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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
und ein Tintenstrahlaufzeichungsverfahren zur Bildaufzeichnung.
Noch spezieller betrifft die vorliegende Erfindung den On-Demand-Typ
von Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungen, die das Tintenstrahlaufzeichungsverfahren
vom On-Demand-Typ zum Formen eines Pixels aus einer Vielzahl von
Tintentröpfchen
benutzen.
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BEMERKUNGEN ZUM STAND
DER TECHNIK
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Seit
zunehmend Informationsverarbeitungssysteme, die Personal-Computer
und dergleichen verwenden, in breitem Gebrauch sind, wird die dadurch
behandelte Bild-Information verschieden gestaltet. Von diesem Gesichtspunkt
gesehen, sind Aufzeichnungsgeräte
zur Ausgabe der Bildinformation aus den Informationsverarbeitungssystemen
erforderlich, die verschiedene Typen der Ausgabe ermöglichen.
Die so genannte High-Definition-Aufzeichnung
ist eine dieser verschiedenen Ausgabe-Typen.
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Wenn
die High-Definition-Aufzeichnung mittels Tintenstrahlsystemen ausgeführt wird,
ist es üblich, Verfahren
der Entladung oder Ausstoßung
der Tintentropfen als feine flüssige
Tröpfchen
anzuwenden.
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Ein
relativ wichtiges Problem für
die Vorrichtungen, welche mittels Entladung feiner Tintentröpfchen aufzeichnen,
ist die Zunahme der Tintendichte, die verursacht wird durch die
Verdampfung flüchtiger
Komponenten, die in der Tinte vorhanden sind.
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Noch
spezieller haben Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe vom On-Demand-Typ, welche bei fast allen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungen
benutzt werden, Entladungskanäle,
von denen die Tinte nicht immer kontinuierlich ausgestoßen wird.
Wenn die Tinte nicht kontinuierlich ausgestoßen wird, kann die Dichte des Farbstoffes
in der Tinte in der Nähe
der Entladungskanäle,
von denen kürzlich
keine Tinte ausgestoßen
wurde, zunehmen, weil flüchtige
Komponenten in der Tinte, wie Wasser und dergleichen, durch die
Entladungskanäle verdampft
sind. Wenn der Ausstoß der
Tinte fortgesetzt wird, haben meistens alle der kleinen Tintentröpfchen eine
relativ hohe Konzentration des Farbstoffes, und ein aus den Tintentröpfchen gebildeter
Punkt hat dann eine höhere
Farbdichte als die anderen Punkte. In diesem Fall ist es möglich, daß der Anteil
einer Bildaufzeichnung, bei welcher der Tintenausstoß wie vorher
beschrieben fortgesetzt wurde oder der Anteil, bei welchem der Tintenausstoß neu gestartet
wird, eine relativ hohe Farbdichte aufweist (hierin später als
Schreib-Startposition
bezeichnet).
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Dieses
Problem ist besonders wahrnehmbar in Aufzeichnungssystemen wie dem
sogenannten Multi-Pass-System und dem Multi-Scan-System, bei welchen eine Linie
in der Haupt-Scanrichtung gebildet wird, indem sie vielfach gescannt
wird. Das Problem tritt auf, weil, wenn eine Vielzahl von unterschiedlichen
Entladungskanälen
auf eine Linie aufzeichnet, die Tintentröpfchen, welche an den jeweiligen
Entladungskanälen verdichtet
wurden, weil die Entladung der Tinte früher geschah, während der
Vielzahl von Scans auf dieselbe Schreib-Startposition entladen werden. Als Ergebnis
ist die Zeichendichte des Bildes an der Schreib-Startposition relativ
hoch und auffallend.
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Das
Dokument EP-A-0481625 beschreibt eine Bildaufzeichnungsvorrichtung
mit einem Stand-by-Modus, wenn die Aufzeichnung unterbrochen ist.
Die Vorrichtung enthält
eine Überwachungsvorrichtung
für die Kopftemperatur
zur Überwachung
der Temperatur des Aufzeichnungskopfes und einen Speicher zur Abla ge der
Information über
die überwachte
Kopftemperatur, wenn die Aufzeichnung im Stand-by-Modus unterbrochen
ist. Eine Stand-by-Zählvorrichtung
wird benutzt, um die Zeit zu zählen,
für welche
die Aufzeichnung unterbrochen ist, und eine Kopfantriebssteuervorrichtung
wird benutzt, um auf der Basis der im Speicher abgelegten Temperatur
und der Unterbrechungszeit ein Antriebssignal für den Antrieb des Aufzeichnungskopfes anzupassen,
berechnet die durch die Zählvorrichtung
für die
Stand-by-Zeit bei Fortsetzung der Aufzeichnung.
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Entsprechend
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
nach Anspruch 1 bereitgestellt.
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Entsprechend
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren
nach Anspruch 15 bereitgestellt.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und
ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, die durch Unterdrückung der
Zunahme der Farbdichte an der Schreibstartposition zur Aufzeichnung
von hochqualitativen Bildern geeignet sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht mit der Zusammenstellung der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
entsprechend einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
ein Blockdiagramm mit der Zusammenstellung der Steuervorrichtung
für die
in 1 gezeigte Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
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3A und 3B zeigen
Aufzeichnungsverfahren entsprechend der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 erläutert Grafiken
zweier Umwandlungstabellen, wie sie beim Aufzeichnungsverfahren
entsprechend einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
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5 zeigt
eine Querschnittsdarstellung der Struktur für den Flüssigkeitsdurchlass des Aufzeichnungskopfes
entsprechend einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6A, 6B und 6C zeigen
die Meniskussteuerung im Aufzeichnungskopf und die gemäß der Meniskussteuerung
wirkende Ausstoßmengensteuerung
entsprechend der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7A und 7B sind
Querschnittsdarstellungen des Tintenausstoßkanals und zeigen die durch die
Meniskussteuerung eingestellte Meniskusposition entsprechend der
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt
eine Querschnittsdarstellung der Struktur für den Flüssigkeitsdurchlass des Aufzeichnungskopfes
entsprechend einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 zeigt
eine Darstellung mit der Beschreibung des Kopfantriebsimpulses wie
er in der fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
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10 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Struktur für den Flüssigkeitsdurchlass des Aufzeichnungskopfes
entsprechend einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail mit Bezug
auf die Zeichnungen beschrieben.
