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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tintenstrahlvorrichtung
und auf ein Verfahren zum Steuern eines Tintenstrahlkopfes zur Verwendung
in einer Tintenstrahlvorrichtung, und insbesondere auf eine Tintenstrahlvorrichtung,
die einen Tintenstrahlkopf nutzt, der thermische Energie zum Flüssigkeitsausstoß verwendet,
und auch auf ein Verfahren zum Steuern des Tintenstrahlkopfes durch Abschätzen dessen
Temperatur.
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Ein
Tintenstrahlverfahren, das in der Lage ist, eine extrem kleine Flüssigkeitsmenge
auf ein Druckmedium aufzutragen, ist oft verwendet worden in verschiedenen
Gebieten, wie beim Briefdrucken, Bilddruck, beim Textildruck usw.,
und nun wird erwartet, daß auch
andere Anwendungsgebiete gefunden werden, so daß dieses als sehr praktische
Technik Anwendung findet.
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Aufgrund
des kürzlichen
Eindringens von Personal Computern, Wordprozessoren, Faxgeräten usw.
in viele Büros
und in individuelle Heimanwendung, sind beispielsweise verschiedene
Drucker unterschiedlicher Aufzeichnungsverfahren als Ausgabegeräte für jene Vorrichtungen
entwickelt worden. Da unter jenen Ausgabegeräten ein das Tintenstrahlverfahren
anwendende Drucker verschiedene Vorteile hat, wie leises Geräusch, die
Fähigkeit
zur Abgabe hochqualitativen Drucks auf ein Druckmedium verschiedener
Arten, und auch hinsichtlich den Abessungen klein ausfällt, ist
diese Vorrichtung für
eine persönliche
Verwendung, auch in Büros,
optimal. Unter jenen Tintenstrahldruckverfahren ist nun ein thermisches
Verfahren am weitesten verbreitet, wie das Blasenstrahlverfahren,
(welches von CANON vorgeschlagen wurde) mit schneller Einsatzfähigkeit
als Reaktion für
die Anforderung zur Aktivierung. Der Drucker, der dieses Verfahren anwendet,
setzt zunächst
elektrische Signale um, die das Verfahren benutzt, in elektrische
Signale für
thermische Energie zur Verwendung von Heizelementen im Druckkopfabschnitt
und veranlaßt
Keimbildung oder Filmsieden in Hinsicht auf die Tinte und nutzt
danach den solchermaßen
erzeugten Druck zum Ausstoß der Tinte
auf das Druckmedium.
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Ein
Tintentropfen, der auf das Druckmedium aufgetragen wird, weitet
sich zur Fleckbildung aus. Ein Bild wird erzeugt durch einen Satz
erzeugter Punkte und wird solchermaßen auf das Druckmedium gedruckt.
Die Fläche
eines jeden Punktes hängt weitestgehend
ab von der Größe des Tintentropfens, nämlich von
der Tintenausstoßmenge.
Der wichtigste Faktor zum Erzielen eines hochqualitativen Drucks beim
Tintenstrahldruckverfahren ist das Steuern der Tintenausstoßmenge.
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Die
Tintenausstoßmenge
hängt eng
zusammen mit der Temperatur der Tinte oder dem Tintenstrahlkopf
und erhöht
sich entsprechend dem Temperaturanstieg. Aus diesem Grund ist das
kritische Problem vom technischen Gesichtspunkt das Steuern der
Temperatur oder des Tintenstrahlkopfes.
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Als
ein Mittel zum Erfassen der Temperatur vom Tintenstrahlkopf des
thermischen Verfahrens, das einen Temperatursensor für den Tintenstrahlkopf besitzt,
ist weitverbreitet. Durch Vorsehen eines Temperatursensors können jedoch
einige Probleme zu berücksichtigen
sein, wie der Anstieg der Gesamtkosten, die verursacht werden durch
Hinzunehmen eines Mittels zum Verstärken oder Modulieren des elektrischen
Signals entsprechend der solchermaßen erfaßten Temperatur oder einem
Rauschverminderungsmittel, und eine nachteilige Wirkung, die möglich werden
kann und verursacht wird durch ein Temperaturgefälle, das sich aus dem Abstand
der Position des aktuell zu erfassenden Abschnitts herleitet (wie
beispielsweise ein Heizelement auf dem Kopf) und derjenigen des
Temperatursensors.
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Um
die zuvor aufgeführten
Probleme zu lösen,
hat der Anmelder dieser Erfindung ein Verfahren zum Erfassen der Temperatur
des Tintenstrahlkopfes durch ein Mittel offengelegt zum Gewinnen
der Umgebungstemperatur um die Druckeinrichtung oder den Tintenstrahlkopf
unter Verwendung eines Sensors oder dergleichen, und auch durch
ein Mittel zum Abschätzen
des Temperaturanstiegs vom Tintenstrahlkopf aus der dem Tintenstrahlkopf
zugeführten Wärmemenge
innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer, wie in der japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 5-208505 und 7-125216 offenbart.
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Andererseits
vorgeschlagen wurde als Tintenstrahlkopf, der das thermische Verfahren
anwendet, eines, das eine Vielzahl von Ausstoßheizelementen enthält (kann
nachstehend einfach als Ausstoßheizelement
bezeichnet werden), vorgesehen in Hinsicht auf lediglich eine Ausstoßöffnung.
Der Tintenstrahlkopf dieser Art läßt sich steuern durch die Tintenausstoßmenge in
Stufenart durch Ändern
der Anzahl von Ausstoßheizelementen,
die für
eine Tintenausstoßoperation
benötigt
werden. Wenn bei dieser Art des Tintenstrahlkopfes ein sehr genaues
Drucken erforderlich ist, kann darüber hinaus ein Hochauflösungsbild
realisiert werden durch Bilden von Tintenpunkten aus relativ kleinen
Tintenausstoßmengen,
wohingegen ein Fall, bei dem ein sogenannter "Vollpunkt" oder "Fettdrucken" erforderlich ist, kann die Druckeffizienz
verbessert werden durch Erzeugen der Tintenpunkte, indem die Tintenausstoßmenge relativ
groß gewählt wird.
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Beim
den zuvor genannten Tintenstrahlköpfen, bei denen die Vielzahl
von Tintenausstoßheizelementen
vorgesehen sind, ist jedoch noch nicht vorgeschlagen worden, daß der Temperaturanstieg
vom Tintenstrahlkopf aus der Wärmemenge
abgeschätzt wird,
die innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zugeführt wird,
um die Temperatur zu bekommen, und das Temperaturerfassungsverfahren
in dem Falle des Bereitstellens lediglich vom Ausstoßheizelement in
Hinsicht auf nur eine Ausstoßöffnung kann
nicht unverändert
angewandt werden.
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Das
Dokument EP-A-0719647 beschreibt eine Tintenstrahlvorrichtung mit
einem Tintenstrahlkopf, bei dem jeder Ausstoßauslaß einer Vielzahl von Heizelementen
zugehörig
ist, um den Tintenausstoß zu
veranlassen, und die Ausstoßstabilisierung
wird erzielt durch Messen der Kopftemperatur und Steuern des Treibersignals
gemäß der gemessenen
Temperatur. Eine Offsetperiode zwischen einem Vorimpuls und einem
Hauptimpuls kann als Beispiel gemäß der gemessenen Temperatur
eingesetzt werden, oder der Vorimpuls kann entsprechend der gemessenen
Temperatur erhöht
werden.
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Das
Dokument JP-A-7-125216 beschreibt eine Tintenstrahlvorrichtung mit
einem Tintenstrahlkopf, der eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen
hat, die jeweils einem Einzelheizelement zugeordnet sind, und wobei
die Kopftemperatur abgeschätzt
wird durch Bestimmen der pro Zeiteinheit zugeführten Wärmemenge.
