopfs festgelegt.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise des Vorheizimpulses in Verbindung mit einem Aufzeichnungskopf einer Struktur gemäß den 2A und 2B beschrieben. Die 2A und 2B zeigen einen Längsschnitt und eine Vorderansicht eines Aufzeichnungskopfs nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
In den 2A und 2B kennzeichnet ein Bezugszeichen 1 einen elektrothermischen Wandler (Ausstoßheizvorrichtung) zum Erzeugen von Wärme durch Anlegen von geteilten Impulsen, der gemeinsam mit einer Elektrodenverdrahtung oder dergleichen zum Anlegen der geteilten Impulse auf einem Heizvorrichtungsträger 9 angebracht ist. Der Heizvorrichtungsträger 9 ist aus Silizium (Si) hergestellt und wird durch eine Aluminiumplatte 11 unterstützt, die eine Grundplatte des Aufzeichnungskopfs bildet. Eine Kopfplatte 12 ist mit Rillen ausgestattet zum Bereitstellen von Tintenkanälen oder dergleichen, und wenn diese mit dem Heizvorrichtungsträger 9 (Aluminiumplatte 11) verbunden wird, so werden die Tintenkanäle 3 und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer 5 zum Zuführen der Tinte zu den Tintenkanälen 3 gebildet. Die Kopfplatte 12 ist mit Ausstoßöffnungen 7 ausgestattet, wobei die Tintenkanäle 3 mit den Ausstoßöffnungen 7 in Verbindung stehen. In dem in 2 gezeigten Aufzeichnungskopf beträgt die Ansteuerspannung Vop gleich 18,0 V, die Hauptimpulsbreite P3 4,114 μs und die Vorimpulsbreite P1 wird in einem Bereich von 0–3,000 μs verändert. Damit ergibt sich das in 3 gezeigte Verhältnis zwischen der Tintenausstoßmenge Vd (ng/Punkt) und der Vorheizimpulsbreite P1 (μs).
3 zeigt einen Kurvenverlauf der Abhängigkeit der Ausstoßmenge von dem Vorheizimpuls. Gemäß dieser Figur stellt V0 die Ausstoßmenge bei P1 = 0 (μs) dar, wobei die Ausstoßmenge von der Kopfstruktur gemäß 2 abhängig ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Ausstoßmenge V0 = 18,0 (ng/Punkt) bei der Umgebungstemperatur TR = 25°C.
Wie durch einen in 3 dargestellten Kurvenverlauf a angedeutet ist, erhöht sich die Ausstoßmenge Vd mit steigender Vorheizimpulsbreite P1 innerhalb des Pulsbreitenbereichs von 0 bis P1LMT in linearer Weise. Jenseits der Grenze P1LMT wird die Veränderung nichtlinear und befindet sich bei einer Impulsbreite von P1MAX in der maximalen Sättigung.
In dem Bereich, in dem sich die Ausstoßmenge Vd linear mit der Impulsbreite P1 ändert, d.h. innerhalb des Bereichs bis zur Impulsbreite P1LMT, ist die Ausstoßmengensteuerung durch Veränderung der Impulsbreite P1 wirksam. In dem Kurvenverlauf a beträgt P1LMT 1,87 μs und die Ausstoßmenge (VLMT) beträgt dabei 24,0 (ng/Punkt). Die Impulsbreite P1MAX bei der Sättigung der Ausstoßmenge Vd 2,1 (μs) und die Ausstoßmenge beträgt dabei VMAX = 25,5 (mg/Punkt).
Ist die Impulsbreite größer als P1MAX, so ist die Ausstoßmenge Vd kleiner als VMAX. Der Grund dafür lautet wie folgt. Wird ein Vorheizimpuls mit einer derart großen Impulsbreite angelegt, so werden feine Blasen auf dem elektrothermischen Wandler erzeugt (der Zustand unmittelbar vor dem Fi1msieden) und der nächste Hauptheizimpuls wird vor dem Entfernen der Blasen angelegt. Die Bildung der Blasen durch den Hauptheizimpuls wird dann durch die feinen Blasen gestört und die Ausstoßmenge verringert sich daher. Dieser Bereich wird Blasenvorerzeugungsbereich genannt, und die Ausstoßmengensteuerung unter Verwendung des Vorheizimpulses wird in diesem Bereich erschwert.
Die Steigung des Kurvenverlaufs der Ausstoßmenge gegenüber der Impulsbreite wird innerhalb des Bereichs P1 = 0 – P1LMT (μs) in 3 als Vorheizimpulsabhängigkeitskoeffizient definiert. Der Koeffizient wird wie folgt ausgedrückt:
Kp = ΔVdP/ΔP1 (ng/μs·Punkt)
Der Koeffizient Kp ist temperaturunabhängig, hängt aber von der Kopfstruktur, der Ansteuerbedingung, der Tintennatur oder dergleichen ab. In 3 repräsentieren die Kurvenverläufe b und c andere Aufzeichnungsköpfe. Es ist einleuchtend, daß die Ausstoßeigenschaften bei unterschiedlichen Aufzeichnungsköpfen voneinander verschieden sind. Daher wird aufgrund der unterschiedlichen oberen Grenze P1LMT für den Heizimpuls P1 bei unterschiedlichen Auszeichnungsköpfen die Ausstoßmengensteuerung mit der für jeden der Aufzeichnungsköpfe ermittelten oberen Grenze P1LMT durchgeführt, wie nachfolgend erläutert wird. Mit dem Aufzeichnungskopf und der Tinte, die durch den Kurvenverlauf a in diesem Ausführungsbeispiel gekennzeichnet sind, ergibt sich ein Kp von 3,209 (ng/μs ·Punkt).
Ein weiterer Faktor, der die Ausstoßmenge des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs beeinflußt, ist die Temperatur des Aufzeichnungskopfs (Tintentemperatur).
4 zeigt die Abhängigkeit der Ausstoßmenge von der Temperatur. Wie durch einen Kurvenverlauf a in 4 dargestellt ist, steigt die Ausstoßmenge linear mit der Umgebungstemperatur TR (= Kopftemperatur TH) des Aufzeichnungskopfs. Die Steigung der Kurve wird als Temperaturabhängigkeitskoeffizient definiert und ausgedrückt als:
KT = ΔVdT/ΔTH (ng/°C·Punkt)
Der Koeffizient KT hängt von den Ansteuerbedingungen und der Kopfstruktur, der Tintennatur oder dergleichen ab. In 4 zeigen die Kurvenverläufe b und c die Fälle anderer Aufzeichnungsköpfe. In dem Aufzeichnungskopf gemäß diesem Ausführungsbeispiel beträgt KT 0,3 (ng/°C·Punkt).
Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird die Ausstoßmenge unter Verwendung der in 3 und 4 gezeigten Beziehungen gesteuert. Nachfolgend wird ein Ausstoßmengensteuerungsverfahren unter Verwendung von Doppelimpulsen beschrieben.
5 zeigt ein Verhältnis zwischen einer Tintentemperatur Tink (°C) und einer Tintenviskosität η (T) (cp). Dieser Kurvenverlauf zeigt eine Abnahme der Tintenviskosität bei steigender Tintentemperatur. Daher ergibt sich ηa > ηb bei. Tintentemperaturen Ta < Tb.
6 zeigt die Blasenerzeugung, wenn eine vorbestimmte zur Blasenerzeugung erforderliche Energie durch den Hauptimpuls P3 zugeführt wird. Ist die Tintentemperatur unterschiedlich, d.h. ist die Tintenviskosität unterschiedlich, so verändert sich die Blasenausdehnungsgrenze, wie aus dieser Figur entnommen werden kann. In dem Fall (A) der 6 ist die Temperatur Ta niedrig und daher die Tintenviskosität ηa hoch. Der Widerstand Ra (η) gegen den die Blase ausdehnenden Druck p0 ist aufgrund der Tintenviskosität groß und die Blasenausdehnungsgrenze ist daher, wie durch die strichpunktierten Linien angedeutet, relativ klein. In dem Fall (B) der 6 ist die Tintentemperatur Tb hoch und daher die Tintenviskosität ηb niedrig. In diesem Fall ist der Widerstand Rb (η) gegen den die Blase ausdehnenden Druck p0 aufgrund der Tintenviskosität klein und die Blasenausdehnungsgrenze wird, wie durch die strichpunktierte Linie dargestellt, erweitert. In einem tatsächlichen Kopf sind die Fließkanalimpedanzen an den stromabwärtigen und stromaufwärtigen Seiten voneinander verschieden, um die Ausstoß- und Nachfülleigenschaften zu stabilisieren, und daher ist die Blase nicht symmetrisch.
Zur Erhöhung der Tintenausstoßmenge und damit des Blasenausdehnungsbereichs oder Blasenvolumens ist es wünschenswert, die Tintentemperatur nicht nur in der Nachbarschaft der Heizvorrichtung, sondern auch die Tintentemperatur in weiterer Entfernung zu erhöhen. Das Ausführungsbeispiel basiert darauf.
7(A) zeigt eine Schnittansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs, bei dem thermische Energie in der Nachbarschaft seiner Düsen verwendet wird, und 7(B) zeigt eine zeitabhängige Veränderung der Tintentemperaturverteilung nachdem der Vorheizimpuls P1 angelegt wurde. 7(C) zeigt ein Verhältnis zwischen dem Vorheizimpuls P1 und dem Hauptheizimpuls P3.
Unmittelbar nachdem die Impulsenergie P1 für t1 (μs) angelegt wurde, ist die Temperatur der in unmittelbarer Nähe der Heizvorrichtung (a, b, b') befindlichen Tinte hoch, aber die Tintentemperatur an einer von der Heizvorrichtung geringfügig entfernten Stelle (c, c') wird rasch niedrig, wie durch eine durchgehende Linie in 7(B) angedeutet ist.
Zum Zeitpunkt t2 (μs), ungefähr eine Mikrosekunde nach dem Anlegen des Impulses P1, ist die Temperatur der unmittelbar neben der Heizvorrichtung (a, b, b') befindlichen Tinte niedrig, wogegen die Temperatur an einer von der Heizvorrichtung geringfügig entfernten Stelle (c, c') gegenüber der Temperatur t1 erhöht ist, und die Tintentemperatur an einer von der Heizvorrichtung weiter entfernten Stelle (d, d') ist geringfügig erhöht, wie durch die strichpunktierte Linie dargestellt ist.
Zum Zeitpunkt t3 unmittelbar vor dem Anlegen des Hauptheizimpulses P3 und einige Mikrosekunden nach dem Anlegen des Impulses P1 nimmt die Tintentemperatur an einer unmittelbar neben der Heizvorrichtung befindlichen Steile (a, b, b') weiter ab; die Tintentemperatur an der von der Heizvorrichtung geringfügig entfernten Stelle (c, c') steigt weiter an; und an einer von der Heizvorrichtung weiter entfernten Stelle (d, d') nähert sich die Tintentemperatur der Tintentemperatur an der unmittelbar neben der Heizvorrichtung befindlichen Stelle, wie durch die mit 2 Punkten strichpunktierte Linie dargestellt ist.
Wie aus dem Vorgenannten entnommen werden kann, ist eine bestimmte Zeitdauer (Intervallzeit P2) nach dem Anlegen der Impulsenergie erforderlich, um die Tintentemperatur an einer von der Heizvorrichtung deutlich entfernten Stelle zu erhöhen. Bei dem Vorgang der Veränderung der Tintentemperaturverteilung aufgrund des zeitabhängigen Wärmeaustauschs ist die Gesamtenergie in einem adiabatischen System konstant.
Wird der Hauptheizimpuls P3 zum Zeitpunkt t2 angelegt, so ist der Blasenausdehnungsbereich kleiner als beim Anlegen zum Zeitpunkt t3, da die Tintentemperatur in der Nähe der Heizvorrichtung (t, t') zum Zeitpunkt t2 nicht ausreichend erhöht wurde, während die Tintentemperatur an einer unmittelbar neben der Heizvorrichtung befindlichen Stelle (a, b, b') hoch ist. Daher ist die Tintenausstoßmenge nicht groß. Es ist einleuchtend, daß die Intervallzeit P2 lang genug ist, um die Energie des Vorheizimpulses P1 auszubreiten, da ansonsten die der Blasenausdehnung zurechenbare Nachbarschaftstintentemperatur nicht groß genug ist, was zu einer relativ geringen Blasenausdehnung führt. Mit anderen Worten ermöglicht die Intervallzeit P2, daß die Energie des Vorheizimpulses P1 die um die Heizvorrichtung befindliche Blasenausdehnungsgrenze erweitert, mit anderen Worten, daß eine erwünschte Tintentemperaturverteilung um die Heizvorrichtung erzielt wird.
Daher ist festgestellt worden, daß sowohl die Länge der Intervallzeit P2 als auch des Vorheizimpulses P1 einen wichtigen Parameter hinsichtlich der Ausstoßmengensteuerung darstellt.
Wie aus dem Vorgenannten hervorgeht, stellt sich das Ausstoßsteuerprinzip in diesem Ausführungsbeispiel so dar, daß die veränderbare Energie zum Erhöhen der Tintentemperatur durch einen veränderbaren Heizimpuls P1 zugeführt wird, wobei die zugeführte Energie durch das Vorsehen der Intervallzeit P2 zu dem Blasenausdehnungsgrenzbereich übertragen wird, so daß sich eine gewünschte Tintentemperaturverteilung ergibt, und danach wird der Hauptheizimpuls P3 zum Ausstoßen einer gewünschten Tintenmenge angelegt.
Mit anderen Worten werden sowohl die zugeführte Energie als auch die nachfolgend verstreichende Zeit durch Verwendung von sowohl dem Vorheizimpuls P1 der Doppelimpulse und der Pausenzeit P2 vor dem Anlegen des Hauptheizimpulses P3 wirksam verwendet, um die gewünschte Tintentemperaturverteilung T (x, y, z) um die Heizvorrichtung bis zu dem Blasenausdehnungsgrenzbereich, und damit die Tintenviskositätsverteilung η (x, y, z) um die Heizvorrichtung bis zu dem Grenzbereich zu erzielen, wodurch die Blasenausdehnung zur Steuerung der Ausstoßmenge gesteuert wird.
Wie nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf die 9, [1], [2] und [3] beschrieben wird, ist die Länge der Intervallzeit P2 zum Erzielen einer wirksamen Umwandlung der Energie des Vorheizimpulses P1 in Ausstoßenergie vorzugsweise größer als die Breite des Vorheizimpulses P1, selbst dann, wenn sich die Tintenausstoßmenge in der Nähe des Maximums befindet, d.h, selbst dann, wenn die Länge des Vorheizimpulses P1 maximal ist. Beim längsten Vorheizimpuls P1 ist die zugeführte Energie maximal und die Tintentemperatur in der Nähe der Heizvorrichtung wird am höchsten. Solange die Pausenzeit P2 jedoch nicht ausreichend lang ist, wird die Blaseausdehnung nicht maximal.
Durch Erhöhung der Tintentemperatur in unmittelbarer Nähe und um die Heizvorrichtung herum wird die Blasenausdehnungsgeschwindigkeit erhöht und die Menge der verdampften Tinte steigt. Dies führt in Verbindung mit der Ausdehnung des Blasenausdehnungsbereichs zu einer Erhöhung der Tintenausstoßmenge.
8 zeigt einen Kurvenverlauf der die Ausstoßmengensteuerung gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel erläutert. Nachfolgend wird das Ausstoßmengensteuerprinzip unter Bezugnahme auf diese Figur beschrieben.
Wie in 8 dargestellt, umfaßt die Ausstoßmengensteuerung die folgenden drei Aspekte: Entsprechend der Aufzeichnungskopftemperatur,

(1) TH ≤ T0: Ausstoßmengensteuerung durch Temperatursteuerung
(2) T0 < TH ≤ TL: Ausstoßmengensteuerung durch geteilte Pulsbreitenmodulation
(3) TL < TH < TC: Keine Steuerung (P1 = 0).

