DE69725221T2

DE69725221T2 - Tintenstrahldrucksystem mit Temperaturkontrolle

Info

Publication number: DE69725221T2
Application number: DE69725221T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Ohta-ku Nishikori; Norbuyuki Ohta-ku Kuwabara; Noribumi Ohta-ku Koitabashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: EP0816086A3; US6227641B1; EP0816086B1; JPH1016228A; DE69725221D1; EP0816086A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tintenstrahldrucksystem mit Temperaturkontrolle.
Stand der Technik
Ein Tintenstrahldrucker, bei welchem zum Drucken von Zeichen wie Buchstaben, Zahlen und Symbole und von Bildern wie Figuren und Mustern Tinte in Form feiner Tröpfchen aus dessen Ausstoßöffnungen ausgestoßen wird, ermöglicht Hochleistungsdrucken bei hoher Auflösung. Besonders ein System, bei welchem von einem elektrothermischen Wandler (nachfolgend „Heizvorrichtung" genannt) ein Bläschen (Luftbläschen) erzeugt wird, d. h. bei einem sogenannten Tintenstrahlaufzeichnungssystem (offenbart z. B. in den japanischen Patentveröffentlichungen 61-59911 bis 59914), ermöglicht eine Verringerung der Gerätegröße und eine Erhöhung der Bilddichte.
Bei einem solchen Tintenstrahlaufzeichnungssystem wird von der Heizvorrichtung zum Ausstoßen von Tintentröpfchen (nachfolgend „Ausstoßheizvorrichtung" genannt) Wärme und durch diese ein Bläschen in der Tinte erzeugt. Das Wachsen des auf diese Weise erzeugten Bläschens wird stark von der Temperatur der dieses umgebenden Tinte beeinflußt. An der Grenzfläche zwischen dem Bläschen und der Tinte laufen zwei Prozesse ab, einmal das Wandern von Gasphasenmolekülen aus dem Bläschen in die Tinte und zum anderen das Wandern von Flüssigphasenmolekülen aus der Tinte ins Bläschen. Der zweite Prozeß wird von der Temperatur der das Bläschen umgebenden Tinte beeinflußt. Bei einer hohen Tintentemperatur wandern sehr viele Moleküle in das erzeugte Bläschen und lassen dieses relativ stark wachsen. Dagegen wandert bei einer niedrigen Tintentemperatur nur eine relativ geringe Anzahl an Molekülen in das erzeugte Bläschen, so daß das Bläschen kleiner ist als das bei hoher Tintentemperatur erzeugte. Die Größe des Bläschens widerspiegelt die Menge der von diesem ausgestoßenen Tinte (nachfolgend „Ausstoßmenge" genannt). Bei einem Warmtintenstrahlaufzeichnungskopf wird die Ausstoßmenge von der Temperatur der die Heizvorrichtung unmittelbar umgebenden Tinte sehr beeinflußt. Die Ausstoßmenge ist bei einer hohen Tintentemperatur groß und bei einer niedrigen Temperatur klein.
Allgemein ausgedrückt heißt das, daß bei einer niedrigen Umgebungstemperatur die Viskosität der zum Ausstoßen verwendeten Tinte ansteigt (nachfolgend „Eindicken" genannt), wodurch das Volumen der aus dem Druckkopf ausgestoßenen Tinte kleiner wird oder das Ausstoßen von Tinte nicht mehr glatt ablaufen kann. Beim genannten Warmtintenstrahlaufzeichnungssystem beeinflußt die Tintentemperatur das Wachsen des erzeugten Bläschens, wobei ein Absinken der Tintentemperatur zu einer Verringerung der Tintenausstoßmenge oder einer Verschlechterung der Ausstoßbedingungen führt.
Wenn keine Tinte ausgestoßen wird, verdampfen die in dieser enthaltenen flüchtigen Bestandteile, so daß die Tinte stark eindickt und nicht mehr normal ausgestoßen werden kann. Bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen werden die Ausstoßbe dingungen weiter verschlechtert und im Extremfall wird das Ausstoßen unmöglich.
Bei herkömmlichen Druckgeräten wird im Falle niedriger Umgebungstemperatur vor oder während des Druckens der Druckkopf warm gehalten, um die Tintenviskosität zu verringern, dadurch die Bedingungen für das Wachsen des erzeugten Bläschens zu schaffen und fehlerhaftes Ausstoßen oder Ausstoßversagen zu verhindern.
Zum Warmhalten des Druckkopfes gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit besteht darin, die Heizvorrichtung für das Ausstoßen von Tintentröpfchen zur entsprechenden Wärmeerzeugung anzusteuern, die zweite Möglichkeit darin, den Druckkopf mit einer Warmhaltevorrichtung (nachfolgend „Warmhalteheizvorrichtung" genannt) auszurüsten.
Bei herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen und herkömmlichen Kopfwarmhalteverfahren tritt jedoch ein Problem dahingehend auf, daß bei Verwendung der Ausstoßheizvorrichtung die Temperatur der diese unmittelbar umgebenden Tinte viel stärker ansteigt als die der restlichen Tinte. Deshalb ist durch die hohe Tintentemperatur bei Beginn des Ausstoßens von Tintentröpfchen die Tintenausstoßmenge groß, doch da die Temperatur der nachströmenden Tinte absinkt, wird die Ausstoßmenge allmählich so klein, daß Ausstoßinstabilität eintritt.
Bei Verwendung einer Warmhalteheizvorrichtung wird diese etwas entfernt von der Ausstoßheizvorrichtung angeordnet, um die Tinte so anzuwärmen, daß die genannten Probleme nicht auftreten. Eine zusätzliche Heizvorrichtung, welche außerdem eine zusätzliche Verdrahtung erforderlich macht, erhöht aber die Kosten des Druckkopfes oder Druckgerätes.
Zum Warmhalten des Kopfes und der Tinte auf einer Temperatur, welche nicht unter der für das Drucken vorbestimmten liegt, stehen verschiedene Steuerverfahren zur Verfügung.
Ein Verfahren besteht darin, den Druckkopf vor Druckbeginn (oder während druckfreier Zeiten), aber nicht während des Druckens warm zu halten. Bei diesem Verfahren wird während des Druckens bei geringer Druckleistung die Druckkopftemperatur und dadurch die Ausstoßmenge allmählich verringert. Wenn nur Buchstaben gedruckt werden sollen, stellt das kein Problem dar. Beim Graphikfarbdrucken oder ähnlichen Druckvorgängen bewirkt eine Veränderung der Ausstoßmenge aber eine starke Farbtonänderung, welche bei einem Druckgerät zur Durchführung des Druckens unter Farbentwicklungssteuerung nicht zulässig ist.
Um eine Veränderung der Ausstoßmenge durch Temperaturänderung des Druckkopfes zu verhindern, wird das an die Ausstoßheizvorrichtung gesendete Signal in mehrere Impulse unterteilt, und bevor das Senden des Hauptimpulses für das tatsächliche Ausstoßen von Tintentröpfchen aus dem Druckkopf erfolgt, wird ein kurzer Impuls (Vorimpuls) an die Ausstoßheizvorrichtung gesendet, dessen Energie zur Erwärmung der Tinte um die Heizvorrichtung und somit zur Steuerung der Ausstoßmenge, aber nicht zur Erzeugung eines Bläschens in der Tinte ausreicht. Eine effektive Steuerung ist aber nur in einem begrenzten Bereich möglich. Wenn der Druckkopf mit einer hohen Frequenz angesteuert wird, bleibt für das Senden eines Vorimpulses vor dem Hauptimpuls nicht genügend Zeit, mit anderen Worten, der Ansteuerungsfrequenz des Druckkopfes sind Grenzen gesetzt.
Um das Problem der Temperaturabsenkung des Druckkopfes bei geringer Druckleistung und geringer Umgebungstemperatur zu beseitigen, besteht die Möglichkeit, die Ausstoßheizvorrichtung, welche zum Drucken nicht benötigt wird, oder die Warmhalteheizvorrichtung auch während des Druckens zu verwenden, um den Druckkopf warm zu halten. Wenn aber die Warmhalteheizvorrichtung und die Ausstoßheizvorrichtung gleichzeitig betrieben werden, steigt während des Druckens der Energieverbrauch, so daß eine Spannungsquelle mit einer höheren Leistung erforderlich wird. Die Folge wäre eine wesentliche Kostenerhöhung.
Die Warmhaltesteuerung während des Druckens kann aber auch unabhängig vom Steuersignal für das Drucken durchgeführt werden. In diesem Fall sind ein flexibles Kabel zur Signalübertragung von der Gerätehauptbaugruppe zum Druckkopf und eine Verdrahtung des mit der Heizvorrichtung bestückten Chips erforderlich. Auch wenn das Chip mit mehreren Steuerelektroden versehen wird, um die beim Drucken nicht verwendete Heizvorrichtung zum Warmhalten anzusteuern, erfordern diese eine zusätzliche Verdrahtung und dadurch mehr Platz. Um die Warmhaltesteuerung von der Gerätehauptbaugruppe durchführen, ist zum Beispiel eine Übertragungsader im flexiblen Kabel erforderlich, welche aber ebenfalls höhere Kosten verursacht. Wenn die Heizvorrichtung und die erforderliche Verdrahtung nach einem Halbleiterherstellungsverfahren auf einem Siliziumwafer erzeugt werden und diese viel Platz erfordern, wird die Anzahl der auf dem Wafer unterzubringenden Chips geringer. Außerdem steigt die Anzahl fehlerhafter Chips infolge von Staub usw., so daß eine Ausbringensverringerung zu verzeichnen ist.
Im Dokument EP-A-0580167 ist ein Druckgerät beschrieben, welches nach dem Prinzip des Bläschenaustritts arbeitet und bei welchem zur Impulskette sowohl die Bläschenerzeugungsim pulse zum Ausstoßen der für das Drucken erforderlichen Tinte als auch Vorwärmimpulse gehören.
Unter einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahldruckgerät zum Drucken auf einem Druckmedium bereitgestellt, welches aufweist:
einen Tintenstrahldruckkopf, in dessen mit der Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinte auf das Druckmedium verbundenen Flüssigkeitskanal ein Wärme erzeugendes Element angeordnet ist, welches als Reaktion auf ein Steuersignal Wärme erzeugt, um ein mit der Atmosphäre außerhalb der Ausstoßöffnung in Verbindung stehendes und Ausstoßen von Tinte durch die Ausstoßöffnung auf das Druckmedium bewirkendes Bläschen zu erzeugen,
und eine Warmhaltevorrichtung zum Warmhalten des Druckkopfes,
gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung, welche die Warmhaltevorrichtung während eines bestimmten kontinuierlichen Druckvorgangs nicht ansteuert, das Ansteuern aber vor Druckbeginn vornimmt, um den Tintenstrahldruckkopf auf einer Temperatur zu halten, welche nicht unter der für das Drucken vorbestimmten Temperatur liegt.