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist eine
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen von Aufzeichnungsdaten
auf ein Aufzeichnungsmedium, mit:
einem Tintenstrahlkopf mit
einer Vielzahl von Tintenausstoßöffnungen,
wobei jeder Tintenausstoßöffnung eine
Vielzahl von Heizelementen zum Erzeugen thermischer Energie zugeordnet
ist, um den Tintenausstoß zu
veranlassen;
einem Treiber zum selektiven Ansteuern eines jeden der
Vielzahl von Heizelementen in einer Anzahl unterschiedlicher Ansteuergruppenkombinationen,
wobei jede Ansteuergruppenkombination über ein oder mehrere Heizelemente
verfügt,
so daß bei
der Benutzung wenigstens einige der unterschiedlichen Ansteuergruppenkombinationen
unterschiedliche Tintenmengen veranlassen, von der zugehörigen Tintenausstoßöffnung ausgestoßen zu werden,
gekennzeichnet durch:
ein Zählmittel,
das die Auftrittsanzahl innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer
eines Ereignisses zählt, das
den Tintenausstoß für jede Ansteuergruppenkombination
aufzeigt, wenn diese Ansteuergruppenkombination vom Treiber angesteuert
wird, um so einen jeweiligen Zählwert
für jede
Ansteuergruppenkombination zu erzeugen;
ein Korrekturmittel
zum Korrigieren des Zählwertes für wenigstens
eine Ansteuergruppenkombination, wobei das Korrekturmittel eingerichtet
ist, den Zählwert
für die
wenigstens eine Ansteuergruppenkombination unter Verwendung eines
vorbestimmten Korrekturwertes entsprechend dem Energiebetrag zu korrigieren,
den der Treiber zum Ansteuern dieser Ansteuergruppenkombination
zuführt;
ein
Zusammensetzmittel zum Zusammensetzen der Zählwerte einschließlich des
wenigsten einen Korrekturwertes zum Erzeugen eines korrigierten
zusammengesetzten Zählwertes;
und
ein Temperaturschätzmittel
zum Schätzen
der Temperaturänderung
des Tintenstrahlkopfes auf der Grundlage des zusammengesetzten Zählwertes.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sieht eine Tintenstrahlvorrichtung vor,
die in der Lage ist, die Temperatur eines Tintenstrahlkopfes mit
hoher Genauigkeit abzuschätzen,
der dort verwendet wird mit einer Vielzahl von Ausstoßheizelementen,
und somit in der Lage ist, in relevanter Weise den Tintenstrahlkopf
auf der Grundlage dieser Temperaturabschätzung gemeinsam mit dem Verfahren
des Steuerns vom Tintenstrahlkopf zu steuern.
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Hier
kann das Temperaturabschätzmittel
eingerichtet sein, den zusammengesetzten Zählwert entsprechend der dem
Tintenstrahlkopf zugeführten Energie
innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer anzupassen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist das Temperaturabschätzmittel
weiterhin ausgestattet mit:
einem Mittel zum Umsetzen des vom
Zusammensetzmittel gewonnenen zusammengesetzten Zählwertes
in einen Wertesatz ΔQi,
wobei i ≥ 1
ist, was einer dem Tintenstrahlkopf innerhalb der vorbestimmten
Zeitdauer zugeführten
Wärmemenge
entspricht;
einem Mittel zum Multiplizieren des Temperaturabfallkoeffizienten
Ei mit einem Wert ΔTi(n-1),
der einer akkumulierten Wärmemenge
des Tintenstrahlkopfes vor der vorbestimmten Zeitdauer entspricht;
einem
Addiermittel, das den Wert ΔQi
des resultierenden Wertes addiert, den das Multipliziermittel bereitstellt;
einem
Mittel zum Aufzeichnen des resultierenden Wertes, den das Addiermittel
als Satz von Werten ΔTi(n)
bereitstellt, der der akkumulierten Wärmemenge des Tintenstrahlkopfes
entspricht; und mit
einem Mittel zum Berechnen einer Temperaturänderung
aus dem Satz von Werten ΔTi(n).
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist das Temperaturabschätzmittel
weiterhin ausgestatte mit
einem Mittel zum Erlangen einer Serie
von Temperaturänderungswerten
des Tintenstrahlkopfes zu Intervallen entsprechend der vorbestimmten
Zeitdauer auf der Grundlage des zusammengesetzten Wertes; und mit
einem
Mittel zum Erlangen der Gesamttemperaturänderung des Tintenstrahlkopfes
durch Akkumulieren der Serien von Temperaturänderungswerten.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist die Vorrichtung weiterhin ausgestattet mit:
einem Mittel
zum Einstellen der Ansteuerbedingung der Vielzahl von Heizelementen
aufgrund der Temperaturänderung
innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer für jede der jeweiligen Ansteuergruppenkombinationen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
enthält
das Einstellmittel weiterhin ein Mittel zum Ändern der Ansteuerbedingung
der Vielzahl von Heizmitteln innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer
für jede
Ansteuergruppenkombination.
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In
einem Ausführungsbeispiel
enthält
die Tintenstrahlvorrichtung des weiteren ein Mittel zum Feststellen
der Umgebungstemperatur des Tintenstrahlkopfes verfügt, wobei
das Änderungsmittel
eingerichtet ist, die Ansteuerbedingung der Vielzahl von Heizelementen
innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer für jede Ansteuergruppenkombination
auf der Grundlage der Umgebungstemperatur zu modifizieren.
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In
einem Ausführungsbeispiel
enthält
die Tintenstrahlvorrichtung weiterhin ein Korrekturmittel mit einem
Mittel zum Korrigieren des Zählwertes
für jede Ansteuergruppenkombination
aufgrund der Grundlage der Ansteuerbedingung der Vielzahl von Heizelementen
innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist ein
Verfahren zum Schätzen
einer Temperatur des Tintenstrahlkopfes mit einer Vielzahl von Tintenausstoßöffnungen,
die alle einer Vielzahl von Heizelementen zugehörig sind, um Wärmeenergie
zum Tintenausstoß zu
erzeugen, mit den Verfahrensschritten:
selektives Ansteuern
eines jeden der Vielzahl von Heizelementen in einer Anzahl unterschiedlicher
Ansteuergruppenkombinationen, die alle über ein oder mehrere Heizelemente
verfügen,
so daß wenigstens einige
der verschiedenen Ansteuergruppenkombinationen unterschiedliche
Tintenmengen zum Ausstoß aus
der zugehörigen
Tintenausstoßöffnung veranlassen,
gekennzeichnet durch:
Zählen
der Anzahl von Auftritten innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer
eines Ereignisses, das den Tintenausstoß für jede Ansteuergruppenkombination aufzeigt,
wenn diese Ansteuergruppenkombination angesteuert ist, um einen
jeweiligen Zählwert
für jede Ansteuergruppenkombination
zu erzeugen;
Korrigieren des Zählwertes für wenigstens eine Ansteuergruppenkombination
unter Verwendung eines vorbestimmten Korrekturwertes entsprechend
der zum Ansteuern der Ansteuergruppenkombination zugeführten Energiemenge;
Zusammensetzen
der Zählwerte
einschließlich
des letzten korrigierten Wertes zum Erzeugen eines kombinierten
korrigierten Zählwertes;
und
Schätzen
einer Temperaturänderung
des Tintenstrahlkopfes auf der Grundlage des zusammengesetzten Zählwertes.
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Weitere
Merkmale der Ausführungsbeispiele nach
dem Verfahren sind in den Patentansprüchen 11 bis 18 angegeben.
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Angemerkt
sei, daß in
der hiesigen Beschreibung das Wort "Druck" (kann auch bezeichnet werden als "Aufzeichnung") nur für den Fall
der Informationserzeugung mit der Bedeutung verwendet wird, wie
er bei Buchstaben und Figuren auftritt, aber auch bei der Bilderzeugung,
bei Mustern usw. durch Flüssigkeitsausstoß auf ein
Aufzeichnungsmedium oder bei einem Vorgang des Aufzeichnungsmediums,
ungeachtet der Tatsache, ob der Gegenstand zur visuellen Betrachtung
geeignet ist.
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Die
Gewortung "Druckmedium" bedeutet nicht nur
Papierblätter,
die allgemein für
Aufzeichnungseinrichtungen verwendet werden, sondern auch Textilien,
Plastikfilme, Metalle usw., die in der Lage sind, Tinte aus dem
Tintenstrahlkopf aufzunehmen.
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Darüber hinaus
sollte die Gewortung "Tinte" verstanden werden
wie dieselbe Definition der oben erwähnten Gewortung "Druck", und somit sollte
dies eine beliebige Art von Flüssigkeit
bedeuten, die zur Bilderzeugung Verwendung findet, für Muster
usw., durch Ausstoß von
Tinte auf das Aufzeichnungsmedium, oder einen Vorgang für das Aufzeichnungsmedium.
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Obige
und andere Aspekte, Wirkungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus eines
Tintenstrahldruckers zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung vorzugsweise
angewandt wird;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Einzelheit der Tintenstrahlkartusche
zeigt, die im Drucker von 1 Verwendung
findet;
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3 ist
eine schematische Seitenansicht, die den allgemeinen Aufbau des
Druckkopfes von 2 zeigt;
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4 ist
eine schematische Ansicht, die den allgemeinen Aufbau einer Heiztafel
zeigt, die im Druckkopf von 2 verwendet
wird;
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5 ist
eine schematische Ansicht, die einen allgemeinen Aufbau des Ausstoßheizelements zeigt,
das auf der Heizplatte von 4 vorgesehen ist;
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6 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das einen allgemeinen Aufbau eines
Steuersystems zeigt, das beim Drucken von 1 Verwendung
findet;
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7 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Rückkopplungssteuersystem oder
eine Steuerprozedur zeigt, die das Berechnen der Temperaturschätzung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung anwendet;
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8 ist
eine erläuternde
Ansicht, die eine PWM-Steuerung (Pulsbreitenmodulationssteuerung)
zeigt, die bei geteilten Impulsen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
Verwendung findet;
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9 ist
ein Graph, der die Abhängigkeit
des Schätzbetrages
vom ersten Impuls (Vorimpuls) einer Vielzahl von Unterteilimpulsen
zeigt;
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10 ist
ein Graph, der die Abhängigkeit der
Ausstoßmenge
eines Zeitintervalls zeigt;
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11 ist
eine erläuternde
Ansicht bezüglich einer
Steuerung der Ausstoßmenge;
und
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12 ist
eine schematische Blockansicht, die ein Rückkoppelsteuersystem oder eine
Steuerprozedur zeigt, die das Berechnen zum Temperaturausstoß abhängig vom
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung anwendet.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend
erläutert
ist die vorliegende Erfindung wird nun in Einzelheiten anhand der
beiliegenden Zeichnung erläutert.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Konfiguration
einer Tintenstrahldruckeinrichtung zeigt (wird nachstehend lediglich als
Drucker bezeichnet), bei dem die vorliegende Erfindung vorzugsweise
verkörpert
oder angewandt wird. Die Figur zeigt innen die Einrichtung mit entfernter
Frontabdeckung.
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Bezugszeichen 1 in
der Figur bedeutet eine Tintenstrahlkartusche, und Bezugszeichen 2 bedeutet
eine Schlitteneinheit, durch die die Farbtintenstrahlkartusche 1 beweglich
geführt
wird. Bezugszeichen 3 bedeutet einen Halter zum Festlegen
der Tintenstrahlkartusche in der Schlitteneinheit 2, in
der bei einem Kartuschenfixierhebel 4 bei nach Beseitigung der
Tintenstrahlkartusche 1 die Installation in der Schlitteneinheit 2 erfolgt,
wobei die Tintenstrahlkartusche 1 Druckkontakt mit der
Schlitteneinheit 2 in Verbindung mit dieser Bewegung hat.
Während
die Tintenstrahlkartusche 1 von dieser Andruckkontaktieroperation
positioniert ist, wird weiterhin ein elektrischer Kontaktpunkt zum Übertragen
erforderlicher Signale, vorgesehen in der Kartuscheneinheit 2,
und ein anderer elektrischer Punkt, vorgesehen in der Tintenstrahlkartusche 1,
miteinander in Kontakt gebracht. Bezugszeichen 5 bedeutet
ein flexibles Kabel zum Senden elektrischer Signale an die Schlitteneinheit 2.
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Bezugszeichen 6 bedeutet
einen Schlittenmotor zum Hin- und Her-Antrieb der Schlitteneinheit 2 in
Hauptabtastrichtung, und Bezugszeichen 7 bedeutet einen
Schlittengurt zum Übertragen
der Antriebskraft auf die Schlitteneinheit 2. Bezugszeichen 8 bedeutet
eine Führungswelle,
die sich in Hauptabtastrichtung zum Stützen und Führen der Verschiebungsbewegung
der Schlitteneinheit 2 erstreckt. Bezugszeichen 9 bedeutet
einen durchsichtigen Optokoppler, der mit der Schlitteneinheit 2 verbunden
ist, und Bezugszeichen 10 bedeutet eine Lichtblendplatte,
die in der Nähe
der Schlittenausgangsposition vorgesehen ist, wobei im Falle, daß die Schlitteneinheit 2 die
Ausgangsposition erreicht hat und die Lichtachse des Optokoppler 2 unterricht,
die Schlittenausgangsposition erfaßt wird. Bezugszeichen 12 bedeutet
eine Ausgangspositionseinheit, die über ein Verkappungsglied verfügt, um die
Vorderoberfläche des
Tintenstrahlkopfes abzudecken, und auch ein Wiederherstellsystem
beinhaltet, wie ein Saugglied zum Besaugen der gesamten Fläche des
gesamten Bereichs innerhalb der Kappe.
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Bezugszeichen 13 bedeutet
eine Zuführwalze,
die von einer Zeilenzuführeinheit
angetrieben wird (nicht dargestellt), um ein Druckmedium zuzuführen, welches
das Druckmedium in Verbindung mit der spurförmigen Walze (nicht dargestellt)
aufgreift und das Druckmedium aus der Druckereinrichtung transportiert.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Einzelheiten der Tintenstrahlkartusche 1 zeigt, die
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
Verwendung findet. Hier bedeutet Bezugszeichen 15 ein Tintenreservoir,
das schwarze Tinte enthält,
wohingegen Bezugszeichen 16 ein Tintenreservoir bedeutet,
das Tinte in den Farben Cyan, Magenta und Gelb beinhaltet. Diese
Tintenreservoirs sind leicht zu entfernen im Körper der Tintenstrahlkartusche.
Des weiteren bedeutet Bezugszeichen 17 Verbindungsports
für das
Tintenreservoir 16, das Tinte der 3 Farben enthält, und
verbunden ist mit einem Zuführstutzen 20, der
im Grundkörper
der Tintenstrahlkartusche 1 vorgesehen ist, wohingegen
Bezugszeichen 18 ein Verbindungsport für das Tintenreservoir bedeutet,
das Schwarztinte beinhaltet. Durch die Verbindung dieser Ports kann
die Tinte dreier unterschiedlicher Farben dem Druckkopf 21 zugeführt werden,
der vom Tintenstrahlkartuschengrundkörper gehalten ist. Bezugszeichen 19 bedeutet
einen elektrischen Kontaktierabschnitt, und wenn dieser in Kontakt
gebracht wird mit dem Kontaktierabschnitt, der auf der Kartuscheneinheit 2 vorgesehen
ist, werden elektrische Signale aus dem Grundeinheitssteuerabschnitt
der Druckereinrichtung auf dem Wege des flexiblen Kabels übertragen.
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3 ist
eine schematische Seitenansicht, die den allgemeinen Aufbau eines
Druckkopfes 21 zeigt, und 4 ist eine
schematische Ansicht, die den allgemeinen Aufbau einer Heiztafel
zeigt, die im Druckkopf Verwendung findet.
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In 4 bedeutet
Bezugszeichen 4000 den Grundkörper der Heizplatte, die allgemein
aus einem Siliziumwaferchip besteht. Bezugszeichen 4001, 4002, 4003 und 4004 sind
Gruppen von Ausstoßheizelementen
(oder einfach Ausstoßheizelementgruppen),
die jeweils Tinte der Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz ausstoßen. Bezugszeichen 4005 und 4006 sind
Heizelemente (nachstehend ist jedes als Unterheizelement bezeichnet)
zum Aufheizen der Heizplatte und der Tinte auf eine vorbestimmte
Temperatur, und sind bereitgestellt an gegenüberliegenden lateralen Enden
außerhalb
des Bereichs der Heizplatte, innerhalb der die Heizelementausstoßgruppen
angeordnet sind. Bezugszeichen 4007 bedeutet einen Heizelementerangfeststellabschnitt,
der zum Erfassen resistiver Eigenschaften des Rangs der Gruppe von
Ausstoßheizelementen
verwendet wird und eine geeignete Ansteuerung der Heizgruppen für den solchermaßen festgestellten
Rang dieser herbeiführt
(nachstehend als Rangheizelement bezeichnet). Diese Ausstoßheizelementgruppen 4001, 4002, 4003 und 4004,
die Unterheizelemente 4005 und 4006 und auch das
Rangheizelement 4007 sind alle durch einen Halbleiterschichtbildungsprozeß hergestellt.
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Bezugszeichen 4008 bedeutet
Schaltungen, die über
ein Schieberegister und eine Vielzahl verfügen, und eine Vielzahl von
Heizelementtreibern, die zum Steuern der Ausstoßheizelemente verwendet werden,
und auch erzeugt sind auf der Grundlage des Halbleitererzeugungsprozesses.
Bezugszeichen 4009 bedeutet eine Vielzahl von Anschlüssen von Verbinden
einer Schaltungsplatine 5200 (3), die über einen
elektrischen Kontaktierabschnitt verfügt, um einen elektrischen Kontakt
mit dem elektrischen Kontaktabschnitt herzustellen, der an der Schlitteneinheit 2 vorgesehen
ist, mit den Schaltungen auf der Heizplatte unter Verwendung eines
Kontaktierungsdrahtes oder dergleichen.
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In 3 bedeutet
Bezugszeichen 5113 einen Ausstoßheizelementabschnitt als eine
der Komponenten der Ausstoßheizelementegruppen,
und befindet sich an einer Stelle, die der Einzelausstoßöffnung 5029 gegenübersteht,
und auch ist der Flüssigkeitsdurchgang
damit verbunden. Bezugszeichen 5112 bedeutet eine gemeinsame
Flüssigkeitskammer
zum Aufnehmen von Ausstoßtinte,
verbunden mit jedem der Flüssigkeitsdurchgänge, die
jeweils mit den Ausstoßheizelementgruppen 4001, 4002, 4003 und 4004 verbunden
sind, und weiterhin getrennt sind oder unterteilt sind in Abschnitte,
um so unterschiedliche Tinten dort nicht miteinander zu vermischen.
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5 ist
eine vergrößerte Ansicht,
die den Aufbau des Ausstoßheizelementabschnitts 5113 zeigt,
als ein Beispiel. Hier bedeutet Bezugszeichen 5000 eine
Kante der Heizelementplatte 4000, und eine Seitenfläche dieser
Kante in Hinsicht auf das Ausstoßheizelement ist vorn darauf,
wo die Tintenausstoßöffnung 5029 vorgesehen
ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
enthält
der Ausstoßheizelementabschnitt 5113 zwei
Ausstoßheizelemente; nämlich das
Heizelement 5002 und das Heizelement 5004. In
diesem Ausführungsbeispiel
befindet sich das Ausstoßheizelement 5002 auf
der Vorderseite hin zur Ausstoßöffnung,
ist so strukturiert, daß die Länge Lf gleich
131 μm beträgt und die
Breite gleich 22 μm,
wohingegen das Ausstoßheizelement 5003 auf
der Rückseite
befindlich und so strukturiert ist, daß die Länge Lb gleich 131 μm und die
Breite 20 μm beträgt. Bezugszeichen 5001 bedeutet
eine gemeinsame Schaltung für
jedes der Heizelemente und ist mit Masse verbunden. Bezugszeichen 5003 und 5005 sind
individuelle Schaltungen zum selektiven Ansteuern der Heizelemente 5002 bzw.
5004 und sind mit den Heizelementtreibern zum Ein-/Ausschalten dieser
vorgesehen.
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Wie
zuvor erläutert,
sind die beiden Ausstoßheizelemente 5002 und 5004 bezüglich einer
Ausstoßöffnung 5029 vorgesehen.
Wenn durch diese Anordnung ein Hochauflösungsdruck gefordert ist, wird
einer der Ausstoßheizelemente
angesteuert, um Blasen nur an der Stelle zu erzeugen, die dazu gehört, so daß ein Hochauflösungsdruck
durch Tintenpunkte einer relativ geringen Anzahl von Ausstoßpunkten
erzeugt wird. Wenn andererseits nur ein Vollpunktdruck erforderlich
ist, werden beide Heizelemente angesteuert, um relativ große Blasen
zu erzeugen, die die zugehörigen
ganzen Abschnitte ausfüllen,
um einen Vollpunktdruck durch Tintenpunkte einer relativ großen Ausstoßtintenmenge
zu erzeugen, um so die Druckeffizienz zu verbessern.
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6 zeigt
ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem der zuvor erläuterten
Tintenstrahldruckeinrichtung darstellt.
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Bezugszeichen 800 bedeutet
hier eine Steuerung, die über
eine Mikrocomputer-CPU 801 verfügt, die die in 7 dargestellte
Steuersequenz ausführt,
einen ROM 803, der ein Programm entsprechend der Steuersequenz
speichert, und Tabellen, die zur Programmausführung erforderlich sind, ebenfalls
für andere
Fixdaten, und einen RAM 805, der einen Bildverarbeitungsbereich
bereitstellt, einen Arbeitsbereich usw.
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Bezugszeichen 810 bedeutet
eine Hosteinrichtung zur Bilddatenlieferung (kann ein Bilddatenleseabschnitt
sein, getrennt von einem Computer, der Daten einschließlich der
zu druckenden Bilddaten verarbeitet), und die Bilddaten, andere
Befehle, ein Statussignal usw. können
gesendet und/oder empfangen werden über eine Schnittstelle 812 (I/F).
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Bezugszeichen 820 bedeutet
einen Vermittlungseinrichtungsabschnitt zum Aufnehmen von Befehlen
einer Bedienperson, wobei der Abschnitt einen Betriebsschalter 822,
einen Druckstartschalter 824, einen Saugwiederherstellschalter 826 zum
Anweisen einer Saugwiederherstellung des Aufzeichnungsmediums oder
dergleichen einschließt.
Bezugszeichen 830 bedeutet eine Sensorgruppe zum Erfassen
des Einrichtungszustands, und ist ausgestattet mit einem Optokoppler 9 zum
Erfassen der Ausgangsposition, und mit einem Temperatursensor 5024,
der an einem relevanten Abschnitt zum Erfassen der Umgebungstemperatur
vorgesehen ist.
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Bezugszeichen 840 bedeutet
einen Kopftreiber, der die Ausstoßheizelemente als Reaktion
auf Druckdaten oder dergleichen ansteuert. Bezugszeichen 852 bedeutet
einen Treiber, der den Hauptabtastmotor 6 ansteuert. Bezugszeichen 860 bedeutet einen
Unterabtastmotor, der zum Senden eines Druckmediums P verwendet
wird, wohingegen 854 den Treiber dafür bedeutet.
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7 zeigt
ein Temperaturschätzrechensystem
nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel oder
einen Prozeß desselben
zum Abschätzen
der Temperatur. In dieser Figur können Blöcke eine Vielzahl von Verarbeitungsoperationen
umfassen, die die Steuerung 800 ausführt, und wenigstens ein Teil
davon kann durch Hardware realisiert werden unter Verwendung einer
Logikschaltung.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird eine Änderung
der Temperatur ΔT
vom Druckkopf unter Verwendung beispielsweise von 6 Temperaturänderungselementen ΔTi (i = 1,
2, 3, 4, 5, 6) verwendet, die jeweils eine Zeitkonstante haben (wird nachstehend
einfach als thermische Zeitkonstante bezeichnet), bestimmt gemäß einer
Struktur des Druckkopfes, einer thermischen Kapazität und einer thermischen
Leitfähigkeit
der Komponenten des Druckkopfes und dergleichen. Mit anderen Worten, die
Temperaturänderung
im Druckkopf wird folgendermaßen
gesteuert.
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Zuallererst
wird die Temperaturänderung eingeteilt
in 6 Temperaturänderungselemente,
um unabhängig
entsprechend den jeweiligen thermischen Zeitkonstanten verwaltet
zu werden. Danach wird der Wert durch Umsetzen der den Heizelementen
zugeführten
Wärmemenge
innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zum Temperaturanstieg gewonnen
in Hinsicht auf die jeweiligen Zeitkonstanten und die Werte der
jeweiligen absinkenden Elemente, gewonnen durch Berechnen der Wärmeabstrahlung
innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer, die entsprechend der Zeitkonstante
bestimmt ist, wobei alles Hinzugenommene zum Gewinnen der Temperaturänderung
im Druckkopf verwendet wird.
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Die
Druckkopftemperaturänderung
wird nämlich
nach folgender Gleichung gewonnen: ΔT
= ΔT1 + ΔT2 + ΔT3 + ΔT4 + ΔT5 + ΔT6 (1)
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Diese
Prozedur erfolgt in den Schritten S1009, S1013 und S1016.
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Zunächst wird
die vorbestimmte Zeitdauer auf 50 ms eingestellt. Um den Temperaturanstieg während dieses
Zeitintervalls zu bekommen, erfolgt das Zählen der Bildungszahl kleiner
Punkte lediglich unter Verwendung eines Seitenheizelements, und die
Informationszahl der großen
Punkte unter Verwendung sowohl der Ausstoßheizelemente in Schritt S1003
und in Schritt S1002. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Ausstoßheizelemente
für jeweilige
Tintenfarben auf einer Heizplatte ausgeführt, und dieselbe Art von Heizelementen
wird verwendet unter im wesentlichen gleichen Ansteuerbedingungen,
so daß im
wesentlichen derselbe Tintenmengenausstoß für alle unterschiedlichen Farben gegeben
ist, und somit ist es nicht erforderlich, die Anzahl von Heizoperationen
individuell für
jede Farbe abzuzählen.
Angemerkt sei, daß trotz
der Verwendung des Heizelements zum Erzeugen kleiner Punkte entweder
ein vorderseitiges oder auch ein hinterseitiges Heizelement sein
kann, ist es erforderlich, immer das vorderseitige zu verwenden,
wodurch eine relativ höhere
Tintenausstoßgeschwindigkeit
erzielt wird als bei anderen. Das Temperaturabschätzsystem
nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
aus diesem Grund unter der Annahme konfiguriert worden, daß der Tintenausstoß unter
Verwendung lediglich des rückwärtigen Heizelements
niemals erfolgt.
-
Eine
Korrekturtabelle zum Korrigieren aller gezählter Informationspunktezahlen
wird im voraus auf der Grundlage des Kopfranges und dem Ansteuerimpuls
(einschließlich
Impulswelle, Impulsbreite, Impulshöhe, usw.) eingestellt mit dem
zuvor erwähnten
vorbestimmten Zeitintervall während
die Anzahl zum Bilden der Punkte gezählt wird. Dies liegt daran, daß die bereitgestellte
Energiemenge aus dem Ansteuerimpuls und dem Kopfrang ermittelt wird.
-
Der
Kopfrang läßt sich
bestimmen auf der Grundlage des Widerstandswerts vom Rangheizelement 4007,
das sich auf der Heizplatte befindet. Das Rangheizelement 4007 ist
nämlich
aus derselben Halbleiterschicht gebildet, wie bei den Ausstoßheizelementen,
so daß die
Eigenschaft der Ausstoßheizelemente,
die aktuell durch den Preßteilvorgang
durch Erfassen des Widerstandswertes vom Rangheizelement 4007 abgeschätzt werden
kann.
-
Der
Korrekturwert in den Schritten S1010 und S1011 läßt sich folgendermaßen einstellen.
Der Kopf mit dem Mittenwiderstandswert innerhalb einer Vielzahl
von Köpfen
bei der Herstellung wird folglich angesehen als Kopf des Mittenranges.
Unter Verwendung sowohl der vorderen als auch der hinteren Ausstoßheizelemente,
die in einem Ausstoßheizelementabschnitt
gebildet sind von der Heizplatte auf dem Kopf des Mittenranges wird
der Stromversorgungsbedarf nach der Heizoperation durch Anlegen eines
Impulses einer vorbestimmten Grundbreite auf "100" berechnet,
und die im jeweiligen Rang des Kopfes zugeführte Stromversorgung, die als
Wert bezüglich
des Wertes "100" gezeigt ist, wird
als Korrekturwert für
jeden Rang eingestellt. Wenn hiernach die an das Ausstoßheizelement
angelegte Spannung Vh ist, wird die Impulsbreite des vorderseitigen
Heizelements Pf, die Impulsbreite des rückwärtigen Heizelements wird Pb,
die Länge
und die Breite des vorderseitigen Heizelements werden Lf bzw. Wf,
die Länge und
die Breite des rückseitigen
Heizelements werden Lb bzw. Wb, und die Dicke der Heizelemente wird
d, und der elektrische Vergleichswiderstand wird σ, dann wird
der Stromverbrauch W nach folgender Formel errechnet: W = Vh2 × pf/[σ × Lf/(Wf × d)] +
Vh2 × pb/[σ × Lb/(Wb × d)] =
[Vh2/(σ/d)] × [pf × Wf/Lf)
+ pb × (Wb/Lb)] (2)
-
Der
wichtigste und kritischste Parameter innerhalb dieser ist derjenige,
der aufgrund der Unvereinbarkeit der Bedingung während des Preßprozesses
variiert, die Widerstandsrate σ.
Wenn die Länge und
Breite des Rangheizelements Lr bzw. Wr sind, beträgt die Dicke
dieser d, und der elektrische Vergleichswiderstand ist dann σ, wobei sich
die Widerstandsrate Rr folgendermaßen ergibt: Rr = σ × Lr/(Wr × d) (3)
-
Dann
gilt σ/d = Rr × Wr/Lr (4)
-
Folglich
wird die Gleichung (2) zu W = [Vh2/(Rr × Wr/Lr)] × [pf × (Wf/Lf)
+ pb × (Wb/Lb)] (5)
-
Die
Differenz zwischen der Länge
und Breite der Vorderseite, der Rückseite und den Rangheizelementen
werden hier folgendermaßen
eingesetzt: βf = Wf/Lf (6) βb = Wb/Lb (7) βr = Wr/Lr (8)
-
Dann
wird die Gleichung (5) zu W = [Vh2/(Rr × βr)] × (pf × βf + pb × βb) (9)
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Wenn
der Rangheizwiderstandswert vom Mittenrang hier gleich Rinit ist,
wird die Basisimpulsbreite zu Pinit, und wenn dann die Konstante
zum Entsprechen der folgenden Gleichung auf a gesetzt wird: 100 = a × (Vh2/Rinit × βr)] × Pinit × (βf + βb) (10)
-
Dann
wird der Korrekturwert K1 der großen Punkte zu: K1 = a × [Vh2/(Rr × βr)] × (Pf × βf + pb × βb) = 100 × (Rinit/Rr) × (pf × βr + pb × βb)/[Pinit × (βf + βb)] (11)
-
Der
Korrekturwert Ks der kleinen Punkte kann des weiteren gewonnen werden
durch Ersetzen der Heizimpulszeit Pb auf dem rückwärtigen Heizelement mit "0" in Gleichung (11), und zwar folgendermaßen: Ks = 100 × (Rinit/Rr) × pf × βf/[Pinit × (βf + βb) (12)
-
Der
Korrekturwert im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird entsprechend
der Stromverbrauchsrate bei den Heizoperationen eingestellt. Dies
liegt daran, daß der
Stromverbrauch innerhalb der bestimmten Zeitdauer leicht bezogen
werden kann auf ein Temperaturanstiegselement ΔQi mit der Zeitkonstante i und
durch Beitragen des Temperaturanstiegs innerhalb der vorbestimmten
Zeitdauer. Temperaturanstiegselement ΔQi innerhalb der vorbestimmten
Zeitdauer entsprechend der Anzahl von Heizoperationen H1 unter Verwendung
sowohl der Ausstoßheizelemente
innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer als auch der Anzahl von Heizoperationen Hs
unter Verwendung des einen Ausstoßheizelements innerhalb der
vorbestimmten Zeitdauer lassen sich nach folgender Gleichung unter
Verwendung der Funktion Fi für
jede Konstante berechnen: ΔQi
= Fi (H1 × K1
+ Hs × Ks) (13)
-
Vorzuziehen
ist es, daß die
Funktion Fi für jede
der Zeitkonstanten, die hier Verwendung finden, als Nachschlagetabelle
im System gehalten wird, um so der Steuerung übertragene Belastung zu verringern.
Diese Prozesse werden in den Schritten 1004, 1008, 1005 und 1006
ausgeführt.
-
Das
Temperaturanstiegselement ΔTi(n)
vom Druckkopf im aktuellen Zustand läßt sich erzielen durch folgende
Gleichung gemäß dem solchermaßen gewonnenen
Temperaturanstiegselement ΔQi innerhalb
der vorbestimmten Zeitdauer und dem Temperaturanstiegselement ΔTi(n-1) des
Druckkopfes, akkumuliert durch die folgende Gleichung: ΔTi (n) = ΔTi (n-1) × Di + ΔQi (14)
-
Di
ist hier ein Koeffizient, der verwendet wird für jedes Temperaturabfallselement
der Zeitkonstante und bezieht sich auf den Temperaturabfall aufgrund
der Wärmeabgabe
für jede
vorbestimmte Zeitdauer und wird mit Temperaturabfallskoeffizient
bezeichnet. Dieser Koeffizient ist der eine, der den Temperaturänderungskoeffizienten ΔTi des Druckkopfes im
Falle ändert,
bei dem dem Druckkopf keine Wärme
zugeführt
wird. Dieser Koeffizient ist nämlich
größer als
0 und kleiner als 1 (0 < Di < 1). Diese Prozesse
erfolgen in den Schritten S1000, S1001, S1007 und S1009 in 7.
Dann wird durch Hinzufügen des
Wertes ΔTi,
gewonnen in Schritt S109, allen Zeitkonstanten im Schritt S1016
der Temperaturanstieg vom Druckkopf auf ΔTi berechnet, wie mit der nachstehenden
Gleichung angegeben: ΔT = ΔT1 + ΔT2 + ΔT3 + ΔT4 + ΔT5 + ΔT6 (15)
-
Durch
das solchermaßen
gewonnene ΔT und
die Umgebungstemperatur gemäß Schritt
S1018 wird die PWM-Steuerung (Impulsbreitenmodulationssteuerung),
bei der der zu verwendende Impuls genau in den Schritten S1015,
S1004 und S1017 ausgeführt
wird, für
den Fall durchgeführt,
daß nur
ein Ausstoßheizelement
angesteuert wird, und für
den Fall, daß beide
Ausstoßheizelemente
angesteuert werden.
-
Zum
Ausführen
der PWM-Steuerung kann dies hier so eingerichtet sein, daß der Heizimpuls
ein Einzelimpuls ist und daß die
Impulsbreite des Einzelimpulses moduliert wird. Jedoch kann die
Anordnung auch so erfolgen, daß der
Wärmeimpuls
ein Doppelimpuls ist (unterteilter Impuls), und der Impuls wird
moduliert, so daß die
Ausstoßmenge
auf einen konstanten Wert gesteuert wird.
-
Das
obige Ansteuerverfahren wird nun kurz anhand 8 erläutert. In
derselben Figur bedeutet Bezugszeichen Vop eine Ansteuerspannung,
die das Ausstoßheizelement
beaufschlagen soll, Bezugszeichen P1 bedeutet die Impulsbreite vom
ersten Impuls in einer Vielzahl unterteilter Heizimpulse (werden nachstehend
einfach als Vorimpulse bezeichnet). Bezugszeichen P2 bedeutet ein
Zeitintervall, Bezugszeichen P3 bedeutet eine Impulsbreite eines
zweiten Impulses (wird nachstehend einfach als Hauptimpuls bezeichnet).
Bezugszeichen T1, T2 und T3 bedeuten Zeitvorgaben zum Bestimmen
von P1, P2 bzw. von P3. Die PWM-Ausstoßmengensteuerung
wird kurz gesagt in zwei Verfahren: eines davon ist ein Vorimpulsbreitenmodulationsansteuerverfahren,
bei dem T1 moduliert wird, während
T2 und T3 feststehend bleiben, wohingegen das andere ein Intervallbreitenmodulationsansteuerverfahren
ist, um (T2 – T1)
zu modulieren, während
T1 und (T3 – T2) fest
bleiben.
-
Der Übergang
von der Ausstoßmenge
aufgrund des vorherigen Steuerverfahrens ist durch einen Graphen
in 9 aufgezeigt. Die Ausstoßmenge wird erhöht entsprechend
dem Anstieg von T1, und nach Passieren eines Punktes kommt man in
einen Bereich, bei dem ein Blasenerzeugungsphänomen aufgrund des Impulses
von P1 auftritt. Durch dieses Ansteuerverfahren ist es möglich, den Übergang
der Ausstoßmenge
mit linearer Kennlinie in Hinsicht auf die Modulation von T1 durch
Optimieren vom T1-Einstellbereich zu erreichen, womit die Steuerung
vereinfacht wird.
-
Der Übergang
der Ausstoßmenge
aufgrund letzteren Steuerverfahrens ist aufgezeigt durch einen in 10 gezeigten
Graphen. Die Ausstoßmenge wird
erhöht
entsprechend dem Anstieg des Intervalls, und nach Erreichen eines
Punktes wird der Bereich erreicht, bei dem kein Blasenerzeugungsphänomen mehr
auftritt. Bei diesem Ansteuerverfahren verursacht der Anstieg der
Temperatur des Druckkopfes ein kritisches Phänomen, und somit auch im Steuerverfahren,
bei dem die Impulsbreite in einen Einzelimpulsmodus im Hochtemperaturbereich
verringert wird, und die aufzubringende Energie wird reduziert zum
Steuern des Temperaturanstiegs, somit kann das Verringern (T2 – T1) hin
zur Temperaturanstiegsrichtung ausgeführt werden, und das Reduzieren
von T1 von der Zeitvorgabe, bei der (T2 – T1) zu 0 wird, so daß die Impulswelle
mit der Fortsetzung derselben moduliert und beibehalten wird. Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
läßt sich
ausführen
entweder durch eines der Ansteuerverfahren gemäß der später zu erläuternden Art und Weise, und
es läßt sich
auch ausführen
durch eine Kombination beider Ansteuerverfahren auf dieselbe weise.
-
Angemerkt
sei, daß wenn
die Temperatur der Tinte niedrig ist, die verringerte Ausstoßmenge aufgrund
der niedrigen Temperatur vollständig
kompensiert werden kann lediglich durch einen Anstieg der Ausstoßmenge,
die verursacht wird gemäß dem PWM-Ansteuerverfahren.
In diesem Falle wird die Tintenausstoßmenge erhöht durch Erhöhen der
Temperatur durch Ansteuern des temperaturhaltenden Heizelements.
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11 zeigt
einen Aspekt, bei dem die aktuellen Steueroperationen durch Anwenden
der zuvor beschriebenen Beziehung erfolgen. Wenn in derselben Figur
die Temperatur unterhalb von T0 liegt, sollte der Druckkopf aufgeheizt
werden von den Unterheizelementen 4005 und 4006,
und die solchermaßen
erzielte Temperatur sollte beibehalten werden. Die PWM-Steuerung, die eine
Ausstoßmengesteueroperation
gemäß der Tintentemperatur
ist, wird folglich bei der Temperatur ausgeführt, die oberhalb von T0 liegt.
Die Temperaturzone, die in 11 als PWM-Steuerbereich
aufgezeigt ist, ist die Zone, bei der eine stabile Tintenausstoßoperation
möglich
ist, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Temperatur innerhalb des Bereichs zwischen 24 und 54°C liegt.
Die Beziehung zwischen der Tintentemperatur und der Tintenausstoßmenge im
Falle, daß der Vorimpuls
bei unterschiedlichen mehreren Schritten in derselben Figur variiert,
wobei selbst bei Tintentemperatur bei Ausstoßheizelementabschnittsvariation
durch Ändern
der Impulsbreite der Vorimpuls bei jeder Temperaturschrittbreite ΔT entsprechend
der Tintentemperatur sich ändert,
kann die Tintenausstoßmenge
innerhalb der Ausstoßmengensteuerbreite ΔV in Hinsicht
auf die Zielausstoßmenge
Vd0 gesteuert werden.
-
Da
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
die erforderliche Energie zum Tintenausstoß aufgrund einer Variation
des Widerstandswertes eines jeden Heizelements variiert, verursacht
durch Unvereinbarkeit der Kopfherstelloperation, wie schon zuvor
erwähnt,
werden die Köpfe
eingeteilt in eine Vielzahl von Rängen, und Impulsgruppen, die
für die PWM-Steuerung
verwendet werden, werden in Schritt S1012 gemäß den solchermaßen eingeteilten Rängen bestimmt.
-
Wie
bisher erläutert,
werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel
zunächst
der Heizimpuls für
den Fall, bei dem nur eines der Ausstoßheizelemente angesteuert wird,
um eine relativ geringe Tintenmenge auszustoßen, und der Heizimpuls für den Fall,
bei dem beide Heizelemente für
die Ausstoßoperation angesteuert
werden, um eine relativ große
Tintenmenge auszustoßen,
in Hinsicht sowohl auf ΔT
als auch auf die erfaßte
Umgebungstemperatur bestimmt, und danach werden die Korrekturwerte
in Übereinstimmung
mit den Rängen
eines jeden Kopfes zum Korrigieren beider obiger Fälle bestimmt,
so daß stabile
Ausstoßoperationen
kleiner Tintenmenge und großer
Tintenmenge möglich
werden.
-
Zweites Ausführungsbeispiel
-
Im
zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
wird die zu steuernde Temperatur für jede Zeitkonstante eingeteilt,
um die Temperatur zu verwalten, wohingegen in diesem zweiten Ausführungsbeispiel
die nächstgelegenen
Zeitkonstanten in dieselbe Gruppe eingeordnet werden, und weiterhin wird
die Wirkung des Anstiegs der Temperatur innerhalb einer vorbestimmten
Zeitdauer und deren Verringerung gemäß dem zeitlichen Verlauf in
einer Nachschlagetabelle in einer Nachschlagetabelle eingestellt,
und eine Konfiguration, die in der Lage ist, Ausstoßoperationen
kleiner und großer
Tintenmengen zu bewältigen,
wird anhand dieser Nachschlagetabelle angegeben.
-
Entsprechend
dem Temperaturabschätzverfahren
dieses Ausführungsbeispiels
wird das Temperaturänderungselement
in zwei Gruppen eingeteilt; in eine mit langer thermischer Zeitkonstante
und in eine andere mit kurzer thermischer Zeitkonstante (werden nachstehend
einfach als Langbereich beziehungsweise Kurzbereich bezeichnet).
Im Langbereich wird das vorbestimmte Zeitintervall auf eine Sekunde
eingestellt, während
im Kurzbereich ein vorbestimmtes Zeitintervall auf 50 Millisekunden
gebracht wird. Die Nachschlagetabelle kann die jeweiligen Bereiche handhaben.
Die Nachschlagetabelle für
beide Bereiche wird eine Tabelle, die die Anzahl von Heizoperationen,
die von zwei Heizelementen in einem vorbestimmten Zeitintervall
ausgeführt
werden (1 Sekunde für
den Langbereich und 50 Millisekunden für den Kurzbereich), und die
Beziehung zwischen der Temperaturanstiegsverteilung durch die Anzahl
gleichzeitiger Heizoperationen und die Temperaturanstiegsverteilung
innerhalb eines vorbestimmten Zeitverlaufs nach den Heizoperationen
aufzeigt. Der vorbestimmte Zeitverlauf entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
beträgt
512 Sekunden für
den Langbereich und 10 Sekunden für den Kurzbereich, während deren
Verlauf diese Bereiche gesteuert werden.
-
Mit
anderen Worten, die Nachschlagetabelle für den Langbereich entspricht
der Funktion nachstehender Gleichung, wenn der Temperaturanstieg
aufgrund der Anzahl gleichzeitiger Heizoperationen Hl zur Verlaufszeit
t gleich ΔTL
ist: ΔTL = FL(Hl,
t) (16)
-
Die
Nachschlagetabelle für
den Kurzbereich entspricht andererseits der Funktion folgender Gleichung,
wenn der Temperaturanstieg aufgrund der Anzahl gleichzeitiger Heizoperationen
HS beim Zeitverlauf t gleich ΔTS
ist: ΔTS = FS(HS,
t) (17)
-
Unter
Verwendung dieser Rechentabellen kann die Berechnung zur Bildung
großer
und kleiner Punkte ausgeführt
werden.
-
12 zeigt
ein Rechensystem oder einen Prozeß zum Abschätzen der Temperatur gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel.
Die Blöcke
in der Figur können
Komponenten sein, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, für eine Verarbeitungsprozedur,
die die Steuerung 800 ausführt, oder dieselben jener Blöcke können zumindest
durch Hardware konfiguriert sein, die eine Logikschaltung verwenden.
-
Da
die Schritte S2014, S2015, S2016, S2018, S2019, S2020, S2021 und
S2022 hier dieselben sind wie die Schritte S1010, S1011, S1012, S1014,
S1015, S1016, S1017 und S1018 des ersten Ausführungsbeispiels, ist eine wiederholte
Erläuterung
für diese Schritte
hier fortgelassen. Da die Schritte S2005, S2006, S2007, S2010 und
S2011 dieselben sind wie die Schritte S1002, S1004, S1005, S1003
und S1008 vom ersten Ausführungsbeispiel,
werden diese Schritte für
die Verarbeitung im Kurzbereich verwendet.
-
Die
Temperaturabschätzung
nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist konfiguriert, um die Geschichte unter Berücksichtigung des Kurzbereichs
zu speichern. Die Geschichte wird erstellt durch Speichern der Anzahl
von Heizoperationen von 0 Sekunden bis weniger als 10 Sekunden,
und zwar alle 50 Millisekunden. Mit anderen Worten, die Anzahl von
zu speichernden Heizoperationen beträgt 200. Wenn der Zeitverlauf
ts Sekunden dauert (ts = 0, 0,5, 0,10, ..., 1,00) und wenn die Zeile
der gespeicherten Anzahl von Heizoperationen gleich HS ist (ts/0,05),
dann erfüllt
in Schritt S2008 ts die folgende Gleichung und wird dekrementiert
um 0,05 bei jedem Schritt von 1,00 abwärts bis 0,05 in Hinsicht auf
die Anzahl von Heizoperationen H1, die der Schritt S2007 erzielt: HS [ts/0,05] = HS [ts/0,05-1] (18)
-
Und
danach wird Folgendes berechnet: HS[0] = H1 (19)
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
weiterhin vorgesehen ist andererseits ein Zähler zum Speichern der Anzahl
von Heizoperationen pro 1 Sekunde für den Langbereich. Wenn der
Zählwert
den Zähler
mit H12 veranlaßt,
wird die Summierung der folgenden Gleichung in Schritt S2001 ausgeführt: H12 = H12 + H1 (20)
-
Wenn
dieser Prozeß 20
Mal ausgeführt
wird, dann bedeutet der Zählwert
die Anzahl der Heizoperationen pro 1 Sekunde. Wenn nämlich dieser
Prozeß 20
Mal ausgeführt
wird, erfolgt das Durchführen des
Prozesses in Schritt S2020. Wenn der Zeitverlauf t1 Sekunden beträgt (ts =
1, 1, 2, ..., 512) und wenn die Zeile der Speicherzahl von Heizoperationen
HL [t1] beträgt,
dann erfüllt
in Schritt S2003 t1 die Gleichung (21) und wird dekrementiert um
1 ROM 512 abwärts
auf 1 in Schritt S2003 in Hinsicht auf die Anzahl von in Schritt
S2002 gewonnenen Heizoperationen H12: HL[t1] = HS[tl-1] (21)
-
Folglich
wird der Zählwert
H12 gemäß folgender
Gleichung (22) gelöscht: HL[0] = H12 (22)
-
In
Hinsicht auf die in Schritt S2003 und in Schritt S2008 gespeicherte
Geschichte werden die Nachschlagetabellen für jeweilige Lang- und Kurzbereiche
in den Schritten S2004 und S2009 als Bezug genommen, und die folgende
Rechnung erfolgt in den Schritten S2012 beziehungsweise S2013: ΔT1 = FL(HL[0],0) + FL(HL[1],1)
+ ... + FL(HL[512],512) (23) ΔTs = FS(HS[0], 0 × 0,05)
+ FS(HS[1], 1 × 0,05)
+ ... + FS HS[20], 20 × 0,05) (24)
-
ΔT1 und ΔTs, erzielt
durch die obige Berechnung, werden in Schritt S2017 miteinander
addiert, und der Temperaturanstieg (Temperaturänderung) vom Kopf ΔT wird durch
folgende Gleichung gewonnen: ΔT
= ΔT1 + ΔTs (25)
-
Die
Prozedur danach ist dieselbe, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel
erfolgt.
-
Drittes Ausführungsbeispiel
-
In
den obigen Ausführungsbeispielen
ist eine Kombination der Heizelemente zum Erzeugen großer und
kleiner Punkte nur von einem Typ. Jedoch kann die vorliegende Erfindung
selbst bei einem System angewandt werden, bei dem viele Arten von Kombinationen
auch möglich
sind. Beispielsweise im Falle, daß die Heizelemente unterschiedliche
Größen in Übereinstimmung
mit der jeweiligen Tintenart haben, wird die Anzahl von Heizoperationen
zum Erzielen der großen
Punkte und diejenigen zum Erzielen der kleinen Punkte unabhängig voneinander
für jede
Heizelementgröße gezählt, und
unter Verwendung der Korrekturwerte, die aus den Gleichungen (11)
und (12) in Hinsicht auf jede Anzahl von Heizoperationen errechnet
werden, kann sie in die Anzahl von Heizoperationen umgesetzt werden,
die die Grundlage für
alle Größen von
Heizelementen ist. Durch diese Operation können die Berechnungsverfahren,
die im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
Anwendung finden, ohne Abwandlung weiter verwendet werden.
-
Die
konkreten Werte, die in den obigen Ausführungsbeispielen eingesetzt
sind, sind alles Beispielwerte, und somit erübrigt es sich zu sagen, daß beliebige
relevante Werte eingesetzt werden können.
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Weitere Beschreibungen
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Die
vorliegende Erfindung erzielt eine distinkte Wirkung, wenn sie bei
einem Aufzeichnungskopf oder bei einem Aufzeichnungsgerät angewandt wird,
das über
Mittel zum Erzeugen thermischer Energie verfügt, wie beispielsweise elektrothermische Umsetzer
oder Laserlicht, und das eine Änderung
in der Tinte durch die thermische Energie zum Tintenausstoß veranlaßt. Dies
liegt daran, daß solch
ein System eine hochdichte und hochauflösende Aufzeichnung erzielen
kann.