Ist hierbei TH ≥ TC, so ist die Blasenerzeugungsgrenze des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs überschritten.
Es ist einleuchtend, daß die Ausstoßmengensteuerung durch die vorstehend beschriebene Aufzeichnungskopftemperatur erfolgt, wenn die Aufzeichnungskopftemperatur TH nicht höher als eine relativ niedrige Temperatur T0 (beispielsweise 25°C) ist, und daß die Ausstoßmenge durch das vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschriebene Verändern der Impulsbreite des Vorheizimpulses gesteuert wird (PWM-Steuerung), wenn sie relativ hoch ist, d.h. höher als die Temperatur T0.
Der Grund für die Veränderung der Ausstoßmengensteuerungsbetriebsart in Abhängigkeit der Kopftemperatur liegt darin, daß im Bereich relativ niedriger Temperaturen die Blasenerzeugung bei der Zuführung der Wärme zu der Tinte manchmal nicht stabil erfolgt und daher der Tintenausstoß aufgrund der Tintenviskosität nicht stabil ist und daher die Ausstoßmengensteuerung durch die Pulsbreitenmodulation erschwert wird. Daher wird die Kopftemperatur bei niedriger Kopftemperatur durch die Temperatursteuerung auf eine vorbestimmte Temperatur (T0) geregelt, um eine konstante Tintenausstoßmenge zu bewirken. Ist die Kopftemperatur hoch genug, so wird der Vorheizimpuls zur Steuerung der Tintenausstoßmenge moduliert.
Die Temperatur T0 ist eine Siedetemperatur des Aufzeichnungskopfs bei der Temperatursteuerung. Ist die Temperatur des Aufzeichnungskopfs gleich T0, so wird die Zielausstoßmenge Vd0 (beispielsweise 30 (ng/Punkt)) der Ausstoßmengensteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel erzielt. Die in 8 gezeigte Temperatur TL, bei der die Ausstoßmengensteuerung den Grenzwert erreicht, kann bei einer einer in 3 gezeigten Grenzsteuerausstoßmenge VLMT entsprechenden Temperatur unter Berücksichtigung des in 4 gezeigten Verhältnisses zwischen der Temperatur und der Ausstoßmenge gewählt werden.
Die vorstehend numerierte Betriebsart (1) entspricht dem Temperatursteuerbereich in 8 und wird vorrangig bei niedriger Umgebungstemperatur zum Beibehalten der vorbestimmten Ausstoßmenge ausgeführt, wobei die Temperatur des Aufzeichnungskopfs (die Temperatur der Tinte) durch die Temperatursteuerung auf die Zieltemperatur T0 geregelt wird. Durch diese Vorgehensweise kann die Ausstoßmenge Vd0 bei TH = T0 bereitgestellt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt T0 = 25°C, um dadurch die Probleme bei der Temperatursteuerung (Tintenviskositätsanstieg und Tintenverfestigung aufgrund des verdampfens des Wasseranteils der Tinte und der Tintenregelungswelligkeit) zu minimieren. Unter üblichen Umgebungsbedingungen wird die Raumtemperatur beispielsweise bei 20–25°C beibehalten. Wird die Temperatur des Aufzeichnungskopfs bei dieser Temperatur gehalten, so werden die vorstehend beschriebenen Probleme verringert. Als Impulsbreite P1 des Vorheizimpulses wird P1LMT gewählt, so daß die maximale Ausstoßmenge VLMT bei t1 25°C bereitgestellt wird. Bei der in 9 gezeigten Betriebsart (1) dieses Ausführungsbeispiels, die nachfolgend beschrieben wird, gilt P1 = 1,87 (μs), P2 = 2,618 (μs), P3 4,114 (μs). Sie entsprechen 1 in der Tabelle gemäß 10.
Die vorstehend numerierte Betriebsart (2) entspricht dem in 8 gezeigten Pulsbreitenmodulationsbereich. In diesem Bereich ist die Aufzeichnungskopftemperatur wegen dem Eigentemperaturanstieg aufgrund des durchgeführten Druckvorgangs oder des Anstiegs der Umgebungstemperatur relativ hoch, d.h. nicht niedriger als T0 (beispielsweise 26°C–44°C). Die Temperatur wird durch den Temperatursensor erfaßt und die Vorheizimpulsbreite P1 wird entsprechend der in 10 gezeigten Tabelle verändert. 9 zeigt die den Zahlen in der Tabelle gemäß 10 entsprechenden Impulsbreiten. 11 zeigt ein Blockschaltbild sequentieller Abläufe bei der Pulsbreitenmodulation. Im Falle des Aufzeichnungskopfs gemäß diesem Ausführungsbeispiel nimmt die obere Grenze P1LMT der Impulsbreite P1 den in 9 mit 1 bezeichneten Wert ein, d.h. 0A(Hex), der in der Tabelle Nr. 1 in 10 dargestellt ist. Wie nachfolgend beschrieben wird, wird die obere Grenze durch eine Tabellenzeigerinformation festgelegt.
Nachfolgend wird die Ausstoßmengensteuerung mit Verwendung der in 8 gezeigten Pulsbreitenmodulation unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Der in 11 gezeigte sequentielle Ablauf wird im Ansprechen auf eine beispielsweise alle 20 msec stattfindende Unterbrechung gestartet. Im Schritt S401 wird die Temperatur des Aufzeichnungskopfs erfaßt. Danach wird in Schritt S402 eine mittlere Temperatur der vorherigen im Schritt S401 erfaßten drei Kopftemperaturen erhalten, um dadurch eine fehlerhafte Erfassung aufgrund des in den Temperatursensor eindringenden Wärmeflusses und/oder elektrischer Störungen zu vermeiden. Im Schritt S403 wird die mittlere Temperatur Tm mit der vorherigen mittleren Temperatur Tm-1 verglichen und eine Differenz T = Tm – (Tm-1) erhalten. Danach wird eine Unterscheidung durchgeführt, ob die Temperaturdifferenz T kleiner als eine vorbestimmte Temperaturstufenbreite ΔT ist, d.h. ob die Differenz T kleiner ist als der Temperaturbereich, in dem sich die Ausstoßmenge nicht verändert, selbst wenn die Impulsbreite P1 um eine Pulsbreiteneinheit (0,187 μs) verändert wird, die der Impulsbreitenveränderung an der der Tabellennummer in 10 entsprechenden Stelle entspricht (± ΔT entspricht dem Temperaturbereich ± 1°C (2°C) in 10), oder nicht. Ist dies der Fall, so wird die Impulsbreite P1 im Schritt S405 beibehalten. Ist die Differenz T größer als + ΔT, so wird ein Schritt S406 ausgeführt, wobei die Tabellennummer in der in 10 gezeigten Tabelle um 1 erhöht wird, so daß die Impulsbreite P1 zur Verringerung der Ausstoßmenge um 1 erniedrigt wird. Ist die Differenz kleiner als – ΔT, so wird ein Schritt S404 ausgeführt, wobei die Tabellennummer um 1 erniedrigt wird, so daß die Impulsbreite P1 zur Vergrößerung der Ausstoßmenge um eine Stufe erhöht wird. Auf diese Weise wird eine Steuerung zum Beibehalten einer konstanten Tintenausstoßmenge Vd0 durchgeführt. Der Grund dafür, daß die Veränderung der Impulsbreite P1 in Abhängigkeit der Temperaturveränderung eine Pulsbreiteneinheit beträgt, liegt darin, daß ein fehlerhafter Rückkopplungsvorgang wie beispielsweise eine fehlerhafte Temperaturerfassung durch den Sensor verhindert wird, um Bilddichtesprünge zu vermeiden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Aufzeichnungskopftemperatur als ein Mittelwert der Ausgangssignale von rechten und linken (2) Temperatursensoren bereitgestellt.
Die Temperatur wird aufgrund der durch Rauschen oder dergleichen des Sensors bewirkten fehlerhaften Temperaturerfassung als ein Mittelwert von vier Erfassungsvorgängen erfaßt, so daß eine gleichmäßige Rückkopplungssteuerung erreicht wird. Darüber hinaus werden steuerungsbedingte Dichteveränderungen minimiert, um die Erzeugung von Grenzstreifen aufgrund von Dichteveränderungen beim seriellen Druckvorgang zu verhindern oder zu unterdrücken.
Bei der vorgenannten Steuerung beträgt der durch die in 10 gezeigte Tabelle steuerbare Temperaturbereich ± Δv gegenüber der Zielausstoßmenge Vd0. Die Ausstoßmenge verändert sich gemäß einem in 8 dargestellten Pfeil a.
Ist die Ausstoßmengenänderung innerhalb eines solchen Bereichs, so können die in einem Druck auftretenden Dichteveränderungen auf ± 0,2 unterdrückt werden, selbst bei einer Druckrate von 100%, und daher ist die Bilddichteungleichmäßigkeit oder das Auftreten der Grenzstreifen selbst bei dem seriellen Drucksystem nicht bemerkbar. Wird die Anzahl der Daten zum Erhalten des Mittelwerts erhöht, so wird der Störungseinfluß verringert und die Veränderung wird gleichmäßiger. Im Falle einer Echtzeitsteuerung wird jedoch die Erfassungsgenauigkeit verschlechtert, so daß eine korrekte Steuerung verhindert wird. Wird die Anzahl verringert, so wird der Störeinfluß merkbar und die Veränderung wird abrupter. Bei der Echtzeitsteuerung wird jedoch die Erfassungsgenauigkeit erhöht und eine korrekte Steuerung ermöglicht.
Die Steuerbetriebsart (3) entspricht dem in 8 gezeigten Nichtsteuerbereich. Dieser Bereich befindet sich üblicherweise außerhalb des normalen Druckvorgangs des Aufzeichnungskopfs und wird daher nicht häufig verwendet. Wird der Aufzeichnungskopf allerdings dauerhaft mit einer Rate von beispielsweise 100% betrieben, so kann die Temperatur in diesen Bereich fallen. Bei einer solchen Situation wird lediglich der Hauptheizimpuls (einzelner Impuls) zum Drucken angelegt (P1 = 0), um den Eigentemperaturanstieg zu minimieren. Die Temperatur TC stellt die Grenze des verwendbaren Bereichs des Aufzeichnungskopfs dar.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die in 10 gezeigte Tabelle verwendet, und die sequentiellen Abläufe gemäß 11 werden ausgeführt, wodurch die Steuerung bis zu einer Kopftemperatur von TH = 46°C möglich ist und die Ausstoßmenge innerhalb des Bereichs von ΔV = ± 0,3 (ng/Punkt) relativ zu der Hauptausstoßmenge Vd0 = 30 (ng/Punkt) gesteuert werden kann.
12 zeigt einen, in dem vorgenannten Ausführungsbeispiel einsetzbaren Heizvorrichtungsträger des Aufzeichnungskopfs. Der Heizvorrichtungsträger ist mit darauf befindlichen Temperatursensoren, Temperatursteuerheizvorrichtungen und Ausstoßheizvorrichtungen ausgestattet.
Wie in der in 12 dargestellten Draufsicht auf den Heizvorrichtungsträger dargestellt ist, sind Temperatursensoren 20A und 20B rechts und links von einer Anordnung von Ausstoßheizvorrichtung 1 auf der Si-Grundplatte 9 angeordnet. Die Ausstoßheizvorrichtungen 1, Temperatursensoren 20A und 20B und rechts und links auf dem Heizvorrichtungsträger angeordnete Temperatursteuerheizvorrichtungen 30A und 30B werden mittels eines Halbleiterherstellungsverfahrens strukturiert und gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die erfaßte Temperatur als ein Mittelwert der Ausgangssignale der Temperatursensoren 20A und 20B erhalten.
13 zeigt eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit dem Ausstoßmengensteuersystem nach diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Der Drucker ist in Form eines Vollfarbseriendruckers ausgestaltet, der mit abnehmbar angebrachten Aufzeichnungsköpfen für schwarze Farbe (BK), Cyanfarbe (C), Magentafarbe (M) und gelbe Farbe (Y) verwendbar ist. Jeder, der in diesem Drucker verwendeten Aufzeichnungsköpfe weist die Leistungsmerkmale 400 dpi Auflösung, 4 kHz Ansteuerfreguenz auf und ist mit 128 Ausstoßöffnungen ausgestattet.
Gemäß 13 sind vier Aufzeichnungskopfpatronen C für gelbe, magentafarbige, cyanfarbige und schwarze Tintenmaterialien vorgesehen und jede der Patronen umfaßt einen Aufzeichnungskopf und einen Tintenbehälter zum Zuführen der Tinte zu dem Aufzeichnungskopf. Jede der Aufzeichnungskopfpatronen C ist durch einen nicht gezeigten Mechanismus auf einem Wagen des Drucker abnehmbar montierbar. Der Wagen ist entlang einer Führungswelle 11 verschiebbar und ist mit einem Teil eines durch einen nicht gezeigten Hauptabtastmotor bewegten Antriebsriemens 52 verbunden. Somit kann die Aufzeichnungskopfpatrone C in abtastender weise entlang der Führungswelle 11 bewegt werden. Zuführwalzen 15, 16 und 17, 18 sind im wesentlichen parallel zu der Führungswelle 11 an der Rück- und Vorderseite des Aufzeichnungsbereichs der abtastenden Aufzeichnungskopfpatrone C angeordnet. Die Zuführwalzen 15, 16 und 17 und 18 werden durch einen Nebenabtastmotor zum Zuführen des Aufzeichnungsmaterials P angetrieben. Das Aufzeichnungsmaterial P befindet sich gegenüber einer ausstoßseitigen Oberfläche der Aufzeichnungskopfpatrone C zur Bereitstellung einer Aufzeichnungsoberfläche.
14 zeigt die Druckzeitsteuerung für die vier Farben in dem Vollfarbdruckvorgang. Die Aufzeichnungskopfpatronen der entsprechenden Farben werden in vorbestimmten Intervallen auf den Wagen montiert und der Aufzeichnungsvorgang wird während der Bewegung des Wagens durchgeführt. Daher finden die Druckvorgänge der Aufzeichnungsköpfe zu verschiedenen Zeitpunkten statt, um die Intervalle zwischen den entsprechenden Aufzeichnungsköpfen zu kompensieren.
Eine Wiederherstellungssystemeinheit ist gegenüber einem Teil eines Bewegungsbereichs der Patrone C angeordnet. Die Wiederherstellungseinheit umfaßt eine Deckeleinheit 30, die entsprechend der zugehörigen Patrone C mit den Aufzeichnungsköpfen angeordnet ist. Sie ist gemeinsam mit der Bewegung des Wagens 2 nach rechts oder links und in vertikaler Richtung verschiebbar. Befindet sich der Wagen 2 in der Ruhestellung, so wird die Deckeleinheit mit den Aufzeichnungsköpfen in Kontakt gebracht, um diese abzudecken. Die Wiederherstellungseinheit umfaßt Wischelemente in Form von ersten und zweiten Blättern 401 und 402, und einen aus tintenabsorbierendem Material hergestellten Blattreiniger 403 zum Reinigen des ersten Blatts 401.
Das Wiederherstellungssystem umfaßt eine Pumpeneinheit 500 zum Ansaugen der Tinte oder dergleichen aus den Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfs und aus deren Nachbarschaft mit Hilfe der Abdeckeinheit 300.
15 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuersystems der Tintenaufzeichnungsvorrichtung.
Das Steuersystem weist einen Regler 800 auf, der als Hauptsteuergerät wirkt. Er umfaßt eine CPU 801 in Form eines Mikrocomputers zum Ausführen der in Verbindung mit 8 beschriebenen sequentiellen Abläufe, ein ROM 803 zum Speichern des Programms zum Durchführen der sequentiellen Abläufe, der Tabelle gemäß 10, des Spannungspegels des Heizimpulses, der Impulsbreiten und anderer fester Daten und ein RAM 805 mit einem Bereich zum Verarbeiten der Bilddaten und einem Arbeitsbereich. Ein Bezugszeichen 810 kennzeichnet eine Host-Vorrichtung (beispielsweise eine Bildlesevorrichtung), die eine Bilddatenquelle bildet. Die Bilddaten, Befehls- und Statussignale oder dergleichen werden zwischen dem Regler über eine Schnittstelle (I/F)812 übertragen.
Ein Bezugszeichen 820 kennzeichnet eine Gruppe von Schaltern, 822 einen Hauptschalter, 824 einen Kopierschalter zum Anweisen des Beginns eines Kopier- oder Aufzeichnungsvorgangs, 826 einen Hochumfangswiederherstellungsschalter zum Anweisen der Durchführung eines Hochumfangswiederherstellungsvorgangs. Diese Schalter sind durch eine Bedienperson bedienbar. Ein Bezugszeichen 830 kennzeichnet eine Gruppe von Sensoren mit einem Sensor 832 zum Erfassen einer Ruheposition des Wagens 2, einer Startposition von diesem oder dergleichen, einem Sensor 834 mit einem Blattschalter 530 zum Erfassen einer Pumpenposition und weiteren Sensoren zum Erfassen des Zustands der Vorrichtung.
Eine Kopfansteuervorrichtung 840 steuert den elektrothermischen Wandler (Heizvorrichtung) des Aufzeichnungskopfs entsprechend den Aufzeichnungsdaten oder dergleichen (gezeigt ist die Ansteuervorrichtung für lediglich eine Farbe). Ein Teil der Kopfansteuervorrichtung wird zum Ansteuern der Temperaturheizvorrichtungen 30A und 30B verwendet. Die durch die Temperatursensoren 20A und 20B erfaßte Temperatur wird dem Regler 800 zugeführt. Ein Hauptabtastmotor 805 bewegt den Wagen 2 in der Hauptabtastrichtung (Richtung von rechts nach links in 10). Der Motor 850 wird durch einen Treiber 852 angesteuert. Ein Nebenabtastmotor 860 wird zum Zuführen des Aufzeichnungsmaterials in der Nebenabtastrichtung verwendet.
Nachfolgend wird der in den 13 und 15 verwendbare Aufzeichnungskopf beschrieben.
16 zeigt ein Beispiel einer Aufzeichnungskopfpatrone die abnehmbar auf dem in 13 gezeigten Wagen der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung montierbar ist. Die Patrone gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfaßt eine integrierte Tintenbehältereinheit IT und eine Aufzeichnungskopfeinheit IJU. Sie sind relativ zueinander abnehmbar montierbar. Eine Verdrahtungsverbindungsvorrichtung 102 dient zum Empfangen der Signale oder dergleichen zum Ansteuern der Tintenausstoßvorrichtung 101 der Aufzeichnungskopfeinheit und ist auch wirksam zur Ausgabe des Resttintenmengenerfassungssignals. Die Verbindungsvorrichtung ist in Reihe mit der Kopfeinheit IJU und der Tintenbehältereinheit IT angeordnet. Dadurch kann, wie nachfolgend beschrieben, die Höhe reduziert werden, wenn die Patrone auf dem Wagen montiert ist, und somit kann die Dicke der Patrone verringert werden. Daher kann, wie in 13 gezeigt, die Größe des Wagens verringert werden, wenn die Patronen nebeneinander angeordnet sind.
Die Kopfpatrone kann unter Verwendung eines auf der Tintenbehältereinheit IT befindlichen Griffs 201 montiert werden, wobei die Ausstoßöffnungen 101 abwärts gerichtet sind. Der Griff 201 wird mit einem auf dem Wagen angeordneten Hebel in Eingriff gebracht, wie nachfolgend beschrieben wird. Wird der Aufzeichnungskopf montiert, so wird ein Stift oder Stifte des Wagens mit einem Stifteingreifabschnitt 103 der Kopfeinheit LJU in Eingriff gebracht, so daß die Kopfeinheit IJU korrekt positioniert wird.
Die Aufzeichnungskopfpatrone gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist an deren Tintenausstoßseite 101 mit einem absorbierenden Material 104 ausgestattet zum Wischen der Oberfläche der Tintenausstoßseite 101, um diese zu reinigen. Eine Entlüftung 203 ist im wesentlichen in der Mitte der Tintenbehältereinheit 200 angeordnet zum Einführen von Luft entsprechend dem Verbrauch der darin befindlichen Tinte.
Bei der Verwendung der in den 13 und 15 gezeigten Vorrichtung werden eine Vielzahl von Druckmustern durch die vorgenannte PWM-Steuerung gedruckt und es hat sich erwiesen, daß die für einen seriellen Drucker typischen Dichteveränderungen in einer Abtastzeile und Bilddichteveränderungen innerhalb einer Seite oder zwischen Seiten unterdrückt werden können. Im einzelnen kann die Veränderung der Ausstoßmenge aufgrund der Umgebungstemperaturänderung vermieden werden. Wird die Vorheizimpulsbreitenmodulation wie in 17A gezeigt durchgeführt, so ergibt sich trotz der Temperaturveränderung aufgrund der Umgebung oder der Druckrate ein konstantes Tondichtewiedergabeverhalten (Gamma-Kurve). Daher wird die durch die Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz erzielte Farbbalance stabilisiert und Vollfarbbilder können unter Beibehaltung eines konstanten Farbwiedergabeverhaltens erzeugt werden.
17B zeigt den Fall einer fehlenden Vorheizimpulsmodulation. Wie aus dieser Figur hervorgeht, verändert sich das Farbwiedergabeverhalten in Abhängigkeit der Temperatur.
In 17 entsprechen die Dichtedaten 0–255 17 Tondaten 1–16.
Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Bereich, innerhalb dem die Ausstoßmengensteuerung durch die Pulsbreitenmodulation möglich ist, dem beim tatsächlichen Druckvorgang häufig verwendeten Temperaturbereich, und die Temperatur wird im Niedrigtemperaturbereich durch die Heizvorrichtung gesteuert und zusätzlich wird im Hochtemperaturbereich ein einzelner Impuls zur Verringerung des Temperaturanstiegs verwendet. Durch diese Maßnahme kann die Ausstoßmenge und damit die Bildqualität innerhalb eines breiten verwendbaren Umgebungsbedingungsbereichs stabilisiert werden.
Es folgt eine Beschreibung eines monochromatischen seriellen Druckers (ausschließlich schwarze Farbe) mit einem Permanentaufzeichnungskopf, in dem die vorstehend beschriebene PWM-Steuerung eingesetzt wird.
Der Aufzeichnungskopf weist als Leistungsdaten 360 dpi Auflösung, 3 kHz Steuerfrequenz auf und ist mit 64 Ausstoßöffnungen ausgestattet. In diesem Fall wird lediglich ein Temperatursensor verwendet und die Ausstoßmengensteuerung enthält zur Vereinfachung keine Temperatursteuerung. Wie bei dem sequentiellen Pulsbreitenmodulationsvorgang wird eine mittlere Temperatur in einem Abtastvorgang erfaßt und die Impulsbreite P1 für jede Abtastzeile geändert.
Da der Drucker ein monochromatischer Schwarzdrucker ist, kann die Erzeugung von Grenzstreifen zwischen Zeilen oder die Bilddichtendifferenz zwischen Zeilen trotz der Vereinfachung unterdrückt werden, und die vereinfachte Steuerung ist daher immer noch wirksam.
Es folgt die Beschreibung eines permanenten Vollzeilen-Vielfachdüsen-Aufzeichnungskopfs zum Erzielen eines Hochgeschwindigkeitsdrucks. Es handelt sich dabei ebenfalls um einen monochromatischen Drucker mit PWM-Steuerung.
Der Aufzeichnungskopf weist als Leistungsdaten 200 dpi Auflösung, 2 kHz Ansteuerfrequenz auf und ist mit 1600 Ausstoßöffnungen ausgestattet. Die Ausstoßöffnungen sind in 100 Blöcke aufgeteilt, von denen jeder 16 Ausstoßöffnungen aufweist. Für jeden der Blöcke ist der Temperatursensor entsprechend dem Ansteuersystem vorgesehen. Die durch den Temperatursensor für jeden der Blöcke erhaltene Temperatur wird bei der Pulsbreitenmodulation zum Steuern des zugehörigen Blocks, unabhängig von den anderen Blöcken, verwendet. Durch diese Maßnahme ist die Ausstoßmengensteuerung für jeden der Blöcke unabhängig von den anderen Blöcken möglich, selbst wenn die Temperaturverteilung in dem Aufzeichnungskopf aufgrund des für den Vollzeilenaufzeichnungskopf typischen Auftretens von ausstoßenden Öffnungen und nichtausstoßenden Öffnungen ungleichmäßig wird, und daher ist ein Druck mit hoher Qualität und hoher Geschwindigkeit ohne Ungleichmäßigkeit in der Bilddichte möglich.
Es folgt eine Beschreibung der Auswirkung eines verringerten Eigentemperaturanstiegs durch den Druckvorgang aufgrund der PWM-Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
18 zeigt ein Verhältnis zwischen einem Vorheizimpuls P1 und dem Eigentemperaturanstieg TUP des Aufzeichnungskopfs aufgrund des Druckvorgangs. Die Druckrate wird in 25% Schritten von 25% auf 100% verändert. Der Wert der Eigentemperaturerhöhung TUP entspricht dem nach einem Zeilendruck auftretenden. Es ist verständlich, daß der Eigentemperaturanstieg TUP aufgrund des Druckvorgangs des Aufzeichnungskopfs mit steigender Breite des Vorheizimpulses P1 und mit steigender Druckrate (Ausstoßdüsenzahl oder Anzahl von Ausstößen pro Zeiteinheit) ansteigt. Aufgrund dieser Tatsache ist es einleuchtend, daß die Breite des Vorheizimpulses P1 in positiver Weise verkürzt wird, um den Eigentemperaturanstieg bei hoher Druckrate zu unterdrücken. Aufgrund der Tatsache, daß die Kopftemperatur mit steigender Druckrate und mit steigender Druckdauer ansteigt, wird bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel die Temperatur des Aufzeichnungskopfs neben der Ausstoßheizvorrichtung des Aufzeichnungskopfs erfaßt und der Vorheizimpuls P1 entsprechend der erfaßten Temperatur gesteuert. Durch eine derartige Verwendung der PWM-Steuerung kann der Eigentemperaturanstieg wirksam unterdrückt werden.
19 zeigt die der Druckperiode entsprechende Temperaturänderung bei verschiedenen Druckraten, im einzelnen 25% (1), 50% (2), 75% (3) und 100% (4). In 19 kennzeichnet a den Fall einer festen Pulsbreitenbetriebsart; b den Fall einer Veränderung der Vorheizimpulsbreite P1 durch PWM-Steuerung zum Erzielen einer der Kopftemperatur entsprechenden richtigen Breite. Wie aus der Figur hervorgeht, bewirkt die PWM-Steuerung einen in wirksamer Weise verringerten Eigentemperaturanstieg des Aufzeichnungskopfs, speziell während dem hochratigen Druck und unter Hochtemperaturbedingungen.
Im einzelnen wird die Vorheizimpulsbreite P1 beim Durchführen des Druckvorgangs mit den in 18 gezeigten Raten durch die PWM-Steuerung in der in 8 gezeigten Richtung a entsprechend des durch den Druckvorgang entstehenden Eigentemperaturanstiegs verringert, wodurch die pro Einheitstyp zugeführte Wärmeenergie verringert wird, so daß der Eigentemperaturanstieg aufgrund des Druckens verringert werden kann.
Nachfolgend wird ein Farbdrucker mit einen permanenten Aufzeichnungskopf speziell hinsichtlich der Steuerung des Eigentemperaturanstiegs beschrieben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Impulstabelle nicht wie in 10 des ersten Ausführungsbeispiels in konstante Temperaturbereiche aufgeteilt, sondern die Impulsumschaltung tritt beim Ansteigen der Temperatur des Aufzeichnungskopfs schneller auf. Ist die Temperatur des Aufzeichnungskopfs relativ niedrig, so ist die Einheitstemperaturschrittweite ± ΔT, d.h. der Temperaturabstand der Vorheiztabelle gemäß 7 ist relativ groß, und bei steigender Aufzeichnungskopftemperatur wird die Schrittweite ± ΔT verringert. Durch diese Maßnahme kann der Eigentemperaturanstieg aufgrund des Druckens bei hohen Temperaturbedingungen noch wirksamer reduziert werden.
Diese Steuerung wird im Bereich der Aufzeichnungskopftemperaturen TH von 26,0°C bis 44,0°C innerhalb des PWM-Bereichs gemäß 8 durchgeführt, wobei der Eigentemperaturanstieg aufgrund des Druckens und die Umgebungstemperaturveränderung als die Aufzeichnungskopftemperatur erfaßt werden und die Vorheizimpulsbreite P1 wird auf Grundlage der erfaßten Temperatur entsprechend der in 20 gezeigten Tabelle mit der Temperaturschrittweite oder Stufe von ± ΔT = 4°C –1°C verändert.
Die sequentiellen Abläufe stimmen mit den in 11 gezeigten überein.
Aufgrund der Eigenschaften des Aufzeichnungskopfs tritt bei niedrigen Temperaturen (von Raumtemperatur bis ungefähr 40°C) kaum ein Problem auf, der Aufzeichnungskopf wird aber bei hohen Temperaturen wegen den Wärmeproblemen wie beispielsweise Instabilität der Blasenerzeugung und Verringerung der Nachfüllfrequenz temperaturempfindlich, was für eine Wärmetintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung typisch ist. Daher sollte der Betrieb im Bereich hoher Temperaturen soweit möglich vermieden werden. Angesichts dieser Tatsache erfolgt die Steuerung in der Weise, daß der Fall hoher Temperaturen vermieden wird.
Bei der Verwendung der in 20 gezeigten Steuertabelle wird die Vorheizimpulsbreite mit steigender Kopftemperatur schneller geschaltet, und daher kann der Eigentemperaturanstieg aufgrund des Druckens im Falle hoher Temperaturen stärker unterdrückt werden. Dies ist in 21 dargestellt. In dieser Figur zeigt der Kurvenverlauf a eine Eigentemperaturanstiegskurve unter Verwendung der vorliegenden Erfindung und der Kurvenverlauf b eine Eigentemperaturanstiegskurve bei konstanter Temperaturweite zum Schalten der Vorheizimpulsbreite P1.
