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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern
des Druckens in einer solchen Druckvorrichtung. Insbesondere betrifft
die Erfindung eine Tintenstrahldruckvorrichtung zum Ausstoßen von
Tinte unter Ausnutzung von thermischer Energie und ein Verfahren
zum Steuern des Druckens in dieser Druckvorrichtung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
einem Drucker des Typs, der von einem Tintenstrahldruckkopf zum
Drucken von Bildern durch Ausstoßen von Tinte Gebrauch macht,
führt eine
Ungleichmäßigkeit
der Größe der ausgestoßenen Tintentröpfchen zu
einer Qualitätsminderung
des gedruckten Bilds, was auch durch eine bleibend vorhandene Dichte-Ungleichmäßigkeit
verursacht werden kann. Um einen hochqualitativen Druck zu erhalten,
ist es daher wünschenswert,
daß die
Größe der Tintentröpfchen zu
jeder Zeit konstant gehalten wird.
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Bei
einem Druckkopf des Typs, bei dem Tinte durch Erwärmung der
Tinte innerhalb des Druckkopfs aufgeschäumt wird, demzufolge die Tinte
durch den erzeugten Druck ausgestoßen wird, lassen sich Tröpfchen konstanter
Größe durch
Erzeugung von Bläschen
konstanter Größe ausstoßen.
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Wenn
die in einer Heizvorrichtung innerhalb des Druckkopfs eingeleitete
Energie zu gering ist, wird der Ausstoß der Tinte möglicherweise
instabil. Wird zu viel Energie eingegeben, werden die Heizelemente
möglicherweise
beschädigt
und brennen aus. Bei einer Ausgestaltung, in der die Tinte von einer
Heizvorrichtung erwärmt
wird, ist es also wesentlich, daß die von der Heizvorrichtung
erzeugte Wärmemenge
konstant gehalten werden kann.
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Eine
Heizplatine, auf der Heizelemente ausgebildet sind, wird mit Hilfe
eines Halbleiterfertigungsverfahrens hergestellt. Die die Heizelemente treibende
Schaltung wird ebenfalls auf der Heizplatine im Zuge desselben Fertigungsprozesses
ausgebildet. Der Widerstandswert eines mittels Halbleiter-Schichterzeugungsmethoden
gefertigten Heizelements schwankt von einer Heizplatine zur anderen, abhängig von
dem jeweiligen Fertigungslos. Demzufolge kommt es selbst dann, wenn
konstante Spannung an die Heizvorrichtung gegeben wird, zu der Folge,
daß die
die Heizvorrichtung treibende elektrische Energie, die in die Heizvorrichtung
eingespeist wird, abhängig
von dem Widerstandswert der Heizvorrichtung schwankt, wenn der Widerstandswert
der oben erläuterten
Schwankung unterliegt. Damit die in die Heizvorrichtung eingespeiste
Energie unabhängig
von der Streuung des Widerstandswerts der Heizvorrichtung konstant
gehalten werden kann, muß die zustande
gekommene Wärmeenergie
auf Zeitbasis in bezug auf den die Heizvorrichtung durchfließenden Strom
eingestellt werden.
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Die
Beschreibung der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift
10-95116 schlägt
eine Vorrichtung zum Korrigieren dieser Schwankung des Heizwiderstands
zwischen einzelnen Heizplatinen vor. Insbesondere wird die Heizplatine
mit einem darauf gebildeten Heizelement ausgestattet mit einem Element
zum Fühlen
der Schwankung des Widerstandswerts der Heizvorrichtung, wobei die
Information des Fühlelements
abgenommen wird und eine Korrektur dadurch erfolgt, daß die Treiberimpulsbreite
justiert wird, die eine Bedingung dafür ist, daß das an den Druckkopf des
Druckers angelegte Treibersignal paßt. Im Ergebnis läßt sich
die von der Heizvorrichtung erzeugte Wärmemenge konstant machen.
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Um
mit der höheren
Dichte von Treiberelementen fertig zu werden, werden jüngere Druckkopf-Heizplatinen
mit Hilfe eines CMOS-Halbleiterfertigungsverfahrens hergestellt,
bei dem die Verfahrensschritte reduziert werden, um eine Kostenverringerung
zu erzielen. Bei diesem Verfahren werden Heizvorrichtungen und MOS-Transistoren
in Serie geschaltet, und die MOS-Transistoren werden so gesteuert,
daß sie
die erwünschten
Heizvorrichtungen einschalten. Dabei unterliegt der Einschaltwiderstand,
also der Widerstandswert bei eingeschaltetem MOS-Transistor, üblicherweise ebenfalls einer Schwankung
in der Größenordnung
von einigen zehn Prozent.
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Wenn
eine Heizplatine auf einem Halbleiterwafer gebildet wird, läßt sich
die Anzahl von aus einem einzigen Wafer herzustellenden Chips dadurch erhöhen, daß man die
Fläche
der Heizplatine verringert, um dadurch einen Anstieg der Fertigungsausbeute
zu ermöglichen.
Zwecks Kostensenkung ist daher ein MOS-Transistor mit geringer Belegungsfläche bevorzugt.
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Der
Widerstand des MOS-Transistors im eingeschalteten Zustand („Einschaltwiderstand") sollte ausreichend
klein im Vergleich zum Widerstandswert der Heizvorrichtung sein,
um den Einfluß der
Widerstandswert-Schwankung auf die in die Heizvorrichtung eingespeiste
Energie zu unterdrücken.
Eine Senkung des Einschaltwiderstands geht einher mit einer Vergrößerung der
Gatebreite des Transistors, demzufolge der Transistor auf der Heizplatine
eine größere Fläche belegt.
Ein Transistor mit einer solchen Fläche vermindert den Einschaltwiderstand ausreichend,
ist aber auf einer Heizplatine nur schwierig auszubilden, wenn erwünscht ist,
die oben angesprochene Kostenverringerung zu erreichen. Wenn der
Einschaltwiderstand eines mit einer Heizvorrichtung in Serie geschalteten
MOS-Transistors Schwankungen
unterliegt, schwankt der Spannungsabfall am MOS-Transistor, und damit auch die der Heizvorrichtung
eingeprägte
Spannung. Wenn der Widerstandswert der Heizvorrichtung schwankt, schwankt
in ähnlicher
Weise auch die in die Heizvorrichtung eingespeiste Energie.
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Die
US-A-5 521 620 zeigt eine Druckvorrichtung und ein Druckverfahren
gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1, bei der bzw. bei dem ein Spannungsabfall nur parallel
zu den Heizelementen gemessen wird.
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Die
Beschreibung der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
10-95116 schlägt ein Verfahren
zum Messen einer Schwankung des Einschaltwiderstands eines MOS-Transistors
vor. Das Meßverfahren
für den
Widerstandswert einer Heizvorrichtung und des Einschaltwiderstands
eines MOS-Transistors
gemäß diesem
Vorschlag läuft
folgendermaßen
ab:
Wie in der in 3 gezeigten Ersatzschaltung
veranschaulicht ist, ist als Einschaltwiderstand-Meßelement
an einzelnen Heizplatinen, die Druckköpfe bilden, ein mit dem gleichen
Entwurf und dem gleichen Verfahren wie ein in der Heizplatine vorgesehenes Treiberelement
gefertigtes Treiberelement vorgesehen. Das Einschaltwiderstand-Meßelement
wird von einem Signal aus einer Vorrichtung außerhalb des Kopfs angesteuert,
der Einschaltwiderstandswert wird gemessen aus der Beziehung zwischen
dem eingespeisten Strom und der gemessenen Spannung, und es wird
die einen Treiberzustand bildende Impulsbreite anhand einer Tabelle
variiert, die vorab auf der Bauelementseite erstellt wurde. Bei
dieser Anordnung läßt sich
die einem Elektrowärmewandler zugeführte Energie
von Kopf zu Kopf konstant machen. Wenn die Energie zwischen verschiedenen Köpfen konstant
ist, erhält
man eine gleichmäßige Druckleistung
zwischen Köpfen,
so daß die
Druckausbeute ansteigt. Außerdem
wird hierdurch ein rasches Ausbrennen vermieden, welches der Beeinträchtigung
des Heizelements durch Einspeisung übermäßiger Energie zuzuschreiben
ist. Das Endergebnis ist eine erhöhte Druckkopf-Zuverlässigkeit.
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Der
Einschaltwiderstandswert ist im allgemeinen gering (etwa 10 Ω). Folglich
kommt es vor, daß die
Meßgenauigkeit
(der Rauschabstand) des Einschaltwiderstand-Meßinstruments, das als Treiberelement
fungiert, dessen Ausgestaltung die gleiche ist wie diejenige des
Treiberelements des Elektrowärmewandlers,
unbefriedigend ist. Allerdings ist es in einem solchen Fall möglich, das
Einschaltwiderstand-Meßelement
zu verwenden, dessen Gestaltung so abgewandelt ist, daß die Meßgenauigkeit
erhöht
ist. In einem solchen Fall ist es erforderlich, daß der relative
Wert des Schwankungsmaßes
unverändert
gehalten wird. Im Fall eines NMOS-Transistors läßt sich dies durch Ändern der
Gatebreite bewerkstelligen.
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Wie
in der Beschreibung der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
10-95116 dargestellt ist, besteht auch die Möglichkeit, von einer Anordnung
Gebrauch zu machen, bei der ein Element zum Erfassen einer Veränderung
des Flächenwiderstandswerts
auf einer Heizplatine ausgebildet wird, auf der ein Elektrowärmewandler
gebildet ist, wobei dieses Element zusammen mit dem oben angesprochenen
Einschaltwiderstand-Meßelement vorgesehen
wird, wie in 4 gezeigt ist. Dort sind üblicherweise
zwei Leitungen erforderlich, nämlich eine
Signalleitung von dem Einschaltwiderstand-Meßelement und eine Signalleitung
von dem Element, welches die Schwankung des Flächenwiderstandswerts mißt. Bevorzugt
wird allerdings eine Anordnung geschaffen, bei der die Signalleitung
von dem Einschaltwiderstand-Meßelement
und die Signalleitung von dem Meßelement innerhalb der Heizplatine verbunden
sind, so daß eine
einzige Signalleitung ausreicht. Insbesondere sollte eine Anordnung
verwendet werden, bei der die Signalleitung von dem Einschaltwiderstand-Meßelement
und die Signalleitung von dem Meßelement parallelgeschaltet
sind, wie in 4 zu sehen ist. Durch Anlegen
eines gewissen Signals, zum Beispiel eines Taktauswahlsignals, an
das Einschaltwiderstand-Meßelement,
wird letzteres, welches das Treiberelement ist, eingeschaltet und
ausgeschaltet, wodurch der Einschaltwiderstand des Treiberelements
und der Flächenwiderstand
des Elektrowärmewandlers über einen
einzigen externen Ausgangsanschluß abgenommen werden kann.
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Wenn
das Treiberelement eingeschaltet ist, läßt sich Information (Widerstandswerte)
von sowohl dem Einschaltwiderstand-Meßelement als auch dem die Schwankung
des Flächenwiderstandswerts
messenden Elements erfassen. Ist das Treiberelement ausgeschaltet,
kann nur Information von dem Element erfaßt werden, welches die Schwankung
des Flächenwiderstands
mißt.
Wenn man von einer derartigen Ausgestaltung Gebrauch macht, reicht
eine nach außen
führende
Signalleitung aus. Man kann also ohne Erhöhung der Kosten des Druckers
und des Druckkopfs eine Änderung
der Druckleistung des Druckkopfs einschränken, die Ausbeute läßt sich
erhöhen,
und man kann in zuverlässiger
Weise das frühzeitige
Ausbrennen des Elektrowärmewandlers vermeiden.
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Das
Ergebnis der Messung von dem Einschaltwiderstand-Meßelement
und das Ergebnis der Messung der Schwankung des Flächenwiderstands des
Heizwiderstands werden folglich über
einen externen Ausgangsanschluß an
den externen Anschluß gegeben,
um hierdurch die Möglichkeit
zu schaffen, die Treiberbedingungen des Treiberelements oder des
Heizelements zu ändern.
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In
den vergangenen Jahren jedoch wurde von Druckköpfen verlangt, daß von einer
Heizplatine mit einer langen Reihe von Düsen Gebrauch gemacht wird,
die eine größere Druckbreite
pro Abtastung liefern, um ein Hochgeschwindigkeitsdrucken zu ermöglichen.
Außerdem
ist die Verringerung der Belegungsfläche für die Heizplatine zwecks Kostensenkung
von Bedeutung. Das Ergebnis dieser Forderung besteht darin, daß eine Heizplatine,
in welcher die Breite rechtwinklig zu der Heizelementreihe gering ist,
entsteht. Der Verdrahtungswiderstand der Verschaltung, welche dem
Heizelement innerhalb der Heizplatine und dem das Heizelement treibenden Transistorenergie
zuführt,
nimmt aufgrund der länglich
gestalteten Heizplatine zu. Zurückzuführen ist dies
auf die größere Entfernung
von dem Kontaktfleck bis hin zu dem Heizelement oder dem Transistor.
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Außerdem ist
die gleichzeitig angesteuerte Anzahl von Heizelementen größer, um
einen Hochgeschwindigkeitsdruck zu erreichen. Um eine Schwankung
des Spannungsabfalls der Verschaltung zu vermeiden, wird die Anzahl
von Verdrahtungen innerhalb der Heizplatine erhöht. Gibt es keine Änderung
der für
diese Verdrahtung benötigte
Belegungsfläche,
verringert sich der Schaltungs- oder Verdrahtungsflächenbereich
pro Draht, und folglich nimmt der Verdrahtungswiderstandswert pro
Verdrahtung zu.
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Da
die Verdrahtung aus Aluminium oder dergleichen mittels Halbleiterschicht-Fertigungsverfahren
hergestellt wird, kommt es häufig
zu einer Fertigungsschwankung in der Größenordnung von mehreren 10%
bei dem Widerstandswert. Als Konsequenz hat, wenn der Verdrahtungswiderstand
zunimmt und so groß in
Bezug auf den Heizelement-Widerstandswert wird, daß er nicht
länger
vernachlässigbar
ist, die Schwankung des Widerstandswerts der mit dem Heizelement
seriell verbundenen Verdrahtung einen beträchtlichen Einfluß auf die
dem Heizelement zugespeiste Energie.
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Aufgrund
einer solchen Zunahme, deren Einfluß auf die Schwankung des Verdrahtungswiderstands
nicht unbeachtet bleiben kann, ist es schwierig, die in das Heizelement
eingespeiste Energie zu berechnen anhand des Widerstandswerts des
Heizelements und der Messung des Einschaltwiderstandswerts des MOS-Transistors, der
das Heizelement treibt, wenn man von einer zum Stand der Technik zählenden
Schaltung Gebrauch macht, die in der Beschreibung der japanischen
Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift 10-95116 dargestellt ist.
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Als
Konsequenz ist möglicherweise
die in das Heizelement eingeleitete Energie aufgrund der Schwankungen
des Verdrahtungs-Widerstandswerts zu gering oder zu groß. Dies
kann zur Folge haben, daß die
Tinte instabil ausgestoßen
wird, was zu einem verschmierten Druck führt. Wenn außerdem eine übermäßig hohe
Energiemenge an die Heizvorrichtung gelangt, beschleunigt sich die
Verschlechterung des Zustands des Heizelements, und das Heizelement
brennt möglicherweise
aus.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Ziel
der Erfindung ist es folglich, eine Druckvorrichtung und ein Druckverfahren
zum Steuern des Drucks anzugeben, die die obigen Probleme des Standes
der Technik lösen.
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Erfindungsgemäß wird das
genannte Ziel erreicht durch Schaffung einer Druckvorrichtung zum Drucken
auf ein Druckmedium auf der Grundlage von Information, die von einer
externen Vorrichtung geliefert wird, indem ein Schlitten, an dem
ein Druckkopf gelagert ist, dazu gebracht wird, das Druckmedium quer
abzutasten, wobei der Druckkopf aufweist: eine Druckvorrichtung
zum Ausführen
eines Druckvorgangs unter Verwendung des Druckkopfs auf einem Druckmedium
basierend auf Information, die von einer externen Vorrichtung übertragen
wird, wobei der Druckkopf aufweist: eine Auswahleinrichtung zum Auswählen eines
zu tragenden Treiberelements; eine erste Schaltungsstruktur, in
der das Treiberelement und ein Monitorwiderstandselement seriell
verbunden sind; eine zweite Schaltungsstruktur, in der das Monitorwiderstandselement
und eine erste Speiseenergieleitung seriell verbunden sind; eine
dritte Schaltungsstruktur, in der das Treiberelement und eine zweite
Speiseenergieleitung seriell verbunden sind; Detektoreinrichtungen
zum Detektieren mindestens einer der Spannungen an einem Knoten
zwischen der ersten Speiseenergieleitung und dem Monitorwiderstandselement,
einem Knoten zwischen dem Monitorwiderstand und dem Treiberelement
und einem Knoten zwischen dem Treiberelement und der zweiten Speiseenergieleitung,
wobei basierend auf der detektierten Spannung mindestens ein Widerstandswert
aus dem Widerstandswert der ersten und der zweiten Speiseenergieleitung,
dem Widerstandswert des Monitorwiderstandselements und dem Widerstandswert
des Treiberelements erhalten wird und der Druckkopf basierend auf
dem erhaltenen Widerstandswert gesteuert wird.
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Vorzugsweise
enthält
die Detektoreinrichtung eine Schalteinrichtung zum Umschalten zwischen
zu detektierenden Spannungen, wobei die Schalteinrichtung in Abhängigkeit
von einem Detektionssteuersignal umschaltet zwischen der Detektierung
von Spannungen am Knoten zwischen erster Speiseenergieleitung und
Monitorwiderstandselement oder am Knoten zwischen Monitorwiderstandselement
und Treiberelement oder am Knoten zwischen Treiberelement und zweiter
Speiseenergieleitung.
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Vorzugsweise
ist der Druckkopf ein Tintenstrahldruckkopf zum Drucken durch Ausstoßen von Tinte.
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Vorzugsweise
ist der Druckkopf ein Tintenstrahldruckkopf zum Drucken unter Anwendung
thermischer Energie, wobei das Druckelement einen Wärmeenergiewandler
zum Erzeugen von der Tinte zugeführter
thermischer Energie aufweist.
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Weiterhin
wird das erfindungsgemäße Ziel erreicht
durch Schaffung eines Drucksteuerverfahrens für eine Druckvorrichtung zum
Durchführen
von Drucken auf ein Druckmedium, basierend auf von einem externen
Gerät übermittelter
Information, wozu ein mit einem Druckkopf bestimmter Schlitten dazu gebracht
wird, das Druckmedium in Querrichtung zum Überstreichen und das Verfahren
umfaßt:
ein Verfahren zum Steuern des Druckens einer Druckvorrichtung zum
Ausführen
eines Drucks unter Verwendung eines Druckkopfs auf ein Druckmedium
basierend auf Information, die von einem externen Gerät übermittelt
wurde, umfassend: einen Auswahlschritt zum Auswählen eines zu treibenden Treiberelements,
einen Detektionsschritt zum Detektieren – in einer ersten Schaltungsstruktur,
in der das Treiberelement und ein Monitorwiderstandselement seriell verbunden
sind, einer zweiten Schaltungsstruktur, in der das Monitorwiderstandselement
und eine erste Speiseenergieleitung seriell verbunden sind, und
einer dritten Leitungsstruktur, in der das Treiberelement und eine
zweite Speiseenergieleitung seriell verbunden sind – wenigstens
eine der Spannungen, die an einem Knoten zwischen erster Speiseenergieleitung
und Monitorwiderstandselement, an einem Knoten zwischen Monitorwiderstandselement
und Treiberelement und an einem Knoten zwischen Treiberelement und
zweiter Speiseenergieleitung herrschen; und einem Steuerschritt
zum Erhalt mindestens eines Widerstandswertes, basierend auf der
detektierten Spannung, aus dem Widerstandswert von erster und zweiter
Speiseenergieleitung, dem Widerstandswert von Monitorwiderstandselement
und dem des Treiberelements, und zum Steuern besagten Druckkopfes
auf der Basis des erhaltenen Widerstandswertes.
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Vorzugsweise
beinhaltet der Detektionsschritt einen Schaltschritt zum Schalten
zwischen zu detektierenden Spannungen, wobei im Schaltschritt entsprechend
einem Detektionssteuersignal umgeschaltet wird zwischen dem Detektieren
von Spannungen am Knoten zwischen erster Speiseenergieleitung und
Monitorwiderstandselement oder am Knoten zwischen Monitorwiderstandselement
und Treiberelement, oder am Knoten zwischen Treiberelement und zweiter
Speiseleitung.
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Außerdem wird
erfindungsgemäß das genannte
Ziel erreicht durch Schaffung einer Druckvorrichtung zum Durchführen von
Drucken auf einem Druckmedium, basierend auf von einem externen Gerät übermittelter
Information, indem ein Schlitten, der mit einem Druckkopf bestückt ist,
dazu gebracht wird, das Druckmedium quer abzutasten, wobei der Druckkopf
aufweist: eine Einrichtung unter Spannungsdetektoreinrichtung zum
Nachweisen mindestens einer Spannung von Spannungen an einem Knoten
zwischen einer ersten Speiseenergieleitung und einem Monitorwiderstandselement,
einem Knoten zwischen dem Monitorwiderstandselement und einem Treiberelement,
sowie einem Knoten zwischen dem Treiberelement und einer zweiten
Speiseenergieleitung, und eine Stromzuführungseinrichtung zum Einspeisen
eines Stroms in mindestens einen der Knoten, wobei mindestens ein
Widerstandswert erhalten wird aufgrund des eingespeisten Stroms oder
der detektierten Spannung, aus dem Widerstandswert der ersten und
der zweiten Speiseenergieleitung, dem Widerstandswert des Monitorwiderstandselements
und dem Widerstandselement des Treiberelements, und der Druckkopf
basierend auf dem erhaltenen Widerstandswert gesteuert wird.
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Vorzugsweise
enthält
die Spannungsdetektoreinrichtung eine Schalteinrichtung zum Umschalten
zwischen den zu detektierenden Spannungen, wobei die Umschalteinrichtung
umschaltet zwischen dem Detektieren von Spannungen am Knoten zwischen
der ersten Speiseenergieleitung und dem Monitorwiderstandselement,
oder dem Knoten zwischen dem Monitorwiderstandselement und dem Treiberelement,
oder dem Knoten zwischen dem Treiberelement und der zweiten Speiseenergieleitung,
entsprechend einem Detektionssteuersignal.
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Vorzugsweise
enthält
die Stromzuführeinrichtung
eine Stromschalteinrichtung zum Umschalten der Stromeinspeisung;
die Stromschalteinrichtung, die zwischen dem Detektieren von Spannungen
an dem und dem Einspeisen von Strom in dem Knoten zwischen der ersten
Speiseenergieleitung und dem Monitorwiderstandselement umschaltet, oder
dem Knoten zwischen dem Monitorwiderstandselement und dem Treiberelement
umschaltet, oder dem Knoten zwischen dem Treiberelement und der zweiten
Speiseenergieleitung umschaltet, abhängig von einem Steuersignal.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen
gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile in sämtlichen
Figuren bezeichnen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
begleitenden Zeichnungen, die hier inkorporiert sind und Bestandteil
der Erfindungsoffenbarung sind, zeigen Ausführungsformen der Erfindung
und dienen im Verein mit der Beschreibung zur Erläuterung
der Prinzipien der Erfindung.
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1 ist
ein Schaltungsdiagramm der Ersatzschaltung einer Heizplatine gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 ist
ein Schaltungsdiagramm der Ersatzschaltung einer Heizplatine gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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3 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Temperaturmeßschaltung;
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4 ist
ein Schaltungsdiagramm eines weiteren Beispiels einer Temperaturmeßschaltung;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht des äußeren Erscheinungsbilds eines
Druckers gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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6 ist
ein Blockdiagramm des Aufbaus einer Steuerschaltung für den in 5 gezeigten
Drucker;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer Tintenstrahlpatrone des in 5 gezeigten
Druckers;
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8 ist
ein Flußdiagramm
zum Beschreiben der Verarbeitung zum Messen des Widerstandswerts
eines Elements, welches mit einer Heizvorrichtung in Serie geschaltet
ist, entsprechend einer Ausführungsform
der Erfindung;
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9 ist
ein Schaltungsdiagramm der Ersatzschaltung auf einer Heizplatine
gemäß einer
dritten Ausführungsform;
und
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10 ist
ein Schaltungsdiagramm der Ersatzschaltung einer Heizplatine gemäß einer
vierten Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung im einzelnen anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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In
Verbindung mit den im folgenden erläuterten Ausführungsformen
wird ein Drucker als ein Beispiel einer Druckvorrichtung unter Verwendung
des Tintenstrahldruckverfahrens beschrieben.
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Im
Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Begriff „Druck" oder „Drucken" nicht nur die Bildung
signifikanter Information wie beispielsweise in Form von Zeichen
oder graphischen Darstellungen, sondern außerdem die Erzeugung von Bildern,
Figuren und Mustern etc. auf einem Druckmedium im breiten Sinn,
unabhängig
davon, ob die erzeugte Information signifikant oder nicht signifikant ist,
und unabhängig
davon, ob die erzeugte Information sichtbar gemacht wird, so daß das menschliche Auge
sie visuell erfassen kann, außerdem
ist die Manipulation des Druckmediums mitumfaßt.
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Ein „Druckmedium" ist jedes Medium,
welches in der Lage ist, Tinte aufzunehmen, beispielsweise Stoff,
Kunststoffolien, Metallbleche, Glas, Keramik, Holz, Leder sowie
Papierbögen,
wie sie bei normalen Druckvorrichtungen verwendet werden.
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Außerdem sollte „Tinte" (auch im folgenden als „Flüssigkeit" bezeichnet) breit
in der Weise interpretiert werden, wie es oben auch für den Begriff „Druck" angegeben ist. Das
heißt:
bei der Tinte handelt es sich um eine Flüssigkeit, die durch Aufbringen auf
ein Druckmedium Bilder, Figuren und Muster erzeugt, das Druckmedium
manipuliert oder Tinte behandelt (beispielsweise verfestigt oder
ein Färbungsmittel
in einer auf ein Druckmedium aufgebrachten Tinte unlöslich macht).
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<Überblick über die
Vorrichtung>
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5 ist
eine äußere perspektivische
Ansicht des Aufbaus eines Tintenstrahldruckers IJRA, bei dem es
sich um eine typische Ausführungsform der
Erfindung handelt.
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Wie
in 5 zu sehen ist, steht mit einer Schraubenförmigen Nut 5004 einer
Führungsspindel 5005,
die über
Antriebszahnräder 5009 bis 5011 seitens
eines Antriebsmotors 5013 in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung
gedreht wird, ein Schlitten HC in Eingriff. Der Schlitten HC, der
einen (nicht dargestellten) Stift aufweist, ist auf einer Führungsschiene 503 gelagert
und wird in Pfeilrichtungen a und b in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegt. Eine integrierte
Tintenstrahlpatrone IJC, die in ihrem Inneren einen Druckkopf IJH
und ein Tintenreservoir IT enthält,
ist an den Schlitten HC gelagert.
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Bezugszeichen 5002 bezeichnet
eine Papierhalteplatte, die Druckpapier P gegen eine Gegendruckwalze 5000 entlang
der Laufrichtung des Schlittens HC drückt. Bezugszeichen 5007 und 5008 bezeichnen
Photokoppler, welche die Ausgangsstellungs-Fühleinrichtung zum Verifizieren
des Vorhandenseins eines Schlittenhebels 5006 in der Nähe der Photokoppler
verifizieren und die Laufrichtung des Motors 5013 ändern.
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Bezugszeichen 5016 bezeichnet
ein Element, welches ein Kappenelement 5022 haltert, das zum
Abdecken der Vorderseite des Druckkopfs IJH dient. Bezugszeichen 5015 bezeichnet
eine Saugeinrichtung zum Aufbringen einer Saugkraft an die Kappe,
damit der Druckkopf über
eine Öffnung 5023 im Inneren
der Kappe einer durch Saugen bewerkstelligten Aufbereitung unterzogen
wird. Bezugszeichen 5019 bezeichnet ein Element, das die
Möglichkeit bietet,
eine Reinigungsklinge 5017 nach vorn und nach hinten zu
bewegen. Die Reinigungsklinge 5017 und das Element 5019 sind
auf einer Halteplatte 5018 gehaltert. Natürlich braucht
die Klinge nicht von dem hier dargestellten Typ zu sein, es kann
hier eine an sich bekannte Reinigungsklinge verwendet werden.
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Bezugszeichen 5021 bezeichnet
einen Hebel zum Starten des Saugvorgangs bei der Saugbearbeitung.
Der Hebel bewegt sich mit der Bewegung einer Steuerkurve 5020,
die mit dem Schlitten zusammenwirkt. Gesteuert wird die Bewegung
durch eine an sich bekannte Transfereinrichtung, durch die die Antriebskraft
seitens des Treibermotors umgeschaltet wird, beispielsweise in Form
einer Kupplung.
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Das
Verschließen
mittels Kappe, das Reinigen und die Saugbehandlung sind so ausgestaltet, daß die gewünschte Verarbeitung
an den entsprechenden Stellen aufgrund der Wirkung der Führungsspindel 5005 erfolgt,
wenn der Schlitten in den Bereich auf der Seite der Ausgangsstellung
ankommt. Allerdings ist bei dieser Ausgestaltung auch die Möglichkeit
gegeben, daß die
gewünschten
Operationen an anderer Stelle zu bekannten Zeiten durchgeführt werden.
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<Beschreibung der Steuerstruktur>
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Im
folgenden wird eine Steuerstruktur zum Steuern des Druckens mit
der Druckvorrichtung beschrieben.
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6 ist
ein Blockdiagramm, welches die Struktur oder den Aufbau der Steuerschaltung
zum Steuern des Tintenstrahldruckkopfs IJRA veranschaulicht. Die
Steuerschaltung enthält
eine Schnittstelle 1700 zum Eingeben eines Drucksignals,
eine MPU 1701, einen ROM 1702 zum Speichern eines von
der MPU 1701 ausgeführten
Steuerprogramms, einen DRAM, in welchem verschiedene Daten (das oben
angesprochene Drucksignal sowie Druckdaten, die an den Druckkopf
gegeben werden) gespeichert werden, und ein Gatearray (GA) 1704 zum
Steuern der Zufuhr von Druckdaten zu dem Druckkopf IJH und zum Steuern
des Datentransfers zwischen der MPU 1701 und dem RAM 1703.
Ein Trägermotor 1710 transportiert
den Druckkopf 1708, ein Transportmotor 1709 transportiert
das Druckpapier. Ein Kopftreiber 1705 treibt den Druckkopf
IJH, und Motortreiber 1706, 1707 treiben den Transportmotor 1709 bzw.
den Trägermotor 1710.
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Die
Arbeitsweise der Steuerstruktur ist folgende:
Wenn ein Drucksignal
in die Schnittstelle 1700 gelangt, arbeiten das Gatearray 1704 und
die MPU 1701 zusammen, um das Drucksignal in für das Drucken
geeignete Druckdaten umzuwandeln. Die Motortreiber 1706, 1707 werden
derart angesteuert, daß der
Druckkopf aktiviert wird und einen Druckvorgang gemäß den an
den Kopftreiber 1705 gesendeten Druckdaten ausführt.
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Obschon
das von der MPU 1701 ausgeführte Steuerprogramm in dem
ROM 1702 gespeichert ist, läßt sich die Anordnung so ausbilden,
daß ein
beschreibbares Speichermedium wie zum Beispiel ein EEPROM zusätzlich vorhanden
ist, damit das Steuerprogramm von einem Host-Computer aus geändert werden
kann, der an den Tintenstrahldrucker IJRA angeschlossen ist.
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Wie
oben ausgeführt,
können
das Tintenreservoir IT und der Druckkopf IJH als integraler Körper ausgebildet
werden, um die austauschbare Tintenpatrone IJC zu bilden. Allerdings
können
das Tintenreservoir IT und der Druckkopf IJH auch so ausgebildet werden,
daß sie
voneinander trennbar sind, damit nur das Tintenreservoir IT auszutauschen
ist, wenn die Tinte ausgeht.
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7 ist
eine äußere perspektivische
Ansicht, die den Aufbau der Tintenpatrone IJC zeigt, bei der das
Tintenreservoir und der Kopf voneinander trennbar sind. Wie in 7 gezeigt
ist, ist die Tintenpatrone IJC derart gestaltet, daß das Tintenreservoir IT
und der Druckkopf IJH voneinander an der Stelle der Begrenzungslinie
K getrennt werden können.
Die Tintenpatrone IJC ist mit einer (nicht gezeigten) Elektrode
zum Empfangen eines elektrischen Signals ausgestattet, welches seitens
des Schlittens HC geliefert wird, wenn die Tintenpatrone IJC an
dem Schlitten HC angesetzt ist. Der Druckkopf IJH wird von diesem
elektrischen Signal in der oben beschriebenen Weise angesteuert,
wodurch Tinte von dem Tintenkopf ausgestoßen wird.
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Wie
in 7 zu sehen ist, besitzt der Druckkopf IJH eine
Reihe von Tintenöffnungen 500.
Außerdem
ist der Tintentank IT mit einem faserförmigen oder porösen, Tinte
absorbierenden Körper
zum Halten der Tinte ausgestattet.
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<Erste Ausführungsform>
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Im
folgenden wird anhand der 1 eine erste
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben, wobei die Figur eine Ersatzschaltung
einer Heizplatine zeigt. Die Heizplatine dieser Ausführungsform wird
auf einem Silicium-Halbleitersubstrat ausgebildet. Die in 1 gezeigte
Ersatzschaltung entspricht dem Niederschlagungsprozeß im Rahmen
der Halbleiterfertigung.
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Wie
in 1 gezeigt ist, besitzt eine Heizplatine 101 Heizelemente
und Treiberschaltungselemente, die auf der Platine (dem Plättchen)
ausgebildet sind. Ein Treiberelement 102 liefert Strom
an ein zugehöriges
Monitorwiderstandselement. Hier steht ein MOS-Transistor als Beispiel
für das
Treiberelement 102 für
das Monitorelement. Ein Heizwiderstandselement 103 dient
als zugehöriges
Monitorwiderstandselement. Das Monitorwiderstandselement 103 und
Heizelemente zum Ausstoßen
von Tinten (Elemente zum Drucken) sind bei gleichen Niederschlagungsbedingungen
im Rahmen desselben Niederschlagungsprozesses ausgebildet. Drähte 104, 105 sind
Stromversorgungsdrähte,
die an das Monitorwiderstandselement 103 und den MOS-Transistor 102 angeschlossen
sind. Die Drähte
oder Leitungen 104, 105 enthalten den Widerstand
der zu den Kontaktstellen 106, 107 führenden
Verdrahtung, über
die die Heizplatine mit der Außenumgebung
verbunden ist. Die Kontaktstellen 108, 109, 110 bilden Überwachungsanschlüsse zum
Messen von Bauelementkennwerten. Die Kontaktstelle 108 ist
mit einem Knoten zwischen dem Monitorwiderstandselement 103 und
der Speiseenergieleitung 104 verbunden, die Kontaktstelle 109 ist
mit einem Knoten (D1) zwischen dem Monitorwiderstandselement 103 und
dem Drain des MOS-Transistors 102 verbunden, und die Kontaktstelle 110 ist
mit einem Knoten (D2) zwischen dem Drain des MOS-Transistors 102 und
der Verdrahtung 105 verbunden.
-
An
die Gates (Gn) der MOS-Transistoren ist eine Bitauswahlschaltung 111 angeschlossen,
die die Gates der MOS-Transistoren mittels eines (nicht gezeigten)
Treibersignals aus dem dazugehörigen
Drucker derart aktiviert, daß die
gewünschten
Heizelemente zum Ausstoßen
von Tinte oder das Monitorwiderstandselement entsprechend den Druckdaten
angesteuert werden.
-
Ein
Block 112 in 1 besitzt Ausstoßheizelemente
(114-1, ... 114-n-1, 114-n) zum aktuellen Ausstoßen von
Tinte, außerdem
MOS-Transistoren (115-1, ... 115-n-1, 115-n)
zum Treiben zugehöriger Heizelemente.
-
Wenn
die Ausstoßheizelemente
zum aktuellen Ausstoßen
der Tinte und die dazugehörigen MOS-Transistoren
bei gleichen Niederschlagungsbedingungen im Rahmen desselben Niederschlagungsprozesses
und mit gleicher Größe wie das
Monitorwiderstandselement zum Messen der Kennwerte sowie das dazugehörige Treiberelement
beim Messen der Kennwerte (hier dem Widerstandswert) der Druckelemente
(der Heizelemente zum Ausstoßen
von Tinte) ausgebildet sind, so ist gleiche Baugröße (identische
Kennwerte) dann nicht erforderlich, wenn zur Steigerung der Meßgenauigkeit
der Detektorwiderstandswert des Monitorwiderstandselements sehr
genau eingestellt ist. Wenn das Fertigungsverfahren, die Niederschlagungsbedingungen, der
Niederschlagungsprozeß und
die Struktur des Elements zum Überwachen
der Kennwerte die gleichen sind wie die entsprechenden Werte des
Heizelements, welches die Tinte ausstößt, und wenn die relativen
Widerstandswerte des Tintenausstoß-Heizelements und des MOS-Transistors
aufrecht erhalten werden, besteht die Möglichkeit, den Absolutwert
des Widerstandswerts unter Verwendung eines Bauelements verschiedener
Größe anzuheben.
-
Im
folgenden wird anhand des in 8 gezeigten
Flußdiagramms
ein Verfahren zum Messen der Kennwerte des Überwachungstreiberelements 102 und
des Monitorwiderstandselements 103 in 1 beschrieben.
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Ähnlich wie
in dem Fall, daß das
Ausstoßheizelement
(114n) zum Ausstoßen
von Tinte in 1 angesteuert wird, wird das
Gate des MOS-Transistors 102 von der Bitauswahlschaltung 111 angesteuert,
wodurch der MOS-Transistor 102 eingeschaltet wird (Schritt
S801 in 8). Zu diesem Zeitpunkt werden
die übrigen
an die Drähte 104, 105 angeschlossenen
Heizelemente nicht angesteuert.
-
Da
die Kontaktflecken 106 und 107 mit der Energieversorgung
bzw. mit Masse verbunden sind, fließt ein Strom in den MOS-Transistor 102,
das Monitorwiderstandselement 103 und in die Energiespeiseleitungen 104, 105.
Zu dieser Zeit wird der in die Kontaktstelle 106 oder 107 fließende Strom
gemessen (Schritt S802). Die Spannungen an den Überwachungs- oder Monitoranschlüssen 108, 109, 110 werden
anschließend
gemessen (Schritt S803). Aus den gemessenen Werten für den Strom
und die Spannungen wird der Widerstandswert zwischen den Anschlußflecken 106 und 107 berechnet
(Schritt S804).
-
Der
Verdrahtungswiderstand der Energiespeiseleitungen 104, 105,
der Widerstandswert des Monitorwiderstandselements 103 und
der Wert des Einschaltwiderstands des Treiberelements 102 für das Monitorwiderstandselement
ergeben sich aus den Spannungen an den Überwachungsanschlüssen 108, 109, 110 und
dem Serienwiderstandswert (Schritt S805). Der Gesamtwert dieser
ermittelten Widerstandswerte ist der Wert des Serienwiderstands, der
als kombinierter Widerstand in Erscheinung tritt. Die an die Ausstoßheizelemente
zum aktuellen Ausstoßen
von Tinte angelegte Spannung läßt sich
exakt und unabhängig
von jeder Schwankung des Widerstandswerts der Verdrahtung oder des
Einschaltwiderstandswerts des MOS-Transistors berechnen. Dieses
Verfahren ermöglicht
die Berechnung des Spannungswerts mit ausreichender Genauigkeit selbst
dann, wenn der Wert einer Schwankung der Widerstände unterliegt. Durch Implementieren
einer solchen Bauelement-Kennlinien-Meßeinrichtung im Drucker selbst
ist es möglich,
die optimale Energie auf die einzelnen Druckköpfe zu bringen, die unterschiedliche
Bauelement-Kennwerte besitzen. Das heißt: der in die Kontaktstellen 106, 107 fließende Strom
und die an den Überwachungsanschlüssen 108, 109, 110 gemessenen
Spannungen werden von der Steuerschaltung (MPU 1701 und
Gatearray 1704) auf der Seite des Druckers in 6 verarbeitet,
und die Widerstandswerte jedes der Elemente [die Energieversorgungs-Verteilungswiderstandswerte,
die Widerstandswerte des Monitorwiderstandselements (des Heizelements)
und die Treiberelement-Widerstandswerte
für das
Monitorwiderstandselement (die Einschaltwiderstandswerte der MOS-Transistoren)]
werden berechnet.
-
Auf
der Grundlage dieser Werte wird der Druckkopf IJH in der Weise gesteuert,
daß konstante Energie
in die Druckelemente eingegeben wird, um Schwankungen in den einzelnen
Elementen zu kompensieren.
-
Wenn
der Drucker selbst mit der Widerstandswert-Meßeinrichtung ausgestattet ist,
so werden hierdurch die Kosten gesteigert, und die oben angesprochenen Bauelement-Kennwerte
werden im Zuge der Fertigung des Druckkopfs gemessen, die dem Heizelement
zuzuführende
Energie wird in Druckdaten-Halteelemente, wie zum Beispiel einen am
Druckkopf angebrachten EEPROM eingeschrieben, und es erfolgt eine
Steuerung basierend auf dieser Information im Drucker selbst, in
welchem der Druckkopf gelagert ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, die optimale Energie
einzelnen Druckköpfen
zuzuleiten und die Kosten des Druckers selbst zu senken.
-
Man
kann auch von einer Anordnung Gebrauch machen, bei der die Kennwerte
der Heizelemente und der MOS-Transistoren mit Hilfe der oben beschriebenen
herkömmlichen
Methode gemessen werden (japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
10-95116), so daß der
Anschlußfleck 109 in
der Schaltung nach 1 entfällt und lediglich der Widerstandswert
der Speiseenergieleitung gemessen wird. Da außerdem die Speiseenergieleitungen 104 und 105 auf
der gleichen Platine ausgebildet sind, ist die relative Beziehung
zwischen den Widerstandswerten der Speiseenergieleitungen 104 und 105 auf
derselben Platine im wesentlichen konstant, unabhängig von
der einzelnen Heizplatine. Folglich kann die Kontaktstelle 108 oder 110 entfallen,
wenn der Widerstandswert der Leitung 104 oder 105 gemessen
wird.
-
<Zweite Ausführungsform>
-
Im
folgenden soll anhand der 2 eine zweite
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben werden, wobei die Figur eine Ersatzschaltung
einer Heizplatine zeigt.
-
Wie
in 2 zu sehen ist, wählt eine Auswahlschaltung 201 den
Knoten zwischen einem Monitorwiderstandselement und einer Speiseenergieleitung,
den Knoten zwischen einem Monitorwiderstandselement und einem MOS-Transistor
oder den Knoten zwischen dem MOS-Transistor und einer Energiespeiseleitung
entsprechend einem (nicht gezeigten) Steuersignal aus und liefert
von dem ausgewählten
Knoten an die Kontaktstelle 202 ein Ausgangssignal. Das
Meßverfahren
erfolgt in diesem Maße ähnlich wie
bei der ersten Ausführungsform, der
MOS-Transistor 102 wird von der Bitauswahlschaltung 111 angesteuert,
und die Spannung fällt
an den Speiseenergieleitungen, dem Monitorwiderstandselement und
dem Treiberelement an und wird für
das Monitorwiderstandselement gemessen. Die Spannung an jedem Punkt
zu diesem Zeitpunkt wird an die Kontaktstelle 202 ausgegeben,
indem die Auswahlschaltung 201 umschaltet, wodurch die
Kennwerte jedes einzelnen Elements gemessen werden können. Die
Kontaktstellen 108, 109, 110, die als
die Überwachungsanschlüsse zum
Messen der Kennwerte der Elemente verwendet werden, können aus der
ersten Ausführungsform
weggelassen werden.
-
<Dritte Ausführungsform>
-
Im
folgenden wird die Erfindung anhand der 9 beschrieben,
die eine Ersatzschaltung einer Heizplatine zeigt.
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Die
Kontaktstellen 901, 902, 903 sind mit
den gleichen Knoten verbunden, mit denen auch die Überwachungs-Kontaktstellen 108, 109 und 110 zum Messen
der Spannung verbunden sind. Von irgendeiner der Kontaktstellen 901, 902, 903 wird
Strom eingespeist, und an den Kontaktstellen 108, 109 und 110 wird
eine Spannung gemessen, wodurch die Kennwerte jedes der Elemente
gemessen werden. Durch getrenntes Ausstatten der Ausgestaltung der ersten
Ausführungsform
mit Anschlüssen
zum Einspeisen von Strom und mit Anschlüssen zum Messen von Spannung
ist es möglich,
solche Fehler zu ignorieren, die durch den Spannungsfall an der
Leitung entstehen, in die der Strom eingespeist wird. Im Ergebnis
ermittelt man die Kennwerte der einzelnen Elemente mit höherer Genauigkeit.
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<Vierte Ausführungsform>
-
Im
folgenden wird eine vierte Ausführungsform
der Erfindung anhand der 10 beschrieben, die
eine Ersatzschaltung einer Heizplatine zeigt.
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Wie
in 10 zu sehen ist, wählt die Auswahlschaltung 201 den
Knoten zwischen einem Monitorwiderstandselement und einer Speiseenergieleitung,
dem Knoten zwischen dem Monitorwiderstandselement und einem MOS-Transistor
oder den Knoten zwischen dem MOS-Transistor und einer Speiseenergieleitung
entsprechend einem (nicht gezeigten) Steuersignal aus und liefert
ein Ausgangssignal von dem ausgewählten Knoten an die Kontaktstelle 202. In ähnlicher
Weise wählt
eine Auswahlschaltung 201 den Knoten zwischen einem Monitorwiderstandselement
und einer Speiseenergieleitung, den Knoten zwischen dem Monitorwiderstandselement
und dem MOS-Transistor oder den Knoten zwischen dem MOS-Transistor
und einer Speiseenergieleitung entsprechend einem (nicht gezeigten)
Steuersignal aus und führt
den Strom von der Kontaktstelle 102 an den ausgewählten Knoten.
-
In
diesem Fall erfolgt die Durchführung
des Meßverfahrens ähnlich wie
bei der dritten Ausführungsform,
die gemessene Spannung wird an die Kontaktstelle 202 gegeben,
indem sukzessive mit der Auswahlschaltung 201 umgeschaltet
wird, wodurch die Kennwerte der individuellen Elemente gemessen werden
können.
Die als Überwachungsanschlüsse zum
Messen der Kennwerte der Elemente dienenden Kontaktstellen 108, 109, 110 und
die Kontaktstellen 901, 902, 903 können aus
der ersten Ausführungsform
weggelassen werden.
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Bei
der obigen Ausführungsform
ist zwar das Monitorwiderstandselement als Element dargestellt, welches
für den
Druckvorgang nicht benutzt wird, möglich ist aber auch die Durchführung einer Überwachung
unter Einsatz eines Elements, welches beim Druckvorgang Verwendung
findet.
-
Bei
den obigen Ausführungsformen
wird davon ausgegangen, daß die
von dem durch Druckelemente getriebenen Druckkopf ausgestoßene Flüssigkeit
Tinte ist, und daß die
Flüssigkeit
in dem Tintenreservoir Tinte ist. Allerdings ist der Inhalt des
Reservoirs oder Tanks nicht auf Tinte beschränkt. Um beispielsweise die
Fixierung oder die wasserabweisende Fähigkeit des gedruckten Bildes
zu verbessern und die Qualität
des Bilds anzuheben, kann in dem Tintentank eine Substanz wie zum
Beispiel eine Behandlungslösung
aufgenommen werden, die in Richtung des Druckmediums ausgestoßen wird.
-
Die
obigen Ausführungsformen
werden in Verbindung mit einer Druckvorrichtung beschrieben, insbesondere
einem Tintenstrahl-Drucker, ausgestattet mit einer Einrichtung (zum
Beispiel einem Elektrowärmewandler
oder einem Laserstrahlerzeuger) zum Erzeugen von Wärmeenergie
als diejenige Energie, die zum Austragen von Tinte benötigt wird, wodurch
eine Zustandsänderung
der Tinte aufgrund dieser Wärmeenergie
zustande kommt, was es ermöglicht,
einen hochdichten Druck mit hoher Definition zu erzeugen.
-
Bezüglich einer
typischen Konfiguration und eines Arbeitsprinzips ist es bevorzugt,
daß die
obigen Merkmale unter Verwendung der grundlegenden Methoden erreicht
werden, die in den Spezifikationen der US-Patente 4 723 129 und
4 740 796 beschrieben sind. Dieses Schema ist sowohl bei sogenannten Bedarfsbetrieb-Vorrichtungen als
auch bei kontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen anwendbar. Insbesondere
bei Vorrichtungen mit Bedarfsbetrieb (On-Demand-Typ) wird mindestens
ein Treibersignal, welches einen plötzlichen Temperaturanstieg über den
Film-Siedepunkt hinaus bewirkt, entsprechend der Druckinformation
an einen Elektrowärmewandler geliefert,
der so angeordnet ist, daß er
einem Druckbogen oder einem eine Flüssigkeit (Tinte) aufnehmenden
Flüssigkeitskanal
entspricht. Im Ergebnis wird Wärmeenergie
in dem Elektrowärmewandler
erzeugt, um zu einem Film-Kochen der Thermoarbeitsfläche des
Druckkopfs zu gelangen. Dementsprechend können Luftblasen in der Flüssigkeit
(Tinte) in einer Eins-zu-Eins- Entsprechung
mit dem Treibersignal erzeugt werden.
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Aufgrund
dese Wachstums und der Kontraktion der Luftbläschen wird die Flüssigkeit
(die Tinte) durch eine Düse
ausgestoßen,
um mindestens ein Tröpfchen
zu bilden. Wenn das Treibersignal die Form eines Impulses hat, kann
das Wachstum sowie die Kontraktion der Luftbläschen rasch und in passender
Weise ablaufen. Dies ist deshalb bevorzugt, weil es dann möglich ist,
den Flüssigkeitsausstoß (Tintenausstoß) mit hervorragendem
Ansprechverhalten zu erreichen.
-
Signale,
wie sie in den US-Patenten 4 463 359 und 4 345 262 beschrieben sind,
eignen sich als Treiberimpulse mit einer solchen Impulsform. Es
sei angemerkt, daß selbst
dann, wenn ein besseres Drucken möglich ist, indem man die in
dem US-Patent 4 313
124, die eine Erfindung in Verbindung mit der Geschwindigkeit der
Temperaturzunahme der oben angesprochenen Thermoarbeitsfläche offenbart,
beschriebenen Bedingungen einhält.
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Zusätzlich zu
der Kombination von Düsen, Fluidkanälen und
Elektrowärmewandlern
(in denen der Kanal linear oder rechtwinklig ausgebildet verläuft), offenbart
als Ausgestaltung des Druckkopfs in jeder der oben angegebenen Patentbeschreibungen, kann
eine Anordnung verwendet werden, die vom Stand der Technik nach
den US-Patenten 4 558 333 und 4 459 600 Gebrauch macht, die Elemente
offenbaren, die sich in einem Bereich befinden, in welchem der Thermoarbeitsbereich
gekrümmt
ist.
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Als
Druckkopf vom Vollzeilentyp mit einer Länge entsprechend der maximalen
Breite des bedruckbaren Printmediums in der Druckvorrichtung kann
von einer Anordnung Gebrauch gemacht werden, bei der die Länge erreicht
wird durch eine Kombination mehrerer Druckköpfe der in den oben genannten
Patentbeschreibungen offenbarten Art, oder mit Hilfe einer Anordnung,
bei der Druckköpfe
zu einem einzelnen integrierten Druckkopf zusammengefaßt sind.
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Der
Druckkopf kann ein Druckkopf mit austauschbarer Spitze sein, bei
dem die elektrische Verbindung zur Vorrichtung selbst und die Zufuhr
von Tinte aus der Vorrichtung selbst dadurch erreicht wird, daß der Kopf
an der Vorrichtung angesetzt wird, oder der Druckkopf kann vom Patronentyp
sein, bei dem der Druckkopf selbst integriert mit einem Tintenreservoir
ausgebildet ist.
-
Um
den Druckvorgang noch stabiler zu gestatten, ist es bevorzugt, wenn
die oben beschriebene Druckvorrichtung zusätzlich mit einer Druckkopf-Beseitigungseinrichtung
und einer Hilfseinrichtung etc. ausgestattet ist. Spezielle Beispiele
sind Druckkopf-Abdeckmittel, Reinigungsmittel, Druck- oder Saugmittel,
Voraufheizmittel mit einem Elektrowärmewandler, einem separat von
diesem Wandler vorgesehenen Heizelement, oder mit einer Kombination
aus dem Wandler und dem Heizelement, und mit einem Vorausstoßmodus zum
Durchführen eines
Tintenausstoßes
unabhängig
vom Druckvorgang. Dieses Zubehör
ist wirksam bei der Erzielung eines stabilen Druckablaufs.
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Darüber hinaus
ist der Druckmodus der Druckvorrichtung nicht auf eine Betriebsart
beschränkt,
bei der das Drucken unter Verwendung von nur einer Hauptfarbe wie
beispielsweise Schwarz durchgeführt
wird. Die Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie mindestens
einen mehrfarbigen Modus besitzt, bei dem das Drucken unter Verwendung mehrerer
Farben erfolgt, oder aber einen Vollfarbmodus besitzt, bei dem der
Druckvorgang unter Verwendung gemischter Farben durchgeführt wird.
Erreichen kann man dies durch Verwenden eines integrierten Druckkopfs
oder durch Kombinieren mehrerer Druckköpfe.
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Eine
erfindungsgemäße Druckvorrichtung kann
eine Vielfalt von Formen annehmen. Sie kann als einstückiges Teil
oder getrennt von einer Informationsverarbeitungseinrichtung wie
zum Beispiel einem Computer ausgebildet sein, und sie kann als Bildausgabeterminal
eines solchen Geräts
dienen, außerdem
als Kopiergerät
in Kombination mit einem Lesegerät
oder dergleichen, aber auch als Faksimilegerät mit Sende- und Empfangsfunktionen.
-
<Weitere Ausführungsformen>
-
Anwenden
läßt sich
die Erfindung bei einem System, welches durch mehrere Geräte gebildet
wird (zum Beispiel einem Host-Computer, eine Schnittstelle, ein
Lesegerät,
ein Drucker, etc.), oder bei einer Vorrichtung in Form eines Einzelgeräts (beispielsweise
in Form eines Kopierers oder eines Faksimilegeräts etc.).
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Die
vorliegende Erfindung gemäß obiger
Beschreibung ermöglicht
also, daß man
Widerstandswerte eines Treiberelements und einen Verdrahtungswiderstand,
die seriell mit einem Druckelement verbunden sind, exakt messen
kann, um konstante Energie zu jeder Zeit an das Druckelement zu
liefern, unabhängig
von einer möglichen
Schwankung des Widerstandswerts der einzelnen Elemente. Hierdurch
ist es möglich,
den Druckvorgang mit hoher Definition, hoher Qualität und hoher
Zuverlässigkeit durchzuführen.
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Da
zahlreiche weitere abweichende Ausführungsformen der Erfindung
möglich
sind, versteht sich, daß die
Erfindung nicht auf ihre speziellen Ausführungsformen beschränkt ist,
sondern ausschließlich
durch die beigefügten
Ansprüche
definiert wird.