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[Ausführungsform 1]
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In
der Regel steuert das Aufzeichnungsverfahren bei der ersten Ausführungsform
die Aufzeichnung so, daß,
wenn ein Pixel aus zwei Tintentröpfchen
gebildet wird und eine kurze Pause länger dauert als eine vorbestimmte
Zeitdauer vor dem Start des Ausstoßens der Tinte, ein Pixel,
welches zum Start des Tintenausstoßes aufgezeichnet wird, aus
einem Tröpfchen
gebildet wird. Das basiert auf dem Wissen, daß, wenn die Ruheperiode länger ist
als die vorbestimmte Zeitdauer, die Dichte des Farbstoffes in der
Tinte durch die Verdampfung von Wasser zunimmt.
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Die 1 zeigt
eine perspektivische Ansicht mit dem Hauptteil der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
entsprechend der ersten Ausführungsform.
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In 1 sind
die Tintenstrahlmodule 1Y, 1M, 1C, 1Bk auf
dem Schlitten 2 angeordnet und enthalten die Köpfe 12Y, 12M, 12C, 12Bk zum
Ausstoßen
von Gelb (Y), Magenta (M), Cyan (C) und Schwarz (Bk) sowie Tanks
zum Aufbewahren der Tinten in den entsprechenden Farben.
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Jeder
Kopf ist ausgestattet mit z. B. 32 Ausstoßkanälen, welche in Abständen von
62,5 Mikrometer in der Vorschubrichtung (hierin auch als zusätzliche
Scanrichtung bezeichnet) des Aufzeichnungsmediums, wie der Bogen 10,
angeordnet sind) Um thermische Energie zum Ausstoßen der
Tinte zu erzeugen, ist eine Heizung mit Tintendurchgängen ausgestattet,
die mit den entsprechenden Ausstoßkanälen verbunden sind. Die Heizung
erzeugt Wärme
gemäß einem
elektrischen Impuls, der gemäß der Antriebsdaten
gesteuert ist. Mit dieser Anordnung wird in der Tinte ein siedender
Film erzeugt und Tintentröpfchen
werden von den Ausstoßkanälen als
Blasen, erzeugt durch den siedenden Film, ausgestoßen.
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Der
Schlitten 2 trägt
die Köpfe 12Y, 12M, 12C, 12Bk und
die herausnehmbar montierten Tanks und bewegt sich gleitend, geführt durch
zwei Führungswellen 3,
diese teilweise umgrei fend. Der Schlitten 2 wird z. B.
mittels eines Riemens 4, welcher um die Rollen 5A, 5B gespannt
ist und durch die Antriebskraft des Motors 6 durch die
Rollen bewegt wird, getrieben. Ein flexibles Kabel 11 ist
elektrisch mit den entsprechenden Köpfen verbunden und erlaubt,
daß das
Ausstoßsignal
und das Steuersignal entsprechend der Druckdaten vom Kontroller
der Vorrichtung zum Antriebskreis des Kopfes (Kopftreiber) gesendet
werden, jeden Kopf mit dem entsprechenden Anteil versorgend.
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Eine
Schreibwalze 7 erstreckt sich der Länge nach parallel zu den Führungswellen 3 und
führt den Aufzeichnungsbogen 10,
wenn sie durch den Bogenvorschubmotor 9 gedreht wird. Die
Schreibwalze 7 reguliert auch die Aufzeichnungsfläche des
Aufzeichnungsbogens 10. Mit der vorstehend genannten Anordnung können die
Köpfe der
entsprechenden Tintenstrahlmodule das Drucken durch das Ausstoßen der
Tinten auf die Oberfläche
des Aufzeichnungsbogens 10, welche den Ausstoßkanälen so gegenüber steht,
wie der Schlitten 2 sich entlang des Aufzeichnungsbogens 10 bewegt,
ausführen.
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2 zeigt
als Blockschaltbild die Anordnung für die Steuerung der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
die in 1 gezeigt wird.
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Der
Hauptcontroller 100, eine CPU und dergleichen enthaltend,
konvertiert die Bilddaten, die vom Host-Rechner 200 geliefert
werden, in Pixeldaten, zu welchen die Gradationsdaten zugefügt werden,
und speichert sie im Hauptspeicher 100M. Zusätzlich gibt
der Hauptcontroller 100 die Gradationsdaten für jedes
Pixel, die im Hauptspeicher 100M gespeichert sind, nach
einem bestimmten Timing an den Treibercontroller 110.
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Der
Treibercontroller 110 konvertiert die gelieferten Gradationsdaten
in Ausstoßdaten
(Daten, die den EIN/AUS-Zustand der Heizelemente in jedem Kopf 12Y, 12M, 12C und 12Bk zeigen),
welche mit der Nummer des Ausstoßkanals (welche die spezielle
Nummer des Ausstoßkanals
in der Reihe der Ausstoßkanäle der Aufzeichnungsköpfe 12Y, 12M, 12C und 12Bk anzeigt)
und der Nummer des Scans (welche die genaue Nummer des Scans in
der Haupt-Scanrichtung anzeigt) korrespondieren und speichert sie
im Antriebsdaten-RAM 110M. Der Treibercontroller 110 liest
die Daten aus, die im Antriebsdaten-RAM 110M gemäß der Nummer
des Ausstoßkanals
und der mit dem Steuersignal vom Hauptcontroller 100 bereitgestellten
Scan-Nummer gespeichert
sind. Der Treibercontroller 110 liefert dann die Treiberdaten
an den Kopftreiber 110D so wie auch die Steuerung der Zeiten
für dessen
Antrieb.