Wie aus der Figur hervorgeht, ist der Eigentemperaturanstieg aufgrund des Druckvorgangs hoch, wenn die Kopftemperatur relativ niedrig ist (niedriger als 40°C), die Tendenz kehrt sich aber jenseits eines Schnittpunkts C um, und bei höheren Temperaturen des Aufzeichnungskopfs (nicht niedriger als 40°C) bewirkt das schnelle Schalten der Heizimpulsbreite P1 eine wirksame Unterdrückung des Eigentemperaturanstiegs.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Temperaturweite gemäß 10 verändert, der Grad der Veränderung kann aber entsprechend der Betriebsbedingungen ausgewählt werden.
Nachfolgend wird ein monochromatischer Drucker beschrieben, bei dem die Eigentemperaturanstiegsunterdrückungssteuerung eingesetzt wird.
Der Drucker gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann mit einem austauschbaren Aufzeichnungskopf betrieben werden. In einem solchen Fall ist es wünschenswert, die Ausstoßmengensteuerung (Steuertemperaturweite und/oder Steuerimpulsbreite) bei jedem Austausch des Aufzeichnungskopfs auf die richtige Ausstoßmengensteuerungsbedingung einzustellen. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen monochromatischen Drucker und daher genügt eine relativ grobe Ausstoßmengensteuerung. Daher wird die Reduktionsrate der Vorheizimpulsbreite P1 bei steigender Temperatur verringert, um den Eigentemperaturanstieg des Aufzeichnungskopfs zu unterdrücken.
Wie aus der in 22 gezeigten Steuertabelle hervorgeht, wird die Veränderung der Vorheizimpulsbreite P1 durch den Impulsschaltvorgang bei steigender Aufzeichnungskopftemperatur erhöht, und die Eigentemperatur wegen des Druckens kann daher weiter unterdrückt werden. Dies entspricht der in 21 gezeigten Tendenz.
Wie aus dem Vorgenannten entnommen werden kann, wird gemäß der vorliegenden Erfindung auch bei einer Ansteuerung eines wärmeerzeugenden Elements des Aufzeichnungskopfs mit einer Vielzahl von Impulsen, beispielsweise die Impulsenergie des ersten Impulses durch beispielsweise eine Pulsbreitenmodulation verändert, wodurch die Ausstoßmenge der Tinte gesteuert und der Temperaturanstieg des Aufzeichnungskopfs unterdrückt werden kann.
Im Ergebnis wird die dem wärmeerzeugenden Element zugeführte Energie zur Verringerung des durch den Druckvorgang hervorgerufenen Eigentemperaturanstiegs des Aufzeichnungskopfs minimiert und die Tintenausstoßmenge kann gesteuert werden. Dementsprechend kann eine Veränderung der Bilddichte vermieden und die Farbbalance stabilisiert werden.
Das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel bewirkt eine wirksame Verhinderung oder Unterdrückung der Änderung der Tintenausstoßeigenschaften während des Druckvorgangs aufgrund der Ausstoßmengenänderung und der Tintentemperaturänderung wegen des Eigentemperaturanstiegs des Aufzeichnungskopfs, Ausstoßrichtungsänderung, Ausstoßversagen, Nachfüllfrequenzverringerung oder dergleichen wegen der Veränderung der Steuereigenschaften aufgrund der Aufzeichnungskopfstrukturänderung durch den Eigentemperaturanstieg des Aufzeichnungskopfs.
Als zweite vorteilhafte Wirkung kann die Lebensdauer des Aufzeichnungskopfs beachtlich gesteigert werden, da die Temperatur des Aufzeichnungskopfs niedriger ist.
Es folgt eine Beschreibung der Aufzeichnungskopftemperaturerfassungseinrichtung. Sie kann als direkte Erfassung der Temperatur des Aufzeichnungskopfs ausgestaltet sein. Sie kann vom Kontakt- oder Nicht-Kontakt-Typ sein. Vorzugsweise ist sie mit der die wärmeerzeugenden Elemente aufweisenden Grundplatte des Aufzeichnungskopfs integriert aufgebaut. Bei einer indirekten Temperaturerfassungseinrichtung findet eine Vorhersage der der Aufzeichnungskopfansteuerung entsprechenden Temperatur auf Grundlage der Temperatur oder dergleichen des Steuergeräts (CPU, Kondensator oder dergleichen) statt. Der Vorhersagesensor ist vorteilhaft, da die Veränderung der Erfassungstemperatur verringert ist und da derselbe Temperatursensor durch den Hauptaufbau des Druckers verwendet wird, wodurch die Steuerung stabilisiert wird.
Hinsichtlich der Wahl der Kurvenform (Veränderung oder Modifikation) des Ansteuersignals ist folgendes anwendbar. Als grundlegende Signalform wird die in 9 gezeigte verwendet. Die Signalform kann ausgewählt, modifiziert oder verändert werden durch Änderung des anführenden Teils P1 in seiner Pulsbreite (Anlegeperiode) entsprechend der Temperatur, durch Veränderung der Pausenperiode P2 entsprechend der Temperatur durch Veränderung des Verhältnisses zwischen dem anführenden Abschnitt P1 und des Pausenperiodenabschnitts P2 in einer Periode eines vorbestimmten Ansteuersignals, oder dergleichen.
Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird vorzugsweise ein konstanter Hauptansteuerimpuls P3 verwendet und der Anführungsimpuls P1 wird zwischen 0 und einer vorbestimmten Periode verändert. Die vorliegende Erfindung umfasst jedoch auch die Veränderung des Hauptansteuerimpulses P3.
In den vorstehenden Erläuterungen war die Spannung der Pausenperiode P2 gleich 0, was bevorzugt ist. Während der Pausenperiode P2 kann aber auch eine vorbestimmte Spannung, die niedriger ist als die Spannung während der Periode P1 und P3, zugeführt werden. Die Impulse P1 und P3 können die Form einer Sinuswelle aufweisen, um die Spannung durch Schalten der Signalformen zuzuführen.
Hinsichtlich der elektrischen Schaltung kann eine Kombination eines Anführungsimpulsgenerators und eines Hauptansteuerimpulsgenerators verwendet werden. In einer alternativen Schaltung kann ein Teil eines Ausgangssignals eines Konstantimpulsgenerators ausgewählt werden, um den ausgewählten Teil dem wärmeerzeugenden Element oder dem elektrothermischen Wandler zuzuführen. Gemäß einer weiteren Alternative können die Zuführzeitpunkte des Anführungsimpulses P1 und des Hauptansteuerimpulses P3 ausgewählt oder zugewiesen werden, wobei der ausgewählte oder zugewiesene den elektrothermischen Wandlern zugeführt wird. Andere Alternativen können durch den Fachmann in zweckmäßiger Weise eingesetzt werden.
Das Ansteuersignal umfaßt die Gesamtheit des Signals zum Hervorrufen einer Blasenbildung in dem angesprochenen elektrothermischen Wandler. Besteht das Ansteuersignal aus einer Vielzahl von Impulskomponenten, so wird der anführende Impuls als "Hauptimpuls" bezeichnet. Der anführende Impuls kann eine Vielzahl von Impulsen enthalten. Im Falle der Vielzahl von Anführungsimpulsen kann das Ansteuersignal als Vielzahl von Ansteuersignalen bezeichnet werden. Werden eine Vielzahl von Anführungsimpulsen verwendet, so entspricht die Pausenperiode dem Intervall zwischen dem letzten Anführungsimpuls und dem Hauptimpuls.
Erstes Beispiel eines Aufzeichnungsverfahrens, auf welches die Erfindung anwendbar ist
Bei diesem Beispiel werden die durch Kopfherstellung bedingten Veränderungen der Tintenausstoßmenge individueller Aufzeichnungsköpfe korrigiert.
Die 23, 24 und 25 zeigen Flußdiagramme der Hauptsteuerung der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß diesem Beispiel. Die Beschreibung wird zuerst in Hinblick auf die Hauptsteuerung unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme beschrieben. Wird der Hauptschalter aktiviert, so führt die Vorrichtung im Schritt S1 anfängliche Überprüfungsabläufe durch. Im Rahmen der anfänglichen Überprüfungsoperationen werden der ROM und der RAM überprüft, um zu bestätigen, daß das Programm und die Daten für die richtigen Abläufe geeignet sind. Im Schritt S2 wird der Korrekturwert der Temperatursensorschaltung eingelesen. Danach wird im Schritt S3 eine anfängliche Papierstauüberprüfung durchgeführt. Bei diesem Beispiel wird selbst bei geschlossener Vordertüre die anfängliche Papierstauüberprüfung im Schritt S3 durchgeführt. Im Schritt S4 wird die Vorrichtung hinsichtlich der zum Lesen der Information des Aufzeichnungskopfs im nächsten Schritt verwendeten Gegenstände überprüft. Im Schritt S5 werden die Daten aus einem in den Aufzeichnungskopf eingebauten ROM gelesen. Im Schritt S6 werden Anfangsdaten festgelegt.
Im Schritt S7 wird eine anfängliche 20°C-Temperatursteuerung gestartet und im Schritt S8 wird die Notwendigkeit einer Wiederherstelloperation unterschieden [1] (die Unterscheidung, ob eine Saugwiederherstellungsoperation erforderlich ist oder nicht), wenn der Hauptschalter betätigt wird.
26 zeigt die anfängliche 20°C-Temperatursteuerroutine. In diesem Flußdiagramm werden im Schritt S2001 30 s in einem Zeitzähler gesetzt und danach wird der Ablauf dieser Routine im Schritt S2002 beendet, wenn die Temperatur höher als 20°C ist. Ist die Temperatur niedriger als 20°C, so wird die Heizvorrichtung des Aufzeichnungskopfs im Schritt S2003 mit Energie versorgt. Im Schritt S2004 wird eine Unterscheidung dahingehend durchgeführt, ob die Zeitgeberperiode von 30 s abgelaufen ist. Falls dies zutrifft, so wird im Schritt S2005 ein Notstopp durchgeführt. Wenn nicht, so kehrt der Ablauf zum Schritt S2002 zurück.
Vorstehend erfolgte eine Beschreibung der sequentiellen Abläufe bis zu dem Aufzeichnungswartezustand.
Es folgt eine Beschreibung der sequentiellen Abläufe während des Bereitschaftszustands. Im Schritt S9 wird die 20°C-Temperatursteuerung durchgeführt. Im Schritt S10 wird die Bereitschafts-Leerausstoßoperation durchgeführt. Im Schritt S11 wird das Vorhandensein des Blatts überprüft. Ist kein Blatt vorhanden, so schreitet der Ablauf zum Schritt S21 weiter, indem eine Unterscheidung durchgeführt wird, ob der Reinigungsknopf gedrückt wurde oder nicht. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S13 die Reinigungsoperation durchgeführt. Im Schritt S14 wird für den Fall, daß ein RHS-Knopf gedrückt ist, die RHS-Betriebsartkennung im Schritt S15 gesetzt. Hierbei hat "RHS" die Bedeutung eines Aufzeichnungskopfabstimmungsprozesses zum Korrigieren von Dichteungleichmäßigkeiten. Die Dichteungleichmäßigkeiten des gedruckten Musters werden durch die Lesevorrichtung ausgelesen und die Ungleichmäßigkeiten werden korrigiert.
Wird das Blatt im Schritt S16 manuell zugeführt, so wird im Schritt S17 eine Manuellzufuhrkennung gesetzt und der Ablauf schreitet zum Schritt S22 (Kopierstartsequenz). Wird ein OHP-Knopf im Schritt S18 aktiviert, so wird im Schritt S19 eine QHP-Betriebsartkennung gesetzt. Wenn nicht, so wird die OHP-35 Betriebsartkennung im Schritt S20 rückgesetzt. Wird der Kopierknopf im Schritt S21 gedrückt, so schreitet der Ablauf zu einer Kopierstartsequenz (Schritt S22). Falls er nicht gedrückt wurde, so kehrt der Ablauf zum Schritt S9 zurück. Wird im Schritt S13 die Beendigung der Reinigungsoperation festgestellt, so kehrt der Ablauf ebenfalls zum Schritt S9 zurück.
Es folgt eine Beschreibung der Kopiersequenzabläufe. Im Schritt S22 wird ein Lüfter zum Unterdrücken des inneren Temperaturanstiegs angetrieben. Im Schritt S23 wird die 25°C-Temperatursteuerung gestartet. Im Schritt S24 wird eine Unterscheidung durchgeführt, ob das Blatt zugeführt wurde oder nicht. Falls nicht, so wird die Leerausstoßoperation [1] (N = 100) im Schritt S25 durchgeführt. Danach schreitet der Ablauf weiter zum Schritt S29. Hierbei ist N die Anzahl der Leerausstöße. Im Schritt S26 wird die Notwendigkeit der Wiederherstelloperation [2] festgestellt (Unterscheidung, ob die Saugwiederherstelloperation vor der Blattzufuhr durchzuführen ist). Danach wird das Blatt im Schritt S27 zugeführt. Im Schritt S28 werden Breite und Material des Blatts erfaßt. Im Schritt S29 wird eine Unterscheidung durchgeführt, ob die Bildbewegung durchgeführt wird oder nicht. Wenn ja, so wird die Nebenabtastbewegung (Papierbewegung) im Schritt S30 durchgeführt. Ist die Bildbewegung nicht erforderlich, so schreitet der Ablauf zum Schritt S31, in dem eine Untersuchung durchgeführt wird, ob die Kopftemperatur niedriger als 25°C ist oder nicht. Wenn ja, so wird die Notwendigkeit der Wiederherstelloperation [3] festgestellt (die Wiederherstelloperation wird auf Grundlage der Verdampfungsmenge der Tinte in der nichtabgedeckten Periode durchgeführt), und der Aufzeichnungsvorgang für eine Zeile wird im Schritt S33 durchgeführt. Danach wird im Schritt S34 die Notwendigkeit der Wiederherstelloperation [6] festgestellt (die Unterscheidung, ob die Wiederherstelloperation auf Grundlage der Wischzeitsteuerung durchgeführt wird), und das Blatt wird im Schritt S35 zugeführt.
Im Schritt S36 wird eine Unterscheidung durchgeführt, ob der Aufzeichnungsvorgang abgeschlossen ist oder nicht. Wenn ja, so werden die Druckanzahl anzeigende Daten oder dergleichen in den ROM geschrieben und der Ablauf schreitet zum Schritt S37. Wenn nicht, so kehrt der Ablauf zum Schritt S31 zurück. Im Schritt S37 wird eine Unterscheidung durchgeführt, ob die Vorrichtung in den Bereitschaftszustand versetzt werden soll oder nicht. Wenn ja, so schreitet der Ablauf zum Schritt S38.
Die Abläufe nach dem Schritt S38 gehören zu einer Routine zum Durchführen einer Blattaustragsoperation, der Unterscheidung hinsichtlich der Notwendigkeit der Wiederherstelloperation nach einer Blattdruckoperation [4] (Entfernen von Blasen nach dem Druck, Entfernen von Blasen in der Kammer, Abkühlung im Falle einer unzulässig hohen Temperatur, Wiederherstellung). Im Schritt S38 wird die Untersuchung dahingehend durchgeführt, ob der Blattaustragsvorgang nötig ist. Falls nicht, so wird die Temperatur im Schritt S39, S40 und S41 bis auf 45°C oder darunter verringert. Verringert sich die Temperatur innerhalb von 2 Minuten nicht in ausreichender Weise, so wird im Schritt S42 ein Notstopp durchgeführt. Verringert sich die Temperatur bis auf 45° Grad oder darunter, so wird eine Wischoperation im Schritt S50 durchgeführt und im Schritt S34 werden Leerausstoßoperationen (N = 50) durchgeführt. Im Schritt S48 werden die Ausstoßöffnungen abgedeckt. Ist eine Blattaustragsoperation erforderlich, so wird das Blatt im Schritt S44 ausgetragen. Im Schritt S45 wird eine Unterscheidung durchgeführt, ob der kontinuierliche Druckvorgang angewiesen wurde oder nicht. Wenn ja, so wird die Erforderlichkeit der Wiederherstelloperation [4] im Schritt S47 festgestellt und der Ablauf kehrt zurück zum Schritt S24. Wenn nicht, so wird im Schritt S26 die Wiederherstellungsoperationsunterscheidung [4] durchgeführt. Nach der Unterscheidung werden die Ausstoßöffnungen im Schritt S48 abgedeckt, wie gleichermaßen im Falle der Nichterforderlichkeit des Blattaustrags. Im Schritt S49 wird der Lüfter angehalten. Danach kehrt der Ablauf zurück zum Schritt S9 und der Kopiervorgang ist beendet.
Die 26B und 26C zeigen Flußdiagramme der sequentiellen Abläufe der 20°C- und 25°C-Temperatursteuerung. Im Schritt S2101 wird eine Unterscheidung durchgeführt, ob die Kopftemperatur höher ist als 20°C oder nicht. Ist sie höher, so wird die Kopfheizvorrichtung im Schritt S2102 deaktiviert, und falls sie niedriger als 20°C ist, wird die Heizvorrichtung im Schritt S2103 aktiviert und die 20°C-Temperatursteuerungsroutine ist beendet. Die die Schritte S2104 bis S2106 enthaltenden Abläufe der 25°C-Temperatursteuerungsroutine stimmen mit denen der die Schritte S2101 bis S2103 enthaltenden 20°C-Temperatursteuerungsroutine überein. Daher wird eine nähere Beschreibung ausgelassen.
27 zeigt ein detailliertes Flußdiagramm der anfänglichen Papierstauüberprüfungsroutine in dem vorgenannten Schritt S3. Diese Routine wird unmittelbar nach der Betätigung des Hauptschalters zur Überprüfung eines Papierstaus durchgeführt. In den Schritten S201 bis S204 wird anhand des Blattzufuhrsensors, Blattaustragsensors, Blattanstiegserfassungssensors bzw. eines Blattbreitensensors eine Untersuchung durchgeführt, ob ein Aufzeichnungsblatt oder dergleichen in dem Zufuhrkanal oder neben dem Wagen vorhanden ist. Ist dies der Fall, so wird der Papierstau erfaßt, um ein Warnsignal zu erzeugen. Wenn nicht, so kehrt der Ablauf zum Hauptfluß zurück.
28 zeigt ein detailliertes Flußdiagramm einer Aufzeichnungskopfinformationsleseroutine in dem vorgenannten Schritt S5. Im Schritt S301 wird eine für den Aufzeichnungskopf typische Seriennummer gelesen, und im Schritt S302 wird eine Unterscheidung durchgeführt, ob die gelesene Seriennummer FFFFH ist. Ist die Seriennummer FFFFH, so wird im Schritt S304 die Abwesenheit des Aufzeichnungskopfs festgestellt (Fehler). Ist die Seriennummer nicht FFFFH, so wird im Schritt S303 die Farbinformation des Aufzeichnungskopfs gelesen. Im Schritt S305 wird anhand der ausgelesenen Farbinformation eine Unterscheidung durchgeführt, ob sich der Aufzeichnungskopf in der für jede der Farben vorbestimmten richtigen Position befindet. Ist der Aufzeichnungskopf an der richtigen Stelle montiert, so schreitet der Ablauf zum Schritt S306. Ist er an einer falschen Stelle montiert, so schreitet der Ablauf zum Schritt S307.
Im Schritt S306 wird die übrige Kopfinformation wie beispielsweise Druckimpulsbreite, Temperatursensorkorrektur, Druckanzahl, Anzahl der Wischoperationen oder dergleichen gespeichert. Im Schritt S308 wird auf Grundlage der Seriennummer des Aufzeichnungskopfs eine Unterscheidung durchgeführt, ob der montierte Kopf neu ist oder nicht. Die Seriennummer des Aufzeichnungskopfs wird jedesmal in einem Sicherungs-RAM gespeichert und kann daher mit den neuen Daten verglichen werden. Sind die Seriennummern verschieden, so wird ein neuer Aufzeichnungskopf festgestellt und, falls sie gleich sind, wird festgestellt, daß der Aufzeichnungskopf nicht ausgetauscht wurde. In diesem Beispiel werden die vorgenannten Unterscheidungen für jede der Farben Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb durchgeführt. Ist der Aufzeichnungskopf nicht neu, so wird die Aufzeichnungskopfinformationsleseroutine beendet. Handelt es sich um einen neuen Kopf, so werden die Aufzeichnungskopfinformationen wie beispielsweise Seriennummer, Farbinformation, Druckimpulsbreite, PWM-Zeigernummer, Temperatursensorkorrekturglied, Druckanzahl, Wischoperationsanzahl oder dergleichen im Schritt S309 in dem Speicher der Vorrichtung gespeichert. Darüber hinaus wird eine Kennung, die anzeigt, daß ein neuer Aufzeichnungskopf montiert wurde (oder Daten) in dem Speicher gespeichert. Im Schritt S310 werden HS-Daten (Abstimminformation) des Aufzeichnungskopfs gelesen und im Schritt S311 wird der Zeitpunkt, in dem die Verwendung des neuen Kopfs beginnt in einen nichtflüchtigen Speicher unter Verwendung eines Takts der Vorrichtung geschrieben und die Aufzeichnungskopfinformationsleseroutine endet.
Es folgt eine Beschreibung der Verwendung des ROMS, der eine Aufzeichnungskopfinformationsspeichereinrichtung darstellt.
Die Vorrichtung wird mit einem austauschbaren Aufzeichnungskopf (Patronentyp) verwendet. Daher weist sie den Vorteil auf, daß der Anwender den Aufzeichnungskopf zu jedem Zeitpunkt auswechseln kann. Da die Aufzeichnungsköpfe massenproduziert werden, weisen die individuellen Köpfe aufgrund von unvermeidbaren Herstellungstoleranzen oder -abweichungen unterschiedliche Eigenschaften auf. Es ist daher wünschenswert, die Veränderungen zum Erzielen einer gleichbleibend hohen Bildqualität zu korrigieren.
Als ein Verfahren zum Korrigieren der Veränderungen in den Ansteuerbedingungen, werden die in dem individuellen ROM gespeicherten Ansteuerbedingungen eingelesen und die Korrektur wird auf deren Grundlage durchgeführt, oder die Ausstoßmengenveränderung in einem Kopf aufgrund der Verteilung der Ausstoßöffnungsmessungen des Aufzeichnungskopfs und die daraus resultierende Dichteungleichmäßigkeit kann gesteuert werden. Dieser Vorgang wird Kopfabstimmung (HS) genannt.
Wird eine derartige Korrektur für individuelle Aufzeichnungsköpfe nicht durchgeführt, so können insbesondere Ausstoßgeschwindigkeit, Ausstoßrichtung (Spritzgenauigkeit), Ausstoßmenge (Bilddichte), Ausstoßstabilität (Nachfüllfrequenz, Ungleichmäßigkeit, Nässegrad nicht vollständig sichergestellt werden. Dies erschwert das Bereitstellen von Hochqualitätsbildern und führt zu Ausstoßversagen während des Druckens oder erkennbaren Bildstörungen aufgrund der Abweichung der Punktpositionen.
Insbesondere bei Vollfarbbildern wird das Bild durch vier Köpfe erzeugt, d.h. einen Cyanaufzeichnungskopf, einen Magentaaufzeichnungskopf, einen Gelbaufzeichnungskopf und einen Schwarzaufzeichnungskopf, und daher wird die Bildqualität stark verschlechtert, wenn ein Aufzeichnungskopf eine unterschiedliche Ausstoßmenge oder Steuereigenschaft gegenüber den anderen Aufzeichnungsköpfen aufweist. Unter diesen führt die Veränderung der Ausstoßmenge zu einer Verschlechterung der gesamten Farbbalance, und daher werden die Farbgebung und die Farbwiedergabefähigkeit verschlechtert (Erhöhung der Farbdifferenz) und es tritt damit eine Verschlechterung der Bildqualität auf. Im Falle eines monochromatischen Bilds, beispielsweise in Schwarz, Rot, Blau oder Grün oder dergleichen verändert sich die Bilddichte. Die Veränderung in den Steuereigenschaften führt zu einer Veränderung der Wiedergabefähigkeit von Grauwertbildern. In Anbetracht des Vorgenannten, werden die Ausstoßeigenschaften in diesem Beispiel korrigiert.
In diesem Beispiel wird die Kopfansteuerung durch ein Ansteuerverfahren mit geteilter Pulsbreitenmodulation, wie in dem Ausbildungsbeispiel der Erfindung beschrieben, ausgeführt. Der Aufbau des Aufzeichnungskopfs entspricht dem des in dem Ausführungsbeispiel verwendeten Aufzeichnungskopfs. Der Aufzeichnungskopf gemäß diesem Beispiel ist mit einem ROM (EEPROM) ausgestattet, in dem die Eigenschaften des individuellen Kopfs gespeichert sind. Die Information wird durch den Hauptaufbau des Druckers gelesen, mittels dem die Veränderungen in den individuellen Aufzeichnungsköpfen kompensiert werden.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Korrigieren der Veränderungen der Ausstoßeigenschaften der individuellen Köpfe zum Erzielen von Bildern mit hoher Qualität und Präzision beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, werden beim Aktivieren des Hauptschalters des den Aufzeichnungskopf bereits tragenden Hauptaufbaus, die in dem ROM während der Herstellung des Aufzeichnungskopfs gespeicherten Informationen (ROM-Informationen) durch den Hauptaufbau des Druckers gelesen. Im einzelnen werden Informationen eingelesen, wie beispielsweise Aufzeichnungskopf-ID-Nummer, Farbinformation, TA1 (der Druckimpulsbreite entsprechender Ansteuerungsbedingungstabellenzeiger des Aufzeichnungskopfs), TA3 (PWM-Tabellenzeiger), Temperatursensorkorrekturpegel, Druckanzahl, Anzahl von Wischoperationen oder dergleichen. Entsprechend dem gelesenen Tabellenzeiger TA1 bestimmt der Hauptaufbau die Breite P3 des Hauptheizimpulses in der nachfolgend beschriebenen, geteilten Pulsbreitenmodulationsansteuerung. Es folgt eine detaillierte Beschreibung in den nachfolgenden Abschnitten.
(1) Bestimmung von TA1
Bei der Aufzeichnungskopfherstellung werden die Ausstoßeigenschaften eines jeden der Aufzeichnungsköpfe unter normalen Ansteuerbedingungen gemessen, d.h. einer Kopftemperatur TH von 25°C, einer Ansteuerspannung Vop von 18,0 V, einer Impulsbreite P1 von 1,87 μs und einer Impulsbreite P3 von 4,114 μs. Danach werden für jeden der Aufzeichnungsköpfe die optimalen Ansteuerbedingungen bestimmt und die Ansteuerbedingungen werden in den ROM des Aufzeichnungskopfs geschrieben.
(2) Festlegung der Ansteuerbedingungen:
Der Hauptaufbau erlaubt das interne Festlegen der Vorheizimpulsbreite P1, der Intervallzeitbreite P2 und der Hauptheizimpulsbreite P3 bei der geteilten Impulsbreitenansteuerung, wobei die Anstiegszeit des Vorheizimpulses gemäß 1 auf T1, T2 und T3 festgesetzt und T3 in dem Hauptaufbau in diesem Beispiel auf 8,602 μs festgelegt wird. In Abhängigkeit der Impulsbreite T2 und TA1 (beispielsweise 4,488 μs), die auf Grundlage des aus dem Aufzeichnungskopf gelesenen Zeigers bestimmt wurden, wird die Impulsbreite P3 beispielsweise als P3 = T3 – T2 = 4,114 μs bestimmt.
29 zeigt ein Verhältnis zwischen einem Tabellenzeiger TA1 und einer auf Grundlage des Zeigers TA1 bestimmten Hauptheizimpulsbreite P3.
Korrektur durch PWM
Es folgt eine Beschreibung des Verfahrens zur Verwendung des PWM-Steuerverfahrens zur Korrektur der Veränderung der Ausstoßmengen der individuellen Aufzeichnungsköpfe, um eine geeignete Bilderzeugung zu erzielen. Die PWM-Steuerbedingung wird als Teil der Aufzeichnungskopf-ROM-Information zusammen mit der ID-Nummer, Farbe, Ansteuerbedingung und HS-Daten durch den Hauptaufbau gelesen, wenn der Hauptschalter des Hauptaufbaus betätigt wird.
Im diesem Beispiel wird ein Tabellenzeiger TA3 als Steuerbedingung für die PWM-Steuerung verwendet. Wie nachstehend beschrieben ist, wird die Nummer TA3 als eine der Ausstoßmenge (VDM) des Aufzeichnungskopfs entsprechende Nummer ausgedrückt. In Übereinstimmung mit der gelesenen TA3 bestimmt der Hauptausbau die obere Grenze der Heizimpulsbreite bei der PWM-Steuerung. Es folgt eine Beschreibung der PWM-Korrektur.
(1) Bestimmung des Tabellenzeigers TA3
Während der Kopfherstellung wird die Ausstoßmenge eines jeden der Aufzeichnungsköpfe unter normalen Ansteuerbedingungen erfaßt, d.h. einer Aufzeichnungskopftemperatur TH von 25,0°C, einer Ansteuerspannung Vop = 18,0 V, einer Impulsbreite P1 von 1,87 μs und einer Impulsbreite P3 von 4,114 μs. Die gemessene Menge beträgt VDM. Danach wird der Unterschied gegenüber der Bezugsausstoßmenge VD0 = 30,0 (ng/Punkt) bestimmt (ΔV = VD0 = VDM). Auf der Grundlage von ΔV wird das Verhältnis zwischen ΔV und dem Tabellenzeiger TA3 wie in 30 dargestellt bestimmt. Es ist einleuchtend, daß in Abhängigkeit der Ausstoßmenge eine Klassifizierung der Aufzeichnungsköpfe stattfindet und das Datenwort TA3 für jeden der Aufzeichnungsköpfe in dem ROM gespeichert wird.
Wird eine Tabelle unter Verwendung von ΔV erzeugt, so sollte es mit ΔVp übereinstimmen, das die Änderung der Vorheizimpulsbreite P1 innerhalb einer Tabelle darstellt, die durch das später beschriebene Ansteuerverfahren mit geteilter Pulsbreitenmodulation gesteuert wird, da die Ausstoßmenge durch Veränderung der Vorheizimpulsbreite P1 korrigiert wird.
(2) Lesen des Tabellenzeigers
Wie im Abschnitt (1) beschrieben wurde, wird der Aufzeichnungskopf, der die Information in dem ROM trägt, auf den Hauptaufbau der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung montiert. Bei der Betätigung des Hauptschalters wird die, in dem Aufzeichnungskopf-ROM gespeicherte Information in einem SRAM des Hauptaufbaus entsprechend den in 22 gezeigten sequentiellen Abläufen gespeichert.
(3) Bestimmung der PWM-Steuertabelle