Unter einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Warmhalten des in einem Tintenstrahldruckgerät angeordneten Tintenstrahldruckkopfes bereitgestellt, wobei als Tintenstrahldruckkopf ein Kopf verwendet wird, in dessen mit der Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinte auf das Druckmedium verbundenen Flüssigkeitskanal ein Wärme erzeugendes Element angeordnet ist, welches als Reaktion auf ein Steuersignal Wärme erzeugt, um ein mit der Atmosphäre außerhalb der Ausstoßöffnung in Verbindung stehendes und Ausstoßen von Tinte durch die Ausstoßöffnung auf das Druckmedium bewirkendes Bläschen zu erzeugen, und wobei das Warm halten mit einer Warmhaltevorrichtung erfolgt und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Warmhaltevorrichtung während eines vorbestimmten kontinuierlichen Druckvorgangs nicht angesteuert wird, das Ansteuern aber vor Druckbeginn erfolgt, um den Tintenstrahlkopf auf einer Temperatur zu halten, welche nicht unter der für das Drucken vorgegebenen Temperatur liegt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein Tintenstrahldruckgerät und ein Steuerverfahren bereitgestellt, welche durch Warmhalten des Druckkopfes eine Veränderung der Ausstoßmenge während des Druckens und ein Ansteigen der Herstellungskosten und laufenden Kosten verhindern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die Konstruktion eines Tintenstrahldruckkopfes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung ein Beispiel des Aufbaus des wichtigsten Teils des im Tintenstrahldruckgerät gemäß 1 verwendeten Tintenstrahlkopfes, bei welchem das Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip angewendet wird.
Die 3A bis 3F zeigen schematisch den Ausstoßvorgang auf der Grundlage des Bläschenaustritt-Ausstoßprinzips bei dem in 2 dargestellten Tintenstrahlkopf.
4 zeigt im Diagramm die Beziehung zwischen der Kopftemperatur und der Ausstoßmenge bei dem nach dem Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip arbeitenden Tintenstrahlkopf gemäß der ersten Ausführungsform und einem nach dem herkömmlichen Ausstoßprinzip arbeitenden Druckkopf.
5 zeigt eine Tabelle zur Bestimmung der Erwärmungszieltemperatur für den Tintenstrahlkopf der ersten Ausführungsform aus der Umgebungstemperatur.
6 zeigt schematisch im Blockschaltbild den Aufbau des Steuerungssystems des Aufzeichnungsgerätes der ersten Ausführungsform.
7 zeigt ein Beispiel einer Tabelle zur Bestimmung der Kurzimpulssendezeit aus der Differenz (ΔT) zwischen der Erwärmungszieltemperatur und der Kopftemperatur.
Die 8A bis 8D zeigen Beispiele der Wellenform eines Streuerimpulses zur Durchführung der Warmhaltesteuerung auf der Grundlage von ΔT.
9 zeigt ein Beispiel einer Tabelle zum Auswählen der Warmhaltebedingungen aus ΔT für druckfreie Zeit bei der ersten Ausführungsform.
10 zeigt im Flußplan die Warmhaltesteuerung bei der ersten Ausführungsform.
11 zeigt im Flußplan die Warmhaltesteuerung bei der ersten Ausführungsform.
12 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung ein Beispiel des Aufbaus des wichtigsten Teils eines Tintenstrahlkopfes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, auf welchen das Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip übertragbar ist.
Die 13A bis 13F zeigen schematisch den Ausstoßvorgang bei dem in 12 dargestellten Tintenstrahlkopf bei Anwendung des Bläschenaustritt-Ausstoßprinzips.
14 zeigt schematisch die Warmhaltesteuerung in Abhängigkeit von der Schlittenstellung gemäß der zweiten Ausführungsform.
15 zeigt ein Beispiel einer Tabelle zum Auswählen der Warmhaltebedingungen in Abhängigkeit von der Schlittenstellung und von ΔT bei der zweiten Ausführungsform.
16 zeigt im Flußplan die Warmhaltesteuerung bei der zweiten Ausführungsform.
17 zeigt im Flußplan die Warmhaltesteuerung bei der zweiten Ausführungsform.
18 zeigt schematisch die Warmhaltesteuerung in Abhängigkeit von der Schlittenstellung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
19 zeigt ein Beispiel einer Tabelle zum Auswählen der Warmhaltebedingungen in Abhängigkeit von der Schlittenstellung und von ΔT bei der dritten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
[Umriß]
Bei der nachfolgend beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Warmhaltesteuerung zu dem Zweck durchgeführt, wäh rend des Druckens die Druckkopftemperatur nicht unter 25°C absinken zu lassen.
Bei dieser Ausführungsform wird ein kurzer Impuls mit kleiner Impulsbreite gesendet, dessen Energie zur Erzeugung eines Bläschens in der Ausstoßheizvorrichtung nicht ausreicht. Vor Druckbeginn wird von dem in der Gerätehauptbaugruppe angeordneten Temperatursensor die Umgebungstemperatur erfaßt, um die Erwärmungszieltemperatur zu bestimmen (dieser Temperatursensor, welcher die Umgebungstemperatur des Druckkopfes überwacht, ist im Druckgerät an einer Stelle nahe am Druckkopf angeordnet, an welcher der Einfluß der Spannungsquelle vernachlässigt werden kann.
Nachfolgend wird der Begriff „Zieltemperatur" näher erläutert.
Beim Druckgerät dieser Ausführungsform ist der Druckkopf auf einem Schlitten montiert und das Drucken erfolgt während des Abtastens rechtwinklig zur Transportrichtung des in Form von Papier, eines Films, von Gewebe usw. verwendeten Druckmediums. Vor Beginn der Abtastbewegung des Druckkopfes zur Durchführung des Druckens wird dieser mit Energie versorgt und dadurch auf einer Temperatur gehalten, welche nicht unter der für das Abtasten vorbestimmten Temperatur liegt, selbst bei einer geringen Druckleistung und kaum zu erwartender Temperaturerhöhung des Druckkopfes. Die Erwärmungszieltemperatur ist die Temperatur, welche beim Erwärmen erreicht werden soll. Während des Druckens erfolgt kein Warmhalten des Druckkopfes.
Bei der Warmhaltesteuerung gemäß dieser Ausführungsform wird vor Beginn des Druckens einer Seite über eine bestimmte Zeit, welche sich aus der Differenz zwischen der Erwärmungszieltemperatur und der vom Temperatursensor am Kopf erfaßten Temperatur (nachfolgend „Kopftemperatur" genannt) ergibt, ein kurzer Impuls zur Ausstoßheizvorrichtung gesendet.
Nach Beendigung des Abtastens zum Drucken einer Zeile wird auf der Grundlage der Kopftemperatur der Zeitintervall des zur Ausstoßheizvorrichtung zu sendenden Kurzzeitimpulses bestimmt, z. B. alle 200 ms, bevor das Abtasten zum Drucken der nächsten Zeile erfolgt.
Wenn z. B. wegen der Übertragung der Druckdaten vom Hauptcomputer, dem Datenentwickeln usw, nicht gedruckt werden kann, obwohl der Druckkopf sich in der Druckstartstellung befindet, wird 5 s nach Erreichen dieser Stellung der Warmhaltevorgang unterbrochen. Nach Druckwiederbeginn wird wie bei Beginn des Druckens einer Seite das Warmhalten fortgesetzt.
[Bei dieser Ausführungsform verwendetes Druckgerät]
1 zeigt in perspektivischer Darstellung das bei dieser Ausführungsform verwendete Tintenstrahldruckgerät. Bei diesem Druckgerät ist auf einem Schlitten 12 ein Tintenstrahlkopf 11 montiert. Zum Regenerieren des Tintenstrahlkopfes wird der Schlitten 12 in die einer Saugvorrichtung 14 gegenüber liegende, sich außerhalb des Druckbereichs 13 befindende Stellung bewegt.
2 zeigt schematisch ein Beispiel des Aufbaus des wichtigsten Teils des bei dieser Ausführungsform verwendeten Tintenstrahlkopfes, auf welchen das Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip (japanisches Offenlegungspatent 4-10940 ~ 10942, U.S.S.N 692,935) übertragen werden kann. Wie aus 2 hervorgeht, ist auf einem Substrat 101 eine bestimmte Anzahl an Heizelementen 102 und nicht dargestellten Verdrahtungselektroden zum Übertragen elektrischer Signale an die Heizelemente 102 angeordnet. In bestimmten Abständen sind Wände 105 angeordnet, um Flüssigkeitskanäle 103 über den Heizelementen 102 und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer 104 für die Flüssigkeitskanäle 103 zu erzeugen. Durch Verbinden einer mit Tintenzuführbohrungen 106 versehenen Deckplatte 107 mit den Wänden 105 entsteht der Tintenstrahlkopf. Der von der Wand 105, dem Substrat 101 und der Deckplatte 107 umgebene Abschnitt bildet die Flüssigkeitskanäle 103, welche durch die Tintenzuführbohrungen 106 und über die gemeinsame Flüssigkeitskammer 104 mit Tinte versorgt werden. Über die Verdrahtungselektroden werden Ausstoßsignale an die Heizelemente 102 gesendet, um auf diesen Bläschen zu erzeugen und dadurch aus der am Ende jedes Flüssigkeitskanals vorhandenen Ausstoßöffnungen Flüssigkeitströpfchen auszustoßen. Im Substrat 101 ist ein Temperatursensor (nicht dargestellt) integriert, um die Druckkopftemperatur zu überwachen.
Der Druckkopf wird durch einen einzigen Impuls angesteuert, um Hochgeschwindigkeitsansteuern zu ermöglichen. Wenn mehrere Steuerimpulse gesendet werden und die unmittelbar an der Ausstoßheizvorrichtung vorhandene Tinte durch einen Impuls erwärmt und das Ausstoßen von Tinte durch einen nachfolgenden Impuls bewirkt wird, besteht die Möglichkeit der Erzeugung eines relativ großen Bläschens mit einer geringeren Energiemenge als im Falle des Ansteuerns mit einem einzigen Impuls. Wie bereits erwähnt, wird beim Ansteuern des Druckkopfes bei hoher Geschwindigkeit die Zeit zum Ansteuern jedes Heizelementes verringert und das erweist sich im Falle des Ansteuerns mit mehreren Impulsen als nachteilig. Wenn das Ansteuern mit einem einzigen Impuls erfolgt, kann das erzeugte Bläschen kaum wachsen; um aber ein Bläschen der gleichen Größe wie beim Ansteuern mit mehreren Impulsen zu erhalten, müßte das Heizelement vergrößert werden.