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In
der vorstehenden Anordnung steuert der Hauptcontroller 110 den
Ausstoß der
entsprechenden Farbtinten, bewirkt durch die Köpfe 12Y, 12M, 12C, 12Bk,
die Rotation des Schlittenmotors 6 und die Rotation des
Bogenvorschubmotors 9 durch den Treibercontroller 110,
den Motortreiber 104D und den Motortreiber 102D.
Mit dieser Operation werden in Übereinstimmung
mit den Bilddaten Zeichen oder Bilder auf den Aufzeichnungsbogen 10 gedruckt
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Obwohl
in der vorher beschriebenen Anordnung der Treibercontroller 110 die
Gradationsdaten in Ausstoßdaten
umwandelt, können
diese durch den Hauptcontroller 100 umgewandelt werden.
In diesem Fall kann der RAM 110M weggelassen werden, da
die Ausstoßdaten
im Bildspeicher 100M gespeichert werden können. Die
schwarze Tinte enthält
ca. 3% C. I. Food Black 2, ca. 15% Diethylenglykol, ca. 10% Thiodiglykol
und der Rest ist in erster Linie Wasser. Die Cyantinte enthält ca. 3%
C. I. Direct Blue 199, die Magentatinte enthält ca. 2,5% C. I. Acid Red
289 und die gelbe Tinte enthält
ca. 2% C. I. Direct Yellow 86 und die Lösungsmittel dieser Tinten sind
die selben wie die der schwarzen Tinte.
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3A und 3B zeigen
ein Beispiel des Aufzeichnungsverfahrens der ersten Ausführungsform. Die
erste Ausführungsform
führt im
Wesentlichen eine Zwei-Level-Aufzeichnung aus, bei welcher die entsprechenden
Pixel 0 bis 2 Tintentröpfchen
enthalten. Das wird z. B. in einem solchen Fall ausgeführt, wo
Zeichen und Bilder nur unter Verwendung schwarzer Tinte durch eine
Vorrichtung mit einem Aufzeichnungskopf, der geeignet zur Ausführung sog.
Multi-Droplet-Aufzeichnung ist, bei welcher feine Tintentröpfchen ausgestoßen werden
können,
aufgezeichnet werden. In den 3A und 3B sind
die entsprechenden Pixel eines Bildes, was aufgezeichnet wird, mit
der Zahl der ausgestoßenen
Tintentröpfchen
zu sehen. Speziell „0", „1" und „2" in den Zeichnungen
geben die Zahl der Tintentröpfchen
an, die auf ein Pixel ausgestoßen
werden. Ferner ist in den Zeichnungen jedes Pixel in einer Pixelreihe
für eine
Linie gezeigt, die einem Ausstoßkanal
entspricht.
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Die
Bild-Daten, die, wie in 3A gezeigt,
aufgezeichnet werden, zeigen relativ wenige aufeinander folgende
Pixel, für
die keine Tinte ausgestoßen
wird. Da in diesem Fall eine geringere Menge Wasser am Ausstoßkanal verdampft
wird und die Dichte des Farbstoffes derjenigen Farbe nicht zunimmt,
wird das aufzuzeichnende Bild ohne Reduzierung der ausgestoßenen Tintenmenge
aufgezeichnet.
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Im
Gegensatz zeigt das Beispiel in 3B eine
relativ große
Zahl aufeinander folgender Pixel, für die keine Tinte ausgestoßen wird.
Da es möglich
ist, daß die
Dichte des Farbstoffes in der Nähe
des Ausstoßkanals
durch die Verdampfung von Wasser zugenommen hat, verringert sich
die Zahl der Tintentröpfchen
für die Formung
eines Pixels an der Schreibstartposition und das Pixel wird durch
ein Tintentröpfchen
aufgezeichnet, wie in den Zeichnungen dargestellt. Diese Operation
verhindert die Zunahme der Farbdichte des Pixels, welches die Tinte
enthält,
in welcher das Farbmaterial eine relativ hohe Dichte hat; wodurch
die Bildzeichendichte im Vergleich zu dem Fall, wo zwei Tintentröpfchen auf
das Pixel an der Schreibstartposition ausgestoßen werden, einheitlich gemacht
werden kann.
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Die
Zahl der Tintentröpfchen
kann reduziert werden, wenn keine Tinte für eine gewisse Zahl im Bereich von
etwa eini gen hundert bis einigen tausend aufeinander folgender Pixel
ausgestoßen
wird, entsprechend etwa 0,1 bis 1 Sekunde Zeit ohne Tintenausstoß; obgleich
die Zahl differenziert abhängig
ist von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Tintenzusammensetzung und
dergleichen.
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Da
generell eine Zunahme der Menge flüchtiger Komponenten in der
Tinte die Geschwindigkeit der Verdampfung der flüchtigen Komponenten erhöht und dabei
die Dichte des Farbstoffes in der Tinte noch schneller erhöht, ist
es besser, die Zeit ohne Tintenausstoß (auch bezeichnet als Nicht-Ausstoßzeit) aus
dem Wiedergabekopf zu kürzen
und die Zahl der Pixel ohne Tintenausstoß zu reduzieren. Da eine mit
hoher Temperatur arbeitende Druckeinrichtung ebenfalls die Verdampfungsgeschwindigkeit
der flüchtigen
Komponenten vergrößert, ist
es außerdem
besser, die Nicht-Ausstoßzeit
zu verkürzen.