1. Im Falle eines Aufzeichnungskopfs mit hoher Ausstoßmenge (beispielsweise VDM = 31,2 (ng/Punkt)) wird die Impulsbreite P1 des Vorheizimpulses bei einer Umgebungstemperatur (Kopftemperatur) von 25°C kürzer als die Standardansteuerbedingung (P1 = 1,867 μs) gewählt (beispielsweise P1 = 1,496 μs), damit die Ausstoßmenge verringert wird und sich dadurch näher an der Standardausstoßmenge VD0 = 30,0 (ng/Punkt) befindet.
2. Im Falle eines Aufzeichnungskopfs mit kleiner Ausstoßmenge (beispielsweise VDM = 28,8 (ng/Punkt)) wird die Impulsbreite P1 des Vorheizimpulses bei einer Umgebungstemperatur (Aufzeichnungskopftemperatur) von 25,0°C länger als die Standardansteuerbedingung (P1 = 1,867 μs) gewählt (beispielsweise P1 = 2,244 μs), damit die Ausstoßmenge vergrößert wird und sich damit näher an der Standardausstoßmenge VD0 befindet.
3. Wie in 30 dargestellt, wird das Verhältnis zwischen dem Tabellenzeiger TA3 und der Vorheizimpulsbreite P1 bei dem vorstehend beschriebenen Ablauf entsprechend der Ausstoßmenge eines jeden der Aufzeichnungsköpfe bestimmt, so daß die Standardausstoßmenge VD0 immer bereitgestellt werden kann.
4. Auf diese weise kann der Hauptaufbau 16 PWM-Tabellen für die Standardausstoßmenge VD0 (30,0 ng/Punkt) aufweisen. Daher beträgt das Ausstoßmengeninkrement pro Zeiger gemäß 21 0,6 (ng/Punkt) und der korrigierbare Gesamtausstoßmengenbereich theoretisch ± 4,8 (ng/Punkt). Tatsächlich aber beträgt der Veränderungskorrekturgrad der Ausstoßmenge vorzugsweise ± 1,8 (ng/Punkt), um das vorgenannte Ausstoßmengesteuerverfahren wirksam einzusetzen.