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Eine
typische Struktur und ein Arbeitsprinzip dieser ist in den Dokumenten
U.S. mit den Nummern 4 723 129 und 4 740 796 offenbart und wird
vorzugsweise in diesem Grundprinzip verwendet, um ein solches System
zu realisieren. Obwohl dieses System sowohl beim Bedarfstyp angewandt
werden kann als auch beim Dauereinsatztyp der Tintenstrahlaufzeichnungssysteme,
ist es besonders geeignet für
die Bedarfsvorrichtung. Dies liegt daran, daß die Bedarfsvorrichtung elektrothermische
Umsetzer hat, die sich jeweils auf einem Flächen- oder Flüssigkeitsdurchgang
befinden, wo die Flüssigkeit
(Tinte) zurückgehalten
wird, und folgendermaßen
arbeitet: Zuerst werden ein oder mehrere Ansteuersignale an die elektrothermischen
Umsetzer angelegt, um die thermische Energie zu veranlassen, entsprechend
der Aufzeichnungsinformation zu arbeiten; zum Zweiten induziert
die thermische Energie einen abrupten Temperaturanstieg, der das
Kernsieden überschreitet,
um so das Filmsieden bezüglich
Aufheizabschnitten des Aufzeichnungskopfes zu verursachen; und zum
Dritten wachsen Blasen in der Flüssigkeit
(Tinte) entsprechend den Ansteuersignalen. Unter Verwendung des
Wachstums und des Zusammenfalls der Blasen wird die Tinte aus wenigstens
einer der Tintenausstoßöffnungen
des Kopfes ausgestoßen,
um ein oder mehrere Tropfen zu bilden. Das Ansteuersignal in Form
eines Impulses wird vorgezogen, weil das Wachstum und das Zusammenfallen
der Blasen in dieser Form des Ansteuersignals unmittelbar und geeignet
erzielt werden kann, so daß der
Flüssigkeitsausstoß (Tintenausstoß) mit schneller
Ansprechgeschwindigkeit erzielt wird. Als Ansteuersignal in der
Form eines Impulses ist ein solches in den Dokumenten U.S. 4 463
359 und 4 345 262 beschrieben und zu bevorzugen. Darüber hinaus
ist es vorzuziehen, die Temperaturanstiegsrate der Heizabschnitte,
wie sie im U.S.-Patent 4 313 124 beschrieben sind, für eine bessere
Aufzeichnung zu verwenden.
-
Die
Dokumente U.S. 4 558 333 und 4 459 600 offenbaren die folgende Struktur
eines Aufzeichnungskopfes, der in der vorliegenden Erfindung inkorporiert
ist: Diese Struktur enthält
Heizabschnitte, die sich an Schrägpositionen
zusätzlich
zu einer Kombination der Ausstoßöffnungen
befinden, Flüssigkeitsdurchgänge und
elektrothermische Umsetzer, die in den obigen Patenten offenbart
sind. Darüber
hinaus kann die vorliegende Erfindung auf die Strukturen angewandt
werden, die in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen mit
den Nummern 123670/1984 und 138461/1984 angegeben sind, um gleiche
Wirkungen zu erzielen. Erstere offenbart eine Struktur, bei der
ein Schlitz gemeinsam für
alle elektrothermischen Umsetzer als Ausstoßöffnungen der elektrothermischen
Umsetzer verwendet wird, und letztere offenbart eine Struktur, bei
der Öffnungen
zum Absorbieren von Druckwellen, verursacht durch die thermische
Energie, entsprechend den Ausstoßöffnungen gebildet sind. Ungeachtet
der Art vom Aufzeichnungskopf kann somit die vorliegende Erfindung
eine Aufzeichnung in positiver und effektiver Weise erzielen.
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Die
vorliegende Erfindung läßt sich
auch auf einen sogenannten Vollzeilenaufzeichnungskopf anwenden,
dessen Länge
der Maximallänge über dem Aufzeichnungsmedium
gleicht. Ein solcher Aufzeichnungskopf kann aus einer Vielzahl von
miteinander zusammengesetzten Aufzeichnungsköpfen bestehen oder aus einem
integral eingerichteten Aufzeichnungskopf.
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Die
vorliegende Erfindung kann darüber
hinaus angewandt werden bei verschiedenen Aufzeichnungsköpfen der
seriellen Art: Einem Aufzeichnungskopf, der mit der Grundeinheit
einer Aufzeichnungseinrichtung verbunden ist; einem leicht austauschbaren
Aufzeichnungskopf des Chiptyps, der beim Einsetzen in den Grundkörper einer
Aufzeichnungsvorrichtung elektrisch mit der Grundeinrichtung verbunden
wird und mit Tinte aus dieser versorgt wird; und einem Kartuschenaufzeichnungskopf,
der ein Tintenreservoir eingebaut enthält.
-
Weiterhin
vorzuziehen ist es, ein Wiederherstellsystem hinzuzunehmen oder
ein vorlaufendes Zusatzsystem für
einen Aufzeichnungskopf als Komponente der Aufzeichnungsvorrichtung,
weil diese dazu dienen, die Wirkung der vorliegenden Erfindung zuverlässiger zu
machen. Beispiele des Wiederherstellsystems sind ein Verkappungsmittel
und ein Reinigungsmittel für
den Aufzeichnungskopf, sowie ein Druck- oder Saugmittel für den Aufzeichnungskopf. Beispiele
des vorlaufenden Zusatzsystems sind ein vorlaufendes Heizmittel
unter Verwendung elektrothermischer Umsetzer oder andere Arten von
Heizelementen oder eine Kombination anderer Heizelemente und der
elektrothermischen Umsetzer sowie ein Mittel zum Ausführen eines
Vorlaufsausstoßes von
Tinte unabhängig
vom Ausstoß zur
Aufzeichnung. Diese Systeme sind zur zuverlässigen Aufzeichnung effektiv.
-
Die
Anzahl und Art von Aufzeichnungsköpfen, die auf der Aufzeichnungsvorrichtung
zu befestigen sind, lassen sich auch wechseln. Beispielsweise kann
nur ein Aufzeichnungskopf entsprechend einer Einzelfarbtinte verwendet
werden, oder eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen entsprechend der Vielzahl von
Tinten, deren Farbe oder Konzentration unterschiedlich ist. Mit
anderen Worten, die vorliegende Erfindung kann in effektiver Weise
bei einer Vorrichtung angewandt werden, die wenigstens entweder den
monochromatischen Modus, den Mehrfarbmodus oder den Vollfarbmodus
hat. Der Monochrommodus führt
die Aufzeichnung lediglich unter Verwendung einer Hauptfarbe durch,
wie beispielsweise Schwarz. Der Mehrfarbmodus führt die Aufzeichnung unter
Verwendung unterschiedlicher Farbtinten aus, und der Vollfarbmodus
führt die
Aufzeichnung durch Farbmischung aus.
-
Obwohl
die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele
Flüssigtinte
verwenden, lassen sich auch Tinten verwenden, die flüssig sind,
wenn das Aufzeichnungssignal angelegt wird: beispielsweise Tinten,
die sich bei einer Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur
verfestigen und weich oder flüssig
bei Umgebungstemperatur sind. Dies liegt in den Tintenstrahlsystemen
begründet,
wobei die Tinte allgemein temperaturgeführt ist einem Bereich von 30° C bis 70° C, so daß die Tintenviskosität bei einem solchen
Wert beibehalten wird, bei dem die Tinte zuverlässig ausgestoßen werden
kann.
-
Darüber hinaus
kann die vorliegende Erfindung angewandt werden bei einer solchen
Vorrichtung, die die Tinte direkt vor dem Ausstoß durch thermische Energie
verflüssigt,
so daß die
Tinte aus den Öffnungen
im flüssigen
Zustand ausgestoßen
wird und sich dann beim Auftreffen auf das Aufzeichnungsmedium verfestigt,
wodurch die Tintenverdampfung vermieden wird: Die Tinte wird vom
festen in den flüssigen
Zustand versetzt durch positives Anwenden thermischer Energie, die
anderenfalls den Temperaturanstieg bewirken würden; oder die Tinte, die sich
in freier Luft trocknet und sich als Reaktion auf die thermische
Energie des Aufzeichnungssignals verflüssigt. In derartigen Fällen kann
die Tinte in Vertiefungen oder Löchern
zurückgehalten
werden, die in einem porösen
Blatt als flüssige
oder feste Substanzen zurückgehalten
werden, so daß die
Tinte den elektrothermischen Umsetzern gegenübersteht, wie in den japanischen
offengelegten Patentanmeldungen mit den Nummern 56847/1979 oder 71260/1985
offenbart. Die vorliegend Erfindung ist höchst effektiv, wenn das Filmsiedephänomen zum Tintenausstoß Anwendung
findet.
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Die
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
kann weiterhin nicht nur als Bildausgabeendgerät einer Informationsverarbeitungseinrichtung,
wie einem Computer, verwendet werden, sondern auch als Ausgabeeinrichtung
eines Kopierers, der über
eine Leseeinrichtung verfügt,
sowie als Ausgabeeinrichtung eines Faxgerätes mit Sende- und Empfangsfunktion.
-
Die
vorliegende Erfindung ist in Einzelheiten in Hinsicht auf verschiedene
Ausführungsbeispiele beschrieben,
und es ist aus dem Vorstehenden dem Fachmann geläufig, daß Änderungen und Abwandlungen
innerhalb der folgenden Patentansprüche möglich sind.