Außerdem,
wenn die flüchtige
Komponente Wasser ist, vergrößert eine
niedrige relative Luftfeuchtigkeit die Verdampfungsgeschwindigkeit
des Wassers und es ist besser, die Nicht-Ausstoßzeit von Einrichtungen bei
niedriger relativer Luftfeuchtigkeit zu verkürzen.
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Wenn
ferner die niedrigere (dünnere)
Dichte des Farbstoffes in der Tinte die Änderung der Farbdichte wahrnehmbar
macht, die verursacht wird durch die Verdampfung der flüchtigen
Komponenten, ist es besser, die Nicht-Ausstoßzeit zu verkürzen und
die Zahl der Pixel zu reduzieren, für welche keine Tinte ausgestoßen wird.
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Die
erste Ausführungsform
ist so angeordnet, daß die
Nicht-Ausstoßzeit oder
die Zahl der Pixel, welche die Zeichendichte des Bildes durch die
Zunahme der Farbstoffdichte beeinflussen, vorher als spezielle Zeit oder
Zahl von Pixeln bestimmt wird, und die Aufzeichnungsdaten für jede einzelne
Zeile geprüft
werden. Wenn die Zeit oder die Zahl der Pixel, für welche keine Tinte ausgestoßen wird,
die spezifische Zeit oder Zahl von Pixeln überschreitet, wird die Zahl
von Tintentröpfchen
für die
Formung eines Pixels reduziert. In einer Vorrichtung, in welcher
speziell eine Geschwindigkeit für
den Schlitten und eine Dichte für
die Pixel gesetzt sind, wird die spezielle Zahl von Pixeln, welche
als Referenz dienen, aus der Schlittengeschwindigkeit und der Zahl
der Pixel bestimmt, basierend auf dem spezifischen Zeitraum, während dem
das Nichtausstoßen
von Tinte die Bildzeichendichte wegen der Zunahme der Farbstoffdichte
ungünstig
beeinflusst. Andererseits wird in Vorrichtungen, in denen eine Vielzahl
von Schlittengeschwindigkeiten und eine Dichte für die Pixel gesetzt sind, die spezifische
Zahl der Pixel, die als Referenz dienen, gemäß den entsprechenden Schlittengeschwindigkeiten in Übereinstimmung
mit dem obigen spezifischen Zeitraum bestimmt. Dann werden die Ausstoßdaten für einen Scan
geprüft
und wenn die Nicht-Ausstoßung
von Tinte entsprechend der speziellen Zahl von Pixeln für jeden Ausstoßkanal fortgesetzt
wird, wird die Zahl von Tintentropfen, die erstmalig nach der Fortsetzung
des Tintenausstoßes
ausgestoßen
werden, reduziert.
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Die
spezifische Zahl von Pixeln kann durch den Anwender, z. B. basierend
auf der Temperatur, immer, wenn eine Aufzeichnung ausgeführt wird,
gesetzt werden, oder sie kann durch das Anbringen eines Temperatursensors
und/oder eines Luftfeuchtesensors automatisch gesetzt werden; und
bei angenommener Zunahme im Farbstoff wird die Dichte in der Nähe des Ausstoßkanals
durch die Sensoren detektiert. Obwohl die erste Ausführungsform
ein Beispiel beschreibt, bei dem die Anzahl der Tintentröpfchen nur
beim ersten Pixel an der Schreib-Startposition reduziert wird; kann
die Anzahl der Tintentröpfchen über eine
Vielzahl von Pixeln an der Schreib-Startposition reduziert werden,
wenn die Dichte der aufgezeichneten Farbe wahrnehmbar zunimmt.
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[Ausführungsform 2]
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Eine
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist auf die Situation gerichtet, in der
die Vier-Level-Aufzeichnung
durch Formung eines Pixels mit 0 bis 3 Tintentröpfchen ausgeführt wird.
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Wenn
in der zweiten Ausführungsform
wenigstens eine spezielle Zahl von Pixeln, für die keine Tinte ausgestoßen wird,
aufeinander folgend ausfindig gemacht wird, wird die Zahl der Tintentröpfchen,
die für
ein Pixel an der Schreib-Startposition
ausgestoßen
werden, von einer üblichen
Zahl an reduziert. Die Zahl der ausgestoßenen Tintentröpfchen wird
gemäß der folgenden
Tabelle bestimmt.
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Wenn
die Zahl der Tintentröpfchen,
die an der Schreib-Startposition ausgestoßen wurden, in der Tabelle
mit ½ angegeben
wird, werden zwei Pixel in der Hilfs-Scanrichtung an der Schreib-Startposition
ermittelt, und ein Tintentröpfchen
wird von zwei aufeinander folgenden Ausstoßkanälen ausgestoßen. Die
Zahl der Tintentröpfchen,
die auf eines der zwei Pixel ausgestoßen wird, wird dann auf Null
gesetzt. Wenn die Zahl der Tintentröpfchen, die auf irgendeines
der zwei Pixel ausgestoßen
wird, eins ist, wird ein einzelner Tintentropfen ausgestoßen. Somit,
da im obigen Verarbeitungsprozess die Zahl der ausgestoßenen Tintentröpfchen auf
1/2 gesetzt ist, wird ein Tintentröpfchen auf das Pixel ausgestoßen, das
neben einem Pixel angeordnet ist, auf das kein Tintentröpfchen ausgestoßen wurde.
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[Ausführungsform 3]
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Wenn
ein Pixel aus einem Maximum von vier Tropfenpunkten geformt wird,
enthält
die dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zwei Arten des Algorithmus zur Konvertierung
der Zeichendichte entsprechend der Bilddaten, die bei der Verarbeitung
des Bildes in die Anzahl der auszustoßenden Tintentröpfchen gewonnen
wurden. Mit dieser Anordnung kann die Zahl von Tintentröpfchen,
die für
Pixel an der Schreib-Startposition
auszustoßen
sind, als Resultat der Bildverarbeitung kleiner gemacht werden als
die für ein
normales Pixel.
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Die
dritte Ausführungsform
enthält
die Tabellen A und B zur Konvertierung der Bildzeichendichte in
die Zahl der Tintentröpfchen,
die an der Schreib-Startposition auszustoßen sind und die Nichtschreib-Startposition solch
normaler Pixel wie z. B. in 4 gezeigt.
Beide Tabellen A und B können
während
des Bildverarbeitungsprozesses genutzt werden. Mit dieser Anordnung
ist, da die Schwellenwerte der Dichten übereinstimmend zu den entsprechenden
Zahlen der Tintentröpfchen
auf einen höheren
Wert in Tabelle B für
die Schreib-Startposition
gesetzt werden, die sich aus der Bildverarbeitung ergebende Zahl
der Tintentröpfchen
kleiner als die von normalen Pixeln.
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Ebenfalls
effektiv für
die Reduzierung der Bildzeichendichte ist eine Verfahren für die Bildverarbeitung, nach
der Daten der optischen Dichte der Schreib-Startposition des Bildes
auf einen Aufzeichnungslevel korrigiert werden, der niedriger ist
als der normale Aufzeichnungslevel bei einer vorbestimmten Menge.
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[Ausführungsform 4]
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Die
vorherige erste bis dritte Ausführungsform
stellt solche Merkmale bereit, daß, wenn festgestellt wird,
daß die
Nicht-Ausstoßzeit oder
die Zahl der nicht ausgestoßenen
Pixel, für
die keine Tintentröpfchen
ausgestoßen
werden, größer als
der spezielle Wert ist, die Zahl der Tintentröpfchen, die ausge stoßen wird
auf ein erstes Pixel nach der Nichtausstoß-Zeit oder dem Nichtausstoß-Pixel,
reduziert wird. Wobei eine vierte Ausführungsform die Tintenmenge
in einem Tintentröpfchen
verringert, das auf das oben erwähnte
erste Pixel ausgestoßen
wird.
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5 ist
eine Teilansicht, die den Mechanismus für das Ausstoßen der
Tinte vom Aufzeichnungskopf der vierten Ausführungsform zeigt.
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Ziffer 41 in 5 ist
ein Flüssigkeitsdurchlass,
der ein dünnes
Glasrohr für
die Aufnahme einer Flüssigkeit 42 wie
z. B. Tinte enthält.
Eine Öffnung 44 ist
in der Nähe
der Mündung 43 des
Flüssigkeitsdurchlasses 41 angeordnet
und ein piezoelektrisches Element 45, gezeigt als Beispiel
für die
Steuerung des Meniskus, ist direkt an der Öffnung 44 angeordnet.
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Das
piezoelektrische Element 45 kann äußerlich zu einer konvexen Form
deformiert werden, wenn eine Spannung daran angelegt wird, wie die
Punkt-Punkt-Strich-Linie in 5 zeigt.
Die Flüssigkeit 42 wird dann
von der Öffnung 44 in
Richtung des piezoelektrischen Elements 45 weggezogen,
so daß die
Position des Meniskus 46 einwärts gezogen wird.
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Wenn
die an das piezoelektrische Element 45 angelegte Spannung
ausgeschaltet wird, kehrt das piezoelektrische Element 45 in
seinen Originalzustand zurück
und die Position des Meniskus 46 kehrt in ihre Originalposition
zurück.
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Eine
Heizelektrode 47 ist an der Innenfläche des Flüssigkeitsdurchlasses 41 zwischen
der Mündung 43 und
dem piezoelektrischen Element 45 angeordnet.
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Wenn
eine Impulsspannung an die Heizelektrode 47 gemäß dem Druckbefehl
angelegt wird, wird die Flüssigkeit 42 in
der Nähe
der Mündung 43 geheizt
und abrupt expandiert und dann von der Mündung 43 in Form eines
Flüssigkeitströpfchens
aus gestoßen,
das von der Flüssigkeit 42 abgesetzt
wird. Ein Punkt wird dann durch das Flüssigkeitströpfchen aufgezeichnet
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Die
vierte Ausführungsform
verwendet in der vorstehenden Anordnung als System für die Steuerung der
Tintenmenge in einem Tröpfchen
das Setzen der Menge der Flüssigkeit 42,
das an der Mündung 43 nahe der
Heizelektrode 47 lokalisiert ist, als Zielmenge. Die Flüssigkeit 42 wird
dann durch Anlegen einer Spannung an die Heizelektrode 47 ausgestoßen.
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Noch
spezifischer ausgeführt,
steuert die vierte Ausführungsform
die Menge der Flüssigkeit
im Flüssigkeitströpfchen durch
Setzen der an das piezoelektrische Element angelegten Spannung auf
einen konstanten Wert, wie in 6A gezeigt
wird, und durch Änderung
der Zeit, bis die Impulsspannung an die Heizelektrode 47 angelegt
wird.
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Ein
spezifischer Vorgang wird nachstehend beschrieben.
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Wenn
die Impulsspannung, die einen konstanten Spannungswert hat, gemäß dem Druckbefehl
an das piezoelektrische Element 45 angelegt wird, wie in 6A gezeigt,
deformiert sich das piezoelektrische Element 45 und expandiert äußerlich.
Als Ergebnis wird der an der Position der Mündung 43 fest angeordnete Meniskus 46 eingezogen.
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Wenn
die Position des Meniskus 46 an der Ausgangsposition bei
0 gezeigt wird und die Distanz der Einziehung des Meniskus 46 in
Richtung der Heizelektrode 47 bei -x gezeigt wird, beginnt
sich der Meniskus 46 gleichzeitig mit dem Anlegen der Spannung
an das piezoelektrische Element 45 einzuziehen, wie in 6B gezeigt.
Wenn das piezoelektrische Element 45 entladen ist, beginnt
der Meniskus zu beschleunigen.
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Damit
verändert
sich die Menge der Flüssigkeit 42,
die sich vor der Heizelektrode 47 befindet, gemäß der Zeitspanne
nach dem Anlegen der Spannung an das piezoelektrische Element 45.
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Noch
spezifischer ist in 6C gezeigt, daß, wenn
die Zeit nach dem Anlegen der Spannung an das piezoelektrische Element 45 durch
T1, T2 gezeigt wird, wobei T1 > T2
gesetzt ist, und die konstante Spannung an die Heizelektrode 47 angelegt
ist, die Flüssigkeit 42 mit
einer veränderten
Menge ausgestoßen
werden kann. Die Menge der Flüssigkeit
in einem Flüssigkeitströpfchen ist
dadurch verändert.
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Wenn
die Spannung nach der langen Zeitspanne T1 an die Heizelektrode 47 angelegt
wird, nachdem die Spannung an das piezoelektrische Element 45 angelegt
ist, beschleunigt der Meniskus bis in die Nähe der Mündung 43, wie in 7A gezeigt
ist. Die sich vor der Heizelektrode 47 befindliche Flüssigkeit 42 wird
dadurch in relativ großer
Menge ausgestoßen.
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Wenn
die Spannung nach der kurzen Zeitspanne T2 an die Heizelektrode 47 angelegt
wird, nachdem die Spannung an das piezoelektrische Element 45 angelegt
ist, beschleunigt der Meniskus 46 ein kurze Distanz, wie
in 7B gezeigt ist. Dann befindet sich eine relativ
kleine Menge der Flüssigkeit 42 vor
der Heizelektrode 47. Dementsprechend ist die Menge der
ausgestoßenen
Flüssigkeitströpfchen 48 relativ
klein und ihr Durchmesser ist ebenfalls relativ klein.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann der Punktdurchmesser geändert werden,
indem die an das piezoelektrische Element angelegte Spannung konstant
gehalten und die Zeit bis zum Anlegen der Spannung an die Heizelektrode
geändert
wird.
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In
der vorstehenden Anordnung ist, wenn die Tinte auf Pixel bei der
Schreib-Startposition nach dem Ausstoßverfahren B, wie in 6A–6C gezeigt,
und auf die anderen Pixel nach dem Ausstoßverfahren A, wie in 6A–6C gezeigt,
ausgestoßen
wird, die Menge der ausgestoßenen
Tinte etwa 40% der Tintenmenge, die auf die anderen, normal aufgezeichneten
Pixel ausgestoßen
werden. Als Ergebnis wird ein Bild aufge zeichnet, dessen Zeichendichte
für Pixel
an der Schreib-Startposition
und für
andere Pixel dieselbe ist.
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[Ausführungsform 5]
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Die
fünfte
Ausführungsform
reduziert die Menge der Tintentröpfchen
wie die vorstehende vierte Ausführungsform.
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In
einem Aufzeichnungskopf mit der Struktur des Flüssigkeitskanals wie sie in 8 gezeigt
ist, wird die Spannung der Heizelektrode wie in 9 gezeigt
an die Heizelektrode 47 angelegt. Der Impuls wird, wie beim
Ausstoßverfahren
C in 9 gezeigt, angelegt, um normale Pixel zu bilden,
die sich teilweise an einer anderen Stelle als der Schreib-Startposition befinden.
Der Impuls wird aus zwei Impulsen wie in 9 gezeigt kombiniert;
und die Tinte kann auf eine Temperatur geheizt werden, bei der sie,
durch Anpassen der Impulsbreite T4 an den Initialimpuls, nicht ausgestoßen wird.
Wenn die Tinte in Reaktion auf einen späteren Impuls ausgestoßen wird,
kann dann die ausgestoßene
Menge relativ groß sein.
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Wie
beim Ausstoßverfahren
D in 9 gezeigt, wird die Tinte auf Pixel an der Schreib-Startposition durch
Anlegen eines einzelnen Impulses ausgestoßen. Die ausgestoßene Menge,
die mit der Ausstoßverfahren
D erreicht wird, ist mit dieser Operation etwa 70% dessen, was mit
der Ausstoßverfahren
C durch Einstellen der Impulsbreite T3 erreicht wird; obwohl die
nach dem Ausstoßverfahren
D ausgestoßene
Menge generell kleiner ist als die des Ausstoßverfahrens C. Im Ergebnis
kann die fünfte
Ausführungsform
die Zunahme der Bildzeichendichte an der Schreib-Startposition unterdrücken, und
ebenfalls ein Bild erreichen, dessen Zeichendichte für die Pixel
an der Schreib-Startposition und für die anderen Pixel dieselbe
ist.
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[Ausführungsform 6]
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In
der sechsten Ausführungsform
wird der Flüssigkeitskanal
mit zwei Heizelektroden ausgestattet und durch Änderung der Zahl der Heizelektroden,
die den Tintenausstoß steuern,
wird die Tintenmenge im ausgestoßenen Tintentröpfchen verändert.
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10 ist
eine Ansicht mit der Struktur des Flüssigkeitskanals des Aufzeichnungskopfes
der sechsten Ausführungsform,
wobei der Flüssigkeitskanal 41 mit
zwei Heizelektroden 47a und 47b ausgestattet ist.
In dieser Anordnung wird nur die Heizelektrode 47a zur
Pixelbildung an der Startposition der Aufzeichnung betrieben, während beide
Heizelektroden 47a und 47b zur Bildung der anderen
Pixel betrieben werden. Als Ergebnis ist die Tintenmenge in einem
Tintentröpfchen,
wenn nur die Heizelektrode 47a betrieben wird, bei etwa
60% der Tintenmenge in einem Tintentröpfchen, wenn beide Heizelektroden
betrieben werden.
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Wenn
in jeder der vorstehenden vierten bis sechsten Ausführungsform
die Tinte von einer willkürlichen Düse ausgestoßen wird,
nachdem etwa 0,2 Sekunden von einem vorherigen Tintenausstoß verstrichen
sind, oder wenn der Schlitten eine Distanz länger als etwa 2000 Pixel zurücklegt (Bedingung
1), beträgt
die Menge der ausgestoßenen
Tinte etwa 80% oder weniger als die Tintenmenge, die unter normalen
Ausstoßbedingungen
ausgestoßen
wird (Bedingung 2: Die Tinte wird innerhalb etwa 0,2 Sekunden nach
dem vorherigen Ausstoß ausgestoßen oder
bevor der Schlitten eine Distanz weniger als etwa 2000 Pixel zurücklegt.).
Das Problem, wonach die Bildpunkte, die unter der Bedingung 1 gebildet
werden, dichter erscheinen als die Bildpunkte, die unter der Bedingung
2 gebildet werden, kann dementsprechend verhindert werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung in Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen und
Aufzeichnungsgeräten,
die thermische Energie nutzen, die durch elektrothermische Umformer
erzeugt wird; oder die einen Laserstrahl nutzen, um z. B. eine Änderung
des Zustandes der Tinte für
das Auswerfen oder Entladen zu verursachen. Eine hohe Auflösung ist
möglich,
weil die aufgezeichneten Bildelemente eine hohe Zeichendichte haben.
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Die
typische Struktur und das Wirkungsprinzip solcher Aufzeichnungsanordnungen
sind vorzugsweise z. B. in einem der US-Patente 4,723,129 und 4,740,796
offenbart. Prinzip und Struktur sind auf Aufzeichnungssysteme vom
genannten On-Demand-Typ
und vom kontinuierlichen Typ anwendbar. Besonders jedoch ist die vorstehende
Erfindung geeignet für
Aufzeichnungsanordnungen vom On-Demand-Typ, weil solche Anordnungen
wenigstens ein Antriebssignal an elektrothermische Umformer, die
bei der Flüssigkeit
(Tinte) angeordnet sind, um den Bogen oder den Flüssigkeitskanal
zurückzuhalten,
bereitstellen. In solchen Systemen ist das Antriebssignal ausreichend,
einen schnellen Temperaturanstieg jenseits des Starts vom Kernsiedepunkt
bereitzustellen; und die resultierende thermische Energie erzeugt
ein Sieden in der Schicht nahe dem Heizabschnitt des Aufzeichnungskopfes.
Auf diese Weise können
in der flüssigen
Tinte entsprechend jedem der Antriebssignale Blasen gebildet werden.
Durch Produktion, Entwicklung und Konstruktion der Blase wird erreicht,
daß die
flüssige
Tinte an einem Entladungsaustritt so ausgestoßen wird, daß sie wenigstens
ein Tröpfchen
auswirft. Das Antriebssignal ist vorzugsweise in der Form eines
Impulses ausgebildet, weil Entwicklung und Konstruktion der Blase
unmittelbar ausgeführt
werden können
und deshalb die flüssige
Tinte mit einer schnellen Reaktion auf den Impuls ausgestoßen wird.
Das Antriebssignal in der Form eines Impulses ist vorzugsweise ein
solches wie z. B. in den US-Patenten 4,463,359 und 4,345,262 offenbart
wurde. Außerdem
ist das Maß der
Temperaturerhöhung
der Heizquelle vorzugsweise so wie z. B. im US-Patent 4,313,124 beschrieben wurde.
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Die
Struktur des Wiedergabekopfes kann sein, wie z. B. in den US-Patenten
4,558,33 und 4,459,600 gezeigt, wobei der Heizabschnitt an einem
gekrümmten
Teil des Aufzeichnungskopfes angeordnet ist. Ein Beispiel für die Struktur
der Kombination aus Entladungsaustritt, Flüssigkeitskanal und elektrothermischen
Umformer ist in den oben erwähnten
Patenten ebenfalls bekannt gemacht. Außerdem ist die vorliegende
Er findung anwendbar auf die in dem japanischen Dokument 123670/1984
bekannt gemachten Struktur, wobei ein gemeinsamer Spalt als Entladungsaustritt
für die
Mehrzahl elektrothermischer Umformer genutzt wird; und auf die in
dem japanischen Dokument 138461/1984 offenbarte Struktur, wobei
eine Öffnung
zum Absorbieren der Druckwellen der thermischen Energie entsprechend
dem ausstoßenden
Teil gestaltet ist. Die vorliegende Erfindung ist somit geeignet,
Aufzeichnungsoperationen mit hoher Effektivität ungeachtet des Typs des Aufzeichnungskopfes
auszuführen.
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Außerdem kann
die vorliegende Erfindung angewendet werden
- – für Serienaufzeichnungsköpfe, bei
denen der Aufzeichnungskopf an einem Hauptaufzeichnungsträger fixiert
ist,
- – für austauschbare
Aufzeichnungsköpfe
vom Chip-Typ, die elektrisch mit der Hauptaufzeichnungseinrichtung
verbunden sind und die mit Tinte versorgt werden können, wenn
der Aufzeichnungskopf am Hauptaufzeichnungsträger angeordnet ist,
- – oder
für Aufzeichnungsköpfe vom
Kassettentyp, bei denen der Aufzeichnungskopf über einen integrierten Tintencontainer
verfügt.
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Einrichtungen
für eine
Rückgewinnungsvorrichtung
und/oder eine Hilfsvorrichtung für
einleitenden Ausstoßbetrieb
sind wünschenswert,
weil sie zusätzlich
die Aufzeichnungswirkung der vorstehenden Erfindung stabilisieren.