Der Grund dafür ist, daß, wie in 3 gezeigt, bei einer zu großen Vorheizimpulsbreite P1 die Vorerzeugung der Blasen auftritt, wogegen bei einer zu kleinen Impulsbreite P1 der steuerbare Temperaturbereich der PWM-Ausstoßmengensteuerung zu klein ist.
In diesem Beispiel werden hinsichtlich einem Ausgestalten mit guter Bilddichte und des Farbwiedergabebereichs fünf Schritte für die Veränderung der Impulsbreite verwendet. Üblicherweise sind hinsichtlich einer ausreichenden Tintenausstoßmenge und einer Verhinderung der Erzeugung von weißen Streifen und anderer Bildqualitäten nur solche Aufzeichnungsköpfe einsetzbar, die die Standardausstoßmenge: VD0 = 30,0 ± 2,0 (ng/Punkt) aufweisen. Unter Verwendung des Korrekturverfahrens sind Aufzeichnungsköpfe einsetzbar, bei denen VD0 = 30,0 ± 3,8 (ng/Punkt). Wie vorstehend beschrieben, liest der Hauptaufbau die ROM-Informationen wie beispielsweise den PWM-Steuertabellenzeiger TA3 und die Hauptaufbauansteuerbedingungen werden entsprechend der Information festgelegt, so daß die Veränderungen der Ausstoßmenge der individuellen Aufzeichnungsköpfe korrigiert werden können. Dementsprechend ermöglicht der Hauptaufbau mit austauschbar montierbaren Aufzeichnungsköpfen eine Stabilisierung der Farbbildqualität ohne Schwierigkeiten. Darüber hinaus ist es möglich, den Ertrag der Aufzeichnungskopfherstellung zu erhöhen und damit die Gesamtherstellungskosten der Patrone zu verringern.
Die Vorheizimpulsbreite P1 kann für den geeigneten Bereich der Aufzeichnungskopftemperatur TH, wie in 31 gezeigt, verändert werden. Oder es kann eine Ausführung entsprechend den in 11 gezeigten sequentiellen Abläufen erfolgen.
31A zeigt den Fall, bei dem der Bezugswert der Impulsbreite P1 0A ist und die Vorheizimpulsbreite P1 für jeweils 2,0 °C um einen Schritt (1H) verändert wird. Die 31B und 31C zeigen die Fälle, bei denen die Bezugswerte 0B bzw. 09 betragen. Die Bezugswerte können in dem ROM des Aufzeichnungskopfs gespeichert werden, der von dem Hauptaufbau zur Erzeugung einer Tabelle oder Tabellen gelesen wird.
Alternativ können Tabellen verschiedener Bezugswerte in dem Hauptaufbau gespeichert werden, wobei eine unter diesen geeignete entsprechend der ROM-Information ausgewählt wird.
32A zeigt eine äußere Ansicht einer Tintenstrahlpatrone gemäß diesem Ausführungsbeispiel. 32B zeigt eine gedruckte Platine 85 der in 32A gezeigten Patrone. In 32B sind dargestellt eine Druckplatinenbasis 851, eine Aluminiumwärmeabstrahlplatte 852, eine Heizplatine 853 mit wärmeerzeugenden Elementen und einer Diodenmatrix, ein EEPROM (nichtflüchtiger Speicher), in dem vorab Dichteungleichmäßigkeitsinformationen oder dergleichen gespeichert sind, und Anschlußelektroden 855 zur elektrischen Verbindung mit dem Hauptaufbau. Zur Vereinfachung wurden die in einer Linie angeordneten Ausstoßöffnungen weggelassen.
Zur Speicherung der für jeden der Aufzeichnungsköpfe charakteristischen Bildungleichmäßigkeitsinformation ist das EEPROM 854 auf der Druckplatinenbasis 851 des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs 8b gebildet, der die wärmeerzeugenden Elemente und den Ansteuerregler umfaßt. Durch diese Maßnahme liest der Hauptaufbau beim Montieren des Aufzeichnungskopfs 8b auf den Hauptaufbau die auf die Aufzeichnungskopfeigenschaften wie beispielsweise Dichteungleichmäßigkeit bezogene Information des Aufzeichnungskopfs 8b und führt die vorbestimmte Steuerung zur Verbesserung der Aufzeichnungseigenschaft entsprechend der gelesenen Information durch. Somit können hohe Bildqualitäten sichergestellt werden.
Die 33A und 33B zeigen den Hauptteil der Schaltung auf der Druckplatinenbasis 851 gemäß 32. Die sich innerhalb dem durch eine strichpunktierte Linie definierten Rahmen befindlichen Elemente gehören zu der Heizplatine 853. Die Heizplatine 853 weist eine N × M-Matrixstruktur auf (16 × 8 bei diesem Beispiel), wobei jede eine Serienschaltung des wärmeerzeugenden Elements 857 und einer Diode 856 zum verhindern eines unbeabsichtigten Stromflußes aufweist. Die wärmeerzeugenden Elemente 857 werden für jeden der Blöcke in zeitverschachtelter Weise angesteuert. Die Zufuhrsteuerung der Ansteuerenergie erfolgt durch Regelung der an der Segmentseite (seg) angelegten Impulsbreite (T).
33B zeigt ein Beispiel des EEPROM 854 gemäß 32B. In ihm sind die auf die Dichteungleichmäßigkeiten bezogenen Informationen oder dergleichen gespeichert. Die Informationen werden durch eine serielle Kommunikation im Ansprechen auf ein Befehlssignal (Adreßsignal) D1 des Hauptaufbaus zugeführt.
Die Informationen für die individuellen Aufzeichnungsköpfe sind in dem ROM gespeichert und die Veränderungen der Ausstoßeigenschaften der individuellen Aufzeichnungsköpfe werden korrigiert. Was erforderlich ist, ist die Einrichtung zum Übertragen der Information zu dem Hauptaufbau.
Die 35A und 35B zeigen Aufzeichnungsköpfe entsprechend weiteren Beispielen. Bei diesen Aufzeichnungsköpfen sind anstelle des ROMS zum Aufnehmen der zu dem Hauptaufbau zu übertragenden Information eine Vielzahl von Vertiefungen oder Vorsprünge auf dem Aufzeichnungskopfchip gebildet. Die Informationen ergeben sich aus der Kombination der Vorsprünge oder Vertiefungen. In 35A bestehen die Informationen aus einer Kombination von Vorsprüngen und in 35B aus einer Kombination von Vertiefungen. Bei diesen Beispielen kann die Information unter geringen Kosten und mit einfachem Aufbau übertragen werden. Wird der Aufzeichnungskopf auf den Hauptaufbau montiert, so liest der Hauptaufbau die auf den Tabellenzeiger oder die Tabelle oder dergleichen bezogene durch die Vertiefungen oder Vorsprünge dargestellte Information mechanisch, elektrisch oder optisch und die Steuerparameter in dem Drucker werden entsprechend verändert, der Aufzeichnungskopf ist austauschbar, wobei es wünschenswert ist, daß die optimalen Steuerparameter bei jedem Austausch des Kopfs festgelegt werden. Die Informationsbereitstellungseinrichtungen sind nicht auf die in den 35A oder 35B gezeigten beschränkt, sondern sie können auch in Form von Aussparungen oder dergleichen gebildet sein, solange die gleichen Funktionen erfüllt werden können.
Aufgrund der Herstellungstoleranzen weisen die individuellen Aufzeichnungsköpfe die in den 3 und 4 gezeigten verschiedenen Eigenschaften auf. Unter der Bedingung, daß die Aufzeichnungskopftemperatur (TH) konstant ist, stellt sich das Verhältnis zwischen der Vorheizimpulsbreite P1 und der Ausstoßmenge VD gemäß den in 3 gezeigten Kurvenverläufen b (oder c) dar, d.h. unterhalb der Impulsbreite P1LMT ist die Neigung groß (klein) und der Anstieg ist linear; und jenseits von P1LMT wird die Blasenerzeugung durch den Hauptheizimpuls P3 durch die Vorerzeugung von Blasen gestört; und jenseits P1MAXb (P1MAXc) verringert sich die Ausstoßmenge. Unter der Bedingung, daß die Vorheizimpulsbreite P1 konstant ist, stellt sich das Verhältnis zwischen der Aufzeichnungskopftemperatur TH und der Ausstoßmenge VD gemäß den in 4 gezeigten Kurvenverläufen b (oder c) dar, d.h. der Anstieg ist linear mit großer (kleiner) Neigung in Bezug auf einen Anstieg der Kopftemperatur TH. Die Koeffizienten im linearen Bereich lauten wie folgt:
Vorheizimpulsabhängigkeitskoeffizient der Ausstoßmenge: KP = ΔVDP/ΔP1 (ng/μs·Punkt).
Aufzeichnungskopftemperaturabhängigkeitskoeffizient der Ausstoßmenge: KTH = ΔVDT/ΔTH (ng/C·Punkt).
Im Falle des Aufzeichnungskopfs mit der in 2 gezeigten Struktur und der durch den Kurvenverlauf b in 4 gezeigten Eigenschaft ist KP = 3,53 (ng/μs· Punkt) und KTH = 0,35 (ng/μs·Punkt). Bei dem Aufzeichnungskopf mit der Eigenschaft gemäß dem Kurvenverlauf c in 4 ergibt sich KP = 3,01 (ng/μs· Punkt) und TH = 0,25 (ng/μs·Punkt).
Bei diesen beiden Beziehungen ist es wünschenswert, die Temperaturweite und/oder Impulsbreite zu optimieren, um dadurch die Ausstoßmenge in der vorbeschriebenen Weise wirksam zu steuern, da das in 8 gezeigte Verhältnis für die Kurvenverläufe b und c verschieden ist. Wie vorstehend beschrieben, werden die optimalen Steuerparameter durch den Hauptaufbau gelesen und daher werden die Anfangsausstoßmengenkorrektur und die Steueroperation während des Druckens bei jedem Wechsel des Aufzeichnungskopfs verändert. Daher kann die Tintenausstoßmenge des Aufzeichnungskopfs konstant gehalten werden, selbst wenn sich die Aufzeichnungskopftemperatur aufgrund von Veränderungen der Umgebungstemperatur oder des Eigentemperaturanstiegs wegen des Druckvorgangs verändert. In diesem Beispiel ist der Aufzeichnungskopfchip mit der Unterscheidungsfunktion ausgestattet, jedoch kann die gleiche oder eine ähnliche Struktur auch in dem Tintenbehälter vorhanden sein.
Wird ein permanenter Aufzeichnungskopf für den Farbdrucker verwendet, so werden die Einstellabläufe vor der Auslieferung durch die Firma durchgeführt, und daher werden alle Einstellungen vorzugsweise in einer kurzen Zeitdauer durchgeführt. Um die Aufzeichnungsdichte in Abhängigkeit von Eingangssignalen zu entfernen, werden üblicherweise Gammakorrekturen für die Cyan-, Magenta-, Gelb- bzw. Schwarz-Aufzeichnungsköpfe durchgeführt, so daß die Farbbalance eingestellt wird, um die Verschlechterung der Farbwiedergabefähigkeit aufgrund der Ausstoßmengenveränderung zu unterdrücken. Es war möglich, eine gute Farbbalance bei den Grauwerten bereitzustellen, aber eine grundlegende Ausstoßmengenkorrektur für Vollwertbilder war nicht möglich. Wird dies durch Veränderung der Gammakorrektur durchgeführt, so verringert sich die Dichte oder ein anderes Problem tritt auf.
Gemäß diesem Beispiel ist es möglich, die Ausstoßmenge in Abhängigkeit des Auslesens der Korrekturdaten von dem Aufzeichnungskopf zu korrigieren. Dies kann automatisch während des Zusammenbaus geschehen. Daher kann die Notwendigkeit des unerwünschten Veränderns der Gammakorrektur ausgeschlossen werden. Im Falle des permanenten Aufzeichnungskopfs ist dessen Lebensdauer äquivalent der des Hauptaufbaus der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung. Daher erfolgt bei einer Veränderung der Ausstoßmenge während der Verwendung üblicherweise ein Austausch des Aufzeichnungskopfs oder der Köpfe. Gemäß diesem Beispiel kann die Wiedereinstellung leicht durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, weist der Aufzeichnungskopf in einer mit einer austauschbaren, den Aufzeichnungskopf verwendbaren Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung eine Informationsübertragungseinrichtung in der einen oder anderen Form auf. Der Hauptaufbau der Aufzeichnungsvorrichtung empfängt die Information von der Informationsübertragungseinrichtung des Aufzeichnungskopfs, und der Zeiger oder die Tabelle für das Ansteuerverfahren mit geteilter Pulsbreitenmodulation wird entsprechend der Information geändert, um dadurch die Vorheizimpulsbreite P1 zu verändern. Durch diese Maßnahme kann die Ausstoßmenge des Aufzeichnungskopfs in der Weise verändert werden, daß die Ausstoßmengen der Aufzeichnungsköpfe angeglichen werden. Daher können die sich in unvermeidbarer Weise durch die Herstellung ergebenden Veränderungen der Ausstoßmengen der individuellen Aufzeichnungsköpfe vermieden werden. Zusätzlich können die Veränderungen der Ausstoßmengen der individuellen Aufzeichnungsköpfe verhindert werden, so daß Farbdifferenz- oder Farbwiedergabeverschlechterungen aufgrund der Zerstörung der Farbbalance bei der Vollfarbbilderzeugung eliminiert werden können, und daher ist die Bildqualität verbessert. Weiterhin führt die Veränderung der Steuereigenschaft wirksam zu einer Verbesserung der Grauwertwiedergabe von Farbbildern. Bei den monochromatischen Bildern, wie beispielsweise schwarz, rot, blau, grün oder dergleichen können die Dichteveränderungen entfernt werden. Unter Verwendung des Verfahrens dieses Beispiels können die üblicherweise aufgrund von zu großen oder kleinen Ausstoßmengen zurückgewiesenen Aufzeichnungsköpfe verwendet werden, wodurch der Herstellungsertrag der Aufzeichnungsköpfe beträchtlich verbessert wird und daher die Kosten des Aufzeichnungskopfs verringert werden können.
Zweites Beispiel eines Aufzeichnungsverfahrens, auf welches die Erfindung anwendbar ist
Es folgt eine Beschreibung des Verfahrens zum Reduzieren von Veränderungen der Tintenausstoßmenge aufgrund der über den bei der Aufzeichnung verwendeten Ausstoßöffnungen erzeugten Temperaturverteilung. Die Hauptsteuerung und die anfängliche Papierstauüberprüfungsroutine der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung dieses Beispiels stimmen mit denen in dem ersten Beispiel überein und die Flußdiagramme der Abläufe sind in den 23, 24, 25, 26 und 27 dargestellt. Die Hauptsteuerung ist im wesentlichen die gleiche, wie in dem ersten Beispiel und deren Beschreibung entfällt daher aus Einfachheitsgründen.
Die Aufzeichnungsvorrichtung gemäß diesem Beispiel kann in Verbindung mit einem austauschbaren Aufzeichnungskopf (Patronentyp) wie bei dem vorhergehenden Beispiel verwendet werden. Ebenfalls wird der Aufzeichnungskopf wieder durch ein Ansteuerverfahren mit geteilter Pulsbreitenmodulation (PWM) angesteuert. In gleicher Weise wie bei dem vorhergehenden Beispiel ist der in diesem Beispiel verwendete Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einer Vielzahl von Ausstoßheizvorrichtungen und den Tintenausstoßöffnungen entsprechenden Temperatursensoren ausgestattet, um die Ausstoßmengenänderung aufgrund der Temperaturänderung zu korrigieren. 36 zeigt eine Heizplatine HB des in diesem Beispiel verwendeten Aufzeichnungskopfs. Auf einer Grundplatine befinden sich Temperatursensoren 8e, untergeordnete Heizvorrichtungen 8d, ein Ausstoßbereich 8g mit (Haupt-) Ausstoßheizvorrichtung 8c und Ansteuerelementen 8h, die in dieser Figur in positioneller Beziehung stehen. Durch Anordnung dieser Elemente auf derselben Grundplatine kann die Kopftemperatur wirksam erfaßt und gesteuert werden. Darüber hinaus können die Abmessungen des Kopfs verringert und die Herstellungsschritte vereinfacht werden. In dieser Figur wird eine Positionsbeziehung mit äußeren, periphere Wandabschnitten 8f einer Deckelplatte zur Trennung zwischen den mit Tinte gefüllten Bereichen und den nicht mit Tinte gefüllten Bereichen verwendet. Wie in der Figur dargestellt, sind die Temperatursensoren 8e außerhalb der äußeren, peripheren Wand 8f in Richtung der Ausstoßöffnungsseite angeordnet, d.h, des mit Tinte gefüllten Bereichs, und in der Nachbarschaft der Ausstoßöffnungen. Durch diese Anordnung kann die Kopftemperatur in der Nachbarschaft der Ausstoßöffnungen wirksam erfaßt werden. Ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der Erfindung und dem ersten Beispiel wird die Temperaturerfassung als eine Mittelung der Temperatursensoren durchgeführt. D.h. die Temperatur TH wird erfaßt als (THL + THR)/2, wobei THL und THR Temperaturen, die durch die linken und rechten Temperatursensoren erfaßt wurden, darstellen.
Wird lediglich die linke Hälfte der Kopfdüsen (Ausstoßöffnungen) verwendet, so ergibt sich eine Temperaturverteilung gemäß (2) in 37. Bei steigender Druckrate wird diese Tendenz bemerkbar. Während des Druckens zeigt der linke Temperatursensor immer eine hohe Temperatur und der rechte Temperatursensor immer eine niedrige Temperatur. Wird der Aufzeichnungskopf auf Grundlage der derart gemessenen Kopftemperatur TH angesteuert, so wird die Steuerung auf Grundlage einer Temperatur durchgeführt, die niedriger ist als die Temperatur THL (THL > TH) der tatsächlich betriebenen Düsen. Daher bewirkt die Steueroperation eine Erhöhung der Ausstoßmenge, d.h. die Steuerung wird die Vorheizimpulsbreite P1 verlängern. Es ist wünschenswert, daß die Steuerung eine Verringerung der Ausstoßmenge bewirkt, und daher ist die Steuerung nicht stabilisiert. Darüberhinaus erhöht sich die linke und rechte Temperaturdifferenz weiter, da sich der Temperaturanstieg aufgrund des Ausstoßes mit steigender Vorheizimpulsbreite erhöht.
Um den Teufelskreis zu durchbrechen, erfolgt die Steuerung bei diesem Ausführungsbeispiel auf Grundlage einer korrigierten Temperatur TH' = (XTHL + YTHR)/(X + Y), d.h. die linken und rechten Temperaturen sind gewichtet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zuvor X = 4 und Y = 1 in dem Hauptaufbau für die Ausstoßoperation durch die linke Hälfte Düsen festgelegt. Werden beispielsweise die Temperaturen THLMAX = 40°C und THRMAX = 30°C bei der ersten Zeile der Druckoperation mit 50% Druckrate erfaßt, so wird:

(1) Bei der normalen Steuerung: TH = (40 + 30)/2 = 35°C als Grundlage für die Steuerung der Vorheizimpulsbreite P1 verwendet und daher beträgt die Differenz gegenüber THLMAX 5°C:
(2) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird: TH'= (160 + 30)/5 = 38°C als Grundlage für die Steuerung der Vorheizimpulsbreite P1 verwendet und daher beträgt die Differenz gegenüber THLMAX 2°C, wodurch die Differenz gegenüber der tatsächlichen Temperatur verringert und eine genauere Kopfansteuerregelung durchgeführt wird. Es folgt die Beschreibung eines weiteren Beispiels des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Bei diesem Beispiel wird die Kopftemperaturkorrektur in der Kopfansteuerung durchgeführt. Dieses Beispiel ist in einem monochromatischen Drucker eingesetzt. In der Vorrichtung gemäß diesem Beispiel, wird der Mittelwert dreier Ausgangssignale des linken Temperatursensors und dreier Ausgangssignale des rechten Temperatursensors (THL = [THLN-2 + THLN-1 + THLN]/3) während des Druckvorgangs verwendet, um die nachgeordnete Heizvorrichtung des Aufzeichnungskopfs für die Steuerung der linken und rechten Temperatur zu steuern. Die sich aus der Anzahl und Position der verwendeten Düsen ergebende Temperaturdifferenz, die durch die linken und rechten Temperatursensoren erfaßt wird, wird erfaßt und die Leistungssteuerung erfolgt derart, daß die Temperaturverteilung durch Gewichten der den nachgeordneten Heizvorrichtungen zugeführten Energie entfernt wird.