Die 3A bis 3F zeigen schematisch das Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip bei dem in 2 dargestellten Tintenstrahlkopf. Das Bezugszeichen 21 kennzeichnet die im Flüssigkeitskanal 103 vorhandene Tinte, das Bezugszeichen 23 die an einem Ende des Flüssigkeitskanals 103 vorhandene Ausstoßöffnung, das Bezugszeichen 25 die mit der Ausstoßöffnung versehene Fläche des Kopfes, das Bezugszeichen 26 den Meniskus und das Bezugszeichen 27 das erzeugte Bläschen.
3A zeigt den Zustand vor der Bläschenerzeugung. In diesem Zustand erstreckt der Meniskus 26 der Tinte 21 sich im wesentlichen auf der Ebene der mit der Ausstoßöffnung versehenen Fläche 25. Wenn in diesem Zustand ein Ausstoßsignal an das Heizelement 102 gesendet wird, erfolgt im gleichen Moment das Erwärmen der das Heizelement umgebenden Tinte 21, wodurch das Bläschen 27 entsteht und dieses zu wachsen beginnt (3B). Das Bläschen wächst weiter und gelangt durch die Ausstoßöffnung 23 in die Atmosphäre ( 3C). In diesem Moment wird die an der Ausstoßöffnung 23 vorhandene Tintenmenge 28 vom Bläschen 27 nach vorn gestoßen. Diese Tintenmenge wird in ein unabhängiges Tintentröpfchen 29 umgewandelt und auf das Druckmedium zum Beispiel in Form von Papier ausgestoßen (3D). Im Moment des Ausstoßens dieses Tröpfchens wird der Meniskus 26 im Flüssigkeitskanal zur Ausstoßöffnung 23 gezogen, wodurch vor diesem ein Hohlraum entsteht (3E). Durch die Oberflächenspannung der Tinte 21, die Benetzbarkeit der Innenwand des Flüssigkeitskanals 103 mit Tinte usw. wird dieser Hohlraum wieder mit Tinte gefüllt und der Zustand vor dem Ausstoßen wiederhergestellt (3F).
4 zeigt in Diagrammform die Beziehung zwischen der Ausstoßmenge und der Kopftemperatur bei Anwendung des Bläschenaustrittsaustoßprinzips und beim herkömmlichen Ausstoß prinzip. Die beiden dargestellten Kurven unterscheiden sich wesentlich voneinander. Bei einem Warmtintenstrahldruckkopf wird von einer Ausstoßheizvorrichtung Wärme erzeugt, dabei ein Bläschen gebildet und von diesem Tinte ausgestoßen. Wenn die Kopftemperatur und die Temperatur der die Ausstoßheizvorrichtung umgebenden Tinte steigen, wird das Bläschen vergrößert. Bei einem nach dem herkömmlichen Ausstoßverfahren arbeitenden Druckkopf wird mit steigender Bläschengröße auch eine größere Tintenmenge aus diesem ausgestoßen. Beim Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip wird nur die im Kanalabschnitt zwischen der Ausstoßheizvorrichtung und der Ausstoßöffnung vorhandene Tintenmenge ausgestoßen, egal, welche Größe das Bläschen erreicht, und dadurch die Temperaturabhängigkeit der Ausstoßmenge verringert.
Wenn mit dem Druckkopf über eine bestimmte Zeit keine Ausstoßvorgänge durchführt werden, steigt infolge des Verdampfens der in der Tinte enthaltenen flüchtigen Bestandteile die Viskosität oder Konzentration der nahe der Ausstoßöffnung vorhandenen Tintenmenge. Um diese Tintenmenge zu beseitigen, werden beim Gerät dieser Ausführungsform in bestimmten Abständen mehrere Tintentröpfchen aus dem Druckkopf in einen in der Nähe der Saugvorrichtung 14 angeordneten Aufnahmebehälter ausgestoßen (dieser Vorgang wird nachfolgend „Vorausstoßen" genannt).
[Vorgabe der Erwärmungszieltemperatur]
Bei Beginn des Druckens jeder Seite wird von dem im Gerät angeordneten Temperatursensor die Umgebungstemperatur erfaßt und aus der erfaßten Temperatur die Erwärmungszieltemperatur bestimmt (dieser Temperatursensor ist in der Nähe des Druckkopfes angeordnet, wo der Einfluß der Spannungsquelle vernachlässigt werden kann, und dient zur Überwachung der Umgebungstemperatur).
5 zeigt ein Beispiel einer Tabelle zur Bestimmung der Erwärmungszieltemperatur aus der Umgebungstemperatur. Die ermittelte Erwärmungszieltemperatur wird vor Beginn des Druckens jeder Seite vorgegeben, so daß die Möglichkeit besteht, im Falle einer Temperaturerhöhung im Druckgerät das Warmhalten des Druckkopfes zu unterbrechen.
[Warmhaltesteuerung]
Bei dieser Ausführungsform wird die Warmhaltesteuerung in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen der Erwärmungszieltemperatur und der vom Kopfsensor überwachten Kopftemperatur durchgeführt (diese Differenz wird nachfolgen durch ΔT ausgedrückt). Bei dieser Ausführungsform erfolgt das Ansteuern der Ausstoßheizvorrichtung zum Warmhalten des Kopfes mit einem Steuerimpuls (Kurzzeitimpuls) bei einer Frequenz von 40 kHz z. B., wobei die Wirkzeit des Impulses nicht ausreicht, die um die Heizvorrichtung vorhandene Tintenmenge zum Kochen zu bringen. Sofern keine Tinte ausgestoßen wird, kann das Signal aber so ausgewählt werden, daß auf der Heizvorrichtung auch ein Bläschen entsteht.
6 zeigt schematisch im Blockschaltbild den Aufbau des Steuerungssystems des Aufzeichnungsgerätes dieser Ausführungsform. In dieser Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 1105 die Primärsteuereinheit zum Steuern des gesamten Gerätes, zum Empfangen der vom Hauptcomputer 1102 übertragenen Druckdaten, Entwickeln dieser Daten und zum Auslösen des Druckens auf einem Druckmedium wie Papier auf der Grundlage der entwickelten Bilddaten. Die Primärsteuereinheit 1105 ist mit einer CPU in Form eines Mikroprozessors oder einer ähnlichen Einheit bestückt und an einen ROM 1107 und einen RAM 1108 angeschlossen, wobei im ROM das Steuerprogramm für die CPU (dieses Programm entspricht den Abläufen gemäß den 10 und 11), eine Tabelle für die Temperaturregelung und andere erforderliche Daten und in dem als Arbeitsfläche der CPU dienenden RAM vorübergehend verschiedene Datenposten gespeichert werden.
Das Bezugszeichen 1113 kennzeichnet einen Zeilenvorschubmotor zum Vorwärtsschieben des als Aufzeichnungsmedium dienenden Aufzeichnungspapiers. Das Bezugszeichen 1111 kennzeichnet den Schlittenmotor für das Abtastbewegen des mit dem Druckkopf bestückten Schlittens 12. Die Bezugszeichen 1110 und 1112 kennzeichnen Motortreiber, welche von der Primärsteuereinheit 1105 durch ein Signal angesteuert werden, um den entsprechenden Motor zum vorgegebenen Zeitpunkt anzutreiben. Das Bezugszeichen 1106 kennzeichnet einen Kopftreiber zum Ansteuern des Druckkopfes 11 in Übereinstimmung mit den im RAM 1108 gespeicherten Druckdaten und Durchführung des Druckens.
Bei diesem Steuerungssystem wird vor Druckbeginn in Zeitintervallen, welche der erwähnten Größe ΔT entsprechen, der Kurzzeitimpuls zur Ausstoßheizvorrichtung gesendet.
7 zeigt ein Beispiel einer Tabelle zur Bestimmung der Kurzzeitimpulssendedauer auf der Grundlage von ΔT und 8A die Wellenform des zu sendenden Steuerimpulses. Das Senden des Kurzzeitimpulses dient zum Erwärmen verschiedener Komponenten einschließlich der Heizelemente und des Wärmeableitkanals, über welchen die im Druckkopf erzeugte Wärme abgeleitet wird. Wenn das Warmhalten zum Beispiel vor dem Druckabtasten durchgeführt wird, kann das Absenken der Temperatur des erwärmten Kopfes verzögert werden.
Nach Beendigung des Druckens einer Zeile wird während des Bewegens des mit dem Druckkopf bestückten Schlittens zur nächsten Druckstartposition, ohne dabei zu drucken, oder während des Druckmediumsvorschubs die Kopftemperatur erfaßt und auf der Grundlage von ΔT das Warmhalten gesteuert.
10 zeigt ein Beispiel der Warmhaltesteuerung nach Beendigung des Druckens in Abtasthauptrichtung, bis der Druckkopf die Startposition für den nächsten Druckvorgang in Abtasthauptrichtung erreicht. Diese Vorgänge werden nach je 200 ms durchgeführt. Zuerst wird sichergestellt, daß der Druckkopf die Startposition für den nächsten Druckvorgang in Abtasthauptrichtung noch nicht erreicht hat (Schritt S1), und die Kopftemperatur gemessen (Schritt S3). Auf der Grundlage der gleichzeitig ermittelten Differenz ΔT (Schritt S5) wird die Wellenform des Steuerimpulses für das Warmhalten verändert (Schritte S7 bis S13).
Die 8A bis 8D zeigen Wellenformen des bei dieser Steuerung verwendeten Steuerimpulses. 9 zeigt ein Beispiel einer Tabelle zum Auswählen der Wellenform des Steuerimpulses in Abhängigkeit von ΔT.
Wie aus den 8A bis 8D hervorgeht, entspricht bei dieser Ausführungsform auf der Grundlage von ΔT eine Ansteuerung von 100% einer Steuerfrequenz von 40 kHz (8A), und wenn ΔT nicht unter 15°C sinkt, wird diese Wellenform angenommen (Schritt S23). In anderen Fällen wird die Anzahl der Steuerimpulse entsprechend verringert, d. h., der Steuerimpuls zum Warmhalten muß bei ΔT nicht unter 10°C bis unter 15°C nur 75% (8B, Schritt S21), bei ΔT nicht unter 5°C bis unter 10°C nur 50% (8C, Schritt S19) und bei ΔT nicht unter 0°C bis unter 5°C nur 25% (8D, Schritt S17) betragen. Bei ΔT unter 0°C wird keine Warmhaltesteuerung durchgeführt (Schritt S15).
Diese Steuerung ermöglicht zuverlässiges Drucken auch bei geringer Druckleistung, welche kaum zur Temperaturerhöhung des Druckkopfes führt, da die Kopftemperatur in einem bestimmten Bereich gehalten wird (bei dieser Ausführungsform nicht unter 25°C).
In einigen Fällen ist selbst dann, wenn der Druckkopf die Druckstartposition erreicht hat, die Vorbereitung für den nächsten Druckvorgang noch nicht abgeschlossen, so daß nicht gedruckt werden kann, z. B. während der Übertragung der für das Drucken der nächsten Zeile erforderlichen Daten vom Hauptcomputer 1102 zum Druckgerät.
11 zeigt im Flußplan die Warmhaltesteuerung in dem Fall, daß das Drucken nicht begonnen werden kann, selbst wenn der Druckkopf die Startposition für den nächsten Abtastdruckvorgang erreicht hat, und das Gerät sich im Wartezustand befindet.
Bei dieser Steuerung wird zuerst überprüft, ob das Druckstartkommando gesendet wurde (Schritt S100). Wenn das nicht der Fall ist, wird ermittelt, ob zum Beispiel 5 Sekunden seit Erreichen der Druckstartposition vergangen sind (Schritt S101). Bei maximal 5 Sekunden werden die Schritte S3 bis S23 bzw. die ähnlichen Schritte S103 bis S123 nach jeweils 200 ms z. B. durchgeführt, während das Druckgerät sich in der Wartestellung befindet und das Warmhalten des Druckkopfes fortgesetzt wird. Wenn nach Ablauf von 5 Minuten aus der Wartestellung des Druckgerätes heraus mit dem Drucken nicht begonnen werden kann, wird das Warmhalten des Druckkopfes unterbrochen und der Schlitten in die Ausgangsstellung bewegt, um den auf diesem montierten Druckkopf abzudecken (Schritt S102).
Wenn im Wartezustand 5 Sekunden verstrichen sind, wird das Warmhalten aus folgendem Grund unterbrochen: wenn kein Ausstoßen von Tinte aus dem Druckkopf erfolgt und der Kopf nicht abgedeckt ist, verdampfen die in der Tinte enthaltenen flüchtigen Bestandteile aus den Ausstoßöffnungen, unabhängig von der Umgebungstemperatur, so daß die an den Ausstoßöffnungen vorhandene Tinte eindickt oder fest wird. Wenn das Gerät sich im Wartezustand vor dem Drucken befindet, wird in bestimmten Zeitabständen das erwähnte Vorausstoßen durchgeführt, um die viskoser gewordene Tintenmenge zu entfernen. Wenn ein solcher Zustand aber über einen langen Zeitraum beibehalten wird, steigt die Menge der für das Vorausstoßen benötigten Tinte und damit der Tintenverbrauch, so daß auch die laufenden Kosten steigen. Wenn die Tintenmenge für das Vorausstoßen steigt (Verlusttinte), muß die Aufnahmekapazität des im Druckgerät angeordneten Verlusttintenabsorptionselementes vergrößert werden. Deshalb wird bei dieser Ausführungsform der Druckwartezustand nach einer bestimmten Zeit aufgehoben und der Druckkopf abgedeckt.
Wenn bei niedriger Umgebungstemperatur der Wartezustand und das Warmhalten über einen langen Zeitraum beibehalten werden, ist ein Ansteigen der Tintenviskosität an den Ausstoßöffnungen und das Austreten des in der Tinte gelösten Gases zu verzeichnen, so daß normales Ausstoßen von Tinte aus dem Druckkopf nicht mehr gewährleistet ist. Deshalb wird bei dieser Ausführungsform der Druckwartezustand bei Fortsetzung des Warmhaltens auf eine bestimmte Zeitspanne beschränkt.
Bei dieser Ausführungsform wird der erwähnte Kurzzeitimpuls zum Warmhalten des Druckkopfes zur Ausstoßheizvorrichtung gesendet und das Drucken nach dem beschriebenen Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip durchgeführt. Das Warmhalten des Kopfes durch den Kurzzeitimpuls basiert auf der Regelung der Tin tentemperatur, d. h. erfolgt auf andere Weise als bei Verwendung der Warmhalteheizvorrichtung. Da aber das Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip zugrunde gelegt wird, ist kaum eine Änderung der Ausstoßmenge zu erwarten. Deshalb besteht die Möglichkeit der Bereitstellung eines kostengünstigen Drucksystems, welches selbst während des Druckens bei niedriger Umgebungstemperatur nur eine geringe Änderung der Ausstoßmenge verursacht, ohne daß eine separate Heizvorrichtung zum Warmhalten des Druckkopfes sich erforderlich macht.
Bei dieser Ausführungsform wird die Warmhaltesteuerung ausschließlich während druckfreier Zeit durchgeführt, in welcher bis zum Druckbeginn der Druckkopf mit Energie beaufschlagt wird, um den Kopf auf einer Temperatur nicht unter der für das Drucken vorbestimmten zu halten, ohne das Warmhalten des Kopfes während des Druckens durchzuführen, selbst wenn nur eine geringe Druckleistung und demzufolge nur eine geringfügige Temperaturerhöhung des Druckkopfes zu verzeichnen ist, und das Drucken auf der Grundlage des beschriebenen Bläschenaustritt-Ausstoßprinzips realisiert. Wenn das Warmhalten vor Druckbeginn, aber nicht während des Druckens durchgeführt wird, sinkt während des Druckens die Kopftemperatur. Da aber das Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip zugrunde gelegt wird, ist nur eine geringfügige Änderung der Ausstoßmenge zu verzeichnen. Das heißt, daß während des Druckens das Warmhalten nicht durchgeführt werden muß und demzufolge eine Spannungsquelle geringerer Kapazität verwendet werden kann. Außerdem besteht die Möglichkeit die Schaltung und Steuerung für das Warmhalten während des Druckens zu eliminieren. Dadurch wird ein kostengünstiges Drucksystem bereitgestellt, welches auch bei niedriger Umgebungstemperatur zuverlässig arbeitet und nur eine geringfügige Änderung der Ausstoßmenge während des Druckens verursacht.
Da bei dieser Ausführungsform zum Warmhalten vor Druckbeginn ein Kurzzeitimpuls zur Ausstoßheizvorrichtung gesendet wird, ist eine Warmhalteheizvorrichtung nicht erforderlich. Demzufolge kann eine Spannungsquelle mit geringer Kapazität verwendet werden.
Bei dieser Ausführungsform wird das Warmhalten in der Zeit zwischen der Beendigung eines Druckvorgangs und dem Beginn des nächsten durchgeführt. Mit anderen Worten, das Warmhalten erfolgt während des Bewegens des Schlittens zur nächsten Druckstartposition, während des Beschleunigens/Abbremsens des Schlittens, während des Papiervorschubs im Gerät oder zu einem anderen Zeitpunkt. Die genannten Zeitpunkte sind jedoch nicht als Beschränkung anzusehen. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird während druckfreier Zeiten eine große Energiemenge bereitgestellt und das Bläschenaustritt-Ausstoßen zugrunde gelegt, so daß zuverlässiges Drucken bei nur geringfügiger Änderung der Ausstoßmenge gewährleisten werden kann und/oder Warmhalten des Druckkopfes während des Druckens nicht erforderlich und demzufolge eine Kostenverringerung zu verzeichnen ist. Die Warmhaltesteuerung des Druckkopfes kann zu jedem Zeitpunkt, außer während des Druckens durchgeführt werden. So ist es zum Beispiel möglich, das Warmhalten des Druckkopfes ausschließlich während des Bewegens des Schlittens zur nächsten Druckstartposition durchzuführen.
Obwohl diese Ausführungsform mit Bezug auf ein Druckgerät beschrieben wurde, mit welchem das Drucken nur in einer Abtastbewegungsrichtung des mit einem Druckkopf bestückten Schlittens erfolgt, stellt diese Verfahrensweise keine Beschränkung dar. Bei einem Gerät, mit welchem das Drucken nur in einer Schlittenbewegungsrichtung durchgeführt wird, ist die druckfreie Zeit länger als beim Drucken in beiden Rich tungen, so daß ausreichend Zeit zum Warmhalten des Kopfes zur Verfügung steht, selbst wenn die Datenübertragung zum Druckgerät und die Datenverarbeitung für das Drucken bei hoher Geschwindigkeit erfolgt. Wenn zum Warmhalten des Druckkopfes keine lange Zeitspanne erforderlich ist oder das beschriebene Gerät verwendet wird, kann das Drucken in beiden Abtasthauptrichtungen und das Warmhalten des Druckkopfes auch in anderen druckfreien Perioden (z. B. während der Datenentwicklung) durchgeführt werden.
(Zweite Ausführungsform)
[Umriß]
Wie bei der ersten Ausführungsform wird auch bei der zweiten Ausführungsform der Druckkopf auf einer Temperatur nicht unter der für das Drucken vorbestimmten Temperatur von 25°C gehalten.
Wie bei der ersten Ausführungsform wird auch bei dieser Ausführungsform der erwähnte Kurzzeitimpuls zur Ausstoßheizvorrichtung gesendet, um von dieser das Warmhalten durchführen zu lassen. Bei Beginn des Druckens einer Seite wird wie bei der ersten Ausführungsform die Außentemperatur von dem im Gerät angeordneten Temperatursensor erfaßt und aus dieser die Erwärmungszieltemperatur zu bestimmt.
Bei dieser Ausführungsform wird zur Durchführung der Warmhaltesteuerung die Kopftemperatur nach Beendigung des Druckens einer Zeile erfaßt, die Größe ΔT berechnet und der Abstand des Schlittens zur Druckstartposition für das Drucken der nächsten Zeile ermittelt, um aus diesen Daten die Warmhaltebedingungen zu bestimmen. Das Senden des Kurzzeitimpulses zur Ausstoßheizvorrichtung in einer bestimmten Zeitspanne erfolgt vor Beginn des Druckens einer Seite. Bei der ersten Ausführungsform wird die Warmhaltesteuerung nach je weils 200 ms, bei dieser Ausführungsform in der Zeit zwischen der Beendigung des Druckens einer Zeile und der Ankunft des Schlittens an der Startposition für das Drucken der nächsten Zeile durchgeführt.
Wenn z. B. während der Datenübertragung vom Hauptcomputer, der Datenentwicklung oder aus einem anderen Grund nicht gedruckt werden kann, obwohl der Druckkopf sich in der Druckstartposition befindet, wird die Warmhaltesteuerung unter veränderten Steuerungsbedingungen bis zum Druckbeginn durchgeführt. Jedoch 5 s nach Ankunft des Schlittens in der Druckstartposition wird das Warmhalten unterbrochen. Erst bei Druckneustart wird das Warmhalten des Druckkopfes wie vor dem Drucken einer Seite fortgesetzt.
[Bei dieser Ausführungsform verwendetes Druckgerät]
Nachfolgend wird das bei der zweiten Ausführungsform verwendete Tintenstrahldruckgerät beschrieben. Bei dieser Ausführungsform können das gleiche Druckgerät und das gleiche Steuersystem wie in den 1 bis 6 für die erste Ausführungsform dargestellt verwendet werden. Der Unterschied zwischen beiden Ausführungsformen besteht in der Konstruktion des Druckkopfes.
12 zeigt die Konstruktion des bei der zweiten Ausführungsform verwendeten Warmtintenstrahlausstoßkopfes, auf welchen das Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip übertragen werden kann. Wie aus dieser Figur hervorgeht, sind auf einem Substrat 111 eine bestimmte Anzahl Heizelemente 112, Elektrodenverdrahtungen (nicht dargestellt) zur Übertragung elektrischer Signale an die Heizelemente 112 und eine Trennwand 114 zur Erzeugung von Flüssigkeitskanälen 113 über den Heizelementen 112 angeordnet. Die Trennwand 114 ist mit einer Deckplatte 116 verbunden und diese mit einer Tintenaus stoßöffnung 117 versehen. Diese Elemente bilden den Warmtintenstrahlausstoßkopf. Mit anderen Worten, der jeweilige Flüssigkeitskanal 113 wird von der Trennwand 114, dem Substrat 111 und der Deckplatte 116 erzeugt und das Ausstoßsignal über die Verdrahtungselektrode zum jeweiligen Heizelement 112 gesendet, um auf diesem ein Bläschen zu erzeugen und dadurch ein Flüssigkeitströpfchen aus der Ausstoßöffnung 117 auszustoßen. Im Substrat 111 ist ein Temperatursensor (nicht dargestellt) angeordnet, dessen Ausgang die Druckkopftemperatur anzeigt.
In den 13A bis 13F kennzeichnet das Bezugszeichen 71 die im Flüssigkeitskanal 113 vorhandene Tinte, das Bezugszeichen 75 die mit der Ausstoßöffnung versehene Fläche, das Bezugszeichen 76 den Meniskus und das Bezugszeichen 77 das erzeugte Bläschen. 13A zeigt den Zustand vor der Erzeugung eines Bläschens, in welchem der Meniskus 76 der Tinte 71 und die mit der Ausstoßöffnung versehene Fläche 75 im wesentlichen auf der gleichen Ebene verlaufen. Wenn an das Heizelement 112 ein Ausstoßsignal gesendet wird und dieses im gleichen Moment die Tinte in dessen Umgebung erwärmt, entsteht ein Bläschen 77, welches sich sofort ausdehnt ( 13B). Bei weiterer Ausdehnung des Bläschens 77 gelangt dieses durch die Ausstoßöffnung 117 an die Atmosphäre ( 13C und 13D). Die in diesem Moment an der Ausstoßöffnung 117 vorhandene Tintenmenge 78 wird vom Bläschen 77 nach vorn gedrückt (13C) und schließlich als unabhängiges Tröpfchen 79 auf das Druckmedium in Form von Papier ausgestoßen (13D). Danach wird der Meniskus 76 von der Ausstoßöffnung 117 weg nach innen gezogen und dabei vor diesem ein Hohlraum gebildet (13E). Durch die Oberflächenspannung der Tinte 71 und die Benetzbarkeit der mit der Tinte in Verbindung stehenden Innenwand des Flüssigkeitskanals wird dieser Hohlraum wieder mit Tinte gefüllt und dadurch der vor dem Ausstoßen herrschende Zustand wiederhergestellt ( 13F).
[Vorgabe der Erwärmungszieltemperatur]
Die Vorgabe der Erwärmungszieltemperatur erfolgt auf ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform. Das heißt, vor Beginn des Druckens jeder Seite wird von dem im Druckgerät angeordneten Temperatursensor die Umgebungstemperatur ermittelt, um die Erwärmungszieltemperatur zu bestimmen. Zur Bestimmung der Erwärmungszieltemperatur wird eine Tabelle ähnlich der in 5 dargestellten verwendet und der erhaltene Wert dient bis zum Beginn des Druckens jeder Seite als Basis für die Temperatursteuerung, wodurch es möglich ist, im Falle des Ansteigens der Temperatur im Druckgerät das Warmhalten des Druckkopfes zu unterbrechen.
[Kopfwarmhaltesteuerung]
Wie bei der ersten Ausführungsform wird bei dieser Ausführungsform die Warmhaltesteuerung auf der Grundlage der ermittelten Größe ΔT durchgeführt. Bei dieser Ausführungsform erfolgt das Ansteuern der Ausstoßheizvorrichtung zur Durchführung des Warmhaltens bei einer Frequenz von z. B. 40 kHz und dafür wird ein Steuerimpuls (Kurzzeitimpuls) gesendet, dessen Wirkdauer jedoch nicht ausreicht, die um die Heizvorrichtung vorhandene Tintenmenge zum Kochen zu bringen.
Wie bei der ersten Ausführungsform wird vor Druckbeginn ein Kurzzeitimpuls über eine dem ΔT-Wert entsprechende Länge zur Ausstoßheizvorrichtung gesendet. Die Wellenform des gesendeten Steuerimpulses entspricht der in 8A dargestellten und somit der bei der ersten Ausführungsform verwendeten. Bei diesem Vorgang werden die Tintenmenge um die Heizvorrichtung, der mit der Heizvorrichtung bestückte Kopfabschnitt und auch der aus dem Druckkopf Wärme abführende Ka nal erwärmt. Das Warmhalten erfolgt zum Beispiel vor Beginn des Abtastdruckens, wodurch es möglich ist, das Absinken der Temperatur des erwärmten Kopfes zu verlangsamen.
Bei dieser Ausführungsform werden die Warmhaltebedingungen nach Beendigung des Druckens einer Zeile, während der Bewegung des mit dem Druckkopf bestückten Schlittens zur nächsten Druckstartposition oder während des Druckmediumvorschubs ermittelt. Genauer ausgedrückt, nach Beendigung des Druckens einer Zeile wird die Kopftemperatur erfaßt und auf der Grundlage der berechneten Größe ΔT und des Abstandes des Schlittens bis zur Startposition für das Drucken der nächsten Zeile (nachfolgend „Schlittenstellung" genannt) der Steuerimpuls für das Warmhalten bestimmt. Die „Schlittenstellung" ist eine Stellung zwischen dem Beendigen des Druckens einer Zeile und dem Druckbeginn der nächsten Zeile und aus den Druckdaten ersichtlich.
14 zeigt schematisch die Steuerung in Abhängigkeit von der Schlittenstellung. Bei dieser Ausführungsform ist bezüglich des Druckens im Druckgerät beidseitig ein Rand vorgegeben, z. B. für eine Zeile Druckdaten; wenn das Drucken nur in der Mitte erfolgt, ist das Abtasten für eine Zeile zum Zeitpunkt des letzten Ausstoßvorgangs auf dieser Zeile beendet, worauf der mit dem Druckkopf bestückte Schlitten zur Startposition für das Drucken der nächsten Zeile bewegt wird. Das heißt, auf dem Rand erfolgt kein Abtasten zum Drucken, so daß der Schlitten schneller als beim Abtastdrucken zur nächsten Druckstartposition bewegt wird.
Wenn das Drucken nur im Mittelabschnitt einer Zeile erfolgt und auf beiden Seiten ein Rand vorhanden ist, wird bei dieser Ausführungsform die Schlittenbewegung im Druckgerät so gesteuert, daß der Druckkopf sich so kurz wie möglich im Zu stand ohne Druckdurchführung befindet. Das heißt, die Warmhaltedauer wird verkürzt. In diesem Fall ist es ratsam, auch bei einem kleinen ΔT-Wert (ΔT > 0) eine Hochleistungswarmhaltesteuerung durchzuführen.
Wie 14 zeigt, ist der Schlittenbewegungsweg in die drei Abschnitte A, B und C unterteilt, für welche eine entsprechende Steuerimpulstabelle zur Verfügung steht.
15 zeigt ein Beispiel einer solchen Tabelle zur Bestimmung des Steuerimpulses. Wie bei der ersten Ausführungsform wird auch bei dieser Ausführungsform der in 8 dargestellte Steuerimpuls für das Warmhalten verwendet.
16 zeigt ein Beispiel der nach Beendigung eines Druckvorgangs bis zum Beginn des nächsten Druckvorgangs durchzuführenden Warmhaltesteuerung. Die Steuerung setzt ein, wenn nach Beendigung des Druckens einer Zeile der Druckkopf nicht druckt und der mit dem Kopf bestückte Schlitten während des Druckmediumvorschubs zur nächsten Druckstartposition bewegt wird. Zuerst wird die Kopftemperatur gemessen (Schritt S201), daraus ΔT (Schritt S203) und dann aus der Schlittenstellung nach Beendigung des Druckens einer Zeile und der Schlittenstellung bei Beginn des Druckens der nächsten Zeile, welche aus den Druckdaten ersichtlich sind, der Schlittenbewegungsweg oder -bereich berechnet (Schritt S205), aus der in 15 dargestellten Tabelle die Impulsform für die Warmhaltesteuerung bestimmt (Schritt S207) und schließlich die Warmhaltesteuerung so lange durchgeführt, bis der Schlitten die Startposition zum Drucken der nächsten Zeile erreicht hat.
Diese Steuerung ermöglicht das Drucken bei Beibehaltung der Kopftemperatur in einem bestimmten Bereich (bei dieser Aus führungsform nicht unter 25°C), so daß selbst bei geringer Druckleistung und der daraus resultierenden geringen Temperaturerhöhung des Druckkopfes dieser sehr zuverlässig arbeitet.
Da die Kopftemperatur nach Beendigung eines Druckvorgangs gemessen wird, ist es möglich, ein Vermischen der Informationen zur Druckkopftemperatur mit dem beim Drucken entstehenden Rauschen zu verhindern und dadurch eine sehr genaue Steuerung durchzuführen.
Auch wenn der Druckkopf die nächste Druckstartposition erreicht hat, kann in einigen Fällen, zum Beispiel während der Datenübertragung vom Hauptrechner 1102 zum Druckgerät zwecks Vorbereitung des Druckens der nächsten Zeile, nicht mit dem Drucken begonnen werden.
17 zeigt ein Beispiel der Warmhaltesteuerung, wenn der Druckkopf sich in der nächsten Druckstartstellung und das Druckgerät sich in der Wartestellung befindet.
Zuerst wird ermittelt, ob das Druckstartkommando gegeben wurde (Schritt S100). Wenn das nicht der Fall ist, werden die vorher beschriebenen Schritte S201 bis S209 und ähnlichen Schritte S303 bis S307 durchgeführt, bis z. B. 5 Sekunden vergangen sind, nachdem der Druckkopf die nächste Druckstartstellung erreicht hat. Als Wirkleistung des Steuerimpulses wird der in 15 für die Drucksratposition vorgegebene Wert verwendet. Während der Zeit, in welcher das Gerät sich in der Wartestellung für den nächsten Druckvorgang befindet, wird der Steuerimpuls mit der genannten Wirkleistung an die Ausstoßheizvorrichtung gesendet. Diese Steuerung wird durchgeführt, um die Kopftemperatur beizubehalten, welche durch das während druckfreier Zeit erfolgte Warmhal ten angestiegen ist, wobei die Wirkleistung des Impulses geringer ist als die, welche bei der in 16 dargestellten verwendet wird. Wenn nach Ablauf von 5 Sekunden weiterhin nicht mit dem Drucken begonnen werden kann, weil das Gerät sich im Wartezustand befindet, wird das Warmhalten wie bei der ersten Ausführungsform unterbrochen und der Schlitten in die Ausgangsstellung bewegt, um den Druckkopf abzudecken und zu regenerieren.
Wie bei der ersten Ausführungsform erfolgt auch bei dieser Ausführungsform das Warmhalten des Druckkopfes mit der Ausstoßheizvorrichtung und nur bei nicht druckendem Gerät, wodurch die Möglichkeit besteht, ein kostengünstiges Druckgerät zur Verfügung zu stellen, welches selbst bei einer niedrigen Umgebungstemperatur oder in anderen Fällen zuverlässig arbeitet und bei welchem die Ausstoßmenge sich während des Druckens nur wenig ändert.
Bei dieser Ausführungsform werden die Warmhaltebedingungen nach Beendigung des Druckens einer Zeile in Übereinstimmung mit der Kopftemperatur und. dem Bewegungsweg bis zur Startposition für das Drucken der nächsten Zeile bestimmt. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, bei welcher die Warmhaltebedingungen nach je 200 ms berechnet werden, kann bei dieser Ausführungsform aufgrund der kürzeren Zeit, welche die CPU zur Durchführung der Warmhaltesteuerung benötigt, deren Belastung verringert werden, so daß mehr Zeit für andere Steuerungsabläufe als das Warmhalten des Druckkopfes verfügbar ist.
Obwohl bei dieser Ausführungsform die Wirkleistung des Steuerimpulses für die Ausstoßheizvorrichtung als Warmhaltebedingung nach Beendigung einer Zeile bestimmt wird, ist diese Verfahrensweise nicht als Beschränkung anzusehen. So ist es zum Beispiel auch möglich, als Warmhaltebedingung die Zeitspanne zu ermitteln, über welche das Warmhalten des Druckkopfes nach Beendigung des Druckens einer Zeile durchgeführt werden soll. Genauer ausgedrückt, bei dieser Ausführungsform ist es möglich, das Warmhalten lediglich mit dem erwähnten Kurzzeitpuls bei einer Frequenz von 40 kHz durchzuführen und die Warmhaltezeit aus der Umgebungstemperatur, der Druckkopftemperatur und der Zeit, in welcher der Druckkopf bis zum Beginn des Druckens der nächsten Zeile warm gehalten werden kann, bei Verwendung einer entsprechenden Tabelle zu bestimmen.
(Dritte Ausführungsform)
[Umriß]
Bei der Warmhaltesteuerung des Druckgerätes gemäß der zweiten Ausführungsform wird an den Rändern kein Abtastvorgang zum Drucken durchgeführt, sondern der Schlitten mit einer höheren Geschwindigkeit als beim Drucken zur nächsten Druckstellung bewegt.
Wie bei der zweiten Ausführungsform wird bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Drucken durch Abtasten in einer Richtung durchgeführt und das vom Schlitten vorgenommene Abtasten mit Beendigung des Druckens des abgetasteten Abschnitts beendet. Bei dieser nachfolgend beschriebenen Ausführungsform wird vor dem Abtasten zum Drucken jeder Zeile der Schlitten in eine Stellung nahe der Ausgangsstellung bewegt.
Bei dieser Ausführungsform werden das gleiche Druckgerät und der gleiche Druckkopf wie bei der zweiten Ausführungsform verwendet. Das Einstellen der Erwärmungszieltemperatur erfolgt auf gleiche Weise wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform und der Druckkopf wird auf einer Temperatur von 25°C gehalten. Bei dieser Ausführungsform wird zum Warmhalten des Kopfes der Kurzzeitimpuls an die Ausstoßheizvorrichtung gesendet. Wie bei der ersten Ausführungsform wird vor Druckbeginn die Umgebungstemperatur von dem im Druckgerät angeordneten Temperatursensor gemessen.
Bei dieser Ausführungsform wird zum Erwärmen des Kopfes vor Druckbeginn ein Kurzzeitimpuls zur Ausstoßheizvorrichtung gesendet, dessen Wirkdauer einem Wert entspricht, welcher sich aus der Differenz zwischen der Erwärmungszieltemperatur und der Kopftemperatur ergibt. Bei dieser Ausführungsform wird in Übereinstimmung mit der Schlittenstellung nach Beendigung des Druckens einer Zeile und der aus der Kopftemperatur berechneten ΔT-Größe die Warmhaltesteuerung so lange durchgeführt, bis der Druckkopf die Position zum Drucken der nächsten Zeile erreicht hat.
Wenn zum Beispiel während der Datenübertragung vom Hauptcomputer oder während der Datenverarbeitung nicht gedruckt werden kann, obwohl der Druckkopf sich an der Druckstartposition befindet, wird bis zum Druckbeginn die Warmhaltesteuerung unter anderen Steuerbedingungen durchgeführt. Wenn nach Ankunft des Druckkopfes an der Druckstartposition 5 Sekunden vergangen sind, wird zu diesem Zeitpunkt das Warmhalten unterbrochen. Bei Druckneustart wird das Erwärmen des Druckkopfes wie beim Drucken einer Seite durchgeführt.
[Warmhaltesteuerung]
Bei dieser Ausführungsform wird die Warmhaltesteuerung auf der Grundlage von ΔT durch Senden des Kurzzeitimpulses an die Ausstoßheizvorrichtung bei einer Frequenz von zum Beispiel 40 kHz durchgeführt.
Wie bei der ersten Ausführungsform wird vor Druckbeginn der Kurzzeitimpuls mit einer ΔT entsprechenden Wirkdauer gemäß 7 an die Ausstoßheizvorrichtung gesendet. Die Wellenform des Steuerimpulses entspricht der bei der ersten Ausführungsform verwendeten und in 8A dargestellten.
Bei dieser Ausführungsform wird die Warmhaltebedingung nach Beendigung des Druckens einer Zeile bestimmt und die Warmhaltesteuerung durchgeführt, wenn der Druckkopf sich nicht im Druckzustand befindet und der mit dem Druckkopf bestückte Schlitten sich zur nächsten Druckstartposition bewegt oder wenn der Druckmediumvorschub erfolgt.
Das heißt, die Kopftemperatur wird nach Beendigung des Druckens einer Zeile erfaßt und auf der Grundlage der berechneten ΔT-Größe und der Schlittenstellung bei Beendigung des Abtastens (nachfolgend einfach „Schlittenstellung" genannt) wird der Steuerimpuls für das Warmhalten bestimmt.
Nachfolgend wird in Verbindung mit 18 die Steuerung in Abhängigkeit von der Schlittenstellung beschrieben. Wie bereits erwähnt, wird bei dieser Ausführungsform das Drucken durch Abtasten in einer Abtasthauptrichtung durchgeführt. Wenn das Drucken eines Abschnitts abgeschlossen ist, wird das Abtasten unterbrochen und der Schlitten in eine Stellung nahe der Ausgangsstellung gebracht und dort regeneriert, bevor das Abtasten zum Drucken jeder einzelnen Zeile beginnt, wodurch es im Bedarfsfall möglich ist, vor dem Drucken jeder Zeile einen Vorausstoßvorgang durchzuführen. Mit diesem Vorausstoßen besteht die Möglichkeit, nur die an der Ausstoßöffnung vorhandene, durch Verdampfen flüchtiger Bestandteile eingedickte und dadurch stärker viskose Tinte zu entfernen. Es ist ratsam, die Vorausstoßvorrichtung so zu konstruieren, daß das Vorausstoßen z. B. während der Abtastbewegung des mit dem Druckkopf bestückten Schlittens erfolgen kann.
Bei einer solchen Schlittensteuerung ergibt die druckfreie Zeitspanne sich aus der Schlittenstellung nach Beendigung des Druckens. Demzufolge wird bei dieser Ausführungsform die Bedingung zur Durchführung der Warmhaltesteuerung während druckfreier Zeit des Druckkopfes aus der Schlittenstellung bei Beendigung des Druckens einer Zeile und aus dem auf der Grundlage der Kopftemperatur berechneten ΔT-Wert bestimmt. Die Bedingung zur Durchführung der Warmhaltesteuerung kann zum Beispiel aus den in 18 angedeuteten Schlittenstellungsbereichen A, B und C ausgewählt werden.
19 zeigt ein Beispiel einer Tabelle zum Auswählen der Bedingung für die Warmhaltesteuerung.
Wenn zum Beispiel während der Datenübertragung vom Hauptcomputer zum Druckgerät zum Drucken der nächsten Zeile oder in dem Fall, daß die entsprechenden Druckdaten noch nicht vorliegen, nicht gedruckt werden kann, obwohl der Druckkopf sich an der Druckstartposition befindet, läuft ein Vorgang ähnlich dem bei der zweiten Ausführungsform realisierten ab. Das heißt, die Steuerimpulswirkleistung, welche der in 19 zusammengestellten Druckstartposition entspricht, wird auf die Ausstoßheizvorrichtung aufgebracht und das Warmhalten des Druckkopfes maximal 5 Sekunden fortgesetzt, während das Gerät sich im Wartezustand befindet. Dadurch soll die Temperatur des Druckkopfes, welche beim Warmhalten im druckfreien Zustand angestiegen ist, beibehalten werden.
Danach wird wie bei der ersten Ausführungsform das Gerät in den Wartezustand vor dem Drucken gebracht. Wenn nach Ablauf der 5 Sekunden mit dem Drucken nicht begonnen werden kann, wird das Warmhalten des Druckkopfes unterbrochen.
Wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform wird auch bei dieser Ausführungsform das Warmhalten mit der Ausstoßheizvorrichtung vorgenommen, und nur dann, wenn das Druckgerät nicht druckt, das Drucken nach dem Bläschenentweich-Ausstoßprinzip durchgeführt und somit ein kostengünstiges Druckgerät bereitgestellt, welches auch bei niedrigen Temperaturen zuverlässig arbeitet und während des Druckens nur eine geringfügige Veränderung der Ausstoßmenge zuläßt. Verglichen mit der zweiten Ausführungsform hat diese Ausführungsform den Vorteil, daß im Zeitraum zwischen der Beendigung des Druckens einer Zeile und dem Beginn des Druckens der nächsten Zeile nur die Schlittenstellung ermittelt werden muß.
Obwohl bei den Ausführungsformen eins bis drei das Warmhalten des Druckkopfes mit der Ausstoßvorrichtung und nur dann erfolgt, wenn das Druckgerät nicht arbeitet, und das Drucken nach dem Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip durchgeführt wird, kann das Warmhalten auch bei geringeren Kosten erfolgen, wenn nicht alle der beschriebenen Vorgänge ablaufen. Mit anderen Worten, kostengünstiges Warmhalten des Druckkopfes erfolgt entweder mit der Ausstoßheizvorrichtung oder nur in druckfreier Zeit jeweils bei Durchführung des Druckens nach dem Bläschenaustritt-Ausstoßprinzip.
Wenn der Druckkopf zum Drucken bereit ist und eine niedrige Kopftemperatur festgestellt wird, kann das Druckgerät in den Druckwartezustand gebracht und das Erwärmen durchgeführt werden.
Obwohl bei den beschriebenen drei Ausführungsformen das Ansteuern des im Druckgerät angeordneten Druckkopfes zur Durchführung des Druckens mit einem einzigen Impuls erfolgt, kann dieser auch durch mehrere Impulse angesteuert werden.
Wenn das Warmhalten des Druckkopfes in druckfreier Zeit erfolgt, verdampfen die in der Tinte enthaltenen flüchtigen Bestandteile durch die Ausstoßöffnung, wodurch die Konzentration der nahe der Ausstoßöffnung vorhandenen Tintenmenge steigt. Wenn vor Beginn des Druckens einer Zeile ein Vorausstoßvorgang durchgeführt wird, kann die auf diese Weise eingedickte Tinte entfernt werden.
Bei den Ausführungsformen eins bis drei wird die Umgebungstemperatur von einem nahe dem Druckkopf im Druckgerät angeordneten Sensor erfaßt, doch diese Art der Temperaturmessung stellt keine Beschränkung dar. Das Erfassen der Umgebungstemperatur dient dazu, vor Beginn des Druckens die Erwärmungszieltemperatur festzulegen und den Kopf so zu erwärmen, daß während des Druckens einer Zeile selbst bei geringer Druckleistung die Druckkopftemperatur nicht unter die vorbestimmte Temperatur sinkt. Das Erfassen der Umgebungstemperatur des Druckgerätes kann zum Beispiel auch aus dem Ausgabewert eines Sensors zum Messen der Außentemperatur erfolgen. Wenn die Temperatur im Druckgerät steigt, kann aber die Temperatur des Druckkopfes nicht stark fallen und demzufolge selbst bei nur geringfügigem Warmhalten zuverlässiges Drucken gewährleistet werden. Die Warmhaltesteuerung auf der Grundlage der gemessenen Umgebungstemperatur des Druckgerätes ist somit effektiver und effizienter. Es besteht auch die Möglichkeit, im Wärmeableitkanal des Druckkopfes einen Temperatursensor anzuordnen, um aus der durch den Kopf nach außen abgeleiteten Wärme den Erwärmungsgrad des Druckkopfes (Vorgabe der Erwärmungszieltemperatur) vor Druckbeginn festzulegen.
Obwohl bei der ersten bis zur dritten Ausführungsform ein Temperatursensor zum Erfassen der Umgebungstemperatur angeordnet ist, kann ein Temperatursensor auch im Druckkopf angeordnet werden, um vor Druckbeginn die Erwärmungszieltemperatur zu erfassen und den Druckkopf entsprechend anzuwärmen, damit dessen Temperatur nicht unter die für das Druckens einer Zeile selbst bei geringer Druckleistung festgelegte Temperatur sinkt. So kann zum Beispiel die beim Zuschalten der Spannungsquelle gemessene Druckkopftemperatur als Umgebungstemperatur angesehen werden. Es besteht auch die Möglichkeit, daß Vorausstoßen in einer bestimmten Taktfolge mehrmals durchzuführen und Informationen über Wärmeverluste des Kopfes aus der Temperaturänderung zu erhalten, um daraus die Erwärmungszieltemperatur zu berechnen.
Obwohl bei den Ausführungsformen eins bis drei die Umgebungstemperatur vor Beginn des Druckens einer Seite gemessen wird, ist diese Verfahrensweise nicht als Beschränkung anzusehen. Bei einem Druckgerät, in welchem die Temperaturerhöhung schnell vonstatten geht, können die Umgebungstemperatur und die Kopftemperatur gleichzeitig gemessen werden, zum Beispiel bei Beendigung des Druckens jeder Zeile. Wenn eine effektive und effiziente Warmhaltesteuerung nicht erforderlich ist, besteht die Möglichkeit, die Temperatur nur einmal, z. B. beim Zuschalten der Spannungsquelle des Druckgerätes zu messen und auf der Grundlage des Meßwertes das Warmhalten des Druckkopfes zu steuern.
Obwohl bei den Ausführungsformen eins bis drei die Temperatur des Druckkopfes mit einem in diesem installierten Sensor erfaßt wird, ist diese Verfahrensweise nicht als Beschränkung anzusehen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Druck kopftemperatur aus der zugeführten Energiemenge zu berechnen, wie zum Beispiel im japanischen Offenlegungspatent 5-208505 (U.S.S.N. 921,832) offenbart. Wenn eine solche Berechnung vorgenommen wird, benötigt die CPU eine bestimmte Zeit dafür. In diesem Fall kann der Temperatursensor entfallen und dadurch eine Kostensenkung eintreten.
Obwohl die Ausführungsformen eins bis drei in Verbindung mit einem Druckgerät beschrieben wurden, bei welchem der Druckkopf auf einem Schlitten montiert ist und Bildinformationen während der Abtastbewegung des Schlittens übertragen werden, ist diese Anordnung nicht als Beschränkung anzusehen. Die vorliegende Erfindung ist zum Beispiel auch auf ein Druckgerät übertragbar, welches mit einem sogenannten Ganzzeilekopf bestückt ist, dessen Ausstoßöffnungen über eine der Breite eines A4-Blattes entsprechenden Länge angeordnet sind, wobei Bilder nicht durch Abtasten, sonder lediglich während des Druckmediumvorschubs gedruckt werden. In diesem Fall wird zum Warmhalten des Druckkopfes ebenfalls der Kurzzeitimpuls zur Ausstoßheizvorrichtung gesendet, um selbst bei einer geringen Druckleistung dessen Temperatur nicht unter die für das Drucken einer Seite vorgegebene Temperatur absinken zu lassen.
Die vorliegende Erfindung ist besonders für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf und ein Aufzeichnungsgerät geeignet, bei welchen die von einem elektrothermischen Wandler, einem Laserstrahl oder auf andere Weise erzeugte Wärmeenergie zur Zustandsänderung der Tinte und zum Ausstoßen von Tinte verwendet wird. Dieses Prinzip ermöglicht stark auflösendes Aufzeichnen und Erzeugung der Bildelemente in hoher Dichte.
Besonders zu empfehlen sind der Aufbau und die Wirkungsweise solcher Vorrichtungen, welche in den US-Patenten 4,723,129 und 4,740,796 offenbart sind. Dieser Aufbau und diese Wirkungsweise sind sowohl beim sogenannten Nachbedarf-Aufzeichnungssystem als auch beim Konti-Aufzeichnungssystem anwendbar. Besonders geeignet ist aber der Nachbedarf-Aufzeichnungskopf, weil bei diesem mindestens ein Steuersignal an einen in einem Flüssigkeitskanal oder einem mit Flüssigkeit (Tinte) getränkten Blatt gegenüber angeordneten elektrothermischen Wandler gesendet wird und dieses eine rapide Temperaturerhöhung über den Kernsiedepunkt und somit Filmkochen über dem Heizabschnitt des Aufzeichnungskopfes bewirkt, so daß entsprechend jedem Steuersignal ein Bläschen in der Flüssigkeit (Tinte) erzeugt werden kann. Durch Erzeugen, Expansion und Kontraktion des Bläschens wird durch eine Ausstoßöffnung Flüssigkeit (Tinte) ausgestoßen und dabei mindestens ein Tröpfchen gebildet. Als Steuersignal wird ein Signal in Impulsform verwendet, weil dieses momentane Expansion und Kontraktion des Bläschens bewirkt und dadurch das Ausstoßen von Tinte bei hoher Ansprechempfindlichkeit erfolgt. Als Steuersignal in Impulsform wird das in den US-Patenten 4,463,359 und 4,313,124 offenbarte bevorzugt.
Bevorzugt wird der in den US-Patenten 4,558,333 und 4,459,600 offenbarte Aufbau des Aufzeichnungskopfes, bei welchem die Heizvorrichtung in einem gekrümmten Abschnitt angeordnet ist und welcher eine Kombination aus Ausstoßöffnungen, Flüssigkeitskanälen und elektrothermischen Wandlern aufweist. Die vorliegende Erfindung ist auch übertragbar auf den in der Anmeldung zum japanischen Offenlegungspatent 123670/1984 offenbarten Aufbau, bei welchem ein gemeinsamer Schlitz als Ausstoßöffnung für zahlreiche elektrothermische Wandler dient, und den in der Anmeldung zum japanischen Offenlegungspatent 138461/1984 offenbarten Aufbau, bei welchem entsprechend dem Ausstoßabschnitt eine Öffnung zum Absorbieren der durch die Wärmeenergie erzeugten Druckwelle vorhan den ist. Die vorliegende Erfindung ist besonders deshalb vorteilhaft, weil durch diese unabhängig von der Art des verwendeten Aufzeichnungskopfes das Aufzeichnen sicher und sehr effizient durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist auch übertragbar auf einen Serienaufzeichnungskopf, welcher in der Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgerätes befestigt ist, auf einen austauschbaren Aufzeichnungskopf in Chipform, welcher im eingesetzten Zustand elektrisch mit der Gerätehauptbaugruppe verbunden ist und von dieser mit Tinte versorgt wird, und auf einen Aufzeichnungskopf in Form einer Kartusche mit integriertem Tintenbehälter.
Bevorzugt werden auch eine Regeneriervorrichtung und/oder eine Hilfsvorrichtung zur Durchführung von Vorausstoßvorgängen, weil dadurch die Effekte der vorliegenden Erfindung noch besser in Erscheinung treten. Beispiele solcher Vorrichtungen sind eine Abdeckvorrichtung zum Abdecken des Aufzeichnungskopfes, eine Reinigungsvorrichtung, eine Druckoder Saugvorrichtung, eine Vorheizvorrichtung in Form des elektrothermischen Wandlers, ein zusätzliches Heizelement und eine Kombination aus diesen Vorrichtungen. Auch eine Vorausstoßvorrichtung zum Vorausstoßen von Tinte (nicht zum Aufzeichnen) kann das Aufzeichnen stabilisieren.