Beispiele solcher Einrichtungen enthalten eine Abdeckungseinheit
für den
Aufzeichnungskopf, deswegen eine Reinigungsvorrichtung, eine Durchgangs-
oder eine Ansaugeinheit, eine einleitende Heizvorrichtung, die ein
elektrothermischer Umformer sein kann, eine zusätzliche Heizelektrode oder
eine Kombination davon. Ferner kann eine Einrichtung zum Bewirken
eines Einleitungs-Ausstoßes (nicht
für die Aufzeichnungsoperation)
die Aufzeichnungsoperation stabilisieren.
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Was
die Vibration des Aufzeichnungskopfes betrifft, kann dieser ein
einzelner Aufzeichnungskopf entsprechend einer einzelnen Tintenfarbe
sein, oder es kann entsprechend einer Mehrzahl von Tintenmaterialien mit
unterschiedlichen Aufzeichnungsfarben oder -dichten eine Mehrzahl
Köpfe sein.
Die vorliegende Erfindung ist effektiv auf Wiedergabeeinrichtungen,
die wenigstens einen monochromatischen Aufzeichnungsmodus zur Aufzeichnung
hauptsächlich
schwarzer Tinte haben, auf Multicolor-Aufzeichnungsmodus mit unterschiedlich farbigen
Tintenmaterialien und/oder auf Vollcolor-Aufzeichnungsmodus mit
einer Mischung von Farben anwendbar. Eine derartige Aufzeichnungseinrichtung
kann eine einstückig
ausgebildete Aufzeichnungseinheit oder die Kombination einer Mehrzahl
von Aufzeichnungsköpfen
sein.
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Überdies
muss in den vorangegangenen Ausführungen
die Tinte eine Flüssigkeit
sein. Ferner darf die Tinte unterhalb der Raumtemperatur ein Feststoff
sein, muss aber eine Flüssigkeit
bei Raumtemperatur sein. Da die Tinte innerhalb eines Temperaturbereiches
von etwa 30°C
bis etwa 70°C
gehalten wird, um die Viskosität
der Tinte für
beständigen
Ausstoß in
den üblichen
Aufzeichnungseinrichtungen dieses Typs zu stabilisieren, darf die
Tinte innerhalb dieses Temperaturbereiches flüssig sein, wenn in der vorliegenden
Erfindung das Aufzeichnungssignal angelegt wird. Sonst wird wegen
der thermischen Energie, die für
den Zustandswechsel der Tinte vom festen in den flüssigen Zustand
verbraucht wird, der Temperaturgang bestimmt verhindert. Um die
Verdunstung der Tinte zu verhindern, kann anderes Tintenmaterial
in festen Zustand gebracht werden, wenn es nicht benutzt wird. In
jedem der oben diskutierten Fälle
wird die Tinte flüssig
gemacht, indem thermische Energie als Reaktion auf das Aufzeichnungssignal
produziert wird, und die verflüssigte
Tinte kann ausgestoßen
werden. Ein anderer Typ von Tintenmaterial darf zu der Zeit beginnen,
sich zu verfestigen, wenn er das Aufzeichnungsmaterial erreicht.
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Die
vorliegende Erfindung ist ebenfalls anwendbar auf Tintenmaterial,
das sich bei Anwendung von thermischer Energie verflüssigt. Ein
solches Tintenmaterial kann als Flüssigkeit oder festes Material
in ununterbrochenen Öffnungen
oder Aus sparungen eines porösen
Bogens bereitgehalten werden, wie z. B. in den japanischen Dokumenten
56847/1979 und 71260/1985 bekannt gemacht wurde. Der Bogen wird
dann mit der Schreibseite zum elektrothermischen Umsetzer verwendet.
Die von den beschriebenen Techniken am effektivste ist das das System
des Oberflächensiedens.
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Die
vorstehend beschriebene Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung kann
z. B. genutzt werden
- – als Ausgabeterminal von Informationen
verarbeitenden Geräten
wie Computer,
- – als
Kopiergerät
kombiniert mit einer Bildleseeinrichtung oder
- – als
Faxgerät
mit Sende- und Empfangsfunktionen.
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Die
einzelnen Komponenten, gezeigt in Skizzen oder bezeichnet durch
Blockbilder in Zeichnungen, sind in dem Stand der Technik der Tintenstrahlaufzeichnung
alle hinreichend bekannt und ihre spezielle Konstruktion und Arbeitsweise
sind für
die Arbeitsweise oder für
den besten Modus zur Ausführungsform
der Erfindung nicht kritisch.
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Wenn
auch die vorliegende Erfindung mit Rücksicht darauf beschrieben
wurde, was gegenwärtig
als bevorzugte Ausführungsformen
in Betracht zu ziehen sind, ist es als sicher anzunehmen, daß die Erfindung nicht
auf die beschriebene Ausführungen
begrenzt ist. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu bestimmt, verschiedene
Modifikationen und äquivalente
Anordnungen gemäß dem Schutzbereich
der beigefügten
Ansprüche
abzudecken. Der Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche ist übereinstimmend
mit der breitesten Interpretation sowie aller einschließenden Modifikationen
und äquivalenter
Strukturen und Funktionen.
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Wenn,
wie vorstehend beschrieben, Daten für Nicht-Ausstoß in den
Aufzeichnungsdaten mindestens entsprechend einer bestimmten Zahl
aufeinander folgender Pixel existieren, oder Tinte für mindestens
eine bestimmte Zeitdauer nicht kontinu ierlich in eine Pixelreihe,
geformt durch aus einem Tintenausstoßkanal ausgestoßene Tintentröpfchen,
ausgestoßen
wird, wird die Tintenmenge, die auf Pixel in Reaktion auf die danach vorliegenden
Daten des ersten Ausstoßes
ausgestoßen
wird, reduziert. Die Tintenmenge wird reduziert, wenn die Tinte,
in welcher während
der Nichtausstoß-Periode
die Dichte des Farbstoffes zunimmt, nach einer Pause ausgestoßen wird,
und eine dadurch verursachte Zunahme der Zeichendichte der Pixel
kann unterdrückt
werden.