Werden lediglich die Düsen der linken Hälfte verwendet, so weist die Kopftemperatur die durch (2) in 37 dargestellte Verteilung auf. Die Tendenz wird mit steigender Druckrate deutlicher. Während des Druckverlaufs zeigt der linke Temperatursensor immer eine hohe Temperatur an, wogegen der rechte Temperatursensor immer eine niedrige Temperatur anzeigt. In Anbetracht der somit erfaßten Kopftemperaturdifferenz ΔTH wird die nachgeordnete Heizvorrichtung angesteuert. Insbesondere wird die erfaßte Aufzeichnungskopftemperatur THL auf der linken Seite, wo die Düsen Tinte ausstoßen, unter Berücksichtigung der Kopftemperaturdifferenz ΔTH unterschieden, und es wird eine niedrige Zieltemperatur ausgewählt, um die Leistung der nachgeordneten Heizvorrichtung zu verringern. Andererseits wird die Aufzeichnungskopftemperatur THR auf der rechten Seite, wo die Düsen keine Tinte ausstoßen, unter Berücksichtigung der Aufzeichnungskopftemperaturdifferenz ΔTH unterschieden, und es wird eine hohe Zieltemperatur zur Erhöhung der Leistung ausgewählt. Durch diese Maßnahme verringert sich die Differenz zwischen der rechten und linken Temperatur.
Auf diese Weise wird die Temperaturdifferenz zwischen den linken und rechten Temperatursensorausgangssignalen berücksichtigt, wobei die der linken und rechten nachgeordneten Heizvorrichtung zugeführte Leistung bei der Leistungssteuerung gewichtet werden. Es wird angenommen, daß lediglich an der linken Hälfte der Düsen des Aufzeichnungskopfs Ausstöße erfolgen, daß die Kopftemperatur vor dem Druckstart 35°C beträgt und daß die Druckrate 50% ist. Es wird weiterhin angenommen, daß die Temperaturen THLMAX = 45°C und THRMAX = 35°C bei der ersten Druckzeile erfaßt werden. Damit gilt ΔTH = THLMAX – THRMAX = 10°C.

(1) Unter der normalen Steuerung ergibt sich die linke Zieltemperatur THL zu 35°C, die rechte Zieltemperatur THR zu 35°C,

(2) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die linke Zieltemperatur THL = TH – ΔTH/2 = 30°C, die rechte Zieltemperatur THR = TH + ΔTH/2 = 40°C,

Es folgt die Beschreibung eines Farbkopiergeräts gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Im Falle eines Farbkopiergeräts wird der Drucker entsprechend den von einer Bildlesevorrichtung zugeführten Bildsignalen angesteuert, und daher ist das Verhältnis zwischen dem Druckbereich und der Druckbreite des Aufzeichnungskopfs nicht immer derart, daß sich ein ganzzahliges Vielfaches der Druckbreite ergibt.
Dementsprechend wird an der unteren Zeile des Drucks lediglich ein Teil der Düsen verwendet. Bei der seriell druckenden Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung wird die Blattvorschubgenauigkeit durch den normalen Vorschub stabilisiert (Kopfbreite). Wird daher der Blattvorschub insbesondere für den reduzierten Druck verändert, so verringert sich die Vorschubgenauigkeit mit dem Ergebnis von Grenzstreifen (Bildstörung). Angesichts dieser Tatsache ist ein Zweiwegdruck wirkungsvoll, bei dem pro Blattvorschub zwei Druckvorgänge durchgeführt werden. In diesem Fall verändert sich die Anzahl der betriebenen Düsen. Beispielsweise werden die linken und rechten 64 Düsen bei einer 50%-Reduktionsoperation zum Erzielen des Zweiwegdrucks abwechselnd verwendet.
Bei diesem Beispiel wird auf Grundlage der durch den linken und rechten Temperatursensor bereitgestellten Temperaturdifferenz ΔTH beispielsweise der Ansteuerimpuls für die entsprechenden Blöcke bei der Steuerung verändert. Bei der vorliegenden Vorrichtung wird ein Mittelwert von drei Ausgangssignalen des linken Sensors und drei Ausgangssignalen des rechten Sensors (THL = [THLN-2 + THLN-1 + THLN]/3) als die Kopftemperatur TH zur Steuerung der Aufzeichnungskopfansteuerung verwendet. Die den Positionen und Nummern der verwendeten Düsen zurechenbare Temperaturdifferenz wird erfaßt und der an den Aufzeichnungskopf angelegte Ansteuerimpuls wird zur Verringerung der Temperaturdifferenz gewichtet.
Werden nur die Düsen der linken Hälfte verwendet, so ergibt sich die mit (2) (Drucken) in 37 gezeigte Aufzeichnungskopftemperaturverteilung. Die Tendenz wird bei steigender Druckrate deutlicher. Während des Druckvorgangs zeigt der linke Temperatursensor immer eine hohe Temperatur und der rechte Temperatursensor immer eine niedrige Temperatur an. Der Aufzeichnungskopf wird unter Berücksichtigung der Aufzeichnungstemperaturdifferenz ΔTH gesteuert. Im einzelnen werden die Aufzeichnungskopfansteuerimpulse P1L für die ausstoßenden Düsen (linke Hälfte) zur Verringerung der Ausstoßmenge mit kurzen Impulsen zugeführt, wogegen die nichtausstoßenden Düsen (rechte Hälfte) mit Ansteuerimpulsen P1R versorgt werden, die zum Vergrößern der Ausstoßmenge (Erhöhung der Temperatur) eine große Breite aufweisen, um dadurch die Ausstoßmengen-(Temperatur)-verteilung gleichmäßiger zu gestalten. Die gleichen Abläufe werden ausgeführt, wenn nur die rechte Hälfte der Kopfdüsen aktiviert wird.
Auf diese Weise wird die Differenz der Temperaturen, die durch die linken und rechten Temperatursensoren erfaßt wurden, und die Ansteuerimpulse für die Blöcke durch Regelung der Leistung gewichtet. Es wird angenommen, daß die Düsen der linken Hälfte mit dem Ansteuerimpuls P1 = 1,87 μs aktiviert werden und daß der Vorgang bei einer Temperatur TH = 25°C gestartet wird. Es wird weiterhin angenommen, daß die Druckrate 50% beträgt und daß die auf der ersten Zeile erfaßten Temperaturen THLMAX = 45°C und THRMAX = 35°C betragen. Damit ergibt sich ΔTH = (THLMAX – THRMAX) = 10°C.

(1) Unter normaler Steuerung ergibt sich eine Vorheizimpulsbreite der linken Seite P1L = P1 μs, eine Vorheizimpulsbreite der rechten Seite P1R = P1 μs

(2) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ergibt sich ΔP1 = P1·ΔTH/20°C,

Ist die Temperaturdifferenz ΔTH größer oder gleich 20°C, so ist der Steuervorgang nicht möglich und ein Fehlersignal wird erzeugt. In diesem Beispiel werden die Vorheizimpulse an die nichtausstoßenden Düsen zur Erhöhung deren Temperatur angelegt, die Vorheizimpulse brauchen jedoch bei der Steuerung nicht an die nichtausstoßenden Düsen angelegt zu werden.
Gemäß diesem Beispiel werden die Ansteuerparameter oder -bedingungen (Temperatursteuerungsverfahren, Ansteuerimpulse oder dergleichen) in der Wärmeenergie verwendenden Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung entsprechend der Zahl der verwendeten Düsen verändert, und daher wird die Temperaturverteilung des Aufzeichnungskopfs und damit die Ausstoßmengenverteilung gleichmäßiger gestaltet. Durch diese Maßnahme können Dichteungleichmäßigkeiten oder Grenzstreifen vermieden werden. Selbst beim Drucken der untersten Zeile oder beim Reduktionsdrucken kann die Bilddichte und/oder die Farbbalance stabilisiert werden.
Drittes Beispiel eines Aufzeichnungsverfahrens, auf welches die Erfindung anwendbar ist
Ein weiteres Beispiel verwendet ein Ansteuerverfahren mit einer geteilten Pulsbreitenmodulation (PWM).
In diesem Beispiel wird ein Signalverlauf eines anführenden Signalanteils einer Vielzahl von Signalen, die das Ansteuersignal bilden, moduliert, um dadurch die Ausdehnungsgeschwindigkeit der in der Tinte erzeugten Blasen zu steuern, wodurch die Tintenausstoßgeschwindigkeit gesteuert werden kann, und darüber hinaus wird der Tintennachfüllvorgang optimiert. Die in diesem Beispiel verwendete Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und das PWM-Ansteuerverfahren entsprechen denen des Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß den 1 bis 5. Kurz gesagt wird, wie vorstehend in Verbindung mit den 1 bis 5 beschrieben, der erste Impuls der geteilten Impulse (Ansteuersignal für das wärmeerzeugende Element) zur Stabilisierung der Ausstoßmenge moduliert. Andererseits kann die Temperatur des Aufzeichnungskopfs wirksam gesteuert werden. Der Steuerbereich der Aufzeichnungskopftemperatur ist relativ groß, wie durch T0 bis TL in 8 gezeigt ist.
Das Verhältnis zwischen der Tintenausstoßgeschwindigkeit und der Tintentemperatur entspricht im allgemeinen der Darstellung gemäß 38. Im einzelnen erhöht sich die Ausstoßgeschwindigkeit mit steigender Temperatur. Bis zu einer bestimmten Temperatur steigt die Ausstoßgeschwindigkeit linear mit der Tintentemperatur an. Das Verhältnis zwischen der Tintentemperatur und der Ausstoßgeschwindigkeit kann wie folgt erläutert werden.
Die Ausstoßgeschwindigkeit Vink, die Ausstoßmenge Mink und ein Volumen Vb einer durch die seitens des wärmeerzeugenden Elements bereitgestellte wärme in der Tinte erzeugten Blase erfüllen:
Vink – k(δVb/δt)/Mink
wobei k konstant ist, δ/δt die partielle Ableitung nach der zeit darstellt.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Ausstoßgeschwindigkeit proportional zu der Blasenausdehnungsgeschwindigkeit und umgekehrt proportional zu der Ausstoßmenge. Daher erhöht sich beispielsweise die Ausstoßgeschwindigkeit, wenn die Ausstoßmenge verringert wird und/oder die Blasenausdehnungsgeschwindigkeit erhöht wird. Die Verringerung der Ausstoßmenge (Veränderung) ist nicht wünschenswert, da sie zu einer Bilddichteungleichmäßigkeit oder dergleichen führt, wie in Verbindung mit den 1 bis 11 beschrieben wurde. Daher wird die Steuerung im allgemeinen zur Stabilisierung der Ausstoßmenge durchgeführt. Aus diesen Gründen wird die Tintenausstoßgeschwindigkeit häufig durch die Blasenausdehnungsgeschwindigkeit bestimmt. Die Blasenausdehnungsgeschwindigkeit hängt von der Tintentemperatur ab (Aufzeichnungskopftemperatur).
39 zeigt ein Verhältnis zwischen der Blasenerzeugungszeit t und dem Blasenvolumen Vb. Die Kurvenverläufe a und b repräsentieren die Fälle, in denen die Aufzeichnungskopftemperatur 25°C bzw. 40°C beträgt, wenn der Ansteuerimpuls ein nicht geteilter, einzelner Impuls ist. Wie sich daraus ergibt, ist die Steigung der Kurve bei zunehmendem Volumen Vb der Blase (Ausdehnung) höher bei dem Kurvenverlauf b mit einer relativ hohen Kopftemperatur.
Anhand des Vorgenannten ist die in 38 dargestellte Beziehung verständlich, d.h. die Ausstoßgeschwindigkeit steigt mit steigender Aufzeichnungskopftemperatur, d.h. Tintentemperatur in dem Tintenkanal oder der gemeinsamen Flüssigkeitskammer.
Obwohl die Ausstoßgeschwindigkeit durch Ansteigen der Aufzeichnungskopftemperatur erhöht werden kann, ist die Verringerungsgeschwindigkeit (Kontraktionsgeschwindigkeit) des Blasenvolumens Vb relativ geringer, und daher ist die Blasenabbauzeit in dem Kurvenverlauf b mit der höheren Ausstoßgeschwindigkeit relativ länger. Als Resultat ergibt sich eine niedrigere Nachfüllfrequenz, was zu den vorgenannten Problemen führt.
Diese Phänomene können dadurch erklärt werden, daß der Kurvenverlauf b aufgrund der höheren Tintentemperatur im Bereich der Blase eine längere Blasenabbauzeit aufweist.
Daher wird bei diesem Beispiel die Temperatur der in den Ausstoßvorgang einbezogenen Tinte erhöht, um die Ausstoßgeschwindigkeit zu vergrößern, während die niedrige Temperatur des Aufzeichnungskopfs beibehalten wird, d.h. die Temperatur der sich während der Blasenkontraktionsperiode im Bereich der Blase befindlichen Tinte.
40 zeigt eine graphische Darstellung eines Verhältnisses zwischen dem Impuls zum Ansteuern des wärmeerzeugenden Elements und der zeitabhängigen Veränderung des Blasenvolumens. Gemäß dieser Figur verändert sich die Temperatur des wärmeerzeugenden Elements und das Volumen der Blase zeitabhängig, wenn ein Signalimpuls A an das wärmeerzeugende Element angelegt wird. Im einzelnen steigt der Ansteuerimpuls zu einem Zeitpunkt t_p an und zu einem Zeitpunkt t_as beginnt das Filmsieden, so daß die Blase zu expandieren beginnt. Zum Zeitpunkt t₂ fällt der Ansteuerimpuls ab, aber das Blasenvolumen steigt weiter an bis zu t_amax (Maximalvolumen). Danach beginnt es zu kontrahieren, bis es bei t_af verschwindet. Das Blasenvolumen verändert sich in ähnlicher Weise, wenn der Doppelimpuls B angelegt wird.
Die Abbauperioden (von dem maximalen Blasenvolumen bis zum Verschwinden) und die Expansionsperioden (vom Beginn der Expansion bis zum Maximalvolumen) werden für die Fälle des Einzelimpulses A und des Doppelimpulses B verglichen. Unter der Annahme, daß die Blasenabbauzeiten im wesentlichen gleich sind, ist die Expansionsperiode im Fall des Doppelimpulses B kürzer. D.h., die Expansionsgeschwindigkeit ist größer. Dies ergibt sich aus einem Vergleich der Kurven a und c in 13.
Daher kann die Ausstoßgeschwindigkeit selbst bei identischer Blasenabbauzeit durch Anlegen des Doppelimpulses erhöht werden. Dies liegt daran, daß die den Ausstoßvorgang beeinflussende Tintentemperatur durch den ersten Teil des Doppelimpulses erhöht wird. Durch diese Maßnahme wird der Widerstand gegen den Tintenausstoßvorgang aufgrund der Tintenviskosität verringert, so daß sich die Blasenausdehnungsgeschwindigkeit erhöht. Somit kann die Ausstoßgeschwindigkeit erhöht werden. Dementsprechend kann die Ausstoßgeschwindigkeit durch Modulation der ersten Impulsbreite P1 gesteuert werden.
Werden die wärmeerzeugenden Elemente durch den Doppelimpuls angesteuert, so kann die Aufzeichnungskopftemperatur, wie in Verbindung mit den 1 bis 15 beschrieben wurde, relativ leicht gesteuert werden. Daher kann die Temperatur des Aufzeichnungskopfs verringert werden, wodurch die Blasenabbauzeit verkürzt wird, und gleichzeitig kann die Ausstoßmenge der Tinte stabilisiert werden.
Es folgt eine Beschreibung der bevorzugten Festlegung der Blasenbreite angesichts der Kopfansteuerbedingung und der Bilderzeugungsbedingung auf dem Aufzeichnungsmaterial für die Doppelimpulse (geteilten Impulse).
1) Zuerst wird auf die Signale P1, P2 und P3 Bezug genommen. Üblicherweise werden die Doppelimpulse in einfacher Weise als eine Kombination der Impulse P1 und P3 betrachtet. Das Intervall P1 zwischen den Impulsen wird nicht berücksichtigt. Es hat sich herausgestellt, daß die durch den Impuls P1 zugeführte Wärmemenge durch geeignetes Festlegen des Intervalls P1 in ausreichender Weise die Blasenerzeugung durch den Impuls P3 beeinflußt, wobei die Heizmenge P1 verändert wird.
In diesem Beispiel wird dies berücksichtigt und das Intervall P2 wird größer oder gleich der Impulsanlegeperiode P1 gewählt, wodurch der Stufentonpegel (Grauwert) durch die Impulsanlegeperiode P1 ausgedehnt werden kann und daher die gewünschten Bedingungen wirksam erreicht werden können. Darüber hinaus erfüllt die Periode P2 vorzugsweise P2 < P3, wodurch eine wirksame Tintentröpfchenbildung bei der Ansteuerfrequenz der Vorrichtung erzielt wird.
Dementsprechend ist es in der Vorrichtung, bei der der Vorheizimpuls P1 gesteuert wird wünschenswert, daß P1 ≤ P2 ≤ P3 erfüllt ist. Bei den Doppelimpulsen weiß der Fachmann, daß bei einer Blasenerzeugung unter Verwendung von Wärmeenergie die Laserdicke des wärmeerzeugenden Widerstands und dessen Widerstand mehr oder weniger begrenzt sind. Im einzelnen befindet sich die Spannung zwischen 15 und 30 V. Die vorgenannten Bedingungen P1 ≤ P2 ≤ P3 sind in einem derartigen Bereich besonders wirksam. Die Bedingungen sind besonders wirksam in einem hohen Frequenzbereich wie beispielsweise nicht geringer als 5 kHz, vorzugsweise nicht größer als 8 kHz und noch vorzugsweiser nicht weniger als 10 kHz der maximalen Ansteuerfrequenz.
Hinsichtlich der Impulsbreite P3 ist ≤ P3 < 5 μs vom Standpunkt einer Stabilisierung der Blasenerzeugung wünschenswert. In diesem Bereich ist die vorgenannte Bedingung P1 ≤ P2 < P3 sehr wirksam.
2) Es folgt eine Beschreibung hinsichtlich der Ausstoßmenge auf Aufzeichnungsmaterialien.
Die Tintenausstoßmenge Vd (pl/dpt) wird auf Grundlage der Bildelementdichte und Tintenauslaufrate auf dem Aufzeichnungsmaterial bestimmt (unter Berücksichtigung des Flächenfaktors). Um beispielsweise die Aufzeichnung eines voll ausgefüllten Bilds bei einer Bildelementdichte von 400 dpi zu ermöglichen, ist ungefähr ein 8 nl/mm²-Tintenspritzer erforderlich. Um diese Menge durch einen oder mehrere Spritzer zu erhalten, ist eine Ausstoßmenge Vd von 5–50 (pl/Punkt) erforderlich.
In der axialen Vorrichtung wird die Impulsbreite P1 zum Bereitstellen der vorgenannten Ausstoßmenge Vd verändert, während die vorgenannten Bedingungen P1 ≤ P2 < P3 erfüllt werden, durch die Ansteuerbedingungen zur Anpassung an das Aufzeichnungsmaterial und das Aufzeichnungsverfahren leicht auswählbar sind.
3) Es folgt eine Beschreibung des maximalen Bereichs der Ansteuerfrequenz. Die Ansteuerfrequenz f (kHz) hängt von der Aufzeichnungsgeschwindigkeit und den Nachfülleigenschaften ab. Wird allerdings die Ausstoßmenge gemäß dem vorstehenden Abschnitt 1) gewählt, so ist die Ansteuerfrequenz entsprechend bestimmt. Im einzelnen ist die Ansteuerfreguenz hoch, wenn die Ausstoßmenge gering ist und im Gegensatz dazu ist die Ansteuerfrequenz hoch, wenn die Ausstoßmenge groß ist. Als Resultat ergibt sich unter Berücksichtigung des bereitgestellten Bereichs Vd = 5–50 eine Ansteuerfrequenz f von 2–20 kHz.
4) Es folgt eine Beschreibung des Blockansteuersystems, bei dem die Zahl der Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfs n_N ist und die Ausstoßöffnungen in n_B Blöcke aufgeteilt sind, die nacheinander mit der Anzahl von Segmenten Nseg (Anzahl von Ausstoßöffnungen/Nummer von Blöcken) aktiviert werden.
Hierbei wird die Impulsbreite Pd des Doppelimpulses als Pd = P1 + P2 + P3 definiert. Damit ergibt sich theoretisch eine maximale Impulsbreite Pd von T/n_B, wobei T die Ansteuerperiode darstellt. Wird jedoch die Breite Pd als T/n_B gewählt, so kann ein elektrisches Übersprechen zwischen den Blockansteuerungen auftreten, was möglicherweise ein Auftreten von unnötiger Blasenbildung in der Tinte zur Folge hat. Oder die Schaltzeitperiode des Transistors ist zum Schalten der Blöcke erforderlich. Daher ist eine Ruhezeit für den Impuls zwischen den Blöcken erforderlich. Ist die Zeitperiode gleich α, so beträgt die für das Anlegen eines Doppelimpulses erforderliche Zeit Pn = Pd + α.
Daher beträgt das Maximum (Pn)max der Breite Pn unter den Bedingungen 1)–5) (Pn)max = T/n_B = 1/(n_Bf), und Pd < 1/(n_Bf). Unter der Bedingung 3) gilt beispielsweise 2 ≤ f ≤ 20, und damit Pd < (2n_B), falls sich die Ansteuerfrequenz innerhalb dieses Bereichs befindet. Es wird angenommen, daß ein Block 8 Ausstoßöffnungen enthält, wobei die Anzahl n_B 8, 16 oder 32 beträgt, wenn die Anzahl von Ausstoßöffnungen n_N 64, 128 bzw. 256 beträgt. Wird die geteilte Ansteuerung nicht ausgeführt, so ist n_B = 1 unabhängig von der Anzahl der Ausstoßöffnungen. Bei n_B = 8 beispielsweise gilt daher Pd < 1/(2·8)ms, d.h. 6,25 μs < Pd < 62,5 μs innerhalb des vorgenannten Ansteuerfrequenzbereichs.
Bei 5 ≤ f (≤ 20) ergibt sich gleichermaßen Pd < 1/(5n_B); bei 8 < f (≤ 20) ergibt sich Pd < 1/(8n_B); und bei 10 < f (≤ 20) ergibt Pd < 1/(10n_B).
Die die Bedingung Pd = P1 + P2 + P3 < 1/(n_bf) erfüllenden Impuls- oder Intervallbreiten P1, P2 und P3 stehen miteinander wie folgt in Beziehung:

1) wie klein die Bezugsbreite P1 auch ist, die Breite P3 muß ausreichend groß sein, um die Blase zu erzeugen;
2) der Maximalwert der Breite P1 ist nicht ausreichend, um die Blase nur durch den Impuls P1 zu erzeugen; und
3) das Intervall P2 ist vorzugsweise so lang wie möglich, vorausgesetzt daß es nicht (Pn)max überschreitet.

Es folgt eine Beschreibung eines Beispiels einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, bei dem die vorstehend beschriebene Ausstoßgeschwindigkeitssteuerung eingeführt ist, und bei dem der Abstand zwischen dem Aufzeichnungskopf und dem Aufzeichnungsmaterial entsprechend dem Material des Aufzeichungsmaterials veränderbar ist.
Wird beispielsweise beschichtetes Papier verwendet, so kann der Abstand zwischen dem Aufzeichnungskopf und dem Aufzeichnungsmaterial relativ gering eingestellt werden. Das eine geringe Tintenabsorbiereigenschaft aufweisende, unbeschichtete Papier oder OHP-Papier erfordert jedoch einen großen Abstand, da ein direkter Kontakt zwischen dem Aufzeichnungskopf und dem Aufzeichnungsmedium aufgrund des Verwerfens oder der Wulstbildung relativ leicht auftritt. Angesichts dieser Tatsache wird der Abstand für das beschichtete Blatt auf 0,7 mm eingestellt und die Ausstoßgeschwindigkeit auf 12 m/s; für das unbeschichtete Papier oder dergleichen wird der Blattabstand auf 1,2 mm eingestellt und die Ausstoßgeschwindigkeit auf 16 m/s.
Eine derartige Steuerung der Ausstoßgeschwindigkeit kann durch Einstellen der Temperatur des Aufzeichnungskopfs mittels der in Verbindung mit den 1 bis 15 beschriebenen Aufzeichnungstemperatursteuerung und durch Modulieren des ersten Teils der Doppelimpulse erzielt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Abweichung der Tintentröpfchenauftreffposition durch Erhöhung der Ausstoßgeschwindigkeit bei großem Abstand zwischen dem Aufzeichnungskopf und dem Aufzeichnungsmaterial vermieden werden, wodurch eine Verschlechterung der Spritzgenauigkeit vermieden wird.
Es folgt eine Beschreibung eines Beispiels eines monochromatischen Druckers.
Dieser Drucker kann mit einem austauschbaren Aufzeichnungskopf, der abnehmbar in den Drucker montierbar ist, verwendet werden. Es ist daher wünschenswert, eine zu dem montierten Aufzeichnungskopf passende Nachfüllfrequenz entsprechend den Verwendungsbedingungen oder dergleichen des Druckers, in den der Aufzeichnungskopf montiert ist, einzustellen. Unter den monochromatischen Druckern wird der Drucker mit relativ niedriger Ansteuerfrequenz (Niedergeschwindigkeitsdrucker) durch eine relativ niedrige Nachfüllfrequenz erzielt. Daher wird die Aufzeichnungskopftemperatur nicht verringert, und die Ausstoßgeschwindigkeit kann durch die Pulsbreitenmodulation der Doppelimpulse gesteuert werden.
Wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, wird der anführende Teil der Vielzahl von Signalen in seiner Signalform moduliert, wodurch die Blasenausdehnungsgeschwindigkeit der Tinte gesteuert werden kann, so daß die Tintenausstoßgeschwindigkeit gesteuert werden kann. Darüber hinaus kann die auszustoßende Tintentemperatur durch die Modulation des vorhergehenden Teils lokal gesteuert werden. Durch diese Maßnahme kann die Temperatur der im Bereich der Blase befindlichen Tinte beim Kontrahieren der Blase so gewählt werden, daß sie unabhängig von der Steuerung der Ausstoßgeschwindigkeit und Ausstoßmenge oder dergleichen verringert ist. Als Resultat kann die Kontraktionsgeschwindigkeit und damit die Nachfüllfrequenz erhöht werden.
Viertes Beispiel eines Aufzeichnungsverfahrens, auf welches die Erfindung anwendbar ist
Es folgt eine Beschreibung eines weiteren Beispiels, in dem das vorgenannte Ansteuerungsverfahren mit geteilter Impulsbreitenmodulation (PWM) verwendet wird. Bei dem PWM-Ansteuerverfahren wird ein Ansteuersignal durch eine Vielzahl von Signalkomponenten gebildet und der Signalverlauf der anführenden Komponente wird zur Steuerung der Ausstoßmenge moduliert.
In diesem Beispiel wird das PWM-Ansteuerverfahren zur Steuerung der Aufzeichnungsdichte auf dem Overheadprojektor-(OHP)-Blatt verwendet. Bei der Aufzeichnung auf das OHP-Blatt muß das Bild bei dessen Projektion klar erscheinen, und daher ist eine Aufzeichnung mit hoher Dichte wünschenswert. Durch einfache Modulation der Impulsbreite entsprechend der Aufzeichnungskopftemperatur zur Steuerung der Ausstoßmenge ist es nicht möglich eine Aufzeichnung mit einer gewünschten relativ hohen Dichte, insbesondere auf dem OHP-Blatt, bereitzustellen.
Es folgt eine Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren. Der Aufbau der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und des in diesem Beispiel verwendeten PWM-Ansteuerverfahrens entspricht dem in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den 1 bis 15 beschriebenen. Kurz gesagt, wird die erste Impulskomponente der geteilten Impulse des Ansteuersignals für das wärmeerzeugende Element zum Erzielen einer stabilisierten Ausstoßmenge gesteuert. Andererseits ist es möglich, die Aufzeichnungskopftemperatur wirksam zu steuern. Darüber hinaus ist der steuerbare Bereich der Aufzeichnungskopftemperatur, wie in 8 dargestellt, relativ groß (T0–TL).
Erfolgt der Druck auf das OHP-Blatt, so ist es wünschenswert, die Veränderungen der Ausstoßmenge zu korrigieren, wobei häufig aber auch erwünscht ist, daß die Aufzeichnung eine hohe Dichte aufweist. Daher wird die entsprechend der Aufzeichnungskopftemperatur durchgeführte PWM-Steuerung beim Druck auf das OHP-Blatt nicht ausgeführt und die Impulsbreite P1 auf den maximal möglichen Pegel festgelegt, wodurch die Ausstoßmenge zur Realisierung der Hochdichteaufzeichnung erhöht wird.
41 zeigt ein Blockschaltbild der Kopfansteuerregelung und 42 zeigt ein Zeitdiagramm für verschiedene Signale in diesem Aufbau.
Das Muster der Kopfansteuersignalform wird zuvor in einem ROM 805 gespeichert. Zum Ausgabezeitpunkt des Kopfansteuersignals werden einem Zähler 8000 in einem in 15 gezeigten Regler 800 Taktimpulse zugeführt. Mit jedem Zuführen des Taktsignals wird der Ausgang des Zählers um eins erhöht. Durch diese Maßnahme wird der Inhalt des ROMS 803 als Kopfansteuersignale ausgegeben, wobei die Zählerausgangssignale als Adreßsignale verwendet werden.
Die Kopfansteuersignale werden auf Grundlage einer Auswahl durch die PWM-Steuertabelle ausgegeben, in der die Impulsbreiten der Vorimpulse P1 für die entsprechenden Temperaturen gespeichert sind. Wie in 42 dargestellt, wird das Kopfansteuersignal mit der der gewählten Tabelle entsprechenden Signalform erzeugt. Die Wahl der Kopfansteuersignaltabelle wird auf Grundlage des dem ROM 803 zugeführten PWM-Steuertabellenauswahlsignals bestimmt. Ist das OHP-Blattauswahlsignal "H" , so werden alle Eingangssignale für die PWM-Tabellenauswahlsignale zu dem ROM 803 durch die Wirkung des ODER-Gatters 800A "H", so daß eine Tabelle AN + α –1 unabhängig von dem PWM-Tabellenauswahlsignal gewählt wird. Dadurch wird die Vorimpulsbreite P1 auf ihren in 42 gezeigten Maximalwert festgelegt, im einzelnen P1 = 2,618 μs und P3 = 4,114 μs.
42 zeigt das Kopfansteuersignal, wenn das Drucken mit einem auf "H" befindlichen Druck-EIN-Signal durchgeführt wird. Ist das Druck-EIN-Signal auf "L", so befindet sich das Kopfansteuersignal gemäß 42 auf "L "-Pegel in Verbindung mit dem Impuls P3.
In diesem Beispiel wird die Ausstoßmenge lediglich durch Festlegen des Vorimpulses P1 auf seinen maximalen Pegel erhöht. Die Ausstoßmenge kann durch Erhöhung der Aufzeichnungskopftemperatur weiter vergrößert werden. Im einzelnen wird die Zieltemperatur der Aufzeichnungskopfsteuerung von normalerweise 25°C auf 40°C erhöht. Wird die Temperatur weiter erhöht, so kann sich die Aufzeichnungskopftemperatur der Grenztemperatur LIMIT = 60°C nähern, da der Temperaturanstieg aufgrund des Druckvorgangs ungefähr 15°C betragen kann.
Die vorgenannte Ansteuerung wird durch Übergang der Operationsbetriebsart in die OHP-Betriebsart durchgeführt, wenn die OHP-Betriebsart bei der Erfassung des Aufzeichnungsmaterials festgestellt wird. In diesem Beispiel erfolgte die Beschreibung hinsichtlich der PWM-Steuerung des Vorimpulses der geteilten Impulse. Im Falle der PWM-Steuerung eines einzelnen Impulses, kann zur Erhöhung der Ausstoßmenge in der OHP-Betriebsart ein fester Impuls verwendet werden. Darüber hinaus kann die vorstehend beschriebene Temperatursteueränderung hinzugefügt werden.
Bezugnehmend auf die 43 und 44 wird ein weiteres Beispiel einer Kopfansteuerung beschrieben. Gemäß 43 wird das Bildsignal in Form von Druckdaten in dem RAM 805 gespeichert. Zum Zeitpunkt der Speicherung des Bildsignals in dem RAM 805 führt die CPU 800 die Bilddaten dem Schieberegister 800R zu und die Kopfansteuersignale werden erzeugt. Es folgt eine detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf das in 44 gezeigte Flußdiagramm.
Gemäß 44 liest die CPU 800 im Schritt S1 die Bilddaten oder das Datenwort für ein Bildelement aus dem ROM 805 aus, und der Ablauf schreitet zum Schritt S2, wo eine Unterscheidung dahingehend erfolgt, ob die Daten oder das Datenwort eine Druckaktion repräsentieren, d.h. ob Tinte auszustoßen ist oder nicht. Soll Tinte ausgestoßen werden, so schreitet der Ablauf zum Schritt S3. Falls nicht, so wird ein Schritt S9 ausgeführt. Im Schritt S3 speichert das Register 12 der CPU 800 „H" für die Periode des Hauptimpulses P3 und der Ablauf schreitet zum Schritt S4. Im Schritt S4 wird das PWM-Auswahlsignal eingelesen, die "H"-Pegelbreite des Vorimpulses P1 in dem Register 12 der CPU 800 gespeichert und der Ablauf schreitet zum Schritt S5, in dem das OHP-Auswahlsignal eingelesen wird. Zeigt es die OHP-Blatt-Druckbetriebsart an, so schreitet der Ablauf zum Schritt S6. Falls nicht, wird der Schritt S7 ausgeführt.
Im Schritt S6 wird die im Schritt S4 bestimmte H-Pegelbreite des Vorimpulses P1 auf die wählbare Maximalbreite geändert und in dem Register der CPU 800 gespeichert. Danach schreitet der Ablauf zum Schritt S7, in dem ein Kopfansteuersignal unter Verwendung der Vorimpuls-P1-Information und Hauptimpuls-P3-Information erzeugt wird, und das Signal wird in dem Schieberegister 800R gespeichert. Danach wird der Schritt S8 ausgeführt, in dem das in dem Schieberegister 800R gespeicherte Ansteuersignal durch das Schieberegister 800R taktsynchron erzeugt wird.
Im Schritt S8 erfolgt eine Unterscheidung dahingehend, ob die in dem RAM 805 gespeicherten Bilddaten alle ausgegeben wurden oder nicht. Wenn ja, endet der Ablauf. Falls nicht, kehrt der Ablauf zurück zum Schritt S1.
9 zeigt die Signalform des wählbaren Ansteuerimpulses in der vorstehend beschriebenen PWM-Steuerung.
Ist das verwendete Aufzeichnungsmaterial ein von dem transparenten OHP-Blatt oder dergleichen verschiedenes übliches Aufzeichnungsmaterial, so wählt die PWM-Steuerung die in 9 gezeigten Signalformen 1 bis 11 entsprechend der erfaßten Temperatur oder dergleichen aus.
Erfolgt die Aufzeichnung auf dem OHP-Blatt so wird lediglich der in 9 durch 1 gekennzeichnete Impuls verwendet.
Als eine Abwandlung dieser Beispiele kann der verwendete Impuls auch nicht auf einen Ansteuerimpuls festgelegt sein, sondern es können Impulse mit relativ großer Breite aus den in 9 gezeigten Vorimpulsen ausgewählt werden, wobei die PWM-Steuerung bei einer Verwendung des OHP-Blatts innerhalb des Bereichs der ausgewählten relativ langen Impulse durchgeführt wird. Durch diese Maßnahme kann eine hohe Bilddichte mit hoher Bildqualität insbesondere bei der Aufzeichnung von Vollfarbbildern erzielt werden.
Hinsichtlich der auswählbaren Impulsspanne ergeben sich die in 9 durch 1 bis 4 gekennzeichneten Impulse, die in derselben Figur durch 1 und 2 gekennzeichneten Impulse und eine Kombination des in derselben Figur durch 1 gekennzeichneten Impulses mit beispielsweise einem oder mehreren Impulsen einer größeren Vorimpulsbreite P1.
Wie aus dem Vorgenannten hervorgeht, wird bei einer Verwendung eines Aufzeichnungsmaterials mit einem transparenten Teil (beispielsweise ein OHP-Blatt) ein Signal erzeugt, das das Ereignis anzeigt, daß eine Aufzeichnungsbetriebsart gewählt wurde, bei der die Signalformmodulation innerhalb einem im Vergleich zu dem üblichen Aufzeichnungsmaterial hohen Temperaturbereich durchgeführt wird. Im Ansprechen darauf steuert die Ansteuereinrichtung die Vorheizimpulsmodulation in dem geteilten Impulsansteuerverfahren beispielsweise derart, daß die Modulation innerhalb eines vorbestimmten Bereichs erfolgt, in dem die Impulsbreite relativ groß ist, solange dieses Betriebsartauswahlsignal erzeugt wird. Das Kopfansteuersignal kann die Impulsbreite des Vorheizimpulses aufweisen, die innerhalb dieses Bereichs fest ist.
Als Resultat kann die Tintenausstoßmenge durch Festhalten der Impulsbreite innerhalb eines Bereichs höherer Ansteuerbedingungen, der eine größere Impulsbreite bereitstellt, und deren Festlegung in einem Punkt innerhalb dieses Bereichs erhöht werden. Daher ist ein Drucken mit hoher Bilddichte auf das OHP-Blatt oder dergleichen möglich.
In dem vorgenannten Ausführungsbeispiel der Erfindung und den Beispielen wird die Ausstoßmenge entsprechend dem Ausgangssignal des Temperatursensors gesteuert und stabilisiert. Jedoch kann die Ausstoßmenge auch entsprechend dem den Ton des Aufzeichnungspunktes angebenden Tonpegelsignal verändert werden. Auf der Grundlage der durch den Sensor erfassten Temperaturveränderung kann die Ausstoßmenge entsprechend dem Tonsignal verändert werden, um eine Stabilisierung in einem weiten Bereich zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf und eine Aufzeichnungsvorrichtung, bei denen Wärmeenergie eines elektrothermischen Wandlers, Laserstrahls oder dergleichen zur Veränderung des Tintenzustands verwendet wird, um die Tinte auszustoßen oder auszuspritzen. Die Ursache dafür ist, daß eine hohe Dichte der Bildelemente und eine hohe Auflösung der Aufzeichnung möglich sind.
Die typische Struktur und das Ablaufprinzip sind vorzugsweise die in den U.S.-Patenten Nr. 4,723,129 und 4,740,796 offenbarten. Das Prinzip und die Struktur sind in einem sogenannten nachfragebezogenen Aufzeichnungsystem und einem Daueraufzeichnungssystem anwendbar. Es ist jedoch insbesondere geeignet für den nachfragebezogenen Typ, da das Prinzip derart funktioniert, daß zumindest ein Ansteuersignal an einen elektrothermischen Wandler angelegt wird, der auf einem Flüssigkeits-(Tinten)-Rückhalteblatt oder einem Flüssigkeitskanal angeordnet ist, wobei das Ansteuersignal ausreichend ist, um einen derart schnellen Temperaturanstieg jenseits einer Abweichung von dem Keimbildungssiedepunkt bereitzustellen, daß die zur Erzeugung von Filmsieden auf dem Heizabschnitt des Aufzeichnungskopfs erforderliche Wärmeenergie durch den elektrothermischen Wandler bereitgestellt wird, wodurch eine Blase entsprechend einem jeden der Ansteuersignale in der Flüssigkeit (Tinte) gebildet werden kann. Durch die Erzeugung, Entwicklung und Kontraktion der Blase wird die Flüssigkeit (Tinte) durch eine Ausstoßöffnung ausgestoßen, um zumindest ein Tröpfchen zu bilden. Das Ansteuersignal weist vorzugsweise die Form eines Impulses auf, da die Entwicklung und Kontraktion der Blase unmittelbar bewirkt werden kann und daher die Flüssigkeit (Tinte) mit einer kurzen Ansprechzeit ausgestoßen wird. Das impulsförmige Ansteuersignal entspricht vorzugsweise dem in den U.S.-Patenten Nr. 4,463,359 und 4,345,262 offenbarten. Darüber hinaus entspricht die Temperaturerhöhungsrate der Heizoberfläche vorzugsweise der im U.S.-Patentnummer 4,313,124 offenbarten.
Der Aufbau des Aufzeichnungskopfs kann gemäß den U.S.-Patenten Nr. 4,558,333 und 4,459,600 gewählt werden, wobei der Heizabschnitt an einem gekrümmten Abschnitt angeordnet ist, sowohl als auch die Struktur der Kombination der Ausstoßöffnung des Flüssigkeitskanals und der elektrothermischen Wandler, wie in den vorgenannten Patenten offenbart ist. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung in dem in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 123670/1984 offenbarten Aufbau anwendbar, wobei ein gemeinsamer Schlitz als Ausstoßöffnung für eine Vielzahl von elektrothermischen Wandlern verwendet wird, und in dem in der japanischen Offenlegungsschrift 138461/1984 offenbarten, wobei eine Öffnung zum Absorbieren einer Druckwelle der Wärmeenergie dem Ausstoßabschnitt entsprechend gebildet ist. Der Grund dafür ist, daß die vorliegende Erfindung zur Durchführung eines sicheren Aufzeichnungsvorgangs mit hoher Effizienz unabhängig vom Typ des Aufzeichnungskopfs geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung ist wirksam anwendbar bei einem sogenannten Vollzeilenaufzeichnungskopf mit einer der maximalen Aufzeichnungsbreite entsprechenden Länge. Ein derartiger Aufzeichnungskopf kann einen einzelnen Aufzeichnungskopf und eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen, die zum Abdecken der gesamten Breite kombiniert werden, aufweisen.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung anwendbar bei einem seriellen Aufzeichnungskopf, wobei der Aufzeichnungskopf auf dem Hauptaufbau fixiert ist, bei einem austauschbaren Chip-Aufzeichnungskopf, der mit der Hauptvorrichtung elektrisch verbunden ist und mit der Tinte versorgt werden kann, wenn er in den Hauptaufbau montiert ist, oder bei einem Patronenaufzeichnungskopf mit integriertem Tintenbehälter.
Das Bereitstellen der Wiederherstellvorrichtung und/oder der zusätzlichen Einrichtung für die Voraboperationen ist bevorzugt, da sie die Wirkungen der vorliegenden Erfindung weiter stabilisieren können. Als derartige Einrichtungen werden verwendet eine Abdeckvorrichtung für den Aufzeichnungskopf, eine Reinigungsvorrichtung für diesen, eine Druck- oder Saugvorrichtung, eine Vorheizeinrichtung, die durch den elektrothermischen Wandler, ein zusätzliches Heizelement oder eine Kombination dieser gebildet sein kann. Die Aufzeichnung kann auch durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Vorabausstoßes (nicht für den Aufzeichnungsvorgang) stabilisiert werden.
Hinsichtlich der Veränderung des montierbaren Aufzeichnungskopfs, kann es sich um einen einer einzelnen Tintenfarbe entsprechenden einzelnen Aufzeichnungskopf handeln, oder um eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen, die einer Vielzahl von Tintenmaterialien mit verschiedenen Aufzeichnungsfarben oder Dichte entsprechen. Die vorliegende Erfindung ist wirksam einsetzbar in einer Vorrichtung mit zumindest einer in erster Linie schwarzen monochromatischen Betriebsart, einer Mehrfarbenbetriebsart mit verschiedenen Farbtintenmaterialien und/oder einer Vollfarbbetriebsart zur Verwendung der Farbmischung, die als eine integral gebildete Aufzeichnungseinheit oder eine Kombination einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen gebildet sein kann.
Weiterhin wurde in dem vorgenannten Ausbildungsbeispiel flüssige Tinte verwendet. Es kann sich jedoch auch um ein Tintenmaterial handeln, das sich unterhalb der Zimmertemperatur verfestigt, bei Zimmertemperatur jedoch flüssig ist. Da die Tinte innerhalb einer Temperatur von nicht weniger als 30°C und nicht näher als 70°C gesteuert wird, um die Viskosität der Tinte zum Erzielen des stabilisierten Tintenausstoßvorgangs in einer üblichen Aufzeichnungsvorrichtung dieses Typs zu stabilisieren, kann die Tinte derart gestaltet sein, daß sie innerhalb des Temperaturbereichs flüssig ist, falls das Aufzeichnungssignal der vorliegenden Erfindung auf andere Tintentypen anwendbar ist. In einer von diesen wird der Temperaturanstieg aufgrund der Wärmeenergie förmlich dadurch verhindert, daß sie für die Zustandsänderung der Tinte von dem festen Zustand in den flüssigen Zustand verbraucht wird. Ein weiteres Tintenmaterial verfestigt sich, wenn es zurückbleibt, um die Verdampfung der Tinte zu verhindern. In jedem der Fälle wird die Tinte beim Anlegen des wärmeenergieerzeugenden Aufzeichnungssignals verflüssigt und die verflüssigte Tinte kann ausgestoßen werden. Ein weiteres Tintenmaterial kann zu dem Zeitpunkt mit der Verfestigung beginnen, zu dem es das Aufzeichnungsmaterial erreicht. Die vorliegende Erfindung ist auch bei einem derartigen Tintenmaterial anwendbar, da es unter Einwirkung von Wärmeenergie verflüssigt wird. Ein derartiges Tintenmaterial kann in Durchgangslöchern oder Vertiefungen, die in einem porösen Blatt gebildet sind, als eine Flüssigkeit oder ein festes Material rückgehalten werden, wie beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 56847/1979 und der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 71260/1985 offenbart ist. Das Blatt befindet sich gegenüber den elektrothermischen Wandlern. Das für die vorstehend beschriebenen Tintenmaterialien wirksamste System ist das Filmsiedesystem.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung kann als ein Ausgabeterminal einer Informationsverarbeitungsvorrichtung wie beispielsweise eines Computers oder dergleichen, als eine mit einer Bildlesevorrichtung oder dergleichen kombinierte Kopiervorrichtung, oder als ein Faximilegerät mit einer Informationssende- und -empfangsfunktion verwendet werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die hierin offenbarten Strukturen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf die dargelegten Einzelheiten beschränkt, und diese Anmeldung beabsichtigt, derartige Modifikationen oder Änderungen abzudecken, welche innerhalb des Geltungsbereiches der folgenden Ansprüche liegen können.

Claims

Verfahren zum Aufzeichnen auf ein Aufzeichnungsmedium (P) unter Verwendung eines Aufzeichnungskopfes mit einem Wärme erzeugenden Element (1) zum Erzeugen von thermischer Energie, um zu veranlassen, das Tinte in Richtung auf das Aufzeichnungsmedium ausgestoßen wird, mit: einem Ansteuerschritt zum Ansteuern des Wärme erzeugenden Elements, um gemäß den aufzuzeichnenden Daten Tinte auszustoßen, indem an das Wärme erzeugende Element ein Ansteuersignal angelegt wird, das ein erstes Signal umfasst, um das Wärme erzeugende Element zu veranlassen, nicht ausreichende thermische Energie zu erzeugen, um einen nach einem Intervall folgenden Tintenausstoß durch ein zweites Signal zum Veranlassen eines Tintenausstoßes zu verursachen; einem Erfassungsschritt zum Erfassen der Temperatur des Aufzeichnungskopfes vor Anlegen des Ansteuersignals; einem Bestimmungsschritt zum Bestimmen einer Signalform für das erste Signal auf der Grundlage der erfassten Temperatur des Aufzeichnungskopfes, wobei der Bestimmungsschritt die Signalform für das erste Signal gemäß der erfassten Temperatur ändert, und der Ansteuerschritt das Wärme erzeugende Element gemäß der bei dem Bestimmungsschritt bestimmten Signalform ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestimmungsschritt umfasst: einen Festlegungsschritt zum Festlegen der Signalform für das erste Signal auf eine vorbestimmte Signalform, wenn die erfasste Temperatur des Aufzeichnungskopfes höher als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Bestimmungsschritt eine Signalform für das erste Signal bestimmt, indem auf eine Tabelle zugegriffen wird, die Informationen speichert, die die Signalform für das erste Signal für jede einer Vielzahl von verschiedenen Temperaturen bestimmt, und indem aus der Tabelle die Signalform ausgewählt wird, die Informationen entsprechend der erfassten Temperatur des Aufzeichnungskopfes bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, das eine Erhöhung des Intervalls (P2) zwischen dem ersten und zweiten Signal mit Erhöhung der erfassten Temperatur des Aufzeichnungskopfes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, welches Vermindern der Breite (P1) der Signalform für das erste Signal mit Erhöhung der erfassten Temperatur des Aufzeichnungskopfes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, welches Anlegen der Signale als Impulse und Bestimmen der Signalform für das erste Signal umfasst, indem die Impulsbreite (P1) der Signalform für das erste Signal bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches Anlegen des Ansteuersignals derart umfasst, dass das zweite Signal in der Tinte ein Filmsieden verursacht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einem Kopftemperatursteuerschritt des Steuerns der Temperatur des Aufzeichnungskopfes, indem der Aufzeichnungskopf unabhängig von dem Bestimmungsschritt geheizt wird, wenn die erfasste Temperatur des Aufzeichnungskopfes niedriger als eine Betriebsart bestimmende Temperatur T0 ist; die niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen auf ein Aufzeichnungsmedium (P) unter Verwendung eines Aufzeichnungskopfes mit einem Wärme erzeugenden Element (1) zum Erzeugen von thermischer Energie, um zu veranlassen, das Tinte in Richtung auf das Aufzeichnungsmedium ausgestoßen wird, mit: einer Ansteuereinrichtung (840) zum Ansteuern des Wärme erzeugenden Elements, um gemäß den aufzuzeichnenden Daten Tinte auszustoßen, indem an das Wärme erzeugende Element ein Ansteuersignal angelegt wird, das ein erstes Signal umfasst, um das Wärme erzeugende Element zu veranlassen, nicht ausreichende thermische Energie zu erzeugen, um einen nach einem Intervall folgenden Tintenausstoß durch ein zweites Signal zum Veranlassen eines Tintenausstoßes zu verursachen; einer Erfassungseinrichtung (20A, 20B) zum Erfassen der Temperatur des Aufzeichnungskopfes vor Anlegen des Ansteuersignals; und einer Bestimmungseinrichtung (800) zum Bestimmen einer Signalform für das erste Signal auf der Grundlage der erfassten Temperatur des Aufzeichnungskopfes, wobei die Bestimmungseinrichtung dahingehend ausgestaltet ist, um die Signalform für das erste Signal gemäß der erfassten Temperatur zu ändern, und die Ansteuereinrichtung dahingehend ausgestaltet ist, um Aufzeichnen durch Ansteuern des Wärme erzeugenden Elements gemäß der von der Bestimmungseinrichtung bestimmten Signalform zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinrichtung dahingehend ausgestaltet ist, um die Signalform für das erste Signal bei einer vorbestimmten Signalform festzulegen, wenn die erfasste Temperatur höher als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Bestimmungseinrichtung dahingehend ausgestaltet ist, um auf eine Tabelle zuzugreifen, die Informationen speichert, die die Signalform für das erste Signal für jede einer Vielzahl von verschiedenen Temperaturen bestimmt, und um aus der Tabelle die Signalform auszuwählen, die Informationen entsprechend der erfassten Temperatur des Aufzeichnungskopfes bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Bestimmungseinrichtung dahingehend ausgestaltet ist, um zu veranlassen, dass sich das Intervall (P2) zwischen dem ersten und zweiten Signal mit Erhöhung der erfassten Temperatur des Aufzeichnungskopfes erhöht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei die Bestimmungseinrichtung dahingehend ausgestaltet ist, um zu veranlassen, dass sich die Breite (P1) der Signalform für das erste Signal mit Erhöhung der erfassten Temperatur des Aufzeichnungskopfes vermindert.
Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 11, die einen Aufzeichnungskopf mit zumindest einem von einem Wärme erzeugenden Element zur Erzeugung von thermischer Energie, um einen Tintenausstoß zu verursachen, und die Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Temperatur des Aufzeichnungskopfes umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Wärme erzeugende Element dahingehend ausgestaltet ist, um Tinte auszustoßen, indem ansprechend auf ein dem Wärme erzeugenden Element zugeführtes Ansteuersignal in der Tinte ein Filmsieden verursacht wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, zudem mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Temperatur des Aufzeichnungskopfes, indem der Aufzeichnungskopf unabhängig von der Bestimmungseinrichtung geheizt wird, wenn die erfasste Temperatur des Aufzeichnungskopfes niedriger als eine Betriebsart bestimmende Temperatur T0 ist, die niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist.