DE19810849C2 - Schaltung zum Ansteuern von in Zeilenrichtung (5) relativ zum Aufzeichnungsträger bewegten Düsenköpfen der Piezo-Bauart für Tindendrucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Ansteuern von in Zeilenrichtung (5) relativ zum Aufzeichnungsträger bewegten Düsenköpfen der Piezo-Bauart für Tintendrucker, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein ausreichend punktgenaues Abdrucken entsprechend den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus WO 95/07 185 A1 bekannt.

Bei physikalisch dicht nebeneinanderliegenden Düsen in Düsenreihen von z. B. 128 Düsen ist es nicht möglich, nebeneinanderliegende Düsen gleichzeitig abzuschießen. Dieser Nachteil von hohen Düsenzahlen wird durch eine schräge Anordnung des Düsenkopfes bzw. der Düsenreihen ausgeglichen. Eine solche Anordnung der Düsenreihen macht daher bezüglich der Schlittenbewegung und des Einbauwinkels der Düsenreihe ein verzögertes Abschießen einzelner Düsen notwendig.

Aus US 5 371 529 ist ein Tintendruckkopf für einen Tintendrucker bekannt, der sich bei einer Vielzahl von Düsen und einer angetriebenen Druckwalze einer Korrekturschaltung. Diese ist an einen Signalverarbeitungs- und Steuerkreis angeschlossen, der eine Winkel-, eine Farbkorrektur und Veränderungen infolge Austausch von Düsenköpfen berücksichtigt. Der Signalverarbeitungs- und Steuerkreis weist einen Digitalen Signalprozessor auf. Dieser bildet mit der CPU zusammen eine Steuereinheit zur Synchronisation der Bewegungen von Druckwalze und Druckkopf.

Ausgehend von dem eingangs genannten Drucker ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, bei unter einem Winkel zur Zeilenrichtung angeordneter Düsenreihen mit hoher Dü­ senzahl ein ausreichend punktgenaues Abdrucken einzelner Düsen zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltung mit den Merkma­ len nach Anspruch 1. Diese hardwaremäßige Lösung wird durch den Einsatz des DSP weder kompliziert noch aufwendig oder teuer. Im Drucker können dadurch so­ gar verschiedene Druckmodi, z. B. 180 dpi Vorwärtsdruck, 180 dpi Rückwärtsdruck, 360 dpi Vorwärtsdruck, 360 dpi Rückwärtsdruck u. dgl. ausgeführt werden. Es ist dabei möglich, für jeden dieser Modi die Druckpunkte geeignet zu verteilen.

Die Lösung aufgrund eines DSP ist außerdem deshalb vorteilhaft, weil die Druck­ punkte abhängig vom eingestellten Druckmodus entsprechend in einem Druckpuffer (RAM) verteilt werden. Da für diese Verteilung jedes Bit (entsprechend einer Düse) aus einem Byte extrahiert und in ein anderes Byte durch Einbringung in ein ODER- Element verändert werden muß, sind die Anforderungen an ein solches System sehr hoch. Der DSP erfüllt diese Forderungen, während die typischerweise für sog. Em­ bedded-Controller eingesetzten, bekannten Prozessoren und Speicher diese Anforde­ rungen nicht erfüllen. Außerdem ergibt sich eine einfache Umkehrbarkeit zwischen Links- und Rechtsdruck. Zusätzlich ist ein umgekehrter Einbau des Düsenkopfes ohne zusätzlichen Hardware-Aufwand möglich. Schließlich wird eine Flexibilität zwi­ schen verschiedenen schräg eingebauten Düsenköpfen (unterschiedlicher Teilung) ermöglicht. Hierbei ist nur eine Software-Anpassung erforderlich.

Ferner ist noch vorteilhaft, daß die Datenverarbeitungseinheit aus einem Mikropro­ zessor mit Programm- und Datenspeicher, Schnittstellen zum Datenempfang und einem Zeichengenerator und zwei DMA-Kanälen mit direktem Speicherzugriff gebil­ det ist.

Es kann gleichzeitig z. B. nur jede dritte Düse abgeschossen werden. Über eine Dü­ senkopf-Steuerungselektronik können unterschiedliche Schußfolgen eingestellt wer­ den. Insgesamt kommt daher ein sehr genaues Druckbild zustande.

In Ausgestaltung dieses Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die mit Verzögerung abzuschießenden Düsen um 1/3 Rasterpunkt und die weiteren mit Verzögerung ab­ zuschießenden Düsen mit 2/3 Rasterpunkt abgeschossen werden. Diese Verzöge­ rungen gleichen daher die zurückgelegte Wegstrecke des Schlittens und des Ein­ bauwinkels der Düsenreihen sehr genau aus.

Nach weiteren Merkmalen ist vorgesehen, daß verschiedene Folgen der Gruppen (A-B-C oder C-B-A) hintereinander ausgelöst werden. Der Düsenabstand des Dü­ senkopfes und der Einbauwinkel bestimmen hierbei eine mögliche horizontale und vertikale Auflösung.

Innerhalb dieser Überlegungen ist es weiterhin vorteilhaft, daß zum Drucken eines senkrechten Striches die Rasterpunkte entgegen der Schräglage des Düsenkopfes bzw. der Düsenreihe verzögert werden. Dafür müssen allerdings geeignete Verzö­ gungsmittel eingesetzt werden.

Es empfiehlt sich ferner, daß eine nicht lineare Verzögerung für das Abschießen ein­ zelner Düsen bei 360 dots-per-inch Einbaulage angewendet wird.

In den Zeichnungen sind verfahrensmäßige Zusammenhänge und eine elektronische Schaltung der Erfindung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den schrägen Einbau eines Düsenkopfes mit Düsenreihe bezogen auf ein Punktraster,

Fig. 2 eine Schußfolge C-B-A im Rasterfeld,

Fig. 3 ein Verzögerungsverfahren entgegen der Schräglage zur Düsenreihe und zum Drucken eines senkrechten Striches, und

Fig. 4 ein zugehöriges Blockschaltbild unter Verwendung eines digitalen Sig­ nal-Prozessors.

Gemäß Fig. 1 wird eine Düsenreihe 1 in einem Rasterfeld 2 unter einem Winkel von 30,96° bei 128 Düsen 3 im Düsenkopf 10a, 10b zugrunde gelegt. Die Düsen 3 lie­ gen physikalisch sehr dicht nebeneinander, und daher ist es konstruktionsbedingt nicht möglich, nebeneinanderliegende Düsen 3 gleichzeitig abzuschießen. Dieser Nachteil wird durch einen schrägen Einbau des Düsenkopfes 10a, 10b ausgeglichen, so daß die Düsenreihe 1 unter einem Einbau-Winkel 4 zur Zeilenrichtung 5 verläuft. Es können mehrere solcher Düsenreihen 1 parallel zueinander versetzt vorgesehen sein.

Die elektronische Steuerung des Düsenkopfes 10a, 10b schießt immer nur jede dritte Düse 3 gleichzeitig ab (Fig. 2). Die Düsen 3 sind in drei Gruppen unterteilt (Gruppe A: Düsen Nr. 1, 4, 7 usw.; Gruppe B: Düsen Nr. 2, 5, 8 usw.; Gruppe C: Dü­ sen Nr. 3, 6, 9 usw.). Die elektronische Gruppen-Einteilung (A, B, C) sieht vor, daß einer Gruppe (A oder B oder C) jeweils die Düsen 3 einer anderen Gruppe (A oder B oder C) überspringende Düsen 3 angehören, so daß innerhalb einer elektronisch ansteuerbaren Gruppe (A, B, C) die Düsen 3 einen physikalischen Abstand aufwei­ sen und daß die Düsen der Gruppe A verzögerungsfrei abgeschossen werden, die Düsen 3 der anderen Gruppe B um einen Bruchteil eines Rasterpunktes 6 verzögert abgeschossen werden und die dritte Gruppe C um ein Vielfaches dieses Bruchteils des Rasterpunktes 6 verzögert abgeschossen werden. Praktisch werden die mit Ver­ zögerung abzuschießenden Düsen 3 um 1/3 Rasterpunkt und die weiteren mit Ver­ zögerung abzuschießenden Düsen 3 mit 2/3 Rasterpunkte abgeschossen.

Neben der in Fig. 2 dargestellten Folge C-B-A ist auch eine Folge A-B-C der Grup­ pen auslösbar. Die Folge A-B-C bedeutet hierbei, daß die Düsen 3 der Gruppe A ohne Verzögerung abgeschossen werden, der Gruppe B um 1/3 Rasterpunkt verzö­ gert und der Gruppe C um 2/3 eines Rasterpunktes verzögert abgeschossen wer­ den. Bei der Schußfolge C-B-A ist, wie in Fig. 2 gezeigt wird, die Zuordnung umge­ kehrt. Der Düsenabstand 7 der Düsenreihe 1 und der Einbau-Winkel 4 bestimmen hierbei die mögliche horizontale und vertikale Auflösung. Die in Fig. 2 eingezeichne­ ten Abstände "HAE" bedeuten eine "horizontale Auflösungseinheit" und "VAE" eine vertikale Auflösungseinheit.

Zum Drucken eines senkrechten Striches 8 (Fig. 3) müssen die Druckpunkte 9 ent­ gegen der Schräglage der Düsenreihe 1 verzögert werden. Zu berücksichtigen ist dabei, daß eine nichtlineare Verzögerung für das Abschießen einzelner Düsen 3 bei einer 360 dpi-Einbaulage angewendet wird.

Die elektronische Schaltung (Fig. 4) ist zur Ansteuerung von Düsenköpfen 10a, 10b bzw. Düsenreihen 1 mit jeweils 128 Düsen und einem Punktraster von 360 dpi aus­ gelegt. Hierbei wird jeder Düsenkopf 10a und 10b unter Zwischenschaltung eines digitalen Signal-Prozessors DSP an eine Datenverarbeitungseinheit (Data Proces­ sing Unit) 11 angeschlossen, die die Druckdaten als Abbild einer Druckzeile 12 auf­ bereitet. Die Datenverarbeitungseinheit 11 ist an eine Einheit 13 zur Erzeugung des Drucktaktes angeschlossen.

Die Datenverarbeitungseinheit 11 ist aus einem Mikroprozessor mit Programm- und Datenspeicher, Schnittstellen zum Datenempfang und einem Zeichengenerator und zwei DMA-Kanälen mit direktem Speicherzugriff (Direct Memory Access) gebildet.

Die beiden digitalen Signal-Prozessoren DSP1 und DSP2 empfangen von der Da­ tenverarbeitungseinheit 11 eine gerade Druckspalte. Die digitalen Signal-Prozes­ soren DSP1 und DSP2 müssen die Druckdaten entsprechend dem Einbau-Winkel 4 der Düsenköpfe 10a und 10b aufbereiten und abhängig vom Drucktakt, der von der Einheit 13 (Print Control Unit) erzeugt wird, an die Düsenköpfe 10a und 10b weiter­ geben.

Die in Fig. 4 dargestellte Baugruppe dient ferner dazu, die Druckdaten mittels des Zeichengenerators oder durch Empfang von Graphikdruckdaten von einem Host- Rechner in einem Druckpuffer derart aufzubereiten, daß ein Abbild einer Druckzeile entspricht. Die Baugruppe ist daher vom Einbau-Winkel 4 der Düsenköpfe 10a, 10b unabhängig und bereitet die Daten auf, als ob die Düsenköpfe 10a, 10b senkrecht angeordnet wären. Die DMA-Kanäle dienen der Übertragung der aufbereiteten Da­ ten an den DSP1 bzw. den DSP2. Der momentan aktive Modus wird über 4 Steuer­ leitungen an den DSP1 bzw. den DSP2 mitgeteilt. Außerdem werden Informationen über Druckdichte und Abstand der beiden Düsenköpfe 10a, 10b an die Einheit 13 zur Erzeugung des Drucktaktes übertragen.

Der Funktionsablauf stellt sich wie folgt dar:

In der Datenverarbeitungseinheit 11 werden die vom Interface aus dem Host emp­ fangenen Druckdaten mittels des Zeichengenerators abhängig von der eingestellten Druckdichte zu senkrechten Druckspalten 14 aufbereitet. Die senkrecht aufbereiteten Druckdaten werden von der Datenverarbeitungseinheit 11 mittels der DMA-Kanäle zu den digitalen Signal-Prozessoren DSP1 und DSP2 übertragen. Die Übertragung erfolgt spaltenweise, wobei eine Druckspalte für den DSP1 und den DSP 2 jeweils aus 16 Bytes besteht. Als Signal für die Übertragung dient ein von einem Zeilenlineal abgeleiteter und in der Einheit 13 zur Erzeugung des Drucktaktes generierter Drucktakt. Sobald der betreffende Düsenkopf 10a oder 10b die für die senkrechte Druckspalte 14 bestimmte Position erreicht, wird über die Einheit 13 zur Erzeugung des Drucktaktes ein Startsignal (DMA-Request) ausgelöst und das erste Byte der Spalte zu den digitalen Signal-Prozessoren DSP1 bzw. DSP2 übertragen. Nach Empfang der 16 Bytes (= 128 Düsen) ist eine vollständige gerade Druckspalte 14 von dem betreffenden digitalen Signal-Prozessor empfangen worden. Diese gerade, senkrechte Druckspalte 14 muß vom DSP1 bzw. DSP2 entgegen dem physikali­ schen Einbau-Winkel 4 des Düsenkopfes 10a bzw. 10b schräggestellt und gespei­ chert werden. Für die Speicherung kann das interne RAM des digitalen Signal- Prozessors DSP1 bzw. DSP2 benutzt werden. Die Größe des hierzu benötigten RAM's ist von dem Einbau-Winkel 4 des Düsenkopfes 10a bzw. 10b sowie der An­ zahl der Düsen 3 abhängig. Das RAM wird als Ringpuffer angelegt und muß zumin­ dest eine schräggestellte Druckspalte speichern können. Bei einem Empfang einer geraden, senkrechten Druckspalte 14 wird vom digitalen Signal-Prozessor DSP1 bzw. DSP2 gleichzeitig schon eine schräggestellte Spalte an den Düsenkopf 10a bzw. 10b über eine serielle Schnittstelle gesendet. Mit dem nächsten Drucktakt be­ ginnt der beschriebene Vorgang von neuem.