Als austauschbarer Aufzeichnungskopf kann ein Einzelkopf für nur eine einzige Farbtinte oder ein aus mehreren Köpfen zusammengesetzter Kopf für Tinten unterschiedlicher Farbe und Dichte verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist effektiv übertragbar auf ein Gerät, mit welchem monochromatisches Aufzeichnen vorwiegend mit schwarzer Farbtinte, Mehrfarben aufzeichnen mit unterschiedlichen Farbtinten und /oder Vollfarbenaufzeichnen durch Mischen von Farbtinten durchgeführt wird, wobei als Aufzeichnungskopf ein einstückig gefertigter oder ein aus mehreren Einzelköpfen zusammengesetzter Kopf verwendet werden kann.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen wurde Tinte in flüssiger Form zugrunde gelegt. Es kann aber auch Tinte verwendet werden, welche unter Raumtemperatur fest ist und bei Raumtemperatur flüssig wird. Um bei einem üblichen Aufzeichnungsgerät Tinte mit einer stabilen Viskosität verwenden zu können, wird diese auf einer Temperatur zwischen 30°C und 70°C gehalten, so daß Tinte verwendet werden kann, welche beim Senden des Aufzeichnungssignals gemäß der vorliegenden Erfindung flüssig ist. Die aus der erzeugten Wärmeenergie resultierende Temperaturerhöhung kann zum Umwandeln der Tinte vom festen in den flüssigen Zustand genutzt werden. Bei Tinte in fester Form kann ein Verdampfen verhindert werden. Alle diese Tinten werden beim Senden des Aufzeichnungssignals flüssig und können dadurch ausgestoßen werden. Es kann auch eine Tinte verwendet werden, welche beim Auftreffen auf dem Aufzeichnungsmaterial zu erstarren beginnt.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf einen Fall übertragbar, bei welchem durch Aufbringen von Wärmeenergie die Tinte flüssig wird. Eine solche Tinte kann in fester oder flüssiger Form in Poren oder Vertiefungen eines porösen Materials gespeichert werden, wie in der Anmeldungen zu den japanischen Offenlegungspatenten 56847/1979 und 712260/1985 offenbart. Ein solches Blatt wird den elektrothermischen Wandlern gegenüber eingesetzt. Die effektivste der beschriebenen Technologien ist das Filmkochen.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät kann als Ausgabeterminal einer Informationsverarbeitungseinrichtung in Form eines Computers oder einer ähnlichen Einheit, als Kopierer in Ver bindung mit einer Bildleseeinheit oder einer ähnlichen Einheit oder als Faxgerät mit Sende- und Empfangsfunktion verwendet werden.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf bestimmte Konstruktionen beschrieben wurde, ist diese nicht auf die dargelegten Details beschränkt, und mit dieser Anmeldung ist beabsichtigt, mögliche Modifikationen oder Änderungen in den Geltungsbereich der beiliegenden Ansprüche einzubeziehen.

Claims

Tintenstrahldrucksystem zum Drucken auf einem Druckmedium, welches aufweist: einen Tintenstrahldruckkopf, dessen Flüssigkeitskanal (103) mit einer Ausstoßöffnung (23) zum Ausstoßen von Tinte auf ein Druckmedium verbunden und mit einem Energie erzeugenden Element (102) bestückt ist, welches beim Senden eines Steuersignals Wärme erzeugt, um ein mit der Atmosphäre außerhalb der Ausstoßöffnung (23) in Verbindung stehendes Bläschen (27) zum Ausstoßen von Tinte (29) aus der Ausstoßöffnung auf das Druckmedium zu bilden, und eine Warmhaltevorrichtung (1105, 102) zum Warmhalten des Druckkopfes, und gekennzeichnet ist durch eine Steuervorrichtung (1105), welche die Warmhaltevorrichtung (102) während eines vorbestimmten kontinuierlichen Druckvorgangs nicht, aber vor Druckbeginn so steuert, daß der Tintenstrahlkopf auf einer Temperatur nicht unter der für das Drucken vorbestimmten Temperatur gehalten wird.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 1, wobei die Warmhaltevorrichtung (1105, 102) das Wärme erzeugende Element (102) aufweist.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 1 oder 2, welches eine Abtastvorrichtung (12) für die Abtastbewegung des Tintenstrahldruckkopfes vorwärts und rückwärts in Abtasthauptrichtung über die Breite des Druckmediums aufweist und bei welchem die Steuervorrichtung (1105) den Tintenstrahldruckkopf zur Durchführung des Druckens während dessen Bewegung in einer der Abtasthauptrichtungen steuert.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 1 oder 2, welches die Abtastvorrichtung (102) für die Abtastbewegung des Tintenstrahldruckkopfes in Abtasthauptrichtung über das Druckmedium aufweist und bei welchem die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, die Warmhaltevorrichtung (1105, 102) beim vorbestimmten kontinuierlichen Drucken nicht anzusteuern, vor Beginn des Abtastens in Abtasthauptrichtung diese aber zu steuern.
Tintenstrahldrucksystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Warmhaltevorrichtung (1105, 102) Wärmeenergie erzeugt, welche zum Ausstoßen von Tinte nicht ausreicht.
Tintenstrahldrucksystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, die vom Tintenstrahldruckkopf nach außen abgestrahlte Wärmemenge zu erfassen oder abzuschätzen und auf der Grundlage der dabei erhaltenen Informationen die Warmhaltebedingungen zu bestimmen.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, mindestens aus der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Tintenstrahldruckkopfes und der Umgebungstemperatur des Kopfes die abge strahlte Wärmemenge zu erfassen und daraus die Warmhaltebedingungen zu bestimmen.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, bei Beendigung des kontinuierlichen Druckens Informationen zur Temperatur des Tintenstrahldruckkopfes zu erhalten und auf der Grundlage dieser Informationen die Warmhaltebedingungen zu bestimmen und das Warmhalten zu steuern.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 8, wobei die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, die Warmhaltebedingungen für vorausbestimmte Perioden zu bestimmen und das Warmhalten zu steuern.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 9, wobei die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, die Warmhaltebedingungen zu bestimmen und nach Beendigung des kontinuierlichen Druckens bis zum nächsten Druckstart das Warmhalten zu steuern.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 10, wobei die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, die Warmhaltebedingungen zu bestimmen und auf der Grundlage mindestens der Informationen zur Temperatur des Tintenstrahldruckkopfes, zur Umgebungstemperatur des Kopfes und zur erforderlichen Zeitdauer bis zum Druckneustart das Warmhalten zu steuern.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 11, wobei die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, als Informationen zur Zeitdauer Informationen zur Stellung des Tintenstrahldruckkopfes bezüglich des Druckmediums bei Beendigung des kontinuierlichen Druckens und bei Druckneustart zu nutzen.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 11, wobei in dem Fall, daß mit dem Drucken nicht begonnen werden kann, obwohl der Tintenstrahldruckkopf sich an der richtigen Druckposition befindet, die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, durch Nutzung der Informationen zur Kopftemperatur und der Außentemperatur die Warmhaltebedingungen zu bestimmen und das Warmhalten des Kopfes in der Wartestellung für den Druckstart über einen bestimmten Zeitraum zu steuern.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 6, wobei in dem Fall, daß der Tintenstrahldruckkopf den vorbestimmten Temperaturbedingungen nicht genügt, obwohl dieser sich in der Stellung befindet, aus welcher der Druckstart erfolgen soll, die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, das Warmhalten des Kopfes in der Wartestellung für den Druckstart zu steuern.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 1 oder 2, welches die Abtastvorrichtung (12) für die Abtastbewegung des Tintenstrahlkopfes vorwärts und rückwärts in Abtasthauptrichtung aufweist, wobei die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, während der Bewegung des Tintenstrahldruckkopfes in die nächste Druckstartposition nach Beendigung des Druckens einer Zeile die Warmhaltevorrichtung (1105, 102) zur Durchführung des Warmhaltens des Kopfes zu steuern.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 15, wobei die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, den Tintenstrahldruckkopf zur Durchführung des Druckens entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu veranlassen und die Warmhaltevorrichtung (1105, 102) zum Warmhalten des Kopfes während dessen Bewegung in die entsprechende andere Richtung zu steuern.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, die Temperaturdifferenz wischen der Zieltemperatur des Tintenstrahldruckkopfes und der Umgebungstemperatur zu bestimmen und auf der Grundlage der bestimmten Temperaturdifferenz den Warmhaltegrad zu steuern.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 1 oder 2, welches die Abtastvorrichtung (12) für die Abtastbewegung des Tintenstrahldruckkopfes in Abtasthauptrichtung während des Druckens aufweist und bei welchem die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, während einer druckfreien Zeit in Abtasthauptrichtung die Warmhaltevorrichtung (1105) zum Warmhalten des Kopfes zu steuern.
Tintenstrahldrucksystem gemäß Anspruch 18, wobei die Steuervorrichtung (1105) dazu dient, die Temperaturdifferenz zwischen der Zieltemperatur des Tintenstrahldruckkopfes und der Umgebungstemperatur zu bestimmen und auf der Grundlage der bestimmten Temperaturdifferenz und der Position des Tintenstrahldruckkopfes während der Bewegung in Abtasthauptrichtung den Warmhaltegrad zu steuern.
Verfahren zum Warmhalten des in einem Tintenstrahldrucksystem verwendeten Tintenstrahldruckkopfes, dessen Flüssigkeitskanal (103) mit einer Ausstoßöffnung (23) zum Ausstoßen von Tinte auf ein Druckmedium verbunden und mit einem Energie erzeugenden Element (102) bestückt ist, welches beim Senden eines Steuersignals Wärme erzeugt, um ein mit der Atmosphäre außerhalb der Ausstoßöffnung (23) in Verbindung stehendes Bläschen (27) zum Ausstoßen von Tinte (29) aus der Ausstoßöffnung auf das Druckmedium zu bilden, wobei das Verfahren das Warmhalten des Druckkopfes mittels der Warmhaltevorrichtung (1105, 102) aufweist und gekennzeichnet ist durch Unterbrechung des Warmhaltens durch die Warmhaltevorrichtung (1105, 102) beim vorbestimmten kontinuierlichen Drucken und Durchführung des Warmhaltens vor Druckstart, um den Tintenstrahldruckkopf auf einer Temperatur nicht unter der für das Drucken vorbestimmten Temperatur zu halten.
Verfahren zum Steuern des Warmhaltens eines Tintenstrahldruckkopfes gemäß Anspruch 21, wobei die Warmhaltevorrichtung ein Heizsignal an das Wärme erzeugende Element (102) sendet, um Wärmeenergie zu erzeugen, welche zum Ausstoßen von Tinte nicht ausreicht.