Der beschriebene Funktionsablauf ist vom Prinzip auch auf einen oder mehrere Dü­ senköpfe 10a, 10b mit anderen Einbau-Winkeln anwendbar.

Claims (6)

1. Schaltung zum Ansteuern von in Zeilenrichtung (5) relativ zum Aufzeichnungsträger be­ wegten Düsenköpfen (10a, 10b) der Piezo-Bauart für Tintendrucker, mit physikalisch dicht nebeneinander angeordneten Düsen (3), die unter einem spitzen Winkel (4) zur Zeilenrichtung (5) verlaufende Düsenreihen (1) bilden, wobei die Düsen (3) einer Düsen­ reihe (1) an eine Datenverarbeitungseinheit (11) angeschlossen und elektronisch in Gruppen (A, B, C) eingeteilt sind derart,

• 1. daß einer Gruppe (A, B, C) jeweils die Düsen (3) einer weiteren Gruppe (A, B, C) über­ springende Düsen (3) angehören, so daß die Düsen (3) innerhalb einer Gruppe (A, B, C) einen physikalischen Abstand aufweisen,
• 2. daß die Düsen (3) einer ersten Gruppe (A) verzögerungsfrei, die Düsen (3) einer zweiten Gruppe (B) um einen Bruchteil eines Rasterabstandes gegenüber den Dü­ sen (3) der ersten Gruppe (A) verzögert, und die Düsen (3) einer dritten Gruppe (C) um ein Vielfaches dieses Bruchteiles des Rasterabstandes gegenüber den Düsen (3) der ersten Gruppe (A) verzögert abschießbar sind,

dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß zur Ansteuerung von Düsenköpfen (10a, 10b) mit hoher Düsenzahl die Düsenrei­ hen (1) jeweils unter Zwischenschaltung eines Digitalen Signalprozessors (DSP) an die Datenverarbeitungseinheit (11) angeschlossen sind, die die Druckdaten als Abbild einer Druckzeile (12) in Form aneinandergereihter gerader Druckspalten an den Digi­ talen Signalprozessor (DSP) weitergibt,
• 2. daß die Datenverarbeitungseinheit (11) an eine Einheit (13) zur Erzeugung des Drucktaktes angeschlossen ist, welche bei einem den Drucktakt kennzeichnenden Start-Signal (DMA-Request) die Übertragung der Daten einer vollständigen geraden Druckspalte an den Digitalen Signalprozessor (DSP) auslöst.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungs­ einheit (11) aus einem Mikroprozessor mit Programm- und Datenspeicher, Schnittstel­ len zum Datenempfang und einem Zeichengenerator und zwei DMA-Kanälen mit di­ rektem Speicherzugriff gebildet ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (3) der zweiten Gruppe (B) mit einer Verzögerung von 1/3 Rasterabstand und die Düsen (3) der dritten Gruppe (B) mit einer Verzögerung von 2/3 Rasterabstand gegenüber den Düsen (3) der ersten Gruppe (A) abschießbar sind.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ver­ schiedene Folgen (a, b, c) der Gruppen (A, B, C) hintereinander auslösbar sind.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Drucken eines senkrechten Striches die Düsen (3) entgegen der Schräglage der Dü­ senreihe (3) verzögerbar sind.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtlineare Verzögerung für das Abschießen einzelner Düsen (3) bei 360 dpi Einbau­ lage anwendbar ist.